La ingeniería civil, es la rama de la ingeniería que aplica los conocimientos de física, química y geología a la elaboración de infraestructuras, principalmente edificios, obras hidráulicas y de transporte, en general de gran tamaño y para uso público. Pero no solo esto, es la ingenieria de la civilización, termino que abarca mucho más que la infraestructura.
Tiene también un fuerte componente organizativo que logra su aplicación en la administración del ambiente urbano principalmente, y frecuentemente rural; no solo en lo referente a la construcción, sino también, al mantenimiento, control y operación de lo construido, así como en la planificación de la vida humana en el ambiente diseñado desde esta misma. Esto comprende planes de organización territorial tales como prevención de desastres, control de trafico y transporte, manejo de recursos hídricos, servicios públicos, tratamiento de basuras y todas aquellas actividades que garantizan el bienestar de la humanidad que desarrolla su vida sobre las obras civiles construidas y operadas por ingenieros.
Historia de la ingeniería civil
Se podría decir que la ingeniería comenzo cuando los humanos empezaron a ingeniarse articulos para su vida cotidiana. Los primeros hombres utilizaron algunos principios de la ingeniería para conseguir sus alimentos, pieles y construir armas de defensa como hachas, puntas de lanzas , martillos etc. El desarrollo de la ingeniería comenzó con la revolución agrícola (año 8000 a. C.) cuando las tribus dejaron de ser nómadas para cultivar sus productos y criar animales comestibles.
A partir de que el hombre aprendió a convivir en grupo de manera sedentaria, surgen tres prioridades fundamentales: la construcción de viviendas, la disposición de agua potable e instrumentos para sus requerimientos cotidianos. Fue la necesidad quien hizo a los primeros ingenieros civiles de la historia.
Hasta épocas relativamente recientes, bajo el término arquitecto se englobaba a la persona que dominaba los conocimientos arquitectónicos, estructurales, geológicos, hidráulicos… necesarios para la construcción de las obras civiles, militares y máquinas de las distintas épocas. Comulga con esta visión los 10 libros de Marco Vitruvio (siglo I a. C.) "De Architectura", en los que se tratan temas hoy día asociados a la moderna arquitectura, la ingeniería civil, militar y mecánica. Es tras el Renacimiento cuando el desarrollo del conocimiento y las nuevas demandas sociales obligan a la especialización de las ramas.
Las grandes culturas milenarias; por ejemplo, la griega, la egipcia, la romana, entre otros, resolvieron adecuadamente sus problemas sin tener ningún título de ingeniero, sin embargo, aquéllas grandes constructores de pirámides, templos, ductos subterráneos de agua potable y drenajes poseían amplios conocimientos de matemáticas, y tenían claras las expectativas de su pueblo, las cuales resolvieron acertadamente. Tales constructores fueron los primeros ingenieros de la humanidad. No había escuelas públicas(ni privadas) mucho menos clases de ingeniería. El conocimiento en esos temas lo proporcionaban en los templos, y sólo un grupo muy pequeño de la población, llamados sacerdotes, poseía el entendimiento necesario para llevar a cabo las grandes construcciones.
Los egipcios realizaron algunas de las obras más grandiosas de la ingeniería de todos los tiempos, como el muro de la ciudad de Menfis. Tiempo después de construir el muro, Kanofer, arquitecto real de Menfis, tuvo un hijo a quien llamó Imhotep, a quien los historiadores consideran como el primer ingeniero conocido.
Teniendo en cuenta el conocimiento limitado de la geometría y la falta de instrumentos de ese tiempo, fue una proeza notable la construccion de las piramides.
También construyeron diques y canales, y contaban con sistemas complejos de irrigación. Cuando la tierra de regadío era más alta que el nivel del río, utilizaban un dispositivo denominado cigueñal “shaduf" para elevar el agua hasta un nivel desde el cual se dirigía hacia la tierra.
Lo que parece sorprendente hoy día es que muchos de esos antiguos dispositivos sigan en uso cotidiano en Egipto.
Luego llegó la Edad Media con su régimen feudal. El feudo era autónomo en todos los sentidos, incluyendo la defensa militar de la tierra. La producción no era muy grande pues no era necesario. Pero la peste negra acaba con todo un tercio de la población del continente Europeo. Esto provocó la desaparición de los feudos y inicio del régimen de los burgos.
Hasta esa fecha, mas o menos de 1500, la ingeniería se había enfocado en la minería, la metalurgia y la construcción de caminos y ductos de agua potable. Existen algunos libros de gran valía de aquella época tales como tratado, de Glido Toglieta, escrito en 1587 que describe con gran detalle la técnica de la construcción de caminos. En 1622 apareció la obra de Nicolás Bergier, Carreteras de Imperio Romano. Hacia 1700, los gobiernos de las ciudades emergentes empezaron a destinar fondos públicos para la construcción de redes del abastecimiento de agua y drenaje para el desalojo de las aguas de albañal.
Respecto ala enseñanza formal, desde el siglo XII se fundaron las universidades de París, Oxford y Cambridge. La educación básica medieval era llamada trivium, en el siguiente grado de enseñanza era quatrivium. La reformas de la escuelas del medievo hacia el año 1000 en Italia, provocó que casi cualquiera persona pudiera estudiar en la escuelas públicas. A pesar de eso, la educación estaba controlada por el clero.
La primera escuela de ingeniería que registra la historia es la Ecole des Pontses Chausées( Escuela de puentes y pavimentos) creada en Fancia en 1792; Aunque Colbert J. B., en 1646, habían un cuerpo de ingenieros franceses de carácter militar. La escuela de Puentes formó, con bases y estudios científicos, a los primeros ingenieros civiles mecánicos encargados de la construcción de todo tipo de puentes y carreteras.
Se dice que algunos de los 21 puentes del río Sena fueron construidos por ingenieros egresados de aquélla institución, la cual influyó grandemente en el desarrollo de la ingeniería civil en el mundo entero. También fue la primera escuela cuyos egresados trabajaron en empresas privadas, los dueños, viendo la enorme utilidad de contar con personal capacitado científicamente para resolver los problemas que se presentaban en sus incipientes procesos de producción, incitaron al Estado a la creación de otras escuelas similares.
El gran cambio vino con la primera Revolución Industrial en Inglaterra. Empezó con la máquina de vapor de James Watt en 1765, que sustituye la fuerza del hombre, de ahí vinieron los barcos, trenes y minas, todos ellos requirieron de muchos ingenieros entre ellos y sobre todo de los Ingenieros civiles, ya que ellos se encargaban de gran parte de la construcción de las vías, caminos, puentes, y fábricas.
De ahí para acá la Ingeniería ha tomado un papel muy importante en el desarrollo de la sociedad, ya que desempeño un papel similar con la segunda revolución en los Estados Unidos, en adelante se ha vuelto una pieza fundamental hasta en la actualidad.
La ingeniería civil contemporánea tiene su origen entre los siglos XIX y XX, con el desarrollo de modelos matemáticos de cálculo. Los trabajos de Castigliano, Mohr o Navier entre otros, permitieron abordar analíticamente los esfuerzos internos que se producían en estructuras, caudales y suelos a las que éstas eran sometidas para estimar sus magnitudes. Esto permitió el diseño eficiente de obras civiles.
Ramas de la ingeniería civil
Ingeniería Estructural : es un área clásica de la Ingeniería Civil, cuyo objetivo es realizar los cálculos y diseños de las estructuras, ya sean éstas de edificios habitacionales así como de edificios industriales.
Su finalidad es la de conseguir estructuras resistentes que resulten adecuadas para habitar y desarrollar todo tipo de labores en ellas. En un amplio sentido se podría decir que la Ingeniería Estructural es la aplicación de la mecánica Newtoniana para el diseño de elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros (incluyendo muros de contención), presas y túneles.
Ingeniería Geotécnica : es el área de la Ingeniería Civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la tierra. Los Ingenieros Geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y diseñar las fundaciones para todo tipo de estructuras tales como edificios, puentes, túneles, embalses, muelles y caminos.
Ingeniería Hidráulica: El ingeniero hidráulico se encarga de investigar, diseñar, construir y de operar las obras hidráulicas. El ingeniero hidráulico se ocupa de las grandes estructuras como son las esclusas, las presas, los canales navegantes entre otras
Ingeniería de Transporte e Infraestructura Vial: Planificación del transporte , Economía del transporte, Diseño y mantenimiento de pavimentos, Diseño de vías ciclistas urbanas, Diseño geométrico de carreteras, Diseño de estacionamientos
Gerencia e Ingeniería de Construcción: Es la rama de la ingeniería civil que se encarga de realizar las estimaciones de cuanto costará determinado proyecto, del tiempo que tardará en realizarse una obra, de tramitar los permisos correspondientes al momento de iniciar un proyecto, de elaborar contratos entre propietario e ingeniero, de realizar inspecciones para corroborar que todo se haga de acuerdo a los planos y especificaciones predeterminados, de realizar el calendario de actividades por el cual se regira el contratista para realizar la obra, de realizar la gerencia del proyecto entre otros aspectos.
Campos de Aplicacion
Su campo de aplicación es muy amplio. Estarían, por ejemplo:
Las infraestructuras del transporte: Aeropuertos, Autovías, Carreteras, Vías férreas, Puertos, Puentes, Redes de transporte urbano
Las obras hidráulicas: Alcantarillado, Canales para el transporte de agua potable o regadío,
Canales de navegación, Canalizaciones de agua potable, Centrales hidroeléctricas, Depuradoras, Diques,
Esclusas, Muelles, Presas.
La intervención sobre problemas de estabilidad del terreno: Terraplenes, Desmontes, Obras de contención de terreno, Túneles, Zapatas, Pilares.
En general, las obras de Ingeniería Civil implican el trabajo una gran cantidad de personas (en ocasiones cientos y hasta miles) a lo largo de lapsos que abarcan desde unas pocas semanas o meses hasta varios años.
Debido al elevado coste de los trabajos que se acometen (piénsese en el coste de una autovía o de una línea de ferrocarril) buena parte de los trabajos que se realizan son para el Estado, o bien para grandes compañías que pretenden la explotación de una infraestructura a largo plazo (autopistas y túneles de peaje, compañías de ferrocarril, etcétera). Sin embargo, sus técnicas son también aplicadas para obras semejantes a las anteriores pero de más pequeña escala, como podrían ser:
-La contención de un terreno difícil en la excavación para la cimentación de un edificio.
-La ejecución de la estructura de un edificio.
-El diseño y ejecución de los sistemas de distribución de agua potable y alcantarillado de una pequeña población (incluyendo las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP), equipos de bombeo, estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR), etc.
-El diseño y urbanización de las calles de una pequeña población
Además, son también competencia de un Ingeniero Civil:
- La planificación, diseño y control de los sistemas de transporte urbano, incluyendo el diseño de intercambiadores y la creación de nuevas líneas o modificación de las existentes.
- Adopción de nuevos sistemas de transporte que no existan en ese momento, como líneas de metro o metro ligero (más comúnmente conocido como tranvía).
- Planificación, ejecución y administración de plantas de tratamiento o incineración de residuos y vertederos.
- Labores auxiliares de ingeniería (control de calidad, ensayos de laboratorio, supervisión de temas de seguridad y salud).
