La Quimica En La Ingenierias: Civil, Elecrtica Y Mecanica

“LA QUÍMICA EN LA INGENIERÍA”

El origen de la palabra Ingeniería se remonta a épocas de las Antiguas Civilizaciones cuyas grandes construcciones (Templos, Diques o Canales, etc.) tienen aplicaciones de conocimientos que hoy llamamos ingenieriles.

La palabra ingeniero tiene su origen en el vocablo latino "ingenium" (ingenio), que en latín, como en español se refiere a maquinas o artefactos mecánicos, así como también a una disposición innata y natural del espíritu para inventar, "crear", "diseñar".

Louis de Broglie, científico francés que en 1958 redactó lo siguiente:

"El ingeniero es un Hombre que se ha especializado en la ejecución de ciertas aplicaciones de la ciencia, debiendo poseer conocimientos científicos amplios y precisos."

Podemos observar que la ciencia se ha incorporado a la vida del ingeniero, y aun más hablamos del ingeniero como el hombre de la Tecnología. Siendo la ciencia una herramienta del ingeniero, y la tecnología el factor que nos permite transformar los recursos disponibles para satisfacer necesidades.

Así la definición de Ingeniero que adoptamos de Aquiles Gay se expresa:

“El ingeniero es un hombre que partiendo de conocimientos, ideas, recursos, medios y material humano, construye objetos o productos tecnológicos, realiza proyectos técnicos o desarrolla procesos tecnológicos; su objetivo fundamental es, como planteo general, mejorar la calidad de vida del ser humano.”

Sin embargo, esto no implica necesariamente que no se den avances científicos a partir de las ingenierías. Adicionalmente a esto, actualmente se sabe que cualquier avance científico o tecnológico es de carácter multidisciplinario.

Ya definida la Ingeniería. Comprendiendo el conjunto de tareas que involucra la profesión y el alto grado de capacitación, criterio y experiencia requerida por estas, podemos analizar en forma más general las diferentes funciones que desarrolla el ingeniero aplicando la química en su trabajo.

Por otro lado, en la actualidad, con el conocimiento que se tiene sobre las reacciones químicas, es posible, la mayoría de las veces, fabricar “materiales sobre pedido”; es decir, materiales que reúnan ciertas características deseables, si no es que ideales para el fin al cual serán destinados. Sin embargo, por lo general, no son los químicos los encargados de aprovechar las propiedades de los materiales; de esto se encargan principalmente los ingenieros, ya que, valga la expresión, “con su ingenio, son capaces de aprovechar al máximo las características y las propiedades de un material particular”.

Por lo anterior, todo ingeniero, debe tener una educación integral en el conocimiento de los principios básicos de las ciencias exactas, entre las que se encuentra la Química, a fin de que pueda comprender, lo mejor posible, los cambios que ocurren no sólo en la naturaleza, sino también en los procesos industriales y en los eventos de la vida diaria; además, esos conocimientos le proporcionan las herramientas necesarias para que, dado el caso, pueda optimizar procesos, explicar fenómenos y crear o mejorar dispositivos que redunden en beneficios a la sociedad. Adicionalmente a lo anterior, resulta de singular importancia que el ingeniero conozca el lenguaje técnico básico de las ciencias exactas, para que pueda comprender la literatura especializada en los avances científicos y tecnológicos.

En ocasiones, no resulta sencillo identificar en cuáles áreas de las ingenierías se ve involucrada la Química. En el actual trabajo se elaboro una investigación exhaustiva para poder mencionar algunas áreas y/o actividades de las ingenierías en las que puede observarse, claramente, la importancia de conocer algunos de los conceptos básicos de Química.

Ingeniería Civil

En la ingeniería son muchos los factores que determina la química para las construcciones, como son los materiales: Los más destacados comúnmente son la madera, el hormigón, ladrillo, acero, plástico, el vidrio, caucho, aluminio, cobre, cemento, la cal, aditivos, acelerantes, retardantes, la arena, el agua, y muchos más son vistos y diseñados para en un momento dado mezclar algunos de estos componentes y darle varias características a la tarea que se vaya a realizar, como pueden ser la resistencia al concreto, los comportamientos del Acero con el concreto, las propiedades del asfalto, los comportamientos de la madera impermeabilizada, el bambú, el cambio de estado del metal expuestos a baja y altas temperaturas como se sabe tienden a expandir o contraerse, todas estas y muchos más comportamientos el ingeniero debe tener en cuenta la estructura interna y las propiedades de los dicho materiales debido a que como ingenieros debemos determinar la aplicación adecuada y la capacidad de desarrollar un mejor método de procesado.

Un ejemplo básico y elemental sobre un punto de encuentro de la química en la ingeniería, como bien es el proceso de endurecimiento del concreto respecto a la relación agua- cemento, esta reacción química solo toma una pequeña parte de H2O y la mayor regula la viscosidad o resistencia.

Gracias a la Ingeniería Civil, ésta es multidisciplinaria, es decir que maneja una gran extensión en campos que pueden desempeñar. Estas aéreas además de la construcción pueden ser la Hidráulica, la Ingeniería Sanitaria y Ambiental, en las cuales el profesionista que pretende aplicar métodos de tratamiento físicos o químicos, de purificación a las aguas residuales, debe de entender claramente conceptos básicos como concentraciones (molar, normal, ppm o % en peso), pH, teorías ácido-base y las técnicas de valoración del grado de acidez de una sustancia, etc.; además de los materiales de construcción también observamos qué nos proporciona los recursos de sostenimiento para mejorar la calidad de vida, como son la Hidrología, la flora, el saneamiento, que son materia de diseño más avanzado que podrían determinarse en represas, túneles, puentes, diseños urbanísticos, Vías, entre otros.

El acero es fundamental para la Ingeniería, ya que gracias a la composición química le proporciona una mayor resistencia y mayor deflexión para tener un mejor soporte en las cargas vivas y muertas.

Realmente son muchas las relaciones que podemos encontrar con respecto a la química en la Ingeniería Civil, pero a demás de construir e ingeniar como profesionales también debemos observar, diagnosticar e idear una intervención (rehabilitar) sobre los problemas u enfermedades que se puedan presentar al concreto y el acero, es de muy importancia conocer estos tipos de daños que frecuentemente afectan en la vida útil de la obra, mencionare una de ellas como son la eflorecencia: que se representa como un deposito de sales en su entorno, la corrosión: que es la desintegración o deterioro del concreto o del refuerzo por el fenómeno electroquímico de la corrosión que bien puede evitarse, minimizarse o incluso hacerse reversible. La patología por lixiviación del Ca(OH) que conduce a la destrucción de los otros componentes: silicatos, aluminatos, ferritos hidratados, la acción de los sulfatos que actúan especialmente sobre el aluminato tricalcico (el H2S formado en las aguas negras es liberado de la solución como un gas en la atmosfera de la tubería y deteriora el concreto), estos son unos de los conocimientos que como profesionales debemos tener en cuenta para diseñar un buen diagnostico y pretenderle dar el mejor uso de químicos y disoluciones al momento de aplicarlos.

Ejemplos puntuales de la aplicación de la

Química en la Ingeniería Civil

1- Química y hormigón:

El hormigón hecho cuidadosamente con los materiales adecuados en las proporciones correctas, puede durar durante muchos cientos, y aún miles de años. Un ejemplo de esto es el Panteón de Roma, construido con un Cemento Romano puzolánico, que ha durado durante más de 2000 años.

El aspecto importante es que el hormigón (el sistema de pasta de cemento que liga las partículas en el cuerpo de una piedra artificial) es inherentemente reactivo y, dada su estructura particular y las condiciones de exposición, esa reactividad resultará en una durabilidad excelente o pobre. En plazos, cortos o largos, es la química la que hace la diferencia en la permanencia del hormigón. Ejemplos de agentes de exposición típicos que afectan la durabilidad son:

•Humedad y agua de napas.

•Ciclos de temperatura.

•Sales descongelantes.

•Ambiente marino.

•Dióxido de carbono y contaminantes aéreos ácidos (NO2 y SO2).

Dependiendo de la composición del hormigón y las condiciones de exposición, varias reacciones químicas pueden deteriorar el hormigón.

Durante el diseño de una mezcla de hormigón, se debe considerar la química. Por ejemplo, si el hormigón se coloca donde puede estar expuesto a los medios agresivos tales como cloruros o sulfatos, se deberá seleccionar otro tipo de cemento. Es de mucha importancia tener conocimientos de química para saber qué tipo de mezcla aplicar de esto depende la durabilidad del hormigón.

2- Reacciones de hidratación normal

La reacción más rápida que ocurre cuando se mezclan cemento y agua es la hidratación

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