Tema 3

EVOLUCION DEL PENSAMIENTO CIENTIFICO

Introducción a la ingeniería

Objetivo: Comprender la evolucion del pensamientocientifico a traves de la historia, el metodo cientificoy el metodo ingenieril.

PENSAMIENTO CIENTIFICO

No hay duda que el estudio de las ciencias por parte delhombre primitivo debió nacer con la insuficiencia de abrigo yla posterior conquista del fuego o con la necesidad defacilitar el transporte de carga a largas distancias y la creaciónde la rueda.

Probablemente muchos de los inventos primitivos fuerondescubiertos por azar, un rayo de una tormenta eléctricaoriginando un incendio, una piedra circular rodando de unamontaña, dieron origen a los primeros pensamientoscreativos.

La habilidad por el control y obtención de los metalesestaría en primer lugar de interés para el hombre.Los objetos antiguos más conocidos son de oro y plata(5000 años AC).

Siguió a este el cobre, siendo un gran avance, ya que a diferencia del oro o plata, el cobre no se encuentra libre en la naturaleza, sino combinado como mineral.

Siguió a este el cobre, siendo un granavance, ya que a diferencia del oro oplata, el cobre no se encuentra libreen la naturaleza, sino combinadocomo mineral.

Las edades de bronce y hierro fueron posteriores y fueron claves para la magnificencia del arte de la guerra.

El control de los elementos recién comenzaba, aunque a ciencia cierta estos primeros pasos llevaron varios miles de años.

Las edades de bronce y hierro fueron posteriores y fueronclaves para la magnificencia del arte de la guerra.El control de los elementos recién comenzaba, aunque estosprimeros pasos llevaron varios miles de años.

Un poderoso movimientointelectual y filosófico enGrecia a comienzos delsiglo VI AC produjo uncambio sobre el mundo yla naturaleza de lamateria y en el mismoprimitivo pensamientocientífico.

DOCTRINAS CIENTÍFICAS GRIEGAS

AGUATales de Mileto (624-565 AC)

VIENTOAnaxímenes (585-524 AC)

Heráclito (540-475 AC)

FUEGOHeráclito (540-475 AC)

TIERRAEmpédocles (500-430 AC)

Esta teoría de los cuatro elementos fundamentales eran de soporte a las cualidades de caliente y frío; seco y húmedo. dicha teoría se mantuvo por largo periodo de tiempo.

TEORIA DE LOS CUATRO ELEMENTOS

CALIENTE

SECO

HUMEDO

FRIO

AGUA

VIENTO

FUEGO

TIERRA

A comienzos de la era cristiana eran conocidos como elementossólo siete metales, (oro, plata, cobre, hierro, estaño, plomo ymercurio) junto con el azufre y el carbón.Los conocimientos antiguos de los egipcios y los conceptosgriegos se combinaron y dieron lugar a los alquimistas en manosde los árabes, quienes substituyeron a los cuatro elementosgriegos por la “Tria prima”,

Mercurio: metálico y volátilAzufre: combustibleSal: sólida y soluble

Como consecuencia de esto apareció el pensamiento alquímicode la transmutación de los metales innobles en nobles, es decir lamutación del plomo en oro.

LA ALQUIMIA Y LA EDAD MEDIA

EL RENACIMIENTO CIENTÍFICO

El renacimiento científico fue inaugurado porRobert Boyle (1627-1691), el primer químicoque rompe con la tradición alquimista,postulando que los elementos son ciertoscuerpos primitivos, que no están formados deotros cuerpos y supone que son más de lostres de los alquimistas o de los cuatro griegos.

Boyle es el primer hombre que adopta lateoría atómica para explicar lastransformaciones químicas.

Robert Boyle

Siguieron la “teoría del flogisto”, queseñalaba que todo materialcombustible, contiene una parteinflamable, denominada flogisto, quese desprende en la combustiónacompañado con luz y calor, y laceniza residual es la parte del cuerpono combustible. Así cuanto másinflamable era un material, másflogisto poseía, el carbón eraconsiderado flogisto casi puro pordejar muy poca ceniza remanente.

EL RENACIMIENTO CIENTÍFICO

LA REVOLUCIÓN CIENTÍFICA

Es Lavoisier en 1789 quien destruye la teoría del flogisto,realizando experimentos de combustión en vasos cerrados ,postula que toda combustión en el aire resulta de unacombinación de una parte del aire.También adopta el concepto de elemento de Boyle, basándoloen el resultado experimental, halla la composición del agua, yen todas sus investigaciones utiliza el principio deconservación de la materia, “nada se pierda, nada se crea”.

Lavoisier es el primero que utiliza un verdadero métodocientífico en sus investigaciones. Todos sus sucesores siguieronel método científico de Lavoisier como patrón de investigación.

Bien se pudo haber acelerado la obtención de resultadosdel estudio de las ciencias si los investigadores a lo largode la historia hubieran empleado un método o una seriede pasos a seguir al realizar sus estudios o ampliar susconocimientos. Este “modus operandi” de la ciencia es loque constituye el método científico.

EL METODO CIENTÍFICO

MÉTODO INGENIERIL

1. Identificación de un problema

2. Recopilación de información

3. Búsqueda de soluciones creativas

4. Diseños preliminares: modelización, simulación, cálculos, etc

5. Evaluación y selección de soluciones

6. Elaboración del proyecto: planos,mediciones, pliegos.condiciones, etc.

7. Producción, construcción, etc.

8. Mercado, público, sociedad.

MÉTODO CIENTÍFICO

1. Observación de un fenómeno

2. Conocimiento existente

3. Formulación de hipótesis

4. Deducción:lógica,matemáticas, etc

5. Contraste teorías-hechos

6. Comunicación a la comunidadCientífica

7. Aceptación por la comunidadCientífica

8. Nuevo conocimiento, mejora delexistente

1. Identificación de un problema

El problema debe estar bien definido en términos de lasnecesidades que satisface.

Existe una tendencia a creer que esta fase del proceso desolución es carente de importancia, pero no es así.

Una definición incorrecta o impropia del problemaocasionará que el ingeniero desperdicie tiempo, y le puedellevar a una solución no apropiada o incorrecta.

Pearson establece: “Un problema definido de maneraadecuada es un problema parcialmente resuelto. Plantearcorrectamente el problema es un paso importante hacia susolución”.

Las necesidades que se satisfarán deben estar ampliamentedefinidas y diferenciadas de las posibles soluciones.

Por tanto, continuamente se presentan en nosotros los másdiversos problemas, cada vez que nos enfrentamos asituaciones desconocidas, ante las cuales carecemos deconocimientos específicos suficientes y necesarios. “Entoncesnos vemos obligados a buscar la solución o el comportamientoadecuado para poder enfrentarnos venturosamente a talessituaciones.”

¿Qué es un problema general?

En términos generales, por problema entendemos cualquierdificultad que no se pueda resolver automáticamente, esdecir con la sola acción de nuestros reflejos instintivos ycondicionados, o mediante el recuerdo de lo que hemosaprendido anteriormente.

Los problemas pueden clasificarse de maneras muydistintas.

Algunos autores distinguen tres tipos de problemas.

1. Los problemas de razonamiento2. Los problemas de dificultades3. Los problemas de conflictos

Clasificacion de los Problemas

Los problemas también pueden clasificarse en:

1. Convergentes2. Divergentes

1. Los problemas de razonamiento:

En donde lo importante es el uso de la lógica y sus operacionesde ordenación y de inferencia.

Ejemplo: resuelva la siguiente ecuación:

X + 23 – 3 = 0

2. Los problemas de dificultades:

En este caso sabemos que la respuesta a un problema perotenemos oposición o dificultad para ejecutarla. Por ejemplo,queremos dar vuelta a un tornillo y éste no avanza.

3. Los problemas de conflictos:

Son problemas que tenemos por la oposición de la voluntad delos demás, ya sea porque no nos entienden o porque seopongan con animosidad a nuestros proyectos. El aspectoemocional, en este tipo de problemas juega un papelimportante. Y además puede traer como consecuencia unadiscrepancia.

1. Los problemas Convergentes:

Tienen una solución única o un conjunto de solucionesdefinidas, por ejemplo, resolver una ecuación, concluir unrazonamiento formal, encontrar una definición en undiccionario, contestar algo de memoria.

1. Los problemas Divergentes:

tienen un número indeterminado de respuestas posiblesque dependen de la creatividad de la persona, porejemplo: ¿Cómo hacer una buena publicidad para unosnuevos chocolates en barra?, ¿De cuántas formas puedosacar una moneda que cayó en un pozo?

2. Recopilación de información

El tipo de información depende de la naturaleza del problemaa resolver contempla la recopilación de información existentede cualquier fuente, realización de pruebas

Una vez que el problema está identificado y que lasnecesidades se han definido de manera adecuada, elingeniero debe comenzar a reunir la información y los datosque precisa para resolverle.

El tipo de información que se requiere dependerá, porsupuesto, de la naturaleza del problema por resolver.

Puede consistir en mediciones físicas, mapas, resultados deexperimentos de laboratorio, patentes, resultado deencuestas o cualquier otro tipo de información.

Esta fase del proceso de resolución del problema implica larecopilación y evaluación de la información que ya estádisponible.

Los ingenieros normalmente emprenden una investigación bibliográfica para determinar lo que otros han aprendido sobre problemas relacionados.

3. Búsqueda de soluciones creativas.

Después de completar los pasos preparatorios del proceso dediseño, el ingeniero está listo para comenzar a identificar lassoluciones creativas.

En realidad, el desarrollo de nuevas ideas, productos odispositivos puede ser consecuencia de la creatividad, unesfuerzo subconsciente, o de la innovación, un esfuerzoconsciente.

Existen varias técnicas operacionales que pueden utilizarsepara ayudar a un grupo o a un individuo a producir ideasoriginales.

Estas técnicas están diseñadas para capacitar al grupo oindividuo a vencer los obstáculos para el pensamientocreativo, como son:

A. la lluvia de ideasB. listas de verificaciónC. listado de característicasD. técnica de relación forzadaE. análisis morfológico.

El ingeniero está ahora listo para pasar de la idea a losdiseños preliminares. Éste es el núcleo del proceso dediseño y es la fase que más depende de la experiencia y delbuen juicio del ingeniero. Aquí es donde se descartan lasideas que no funcionan y las ideas que prometen semoldean para formar planos y diseños funcionales.

En esta etapa tal vez se requiera tomar muchas decisionessobre las presentaciones, configuraciones, materiales,dimensiones y otras especificaciones alternativas. Quizá seanecesario dibujar bocetos conceptuales, hacer planospreliminares y pensar en las especificaciones de material.

4. Paso de la idea a los diseños preliminares

En esta fase las posibles soluciones son examinadas yestudiadas cuidadosa y críticamente.

Existen muchas maneras de hacer esto:

Caso 3: Será necesario efectuar un programa deinvestigación completo y formal para examinar la validez deuna hipótesis o la eficacia de una solución propuesta.

Caso 1: El boceto preliminar de un dispositivo o el análisisinformal de un proceso mostrará que no vale la penaconsiderar más una idea.

Caso 2: En otros, puede haber necesidad de examinar uncomponente mediante pruebas de laboratorio.

Los ingenieros utilizan diferentes modelos que pueden sertangibles o intangibles. En su definición más amplia losbocetos y las gráficas pueden considerarse como modelos.

Además, comúnmente se usan tres tipos de modelos parafacilitar la resolución de los problemas de ingeniería:

• Modelos analíticos o matemáticos.

• Modelos de simulación.

• Modelos físicos.

5. Evaluación y selección de la solución óptima.

Evaluación y selección del mejor modelo preliminar.

Solucion 1Solución 2Solución 3.................Solución n

Ejemplos:

• Análisis de costo beneficio

• Número de personas beneficiadas

• Evitar congestionamientos

• Acceso fácil a puntos importantes

• Beneficios a áreas marginadas

6. Elaboración del proyecto, planos,mediciones, pliegos, condiciones.

Formalización y soporte técnico teórico de la solución

Comunicación efectiva

7. Producción, construcción

Elaboración de la solución o el producto

8. Mercado, público, sociedad

Socialización de la solución o el producto

Lecciones aprendidas

El caso del puente de Tacoma 1940, es un clásico ejemplo de errores deingeniería. En el nuevo puente que sustituyó al autodestruído en 1950,así como en los puentes construidos con métodos modernos desustentación, los elementos de soporte disponen de aberturas ydeflectores diseñados para permitir y dirigir el paso de viento a través deéstos.

RESUMEN DEL MÉTODO INGENIERIL

1. Identificación de un problema

El problema debe estar bien definido en términos de las necesidadesque satisface.

2. Recopilación de información El tipo de información depende de la naturaleza del problema aresolver contempla la recopilación de información existente decualquier fuente, realización de pruebas

3. Búsqueda de soluciones creativas

Desarrollo de nuevas ideas, productos o dispositivos lo cual implica unesfuerzo subconsciente o creativo y de un esfuerzo conciente oinnovador

4. Diseños preliminares, modelación, simulación, cálculos

Se descartan las ideas que no funcionan y la que prometen semoldean para formar, planos, prototipos y diseños funcionales. Estopuede evolucionar por medio del análisis (división del todo en partespara su estudio individual) o de la síntesis (combinación de hechosprincipios y leyes en una idea general que proporcionará un resultadodeseado que resolverá el problema). Dentro de los modelosimplementados en esta fase se tienen: los modelos analíticos omatemáticos, modelos de simulación, modelos físicos o icónicos

5. Evaluación y selección de soluciones

Evaluación y selección del mejor modelo preliminar.

6. Elaboración del proyecto, planos, mediciones, pliegos, condiciones

Formalización y soporte técnico teórico de la solución

7. Producción, construcción Elaboración de la solución o el producto

8. Mercado, público, sociedad Socialización de la solución o el producto