Historia de la Ingeniria

1. Elabore un ensayo sobre las aportaciones de los chinos a la ingeniería:

Los chinos en el desarrollo de la ingeniería

Durante sus 1000 años iniciales, China fue una de las mayores civilizaciones del mundo, tanto en tamaño como en desarrollo. En el transcurso de la dinastía T'ang (618 - 907) se inventaron la imprenta, un sistema parecido a los sellos de hoy en día, y la pólvora, una mezcla de carbón, azufre y salitre que explotaba en contacto con el fuego. En la dinastía Song (960 – 1279), hubo un desarrollo impresionante en la actividad económica, aumentó la población y crecieron las ciudades, llegando a superar los dos millones de habitantes, se desarrolló una economía monetaria y la producción industrial se incrementó. El desarrollo económico de la dinastía Song llegó a su fin con las conquistas de los mongoles, que causaron aproximadamente 30 millones de bajas. Además de la pólvora y la imprenta, los chinos también inventaron los cohetes, la brújula, la tinta, el papel, la porcelana y las cometas, pero sin duda la construcción de la Gran Muralla China supuso uno de los acontecimientos más importantes en la historia de China, junto con el complejo funerario de los guerrero de Terracota de Xi’an, convirtiéndose en una de las grandes maravillas del mundo. Su longitud de 8.851 kilómetros se extendía a través de las montañas de Corea llegando incluso a las aguas del mar Bohai hasta el Desierto de Gobi. Actualmente, sólo se conservan 2414 km., siendo el sector más visitado el paso de Juyong-guan, cerca de la capital Beijing, que cuenta con muros que sobrepasan los ocho metros de altura, erigidos en 1381 por el emperador Hogwu de la dinastía Ming.

2. Según su opinión, ¿cuál es la aportación más significativa que los ingenieros han hecho en pro de la humanidad?

Para mí, la aportación más grande es la Tomografía por Emisión de Positrones (PET), ya que gracias a ésta se pueden detectar tumores cerebrales. Para la construcción de la máquina que genera PET, fue necesaria la ayuda de ingenieros, así como para el funcionamiento de la misma. Es importante porque sin ella no se podrían detectar los tumores cerebrales y no se salvarían vidas.

La Tomografía por Emisión de Positrones es una técnica no invasiva de diagnóstico e investigación ¨in vivo¨ por imagen capaz de medir la actividad metabólica del cuerpo humano. Al igual que el resto de técnicas diagnósticas en Medicina Nuclear como el SPECT, la PET se basa en detectar y analizar la distribución tridimensional que adopta en el interior del cuerpo un radiofármaco de vida media ultracorta administrado a través de una inyección intravenosa. Según qué se desee estudiar se usan diferentes radiofármacos.

La imagen se obtiene gracias a que los tomógrafos son capaces de detectar los fotones gamma emitidos por el paciente. Éstos fotones gamma de 511 Kev son el producto de una aniquilación entre un positrón, emitido por el radiofármaco, y un electrón cortical del cuerpo del paciente. Ésta aniquilación da lugar a la emisión, fundamentalmente, de dos fotones. Para que estos fotones acaben por conformar la imagen deben detectarse ¨en coincidencia¨, es decir, al mismo tiempo; en una ventana de tiempo adecuada (nanosegundos), además deben provenir de la misma dirección y sentidos opuestos, pero además su energía debe superar un umbral mínimo que certifique que no ha sufrido dispersiones energéticas de importancia en su trayecto (fenómeno de scatter) hasta los detectores. Los detectores de un tomógrafo PET están dispuestos en anillo alrededor del paciente, y gracias a que detectan en coincidencia a los fotones generados en cada aniquilación conformaran la imagen.Para la obtención de la imagen estos fotones detectados, son convertidos en señales eléctricas. Esta información posteriormente se somete a procesos de filtrado y reconstrucción, gracias a los cuales se obtiene la imagen.

Existen varios radiofármacos emisores de positrones de utilidad médica. El más importante de ellos es el Flúor-18, que es capaz de unirse a la 2-O-trifluorometilsulfonil manosa para obtener el trazador 18-Flúor-Desoxi-Glucosa (18FDG). Gracias a lo cual, tendremos la posibilidad de poder identificar, localizar y cuantificar, a través del SUV (Standardized Uptake Value), el consumo de glucosa. Esto resulta un arma de capital importancia al diagnostico médico, puesto que muestra qué áreas del cuerpo tienen un metabolismo glucídico elevado, que es una característica primordial de los tejidos neoplásicos. La utilización de la 18FDG por los procesos oncológicos se basa en que en el interior de las células tumorales se produce, sobre todo, un metabolismo fundamentalmente anaerobio que incrementa la expresión de las moléculas transportadoras de glucosa (de la GLUT-1 a la GLUT-9), el aumento de la isoenzima de la hexokinasa y la disminución de la glucosa-6-fosfotasa. La 18FDG sí es captada por las células pero al no poder ser metabolizada, sufre un ¨atrapamiento metabólico¨ gracias al cual se obtienen las imágenes.

Así, la PET nos permite estimar los focos de crecimiento celular anormal en todo el organismo, en un solo estudio, por ser de un estudio de cuerpo entero, por lo tanto nos permitirá conocer la extensión. Pero además sirve, entre otras cosas, para evaluar en estudios de control la respuesta al tratamiento, al comparar el comportamiento del metabolismo en las zonas de interés entre los dos estudios. Para el paciente la exploración no es molesta ni dolorosa. Se debe consultar en caso de mujeres lactantes o embarazadas ya que en estas situaciones se debe de retrasar la prueba, o bien no realizarse. Se debe acudir en ayunas de 4-6 horas, evitando el ejercicio físico en el día previo a la exploración y sin retirar la medicación habitual. La hiperglucemia puede imposibilitar la obtención de imágenes adecuadas, obligando a repetir el estudio posteriormente. Tras la inyección del radiofármaco, el paciente permanecerá en una habitación en reposo. La exploración tiene una duración aproximada de 30-45 minutos. Además de la oncología, donde la PET se ha implantado con mucha fuerza como técnica diagnóstica, desplazando al TAC como primera opción diagnóstica en algunas indicaciones. Otras áreas que se benefician de este tipo de exploraciones son la neurología y la cardiología. También tiene un gran papel en estudios de experimentación clínica.

3. Elabore un diagrama que contenga los avances significativos en ciencia e ingeniería que tuvieron las principales civilizaciones en función del tiempo:

Mesopotamia: El cálculo floreció en Mesopotamia mediante un sistema de numeración decimal y sistema sexagesimal, cuya primera aplicación fue en el comercio. Además de suma y resta conocían la multiplicación y la división y, a partir del II milenio a. C. desarrollaron una matemática que permitía resolver ecuaciones hasta de tercer grado. Conocían asimismo un valor aproximado del número π, de la raíz y la potencia, y eran capaces de calcular volúmenes y superficies de las principales figuras geométricas. Los mesopotámicos tenían una arquitectura muy particular debido a los recursos que tenían disponibles. Hicieron uso de los dos sistemas constructivos básicos: el abovedado y el adintelado. Dominio del fuego, conseguidos mediante la mejora de la capacidad térmica de los hornos, con los cuales es posible conseguir yeso (a partir de los 300 °C), y cal (a partir de los 800 °C).

Egipto: El arte y la ingeniería estaban presentes en las construcciones para determinar exactamente la posición de cada punto y las distancias entre ellos (Topografía). El mortero fue inventado por los egipcios. Estos conocimientos fueron utilizados para orientar exactamente las bases de las pirámides, así como para otras obras. Los canales para riego construidos para el aprovechamiento del lago de El-Fayum, que convirtieron la zona en el principal productor de grano del mundo antiguo. Hay evidencias de que faraones de la duodécima dinastía usaron el lago natural de El Fayum como depósito para regular y almacenar el exceso de agua, para su uso durante las estaciones secas. El sistema decimal y las fórmulas matemáticas complejas, usadas en el Papiro de Moscú y el Ahmes. Los orígenes del método científico también se remontan a los egipcios. Conocían el número áureo, reflejado en numerosas construcciones, aunque puede ser la consecuencia de un sentido intuitivo de la proporción y la armonía. La fabricación del vidrio se desarrolló extraordinariamente, como evidencian los numerosos objetos de uso cotidiano y de adorno descubiertos en las tumbas. Recientemente se han descubierto los restos de una fábrica de cristal.

Grecia: La matemática, que es la base de todo conocimiento científico, fue cultivada de un modo especial por la escuela filosófica que acaudillaba Pitágoras. Destacándose tanto en geometría (recuérdese el famoso teorema de Pitágoras que permite resolver los triángulos rectángulos) como en aritmética, los números y las líneas ocuparon un lugar muy importante en sus especulaciones. Antes del surgimiento de la medicina como ciencia, los griegos consideraban las enfermedades como un castigo de los dioses. El dios griego de la medicina era Asclepio y en su templo la gente enferma le ofrecía sacrificios, pasando allí la noche con la esperanza de que al amanecer ya se hubiesen curado. La astronomía fue estudiada por los griegos desde tiempos antiguos. Los calendarios de los antiguos griegos estaban basados en los ciclos lunares y solares. El calendario helénico incorporó esos ciclos. Un calendario lunisolar basado en ambos ciclos es difícil de aplicar, por lo que muchos astrónomos se dedicaron a la elaboración de un calendario basado en los eclipses.

Roma: Entre los griegos el pensamiento científico se complacía en la especulación y la construcción de sistemas filosóficos de carácter abstracto, demasiado ambiciosos y complejos. Los helénicos deseaban encontrar una explicación al mundo y a sus fenómenos, pero el estado de la Ciencia no permitía la elaboración de cosmogonías y metafísicas, pues faltaba conocer mucho acerca de los fenómenos concretos para poder llegar a una fase de síntesis.

Los romanos, al contrario, eran hombres sumamente prácticos y por esto buscaron sólo la aplicación concreta de las verdades que encontraban. Así, no se entregaron con pasión al estudio de la Astronomía, sino como una necesidad para conseguir un calendario más perfecto. En el primer tomo de esta obra hemos hablado de las sucesivas reformas del mismo. La primera realmente importante fue la de Julio César, decretada el año 47 a. J. C., pero incluso en esta tarea le ayudó un astrónomo griego llamado Sosígenes. A él se debe la invención del día bisiesto

4. Haga un dibujo a escala de la Pirámide de Keops. Calcule la cantidad de piedra que se necesitó para construirla. Exprese su respuesta en metros cúbicos y toneladas:

Está construida por 27000 bloques de piedra de 2.5 toneladas cada uno, en total 67000 toneladas.

5. Lista de logros que se han tenido en ciencia e ingeniería desde 1300 D.C.

Canales.

            Imprenta por  Gutemberg.

            Astronomía moderna.

            Método científico.

            Teoría de los gases ideales.

            Ley Hocke

            Invención del cálculo.

            Máquina de vapor

            Barcos de vapor

            Crecimiento en sistemas ferroviarios.

            Desarrollo de la electricidad.

            Circuitos electrónicos.

            Desarrollo de la industria de microcomputadores.

6. ¿Cuáles son las principales razones de que la tecnología haya tenido un avance tan pobre durante la Edad Media?

Porque el hombre instruido en esa época era casi siempre un clérigo para quien el estudio de los conocimientos naturales era una pequeña parte de la erudición. Estos estudiosos vivían en una atmósfera que daba prioridad a la fe y tenían la mente más dirigida a la salvación de las almas que al cuestionamiento de detalles de la naturaleza. Además de eso, la vida casi siempre insegura y económicamente difícil de esa primera parte del periodo medieval mantenía al hombre volcado en las dificultades del día a día. De ese modo, las actividades científicas fueron prácticamente reducidas a las citas y comentarios de obras que hacían referencia a la antigüedad clásica; esos comentarios estaban a veces llenos de errores, ya que los textos usados como referencia, las obras que quedaron en latín, tenían informaciones truncadas.

7. Escriba una biografía breve de uno de los siguientes científicos e ingenieros:

Galileo Galilei

Galileo nació en Pisa en 1564. Su padre, Vincenzo Galilei fue un músico de indudable espíritu renovador, defensor del cambio de una música religiosa enquilosada en favor de formas más modernas. El tipo de educación recibido por Galileo queda patente en las siguientes palabras de su padre:

“Me parece que aquellos que sólo se basan en argumentos de autoridad para mantener sus afirmaciones, sin buscar razones que las apoyen, actúan en forma absurda. Desearía poder cuestionar libremente y responder libremente sin adulaciones. Así se comporta aquel que persigue la verdad.“

A la edad de 17 años, Galileo siguió el consejo de su padre y empezó a cursar medicina en la Universidad de Pisa. Más adelante decidió cambiar al estudio de las matemáticas con el consentimiento paterno bajo la tutela del matemático Ricci (expero en fortificaciones). Su notable talento para la geometría se hizo evidente con un trabajo en el que extendía ideas de Arquímedes para calcular el centro de gravedad de una figura.

A los 25 años se le asignó la cátedra de matemáticas en Pisa y a los 28, en 1592, mejoró su situación aceptando una posición en Venecia que mantuvo hasta la edad de 46 años.

Venecia era una ciudad llena de vida, poblada por unos 150000 habitantes y dedicada al comercio. Galileo se casó en 1599 con Marina Gamba de 21 años con quien tuvo tres hijos. De entre sus amistades venecianas figura el joven noble Sagredo, quien aparece como uno de los personajes del Diálogo concerniente a los dos sistemas del mundo.

A la edad de 46 años, en 1610, Galileo desarrolló el telescopio consiguiendo gracias a ello una posición permanente con un buen sueldo en Padua. Presentó sus asombrosos descubrimientos: montañas en la luna, lunas en Júpiter, fases en Venus. Astutamente, dio el nombre de la familia Medici a las lunas de Júpiter logrando así el puesto de Matemático y Filósofo (es decir Físico) del Gran Duque de la Toscana.

Los descubrimientos astronómicos de Galileo favorecían dramáticamente al sistema copernicano, lo que presagiaba serios problemas con la Iglesia. En 1611, Galileo fue a Roma para hablar con el padre Clavius, artífice del calendario Gregoriano y líder indiscutible de la astronomía entre los jesuitas. Clavius era rehacio a creer en la existencia de montañas en la luna, actitud que dejo de defender tras observarlas a través del telescopio.

Pero, poco a poco, nuevos descubrimientos como el de las manchas solares añadidos a la inusitada contundencia de Galileo para refutar y ridiculizar a sus oponentes le fueron granjeando enemistades. La complejidad de la situación se acentuó y Galileo fue reconvenido a no defender sus ideas. El cambio de Papa, ahora Urbano VIII, inicialmente admirador de Galileo, le llevaron a aumentar el nivel de defensa de sus ideas.

En 1632, en un entrañado laberinto de permisos oficiales poco claro, Galileo publicó su Diálogo, donde su defensa acérrima del sistema heliocéntrico viene acompañada de vejaciones e insultos hacia sus enemigos. La Inquisición tomó cartas en el asunto más por desobediencia de las directivas eclesiásticas que por el propio contenido de su obra. Un largo proceso inquisitorial llevó a un viejo y decrepito Galileo a abdicar de sus ideas y verse confinado a una villa en Florencia hasta su muerte en 1642.

Galileo, padre de la ciencia moderna, defendió la matematización de la naturaleza, asentó el procedimiento científico y propició, para bien o para mal, el divorcio iglesia-ciencia. Un fragmento del mismo Galileo, característico de su estilo punzante, en respuesta a ideas defendidas por su enemigo Sarsi hace patente su forma de pensar:

“En Sarsi discierno la creencia de que en el discurso filosófico se debe defender la opinión de un autor célebre, como si nuestras mentes tuvieran que mantenerse estériles y yermas si no están en consonancia con alguien más. Tal vez piense que la filosofía es un libro de ficción escrito por algún autor, como la Ilíada. Bien, Sarsi, las cosas no son así. La Filosofía está escrita en ese gran libro del universo, que se está continuamente abierto ante nosotros para que lo observemos. Pero el libro no puede comprenderse sin que antes aprendamos el lenguaje y alfabeto en que está compuesto. Está escrito en el lenguaje de las matemáticas y sus caracteres son triángulos, círculos y otras figuras geométricas, sin las cuales es humanamente imposible entender una sóla de sus palabras. Sin ese lenguaje, navegamos en un oscuro laberinto. “

8. Elabore un ensayo sobre el desarrollo de las fuentes de energía desde el nacimiento de la civilización hasta nuestros días. Analice la importancia que tuvieron estos avances en el bienestar físico y material de la humanidad:

Fuentes de energía a través de la historia

El hombre, como ser biológico está integrado dentro del flujo de energía de la naturaleza. A lo largo de toda la historia el hombre se ha valido de distintas fuentes de energía para realizar una amplia gama de actividades. El hombre primitivo podía encontrar la energía necesaria para sus procesos vitales en los alimentos que consumía y, por otro lado, dependía del sol como fuente de calor.  Posteriormente descubrió el fuego, que aprendió a utilizar con múltiples fines.

Pero fue a partir de finales del siglo XVIII, con el comienzo de la Revolución Industrial, cuando se produjo el gran cambio en la pautas de consumo energético de la civilización. El progreso puso en marcha maquinarias nuevas para la manufacturación de innumerables productos industriales, fabricadas masivamente. Se le suma a esto la revolución en el transporte que consume impensables cantidades de energía.

Desde finales del siglo XIX, la sociedad atraviesa etapas en las que el cambio y el avance tecnológico son las características principales. Aparece la energía eléctrica, los automóviles, los aviones, los motores de combustión interna, la industria química y la industria metalúrgica. Se da lugar así a la segunda fase de la revolución industrial, donde los combustibles fósiles -especialmente el carbón- aportaban la energía primaria, sin siquiera sospecharse el grave daño que mas adelante ocasionarían. La tendencia de utilizar carbón como principal fuente de energía se modifica a partir de la Segunda Guerra Mundial, donde comienza a tomar protagonismo otro combustible fósil: el petróleo.

Actualmente se necesitan grandes cantidades de energía para las diversas actividades humanas: agricultura, industria, transporte, comunicaciones y otros servicios que aportan confort a la vida moderna. Es por eso que el consumo de combustibles se ha incrementado espectacularmente en los últimos tiempos.

La vida en la Tierra depende de la energía del Sol, nuestra estrella más cercana. La mayor parte de la energía que empleamos proviene, directa o indirectamente, del sol. Si bien nuestro planeta recibe sólo una pequeña parte de la energía irradiada por el Sol, como ésta es enorme, alcanza para sostener la vida de todos los organismos.

Las plantas captan la luz solar para realizar el proceso de fotosíntesis mediante el cual elaboran su propio alimento y liberan el oxígeno que, tanto animales como vegetales, utilizan para respirar. Cuando se quema un trozo de carbón vegetal o de madera, se aprovecha la energía acumulada por las plantas. Estos combustibles se formaron a partir de seres vivos que habitaron nuestro planeta hace millones de años. El carbón y el petróleo guardan la energía que esos organismos habían tomando del Sol.

Como consecuencia, para encender una lamparita y mover un automóvil se utiliza energía solar almacenada.

Los generadores eólicos de electricidad impulsados por el viento dependen de la energía solar.

Los vientos se originan como consecuencia del desigual calentamiento de las tierras y los mares. Por eso, al aprovechar la energía eólica también se utiliza, en forma indirecta, energía solar. Fuentes de energía no renovable.

Conversión de las diferentes formas de energía

Su cantidad es fija en el planeta y su uso a lo largo del tiempo conlleva a su agotamiento.

Fueron necesarios muchos millones de años para que los yacimientos de estos combustibles se formaran, por ello se consideran limitados.

• Los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural, que suministra energía térmica de la combustión.
• Los minerales radioactivos, que experimentan un proceso de desintegración de sus núcleos atómicos, como el uranio y que permiten obtener energía térmica de la

Combustión. Fuentes de energía

Renovable: Nuestro planeta dispone de fuentes de energía limpia en abundancia. Las energías renovables son aquellas fuentes de energía que pueden regenerarse en un periodo de tiempo menor al año y medio.

• El sol que provee energía solar.
• El viento o aire en movimiento, que origina la energía eólica. El agua de los ríos o mares, cuyo movimiento genera la energía hidráulica, en un caso, y la energía mareomotriz, en el otro.
• Los volcanes, géiseres y aguas termales, que dan lugar a la energía geotérmica (del interior de la Tierra).
• Los organismos vivos, de los cuales, mediante procesos químicos adecuados, se obtiene la energía de la biomasa.
• El hidrógeno, el gas mas abundante del universo, cuya combustión produce energía

Térmica. De Reducir y ser más eficientes en el uso la energía Es necesario que todos comencemos a consumir menos energía. El desarrollo de nuestra sociedad puede mantenerse aún reduciendo la cantidad de energía que utilizamos para nuestras actividades. Para poder lograrlo es necesario evitar los derroches de energía en los hogares, en la escuela, en las fábricas y en los comercios. Entre algunas de las medidas que pueden adoptarse es la construcción de edificios donde la energía se aproveche de manera más eficiente, para la iluminación utilizar lámparas de bajo consumo, preferir los medios de transporte públicos,