i enginyeria | enciclopèdia.cat
Gran enciclopèdia catalana

enginyeria

ingeniería (es), engineering (en)
substantiu femeníf
Construcció i obres públiques
ingeniería (es), engineering (en)
enginyeria eng
Art d’aplicar els coneixements científics a la invenció, al perfeccionament o a la utilització de les tècniques en totes llurs determinacions dins el camp industrial.

S'ocupa també de l’aspecte tècnic de la fabricació de mercaderies o del proveïment de serveis a la col·lectivitat; el factor econòmic, però, hi és fortament condicionant i, típicament, les seves realitzacions són un compromís funció-preu. Les motivacions més immediates de l’enginyeria són de caire econòmic: produir a preu més baix, fer obres que afavoreixin el progrés econòmic, etc. Les línies concretes d’actuació són funció de factors circumstancials que evolucionen de manera imprevisible, com ara descobertes científiques, situacions sociopolítiques, etc, i a cada estat són fortament influïdes pels dirigents. La defensa nacional fa desitjable de promoure les indústries bèl·lica, pesant i aeronàutica. A més, la independència econòmica imposa la fabricació de determinats productes. El progrés econòmic de l’estat exigeix d’atendre les obres públiques i la producció de béns i serveis bàsics (ferro, ciment, energia elèctrica, etc). Darrerament, per a la satisfacció de la col·lectivitat cal potenciar la producció de determinats béns de consum.

L’enginyeria s’ha desenvolupat entorn de problemes industrials existents. Així, a cada època hom ha establert diverses especialitats caracteritzades pel fet d’agrupar un conjunt coherent de coneixements, empírics i científics, per aconseguir solucions pràctiques en el seu camp determinat. D’origen pragmàtic, l’enginyeria participa de les ciències d’una manera típicament interdisciplinària. Originàriament l’enginyeria participà més de l’empirisme que de les ciències. Als s. XVI i XVII, Galileu, Descartes, Bacon i Newton, entre d’altres, fonamentaren l’establiment de la nova metodologia científica, on els criteris d’observació, experimentació i matematització s’imposaren sobre la vella metafísica. La lògica inductiva i empírica vencé la lògica escolàstica. Simultàniament, la progressiva transformació de l’economia feudal en capitalista conduí a un interès creixent per noves fonts d’energia i nous mètodes de producció per mitjà de màquines. Així, resten establerts una intensa motivació per l’avenç de l’enginyeria i els fonaments científics que el faran possible. La ciència, fornint descripcions o models matemàtics dels fenòmens físics, permet d’abreujar la recerca de la millor solució, puix que mitjançant la manipulació matemàtica es poden explorar, implícitament o explícita, moltes solucions abans de passar a l’execució material. La concepció actual de l’enginyeria correspon a l’etapa d’intensa aplicació de la ciència en la construcció de màquines, instal·lacions i estructures que comença a la darreria del s. XVIII. L’enginyeria —civil i mecànica—, vivament estimulada per les motivacions mecanicistes de l’època, veié que la física i les matemàtiques existents encaixaven molt bé en el seu camp i li permetien de desenvolupar-se amb una rapidesa sorprenent en comparació amb les altres arts. A mitjan s XX, les limitacions de les ciències feren aparèixer de manera imperiosa la necessitat de l’anomenada investigació industrial bàsica, encarregada de promoure l’avenç de les ciències en camps d’interès específic. A part la diversificació de coneixements científics pròpia de l’enginyeria, una característica de totes les seves especialitats és la progressiva matematització, que les fa convergir en un fonament comú basat en la disciplina anomenada enginyeria de sistemes, que sistematitza el tractament del problema típic de l’enginyeria considerant les quatre següents etapes: definició de l’objectiu (derivada fonamentalment de les motivacions), determinació de la posició respecte a l’objectiu (que sovint condueix a una operació de filtració d’informació), determinació dels factors que intervenen en el problema (els intrínsecs, que caracteritzen l’anomenat sistema, i els ambientals, que afecten el passat i el futur) i establiment conseqüent d’un model matemàtic (operació d'identificació), i determinació d’una política d’acord amb la definició de l’objectiu, el coneixement de l’estat existent i el model del sistema i de l’ambient. Sovint aquesta darrera etapa és determinada de manera òptima i condueix a un problema d'optimació. En aquesta tendència ha estat decisiu l’adveniment de dues innovacions tecnològiques: els transductors elèctrics de molts dels factors que intervenen en els problemes d’enginyeria —temperatura, pressió, força, acidesa, etc— i els ordinadors electrònics. Els transductors, en produir una tensió elèctrica representativa del valor instantani dels factors, permeten, a més de llur mesura, el tractament i l’anàlisi d’aquests factors per mitjà dels potents recursos de la instrumentació electrònica en les operacions de filtració i d’identificació o en aplicacions directes en problemes d’automatització. Els ordinadors fan practicables, gràcies a llur rapidesa i capacitat, una gran quantitat de recursos de càlcul per la matematització dels problemes.

L’activitat de l’home per mitjà de l’enginyeria ha esdevingut, en estendre's, un perill per a l’ecosistema. L’actitud irresponsable i despreocupada de l’enginyeria respecte a la natura haurà d’ésser substituïda per un tracte adequat d’aquesta no pas per a conservar l’ecosistema, sinó per a modificar-lo de tal manera, que garanteixi la supervivència humana, tot i el seu previsible creixement. La compatibilitat de l’enginyeria amb la natura marcarà fortament el seu futur desenvolupament, amb la introducció en el marc industrial d’un nou factor condicionant enfront del factor econòmic.

Per la mateixa natura de l’enginyeria no és possible d’establir descripcions precises i completes, a manera de definicions, dels camps en què hom la divideix. La diversitat i connexió entre especialitats i llur caràcter evolutiu invalidarien qualsevol intent en aquest sentit. Per raons històriques, hom pot agrupar les diferents especialitats en les quatre grans branques ja esmentades (civil, mecànica, elèctrica i química).

L'enginyeria civil tracta del projecte i l’execució d’obres públiques i d’altres obres d’enginyeria característicament estàtiques, com és ara ponts, carreteres, autopistes, túnels, ports, preses, canals, plantes industrials, etc. La tasca principal de l’enginyer civil és el disseny físic de les estructures. Per a una estructura donada cal fer una estimació de les forces que hi actuen. Aquestes forces són les anomenades càrregues o sol·licitacions que hi poden actuar durant la seva vida útil, i poden consistir en el pes de les parts de la mateixa estructura —anomenada càrrega morta—, en càrregues útils d’objectes o forces a suportar, càrregues mòbils —com és ara trens, camions, etc—, força del vent o de la neu, tensions derivades de gradients tèrmics, sol·licitacions d’origen sísmic, etc. Un cop estimades les forces, cal projectar un sistema d’elements estructurals —bigues, jàsseres, tirants, pòrtics, columnes, etc— que les resisteixin. La unió de l’estructura amb el sòl, que és objecte de la disciplina anomenada fonamentacions, mereix una atenció molt destacada, puix que hi intervé la mecànica summament complexa d’aquest darrer.

L'enginyeria mecànica és l’aplicació dels principis de l’enginyeria per mitjans mecànics. L’enginyer mecànic té per professió de projectar, executar i conservar maquinària industrial i d’establir i dirigir indústries mecàniques. El marc de treball de l’enginyer mecànic inclou l’aprofitament de l’energia mecànica d’origen tèrmic o hidràulic, la producció de maquinària, com ara màquines eines, maquinària bàsica per a l’explotació dels recursos naturals, màquines i elements mecànics emprats en diverses activitats, etc. Pertany també a l’enginyeria mecànica allò que es refereix a elements per al transport de persones i mercaderies, vehicles de transport per carretera, material de ferrocarril, equips marítims, equips de manutenció, equips de bombament, telefèrics, etc. El disseny funcional i físic dels elements que componen les màquines constitueix la tasca més característica de l’enginyer mecànic. En aquest aspecte hom ha passat del plantejament predominantment cinemàtic i quasiestable a un plantejament en què com més va es posa més en relleu el comportament dinàmic. La tendència general en moltes aplicacions a augmentar les velocitats i a no sobredimensionar els elements mecànics ha fet que esdevingués una preocupació creixent de l’enginyer mecànic el fet d’evitar la presència de vibracions que podrien comprometre el bon funcionament o fins i tot la integritat de la màquina o de l’estructura. Aquesta preocupació s’acreix per l’actual tendència a reduir les pertorbacions —en aquest cas, soroll i vibració— originades pels productes de l’enginyeria. L’interès per la indústria aeronàutica, originat a la Primera Guerra Mundial, féu que el projecte, la construcció i l’operació d’avions, fins aleshores considerats una branca de l’enginyeria mecànica, passessin a constituir una branca independent anomenada enginyeria aeronàutica (aeronàutica). Més recentment, en la producció d’energia d’origen tèrmic, l’aprofitament de l’energia nuclear en centrals generadores d’energia elèctrica, en les quals substitueix fonts més clàssiques de calor, ha fet desenvolupar l'enginyeria nuclear.

L'enginyeria química és l’enginyeria del canvi químic. Tracta del projecte, execució i operació de les instal·lacions per a fabricar els productes de les indústries químiques i de l’establiment i direcció d’aquestes indústries. El primer gran avenç en l’estudi de l’enginyeria química sorgí amb la introducció del concepte de les operacions unitàries. Consisteix a reconèixer que qualsevol procés químic de fabricació es pot descompondre en una sèrie d’operacions elementals realitzables en elements individualitzats d’un equip —columnes de destil·lació, filtres, premsa, molins de martells, etc— i que el nombre de modalitats d’operació és molt reduït. Algunes de les operacions unitàries més importants són transferència de calor, fluix de fluids, transvasament de materials sòlids, filtració, destil·lació, extracció, barreja i fluïdificació. És sorprenent de constatar que cap de les operacions unitàries no és química; totes tenen com a finalitat d’establir les condicions perquè es produeixi una determinada reacció química. En fer atenció a la reacció química que es produeix, s’estableixen els anomenats processos unitaris. La nitració, l’esterificació, la hidrogenació, la sulfonació, la fermentació i la polimerització són alguns dels processos unitaris més importants. Una de les preocupacions constants de l’enginyer químic és la dels materials a emprar en la construcció dels elements del seu equip: recipients, conduccions, elements de bombatge, vàlvules, etc. La química dels derivats del petroli (petroquímica) i l’obtenció de polímers (els anomenats plàstics) constitueixen branques destacades en el progrés recent de l’enginyeria química.

Aquest intent de classificació, malgrat la seva amplitud, no reflecteix algunes branques de l’enginyeria que per llur caràcter interdisciplinari no permeten l’encasellament, com, per exemple, la bioenginyeria, amb les seves subbranques d'enginyeria bioquímica (bioenginyeria) i d'enginyeria biomèdica, que considera el cos humà com una planta de procés bioquímic i estudia la substitució d’òrgans defectuosos per aparells artificials.

L'enginyeria agronòmica i l'enginyeria alimentària

L'enginyeria agronòmica és l’enginyeria que aplica els conceptes generals al desenvolupament de l’agronomia. Una de les seves actuacions més importants és la mecanització agrícola, en tots els seus àmbits i adaptada al producte i al tipus de terrenys, que consta de diferents processos com són la preparació de conreus, l’aplicació dels adobs, la sembra, l’aplicació d’insecticides, la collita, el processament, l’emmagatzematge i la cria del bestiar, sense oblidar, però, les condicions socioeconòmiques de l’entorn, les quals poden limitar-ne l’aplicació. La mecanització de l’agricultura no solament augmenta la productivitat directa sinó que, a més, allibera una gran quantitat de superfície agrícola que hom pot dedicar a nous conreus. L'enginyeria alimentària és l’enginyeria que aplica els conceptes generals a la realització industrial de la ciència (bromatologia) i la tecnologia dels aliments. Les finalitats bàsiques de l’enginyeria alimentària no són gaire diferents de les de l’enginyeria química, si bé té com a disciplines pròpies alguns processos específics com ara l’aromatització, o la fregida o la torrada. Amb tot, el caràcter peculiar de l’enginyeria alimentària, en tractar de productes alimentaris alterables i la dimensió social que posseeix l’aliment, marca un seguit de factors que cal tenir en compte com, p ex, la atoxicitat del material amb què hom construeix la maquinària emprada i el disseny higiènic dels aparells utilitzats, per tal de poder treballar amb un risc mínim de contaminació exterior i d’obtenir la màxima facilitat en llur neteja.

Col·laboració: 
JAgB
Llegir més...