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 ingeniería de la civilización, término 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 sólo 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 tráfico 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.

Debido a la gran importancia de estas infraestructuras para el desarrollo de un Estado, esta rama de la ingeniería está reconocida en todos los países, independientemente del nombre concreto que se dé a su titulación. En España, por ejemplo, está dividida en dos carreras que gozan de gran prestigio: Ingeniería Técnica de Obras Públicas (ITOP) e Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos (ICCP), siendo la primera una ingeniería técnica (titulación de 3 cursos académicos, primer ciclo) y la segunda una ingeniería (titulación de 5 o 6 cursos académicos, segundo ciclo).

Tras la reforma llevada a cabo en la enseñanza universitaria europea implementada por el proceso de Bolonia, se reestructurará el sistema universitario del país en general; aunque el proceso aún no está cerrado, éste se encamina a una nueva estructura cíclica similar al modelo anglosajón: un título de grado (4 cursos académicos, 240 ECTS), un título de Máster Universitario (1 ó 2 cursos académicos, entre 60 y 120 ECTS) y el posterior Doctorado.

 

Historia de la ingeniería civil

Se podría decir que la ingeniería comenzó cuando los humanos empezaron a ingeniarse artículos 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. Hacia el año 4000 a. C., con los asentamientos alrededor de los ríos Nilo, Éufrates e Indo, se inició la civilización con escritura.

Hasta épocas relativamente recientes, bajo el término arquitecto se englobaba a la persona que dominaba los conocimientos arquitectónicos, estructurales, geológicos, hidráulicos... principalmente necesarios para la construcción de las obras militares. 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 militar y mecánica. Es tras el Renacimiento cuando el desarrollo del conocimiento y las nuevas demandas sociales obligan a la especialización de las ramas fuera del ramo militar, pues civil.

Fue la necesidad quien hizo a los primeros ingenieros civiles de la historia. En España está considerado como el primer ingeniero civil Santo Domingo de la Calzada, el santo que construyó parte del Camino de Santiago, principalmente los puentes.

Ingeniería civil contemporánea

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.

La ingeniería civil contemporánea en España nace con Agustín de Betancourt. Agustín de Bethancourt, de origen canario, viaja a París, donde estudia ingeniería civil en la École de Ponts et Chaussées. A su regreso a España funda la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid en 1802. El objetivo es crear un cuerpo de ingenieros con una elevada formación que pudiera acometer una gran ampliación de la infraestructura civil en la España del siglo XIX.

El yeso es un producto preparado básicamente a partir de una piedra natural denominada aljez, mediante deshidratación, al que puede añadirse en fábrica determinadas adiciones de otras sustancias quimicas para modificar sus características de fraguado, resistencia, adherencia, retención de agua y densidad, que una vez amasado con agua, puede ser utilizado directamente. También, se emplea para la elaboración de materiales prefabricados. El yeso, como producto industrial, es sulfato de calcio hemihidrato (CaSO4•½H2O), también llamado vulgarmente "yeso cocido". Se comercializa molido, en forma de polvo. Una variedad de yeso, denominada alabastro, se utiliza profusamente, por su facilidad de tallado, para elaborar pequeñas vasijas, estatuillas y otros utensilios.

El yeso es uno de los más antiguos materiales empleado en construcción. En el período Neolítico, con el dominio del fuego, comenzó a elaborarse yeso calcinando aljez, y a utilizarlo para unir las piezas de mampostería, sellar las juntas de los muros y para revestir los paramentos de las viviendas, sustituyendo al mortero de barro. En Çatal Hüyük, durante el milenio IX a. C., encontramos guarnecidos de yeso y cal, con restos de pinturas al fresco. En la antigua Jericó, en el milenio VI a. C., se usó yeso moldeado.

En el Antiguo Egipto, durante el tercer milenio a. C., se empleó yeso para sellar las juntas de los bloques de la Gran Pirámide de Giza, y en multitud de tumbas como revestimiento y soporte de bajorrelieves pintados. El palacio de Cnosos contiene revestimientos y suelos elaborados con yeso.

El escritor griego Teofrasto, en su tratado sobre la piedra, describe el yeso (gipsos), sus yacimientos y los modos de empleo como enlucido y para ornamentación. También escribieron sobre las aplicaciones del yeso Catón y Columela. Plinio el Viejo describió su uso con gran detalle. Vitrubio, arquitecto y tratadista romano, en sus Diez libros sobre arquitectura, describe el yeso (gypsum), aunque los romanos emplearon normalmente morteros de cal y cementos naturales.

Los Sasánidas utilizaron profusamente el yeso en albañilería. Los Omeyas dejaron muestras de su empleo en sus alcázares sirios, como revestimiento e incluso en arcos prefabricados.

La cultura musulmana difundió en España el empleo del yeso, ampliamente adoptada en el valle del Ebro y sur de Aragón, dejando hermosas muestras de su empleo decorativo en el arte de las zonas de Aragón, Toledo, Granada y Sevilla.

Durante la Edad Media, principalmente en la región de París, se empleó el yeso en revestimientos, forjados y tabiques. En el Renacimiento para decoración. Durante el periodo Barroco fue muy utilizado el estuco de yeso ornamental y la técnica del staff, muy empleada en el Rococó.

En el siglo XVIII el uso del yeso en construcción se generaliza en Europa. Lavoisier presenta el primer estudio científico del yeso en la Academia de Ciencias. Posteriormente Van t'Hoff y Le Chatelier aportaron estudios describiendo los procesos de deshidratación del yeso, sentando las bases científicas del conocimiento ininterrumpido posterior.

Estado natural

En estado natural el aljez, piedra de yeso o yeso crudo, contiene 79,07% de sulfato de calcio anhidro y 20,93% de agua y es considerado una roca sedimentaria, incolora o blanca en estado puro, sin embargo, generalmente presenta impurezas que le confieren variadas coloraciones, entre las que encontramos la arcilla, óxido de hierro, sílice, caliza, etc.

En la naturaleza se encuentra la anhidrita o karstenita, sulfato cálcico, CaSO4, presentando una estructura compacta y sacaroidea, que absorbe rápidamente el agua, ocasionando un incremento en su volumen hasta de 30% o 50%, siendo el peso específico 2,9 y su dureza es de 2 en la escala de Mohs.

También se puede encontrar en estado natural la basanita, sulfato cálcico semihidrato, CaSO4•½H2O, aunque raramente, por ser más inestable.

Proceso

El yeso natural, o sulfato cálcico bihidrato CaSO4•2H2O, está compuesto por sulfato de calcio con dos moléculas de agua de hidratación.

Si se aumenta la temperatura hasta lograr el desprendimiento total de agua, fuertemente combinada, se obtienen durante el proceso diferentes yesos empleados en construcción, los que de acuerdo con las temperaturas crecientes de deshidratación pueden ser:

• Temperatura ordinaria: piedra de yeso, o sulfato de calcio bihidrato: CaSO4• 2H2O.

• 107 ºC: formación de sulfato de calcio hemihidrato: CaSO4•½H2O.

• 107 - 200 ºC: desecación del hemihidrato, con fraguado más rápido que el anterior: yeso comercial para estuco.

• 200 - 300 ºC: yeso con ligero residuo de agua, de fraguado lentísimo y de gran resistencia.

• 300 - 400 ºC: yeso de fraguado aparentemente rápido, pero de muy baja resistencia

• 500 - 700 ºC: yeso Anhidro o extra cocido, de fraguado lentísimo o nulo: yeso muerto.

• 750 - 800 ºC: empieza a formarse el yeso hidráulico.

• 800 - 1000 ºC: yeso hidráulico normal, o de pavimento.

• 1000 - 1400 ºC: yeso hidráulico con mayor proporción de cal libre y fraguado más rápido.

• Tipos de yeso establecidos en la Norma RY-85 [editar]

• Esta Norma española establece tipos de yeso, constitución, resistencia y usos.

• 1. Yeso Grueso de Construcción, designado YG

• Constituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial

• con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado.

• Uso: para pasta de agarre en la ejecución de tabicados en revestimientos interiores y como conglomerante auxiliar en obra.

• 2. Yeso Fino de Construcción, designado YF

• Constituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial

• con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado.

• Uso: para enlucidos, refilos o blanqueos sobre revestimientos interiores (guarnecidos o enfoscados)

• 3. Yeso de Prefabricados, designado YP

• Constituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial

• con mayor pureza y resistencia que los yesos de construcción YG e YF

• Uso: para la ejecución de elementos prefabricados para tabiques.

• 4. Escayola, designada E-30

• Constituida fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato

• con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado

• con una resistencia mínima a flexo tracción de 30 kp/cm²

• Uso: en la ejecución de elementos prefabricados para tabiques y techos.

• 5. Escayola Especial, designada E-35

• Constituida fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato

• con la posible incorporación de aditivos reguladores del fraguado

• con una resistencia mínima a flexo tracción de 35 kp/cm²

• Uso: en trabajos de decoración, en la ejecución de elementos prefabricados para techos y en la puesta en obra de estos elementos.

• Nota: La anhidrita II artificial es un sulfato de calcio totalmente deshidratado, obtenido por cocción, del aljez entre 300 ºC y 700 ºC aprox.