martes, 15 de mayo de 2012

artefactos tecnologicos

Herramientas e instrumentos

Los principales medios para la fabricación de artefactos son la energia  y la informacion  La energía permite dar a los materiales la forma, ubicación y composición que están descriptas por la información. Las primeras herramientas, como los martillos de piedra y las agujas  de hueso, sólo facilitaban la aplicación de fuerza por las personas aplicando los principios de las maquinas simples  El uso del fuego, que modifica la composición de los alimentos haciéndolos más fácilmente digeribles, proporciona iluminación haciendo posible la sociabilidad más allá de los horarios diurnos, proporciona calefacción y mantiene a raya a los animales feroces, modificó tanto la apariencia como los hábitos humanos.
Las herramientas más elaboradas incorporan información en su funcionamiento, como las pinzas pelacables que permiten cortar la vaina a la profundidad apropiada para arrancarla con facilidad sin dañar el alma metálica. El término instrumentos , en cambio, está más directamente asociado a las tareas de precisión, como en instrumental quirugico, y de recolección de información, como en instrumentacion electronica  y en instrumentos de medicion , de navegacon nautica  y de navegacion aerea
Las maquinas herramientas  son combinaciones complejas de varias herramientas gobernadas (actualmente mediante computadoras/ordenador) por información obtenida por instrumentos también incorporados en ellas.

Invención de artefactos

Aunque con grandes variantes de detalle según el objeto, su principio de funcionamiento y los materiales usados en su construcción, las siguientes son etapas usuales en la invencion de un artefacto novedoso:
  • Identificación del problema práctico a resolver: En esta etapa deben quedar bien acotados tanto las características intrínsecas del problema, como los factores externos que lo determinan o condicionan. El resultado debe expresarse como una funcion tecnica  cuya expresión mínima es la transición, llevada a cabo por el artefacto, de un estado  inicial a un estado final. Por ejemplo, en la tecnología de desalinizacion del agua, el estado inicial es agua en su estado natural, el final es esa agua ya potabilizada , y el artefacto es un desalinizador indefinido. Una de las características críticas es la concentración de sal del agua, muy diferente en el agua oceánica que en mares interiores como el mar muerto . Los factores externos son, por ejemplo, las temperaturas  máxima y mínima del agua en las diferentes estaciones y las fuentes de energia  disponibles para la operación del desalinizador.
  • Establecimiento de los requisitos que debe cumplir la solución: materiales  admisibles; cantidad y calidad de mano de obra  a usar y su disponibilidad; costos  máximos de fabricación, operacion  y mantenimiento ; duración mínima requerida del artefacto...
  • principio de funcionamiento : Frecuentemente hay varias maneras diferentes de resolver un mismo problema, más o menos apropiados al entorno natural o social. En el caso de la desalinización, el procedimiento de congelación es especialmente apto para las regiones árticas, mientras que el de osmisis inversa  lo es para ciudades de regiones tropicales con amplia disponibilidad de energía eléctrica. La invención de un nuevo principio de funcionamiento es una de las características cruciales de la innovacon inversa . La elección del principio de funcionamiento, sea ya conocido o especialmente inventado, es el requisito indispensable para la siguiente etapa, el diseño que precede a la construcción.
  • Diseño  del artefacto: Mientras que en la fabricacion artesanal  lo usual es omitir esta etapa y pasar directamente a la etapa siguiente de construcción de un prototipo (método de ensayo y error ), el diseño es requisito obligatorio de todos los procesos de fabricación industrial. Este diseño se efectúa típícamente usando saberes formalizados como los de alguna rama de la ingenieria , efectuando cálculos matemáticos, trazando planos  de diverso tipo, eligiendo materiales de propiedades apropiadas o haciendo ensayos  cuando se las desconoce, compatibilizando la forma de los materiales con la función a cumplir, descomponiendo el artefacto en partes que faciliten tanto el cumplimiento de la función como la fabricación y ensamblado...
  • Simulación o construcción de un prototipo : Si el costo de fabricación de un prototipo no es excesivamente alto (donde el tope sea probablemente el caso de un nuevo modelo de automovil ) su fabricación permite detectar y resolver problemas no previstos en la etapa de diseño. Cuando el costo no lo permite, caso del desarrollo de un nuevo tipo de avión, se usan complejos programas de simulacion  por ordenador/computadora, donde un ejemplo simple es la determinación de las características aerodinámicas usando un modelo a escala en un túnel de viento.
  • Algunos hitos tecnológicos prehistóricos
    Herramientas de piedra inuit.
    Muchas tecnologías han sido inventadas de modo independiente en diferentes lugares y épocas; se cita a continuación sólo la más antigua invención conocida.
    • Armas y herramientas de piedra: Hechas de piedras toscamente fracturadas, fueron usadas por los primeros humanos  hace más de 2.000.000 de años en África. Las armas permitieron el auge de la caza de animales salvajes, ventajosa para la alimentación por su mayor contenido en proteínas. Las herramientas facilitaron el troceado de los animales, el trabajo del cuero, el hueso y la madera, produciendo los primeros cambios sustanciales de la forma de vida.[7]

    Trilla del trigo en el Antiguo Egipto.
    • Encendido de fuego: Aunque el fuego fue usado desde tiempos muy remotos, no hay evidencias de su encendido artificial, seguramente por fricción, hasta hace más de 1.000.000 de años en África por el Homo ergaster. El uso del fuego permitió: protegerse mejor de los animales salvajes, que invariablemente le temen; prolongar las horas de trabajo útil, con el consiguiente incremento de relación social; migrar a climas más fríos, usándolo para calefacción en las moradas; cocinar los alimentos, haciéndolos más fáciles de digerir y masticar. A esta última característica le atribuyen algunos antropólogos la modificación de la forma de la mandíbula humana, menos prominente que la de los restantes primates.
    • Cestería: No se sabe con certeza cuando se inició, por ser un material de fácil descomposición. Se presume que fue anterior a la alfarería y la base a ésta, cuando los canastos de fibras o varillas se recubrieron con arcilla para impermeabilizarlos. Las cestas fueron probablemente los primeros recipientes y medios de transporte de alimentos y otros objetos pequeños.

    Tejedora aymara del imperio incaico, según Guaman Poma.
    • Alfarería: Alrededor del 8.000 a. C. (comienzos del Neolítico) en Europa. Los hornos de alfarero fueron la base de los posteriores hornos de fundición de metales, es decir, de la metalurgia.
    • Cultivo del trigo: Alrededor del 8.500 a. C., en el Creciente Fértil. La gran productividad de la agricultura disminuyó el tiempo empleado en las tareas de alimentación y facilitó el almacenamiento de reservas, permitiendo un gran aumento de la población humana. Las prácticas agrícolas redujeron el nomadismo, dando origen así a las ciudades, lugar donde se produjo la división social del trabajo y el consiguiente florecimiento de las tecnologías.[10]
    • Metalurgia del cobre: Alrededor del 7.000 a. C., en Turquía.  El cobre fue, en casi todas partes, el primer metal usado, por encontrarse naturalmente en estado puro. Aunque es demasiado blando para hacer herramientas muy firmes y durables, las técnicas desarrolladas dieron las bases para el uso del bronce, primero, y del hierro, después.
    • Domesticación de cabras y ovejas: Alrededor del 7.000 a. C. en Anatolia y Persia. La tecnología de domesticación de animales permitió, por selección artificial, obtener las características más convenientes para el uso humano (carne, grasa, leche, fibras, cerdas, cuero, cornamentas, huesos, etc.).

    Tableta con escritura cuneiforme de la colección Kirkor Minassian.
    • Tejidos de fibras animales y vegetales: Hechos con telares rudimentarios hace aproximadamente unos 5.000 años, en Anatolia, el Levante mediterráneo y Egipto. El enorme tiempo necesario para el hilado y tejido manual de fibras fue el gran problema que resolvió la Revolución industrial con la invención de los telares mecánicos. Los materiales difíciles de conseguir, como la seda, las elaboradas técnicas de teñido y de decoración de vestimentas, hicieron de éstas símbolos de estatus social. Este fue probablemente, junto con la disponibilidad de armas de metal, uno de los primeros usos simbólicos de las tecnologías (riqueza e indestructibilidad, respectivamente).
    • Carro con ruedas: La más antigua representación de un carro con ruedas es la del cuenco de Bronocice. Data de alrededor del 3.500 a. C., en la región del Cáucaso. No se sabe con certeza si su función como arma de guerra precedió a la de medio de transporte.
    • Escritura:Alrededor del 3.300 a. C., en Sumer, la escritura cuneiforme sobre tabletas de arcilla se usaba para llevar inventarios y controlar el pago de impuestos..
    Con la invención de la escritura se inician el período histórico y los procesos sistemáticos de transmisión de información y de análisis racional de las tecnologías, procesos cuya muy posterior culminación sería el surgimiento de las ciencias.

    Algunos hitos tecnológicos históricos

    La siguiente es una breve selección de algunas tecnologías que han tenido un fuerte impacto, muy brevemente descripto, sobre las actividades humanas.

    El cuenco de Bronocice (Museo Arqueológico de Cracovia).
    • Domesticación del caballo: Alrededor del 3.000 a. C., en las estepas del sur de Eurasia. La ampliación del radio de acción y de la capacidad de transporte, así como su eficacia como arma de guerra, produjeron enormes modificaciones sociales en las culturas que incorporaron el caballo (denominadas culturas ecuestres), produciendo su transición de la vida pastorial a la guerrera.
    • Fabricación del vidrio: Alrededor del 3.000 a. C., en Egipto. A pesar de la sencillez de su fabricación fue inicialmente usado sólo para fabricar vajilla, en especial copas o vasos, y objetos para el culto religioso. Su uso en ventanas es muy posterior y fue hecho inicialmente sólo por los ricos.
    • Metalurgia del bronce: Alrededor del 4.500 a. C. en Bang Chieng (Tailandia). Esta dura aleación de cobre y estaño proporcionó las primeras armas y herramientas muy duras y poco frágiles.

    Ábaco chino tradicional.
    • Ábaco: Primera calculadora mecánica, inventado con el nombre suan-pan' en la corte del Emperador de China Hsi Ling-shi, alrededor del año 2650 a. C. El invento, contemporáneo del primer libro conocido de aritmética, el Kieuo-chang, se atribuye al Primer Ministro Cheo'u-ly.
    • Metalurgia del hierro: Hay trabajos de forjado del hierro de meteoritos, pero su primera obtención por fusión de minerales fue sistemáticamente hecha recién alrededor del 2.300 a. C. en India, Mesopotamia y Asia Menor. Las armas y herramientas de hierro tienen resistencia y duración muy superiores a las de piedra. Su seguramente accidental aleación con el carbono dio origen al acero, actualmente el material de construcción por excelencia.
    • Brújula: En el año 1160 se inventa en China, bajo el gobierno de los príncipes Chou, el dispositivo fse-nan (indicador del Sur). Estaba basado en las propiedades magnéticas del imán natural o magnetita, material también familiar a los antiguos griegos. Fue el instrumento que permitió la navegación fuera de la vista de las costas, es decir, de altura.

    Caja moderna de tipos móviles, heredera de la de Gutenberg.
    • Imprenta de Gutenberg: La técnica de impresión con bloques de madera ya era conocida por los chinos en el siglo III a. C. El método era práctico sólo para la impresión de pocos ejemplares de impresos de gran valor, como láminas artísticas. Johannes Gensfleisch zur Laden, más conocido como Johannes Gutenberg, desarrolló entre 1437 y 1447 un método más durable y económico, capaz de grandes tiradas, basado en tipos de metal fácilmente reemplazables. En la imprenta de Gutenberg se imprimió por primera vez la Biblia, que antes debía ser trabajosamente copiada a mano.[ La generalización de la imprenta abrió el camino de la Reforma Protestante, divulgó saberes antes reservados sólo para grupos selectos y sentó las bases de la sociedad de la información en la que hoy se vive.

    Regla de cálculo circular moderna.
    • Regla de cálculo: Circa 1630 se da a conocer la regla de cálculo inventada por el matemático inglés William Oughtred —aplicación de los logaritmos inventados poco antes por el escocés John Napier— que permite reducir las multiplicaciones y divisiones a sumas y restas. El uso de la regla de cálculo —primer dispositivo mecánico versátil que permite hacer cálculos numéricos complejos incluso con funciones trigonométricas, potenciales y exponenciales— perduró hasta la difusión de las calculadoras electrónicas baratas en la segunda mitad del siglo XX.
    • Telar automático: En 1725 el francés Basile Bouchon construye el primer telar donde se controlan los hilos de la urdimbre con cintas de papel perforadas, permitiendo repetir complejos diseños sin errores. En 1728, en Lyon, el tejedor de seda francés Falcon perfecciona el telar de Bouchon reemplazando las frágiles cintas de papel por tarjetas perforadas de cartón. El hábil ingeniero francés Jacques Vaucanson perfecciona poco después el dispositivo, pero es aún demasiado complejo para ser práctico. En 1807 el francés Joseph-Marie Jacquard construye un telar práctico totalmente automático. Nació así el primer dispositivo mecánico completamente programable, remoto antecesor de las modernas computadoras.

    Máquina de vapor de Watt en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid.
    • Máquina de vapor: Entre 1765 y 1784 el ingeniero escocés James Watt perfeccionó la máquina de vapor inventada por Thomas Newcomen para el desagote de las minas de carbón. La potencia y eficiencia de sus máquinas permitieron su uso por George Stephenson para propulsar la primera locomotora de vapor. La máquina a vapor permitió la instalación de grandes telares mecánicos en lugares donde no se disponía de energía hidráulica
    • ; también disminuyó drásticamente los tiempos de navegación de los barcos movidos por ruedas de paletas y hélices.
    • Vacuna contra la viruela. En 1796 Edward Jenner inventó la primera vacuna al inyectar a un niño de ocho años una variante benigna de la viruela humana, la viruela vacuna. Sus investigaciones iniciaron el método inmunológico de protección contra enfermedades infecciosas que luego continuaría Louis Pasteur. Junto con el descubrimiento de los microorganismos y los medicamentos, es uno de los hitos de las tecnologías médicas.
    • Celuloide: En 1860 el químico estadounidense John Wesley Hyatt inventó el primer plástico artificial (la madera, el cuero y el caucho, por ejemplo, son plásticos naturales), un nitrato de celulosa denominado celuloide. A partir de ese momento se multiplicó la invención de materiales plásticos, los más usados hoy junto con los metales. La facilidad con que se les puede dar las formas, colores y texturas más variadas, los hace materiales irremplazable en la fabricación de artefactos de todo tipo.
    • Dínamo: Werner von Siemens pone a punto en 1867 (Alemania), el primer dispositivo capaz de generar industrialmente corrientes eléctricas (alternas) a partir de trabajo mecánico. La invención de las dínamos permitió la construcción de usinas eléctricas con la consiguiente generalización del uso de la electricidad como fuente de luz y potencia domiciliaria.

    Versión moderna del motor de cuatro tiempos de Otto.
    • Motor de combustión interna: Nikolaus August Otto estableció en 1861 el principio de funcionamiento de los motores de cuatro tiempos. En 1876 su invento fue patentado por la fábrica Deutz donde trabajaba, luego revocada por existir un invento similar anterior deAlphonse Beau de Rochas, desarrollado independientemente del de Otto.
  •   La generalización de los motores de combustión interna alimentados con destilados del petróleo revolucionó el transporte de pasajeros y de cargas por tierra, agua y aire, la industria y las construcciones de todo tipo. Es, al mismo tiempo, el principal responsable de la contaminación del aire de las grandes ciudades.
    • Transistor. Los estudios teóricos de Julius Lilienfeld sentaron las bases de la comprensión del comportamiento eléctrico de los materiales semiconductores. En 1939 Walter Schottky describió el efecto de las uniones PN de semiconductores deliberadamente impurificadas, terminando de sentar las bases teóricas para la invención del transistor. En 1948, tras 20 años de investigaciones, John Bardeen, Walter House Brattain y William Shockley construyeron el primer prototipo operativo del transistor en los laboratorios de la empresa Bell. El dispositivo reemplazó pronto a al tríodo, hasta entonces usado para modular y amplificar corrientes eléctricas, debido a su pequeño tamaño y consumo, y al bajo costo de su fabricación en masa. El transistor y otros componentes derivados de él, como los fototransistores, revolucionaron la electrónica, miniaturizándola y haciéndola portátil, es decir, utilizable en cualquier lugar.

  • Taylorismo

    Según Frederick W. Taylor, la organización del trabajo fabril debía eliminar tanto los movimientos inútiles de los trabajadores —por ser consumo innecesario de energía y de tiempo— como los tiempos muertos —aquellos en que el obrero estaba ocioso. Esta "organización científica del trabajo", como se la llamó en su época, disminuía la incidencia de la mano de obra en el costo de las manufacturas industriales, aumentando su productividad. Aunque la idea parecía razonable, no tenía en cuenta las necesidades de los obreros y fue llevada a límites extremos por los empresarios industriales. La reducción de las tareas a movimientos lo más sencillos posibles se usó para disminuir las destrezas necesarias para el trabajo, transferidas a máquinas, reduciendo en consecuencia los salarios y aumentando la inversión de capital y lo que Karl Marx denominó la plusvalía. Este exceso de especialización hizo que el obrero perdiera la satisfacción de su trabajo, ya que la mayoría de ellos nunca veía el producto terminado. Asimismo, llevada al extremo, la repetición monótona de movimientos generaba distracción, accidentes, mayor ausentismo laboral y pérdida de calidad del trabajo.Las tendencias contemporáneas, una de cuyas expresiones es el toyotismo, son de favorecer la iniciativa personal y la participación en etapas variadas del proceso productivo (flexibilización laboral), con el consiguiente aumento de satisfacción, rendimiento y compromiso personal en la tarea.

    Fordismo

    Henry Ford, el primer fabricante de automóviles que puso sus precios al alcance de un obrero calificado, logró reducir sus costos de producción gracias a una rigurosa organización del trabajo industrial. Su herramienta principal fue la cadena de montaje que reemplazó el desplazamiento del obrero en busca de las piezas al desplazamiento de éstas hasta el puesto fijo del obrero. La disminución del costo del producto se hizo a costa de la transformación del trabajo industrial en una sencilla tarea repetitiva, que resultaba agotadora por su ritmo indeclinable y su monotonía. La metodología fue satirizada por el actor y director inglés Charles Chaplin en su clásico film Tiempos modernos y hoy estas tareas son realizadas por robots industriales.
    La técnica de producción en serie de grandes cantidades de productos idénticos para disminuir su precio, está perdiendo gradualmente validez a medida que las maquinarias industriales son crecientemente controladas por computadoras, ellas permiten variar con bajo costo las características de los productos en la cadena de producción. Éste es, por ejemplo, el caso del corte de prendas de vestir, aunque siguen siendo mayoritariamente cosidas por costureras con la ayuda de máquinas de coser individuales, en puestos fijos de trabajo.

    Toyotismo

    El toyotismo, cuyo nombre proviene de la fábrica de automóviles Toyota, su creadora, modifica las características negativas del fordismo. Se basa en la flexibilidad laboral, el fomento del trabajo en equipo y la participación del obrero en las decisiones productivas. Desde el punto de vista de los insumos, disminuye el costo de mantenimiento de inventarios ociosos mediante el sistema just in time, donde los componentes son provistos en el momento en que se necesitan para la fabricación. Aunque mantiene la producción en cadena, reemplaza las tareas repetitivas más agobiantes, como la soldadura de chasis, con robots industriales.

    La desaparición y creación de puestos de trabajo

    Uno de los instrumentos de que dispone la Economía para la detección de los puestos de trabajos eliminados o generados por las innovaciones tecnológicas es la matriz insumo-producto (en inglés, input-output matrix) desarrollada por el economista Wassily Leontief, cuyo uso por los gobiernos recién empieza a difundirse. La tendencia histórica es la disminución de los puestos de trabajo en los sectores económicos primarios ( agricultura, ganadería, pesca, silvicultura) y secundarios (minería, industria, sector energético y construcción) y su aumento en los terciarios (transporte, comunicaciones, servicios, comercio, turismo, educación, finanzas, administración, sanidad). Esto plantea la necesidad de medidas rápidas de los gobiernos en reubicación de mano de obra, con la previa e indispensable capacitación laboral.


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