The Things We Make: The Unknown History of Invention from Cathedrals to Soda Cans (2023) es un elogio a los ingenieros. Sostiene que lejos de ser simplemente “ciencia aplicada”, la ingeniería cuenta con un método sólido propio (el Método de Ingeniería), significativamente separado de la ciencia, y de su hermano más conocido (el Método Científico).
En The Things We Make, Bill Hammack analiza una variedad de disciplinas de ingeniería en una variedad de épocas desde la prehistoria hasta la actualidad. Ofrece varios ejemplos convincentes de cómo la ingeniería ha cambiado nuestro mundo y rechaza el dañino mito del inventor solitario, que con demasiada frecuencia excluye el trabajo de individuos marginados y perpetúa los malentendidos populares sobre lo que realmente es la ingeniería.
Bill Hammack es tan apasionado en una página como en YouTube cuando explica los avances tecnológicos como el viral «Engineer Guy«. Sus esfuerzos por llevar la ingeniería a las masas le han valido la Medalla Edwin F. Church y el Premio Carl Sagan por la Comprensión Pública de la Ciencia. Profesor de ingeniería química, también es autor y coautor de muchos libros de ingeniería.
Principales ideas de The Things We Make
- Comprender el método de ingeniería.
- Cómo los ingenieros deciden qué es lo mejor
- Cómo afrontan los ingenieros la incertidumbre y los recursos limitados
- El papel de la ciencia en la ingeniería.
- No existe un inventor solitario
- La complejidad de la innovación
Comprender el método de ingeniería.
Cuando un maestro albañil de la Europa del siglo XIII aparecía en la escena de una obra en construcción, era tratado con el mayor respeto. Su habilidad y visión siempre estuvieron por encima del resto, pero toda esa gloria se desvanecería si compararas su habilidad en matemáticas con la de los ingenieros o arquitectos de hoy. Sin embargo, el albañil seguía siendo un maestro absoluto en su oficio. La evidencia se encuentra en estructuras como la Saint-Chappelle en Francia, la Catedral de Girona y muchas otras estructuras en toda Europa.
Para construir catedrales altísimas con amplio espacio dentro de los edificios, los arquitectos cristianos utilizaron el modelo de arco apuntado que los musulmanes habían aprendido de los templos budistas indios. Por muy fácil que fuera copiarlo, se requirió astucia para evitar que los enormes muros de la catedral se derrumbaran sobre sí mismos. Los muros delgados serían suicidas, pero los muros gruesos reducirían el espacio dentro de la catedral y ocuparían más terreno.
Entonces, ¿cómo podrían construir catedrales sólidas y expansivas que aún permanecieran seguras? Recurrieron a una técnica antigua pero genial: utilizaron una cuerda.
Colocaron la cuerda sobre el arco, la doblaron en tres partes iguales y usaron las marcas en la cuerda para dividir el arco en tres, cada tercio marcado físicamente en la catedral. Luego midieron la distancia desde un punto marcado hasta la pared del arco y la ampliaron en una medida igual, dándoles el grosor preciso que sustentaría ese arco en particular.
A través de esta fiable regla general, los arquitectos obtuvieron el espesor que podían construir en sus paredes.
Mientras construían los muros, buscaban grietas y, si encontraban alguna, las reforzaban con piedra más dura. Un albañil en posesión de piedra de alta calidad cortaría tres pulgadas de su ya fuerte pared, mientras que otro con menos suerte agregaría tres pulgadas de piedra para mayor resistencia.
Al tratar de lograr su objetivo con recursos limitados, tiempo limitado, incertidumbre y sin un conocimiento preciso sobre la naturaleza de sus materiales, los maestros albañiles de Europa aplicaron viejas reglas generales de manera creativa. Ése es el método de ingeniería y ese es el proceso que todos los grandes productos tienen en común.
Utilizaron lo que habían aprendido como aprendices, el conocimiento que habían adquirido a través de la experiencia personal y su intuición para tomar decisiones importantes, sabiendo al mismo tiempo que podrían cometer errores en el camino. Lo importante fue que se aseguraron de aprender de ellos.
Es como cubrir el centro del tablero en una partida de ajedrez; Es posible que no gane, pero aumentará sus probabilidades de ganar si primero se prepara bien. Encuentras atajos. Cada campo o cultura utiliza reglas generales obtenidas por puro pragmatismo y los ingenieros se basan en ellas para hacer avanzar a la humanidad.
Cómo los ingenieros deciden qué es lo mejor
Las herramientas y tareas ordinarias deben producirse y realizarse de manera que proporcionen el mejor valor. Entonces, ¿cómo decide un ingeniero qué es lo ideal?
Pensemos en Henry Dreyfuss, el diseñador industrial que transformó hogares y oficinas con todo, desde relojes, teléfonos, termostatos, bolígrafos y otros electrodomésticos prácticos.
Sin estar seguro de qué tipo de cuerpo diseñar en la década de 1930, recopiló datos del ejército de EE. UU. sobre cómo eran los hombres y mujeres comunes y corrientes de la época. A partir de ellos hizo productos para la “persona promedio”, y lo encontró.
Si bien sus diseños no se adaptaron a todos, sí se adaptaron a la mayoría. Cualquiera podía coger y utilizar el teléfono de mesa modelo 302 porque estaba diseñado para la distancia media entre la boca y la oreja. Y lo mismo ocurrió con su termostato Honeywell. Sus medidas se convirtieron en el estándar de la industria.
Pero es importante recordar que los ingenieros nunca diseñan en el vacío. Están informados por su cultura, por lo que sus inventos conllevan prejuicios inherentes. Por muy precisos que fueran estos estándares estadounidenses para la mayoría de los estadounidenses de la época, es posible que no hubieran sido los mejores estándares en otra cultura donde las personas están construidas de manera diferente o tienen diferentes recursos a su disposición.
Las circunstancias, los recursos y los conocimientos también pueden variar, por lo que la solución de un ingeniero en otro país puede parecer bastante diferente, y con razón. Lo mismo ocurre cuando se tiene en cuenta la raza, la edad, el sexo y muchos otros factores. Por ejemplo, cuando los maniquíes de pruebas de choque se basan en hombres, excluyen a mujeres y niños. ¿Qué pasa con un controlador de juego diseñado para el uso de ambas manos? ¿O escaleras en lugar de rampas? Estos no son ideales para personas con discapacidades.
Las temperaturas de oficina diseñadas para adaptarse a los hombres congelarán a las mujeres que tienen una tasa metabólica un 35 por ciento más baja. Lo mismo ocurre con los algoritmos de Internet, en su mayoría diseñados para adaptarse a lo que es más probable que introduzcan sus creadores, o el software de reconocimiento de voz que tiene problemas con los acentos extranjeros.
La noción de “mejor” incluso desafía nuestra noción de igualdad. La mayoría de la gente estaría de acuerdo en que es justo asignar la misma cantidad de baños a hombres que a mujeres en una oficina. Consideremos ahora que las mujeres pasan el doble de tiempo que los hombres en el baño, y el ideal empieza a tambalearse.
Es esta mentalidad de ingeniería la que inspiró a Georgena Terry a diseñar su propia bicicleta utilizando los datos de Henry Dreyfuss sobre las mujeres. Las mujeres que han probado sus bicicletas dicen que no se lastiman el cuello y los hombros tanto como otras bicicletas. Esto se debe a que la parte superior del cuerpo de las mujeres es proporcionalmente más larga que la de los hombres y su centro de masa corporal es diferente. Terry acortó la distancia desde el asiento hasta el manillar y luego estrechó el manillar. Estos cambios hacen posible que las mujeres viajen erguidas. A través de esta inteligente aplicación del método de ingeniería, ha vendido millones de bicicletas.
Para un ingeniero, la mejor solución es la que puede gestionar según las circunstancias, por lo que sigue superando los límites para encontrar soluciones mejores y más inclusivas.
Cómo afrontan los ingenieros la incertidumbre y los recursos limitados
Un alto funcionario que comerciaba con vino en Carquemis, una ciudad-estado situada cerca de la frontera entre Turquía y Siria en el siglo XVII a. C., recibió un pedido de 18.000 botellas de vino del vecino rey de Mari.
Si se entrega, ganaría tres veces su costo. Usar un barco convencional por el agitado río Éufrates hasta Mari estaba fuera de discusión, pero una caravana los dejaría a merced de bandidos armados.
Necesitaban una solución rápida, por lo que recurrieron a un kelek, una balsa cuadrada de 50 pies hecha de grandes troncos de árboles y protegida por piel de cabra inflada. Con el espacio restante en la balsa, llenaron el espacio con burros vivos.
Cuando el kelek atracó en Mari, la tripulación entregó el vino y luego vendió toda la madera de la balsa a un precio superior porque la buena madera era escasa en Mari. Luego secaron y empacaron sus preciosas pieles de cabra en los asnos y los llevaron de regreso a Carquemis.
Esa es una pieza de genio de la ingeniería. Los inventores y creadores siempre están luchando con tiempo, energía, materiales y circunstancias limitados que escapan a su control. Para resolver problemas, necesitan visión, agilidad y conocimiento de su entorno y circunstancias.
Los materiales que te rodean deben determinar lo que haces. Si tienes madera, usas madera. La forma de un automóvil se adapta al tipo de combustible que utiliza y, a medida que los combustibles comiencen a evolucionar (como lo están haciendo ahora), habrá una evolución constante en las formas que adopten los automóviles y las máquinas.
El papel del ingeniero es sopesar todas las variables para predecir el mejor resultado posible, haciendo concesiones y ajustando el proceso a lo largo del camino.
La lata de refresco es un gran ejemplo de una de esas compensaciones. En un espacio determinado caben más latas cuboides que cilíndricas, pero los bordes afilados serían débiles y más propensos a romperse. La superficie curva de la lata cilíndrica es más resistente y utiliza menos material, por lo que el ingeniero opta por la lata más resistente, que aún así logra apilarse como un cubo gracias a una parte superior bien diseñada.
Ningún buscador de soluciones tiene las circunstancias o los recursos perfectos, pero siempre hay formas inteligentes de resolver un problema.
El papel de la ciencia en la ingeniería.
Cuando los barcos de la Armada se alinearon para la revisión oficial en el Jubileo de Diamante de la Reina Victoria, no estaban listos para Charles Parsons. Se había abierto paso en la alineación a través de algunas conexiones de alto nivel: una apuesta arriesgada, pero cuando llegó el momento, su barco vino desde atrás para vencer a los barcos de la Armada más formidables de la época.
Entonces, ¿cómo se convirtió la turbina de vapor de Parsons en el estándar? ¿Y por qué todavía lo utilizamos para generar la mayor parte de la electricidad que consumimos hoy a partir de plantas de carbón, gas y nucleares?
La infancia de Parsons estuvo llena de mecánica. Su padre, William Parsons, tenía máquinas por todo el complejo familiar en Irlanda, donde Parsons veía con frecuencia a sopladores de vidrio y herreros trabajando. William Parsons fue un astrónomo que en algún momento incluso poseyó el telescopio más grande del mundo, el Leviatán.
Charles Parsons fue uno de los primeros ingenieros que se graduó de la universidad con dominio de las matemáticas y la física, y utilizó esa experiencia para encontrar soluciones para su turbina de vapor.
Quería diseñar una máquina de vapor más rápida y eficiente que usara menos carbón, necesitara menos material, menos mantenimiento y hiciera menos ruido. El tiempo dedicado al problema produjo una hipótesis razonable. Si redujera lo suficiente la velocidad a la que el vapor fluía a través de una turbina, su motor tendría tiempo de extraer más energía del vapor caliente.
Parsons estudió el trabajo de científicos del siglo XIX que ya habían catalogado las propiedades del vapor. Para descifrar la relación exacta entre las propiedades del vapor y las máquinas, recurrió al trabajo de William John Macquorn Rankine, el fundador de la termodinámica, y otros científicos destacados que habían publicado sobre el tema.
Utilizando este conocimiento, comenzó a comprender qué era posible y qué le haría perder el tiempo. Sabiendo eso, Parsons pudo probar experimentos que lo llevarían rápidamente a una solución y eliminarían la pérdida de tiempo en conjeturas.
Todavía le llevó una década, pero mediante prueba y error, finalmente construyó un sistema que podía ralentizar el paso del vapor lo suficiente como para extraer más energía.
En otras palabras, utilizó la ciencia para encontrar reglas generales fiables. Verás, la ingeniería no es sólo ciencia aplicada; es un proceso creativo que implica más que saber matemáticas.
Otros científicos tuvieron acceso al mismo conocimiento y datos, pero no se aventuraron en el espacio creativo que inspiró a Parsons a predecir el futuro. La ciencia le hizo posible llegar más rápido a la meta, al igual que un martillo ayuda a un carpintero a hacer sillas.
Pero tener un martillo no te convierte en carpintero.
Tras su exitoso truco en el Jubileo de Diamante de la reina Victoria, la turbina de vapor de Parsons fue adoptada por la Armada británica y pronto se convirtió en el estándar mundial para la generación de energía. Su motor fue uno de los sistemas adoptados para propulsar el Titanic.
Pero esto nos deja con otra pregunta: si Charles Parsons se basó en conocimientos pasados para crear nuevas reglas generales, ¿quién debería atribuirse el mérito de la invención?
No existe un inventor solitario
Una de las mayores rivalidades en tecnología ocurrió entre Thomas Edison e Hiram Maxim. Por supuesto, Edison finalmente llegó a la cima, pero no fue tan simple.
Thomas Edison había invertido tiempo, hombres y recursos financieros de sus inversores en la fabricación de una bombilla eléctrica. Lo logró, pero sus bombillas incandescentes brillaban sólo durante unos minutos antes de apagarse. Cada vez el filamento se quemaba.
Edison, Maxim y sus contemporáneos habían avanzado en los conocimientos que habían heredado, pero se hizo evidente que el problema más apremiante de la bombilla eléctrica era encontrar un filamento que pudiera resistir el calor.
Mientras tanto, Maxim había logrado grandes avances en la modernización de los filamentos. Y junto con Lewis Latimer, un joven inventor afroamericano, diseñaron con éxito una bombilla que podía durar hasta 40 horas.
Edison odiaba el éxito de Maxim con la bombilla, y Maxim odiaba que la gente pensara que había robado la idea de Edison, pero ninguno de los dos habría logrado el progreso que había logrado sin el conocimiento que habían aprendido de las generaciones anteriores o de los equipos en los que confiaban.
La historia del inventor solitario es fascinante y fácil de contar, pero no hace justicia a todo el arduo trabajo del colectivo y sus contribuciones a inventos que cambian vidas. No existe un inventor solitario.
La complejidad de la innovación
El horno microondas tiene una historia aún más compleja. Durante la Segunda Guerra Mundial, los británicos desarrollaron un emisor de onda corta de alta frecuencia llamado magnetrón para mejorar la detección de los aviones de combate nazis. El magnetrón avanzado era portátil y estaba claro que cambiaría el curso de la guerra si se produjera en masa. Pero los británicos no habían encontrado una manera de producirlos en masa y, aunque pudieran, carecían de materias primas. El bloqueo nazi alrededor de las Islas Británicas significó que las materias primas no pudieran recibirse al ritmo que las necesitarían.
Entonces los británicos encontraron una manera de pasar de contrabando su modelo a través del Atlántico hasta Estados Unidos, donde Percy Spencer, un científico e ingeniero, encontró una manera asequible de producir en masa el magnetrón con materiales más baratos. Percy Spencer, un empleado de Raytheon, una empresa de producción de radios y tubos de vacío, comenzó a trabajar en el proyecto en 1940.
La versión del magnetrón de Spencer no sólo ayudó a derrotar a los nazis, sino que también cambió la forma en que comemos. El magnetrón, al transmitir ondas cortas de alta frecuencia, generaba calor. Básicamente era un horno microondas. Algunos soldados utilizaron el dispositivo para calentarse durante la guerra, pero la historia dominante cuenta cómo el magnetrón derritió la barra de chocolate de Spencer y le llevó a inventar el microondas.
Después de la guerra, los restaurantes adaptaron versiones con trozos que podían cocinar completamente los alimentos en solo unos minutos. Pero para adaptar el microondas a una versión más pequeña para uso doméstico se necesitaban materiales aún más asequibles, materiales que sólo funcionarían si la fuente de energía se adaptaba a sus propiedades. Entonces, al elegir los materiales, Spencer y su empleador Raytheon sacrificaron la velocidad de cocción de los microondas domésticos, pero esta fue una compensación que a los usuarios de microondas en realidad no les importó.
La historia del microondas muestra lo compleja que puede ser la innovación. El microondas en casa nunca fue el objetivo, pero el mundo terminó con un invento que nunca supo que necesitaba.
Conclusiones de The Things We Make
Las personas con un profundo conocimiento en su campo pueden traspasar los límites cuando aplican soluciones creativas a los problemas actuales. Para abordar estos problemas, pueden utilizar los recursos disponibles y sortear la incertidumbre y el error para descubrir cuáles deberían ser los mejores resultados posibles.
Pero recuerda, los “mejores” resultados posibles no siempre funcionan para todos. Los ingenieros siempre llevan consigo inconscientemente sus motivaciones y la influencia de su cultura, pero afortunadamente una buena comprensión de la historia y las contribuciones de personas de diferentes orígenes les ayuda a apreciar las herramientas que utilizan.
En el futuro, se apreciará la ingeniería como un arte, una disciplina capaz de utilizar evidencia científica para crear nuevas reglas generales y, cuando esas reglas se vuelvan obsoletas, ampliar aún más los límites para el avance de la humanidad.
Foto de ThisIsEngineering