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CAPÍTULO 3 EL TRABAJO DE UN INGENIERO

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Funciones de la Ingeniería

Investigación

Desarrollo

Diseño

Producción y Construcción

Operaciones y Mantenimiento

Ventas

Administración

Mirando hacia atrás

Ejercicios

La rama de la ingeniería solamente identifica el ti po de métodos, principios, aparatos y sistemas con los cuales trabaja un ingen iero. No identifica lo que los ingenieros hacen con ellos. Lo que los ingenieros h acen día con día es identificado por las funciones de la ingeniería.

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¿Que es un hombre, si su principal bien y negocio de su tiempo no es otra cosa sino dormir y alimentarse? Una bestia, no más.

Seguramente el que nos hizo con tan grande discurso, viendo antes y después, no nos dio

esa capacidad y razón a la manera de dios para hacer a un lado en nosotros lo inusual.

Shakespeare

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FUNCIONES DE LA INGENIERÍA

Existe una diferencia entre "qué" es lo que hacen los ingenieros y la rama de la ingeniería y área de especialidad "donde" lo hacen. El qué puede ser una o más de varias funciones

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de la ingeniería o actividades necesarias para completar exitosamente cualquier tarea de ingeniería. Las que se enlistan abajo y son descritas en la siguiente sección incluyen a la mayor parte de los ingenieros que están comprometidos en un proyecto o producto de ingeniería.

• Investigación • Desarrollo • Diseño • Producción y Construcción • Operación y Mantenimiento • Ventas • Administración

Cada una de estas funciones representa un importante paso en la evolución de un producto nuevo o mejorado. Éstas no segregan a los ingenieros por ramas, sino por intereses, capacidades y experiencia. De hecho, los ingenieros jóvenes podrían esperar dedicarse a una o más de estas funciones durante su carrera profesional. Aunque la mayoría se moverá hacia una función que requiera trabajo fijo en la medida que avanza el tiempo.

La Consultoría, la Enseñanza y las Pruebas

Hay tres funciones importantes de la ingeniería no incluidas en esta lista: la consulta, la enseñanza y las pruebas. Los ingenieros consultores realizan servicios de ingeniería para el gobierno o las compañías industriales, pero generalmente, en forma temporal. Lo que hacen es ofrecer conocimiento, habilidades, y experiencia en áreas especializadas, las cuales podrían no encontrarse ordinariamente entre las capacidades técnicas de las compañías. En la medida en que es mucho más barato contratar a un "experto" en forma temporal que emplear a un especialista de tiempo completo, lo anterior puede ser resultar muy efectivo, desde la perspectiva de los costos, a las compañías que necesitan esporádicamente servicios técnicos especializados.

Entre los ingenieros que se dedican a la consultoría de tiempo completo o parcial no es inusual encontrar profesores de ingeniería que lo hacen de manera parcial mientras que los que lo hacen de tiempo completo son más aptos para auto emplearse o para asociarse con otros en una pequeña firma consultora. Los que ofrecen servicios de consultoría, particularmente de tiempo completo, llevan un negocio que puede dar servicio a los gobiernos locales o federales o a la industria privada. Éstos últimos requieren estar familiarizados con los principios de la administración de empresas, comprender las responsabilidades legales de su decisiones de ingeniería, y estar registrados como ingenieros profesionales.

Algunos ingenieros disfrutan el ambiente de los aprendizajes y desarrollan sus carreras como profesores de ingeniería. En razón de que están comprometidos en la transferencia de conocimiento, la mayoría harán estudios avanzados de ingeniería y continuarán

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expandiendo sus capacidades mediante estudios adicionales, la investigación, la consultoría, los sabáticos, o los empleos de verano en la industria.

Quizás la más importante contribución que un educador de ingeniería hace se da en la interacción uno a uno entre estudiantes y profesores. Mediante su explicación de la solución de los problemas, los profesores de ingeniería entusiasman a los estudiantes a desarrollar sus habilidades de solución de problemas y su comprensión del proceso de diseño en la ingeniería. Adicionalmente, esta interacción entre profesor y estudiante proporciona a muchos estudiantes su primer contacto con los aspectos profesionales que existen detrás de las decisiones de la ingeniería.

En muchos casos la ingeniería de pruebas toma el papel de una función separada de la ingeniería que da soporte a casi todas las funciones que serán discutidas en las siguientes secciones. Las organizaciones más grandes frecuentemente tienen departamentos separados de ingenieros de prueba quienes recae la responsabilidad para dirigir y administrar los programas de prueba para otros grupos y departamentos de la compañía. Esta actividad puede incluir la selección de los materiales y equipos de prueba, el calendarizar el uso de las instalaciones, la producción de partes especializadas, y la dirección de técnicos y tecnólogos quienes son los que realizan las pruebas. Los ingenieros de prueba generalmente gravitan hacia esta función a causa de su interés en trabajar con objetos físicos en un ambiente de evaluación y medición.

Proyectos, Procesos y Productos

Antes de lanzarnos a la descripción de las varias funciones de la ingeniería, es necesario examinar brevemente las similitudes y diferencias entre los proyectos, los procesos y los productos de ingeniería.

Los proyectos son generalmente actividades de larga duración y bajo volumen. Nosotros hablamos del desarrollo de proyectos, la construcción de proyectos o la producción de proyectos. Siempre que una organización inicia actividades de ingeniería que tienen ciertas metas específicas -tales como un nuevo puente, un nuevo programa de cómputo para hacer análisis estructural, o un nuevo proceso químico- usualmente éstas llegan a ser "orientadas a proyecto", y requieren esquemas para la organización del proyecto y para monitorear su avance. Invariablemente, el proyecto global será partido en miniproyectos, cada uno crucial para completar las metas del proyecto primario.

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INVESTIGACIÓN: CONOCIMIENTO, COMPRENSIÓN Y APLICACI ÓN

La finalidad de la investigación básica es establecer nuevos principios o explicar fenómenos científicos previamente no comprendidos; en otras palabras, expandir el conocimiento. En contraste, la investigación aplicada tiene que ver con las aplicaciones constructivas de este nuevo conocimiento. Entonces, los ingenieros en la investigación se encuentran usualmente comprometidos con la investigación aplicada, mientras que los

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científicos y los matemáticos son más aptos para implicarse en la investigación básica, aunque puede haber un considerable traslape.

Los ingenieros de investigación buscan los "si nosotros pudiéramos", usualmente en respuesta a una necesidad inmediata de una innovación tecnológica. Por ejemplo, los programas Apolo, Vikingo y del Transbordador Espacial requirieron esfuerzos de investigación significativos para empujar el estado del arte tecnológico hacia adelante. Nuevos metales, pinturas, y cerámicas se desarrollaron en respuesta a la necesidad de contar con materiales más resistentes a los extremos térmicos. Pero éstos resultaron solamente después de una amplia investigación científica y de ingeniería sobre la naturaleza de los materiales. En los años finales de los 40´s ocurrieron descubrimientos a partir de la investigación sobre las propiedades de los semiconductores que eventualmente permitieron a los ingenieros aeroespaciales desarrollar la más sofisticada microcircuitería y los minicomponentes requeridos.

Otra investigación proveyó compuestos sintéticos formados mediante la integración de las propiedades deseables de los materiales individuales en un nuevo material que poseyera todas las propiedades deseables. Un ejemplo de un material compuesto ampliamente usado es la fibra de vidrio. Combinando la resistencia de las fibras de vidrio puro y la flexibilidad de los plásticos, los ingenieros de investigación orientaron cuidadosamente las fibras en una matriz basada en plástico para derivar un material compuesto más fuerte que el acero considerando como base la resistencia por densidad. La fibra de vidrio ha reemplazado al acero en las cañas de pescar, a la madera y al metal en muchos cuerpos de embarcaciones, y es usada ampliamente donde se requieren estructuras de cascarón, tales como piscinas, tanques de agua y combustible y cuerpos de automóvil.

La investigación es requerida no solamente para dar soporte a programas grandes, tales como el Transbordador Espacial, sino también en todas las industrias que están desarrollando nuevos productos y equipo. Las compañías de automóviles financian investigación que podría proporcionar nuevos motores que tengan una mayor eficiencia termodinámica o transmisiones más ligeras y estructuras de carrocería que permitan incrementar el kilometraje de los automóviles. Las compañías de computadoras están financiando investigación sobre una mayor miniaturización de componentes electrónicos; mientras que las industrias de energía están financiando investigación para descubrir nuevos métodos de recuperación secundaria del petróleo y para desarrollar medios para utilizar económicamente la energía contenida en nuestros recursos geotérmicos y yacimientos petrolíferos. (...)

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DESARROLLO: MÉTODOS, APARATOS, DESEMPEÑO

Embarcarse en investigación sin planear para el desarrollo es lo mismo que nutrir a un árbol frutal que no promete dar frutos. Esto es porque el propósito natural del desarrollo se satisface solamente cuando las nuevas ideas y conceptos de la investigación realizada

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por científicos e ingenieros son aplicados y utilizados en alguna forma útil. Es esta relación íntima entre la investigación y el desarrollo que conduce al término I&D.

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Las Etapas del Desarrollo

La mayor parte de los proyectos de desarrollo transcurren por varias etapas distintas del desarrollo. Las descritas en los siguientes párrafos también incluyen las cualificaciones apropiadas que los ingenieros podrían utilizar en cada etapa.

Iniciación o "Venta" de un Proyecto La etapa inicial en el desarrollo generalmente llega como respuesta a los descubrimientos de la investigación, o a resultados del mercadeo que indican alguna necesidad, o porque un ingeniero, inventor, o grupo de ingenieros "vende" exitosamente una idea a la administración mediante la promesa de beneficios sobre lo invertido. Los ingenieros de desarrollo requieren aquí ser imaginativos y capaces de vender ideas.

La comprensión del Problema Aquí, el ingeniero revisa cuidadosamente las condiciones impuestas sobre el proyecto. Estas limitaciones o condiciones pueden ser monetarias, tales como una calculadora menos cara, o pueden ser físicas, requiriendo, por ejemplo, caballos de fuerza para un peso menor o una conductividad eléctrica mejorada a más altas temperaturas. Los ingenieros de desarrollo con experiencia reconocerán rápidamente aquellas limitaciones o condiciones más difíciles de cumplir mediante su familiaridad con otros sistemas o componentes similares. Adicionalmente, el ingeniero de desarrollo buscará en la literatura los últimos conocimiento, equipo y desarrollos que pudieran probarse útiles. Los ingenieros aquí requieren estar bien educados, tener experiencia y ser capaces de aceptar una cierta cantidad de incertidumbre, y tener la habilidad para separar la información importante de la que no lo es.

Soluciones Alternativas El único propósito de esta etapa creativa es generar un número de soluciones factibles las cuales parezcan cumplir las especificaciones, limitaciones y condiciones establecidas por el proyecto y que se encuentren a la mano. Se trata de un proceso mental que requiere del ingeniero el crear conceptualmente uno o más nuevos aparatos o métodos para producir el resultado deseado. Con frecuencia, el ingeniero descansa en el proceso de síntesis en esta etapa. En la medida en que una solución comienza a tomar forma mentalmente, es común construir modelos gruesos de tal forma que la etapa entre los conceptos abstractos y los objetos tangibles pueda ser llevada a cabo.

Los Modelos de Desarrollo y las Pruebas Sobre la base de los resultados de la etapa anterior, uno o más modelos serán construidos, usualmente a mano, los cuales parecen cumplir los requerimientos inicialmente impuestos sobre el proyecto de desarrollo. El modelo podría incluir nuevos componentes únicos o artículos ya disponibles colocados en un arreglo nuevo y único. Pruebas realizadas sobre el modelo o modelos verificarán los datos del comportamiento predicho o harán evidentes áreas de problemas de diseño las

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cuales requerirán revisiones del modelo. Los tecnólogos, técnicos y artesanos usualmente harán la construcción o realizarán las pruebas bajo la cuidadosa supervisión de los ingenieros de desarrollo o ingenieros "de prueba" especializados. Pero, es la responsabilidad del ingeniero el analizar con precisión e interpretar los resultados de la prueba, una etapa crucial para el éxito de la totalidad del proyecto. A partir de estas observaciones, se producirán las recomendaciones del ingeniero a la administración, ya sea para moverse hacia adelante a toda velocidad, procediendo al diseño detallado y a la producción, o a que un mayor trabajo de desarrollo sea realizado, o a abandonar el proyecto del todo.

Los ingenieros de desarrollo podrían supervisar los importantes programas de pruebas o los programas podrían estar bajo la supervisión de un ingeniero de pruebas especialista. Muchas compañías mantienen una sección de laboratorio responsable solamente de monitorear y desarrollar las actividades de prueba.

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DISEÑO, SELECCIÓN, ESPECIFICACIÓN

Cuando hablamos de diseño de ingeniería, debemos distinguir entre los "procesos" de diseño y la "función" de diseño. Algunas veces descrita como una morfología, o conjunto estructurado de actividades de resolución de problemas, el "proceso" de diseño empieza con el reconocimiento de una necesidad y termina con una solución de ingeniería que podría resultar en algún producto nuevo o mejorado, un nuevo método, o un aparato o sistema único. El proceso de diseño podría incluir las actividades específicas que tienen lugar en la investigación, el desarrollo, el diseño, y en las otras funciones aún por ser discutidas.

En contraste, la función de diseño en ingeniería tiene que ver con la transición entre los conceptos del desarrollo, o con los modelos del desarrollo menos que óptimos, y la producción en masa, o la construcción única de un producto. La función de diseño, entonces, viene a ser un más pequeño conjunto de actividades, cuyo propósito es lograr un diseño final suficientemente detallado para la producción en masa o la construcción. Es la etapa entre el desarrollo y la producción o construcción final, aquella en la cual los ingenieros de diseño interactuarán estrechamente con los ingenieros de otras funciones de trabajo, particularmente, el desarrollo, la producción y la construcción. Como uno podría esperar, la administración se encuentra intensamente interesada en esta actividad porque un diseño favorable podría requerir de la administración el comprometer recursos significativos de la compañía a la continuación del proyecto o al desarrollo del producto.

Descripción del Diseño La función del diseñador es la de proveer un reporte y detalles de dibujo lo suficientemente completos para permitir a los ingenieros de producción o construcción, a pesar de su nula familiaridad con el diseño a la mano, el producir o construir económicamente el artículo o sistema especificado. Este grado de precisión requiere del ingeniero de diseño tener conocimiento sobre los materiales, los procedimientos de construcción y fabricación, los métodos de construcción y ensamblado;

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es estar familiarizado con los aparatos y componentes de ingeniería comunes; y el comprender las prácticas que gobiernan la comunicación gráfica requeridas invariablemente en el diseño detallado.

Con este conocimiento, el diseñador empleará entonces un tiempo significativo y detallado en seleccionar los materiales, componentes, partes, y procesos apropiados, y en especificar los tamaños, tolerancias, componentes, partes, datos de comportamiento y cualquier procedimiento requerido para procesar, ensamblar, operar y mantener el producto.

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Producción-Consumo

Aunque la investigación, el desarrollo, y el diseño son primariamente responsabilidades de ingeniería, la decisión de producir o construir (a veces implicando enormes compromisos económicos) es básicamente responsabilidad de la administración; entonces la administración comparte con los ingenieros estas últimas fases en el ciclo de vida de un proyecto. Ahora, entramos a una etapa final llamada producción-consumo, muy distinta de la investigación, el desarrollo, y el diseño, los cuales constituyen la fase inicial llamada diseño primario o diseño de ingeniería.

La administración requiere ahora expander sus fronteras para incluir no sólo a los ingenieros que trabajan en la producción, construcción, operación, mantenimiento y ventas, sino las muchas otras personas que participan en la planeación para llevar a cabo la distribución, el consumo y el retiro del producto final del diseño.

Dependiendo del tipo de producto, el número del personal de soporte podría exceder por mucho el número de ingenieros implicados en esta última fase. Los productos los cuales son puestos en el mercado en grandes cantidades -tales como televisores, automóviles, y otros aparatos- requieren un gran número de trabajadores de la línea de ensamblaje, operadores de equipo, y otros trabajadores de cuello azul. Adicionalmente, expertos en negocios, en aspectos legales, en mercadotecnia, y en ventas son comprometidos en monitorear y controlar el flujo de los materiales de la compañía y los recursos financieros mientras se vende el producto a el consumidor. Si estas últimas actividades no son administradas cuidadosamente, aun un producto bien diseñado puede fallar en un mercado competitivo.

En la fase de producción-consumo, los ingenieros están menos preocupados con el "proceso de diseño" que con el "diseño del proceso". Una vez que el diseño se encuentra más o menos identificado, se plantean preguntas como las siguientes: ¿Cuál es la forma más económica de producir o construir el diseño? ¿Qué procesos de construcción o de producción deberían ser usados, guardando en mente las limitaciones materiales y personales? ¿Qué operaciones y procedimientos de mantenimiento producirán los mejores procesos de producción prevendrán tropiezos?

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PRODUCCIÓN Y CONSTRUCCIÓN: PROCESOS, ENSAMBLADO, ES TRUCTURAS Y SISTEMAS

La producción y la construcción son actividades de ingeniería similares; la diferencia se encuentra en el tipo y en la cantidad del producto final. Cuando comparamos la producción de automóviles con la construcción de una carretera o de un puente, o la producción de televisores a la construcción de una estación de televisión, o la producción de aparatos eléctricos a la construcción de una planta de carbón generadora de energía, estamos delineando estas diferencias. Vemos que las actividades de producción generalmente implican pequeños aparatos los cuales son producidos en cantidad en plantas u otras locaciones fijas especificadas. En contraste, la construcción implica la erección o el ensamblaje de estructuras, la integración de varios sistemas de componentes, y la solución de un conjunto de problemas únicos que surgen de las condiciones variables de cada sitio de construcción.

A pesar de estas diferencias, existen, sin embargo, muchas similitudes entre la producción y la construcción. Cada una se preocupa de la conversión de materia prima en productos, aparatos, o estructuras a un precio competitivo con otros en el mercado libre, y al mismo tiempo, enfrentan limitaciones impuestas por el beneficio, la calidad y la confiabilidad. Cada una, implica una variedad de diferentes especialistas quienes contribuyen con el conocimiento de los materiales, los métodos de ensamblaje, equipo, el aseguramiento de la calidad y confiabilidad, métodos de manufactura, estimación de costos y mercadotecnia, contratos, negociaciones, y calendarización del proyecto. Adicionalmente, ambos pueden requerir enormes compromisos de recursos y de riesgos finacieros; entonces, estos especialistas son dirigidos por la administración, quien a su vez delega autoridad a los ingenieros de producción o construcción. Finalmente, ambos, ingenieros de construcción y de construcción influencian las especificaciones de diseño finales mediante la coordinación, de acuerdo con guías probadas en el tiempo, de la planeación de la producción o de la construcción con los ingenieros diseñadores.

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OPERACIONES Y MANTENIMIENTO:

DESEMPEÑO, SERVICIO, REPARACIÓN

Las operaciones y el mantenimiento, su socio natural, tienen que ver básicamente con la supervisión, el control, y la conservación de los productos y los sistemas de producción tanto en las actividades de manufactura como en las que no son de manufactura. Cuando los productos o los sistemas llegan a ser suficientemente complejos, son requeridos el conocimiento técnico y las habilidades de los ingenieros de operación. Por ejemplo, en las plantas nucleares que producen energía eléctrica, los ingenieros de operación supervisan las operaciones complejas de la planta que tienen que ver con el delicado intercambio de

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energía el cual convierte el flujo de radiación en energía de vapor, la energía de vapor en energía mecánica de la turbina, y la energía mecánica en la energía eléctrica generada. los técnicos entrenados y supervisados por los ingenieros de operación son quienes probablemente llevan a cabo el monitoreo y ajuste de los complejos sistemas de control, pero serán los ingenieros de operación quienes analizan e interpretarán los datos de operación, y luego determinan los ajustes necesarios, siempre buscando una eficiencia incrementada. Los ingenieros de operación también supervisan a los especialistas de mantenimiento, calendarizan las inspecciones y los procedimientos de mantenimiento, y supervisan la instalación de nuevo equipo.

En las plantas de manufactura, el papel del ingeniero de operaciones podría expandirse de alguna manera de aquel que se tiene en una planta como la mencionada antes, ya que las variables llegan a estar menos definidas. Los ingenieros de operación están usualmente implicados con los ingenieros de producción en la planeación de la producción, particularmente en la definición del lugar de las instalaciones. Después de que son iniciadas las operaciones de producción, el ingeniero de operaciones o de "planta" responde a las órdenes de trabajo basadas en la previsión de la demanda. Luego, él o ella solicita materiales del control de inventarios, calendariza al personal mediante el despacho de órdenes de trabajo, calendariza la producción, y finalmente mide la efectividad de la operación de producción mediante el análisis del producto final, el costo de manufactura por artefacto, y cualquier desvío del calendario, y mediante el monitoreo de los inventarios de los productos y de la materia prima, así como de cualquier material de desperdicio.

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VENTAS: MERCADOTECNIA, APLICACIONES, SERVICIOS

¿Le ha sucedido a usted el ir a comprar un aparato y descubrir que el entusiasta vendedor no podía explicar ninguno de los detalles técnicos que usted necesita para su evaluación personal del producto? Ésta puede ser una situación muy frustrante, la cual la ingeniería ha tratado de eliminar mediante la función llamada ingeniería de ventas. La complejidad en incremento encontrada en los productos y equipos de ingeniería combinada con la diversidad de las operaciones industriales han provocado que la industria dedique recursos de ingeniería a la actividad de mercadotecnia. Consecuentemente, casi el cinco por ciento del total de ingenieros trabaja en ingeniería de ventas.

Más allá de la obvia función de ventas, el ingeniero de ventas satisface generalmente otros objetivos de la compañía que tienen que ver con la ilustración, las aplicaciones, los servicios, y la representación de la compañía; éstos son descritos en las siguientes secciones.

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ADMINISTRACIÓN: GENTE, PROYECTOS, PRODUCTOS

En razón de que el proceso de diseño de ingeniería, por su propia naturaleza, requiere ser administrado, todos los ingenieros jugarán el papel de administradores en su carrera, aún si éste no pueda ser permanente o reflejar una función mayor del trabajo del ingeniero. La administración puede ser realizada por el ingeniero de proyecto, quien supervisa un pequeño programa de prueba, por el ingeniero de construcción, quien es responsable por el trabajo de cimentación de un edificio alto, o por el ingeniero que dirige un proyecto de investigación, el cual requiere la administración del equipo de pruebas, de los asistentes técnicos, del uso de las computadoras, de los componentes dispersos del presupuesto y del progreso general de la investigación.

En algunos casos, los ingenieros se moverán a posiciones permanentes de supervisión o aún a tareas de administración de más alto nivel en la compañía, asumiendo entonces la responsabilidad general del proyecto o del éxito del producto. Hoy en día, la tendencia es mover más ingenieros a la administración de alto nivel de las firmas industriales. De hecho, del 30 al 50 por ciento de los administradores industriales tendrán un antecedente de ingeniería. Esto se encuentra en un agudo contraste con el principio del siglo XX, cuando menos del 10 por ciento de los ingenieros estaban comprometidos en la alta administración.

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Traducción de Eduardo L. de la Garza del libro Engineering. The career and the profession de W. Edward Red, Monterey, CA: Brooks/Cole. Engineering Division, 1982,

pp. 54-87.