Unidad 1 · Herramientas computacionales

Herramientas computacionales para el trabajo académico, científico y de ingeniería

Del dato al conocimiento: documentos, hojas de cálculo, software numérico, intercambio de información y bases de datos.

DocumentoDatosCálculoIntercambioBase de datos

Usa las flechas y del teclado para navegar · Desliza el dedo en tablet o móvil

Propósito

¿Qué lograrás con esta unidad?

Al finalizar, reconocerás y aplicarás herramientas básicas para cinco tareas fundamentales:

1Documentos técnicos

Crear y estructurar documentos con procesadores de texto.

2Datos y cálculos

Organizar datos y realizar cálculos con hojas de cálculo.

3Software por comandos

Usar intérpretes de comandos como Python, MATLAB u Octave.

4Importar y exportar

Intercambiar información mediante archivos de texto.

5Bases de datos

Comprender su estructura elemental y realizar consultas básicas.

Caso guía

Iremos trabajando con un mismo ejemplo durante toda la presentación: el análisis de datos de temperatura de un experimento.

Mapa de la unidad

El hilo conductor

Cada herramienta aporta un paso del flujo de trabajo. Una misma idea a lo largo de todas las diapositivas:

DocumentoSe describe el experimento.
DatosSe organizan las mediciones.
CálculoSe procesan y grafican.
IntercambioSe comparten en CSV.
Base de datosSe almacenan y consultan.
Procesador de texto · Hoja de cálculo · Python / Octave · Archivos de texto · SQL
1.1 · Procesadores de texto

¿Qué es un procesador de texto?

Es un programa que permite crear, editar y dar formato a documentos digitales.

En contextos académicos, científicos y de ingeniería es la herramienta base para comunicar resultados con rigor.

Reflexión: ¿qué documentos técnicos has tenido que elaborar o leer? ¿Cómo estaban estructurados?

Informes de laboratorio

Procedimiento, resultados y conclusiones.

Tesis y artículos

Estructura formal, citas y referencias.

Manuales técnicos

Procedimientos e instrucciones claras.

Memorias de ingeniería

Cálculos, tablas y especificaciones.

1.1 · Procesadores de texto

Formato manual vs. uso de estilos

Formato manual

  • Se cambia fuente y tamaño título por título.
  • Resultado inconsistente entre secciones.
  • Modificar algo = repetirlo en todo el documento.
  • Sin índice ni numeración automáticos.

Esfuerzo alto · resultado frágil

Uso de estilos

  • Se define el estilo una sola vez.
  • Consistencia garantizada en todo el documento.
  • Un cambio actualiza todo de forma automática.
  • Índice, numeración y referencias automáticos.

Esfuerzo bajo · resultado profesional

Pregunta: ¿qué ventaja tiene utilizar estilos en lugar de modificar manualmente cada título?
1.1 · Procesadores de texto

Estilos: la estructura del documento

Un documento bien construido distingue las partes por su estilo, no por el tamaño de la fuente.

Título 1 / 2

Organizan la jerarquía de secciones y subtemas.

Texto normal

Cuerpo del documento, legible y uniforme.

Cita

Destaca ideas o referencias textuales.

Tabla

Presenta datos en filas y columnas alineadas.

Referencias

Lista bibliográfica con formato uniforme.

Resultado

Índice automático, navegación y documentos que se ven iguales en cualquier equipo.

1.1 · Procesadores de texto

Contenido que puedes insertar

Un documento técnico combina texto y objetos que comunican con precisión.

Texto matemático

Variables y expresiones con notación adecuada.

Ecuaciones

Fórmulas numeradas y centradas.

Símbolos

Unidades, griegas, operadores.

Gráficas

Visualizaciones de resultados.

Imágenes

Fotos y esquemas del experimento.

Tablas

Datos ordenados en filas y columnas.

Fórmulas químicas

Compuestos y reacciones con subíndices.

Todo en uno

El mismo documento integra texto, ecuaciones y tablas: es la "cara" del trabajo científico.

1.1 · Procesadores de texto

Ejemplos: matemática y química en un texto

F = m a
E = mc2
H2SO4
2H2 + O2 → 2H2O
Ecuaciones, símbolos y fórmulas químicas conviven dentro de un mismo documento sin perder formato.
1.1 · Procesadores de texto

Mal estructurado vs. bien estructurado

Formato manual

1. Introducción
texto que se ve distinto
2. Procedimiento
otro tamaño de letra...
3. Resultados
un título que no coincide

Uso de estilos

1. Introducción
Texto normal con el mismo estilo.
2. Procedimiento
Cuerpo uniforme y alineado.
3. Resultados
Índice y numeración automáticos.
Conclusión: los estilos dan consistencia, orden y control centralizado sobre todo el documento.
1.2 · Hojas de cálculo

Hojas de cálculo: estructura básica

Libro

El archivo (ej. .xlsx) que puede contener varias hojas.

Hoja

Cada pestaña de la cuadrícula de trabajo.

Fila

Línea horizontal, numerada (1, 2, 3…).

Columna

Línea vertical, con letra (A, B, C…).

Celda

Intersección fila-columna, ej. A1.

Rango

Grupo de celdas, ej. B2:C4.

La cuadrícula

ABCDE
1A110283
257914
326358
449172
Celda A1 Fila 2 Columna D Rango B3:C4
1.2 · Hojas de cálculo

Tipos de datos en una celda

Cada celda guarda un valor; el formato controla cómo se muestra.

Texto

Hola

Etiquetas y descripciones.

Número

42.5

Base para los cálculos.

Fecha

2024-03-15

Se ordena y filtra fácilmente.

Porcentaje

25%

Se almacena como 0.25.

Lógico

VERDADERO

Verdadero o falso: condiciones.

Importante

El tipo del dato determina qué operaciones puede hacer la hoja: sumar números, contar textos, comparar lógicos.

1.2 · Hojas de cálculo

Fórmulas y funciones

Las celdas pueden contener fórmulas que empiezan con =.

=A1+B1

Suma dos celdas.

=A1*B1

Multiplica dos celdas.

=SUMA(B2:B10)

Suma todo el rango.

=PROMEDIO(B2:B10)

Media aritmética.

=MAX(B2:B10)

Valor máximo.

=MIN(B2:B10)

Valor mínimo.

Datos en B2:B10

AB
1Dato
25
38
43
59
66
77
84
92
10=SUMA(B2:B9)

SUMA = 44 · PROMEDIO = 5.5 · MAX = 9 · MIN = 2

1.2 · Hojas de cálculo

Referencias: relativa, absoluta y mixta

Relativa · =A2*B2

Al copiar la fórmula, la referencia se ajusta a cada fila.

ABC
1102=A1*B1 → 20
2152=A2*B2 → 30

Absoluta · =A2*$B$1

El $ fija la celda B1 al copiar la fórmula.

AB
12 ← fija
210=A2*$B$1
315=A3*$B$1

Mixta · =$A2 · =A$2

Se fija solo una parte: la columna ($A2) o la fila (A$2).

AB
1=A$2=B$2
210
Pregunta: ¿qué ocurre al copiar una fórmula con referencias relativas? ¿Y con una absoluta?
1.2 · Hojas de cálculo

De la tabla al gráfico

Los datos de temperatura se convierten en visualizaciones con un clic.

Datos del experimento

Tiempo (s)Temperatura (°C)
025.0
1027.1
2030.2
3034.0
4038.3

Barras

25 30 35 40 0 10 20 30 40

Líneas

25 30 35 40 0 10 20 30 40

Dispersión

25 30 35 40 0 10 20 30 40
La misma tabla puede representarse como barras, líneas o puntos: cada visualización resalta un aspecto distinto.
1.3 · Software matemático y numérico

El intérprete de comandos

Python, MATLAB y Octave son intérpretes: escribes un comando y el programa lo ejecuta al instante.

ComandoEscribes una instrucción.
EjecuciónEl programa la interpreta.
ResultadoSe muestra en pantalla.
intérprete · Python
>>> 2 + 35
>>> 10 / 42.5

Haz clic o toca un comando para ver el resultado.

1.3 · Software matemático y numérico

Primeros comandos en Python

intérprete · Python
>>> 2 + 35
>>> x = 5
>>> y = x**2
>>> y25

Operaciones

+, -, *, / y ** (potencia) funcionan igual que en una calculadora.

Variables

x = 5 guarda un valor bajo un nombre para reutilizarlo.

Expresiones

y = x**2 combina variables en nuevas operaciones.

Idea

El intérprete responde inmediatamente: ideal para explorar y validar cálculos.

1.3 · Software matemático y numérico

Vectores: agrupar datos

Un vector agrupa varios valores en una sola estructura ordenada.

x = [ 1   2   3   4 ]
x = [1, 2, 3, 4]
x[0] = 1 x[3] = 4 len(x) = 4

El vector como caja ordenada

1
2
3
4

Cada posición se consulta por su índice: el primer valor está en la posición 0.

1.3 · Software matemático y numérico

Matrices: datos en dos dimensiones

Una matriz organiza datos en filas y columnas: como una hoja de cálculo dentro del programa.

A = [ 1 2 ]
     [ 3 4 ]
A = [[1, 2],
     [3, 4]]

Lectura por fila y columna

col 0col 1
fila 012
fila 134
A[0][0] = 1 A[1][0] = 3 filas = 2 columnas = 2
1.3 · Software matemático y numérico

¿Para qué usar vectores y matrices?

Almacenar datos experimentales

Un vector por sensor; una matriz para el conjunto de mediciones.

Representar sistemas

Ecuaciones simultáneas como operaciones entre matrices.

Procesar mediciones

Promedios, filtros y estadísticas sobre todo el conjunto.

Realizar cálculos numéricos

Operaciones como A·x resuelven problemas en bloque.

Pregunta: ¿por qué una matriz es útil para representar datos experimentales?
1.3 · Software matemático y numérico

Resolver ecuaciones no lineales

x³ − x − 2 = 0

Resolver significa encontrar el punto donde

f(x) = 0

Gráficamente: el cruce de la curva con el eje x.

Búsqueda gráfica

Se observa dónde cruza el eje.

Bisección

Se parte el intervalo a la mitad repetidamente.

Newton-Raphson

Se converge con la tangente.

f(x) = x³ − x − 2

x ≈ 1.52 f(x) = 0 x f(x) 0

La solución se aproxima numéricamente; el software la obtiene por iteración.

1.4 · Intercambio de información

Archivos de texto para intercambiar datos

Los programas deben compartir información: un instrumento mide, una hoja organiza, Python analiza.

.txt.csv delimitadorfila columnaencabezado
datos.csv
tiempo,temperatura
0,25.0
1,26.2
2,28.1
3,30.4

Encabezado

La primera fila nombra cada columna.

Delimitador

La coma separa los valores de cada fila.

Filas y columnas

Un dato por celda, una medición por fila.

CSV

Comma Separated Values: un formato de texto universal que casi todo programa sabe leer y escribir.

1.4 · Intercambio de información

Del instrumento a la gráfica

El dato viaja entre herramientas gracias a un archivo de texto intermedio.

Instrumento / softwareMide la temperatura.
Archivo CSVGuarda los datos en texto.
Hoja de cálculoOrganiza y revisa.
PythonProcesa y analiza.
GráficaVisualiza el resultado.
Pregunta: ¿cómo puede un archivo CSV conectar programas tan distintos entre sí?
1.4 · Intercambio de información

Un mismo dato, tres formas de verlo

Importar y exportar, leer y escribir: el dato no cambia, solo su representación.

Como texto

tiempo,temperatura
0,25.0
1,26.2
2,28.1
3,30.4

Como tabla

TiempoTemp
025.0
126.2
228.1
330.4

Como gráfica

25 30 0 1 2 3 4
1.5 · Bases de datos

Bases de datos: conceptos básicos

Una base de datos organiza la información para almacenarla, consultarla y relacionarla de forma sistemática.

Base de datos

Conjunto organizado de información.

Tabla

Estructura con filas y columnas definidas.

Registro

Cada fila: una entidad completa.

Campo

Cada columna: un atributo.

Clave / identificador

Valor único que distingue cada registro.

Consulta

Pregunta que extrae información.

1.5 · Bases de datos

Campos y registros

En una tabla, las columnas son campos y las filas son registros.

idestudianteprogramanota
1AnaFísica4.5
2LuisIngeniería3.8
3MaríaFísica4.2
Columna = campo Fila = registro id = clave

id

Clave o identificador: único para cada estudiante.

nota

Campo numérico; la columna agrupa todos los valores del atributo.

Ana · 4.5

Un registro reúne los datos de una misma persona.

Estructura

Fila ↔ registro · Columna ↔ campo · clave ↔ identidad

1.5 · Bases de datos

Consultas: de la pregunta al SQL

Primero preguntamos en lenguaje natural

Mostrar los estudiantes con nota superior a 4.0.

…y luego traducimos la idea a SQL.

SELECT estudiante, nota
FROM estudiantes
WHERE nota > 4.0;

Resultado esperado

estudiantenota
Ana4.5
María4.2

La consulta extrae solo los datos que cumplen la condición, sin alterar la tabla original.

1.5 · Bases de datos

Hoja de cálculo vs. base de datos

CriterioHoja de cálculoBase de datos
PropósitoCálculos y análisis rápidos.Almacenar y consultar de forma estructurada.
EstructuraCeldas y fórmulas libres.Tablas con campos definidos y tipos.
ConsultasFórmulas, filtros y tablas dinámicas.Consultas poderosas en SQL.
RelacionesDifíciles de gestionar.Claves que relacionan varias tablas.
Cuándo usarlaDatos pequeños, análisis numérico.Muchos datos, gestión sistemática.
En resumen: ambas almacenan datos, pero la base de datos permite estructurarlos, consultarlos, relacionarlos y gestionarlos de manera más sistemática.
Integración

El ciclo completo con nuestro caso

Análisis de datos de temperatura de un experimento: cada herramienta hace su parte.

DocumentoSe redacta el informe del experimento con el procesador de texto.
DatosTiempo y temperatura se organizan en la hoja de cálculo.
CálculoPython calcula promedio, máximo y mínimo y grafica.
IntercambioLos datos se exportan a un archivo CSV.
Base de datosLos resultados se guardan en una tabla y se consultan con SQL.

Documento → Datos → Cálculo → Intercambio → Base de datos

Actividad integradora

"Del dato al conocimiento"

Trabaja con estos datos de un experimento de calentamiento:

Tiempo (s)Temperatura (°C)
025.0
1027.1
2030.2
3034.0
4038.3
  1. Organiza los datos en una hoja de cálculo.
  2. Calcula promedio, máximo y mínimo.
  3. Construye una gráfica tiempo vs. temperatura.
  4. Exporta los datos como CSV.
  5. Importa el CSV desde software numérico (Python).
  6. Representa los datos con un vector o una matriz.
  7. Elabora un documento técnico corto con ecuaciones y la gráfica.
  8. Propón cómo almacenar los resultados en una tabla de base de datos.
Cierre

Preguntas para reflexionar

Estilos

¿Qué ventaja tiene usar estilos en lugar de modificar manualmente cada título?

Referencias

¿Qué ocurre al copiar una fórmula con referencias relativas?

Matrices

¿Por qué una matriz es útil para representar datos?

CSV

¿Cómo puede un archivo CSV conectar diferentes programas?

Base de datos

¿Cuándo conviene utilizar una base de datos en lugar de una hoja de cálculo?

Comparte

Discute tus respuestas con un compañero o en plenaria.

Síntesis

Lo que aprendiste

1 · Documentos

Procesadores de texto con estilos, ecuaciones, tablas y figuras.

2 · Datos

Hojas de cálculo: celdas, fórmulas, funciones, referencias y gráficos.

3 · Cálculo

Intérpretes de comandos, vectores, matrices y solución numérica.

4 · Intercambio

Archivos de texto y CSV para importar y exportar información.

5 · Consultas

Bases de datos: tablas, campos, registros, claves y SQL básico.

Método

Concepto → ejemplo → representación visual → aplicación.

Del dato al conocimiento: una cadena de herramientas, un mismo objetivo.