História
A eletricidade foi sujeita ao interesse científico desde do final do século XVII. O primeiro engenheiro eletricista foi provavelmente William Gilbert do qual projetou o Versório: uma máquina que detectava a presença de objetos com cargas estáticas. Ele também foi o primeiro a desenhar uma explícita distinção entre o magnetismo e a eletricidade estática e é de seu mérito com a estabilização do termo eletricidade.2 Em 1775, Alessandro Volta concebeu em experiências científicas o eletróforo, uma máquina que produz uma carga elétrica estática, e em 1800, Volta desenvolveu a pilha voltaica, um precursor da bateria elétrica.3
Século XIX
A partir do início do século XIX que as pesquisas sobre eletricidade intensificou. O desenvolvimento notável deste século estão os trabalhos deGeorg Ohm, que em 1827 quantificou a relação entre a corrente elétrica e a diferença de potencial em um condutor elétrico, Michael Faraday, que em 1831 descobriu a indução eletromagnética e James Clerk Maxwell, que em 1873 publicou a unificação das equações de Maxwell sobre eletricidade e magnetismo em sua tese Eletricidade e Magnetismo.4
Começando em 1830, os esforços foram apliar a eletricidade em utilizações práticas, como o telégrafo. Pelo final do século XIX o mundo tinha sido alterado eternamente pela possibilidade da ágil comunicação pelo desenvolvimento da engenharia de linhas térreas, os cabos submarinos e com o telégrafo sem fio (1890).
As aplicações e os avanços em várias áreas criou uma necessidade para melhorar os padrões de medida. Eles conduziram para a padronização de unidades como o volt,ampere, coulomb, ohm, farad e henry. Isto foi obtido pela conferência internacional de Chicago em 1893.5 A publicação destes padrões formavam a base dos futuros avanços na padronização de diversas indústrias e em muitos países imediatamente reconhecidos em normas nas legislações pertinentes.6
Durante estes anos, o estudo da eletricidade foi pela maioria considerada como um sub-campo da física até que em 1885 as universidades e os instituitos tecnológicos como o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e a Universidade Cornell iniciou a ofertar os cursos de graduação em engenharia elétrica. A Universidade Técnica de Darmstadt fundou o primeiro departamento de engenharia elétrica do mundo em 1882. Neste mesmo ano, subordinado pelo professor Charles Cross do MIT começou ofertando a primeira opção de curso de engenharia elétrica dentro do departamento de física. 7 Em 1883, Universidade Técnica de Darmstadt e a Universidade Cornell introduziu mundialmente os primeiros cursos de bacharelado em engenharia elétrica e em 1885 a University College London fundou o primeiro magistério de engenharia elétrica na Grã-Bretanha.8 A Universidade de Missouri estabeleceu o primeiro departamento de engenharia elétrica nos Estados Unidos da América em 1886.9Depois outras instituições implementaram o curso de engenharia, como a Cornell e o Instituto de Tecnologia da Geórgia em Atlanta, na Geórgia.
Durante estas décadas a aplicação da engenharia elétrica melhorou significativamente. Em 1882, Thomas Edison apresentou o primeiro sistema de transmissão de energia elétrica no mundo que provia 110 volts com corrente contínua para 59 moradores na Ilha de Manhattan em Nova Iorque. Em 1884, Charles Algernon Parsons inventou a turbina a vapor. As turbinas hoje fornecem cerca de 80% da energia elétrica do mundo de diversas fontes caloríficas. O sistema de energia por corrente alternada desenvolveu rapidamente depois da 1886 com a projeção dotransformador (pela possibilidade de para aumentar e diminuir a diferença de potencial em longas distâncias) e dos motores a corrente alternada, abrangendo independentemente os motores de indução por Galileo Ferraris e Nikola Tesla, além do sistema trifásico inventado Mikhail Dolivo-Dobrovolsky e Charles Eugene Lancelot Brown, sendo mais prático e eficiente. A difusão da corrente alternada ocasionou o que foi denominadaGuerra das Correntes entre os sistemas de transmissão C.A. e c.c., sendo a C.A. adotada como o padrão internacional.10
O desenvolvimento dos componentes eletrônicos e a evolução da eletrotécnica
Durante a invenção do rádio, muitos cientistas e inventores contruibuiram para a comunicação via rádio e na eletrônica. Em uma clássica experiência de física em 1888, Heinrich Hertz transmitiu ondas de rádio com um transmissor por arco elétrico usando simples dispositivos elétricos. O trabalho matemático de James Clerk Maxwell durante a década de 1850 tinha apresentado a possibilidade de existir as ondas de rádios, porém, Heinrich Hertz foi o primeiro a demonstrar a sua existência em 1888.
Em 1897, Karl Ferdinand Braun introduziu os tubos de raios catódicos como parte de um osciloscópio, uma tecnologia crucial para o desenvolvimento da televisão.11 John Fleming inventou o primeiro tubo de rádio, o diodo, em 1904. Dois anos depois Robert von Lieben e Lee De Forest desenvolveu de forma independente o tubo amplificador, chamado de triodo.12 Em 1895, Guglielmo Marconi aplicou os métodos de Hertz em sistemas sem fios. Logo, ele enviou estas ondas sob uma distância de meia e uma milha. Em dezembro de 1901, ele descobriu que as ondas enviadas não eram afetadas pela curvatura da Terra. Depois, Marconi transmitiu ondas sobre o Atlântico entre a cidade de Poldhu, em Cornwall até St. John's, Newfoundland, na distância de 2 100 milhas (3 400 km).13 Em 1920, Albert Hull desenvolveu o magnetron que conduziram finalmente para o desenvolvimento do forno micro-ondas em 1946 por Percy Spencer.14 15 Em 1934, o exército britânico desenvolveu em pouco tempo a tecnologia para o radar (também usado no magnetron) sobre a coordenação do Dr.Wimperis, culminando em agosto de 1936 na primeira operação na estação de radar em Bawdsey.16
Em 1941, Konrad Zuse apresentou o Z3, o primeiro computador integralmente automática e programável utilizando componentes eletromecânicos. Em 1943, Tommy Flowers projetou e construiu o Colossus (computador), o primeiro computador completamente eletrônico, digital e programável.17 Em 1946, o ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) de John Presper Eckert e John Mauchly resultam o começo da era da computação. A performance aritmética destas máquinas possibilitou os engenheiros desenvolver integralmente novas tecnologias, incluindo o programa Apollo que culminou na alunissagem.18
Especializações
A Engenharia Elétrica divide-se nas seguintes áreas de especialização:
- Sistemas de energia elétrica ou sistemas de potência - estudos de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica; planejamento, confiabilidade, estabilidade e proteção de sistemas elétricos e utilização de técnicas computacionais aplicadas a sistemas de potência;
- Sistemas de eletrônica de potência - estudos de dispositivos eletrônicos de potência, acionamento de máquinas elétricas, controle de motores, simulação digital de máquinas e conversores e cargas elétricas especiais;
- Sistemas de controle e automação - estudos de controle de processos industriais por computador, controle óptico, sistemas inteligentes para automação industrial, robótica, inteligência artificial, controles adaptativos e não-lineares.
- Sistemas de eletrônica/eletrónica - desenvolvimento de circuitos eletrônicos para a aquisição de dados como temperatura, umidade, pressão entre outros e transmissão de dados por radiofrequência etc;
- Sistemas de microeletrônica/microeletrónica - projeto, fabricação e testes de circuitos integrados - C.I. para sistemas de computação, telecomunicações, entretenimento entre outros;
- Sistemas de telecomunicações - estudos de sistemas de áudio e vídeo, antenas e propagação de ondas eletromagnéticas, micro-ondas, telefonia analógica e digital, fibras ópticas, processamento analógico e digital de sinais, telecomunicações por satélite e redes de comunicações;
- Sistemas biomédicos - Especificar e gerenciar a utilização de equipamentos médico-assistenciais em hospitais, clínicas e laboratórios, além do projeto e construção desses mesmos tipos de aparelhos.
Matérias estudadas
Matemática e física são as matérias básicas. O aluno passa parte do tempo em laboratórios, especialmente para aprender, conhecer e interpretar fenômenos elétricos, especialmente o eletromagnetismo, assunto ao qual é dedicada parte significativa do curso. Além de matemática e física também estuda-se química, sociologia, comunicação e expressão (português), e outros. Algumas faculdades dão maior ênfase a eletrotécnica ("altas tensões e baixas frequências") ou eletrônica ("baixas tensões e altas frequências").
Subdisciplinas
Engenharia eletrotécnica
A ênfase em eletrotécnica estuda o sistema de potência elétrica. O sistema de potência elétrica compreende a geração, transmissão, distribuição e utilização de energia elétrica; materiais e equipamentos elétricos, instalações elétricas prediais e industriais; acionamentos industriais; fontes alternativas de energia; máquinas elétricas; eficiência energética; sistemas de medição e controle. Além disso, geralmente a área de eletrotécnica abrange assuntos de outros ramos, como eletrônica analógica, digital e de potência.
Engenharia eletrônica
A diferença entre os termos eletricidade e eletrônica está na natureza dos elementos. A eletricidade trabalha com elementos chamados passivos, os resistores, os indutores, os capacitores. Estes elementos também podem ser chamados de clássicos, pois, desde os primeiros estudos modernos sobre eletricidade estes elementos já eram conhecidos.
A engenharia eletrônica surgiu com a invenção da válvula. Porém, tomou impulso em 1947 com a chegada do transístor, dando à eletrônica seu maior impulso. O transistor juntamente com o diodo são classificados como dispositivos de estado sólido. Posteriormente surgiram outros elementos eletrônicos como transistores de potência, tiristores eTRIACs.
A eletrônica digital surgiu quando foi possível aplicar a teoria da lógica digital (que define apenas dois estados, certo/errado; falso/verdadeiro, 0/1, ligado/desligado, e está já existia há mais de 200 anos) em equipamentos compactos. Os primeiros computadores digitais eram mecânicos, o que os tornavam grandes e eram impraticáveis para desenvolvimento em larga escala. Os primeiros computadores à válvula diminuíram em tamanho, porém, continuaram grandes, caros e complicados. A eletrônica digital permitiu a miniaturização dos circuitos, a diminuição do consumo de energia elétrica e o aumento na velocidade do processamento das informações.
A grande vantagem da eletrônica é que ela permite equipamentos, máquinas, dispositivos que respondam mais rápido e com maior eficiência energética.
- eletrônica analógica.
- eletrônica digital.
- eletrônica de potência (também conhecida como electrônica industrial).
- Máquinas e equipamentos eletrônicos.
- Sistemas de medição e controle eletrônico.
Engenharia de computação
O ensino da engenharia elétrica passou por drásticas mudanças nas últimas décadas. Muitos departamentos são conhecidos, agora, como departamento de Engenharia Elétrica e Computação, enfatizando a rápida mudança promovida pelos computadores, que ocupam uma posição de destaque na sociedade e educação modernas. Eles se tornaram equipamentos comuns e estão ajudando a alterar os caminhos da pesquisa, desenvolvimento, da produção, de negócios e de entretenimento. O cientista, engenheiro, médico, professor - quase todos se beneficiam da capacidade dos computadores de armazenar grandes quantidades de informação e de processá-las em um curto espaço de tempo. A internet, rede de comunicação mundial por computador, é essencial aos negócios, educação e ciências.
Três ciências estudam sistemas computacionais: ciências da computação, sistemas de informação e engenharia de computação. A engenharia de computação cresceu tão vastamente que acabou se separando da engenharia elétrica, embora em algumas escolas de engenharia, ela ainda a integre.
A engenharia de computação tem como objetivo o estudo e projeto de sistemas de computação, tanto nos aspectos de hardware como desoftware. Um sistema de computação é todo e qualquer dispositivo e eletrônico que responde a ação de um software, bem como suas interligações.
O estudo da engenharia de computação tem, portanto, grande ênfase em microeletrônica e eletrônica digital, microprocessadores, arquitetura de computadores, sistemas operacionais, redes de computadores, sistemas embarcados, engenharia de software e processamento digital de sinais. Embora sistemas de computação possam ser utilizados para controlar sistemas de potência ou máquinas elétricas, em geral, na engenharia de computação essas disciplinas não são estudadas.
O computador é o sistema de computação mais conhecido. Mas o curso de engenharia de computação não tem como foco o desenvolvimento de computadores de uso pessoal e sim de sistemas de computação em geral. Embora seja o mais conhecido, o computador representa apenas 20% de todos os sistemas de computação do mundo, sendo os outros 80% conhecidos como "Sistemas Embarcados" por serem sistemas de computação que fazem parte de um sistema maior, como: computador de bordo de aeronaves e navios e sistemas de monitoramento e controle de usinas e plantas industriais. Grande parte dos eletro-eletrônicos de hoje são sistemas de computação, pois possuem microprocessadores, firmware e software avançados: TVs, celulares, microondas, geladeiras, etc.
Em Portugal, o curso é conhecido como engenharia eletrotécnica e de computadores. No Brasil o curso é conhecido como engenharia de computação. Não deve-se confundir com engenharia informática, que é o nome normalmente dado em Portugal e países de língua espanhola para os cursos de ciência da computação.
Áreas de atuação:
- Industria de manufatura de eletrônicos
- Empresas de software
- Empresas de telecomunicações
Especialidades:
- VLSI e manufatura de circuitos integrados.
- Sistemas embarcados
- FPGA
- Redes de computadores
- Arquitetura de computadores
Engenharia de computação vs engenharia eletrônica: São duas especialidades da engenharia elétrica. A grande diferença é que a engenharia de computação não estuda eletrônica de potência (industrial) e nem máquinas elétricas, tendo um aprofundamento maior em arquitetura de computadores, microprocessadores, redes de computadores e desenvolvimento de software.
Engenharia de computação vs ciência da computação A engenharia de computação é um curso mais longo e com carga horária em matérias básicas maior, principalmente em física e eletromagnetismo. Na ciência da computação não é comum o estudo de circuitos elétricos, eletrônica ou sistemas de controle, por exemplo. Por outro lado a ciência da computação estuda mais profundamente o ciclo de desenvolvimento de softwares, algoritmos, teoria da computação e banco de dados.
Controle e automação
A engenharia de controle e automação tem como objetivo desenvolver controladores que melhorem o desempenho de sistemas dinâmicos, tais como máquinas, processos, produtos, serviços para trabalharem de maneira auto-regulada e ou auto-gerenciada.
Para alcançar este objetivo é necessário realizar o projeto de automação. Primeiro identificando o sistema que se deseja automatizar ou controlar, modelar matematicamente este sistema. Segundo lugar construir o controlador deste sistema, definindo as ações de controle, os sensores, os atuadores. Este controlador poderá ser mecânico, eletro-eletrônico, software ou electro-pneumático. Neste passo além de construir o controlador é necessário definir os sensores e os atuadores do sistema. Por fim ajustar e calibrar o sistema, definir os parâmetros de operação e manutenção.
É dada ênfase a alguns conhecimentos de engenharia elétrica, mecânica e computação para aplicação em controle de processos industriais, manufatura, controle de servomecanismo (robôs e manipuladores), automação de serviços (predial, bancário, hospitalar), controle embarcado (metrô, aviões, foguetes) e outros.
Os tipos de controle são: controle clássico, controle adaptativo, controle robusto, controle ótimo, controle fuzzy, rede neural e controle preditivo.
Instrumentação
Os projetos de instrumentação industrial trata com variáveis como pressão,nível, temperatura, entre outros.19 O projeto na instrumentação, requere como tal um bom entendimento de física que propriamente amplia além das teorias do eletromagnetismo. Por exemplo, os instrumentos de vôo medem variáveis como a velocidade do vento e de altitude para permitir os pilotos o controle do avião de forma analitica. Semelhantemente, os termopares utilizam o efeito Peltier-Seebeck para medir a diferença de temperatura entre dois pontos.20
Telecomunicação
Na habilitação em telecomunicação o engenheiro deve projetar sistemas que, interligados, transmitem informação para diversos pontos. As informações podem ser áudio (voz), imagem (vídeo) ou dados. Os meios em que serão transmitidas são os mais variados: pelo ar (por ondas eletromagnéticas via radiofrequência ou micro-ondas), via cabos metálicos, fibra óptica (sinais luminosos) e até através de linhas de energia elétrica.
Telecomunicação é a transmissão, emissão ou recepção, por fio, radioelectricidade, meios ópticos ou qualquer outro processo eletromagnético, de símbolos, caracteres, sinais, escritos, imagens, sons ou informações de qualquer natureza.
Estação de telecomunicações é o conjunto de equipamentos ou aparelhos, dispositivos e demais meios necessários à realização de telecomunicação, seus acessórios e periféricos, e, quando for o caso, as instalações que os abrigam e complementam, inclusive terminais portáteis.
O profissional
O engenheiro eletricista é o profissional dedicado ao desenvolvimento e à aplicação de um conjunto de conhecimentos científicos necessários à pesquisa, ao projeto e à implementação de sistemas diversos utilizados para efetuar o processamento da energia elétrica e da informação na forma de sinais elétricos digitais e analógicos. Nesta prática, são considerados os aspectos de qualidade, confiabilidade, custo e segurança, bem como os de natureza ecológica e ética profissional.
O campo de trabalho é vasto e inclui empresas de energia elétrica e telecomunicações, escritórios de projetos e consultoria, firmas de montagem e manutenção de instalações elétricas e de telecomunicações, indústrias diversas e empresas comerciais de pequeno e grande porte, manutenção de equipamentos e componentes eletro-eletrônicos, hospitais, empresas de radiodifusão, informática etc.
As perspectivas quanto ao progresso do curso são boas e tendem a uma melhoria das oportunidades de trabalho, dada a grande demanda por serviços nessas áreas e aos grandes investimentos, públicos e privados, que serão feitos nos próximos anos, no campo da Engenharia Elétrica.
Regulamentação da profissão no Brasil
No Brasil é considerado engenheiro eletricista quem for formado em engenharia elétrica, porém para poder exercer a profissão é necessário registro no sistema do CREA(Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia) do estado onde atua.21
No artigo 55 da lei nº 5.194 de 1966, é definido como infração o engenheiro que exerça atividade profissional sem registro no CREA do estado em que atua, com penalidade prevista na alínea “b” do artigo 73 da mesma lei.22
- Dia do Engenheiro Eletricista no Brasil
Comemora-se no Brasil em 23 de novembro o Dia do Engenheiro Eletricista, data em que, no ano de 1913, foi fundado o Instituto Eletrotécnico de Itajubá. Várias outras boas escolas de engenharia elétrica foram criadas posteriormente, a maioria das vezes utilizando-se do conhecimento, do exemplo e até dos recursos humanos formados na Escola de Itajubá. Decretado pela Lei Nº 12.074, de 29 de Outubro de 2009. 23
- Piso Salarial
A lei n.º 4950-A/66 fixa o piso salarial do profissional de engenharia, estabelecendo valor do menor salário devido ao profissional. 24
Ao longo dos anos muito se discutiu se a legislação foi criada para estabelecer piso salarial ou jornada de trabalho. No entanto, a polêmica foi pacificada com a publicação da Súmula 370 do Colendo Superior do Trabalho, cujo entendimento é que a lei nº 4.950-A/66 foi criada para fixar o piso salarial e não jornada de trabalho.
Logo, o salário mínimo profissional equivale a 8,5 salários mínimos para uma jornada de trabalho de 8 horas.
Ainda hoje, muitos engenheiros sujeitam-se ou são coagidos a aceitar salários menores que o piso mínimo. Esta situação é totalmente ilegal e pode ser alvo de uma denúncia anônima ao CREA, ou mesmo uma ação judicial para que o piso salarial seja atendido. Existem também muitas empresas que não contratam os engenheiros, mas sim os obrigam a abrir empresas de prestação de serviços de engenharia, terceirizando a atividade e os encargos sociais. Isso retira do engenheiro muitos direitos, os quais teria garantido se fosse contratado pela CLT. [carece de fontes]
É um dever de todo engenheiro valorizar o trabalho da categoria e buscar os direitos garantidos por lei.[carece de fontes]
Regulamentação da profissão em Portugal
Em Portugal, pode exercer a profissão de engenheiro eletrotécnico, um diplomado num curso de licenciatura pré-Bolonha ou de mestrado em engenharia eletrotécnica, eletrónica, de telecomunicações, acreditado pela Ordem dos Engenheiros.25
Os diplomados em cursos de bacharelato ou de licenciatura pós-Bolonha em ciências de engenharia ou engenharia elétrica, conforme a especialidade do curso, podem ser exercer a profissão de engenheiro técnico de eletrónica e de telecomunicações ou de engenheiro técnico de energia e sistemas de potência, desde que estejam inscritos naAssociação Nacional dos Engenheiros Técnicos. 26