Esta entrada de blog explora, de una manera accesible y atractiva, cómo la ingeniería eléctrica impacta la vida diaria y dará forma a la sociedad futura.
La electricidad se ha convertido en un elemento esencial de la sociedad moderna. La vida sin electricidad es casi inimaginable. Si la electricidad desapareciera, todos los sistemas de transporte, incluido el metro, se paralizarían. La economía mundial colapsaría, los sistemas de seguridad militar fallarían y las naciones se sumirían en el caos. Además, nos enfrentaríamos a la incomodidad de no poder usar artículos cotidianos como teléfonos inteligentes, computadoras o incluso ascensores. La ingeniería eléctrica es la rama que se ocupa de esta electricidad, que desempeña un papel tan fundamental en nuestras vidas. Sin embargo, mucha gente asocia la ingeniería eléctrica con profesiones como electricistas o técnicos de mantenimiento en compañías eléctricas, o técnicos de reparación de computadoras. Por lo tanto, este artículo tiene como objetivo explicar qué es la ingeniería eléctrica de una manera que los lectores puedan comprender fácilmente.
La ingeniería eléctrica se divide en dos grandes áreas. La primera es el estudio y la aplicación de los fenómenos eléctricos. La segunda, el estudio y la aplicación de los fenómenos magnéticos. A primera vista, estos dos campos pueden parecer totalmente ajenos, pero la electricidad y el magnetismo comparten un origen común: ambos son fenómenos generados por electrones. Los átomos, las unidades más pequeñas que componen la materia, constan de un núcleo y electrones. El núcleo atómico contiene protones con carga positiva y neutrones neutros, mientras que los electrones tienen carga negativa. La electricidad es el fenómeno que se produce cuando los electrones se mueven, mientras que el magnetismo es el fenómeno que se produce debido a la inmovilidad de los electrones. Veamos, pues, con más detalle qué nos enseña la ingeniería eléctrica sobre estos fenómenos eléctricos y magnéticos.
Los electrones pueden moverse por diversas razones, y el flujo de estos electrones se denomina corriente eléctrica. Además, la energía transferida por el movimiento de los electrones se denomina energía eléctrica. La ingeniería eléctrica estudia la transmisión y distribución de la energía eléctrica. El conjunto de trayectorias por las que fluye la corriente, junto con los materiales ubicados a lo largo de esa trayectoria, se denomina circuito. Dentro de un circuito, además de la corriente, existe el concepto de voltaje. Este actúa como la altura de un tobogán, provocando que la corriente fluya naturalmente de los puntos de mayor voltaje a los de menor voltaje. Se requiere energía adicional para que la corriente fluya de un punto de menor voltaje a uno de mayor voltaje.
Los componentes fundamentales de un circuito son las resistencias, los inductores y los condensadores. Las resistencias impiden el paso de la corriente, los inductores inducen voltaje a partir de las variaciones de corriente y los condensadores almacenan energía eléctrica. Estos tres elementos se denotan como R, L y C, respectivamente. La ingeniería eléctrica enseña a diseñar circuitos adaptados a propósitos específicos utilizando estos componentes. Por ejemplo, la simple instalación del circuito de un teléfono inteligente de alta gama en el circuito de una computadora no garantiza que esta última funcione correctamente. Cada dispositivo electrónico requiere un circuito diseñado para su propósito específico para operar correctamente.
Otro fenómeno importante en ingeniería eléctrica es el magnetismo. Toda la materia contiene electrones, y sus propiedades eléctricas varían según la cantidad de electrones. La materia con muchos electrones tiene carga negativa, mientras que la materia con pocos electrones tiene carga positiva. Las fuerzas generadas por estas cargas se denominan fenómenos magnéticos. Por ejemplo, las cargas iguales se repelen, mientras que las cargas opuestas se atraen; esto se conoce como fuerza de Coulomb. La interacción entre imanes y limaduras de hierro, que observamos comúnmente en la vida diaria, se debe precisamente a la fuerza de Coulomb.
Aunque los fenómenos eléctricos y magnéticos parecen existir de forma independiente, en realidad interactúan estrechamente. El electromagnetismo es el principal campo de estudio que analiza esta interacción. El electromagnetismo investiga la interacción entre los fenómenos eléctricos y magnéticos y encuentra aplicaciones en diversos campos. Un ejemplo paradigmático es la onda electromagnética, una onda generada por la interacción de fenómenos eléctricos y magnéticos. La luz es una de estas ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas sirven como medio capaz de transportar y transmitir información diversa. La ingeniería eléctrica estudia cómo integrar y analizar la información dentro de este medio. Por ejemplo, la antena de un router de internet recibe señales eléctricas, las convierte en ondas electromagnéticas y transmite señales Wi-Fi.
Además, la ingeniería eléctrica se ramifica en campos como la ingeniería de potencia, que se centra en la conversión y utilización eficiente de la energía eléctrica; la ingeniería de semiconductores, que estudia los semiconductores; las disciplinas relacionadas con el software, que se ocupan de la programación; la ingeniería de control, que rige los dispositivos eléctricos; y la ingeniería de comunicaciones, que investiga los principios y las aplicaciones de la comunicación. Si bien estas disciplinas pueden parecer distintas, todas comparten la base común de los fenómenos impulsados por los electrones.
En conclusión, las diversas disciplinas y tecnologías de la ingeniería eléctrica se han convertido en tecnologías indispensables en nuestra vida cotidiana. El teléfono inteligente es un ejemplo de ingeniería eléctrica, ya que cada uno de sus componentes —la pantalla táctil, el sistema operativo, la red de comunicación LTE, la cámara en miniatura y la batería— pertenece a un campo de aplicación de esta disciplina. Por lo tanto, la ingeniería eléctrica es un pilar fundamental que impulsa el avance tecnológico de la sociedad moderna.
