Esta entrada de blog explora las innovaciones tecnológicas logradas a través de la convergencia de la electricidad y la ingeniería, y cómo contribuyen a la sociedad moderna y a diversas industrias.
¿En qué campo de estudio crees que investiga el Departamento de Ingeniería Eléctrica? Normalmente, cuando la gente oye la palabra «electricidad», piensa en la electricidad estática que se siente en los fríos días de invierno. O quizá piense en la energía necesaria para iluminar un espacio en una noche oscura o para hacer funcionar los electrodomésticos. Así, la electricidad es un bien esencial en la sociedad moderna, fácilmente accesible a nuestro alrededor. Sin embargo, mucha gente desconoce lo que se puede lograr cuando la electricidad y la ingeniería se combinan.
Hace mucho tiempo se utilizaba el nombre de «Departamento de Ingeniería Eléctrica», pero recientemente se ha cambiado a «Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática». ¿Por qué se vinculaban la electricidad y la información? Hay varias razones, pero explicaré las funciones del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática desde mi perspectiva.
En ingeniería eléctrica, la electricidad se divide en dos grandes categorías: la electricidad como energía y la electricidad como señal. Me interesa el campo que trata la electricidad como señal. Esta tecnología está muy desarrollada y tiene un impacto significativo en diversas industrias. Incluso se aplica en el campo de la energía eléctrica. Primero, permítanme explicar el campo de la energía eléctrica.
La energía puede entenderse como la fuente de fuerza que mueve los objetos. La electricidad, como energía, se genera en centrales eléctricas, se transmite a nivel nacional y se utiliza para el funcionamiento de diversos dispositivos. Los especialistas en energía eléctrica investigan cómo producir electricidad de forma eficiente, almacenarla en baterías y transmitirla de manera económica con mínimas pérdidas.
La energía eléctrica está mejor organizada que otras formas de energía, como la térmica. Por lo tanto, incluso al transmitirse a largas distancias, su forma original permanece prácticamente inalterada, lo que minimiza las pérdidas. Además, la energía eléctrica se puede convertir fácilmente en otras formas de energía, lo que la hace idónea para gestionar las ingentes cantidades de energía que consume la humanidad. La razón por la que resulta difícil imaginar la vida sin energía eléctrica es gracias a los avances logrados por los ingenieros eléctricos.
A continuación, explicaré la electricidad como señal. La electricidad como señal es un concepto más amplio que la electricidad como potencia. En ingeniería eléctrica, una señal se define como una magnitud física que transporta información. Específicamente, utiliza magnitudes físicas eléctricas, como el voltaje, como medio para la transmisión de información. Existen campos como el procesamiento de señales, que gestiona eficientemente las señales y las convierte a una forma comprensible, y las comunicaciones, que transmiten y reciben señales, como en la radio o la telefonía. Estos campos se ocupan de la señal en sí misma.
Para poder utilizar esta tecnología en cualquier momento y lugar, se requiere tecnología aún más sofisticada. Existe el campo de la circuitería, que crea circuitos capaces de amplificar y almacenar pequeñas señales transmitidas a largas distancias mediante comunicación. También existe el campo que fabrica los dispositivos semiconductores que componen estos circuitos. Además, existen campos como el de los dispositivos de visualización y la física electrónica, que convierten las señales procesadas en salida visual; el campo de los sistemas, que garantiza el funcionamiento estable del sistema; y el campo de la informática, que procesa la información contenida en las señales. De este modo, la disciplina del manejo del voltaje como señal se ha desarrollado con gran precisión.
El alcance de la ingeniería eléctrica continúa expandiéndose, y su diversidad es tal que incluso presentar sus subcampos requeriría una cobertura extensa. En esta ocasión, explicaremos las tecnologías de ingeniería eléctrica aplicadas a la resonancia magnética (RM). La RM puede considerarse un conjunto de tecnologías de ingeniería eléctrica. Fundamentalmente, la RM utiliza potentes electroimanes. Quizás recuerdes de tus clases de ciencias de primaria cómo las limaduras de hierro son atraídas por un electroimán al acercarlas. Los electroimanes integrados en una máquina de RM son mucho más potentes, lo que hace imposible someterse a una exploración de RM llevando objetos metálicos.
Estos potentes electroimanes alinean las moléculas de agua de nuestro cuerpo en la dirección del campo magnético. Normalmente, las fuerzas electromagnéticas se encuentran en equilibrio, por lo que son imperceptibles para nosotros. Sin embargo, cuando este equilibrio se rompe, se producen fenómenos asombrosos, como la electricidad estática o los rayos. En la resonancia magnética (RM), se utilizan ondas electromagnéticas de una frecuencia específica para estimular las moléculas de agua, lo que provoca que emitan ondas electromagnéticas en respuesta. La intensidad de estas ondas emitidas varía según la densidad del agua, lo que permite inferir y visualizar el estado de los tejidos del cuerpo.
Las primeras máquinas de resonancia magnética tardaban mucho en adquirir señales, lo que a veces provocaba claustrofobia en los pacientes. Sin embargo, los avances en la tecnología de procesamiento de señales han permitido obtener imágenes de alta resolución en poco tiempo, y ahora incluso se puede observar el latido del corazón en tiempo real. De esta manera, la resonancia magnética es la culminación de la ingeniería eléctrica y desempeña un papel crucial en el procesamiento preciso de la información biológica.
La ingeniería eléctrica ya está profundamente integrada en nuestra vida cotidiana y se aplica en diversos campos como la medicina, la imagen 3D y la inteligencia artificial. Su alcance sigue expandiéndose, y los desarrollos futuros irán más allá del procesamiento de señales para permitir que las computadoras procesen señales de forma más inteligente.
