La Ingeniera Electrnica del Siglo XXI
Electronic Engineering of the XXI Century
Engenharia Eletrnica do Sculo XXI
Xavier Leopoldo Gracia-Cervantes I
xaviergcl@hotmail.com
https://orcid.org/0000-0003-4962-583X
Correspondencia: xaviergcl@hotmail.com
Ciencias tcnicas y aplicadas
Artculo de revisin
*Recibido: 9 de noviembre de 2020 *Aceptado: 16 de noviembre de 2020 * Publicado: 16 de diciembre de 2020
- Mster Universitario en Ingeniera de Software y Sistemas Informticos, Ingeniero en Electrnica y Telecomunicaciones, Docente Investigador de la Facultad de Ingenieras en la Universidad Tcnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Esmeralda, Ecuador.
Resumen
La Ingeniera Electrnica es actualmente considerada significativa para el desarrollo productivo y econmico de una nacin. Por tal motivo, este artculo cientfico tiene como propsito primordial describir la ingeniera electrnica del siglo XXI, resaltando la importancia que sta tiene para la sociedad, reconocida como una de las profesiones del futuro. La metodologa empleada para el desarrollo de la investigacin fue documental, ya que se fundament en la interpretacin de datos secundarios, es decir, informacin obtenida y registrada por otros investigadores. El artculo consta de una introduccin, el desarrollo que comprende la pertinencia cientfica y disciplinar de la ingeniera electrnica; la ingeniera electrnica y la sociedad; los softwaredel siglo XXI y las consideraciones finales. El ingeniero electrnico es un facilitador social, que debe trabajar con principios ticos bajo una conciencia comunitaria y aplicar en su devenir, procesos creativos acordes con el tiempo y el desarrollo, de acuerdo a la necesidad de la sociedad. Tambin es importante resaltar que la ingeniera electrnica es una disciplina que interacta con diversas actividades de otras profesiones, por lo cual es el estudio prctico de la electrnica, adems se concentran conocimientos tericos y cientficos de otras ndoles tcnicas, as como de muchos dispositivos elctricos y de otros campos del saber cmo el dibujo tcnico, la matemtica, la fsica, aplicacin de software informticos, tcnicas y planificacin, ingeniera elctrica entre otros.
Palabras claves: Ingeniera electrnica; tecnologa; futuro; software; sociedad.
Abstract
Electronic Engineering is currently considered significant for the productive and economic development of a nation. For this reason, this scientific article has as its primary purpose to describe the electronic engineering of the XXI century, highlighting the importance it has for society, recognized as one of the professions of the future. The methodology used for the development of the research was documentary, since it was based on the interpretation of secondary data, that is, information obtained and recorded by other researchers. The article consists of an introduction, the development that includes the scientific and disciplinary relevance of electronic engineering; electronic engineering and society; the software in electronic engineering of the XXI century and the final considerations. The electronic engineer is a social facilitator, who must work with ethical principles under a community conscience and apply creative processes in accordance with time and development, according to the needs of society. It is also important to note that electronic engineering is a discipline that interacts with various activities of other professions, which is why it is the practical study of electronics, in addition, theoretical and scientific knowledge of other technical types is concentrated, as well as of many electrical devices and from other fields of knowledge such as technical drawing, mathematics, physics, computer software application, techniques and planning, electrical engineering, among others.
Keywords: Electronic engineering; technology; future; software; society.
Resumo
A Engenharia Eletrnica atualmente considerada importante para o desenvolvimento produtivo e econmico de uma nao. Por esta razo, este artigo cientfico tem como objetivo principal descrever a engenharia eletrnica do sculo XXI, destacando a importncia que ela tem para a sociedade, reconhecida como uma das profisses do futuro. A metodologia utilizada para o desenvolvimento da pesquisa foi documental, uma vez que se baseou na interpretao de dados secundrios, ou seja, informaes obtidas e registradas por outros pesquisadores. O artigo consiste em uma introduo, o desenvolvimento que inclui a relevncia cientfica e disciplinar da engenharia eletrnica; engenharia eletrnica e sociedade; Software do sculo 21 e consideraes finais. O engenheiro eletrnico um facilitador social, que deve atuar com princpios ticos sob a conscincia da comunidade e aplicar processos criativos de acordo com o tempo e desenvolvimento, de acordo com as necessidades da sociedade. importante destacar tambm que a Engenharia Eletrnica uma disciplina que interage com diversas atividades de outras profisses, por isso o estudo prtico da Eletrnica, alm disso, concentra-se o conhecimento terico e cientfico de outros tipos tcnicos, bem como de diversos aparelhos eltricos e de outras reas do conhecimento como desenho tcnico, matemtica, fsica, aplicao de softwares, tcnicas e planejamento, engenharia eltrica, entre outros.
Palavras-chave: Engenharia eletrnica; tecnologia; futuro; Programas; sociedade.
Introduccin
El siglo XXI, se ha caracterizado por un cambio mundial de la ciencia y la tecnologa, la vida cotidiana del ser humano se ha transformado radicalmente, de manera imperceptible impactando en las organizaciones de procesos productivos de la ingeniera. En el nuevo orden global, las naciones y por supuesto, la tecnologa ser las que se distingan para aprovechar productivamente el conocimiento y se adapten al entorno verstil. Por ello, estas ciencias aplicadas son una de las herramientas esenciales en el progreso de la humanidad.
Gracias a las nuevas invenciones, est aumentando significativamente el rango de posibilidades, de la forma en la que la tecnologa sta inmersa en la vida de cada persona, y que cada vez, ms seres humanos se integran con ella. De esta manera, las tecnologas que hasta hace poco eran exclusivas al mbito cientfico, espacial o militar, han alcanzado a la sociedad con aplicaciones tan especficas como el uso de nanotecnologa, para crear productos especializados, el uso de robots, drones, entre otros.
Actualmente, la tecnologa avanza rpidamente, y requiere de personal calificado para ello, necesita de ingenieros capaces de atender de manera eficiente las necesidades de la sociedad y de la industria en general. A su vez, debe existir un cambio tecnolgico fundamental donde las empresas inviertan en investigacin y desarrollo y se actualicen constantemente por los cambios tecnolgicos que ocurren.
Al hablar de tecnologa, cambios constantes, empresas tecnolgicas, innovacin, la ingeniera electrnica est inmersa. Triana, Anaya y Forero (2019:4) explican que es una de las disciplinas llamadas a aportar en trminos de desarrollo de un pas, por este motivo, es pertinente conocer cules son los requerimientos tecnolgicos de la industria. La ingeniera electrnica se encuentra en la vida cotidiana, porque ya muchos artefactos, objetos utilizados constantemente tienen un componente electrnico en su interior y para muchas personas a veces es imperceptible.
Por otra parte, Pealosa (2016) explica que hoy en da la ingeniera electrnica es muy reveladora para los numerosos cambios tecnolgicos que acontecen de manera constante, por lo que los ingenieros electrnicos y la tecnologa son primordiales para el desarrollo integral de un pas. Este mismo autor (2016:1) explica que la tecnologa ha sido, es y seguir siendo la clave de la evolucin en la sociedad, y manifiesta que es de vital importancia que las empresas se adapten tambin a los cambios, realizando inversiones tecnolgicas para que continen evolucionando, porque el siglo XXI es la revolucin tecnolgica de estos tiempos, y la ingeniera electrnica est inmersa en ella.
La ingeniera electrnica actualmente utiliza programas especializados que permiten con mayor rapidez y exactitud realizar los proyectos con visin futurista. Para eso hay numerosos softwares en el mercado que se pueden emplear para ello. La programacin es una herramienta primordial ya que en la ingeniera electrnica hay muchos procesos involucrados que requieren mtodos automatizados. Un buen ingeniero electrnico explica Araujo (2016) no solo se debe limitar al manejo de softwares o paquetes existentes, sino a disear programas de alta calidad, para resolver los problemas de su competencia.
Por tal motivo, este artculo cientfico tiene como objetivo primordial describir la ingeniera electrnica del Siglo XXI, resaltando la importancia que sta tiene para la sociedad. La ingeniera electrnica es considerada la profesin del futuro de acuerdo al Centro Argentino de Ingenieros-CAI (2019) e indican que en el futuro todos los procesos sern automatizados.
Desarrollo
Pertinencia cientfica y disciplinar de la ingeniera electrnica
La Ingeniera Electrnica es actualmente considerada promotora, generadora y administradora de tecnologa, y como parte activa en el desarrollo industrial y econmico de un pas (Triana, Anaya y Forero, 2019). La ingeniera electrnica es una disciplina que interacta en diferentes actividades del entorno mundial y se hace imprescindible en los procesos industriales que se controlan por medio de dispositivos electrnicos, de medicin, transmisin y control de variables. Tambin es indispensable para aquello que tiene que ver con la comunicacin, la medicina, sistemas electrnicos de potencia, instrumentacin y control, adems de la transformacin de electricidad para el funcionamiento de numerosos equipos elctricos, y en una gama de posibilidades cada da ms amplia, variada y sofisticada.
Sin embargo, para comprender mejor la ingeniera electrnica, es necesario explicar la electrnica. Bracho (1999) define la electrnica como una tecnologa que evoluciona cada vez a mayor ritmo, considerando que su origen se sita al comienzo del siglo XX. Por otro lado, Mijarez (2014:13) manifiesta que la electrnica es "un campo que cambia vertiginosamente, con componentes cada vez ms rpido, de menor tamao y menor consumo de potencia, lo cual ofrece nuevos retos y oportunidades, sin embargo, sus principios fundamentales persisten".
Por consiguiente, la ingeniera electrnica, segn Rodrguez et al (2012:452) es "en general poco conocida, aun cuando siempre ha estado involucrada y dando soporte tecnolgico a muchos campos y sectores de la nuestra sociedad". Est presente en innumerables artefactos que se utilizan a diario y en campos tan numerosos como la computacin, comunicaciones, la robtica, la automatizacin, la tecnologa espacial, los sistemas empotrados, la medicina, y la aeronavegacin, entre otras. Snchez (2019) indica que la ingeniera electrnica es la profesin que se relaciona con los sistemas electrnicos.
Por otro lado, la Universidad Pontificia Bolivariana (2018:8) precisa que la Ingeniera Electrnica se encarga "de la concepcin, diseo, implementacin y operacin de procesos de transformacin y aprovechamiento de la electricidad, a voltajes relativamente bajos, para solucionar necesidades humanas". A su vez expresa que esta profesin en este siglo es transversal, porque investiga, organiza y monitorea sistemas en distintas reas, como sistemas mecatrnicos, automatizacin de equipos y maquinarias, bioingeniera, telecomunicaciones, sistemas electrnicos de potencia, donde tambin se superpone con la ingeniera elctrica, con la cual est estrechamente ligada.
En relacin con lo anterior es importante resaltar que la ingeniera electrnica de acuerdo a la Universidad Pontificia Bolivariana (2018) se desarrolla en un mbito ms especfico que la ingeniera elctrica ya que se orienta esencialmente en la tecnologa del estado slido y otras tecnologas emergentes. Como ejemplo bsico se resea que, la ingeniera elctrica trabaja, habitualmente, con grandes voltajes y se enfoca en la generacin, transmisin, comercializacin y uso de la energa a gran escala, mientras que la ingeniera electrnica, se fundamenta en el tratamiento de seales elctricas y manejo de potencia hasta el control de la tensin elctrica, en el rea de la electrnica de potencia.
Por consiguiente, el ingeniero electrnico es un profesional capacitado para sintetizar los conocimientos cientficos y tecnolgicos para aplicarlos a los problemas relacionados con el campo de la electrnica, los sistemas telemticos y los sistemas de telecomunicaciones (Benavides et al, 2017). Estos mismos autores tambin indican que el profesional de la ingeniera electrnica es capaz de liderar, emprender, gestionar, desarrollar, y apropiar nuevas tecnologas para dar solucin a problemticas en sus diversas aplicaciones.
En una perspectiva actualizada, amplia y detallada en los sectores en los que puede desempearse un ingeniero electrnico en la Industria: aeroespacial, automotriz, de la construccin, de defensa, electrnica, de bienes de consumo, marina, de petrleo y gas, farmacutica, de generacin de energa y la ferroviaria. Adems, el ingeniero electrnico puede laborar en telecomunicaciones, servicios pblicos, robtica, automatizacin, sistemas digitales, bioingeniera, micro y nanoelectrnica, entre otros.
La ingeniera electrnica y la sociedad
La ingeniera electrnica y sus constantes avances estn sin duda transformando a la sociedad, cambiando los hbitos de los seres humanos. Tanto los avances tecnolgicos, sociales y personales los ha fomentado la electrnica. Por ello, la electrnica es implementada en el diseo y desarrollo de equipos electrnicos de diferentes ndoles, en la creacin e implementacin de sistemas digitales como los microcontroladores e interfaces computacionales de automatizacin industrial y robtica y en los servicios de telecomunicaciones, siendo un pilar indiscutible en la nueva sociedad del siglo XXI.
Las universidades donde se dicte la carrera de ingeniera electrnica deben formar profesionales ntegros, con una visin multidisciplinaria y comprometidos con la sociedad para fomentar el desarrollo tecnolgico, social, econmico y ambiental de una nacin, es decir, para que sean ingenieros idneos que puedan enfrentar a los paradigmas actuales y puedan desempearse exitosamente dentro de ellos.
En relacin a lo anterior, el ingeniero electrnico es un facilitador social, que debe trabajar con principios ticos bajo una conciencia comunitaria y aplicar en su devenir, procesos creativos acordes con el tiempo y el desarrollo, de acuerdo a la necesidad de la sociedad.De acuerdo a Velsquez y DArmas (2015:31) exponen que "existe la pretensin de que el ingeniero sea ms humanstico que tcnico; lo que significa que mayormente sus actividades estn orientadas precisamente hacia lo que se llama Desarrollo Sostenible, lo que debe interpretarse como Desarrollo Humano al servicio del hombre". La ingeniera electrnica debe ser transformadora, pero a la vez estar comprometida con la sociedad.
Los softwares en la ingeniera electrnica del siglo XXI
Por su parte, la ingeniera electrnica est en constantes investigaciones para mejorar los diseos ya existentes y proponer otras soluciones con menos costos, y que no daen al planeta para el beneficio de la humanidad. La ingeniera electrnica aparte de utilizar hardware para realizar los diseos, a su vez necesitan de software que sirven para analizar, perfilar, crear y probar los sistemas informticos que sintetizan el trabajo de muchas horas de trabajo, realizndolo de manera segura y eficaz.
Entre los Software comunes utilizados en ingeniera electrnica se encuentran:
KiCad: es un software libre y de cdigo abierto para el diseo de Printed Circuit Board - PCB. Es una suite de automatizacin de diseo de electrnica de cdigo abierto y multiplataforma. Es un software de diseo que contiene la gestin de esquemas, el enrutamiento de PCB, el modelado en 3D para los ingenieros electrnicos como se muestra en la figura 1 (KiCad, 2020):
Figura 1: Visor 3D del software KiCad
Fuente: KiCad, 2020
EAGLE: sus siglas significan Easily Applicable Graphical Layout Editor y es un software informtico de diseo PCB desarrollado por la sociedad alemana CadSoft Computer GmbH. La compaa fue adquirida por Autodesk en 2016. Tiene la ventaja de funcionar en un entorno Mac OS X o Linux. Es un programa de automatizacin de diseo electrnico (EDA) que permite a los ingenieros electrnicos disear placas de circuito impreso (PCB) y conectar sin problemas diagramas esquemticos, permite la ubicacin de componentes, enrutamiento de PCB y contenido completo de la biblioteca. Su interfaz se puede observar en la figura 2 (Autodesk, 2020):
Figura 2: Interfaz del software Easily Applicable Graphical Layout Editor
Fuente: Autodesk, 2020
Proteus Design Suite: se usa ampliamente en diversos sectores de la industria donde est presente la electrnica como una solucin rentable para el diseo profesional de PCB y como una herramienta de creacin rpida de prototipos. Este software permite la creacin de prototipos virtuales permitiendo ejecutar pruebas del sistema antes de solicitar la primera PCB fsica. El enrutamiento automtico es basado en formas como estndar ahorra tiempo con enrutamiento no crtico (Proteus, 2020).
DesignSpark: es un programa de CAD electrnico. En 2017 se lanz una versin francesa con contenido y herramientas de soporte en el idioma Molire para ingenieros electrnicos franceses (DesignSpark, 2020).
CADSTAR: es una herramienta de diseo para PCB, desde los ms simples a los ms complejos. Este software posee un entorno completo para el diseo de tarjetas electrnicas, desde el diseo inicial hasta la fabricacin del producto. El software de diseo de PCB CADSTAR permite dibujar diseos esquemticos y luego transferirlos al entorno de diseo de PCB (figura 3), es una transferencia sin errores, CADSTAR ayuda a colocar los componentes en el contorno de la placa (Zuken, 2020).
Figura 3: Software Cadstar
Fuente: Zuken, 2020.
eCADSTAR: es una nueva plataforma de diseo dePrinted Circuit Board - PCB de ltima generacin, intuitiva con conexin a Internet (Zuken, 2020).
PADS: este programa ofrece soluciones de diseo de software que permiten desarrollar rpidamente productos electrnicos. Ha sido desarrollado por la Socit Mentor Graphic del grupo Siemens. Este software realiza el diseo esquemtico, realiza la simulacin de circuito de seal analgica / mixta y finalmente Analiza, resuelve y verifica los requisitos de diseo crticos durante la creacin del producto (Mentor, 2020).
LTSpice:es un visor de software de simulacin SPICE de alto rendimiento, se disea el esquema y se diagrama la forma de onda con mejoras y modelos para facilitar la simulacin de circuitos analgicos. Creadopor Linear Techonology, especficamente perfeccionado para manejarlo con reguladores conmutados. LTSpice fue desarrollado para modelar circuitos analgicos lo suficientemente rpido (minutos) como para poder simular tcnicas complejas de SMPS (Analog Devices,2020).
Freerouting: es un software gratuito desarrollado de forma independiente que permite hacer un ruteo automtico para los circuitos electrnicos. Est realizado en Java. Adems puede trabajar asociado a los programas como FreePCB, Kicad, gEDA, CadSoft-Eagle, Electra entre otros. Este es un programa informtico avanzado de diseo PCB, que admiten la interfaz estndar Specctra o Electra DSN. (Wirtz, 2014).
National Webench Tools: son herramientas online de distribucin gratuitas para realizar diseos electrnicos, distribuida por National Instruments. Estasherramientas online brindan una solucin rpida al diseo de fuentes de alimentacin. En su versin ms reciente, Webench permite crear circuitos individuales o de mltiples niveles, con la posibilidad de analizar el comportamiento, realizar simulaciones, entre otros, permitiendo cotejar entre distintos diseos y elegir el adecuado. El entorno Webench facilita que el ingeniero evite los clculos manuales, ahorrando tiempo; ofrecen adems acceso instantneo a los ltimos modelos existentes en el mercado (Fierce electrons, 2020).
Webench Visualizer: es una herramienta que permite a los ingenieros crear mejores diseos y tomar mejores decisiones en un proyecto. Utiliza una diversidad de tcnicas de visualizacin que permite trabajar de la forma en que funcionan sus mentes (hojas de clculo, diales, grficos de burbujas, diagramas de circuitos, formas de onda, listas de piezas y precios, entre otras), todo en un panel interactivo. Adems, es interactivo e iterativo para agregar comentarios en tiempo real. (Power Electronics Europe, 2009).
Consideraciones finales
La ingeniera electrnica es aquella que se encarga de analizar, disear, calcular, simular e implementar sistemas electrnicos que permitan dar solucin a problemas reales del entorno o campo de accin para solventar problemas de la sociedad.
La ingeniera electrnica es el estudio prctico de la electrnica, por lo que adems se incorporan conocimientos tericos y cientficos de otras ndoles tcnicas, as como de muchos dispositivos elctricos y de otros campos del saber cmo el dibujo tcnico, la matemtica, fsica y tcnicas de planificacin, ingeniera elctrica entre otros.
Las universidades donde egresen ingenieros electrnicos deben tener como misin principal formar profesionales con una perspectiva emprendedora, que sean ntegros, con una visin multidisciplinaria en cuanto al aprestamiento de lderes en el campo de la Ingeniera Electrnica y comprometidos con la sociedad para fomentar el desarrollo tecnolgico, social, cultural, econmico y ambiental del pas.
Los softwares en la ingeniera electrnica del siglo XXI son imprescindibles, ya que el sistema electrnico es basado en la informtica puesto que, sin l este no funcionara. Hoy da los software son parte importante de las actividades diarias de un ingeniero electrnico ya que con ello se digitaliza la mayor parte de las investigaciones, a su vez se reducen los tiempos de produccin, as como facilita el uso y acceso a la informacin, se puede hacer un anlisis detallado de la informacin y existe la posibilidad de anticiparte a problemas futuros por medio de las simulaciones.
Referencias
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2019 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).
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