Introdução à Engenharia Elétrica

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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO	2
2 Engenharia Elétrica	3
2.1 A História da Engenharia Elétrica	3
2.2 Eletricidade em Geral	4
2.2.1 Geração de Energia Elétrica	4
2.2.2 Transmissão de Energia Elétrica	4
2.2.3 Distribuição de Energia Elétrica	4
2.3 Eletrônica de Potência	5
2.3.1 Sistemas motrizes	5
2.3.2 Data centers	5
2.3.3 Transmissão eficiente de eletricidade	6
2.3.4 Renováveis	6
2.4 Telecomunicações	6
2.5 Controle e Automação	7
2.6 Areas de Atuação	8
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS	10
REFERÊNCIAS	11
1 INTRODUÇÃO
Com o avanço do conhecimento técnico e científico, a função do engenheiro eletricista destaque-se no mercado de trabalho globalizado do século XXI. Tendo a responsabilidade pela pesquisa e desenvolvimento de novos produtos elétricos e eletrônicos, além da implantação de matrizes energéticas, o engenheiro eletricista depara-se com um cenário diferente dos apresentados nos séculos passados, como a preocupação da sociedade com o uso adequado dos recursos naturais e humanos.
Desde a geração, através do transporte e até no consumo, além dos próprios dispositivos e ideias que rondam a área, o engenheiro eletricista tem a sua mão.
	O seu campo tem uma grande importância tanto para o país como também para o objetivo de outras engenharias, afinal energia elétrica, eletromagnetismo e a eletrônica são importante em incontáveis situações e em diversas áreas da sociedade. Desenvolver e projetar equipamentos e instalações industriais, prediais, tornar a utilização da energia mais eficaz em relação à geração, transporte e consumo e aperfeiçoar o que há de existente para contribuir para sociedade são somente algumas dos elementos que tornam um engenheiro eletricista crucial para sociedade mais sustentável economicamente e socialmente. Considerando o engenheiro eletricista como articulador da inovação da tecnologia.
2 Engenharia Elétrica
2.1 A História da Engenharia Elétrica
Os progressos na área da eletricidade foram se dando lentamentem, e alguns fatos se destacaram nessa evolução. Em 1729, Stephen Gray descobre que há corpos condutores e não-condutores de eletricidade. Em 1800, a primeira bateria de zinco e chapas de cobre é construídas por Alessandro Volta e, 78 anos depois, Thomas Edison inventa a lâmpada elétrica.
Apesar de a Engenhartia ter dado seus passos iniciais com os artesão pré-históricos, o desenvolvimento da Matemática e a explicação dos fenômenos físicos foram primordiais para sua estruturação. Somente em 1747, na França, é que surgiu a primeira escola de Engenharia do mundo - a École de Ponts et Chaussées. No Brasil, o ensino efetivo da máteria só teve início em 1810, com a vinda da Familía Real para o País e a fundação da Academia Real Militar.
Na verdade, esta ciência se subdivide em várias áreas, como Eletrotécnica (Sistemas de Potência), Controle, Automação, Eletrônica, Microeletrônica, Telecomunicações, etc. O campo de atuação de um engenheiro eletricista é bastante amplo. Ele pode desenvolver atividades nas áreas de sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, telefonia, antenas e propagação, controle e automação, instrumentação, sistemas eletrônicos analógicos e digitais e projeto de circuitos integrados, para citar apenas algumas.
O mercado de trabalho do engenheiro eletricista também é muito diversificado. Ele pode atuar em empresas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica ou no ramo de telecomunicações, construção civil, automação, informática e outros. Atualmente, o profissional com formação em Engenharia Elétrica pode encontrar trabalho não apenas em instituições privadas mas também em órgãos governamentais, como agências reguladoras, secretarias, ministérios e autarquias em geral.
2.2 Eletricidade em Geral
2.2.1 Geração de Energia Elétrica
Etapa de obtenção e transformação da energia oriunda de fontes primárias, das quais podem ser hidréletricas, termoelétricas, eólicas, entre outras.
Que consistitui-se também de intervenções realizadas nas unidades geradoras, para restabelecer ou manter suas condições adequadas de funcionamento.
Essas atividades são realizadas nas salas de máquinas, salas de comando, junto a painéis elétricos energizados ou não, junto a barramentos elétricos, instalações de serviço auxiliar, tais como: transformadores de potencial, de corrente, de aterramento, banco de baterias, retificadores, geradores de emergência, etc.
Transmissão de Energia Elétrica
É o passo da condução da energia de onde foi produzida para os centros de consumo. Nesta etapa, acontece também a interligação dos sistemas por meio das linhas de transmissão de alta tensão. Abrangendo processos de elevação e rebaixamento de tensão elétrica, realizados em subestações próximas aos centros de consumo. Essa energia é transmitida em corrente alternada (60 Hz) em elevadas tensões (138 a 500 kV). Os elevados potenciais de transmissão se justificam para evitar as perdas por aquecimento e redução no custo de condutores e métodos de transmissão da energia.
Distribuição de Energia Elétrica
Neste passo ocorre a redução de tensão para níveis mais seguros dentro das subestações rebaixadoras. Para este processo dá-se o nome de distribuição primária. A distribuição secundária ocorre depois dos transformadores, onde acontece novo rebaixamento para utilização segura em equipamentos elétricos. Esta é a rede de distribuição de baixa tensão. 
2.3 Eletrônica de Potência
A eletrônica de potência é um termo genérico que abrange os sistemas e produtos envolvidos em conversão e controle do fluxo de energia elétrica. O simples ato de carregar um laptop, por exemplo, requer a modificação da tensão de corrente alternada (c.a.) da rede elétrica para um tensão menor em corrente contínua (c.c.). E, se essa corrente foi originada em um painel solar, terá sido convertida de c.c. para o padrão (europeu) de tensão c.a. de 230 volts e 50 hertz, usando um inversor solar.
2.3.1 Sistemas motrizes
A aplicação tradicional da eletrônica de potência está na utilização dos inversores de frequência para controlar motores elétricos. Tecnologias de eletrônica de potência permitem variar a velocidade dos sistemas motrizes, tornando os processos mais eficientes, reduzindo a quantidade de energia consumida. Exemplos óbvios são os sistemas de aquecimento, ventilação e condicionamento de ar (HVAC). Sem os inversores de frequência, os motores desses sistemas funcionariam sempre na potência máxima, consumindo desnecessariamente enormes quantidades de energia.
Os inversores aumentam ou diminuem a velocidade dos motores, dependendo da carga de trabalho que precisa ser executada e também controlam o processo para garantir um nível consistente de qualidade. Aplicados em sistemas HVAC, maquinário de fábricas, aeronaves, trens e navios, os motores fornecem precisamente a quantidade de energia necessária num momento específico, conservando energia e, também, permitindo que trens e elevadores acelerem ou desacelerem suavemente.
2.3.2 Data centers
Outra área em que a eletrônica de potência pode fornecer economia de energia significativa é a dos data centers, que atualmente representam mais de 2% do consumo de eletricidade nos EUA e na Europa. Mais de um terço da energia usada em data centers destina-se ao resfriamento. Por meio da aplicação de conversores de frequência em condicionadores e bombas de ar, a velocidade desses sistemas pode ser ajustada para se adequar à necessidade de resfriamento necessária. A economia de energia resultante é substancial: uma bomba (centrífuga) ou ventoinha funcionando com 80% da velocidade, consome metade da energia de uma funcionando na velocidade máxima.
2.3.3 Transmissão eficiente de eletricidade
Assim como os inversores de frquência controlam a velocidade dos motores, a eletrônica de potência torna possível transportar eletricidade por grandes distâncias com perdas mínimas. Isso é feito pelos conversores que transformam a corrente alternada em corrente contínua de alta tensão (HDVC) evice-versa.
A capacidade de converter a corrente é importante porque as estações de energia gerem corrente alternada e a energia fornecida para os consumidores também é em corrente alternada, HVDC é melhor forma para transmitir eletricidade, especialmente subterrânea e submarinamente. Um das razões está relacionada aos aspectos ambientais, – uma linha de transmissão HVDC é muito menor e requer menos espaços do que linhas c.a. com a mesma capacidade. E, além disso, HVDC também pode ser usada para conectar energia de diferentes sistemas, como turbinas eólicas e painéis solares.
2.3.4 Renováveis
No caso da energia solar, inversores tornam possível transformar a energia c.c. produzida por um painel solar em c.a., que pode ser fornecida para uma rede elétrica comercial. Uma conversão de c.c. para c.a. é necessária para a energia eólica, que pode também ser fornecida para a rede em frequência constante.
2.4 Telecomunicações
As telecomunicações constituem um ramo da engenharia elétrica que contempla o projeto, a implantação e a manutenção dos sistemas de comunicações. A principal finalidade das telecomunicações é suprir a necessidade humana de se comunicar à distância. É comum o prefixo tele ser omitido e, com isto, usar-se a palavra comunicações.
Em um sistema de telecomunicações, as informações do emissor são temporariamente convertidas em sinais elétricos (tensões elétricas que variam com o tempo), para que possam trafegar pelo sistema até que cheguem ao destino, onde são novamente convertidas em informações inteligíveis pelo destinatário. Esses sinais elétricos são denominados sinais elétricos de dados. Tais sinais podem ser analógicos ou digitais.
Os sinais analógicos são aqueles gerados por dispositivos transdutores, ou seja, dispositivos elétricos capazes de converter um tipo de energia em outro. Portanto, os transdutores podem ser utilizados para converter informações em sinais analógicos e vice-versa. Exemplo: o microfone é um tipo de dispositivo transdutor. Quando uma pessoa fala ao microfone, esse transdutor converte a voz da pessoa (energia acústica) em sinais analógicos (sinais elétricos oscilantes), que por sua vez trafegam pelo cabeceamento elétrico e circuito elétrico do sistema de som até que cheguem aos alto-falantes das caixas de som. Como os alto-falantes também são um tipo de transdutor, eles convertem esses sinais analógicos em ondas de som.
Já os sinais digitais são aqueles gerados por dispositivos da eletrônica digital , como é o caso dos circuitos integrados: chips, microprocessadores etc. Dada a sua natureza, os sinais digitais são pulsos elétricos binários, ou seja, bits 0 ou 1, em que "zero" significa "ausência de tensão elétrica" e "um" significa "presença de tensão elétrica".
2.5 Controle e Automação
	 Em nosso dia-a-dia, estamos constantemente nos relacionando com sistemas automáticos, os quais foram criados basicamente para facilitar nossas vidas. Convivemos com automação e quase nem notamos:
Na rua: retirando dinheiro no caixa automático; sendo fotografado pelo sistema de controle de velocidade pelas ruas da cidade; fazendo compras com seu cartão de crédito, etc.
 No trabalho: registrando o seu ponto num coletor automático; programando um robô para fazer o trabalho pesado para você numa linha de produção; recebendo matéria-prima através de um sistema automático de transporte de carga; armazenando seu produto final num depósito automatizado; fazendo controle de qualidade através de sistemas de medição e aferição; acionando o sistema de combate a incêndios, etc.
No lazer: caminhando numa esteira automática na sua academia; assistindo a um filme em seu DVD; jogando videogame, etc.
Podemos dizer que nossa vida está cercada de automação por todos os lados. Inclusive no próprio corpo humano em seu funcionamento.
A automação, tão presente em nossas vidas, está presente também nos processos industriais, com o mesmo objetivo básico, que é facilitar os processos produtivos. Quando falamos em facilitar os processos produtivos, estamos falando num sistema otimizado que é capaz de produzir bens com: menor custo; maior quantidade; menor tempo; maior qualidade.
Olhando por este aspecto, vemos que a automação está intimamente ligada aos sistemas de qualidade, pois é ela que garante a manutenção de uma produção sempre com as mesmas características e com alta produtividade, visando atender o cliente num menor prazo, com preço competitivo e com um produto de qualidade.
Enfim, podemos afirmar que a automação tem papel de muita importância na sobrevivência das indústrias, pois garante a melhoria do processo produtivo e possibilita a competição nesse mercado globalizado, onde nosso concorrente mais próximo pode estar do outro lado do mundo 
2.6 Areas de Atuação
	O engenheiro elétrico é responsável por planejar, construir e manter sistemas capazes de gerar, transmitir e distribuir energia elétrica. Seu objetivo é levar energia elétrica a toda a população de forma segura e com qualidade.
Ele pode atuar em diferentes áreas, como por exemplo:
Automação
Projetar equipamentos eletrônicos destinados à automação de linhas de produção industrial.
Eletrônica
Desenvolver circuitos eletrônicos para aquisição de dados (por exemplo, áudio, temperatura, umidade, pressão), transmissão de dados por radiofrequência, entre outros.
Eletrotécnica (potência e energia)
Planejar e operar sistemas elétricos, da geração à distribuição de energia. Projetar e construir usinas, estações, subestações, redes de geração de energia e equipamentos usados no sistema de geração, transmissão e distribuição. Ampliar as redes de alta-tensão e dar manutenção a elas.
Engenharia biomédica
Projetar e construir equipamentos médico-assistenciais em hospitais, clínicas e laboratórios. Especificar e gerenciar sua utilização.
Hardware e programação
Desenhar componentes e desenvolver sistemas.
Instrumentação
Projetar e desenvolver equipamentos para a realização de medidas, registro de dados e atuadores.
Microeletrônica
Projetar, fabricar e testar circuitos integrados (chips) destinados a sistemas de computação, telecomunicações e de entretenimento, entre outras finalidades.
Telecomunicações
Desenvolver serviços de expansão de telefonia e de transmissão de dados por imagem e som. Projetar e construir sistemas e equipamentos para telefonia e comunicação em geral e de processamento digital de sinais.
 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O engenheiro eletricista, atuando na área do desenvolvimento de produtos, tem como missão, entre outros pontos, de inovar sistemas de forma a melhorar a qualidade e confiança dos consumidores na "máquina". 
Desta forma, ao longo dos anos seu campo trouxe grande evolução a sociedade a como ela é hoje tornando-a essencial para o funcionamento da tal, e praticamente tudo à nossa volta está relacionada à tecnologia e a utilização da energia para algum fim. De grandes equipamentos em industrias e máquinas usadas para conversão de energia para transmissão, até tvs, computadores e smartphones com a eletrônica.
REFERÊNCIAS
ANJOS, Talita. A História da Eletricidade Disponível em: < http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/a-historia-eletricidade.htm>
Tecnogera. O que é SEP - Sistema Elétrico de Potência? Disponível em: < http://www.tecnogerageradores.com.br/blog/o-que-e-sep-sistema-eletrico-de-potencia/ >
MATTEDE, Henrique. Um pouco mais sobre o sistema elétrico de potência (SEP) Disponível em: < http://www.mundodaeletrica.com.br/um-pouco-mais-sobre-o-sistema-eletrico-de-potencia-sep/>
ABB. Eletrônica de potência: a tecnologia oculta que faz o mundo moderno funcionar Disponível em: < http://www.abb.com.br/cawp/seitp202/c245a61f9e34fa9183257b740079dee4.aspx >
MEDEIROS, Julio César de Oliveira. Princípios de Telecomunicações: Teoria e Prática. 2. ed. São Paulo: Érica, 2007.
Ebah. Principios de Controle e Automação Disponível em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfC7AAD/principios-controle-automaca
>
VERONEZZI, Felipe. Engenharia Elétrica: carreirae mercado de trabalho Disponível em: < http://www.guiadacarreira.com.br/profissao/engenharia-eletrica/>