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La Ingenier�a Electr�nica del Siglo XXI
Electronic Engineering of the XXI Century
Engenharia Eletr�nica do S�culo XXI
Xavier Leopoldo Gracia-Cervantes I
xaviergcl@hotmail.com
https://orcid.org/0000-0003-4962-583X
Correspondencia: xaviergcl@hotmail.com
Ciencias t�cnicas y aplicadas
Art�culo de revisi�n
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*Recibido: 9 de noviembre de 2020 *Aceptado: 16 de noviembre de 2020 * Publicado: 16 de diciembre de 2020
- M�ster Universitario en Ingenier�a de Software y Sistemas Inform�ticos, Ingeniero en Electr�nica y Telecomunicaciones, Docente Investigador de la Facultad de Ingenier�as en la Universidad T�cnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas, Esmeralda, Ecuador.
Resumen
La Ingenier�a Electr�nica es actualmente considerada significativa para el desarrollo productivo y econ�mico de una naci�n. Por tal motivo, este art�culo cient�fico tiene como prop�sito primordial describir la ingenier�a electr�nica del siglo XXI, resaltando la importancia que �sta tiene para la sociedad, reconocida como una de las profesiones del futuro. La metodolog�a empleada para el desarrollo de la investigaci�n fue documental, ya que se fundament� en la interpretaci�n de datos secundarios, es decir, informaci�n obtenida y registrada por otros investigadores. El art�culo consta de una introducci�n, el desarrollo que comprende la pertinencia cient�fica y disciplinar de la ingenier�a electr�nica; la ingenier�a electr�nica y la sociedad; los softwaredel siglo XXI y las consideraciones finales. El ingeniero electr�nico 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. Tambi�n es importante resaltar que la ingenier�a electr�nica es una disciplina que interact�a con diversas actividades de otras profesiones, por lo cual es el estudio pr�ctico de la electr�nica, adem�s se concentran conocimientos te�ricos y cient�ficos de otras �ndoles t�cnicas, as� como de muchos dispositivos el�ctricos y de otros campos del saber c�mo el dibujo t�cnico, la matem�tica, la f�sica, aplicaci�n de software inform�ticos, t�cnicas y planificaci�n, ingenier�a el�ctrica entre otros.
Palabras claves: Ingenier�a electr�nica; tecnolog�a; 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 Eletr�nica � atualmente considerada importante para o desenvolvimento produtivo e econ�mico de uma na��o. Por esta raz�o, este artigo cient�fico tem como objetivo principal descrever a engenharia eletr�nica do s�culo XXI, destacando a import�ncia que ela tem para a sociedade, reconhecida como uma das profiss�es do futuro. A metodologia utilizada para o desenvolvimento da pesquisa foi documental, uma vez que se baseou na interpreta��o de dados secund�rios, ou seja, informa��es obtidas e registradas por outros pesquisadores. O artigo consiste em uma introdu��o, o desenvolvimento que inclui a relev�ncia cient�fica e disciplinar da engenharia eletr�nica; engenharia eletr�nica e sociedade; Software do s�culo 21 e considera��es finais. O engenheiro eletr�nico � um facilitador social, que deve atuar com princ�pios �ticos sob a consci�ncia da comunidade e aplicar processos criativos de acordo com o tempo e desenvolvimento, de acordo com as necessidades da sociedade. � importante destacar tamb�m que a Engenharia Eletr�nica � uma disciplina que interage com diversas atividades de outras profiss�es, por isso � o estudo pr�tico da Eletr�nica, al�m disso, concentra-se o conhecimento te�rico e cient�fico de outros tipos t�cnicos, bem como de diversos aparelhos el�tricos e de outras �reas do conhecimento como desenho t�cnico, matem�tica, f�sica, aplica��o de softwares, t�cnicas e planejamento, engenharia el�trica, entre outros.
Palavras-chave: Engenharia eletr�nica; tecnologia; futuro; Programas; sociedade.
Introducci�n
El siglo XXI, se ha caracterizado por un cambio mundial de la ciencia y la tecnolog�a, la vida cotidiana del ser humano se ha transformado radicalmente, de manera imperceptible impactando en las organizaciones de procesos productivos de la ingenier�a. En el nuevo orden global, las naciones y por supuesto, la tecnolog�a ser� las que se distingan para aprovechar productivamente el conocimiento y se adapten al entorno vers�til. 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 tecnolog�a �sta inmersa en la vida de cada persona, y que cada vez, m�s seres humanos se integran con ella. De esta manera, las tecnolog�as que hasta hace poco eran exclusivas al �mbito cient�fico, espacial o militar, han alcanzado a la sociedad con aplicaciones tan espec�ficas como el uso de nanotecnolog�a, para crear productos especializados, el uso de robots, drones, entre otros.
Actualmente, la tecnolog�a avanza r�pidamente, 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 tecnol�gico fundamental donde las empresas inviertan en investigaci�n y desarrollo y se actualicen constantemente por los cambios tecnol�gicos que ocurren.
Al hablar de tecnolog�a, cambios constantes, empresas tecnol�gicas, innovaci�n, la ingenier�a electr�nica est� inmersa. Triana, Anaya y Forero (2019:4) explican que �es una de las disciplinas llamadas a aportar en t�rminos de desarrollo de un pa�s, por este motivo, es pertinente conocer cu�les son los requerimientos tecnol�gicos de la industria�. La ingenier�a electr�nica se encuentra en la vida cotidiana, porque ya muchos artefactos, objetos utilizados constantemente tienen un componente electr�nico en su interior y para muchas personas a veces es imperceptible.
Por otra parte, Pe�alosa (2016) explica que hoy en d�a la ingenier�a electr�nica es muy reveladora para los numerosos cambios tecnol�gicos que acontecen de manera constante, por lo que los ingenieros electr�nicos y la tecnolog�a son primordiales para el desarrollo integral de un pa�s. Este mismo autor (2016:1) explica que �la tecnolog�a ha sido, es y seguir� siendo la clave de la evoluci�n en la sociedad�, y manifiesta que es de vital importancia que las empresas se adapten tambi�n a los cambios, realizando inversiones tecnol�gicas para que contin�en evolucionando, porque el siglo XXI es la revoluci�n tecnol�gica de estos tiempos, y la ingenier�a electr�nica est� inmersa en ella.
La ingenier�a electr�nica actualmente utiliza programas especializados que permiten con mayor rapidez y exactitud realizar los proyectos con visi�n futurista. Para eso hay numerosos softwares en el mercado que se pueden emplear para ello. La programaci�n es una herramienta primordial ya que en la ingenier�a electr�nica hay muchos procesos involucrados que requieren m�todos automatizados. Un buen ingeniero electr�nico explica Araujo (2016) no solo se debe limitar al manejo de softwares o paquetes existentes, sino a dise�ar programas de alta calidad, para resolver los problemas de su competencia.
Por tal motivo, este art�culo cient�fico tiene como objetivo primordial describir la ingenier�a electr�nica del Siglo XXI, resaltando la importancia que �sta tiene para la sociedad. La ingenier�a electr�nica es considerada la profesi�n del futuro de acuerdo al Centro Argentino de Ingenieros-CAI (2019) e indican que en el futuro todos los procesos ser�n automatizados.
Desarrollo
Pertinencia cient�fica y disciplinar de la ingenier�a electr�nica
La Ingenier�a Electr�nica es actualmente considerada promotora, generadora y administradora de tecnolog�a, y como parte activa en el desarrollo industrial y econ�mico de un pa�s (Triana, Anaya y Forero, 2019). La ingenier�a electr�nica es una disciplina que interact�a en diferentes actividades del entorno mundial y se hace imprescindible en los procesos industriales que se controlan por medio de dispositivos electr�nicos, de medici�n, transmisi�n y control de variables. Tambi�n es indispensable para aquello que tiene que ver con la comunicaci�n, la medicina, sistemas electr�nicos de potencia, instrumentaci�n y control, adem�s de la transformaci�n de electricidad para el funcionamiento de numerosos equipos el�ctricos, y en una gama de posibilidades cada d�a m�s amplia, variada y sofisticada.
Sin embargo, para comprender mejor la ingenier�a electr�nica, es necesario explicar la electr�nica. Bracho (1999) define la electr�nica como una tecnolog�a que evoluciona cada vez a mayor ritmo, considerando que su origen se sit�a al comienzo del siglo XX. Por otro lado, Mijarez (2014:13) manifiesta que la electr�nica es "un campo que cambia vertiginosamente, con componentes cada vez m�s r�pido, de menor tama�o y menor consumo de potencia, lo cual ofrece nuevos retos y oportunidades, sin embargo, sus principios fundamentales persisten".
Por consiguiente, la ingenier�a electr�nica, seg�n Rodr�guez et al (2012:452) es "en general poco conocida, aun cuando siempre ha estado involucrada y dando soporte tecnol�gico 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 computaci�n, comunicaciones, la rob�tica, la automatizaci�n, la tecnolog�a espacial, los sistemas empotrados, la medicina, y la aeronavegaci�n, entre otras. S�nchez (2019) indica que la ingenier�a electr�nica es la profesi�n que se relaciona con los sistemas electr�nicos.
Por otro lado, la Universidad Pontificia Bolivariana (2018:8) precisa que la Ingenier�a Electr�nica se encarga "de la concepci�n, dise�o, implementaci�n y operaci�n de procesos de transformaci�n y aprovechamiento de la electricidad, a voltajes relativamente bajos, para solucionar necesidades humanas". A su vez expresa que esta profesi�n en este siglo es transversal, porque investiga, organiza y monitorea sistemas en distintas �reas, como sistemas mecatr�nicos, automatizaci�n de equipos y maquinarias, bioingenier�a, telecomunicaciones, sistemas electr�nicos de potencia, donde tambi�n se superpone con la ingenier�a el�ctrica, con la cual est� estrechamente ligada.
En relaci�n con lo anterior es importante resaltar que la ingenier�a electr�nica de acuerdo a la Universidad Pontificia Bolivariana (2018) se desarrolla en un �mbito m�s espec�fico que la ingenier�a el�ctrica ya que se orienta esencialmente en la tecnolog�a del estado s�lido y otras tecnolog�as emergentes. Como ejemplo b�sico se rese�a que, la ingenier�a el�ctrica trabaja, habitualmente, con grandes voltajes y se enfoca en la generaci�n, transmisi�n, comercializaci�n y uso de la energ�a a gran escala, mientras que la ingenier�a electr�nica, se fundamenta en el tratamiento de se�ales el�ctricas y manejo de potencia hasta el control de la tensi�n el�ctrica, en el �rea de la electr�nica de potencia.
Por consiguiente, el ingeniero electr�nico es un profesional capacitado para sintetizar los conocimientos cient�ficos y tecnol�gicos para aplicarlos a los problemas relacionados con el campo de la electr�nica, los sistemas telem�ticos y los sistemas de telecomunicaciones (Benavides et al, 2017). Estos mismos autores tambi�n indican que el profesional de la ingenier�a electr�nica es capaz de liderar, emprender, gestionar, desarrollar, y apropiar nuevas tecnolog�as para dar soluci�n a problem�ticas en sus diversas aplicaciones.
En una perspectiva actualizada, amplia y detallada en los sectores en los que puede desempe�arse un ingeniero electr�nico en la Industria: aeroespacial, automotriz, de la construcci�n, de defensa, electr�nica, de bienes de consumo, marina, de petr�leo y gas, farmac�utica, de generaci�n de energ�a y la ferroviaria. Adem�s, el ingeniero electr�nico puede laborar en telecomunicaciones, servicios p�blicos, rob�tica, automatizaci�n, sistemas digitales, bioingenier�a, micro y nanoelectr�nica, entre otros.
La ingenier�a electr�nica y la sociedad
La ingenier�a electr�nica y sus constantes avances est�n sin duda transformando a la sociedad, cambiando los h�bitos de los seres humanos. Tanto los avances tecnol�gicos, sociales y personales los ha fomentado la electr�nica. Por ello, la electr�nica es implementada en el dise�o y desarrollo de equipos electr�nicos de diferentes �ndoles, en la creaci�n e implementaci�n de sistemas digitales como los microcontroladores e interfaces computacionales de automatizaci�n industrial y rob�tica 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 ingenier�a electr�nica deben formar profesionales �ntegros, con una visi�n multidisciplinaria y comprometidos con la sociedad para fomentar el desarrollo tecnol�gico, social, econ�mico y ambiental de una naci�n, es decir, para que sean ingenieros id�neos que puedan enfrentar a los paradigmas actuales y puedan desempe�arse exitosamente dentro de ellos.
En relaci�n a lo anterior, el ingeniero electr�nico 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 Vel�squez y D�Armas (2015:31) exponen que "existe la pretensi�n de que el ingeniero sea m�s human�stico que t�cnico; lo que significa que mayormente sus actividades est�n orientadas precisamente hacia lo que se llama Desarrollo Sostenible, lo que debe interpretarse como Desarrollo Humano al servicio del hombre". La ingenier�a electr�nica debe ser transformadora, pero a la vez estar comprometida con la sociedad.
Los softwares en la ingenier�a electr�nica del siglo XXI
Por su parte, la ingenier�a electr�nica est� en constantes investigaciones para mejorar los dise�os ya existentes y proponer otras soluciones con menos costos, y que no da�en al planeta para el beneficio de la humanidad. La ingenier�a electr�nica aparte de utilizar hardware para realizar los dise�os, a su vez necesitan de software que sirven para analizar, perfilar, crear y probar los sistemas inform�ticos que sintetizan el trabajo de muchas horas de trabajo, realiz�ndolo de manera segura y eficaz.
Entre los Software comunes utilizados en ingenier�a electr�nica se encuentran:
KiCad: es un software libre y de c�digo abierto para el dise�o de Printed Circuit Board - PCB. Es una suite de automatizaci�n de dise�o de electr�nica de c�digo abierto y multiplataforma. Es un software de dise�o que contiene la gesti�n de esquemas, el enrutamiento de PCB, el modelado en 3D para los ingenieros electr�nicos como se muestra en la figura 1 (KiCad, 2020):
Figura 1: Visor 3D del software KiCad
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Fuente: KiCad, 2020
� EAGLE: sus siglas significan Easily Applicable Graphical Layout Editor y es un software inform�tico de dise�o PCB desarrollado por la sociedad alemana CadSoft Computer GmbH. La compa��a fue adquirida por Autodesk en 2016. Tiene la ventaja de funcionar en un entorno Mac OS X o Linux. Es un programa de automatizaci�n de dise�o electr�nico (EDA) que permite a los ingenieros electr�nicos dise�ar placas de circuito impreso (PCB) y conectar sin problemas diagramas esquem�ticos, permite la ubicaci�n de componentes, enrutamiento de PCB y contenido completo de la biblioteca. Su interfaz se puede observar en la figura 2 (Autodesk, 2020):
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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 electr�nica como una soluci�n rentable para el dise�o profesional de PCB y como una herramienta de creaci�n r�pida de prototipos. Este software permite la creaci�n de prototipos virtuales permitiendo ejecutar pruebas del sistema antes de solicitar la primera PCB f�sica. El enrutamiento autom�tico es basado en formas como est�ndar ahorra tiempo con enrutamiento no cr�tico (Proteus, 2020).
� DesignSpark: es un programa de CAD electr�nico. En 2017 se lanz� una versi�n francesa con contenido y herramientas de soporte en el idioma Moli�re para ingenieros electr�nicos franceses (DesignSpark, 2020).
� CADSTAR: es una herramienta de dise�o para PCB, desde los m�s simples a los m�s complejos. Este software posee un entorno completo para el dise�o de tarjetas electr�nicas, desde el dise�o inicial hasta la fabricaci�n del producto. El software de dise�o de PCB CADSTAR permite dibujar dise�os esquem�ticos y luego transferirlos al entorno de dise�o 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 dise�o dePrinted Circuit Board - PCB de �ltima generaci�n, intuitiva con conexi�n a Internet (Zuken, 2020).
� PADS: este programa ofrece soluciones de dise�o de software que permiten desarrollar r�pidamente productos electr�nicos. Ha sido desarrollado por la Soci�t� Mentor Graphic del grupo Siemens. Este software realiza el dise�o esquem�tico, realiza la simulaci�n de circuito de se�al anal�gica / mixta y finalmente Analiza, resuelve y verifica los requisitos de dise�o cr�ticos durante la creaci�n del producto (Mentor, 2020).
� LTSpice:es un visor de software de simulaci�n SPICE de alto rendimiento, se dise�a el esquema y se diagrama la forma de onda con mejoras y modelos para facilitar la simulaci�n de circuitos anal�gicos. Creadopor Linear Techonology, espec�ficamente perfeccionado para manejarlo con reguladores conmutados. LTSpice fue desarrollado para modelar circuitos anal�gicos lo suficientemente r�pido (minutos) como para poder simular t�cnicas complejas de SMPS (Analog Devices,2020).
� Freerouting: es un software gratuito desarrollado de forma independiente que permite hacer un ruteo autom�tico para los circuitos electr�nicos. Est� realizado en Java. Adem�s puede trabajar asociado a los programas como FreePCB, Kicad, gEDA, CadSoft-Eagle, Electra entre otros. Este es un programa inform�tico avanzado de dise�o PCB, que admiten la interfaz est�ndar Specctra o Electra DSN. (Wirtz, 2014).
� National Webench� Tools: son herramientas online de distribuci�n gratuitas para realizar dise�os electr�nicos, distribuida por National Instruments. Estasherramientas online brindan una soluci�n r�pida al dise�o de fuentes de alimentaci�n. En su versi�n m�s reciente, Webench permite crear circuitos individuales o de m�ltiples niveles, con la posibilidad de analizar el comportamiento, realizar simulaciones, entre otros, permitiendo cotejar entre distintos dise�os y elegir el adecuado. El entorno Webench facilita que el ingeniero evite los c�lculos manuales, ahorrando tiempo; ofrecen adem�s acceso instant�neo a los �ltimos modelos existentes en el mercado (Fierce electrons, 2020).
� Webench� Visualizer: es una herramienta que permite a los ingenieros crear mejores dise�os y tomar mejores decisiones en un proyecto. Utiliza una diversidad de t�cnicas de visualizaci�n que permite trabajar de la forma en que funcionan sus mentes (hojas de c�lculo, diales, gr�ficos de burbujas, diagramas de circuitos, formas de onda, listas de piezas y precios, entre otras), todo en un panel interactivo. Adem�s, es interactivo e iterativo para agregar comentarios en tiempo real. (Power Electronics Europe, 2009).
Consideraciones finales
La ingenier�a electr�nica es aquella que se encarga de analizar, dise�ar, calcular, simular e implementar sistemas electr�nicos que permitan dar soluci�n a problemas reales del entorno o campo de acci�n para solventar problemas de la sociedad.
La ingenier�a electr�nica es el estudio pr�ctico de la electr�nica, por lo que adem�s se incorporan conocimientos te�ricos y cient�ficos de otras �ndoles t�cnicas, as� como de muchos dispositivos el�ctricos y de otros campos del saber c�mo el dibujo t�cnico, la matem�tica, f�sica y t�cnicas de planificaci�n, ingenier�a el�ctrica entre otros.
Las universidades donde egresen ingenieros electr�nicos deben tener como misi�n principal formar profesionales con una perspectiva emprendedora, que sean �ntegros, con una visi�n multidisciplinaria en cuanto al aprestamiento de l�deres en el campo de la Ingenier�a Electr�nica y comprometidos con la sociedad para fomentar el desarrollo tecnol�gico, social, cultural, econ�mico y ambiental del pa�s.
Los softwares en la ingenier�a electr�nica del siglo XXI son imprescindibles, ya que el sistema electr�nico es basado en la inform�tica puesto que, sin �l este no funcionar�a. Hoy d�a los software son parte importante de las actividades diarias de un ingeniero electr�nico ya que con ello se digitaliza la mayor parte de las investigaciones, a su vez se reducen los tiempos de producci�n, as� como facilita el uso y acceso a la informaci�n, se puede hacer un an�lisis detallado de la informaci�n y existe la posibilidad de anticiparte a problemas futuros por medio de las simulaciones.
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�2019 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).
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