Engenharia Elétrica: história, curiosidades e relevância
Não há dúvidas de que a Engenharia Elétrica é imprescindível para praticamente tudo o que fazemos em nosso dia a dia e, claro, para o avanço da humanidade. Mas há diversos fatos curiosos sobre esse universo que muitos ainda não conhecem! Confira:
O que é a engenharia elétrica?
É a área da engenharia que lida com a geração, a transmissão, o transporte e a distribuição da energia elétrica. O engenheiro eletricista planeja, supervisiona e executa projetos nas áreas de eletrotécnica, relacionadas à potência da energia.
A descoberta
Estima-se que a primeira pessoa a se dar conta da existência da eletricidade foi o filósofo grego Tales de Mileto, nascido por volta de 623 a.C. A descoberta se deu quando ele esfregou um pedaço de âmbar e uma peça de pele de carneiro e percebeu que fragmentos de palha eram atraídas pelo âmbar. É justamente dessa experiência que surgiu a palavra ‘eletricidade’, que vem do grego ‘élektron’, cujo significado é ‘âmbar’.
O eletromagnetismo, por sua vez, iniciou sua história em Tessalonik, na Grécia. Uma pedra, denominada “magnetita”, nome derivado da antiga denominação daquela área, foi identificada pela primeira vez por Lucretius em 100 a.C. Segundo escritos da antiguidade, Lucretius relatou: “ (…) o ferro pode ser atraído por uma pedra que os Gregos chamaram Magneto pela sua origem, porque é originária das terras dos Magnésios , habitantes da Magnésia em Thessaly “.
Lucretius não sabia que aquela pedra era a mesma utilizada para a confecção do ferro, razão pela qual foi extinta com o tempo, devido à produção em larga escala e sem controle daquele produto.
A diferença da magnetita encontrada na Grécia das demais encontradas em outras regiões daquele pequeno universo grego era que a pedra daquela região estava sujeita a uma alta incidência de raios, que foram os responsáveis pela magnetização brusca (devido a sua alta corrente) do material. Este tipo de magnetização brusca de alta intensidade aproveita uma propriedade da magnetita, denominada “histerese”, a qual retém um campo magnético residual, denominado campo magnético “remanente”, quando a fonte é desligada, produzindo o que denominamos de imã permanente”.
O imã permanente é muito utilizado nos dias de hoje em diversas aplicações, como nas caixas acústicas, nos brinquedos, nos motores e geradores elétricos. Estes imãs são artificiais, isto é, são produzidos utilizando-se de ligas de materiais derivados da magnetita e de outras substâncias “excitados” por altas correntes produzidas por geradores elétricos que tentam simular as condições do raio. Os imãs mais eficientes que são produzidos atualmente são aqueles produzidos com “terras raras”.
A idade média
A idade média promoveu o maior atraso tecnológico da humanidade. Se a liberdade de expressão e pensamento fosse praticada na idade média, o homem chegaria à lua em 969, isto é, mil anos antes do acontecido. Apesar do magnetismo não ter sido afetado pelas pressões da igreja, como ocorreu com a cosmologia, pouca gente se interessou por esta ciência até o século XIII. O primeiro registro desta época vem de Bartolomeu, “O Inglês”, o qual preconizava:
“ (…) esta espécie de pedra devolve marido às viúvas e aumenta a elegância e charme do orador. Misturado ao mel cura febre, catapora…. ”
tratando-se da primeira tentativa de aplicar o magnetismo ao tratamento medicinal.
O dia 8 de fevereiro de 1269 é considerado a data do aparecimento do primeiro artigo científico da humanidade. Neste dia, Pierre de Magnicourt (ou Pedro Pelegrino), engenheiro da armada de Charles d’Anjou escreveu a seu amigo de armada Sygerus de Foucaucourt, descrevendo como construir instrumentos usando imãs permanentes, principalmente uma máquina de movimento perpétuo. Foi o primeiro a utilizar o termo “polo” para caracterizar as extremidades do imã. Roger Bacon o considera o primeiro cientista experimental que apareceu na face da terra.
O primeiro livro
O eletromagnetismo gerou também o primeiro livro da ciência moderna. Foi Willian Gilbert, que em 1600 editou seu “De Magnete”. Neste livro Gilbert mostra como fazer imãs permanentes através do tratamento térmico do ferro, discutia também aplicações medicinais do magnetismo (ele era o principal médico de Elizabeth I) e pela primeira vez representava o campo magnético por setas. Afirmou: “A TERRA É MAGNÉTICA” ao considerar (erroneamente) o nosso planeta como um imenso imã permanente!
Willian Gilbert
Em 1660, Otto von Guericke em Magdeburgo – Alemanha, utilizava o atrito de uma correia sobre uma esfera de enxofre. A simplicidade de sua construção permitiu a realização, em larga escala, de experiências que exigiam o fornecimento contínuo de eletricidade promovendo um grande avanço desta ciência.
O gerador de Otto von Guericke foi também o responsável pelo primeiro acidente da eletricidade. Um estudante de nome Cuneus, da Universidade de Leiden – Holanda, fechou uma garrafa de alumínio com uma rolha atravessada por um tubo metálico (como é feito por muitas donas de casa nos seus litros de óleo comestível) e ligou este tubo e o corpo da garrafa aos terminais daquele gerador. Ao desligar o gerador, tocou inadvertidamente o tubo e o corpo da garrafa simultaneamente, levando um choque elétrico de grande intensidade que quase o matou. Este acidente, primeiro da história da eletricidade, resultou na descoberta do “capacitor” por Peter van Masschenbrock, pesquisador da mesma Universidade. O capacitor é um dispositivo armazenador de energia elétrica utilizado com frequência nos circuitos elétricos atuais.
A Eletricidade vai para o circo
Luigi Galvani era professor de anatomia da mais antiga universidade do mundo, a Universidade de Bologna. As suas pesquisas concentravam-se em avaliar as reações de um organismo vivo - neste caso, eram utilizadas rãs - quando percorrido pela corrente elétrica. Galvani tinha um ajudante, Aldini, que o auxiliava em todas as experiências. Um evento fortuito ocorreu quando Aldini tocando com uma haste metálica a perna de uma rã assentada numa bandeja metálica e Galvani tocando a mesma bandeja com outra haste metálica. Por uma razão desconhecida ambos deram-se as mãos. Ato contínuo a rã se contraiu, do mesmo jeito que se contraia quando percorrida por corrente elétrica. Infelizmente Galvani não enxergou a importância do acontecimento, registrando-o apenas.
Foi Aldini quem se aproveitou do episódio, pois, após ter se separado de Galvani devido a sua morte, percorreu a Europa fazendo apresentações em circos para demonstrar do efeito da eletricidade nos seres vivos. Estas apresentações inspiraram Mary Shelley a escrever seu famoso romance Frankenstein. Aldini alegava que a Eletricidade, para ser gerada, precisava de um fluido vital, segundo ele fornecido pela rã, influenciando muitos pesquisadores a acreditar da necessidade da vida para a produção da energia elétrica.
Ele não demoraria em ser desmascarado. No ano seguinte, Alessandro Volta descobriu que os resultados de Galvani poderiam ser mais bem explorados, pois percebeu que não era preciso o animal para a obtenção da eletricidade, bastavam dois metais diferentes, separados por um meio condutor (denominado eletrólito), extinguindo a ideia da eletricidade animal difundida por Aldini. Volta acabara de criar a bateria, a qual consiste de camadas alternadas de prata e zinco separadas por um eletrólito.
Se Galvani fosse atento, provavelmente a unidade de medida da tensão seria o Galvani e não o Volt, como acontece, o qual foi atribuído em homenagem a Alessandro Volta.
Volta
E nasce uma nova ciência...
Hans Christian Oersted, professor da Universidade de Copenhagen, já havia tentado mostrar várias vezes que a corrente elétrica produzia o magnetismo sem sucesso.
Após várias tentativas montou um circuito elétrico e aproximou uma bússola do fio percorrido por corrente elétrica. Bingo! A agulha se moveu e estava criado o Eletromagnetismo.
A descoberta de Oersted promoveu a maior corrida científica do século XIX, de modo que em seu rastro vieram grandes pesquisadores como André Marie Ampère (1775-1836) que criou a Eletrodinâmica. Vieram também Biot, Savart, Joule e Ohm. As mais importantes leis experimentais do eletromagnetismo foram enunciadas no período imediatamente após a descoberta de Oersted.
Experiência de Oersted
Engenharia moderna
No campo da engenharia moderna, destacam-se:
BENJAMIN FRANKLIN Uma das mais temidas amostras de energia incontrolada são os relâmpagos. Sob condições apropriadas, os ventos ocasionam a separação da carga elétrica de forma progressiva até que, superando todas as restrições, as cargas são equalizadas com uma tremenda transformação de energia na forma de calor, luz, som e ocasionalmente, forças mecânicas destrutivas. A possibilidade de converter esta energia em beneficio da humanidade, sempre tem sido levada em consideração. Apesar de que os engenheiros ainda não têm sido capazes de dominar esta energia selvagem, todas as propriedades desejáveis têm sido reproduzidas sob condições controladas. O famoso experimento da pandorga de Benjamin Franklin, em 1752, estabeleceu a analogia entre os relâmpagos e a eletricidade estática obtida por materiais “elétricos” esfregados. Nos 50 anos seguintes à experiência, cientistas europeus estabeleceram os fundamentos das ciências da eletricidade, baseados nas observações sistemáticas de Franklin da eletricidade estática.
MICHAEL FARADAY Faraday nasceu em 1791 nos arredores de Londres. Veio de uma família muito pobre e não teve uma educação formal. Trabalhava 16 horas por dia e praticava a religião criada por Robert Sandeman, a qual preconizava que entre as escrituras e o devoto não deveria haver um intermediário e, por esta razão não admitia a figura do padre ou pastor para interpretá-las Na sua juventude era aprendiz de encadernador, e por isso tinha acesso aos textos dos clientes. Como a oficina situava-se nas proximidades da Royal Institution, o primeiro laboratório de pesquisa oficial que se tem conhecimento, boa parte de sua produção publicada era encadernada por Faraday. Como aqueles textos tratavam dos mais recentes avanços científicos, sua leitura aguçava sua imaginação e o fazia sonhar sendo um cientista. A Royal Insitution promovia (e ainda promove) ciclos de palestras com os mais renomados cientistas da época para o público leigo. Com os ingressos de um cliente Faraday assistiu ao ciclo de palestras de Humphrey Davi, na época presidente da Royal Institution. Anotou tudo que ouviu e organizou um texto acrescentando suas observações. Encadernou-o e encaminhou a Davi. A qualidade do trabalho o impressionou tanto que, na primeira oportunidade, contratou Faraday como auxiliar de laboratório. Faraday passou a morar no local de trabalho e começou sua atividade de pesquisa experimental em tempo integral. Realizou vários trabalhos, alguns deles ligados à eletroquímica. Teve a oportunidade de realizar uma viagem pela Europa como carregador de malas acompanhando Davi, quando encontrou os grandes nomes da ciência da época. Com a morte de Davi, sua carreira deslanchou e em 29 de agosto de 1831 descobriu a lei da indução magnética, na qual demonstrou que o campo magnético variável no tempo produzia a eletricidade. Este evento é o marco criador da Engenharia Elétrica e, por esta descoberta, Faraday é considerado o mais brilhante cientista experimental que já viveu neste mundo. Inventou o primeiro motor elétrico e foi o primeiro a introduzir o conceito de linhas de campo após observar o desenho deixado pelas limalhas de ferro sob a ação do campo magnético.
SAMUEL F. B. MORSE A primeira aplicação prática da energia elétrica foi nas comunicações através do telegrafo, invenção acreditada a Samuel F. B. Morse em 1840. O telégrafo era alimentado por grandes baterias de células voltaicas relativamente fracas. O dínamo Xenobe Gramme de 1872, que convertia energia mecânica em energia elétrica, foi o real precursor da indústria de energia elétrica. Esta foi aplicada rapidamente para a iluminação, e em 1879 foi instalada a primeira central de energia em San Francisco, EUA, para alimentar os arcos de luz de Charles Brush. Estes dispositivos de iluminação tinham aplicações limitadas, até que foi inventada a lâmpada de filamento de carbono pelo Thomas Edison, patenteada em 1880. Este dispositivo estimulou o desenvolvimento da geração, transmissão, distribuição e utilização da energia elétrica. O rápido progresso na arte e na ciência da aplicação da eletricidade produziu um novo especialista, o engenheiro eletricista.
JAMES C. MAXWELL Na mesma época em que Alexandre Graham Bell e o seu assistente Thomas A. Watson estavam trabalhando no telefone em Boston, James Clerk Maxwell da Universidade de Cambridge anunciava e demonstrava que as ondas eletromagnéticas atravessam o espaço com a velocidade da luz. As equações de Maxwell são notáveis, já que elas não estão baseadas na evidência experimental, mas foram deduzidas pela analogia entre as ondas de luz. O físico alemão Heinrich Hertz, corroborou a teoria de Maxwell em 1888 através de um experimento engenhoso. Perto de um circuito oscilador, ele colocou um fio condutor na forma de um círculo quase fechado, e observou centelhamento no gap. Em 1895, Guglielmo Marconi conectou um oscilador de Hertz entre a terra e um ponto elevado, sendo capaz de detectar ondas a uma distancia de um pouco mais de um quilometro. Em 1901, ele conseguiu com êxito a transmissão de sinais através do oceano Atlântico.
Maxwell
THOMAS EDISON Em 1883, Edison notou um fato curioso. Uma pequena corrente de eletricidade irá fluir entre um filamento incandescente e um outro eletrodo isolado, dentro do mesmo bulbo. Este efeito não foi considerado até a descoberta do elétron, e foi denominado de efeito Edison. Além disso, o inventor norte-americano patenteou outras 424 criações relacionadas à luz elétrica. Já a lâmpada fluorescente foi criada por Nikola Tesla, um cientista austríaco nascido em 1856. Ele também inventou o rádio, a corrente alternada e a Bobina de Tesla. Pouco depois, a válvula de Fleming foi utilizada como um sensível detector de ondas de rádio. A introdução de um terceiro eletrodo, a grade de controle, no tubo de vácuo, é acreditada a Lee De Forest em 1906. A primeira válvula podia gerar, amplificar e detectar sinais de áudio ou ondas de rádio, e foi a base para o rápido desenvolvimento das comunicações, como uma das ramas da engenharia elétrica. Inventores imaginativos criaram o novo mundo da eletrônica, utilizando os versáteis tubos de vácuo de inúmeras maneiras. No ano de 1948, John Bardeen, William Shockley e Walter Brattain, tiveram sucesso no controle do movimento dos elétrons num cristal sólido de silício. Cinco anos mais tarde, eles resolveram os problemas práticos da produção e os pequenos transistores começaram a revolucionar a eletrônica.
A energia elétrica no Brasil
O próprio Thomas Edison trouxe para o Brasil, a pedidos de Dom Pedro II, os aparelhos inventados por ele. Dessa forma, em 1879 ocorreu a inauguração da iluminação elétrica em nosso país, na cidade do Rio de Janeiro, mais especificamente na Estação Central da Estrada de Ferro D. Pedro II.
As primeiras faculdades
Durante muitos anos, a eletricidade era estudada nas faculdades de física, sendo considerada um subcampo de estudo. Foi por volta de 1880 que algumas universidades e institutos incluíram o curso de graduação em engenharia elétrica, como no caso do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos Estados Unidos.
Celebridade ou engenheiro?
O ator Rowan Atkinson, que interpreta o eterno Mr. Bean, é também engenheiro eletricista, formado pela Universidade de Oxford. Ele foi considerado um membro honorário da instituição em 2006.
Engenheiro elétrico ou engenheiro eletricista?
Há muitas controvérsias em relação ao termo adequado para se referir aos profissionais dessa área. Muitos pensam que dizer ‘engenheiro elétrico’ está errado, pois o adjetivo pode passar a ideia de que o engenheiro é carregado eletricamente ou que pode dar choques. O colunista Sérgio Rodrigues, por outro lado, acredita que o termo é aceitável, pois “o profissional herda diretamente o adjetivo que distingue sua atividade”, como nos casos de ‘jornalista esportivo’, ‘programador visual’ ou ‘guarda florestal’. Além disso, o dicionário Houaiss aceita esse termo. O CREA, no entanto, registra como ‘engenheiro eletricista’ quem cursou essa engenharia. Dessa forma, podemos considerar que ambos são aceitáveis.
No dia 23 de Novembro comemora-se o dia do engenheiro eletricista no Brasil. A data foi escolhida por ter sido nessa ocasião, em 1913, que o Instituto Eletrotécnico de Itajubá foi fundado. A homenagem a esses profissionais, com uma data dedicada a eles, foi oficializada em 29 de Outubro de 2009, através da promulgação da lei nº 12.074.
As áreas da engenharia elétrica As especialidades das engenharias elétrica e eletrônica incluem várias áreas tais como: equipamentos de distribuição de energia elétrica, circuitos integrados, computadores, equipamentos de manufatura e comunicações – e ainda subáreas menores dentro das anteriormente mencionadas, tais como: robótica industrial, sistemas de controle e eletrônica da aviação. Alguns engenheiros eletricistas se concentram em disponibilizar a energia elétrica e de utiliza-la da forma mais apropriada. Estes são engenheiros de sistemas de potência. Eles tratam com grandes quantidades de elétrons e com campos elétricos e magnéticos muito intensos. Os equipamentos elétricos nesta área incluem os de geração e transmissão de energia, utilizada pelas ferramentas e motores elétricos, controle de maquinaria, iluminação e nas instalações elétricas de prédios, automóveis e aviões. Outros engenheiros eletricistas se especializam em diminutos dispositivos eletrônicos, circuitos e sistemas, que são usados nas comunicações, nos computadores, nas áreas da saúde e nos sistemas de entretenimento, assim como em automatização e controle. Estes tratam com pequenas quantidades de elétrons e campos elétricos e magnéticos muito fracos. Os equipamentos eletrônicos incluem: radares, computadores, equipamentos de comunicação e bens de consumo tais como aparelhos de TV e sistemas de áudio.
