Aan de basis van de Ateliers Carels Frères lag het bescheiden werkhuis voor mechanische constructies dat Charles-Louis Carels in 1838 aan de Tichelrei in Gent oprichtte. Na enkele jaren verhuisde het constructiebedrijf naar het Meerhemkanaal om zich in 1863 definitief aan het Dok te vestigen. Daartoe had Carels de oude gebouwen gekocht van de buiten bedrijf gestelde gasfabriek van de Imperial Continental Gas Association. Volgens de Commission du Travail besteedden de firma Carels bij de inrichting van hun werkhuizen veel aandacht aan veilige en gezonde werkomstandigheden voor hun arbeiders, die omstreeks 1887 met 262 waren. Beweegbare ramen en ventilatoren zorgden voor de nodige luchtverversing. De werkruimtes evenals de eetplaats van de arbeiders werden verwarmd met warme lucht via een stoominstallatie. De verlichting gebeurde door middel van gas- en in het bijzonder elektrische verlichting. Een systeem van permanente watercirculatie zorgde voor een goede afvoer van het afvalwater via de riolen. Door de stedelijke watervoorziening waren de belangrijke lokalen voorzien van proper water. Ieder jaar werden van alle lokalen (de draaierij, de bankwerkerij, de montageruimte, de smidse, de gieterij, ...) met de borstel gereinigd en witgekalkt.

Intussen hadden na het overlijden van Charles-Louis Carels in 1873 zijn zonen Alfons en Gustaaf de leiding van het bedrijf overgenomen. Onder hen specialiseerden de Ateliers Carels zich in de bouw van locomotieven, van hydraulische machines voor droogmakerijen en van brandstof besparende stoommachines door toepassing van het Zwitserse Sulzer-systeem. Tussen 1874 en 1914 bouwde Carels niet minder dan 712 stoommachines, die niet alleen een afzet vonden in West-Europa maar ook in Oost-Europese, Oost-Afrikaanse, Midden- en Zuid-Amerikaanse en Aziatische landen.

Sinds 1900 bouwden de Ateliers Carels ook dieselmotoren. Carels was op mondiaal vlak één van de eerste industriëlen die een licentie nam op het patent van Rudolf Diesel. Carels-dieselmotoren werden geëxporteerd naar Australië en Rusland, tot de Eerste Wereldoorlog een abrupt einde stelde aan deze uitvoer.

Omstreeks 1921 werd de N.V. Fabrieken Carels Gebroeders door toedoen van Belgische en buitenlandse industriëlen en financiers, waaronder Thompson-Houston, omgevormd tot de Société d’Electricité et de Mécanique (S.E.M.). In 1934 nam de S.E.M. de N.V. Oude Werkhuizen Van Den Kerckhove over. De horizontale en verticale mono-cilindrische stoommachines die het bedrijf volgens de procedés Carels, Thompson-Houston en Van Den Kerckhove bouwde, kenden een belangrijke buitenlandse afzet, voornamelijk in Nederland, Frankrijk, Spanje, Egypte en in het bijzonder Congo, de voormalige Belgische kolonie. Na 1961 fusioneerde de S.E.M. met de Ateliers de Construction Electriques de Charleroi (A.C.E.C.). In 1986 werd het bedrijf aan het Gentse Dok Noord overgenomen door het Mechelse bedrijf Pauwels.

Stoommachines van de Ateliers Carels Frères dreven onder meer de Moulins des Trois Fontaines in Vilvoorde, de stoommaalderij van de S.A. Anversoise des Moulins in Merksem, de stoommaalderij en -mouterij E. Bauchau & Cie in Leuven en de stoommaalderij De Bontridder in Mechelen aan. Vermoedelijk werd de stoommachine van het type Sulzer, die vóór 1891 in de Bekemolen, een watermolen in Mullem, werd geplaatst, ook geleverd door de Ateliers Carels Frères. De Carels-stoommachine van 350 pk, die samen met een Bollinckx-stoommachine de brouwerij-mouterij Wielemans-Ceuppens in Vorst aandreef, is nog altijd bewaard.

Dieselmotoren van Carels dreven vanaf de jaren 1930 een deel van het machinepark aan in de grootmaalderij Mertens in Viane (Geraardsbergen). De maalderij Laureys in Zele werd in 1928 uitgerust met een Carels-dieselmotor.

In de Technisch laboratoria en thermische centrale van de Universiteit Gent wordt een S.E.M.-stoomturbine bewaard. In de Elektriciteitscentrale in Izegem is een compound-stoommachine van S.E.M. Usines Carels et Van den Kerckhove uit 1937 aanwezig. Een vergelijkbare maar kleinere compoundstoommachine van S.E.M. Usines Carels et Van den Kerckhove is bewaard in de dakpannenfabriek De Pottelberg in Marke (Kortrijk). In 1978 werd de Kartonfabriek De Clercq in Zandbergen (Geraardsbergen) nog aangedreven door een compound-stoommachine van S.E.M. Usines Carels et Van den Kerckhove.

SEM-elektromotoren werden bijvoorbeeld geplaatst in de romp van de Molen van der Straeten in Mazenzele (Opwijk), in de romp van de Hoosmolen in Drongen (Gent) en in de Heetveldewatermolen in Tollembeek (Pajottegem). SEM-elektromotoren dreven ook de uitrusting van de mouterij Huys in Sint-Kruis (Brugge) aan. Voor de voortbeweging van de Nijvelkraan DE 296 in Antwerpen werd eveneens een S.E.M.-elektromotor ingezet. ACEC-SEM-elektromotoren zorgen er ook voor de aandrijving van de Elektrische walkraan 400 KA.

Diverse vaartuigen werden voorzien van een S.E.M.-dieselmotor, zoals de Loodsboot 4, de motorspits Esmeralda en de Loodsboot Stern.

SEM is een voormalig industrieel bedrijf in Gent, gelegen aan het Dok in Gent. Men produceerde er machines, spoorwegmaterieel en motoren. Architect Jan-Albert De Bondt werkte hier voor zijn zelfstandige carrière even. Het bedrijf staat ook bekend als Carels-Vande Kerckhove-SEM, constructiewerkhuizen Carels of S.E.M. Carels.