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PitágorasINTRODUÇÃO À ENGENHARIA

Engenharia Mecânica, Civil, Elétrica e Produção – 1º Sem. / 2012-2 - Pág. 1

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA

1º SEMESTRE2012

UNIDADE 02

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Unid. 2 – Projetos

• Conteúdo da Unidade:

– A Essência da Engenharia.

– O Projeto.

– Processo de Projeto.

– Fases do Projeto.

– Abordagens de Problema em Engenharia.

– Informações Complementares.

• Bibliografia da Unidade:

– BAZZO, Walter Antônio, “Introdução à Engenharia”, 6ª ed., Florianópolis:

Ed. da UFSC, 2002. – Capítulo 4.

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Unidade 2 – Projeto



– O Projeto.





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1) A Essência da Engenharia:

– Características:

• Engenheiro Excelência na solução de problemas;

• Quando existe um conjunto de informações esparsas que

precisam ser transformadas numa saída útil e bem organizada, o

profissional apto a realizar esta transformação é o engenheiro;

• Tal transformação corresponde a uma das principais atividades

que distinguem os engenheiros.

• Solução de problemas em engenharia Elaboração de um novo

produto, sistema ou processo, ou a sua melhoria

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2) A Essência da Engenharia: (Continuação)

– Sistemas – Características:

• Combinação completa de equipamentos, materiais, energia,

informações e pessoal necessário para alcançar alguma meta

específica.

• Exemplos:

– uma estação de distribuição de energia para uma determinada região;

– um processo para detectar falhas na solda em um vaso pressurizado;

– a combinação da produção das partes de um automóvel.

• Um grande sistema é constituído de subsistemas.

• Subsistemas Conjuntos de componentes que cumprem

funções específicas no sistema global.

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– Projeto - Características:

• Projeto: essência da engenharia.

• No projeto, o engenheiro aplica de forma contundente e

significativa todos os seus conhecimentos técnicos e

científicos.

• Não esquecer que o conhecimento do contexto onde está

inserido este projeto é importante.

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Fig 01. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

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– Projeto – Características:

• A câmara de Vácuo-térmico é utilizada para testar

componentes que formarão um satélite.

• Trata-se de uma câmara a qual será produzido vácuo e

cuja temperatura é forçada a seguir uma seqüência de

valores estabelecidos previamente.

• Neste caso, observa-se claramente a necessidade dos

conhecimentos tácitos de engenharia aeronáutica e

espacial para desenvolver todos os sistemas e

subsistemas aptos a trabalharem com o processo.

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– O Projeto.


– Ação Científica e Ação Tecnológica.




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1) O que é projeto?

– Definição:

• Não muito clara Experiência humana corriqueira, presente

nos mais diversos campos de atuação.

• De uma forma mais abrangente, o conceito de projeto pode

ser descrito como o conjunto de atividades que precede a

execução de um produto, sistema, processo ou serviço.

• Projetar é estabelecer um conjunto de procedimentos e

especificações que, se postos em prática, resultam em algo

concreto ou em um conjunto de informações.

• Assim, o processo do projeto é a aplicação específica de uma

metodologia de trabalho na resolução de problemas.

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2) O que é projeto? (Continuação)

– Definição:

• Não confundir projetar com descobrir ou projetar com

invenção – conceitos totalmente distintos!!!

• Enquanto que a descoberta e a invenção podem estar

presentes no projeto, mas não fazem necessariamente

parte dele;

• O projeto, portanto, é o produto de um plano e de um

trabalho deliberadamente realizados para satisfazer

alguma necessidade.

• O seu resultado é algo que nem sempre existiu e, na

verdade, constitui uma criação.

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Como o engenheiro soluciona problemas?

• Pense nos processos envolvidos para executar uma tarefa básica

• Projetar exige mais que conhecimentos formais...– Experiência– Bom senso– Imaginação

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3) Classes de Projetos:

– Projeto por Evolução:

• Aquele que surge da adaptação ou variação de um produto

já disponível no mercado.

• Esta variação pode ficar restrita, por exemplo, a sua forma

ou dimensões.

• Este tipo de projeto pode surgir buscando responder ao

rápido desenvolvimento tecnológico ou também devido

às constantes descobertas científicas, que permitem

novas explorações tecnológicas.

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4) Classes de Projetos: (Continuação)

– Projeto por Inovação:

• Aquele que surge da aplicação de conhecimentos

anteriormente não experimentados.

• Normalmente, é uma resposta a uma descoberta científica,

que gera um novo conjunto de conhecimentos técnicos,

cuja utilização pode romper com práticas tradicionais.

• Este tipo de projeto resulta em novos produtos que, por

falta de conhecimento do desempenho de produtos

análogos, correm maior risco de apresentar erros.

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– O Projeto.






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1) Processos de Projeto:

– Característica:• Projeto não começa com um profissional postado à frente

de uma prancheta, munido de papel, calculada ou outros itens.

• Cálculos, esquemas, esboços, tomadas de decisões, etc., são atividades decorrentes de inúmeras outras tarefas já cumpridas anteriormente.

• Também não se encerra quando a resposta final do problema é encontrada.

• A solução deve ser ainda comunicada, de forma clara, correta e concisão.

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2) Processos de Projeto: (Continuação)

– Características:• Esta é uma das razões que justificam ser a comunicação uma tarefa

de muita responsabilidade e de extrema importância para a engenharia.

• Infelizmente, há quem afirme que o engenheiro não precisa saber escrever – Falha Imperdoável!!!

• Sucesso do projeto está intimamente ligado à adoção de um bom processo solucionador.

• Embora em muitos casos possa ser entendido como mais amplo e complexo, o processo do projeto em engenharia pode ser esquematizado, simplificadamente, conforme o modelo diagramático apresentado na figura 2.

• Mesmo sem se dar conta disto, qualquer pessoa que resolver um problema estará executando estes passos.

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• Identificação de uma Necessidade;

• Definição do Problema;

• Coleta de Informações;

• Concepção;

• Avaliação;

• Especificação da Solução;

• Comunicação.

Fig 02. Esquema do Processo de Projeto

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• Não obstante o fato de diferentes autores e projetistas

sugerirem abordagens diversas para este trabalho,

acredita-se que a aplicação de um método seja

sempre vantajosa.

• Por isso, sugere-se que uma determinada linha de

solução seja aprendida e exercitada, pois isto

sistematiza e facilita o trabalho do

engenheiro.

• As técnicas de projeto tem evoluído continuamente, sendo

aprimoradas a partir de experiências particulares

(não existe um padrão único nem uma seqüência

específica aceita universalmente).

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– O Projeto.






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1) Fases do Projeto:


• Diversas fases compõem o processo solucionador de problemas em engenharia.

• Em cada uma delas, várias informações são necessárias para que se alcance o sucesso do projeto como um todo.

• Estas informações são, basicamente, de dois tipos: gerais e específicas.

• As informações gerais são aquelas de conhecimento tanto dos engenheiros quando dos leigos no assunto.

• Já as informações específicas são aquelas referentes a assuntos técnicos pertinentes ao projeto em pauta.

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2) Fases do Projeto: (Continuação)


• Nestas últimas é que se enquadram, por exemplo, informações referentes

às propriedades dos materiais processos de fabricação, desempenho de

sistemas anteriores ou técnicas experimentais, e que podem

ser encontradas em bibliografia especializada.

• No início do projeto, o engenheiro projetista ou a equipe de

projetos inicia a operação de projetos através do uso de técnicas

apropriadas e ferramentas computacionais e ou/experimentais.

• Neste estágio, pode ser necessário construir um modelo

matemático e proceder a simulação do funcionamento dos componentes,

por exemplo, num computador digital ou, talvez, através

da realização de testes, após a construção de um

protótipo.

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• Embora o resultado final de um processo solucionador seja

normalmente um produto ou um sistema, muitos projetos

podem objetivar a geração de novas informações.

• A propósito, muitos projetos, por não demonstrarem viabilidade

técnica ou econômica, são interrompidos no transcorrer de seu

desenvolvimento.

• Tais informações armazenadas terão grande valia no futuro

Inovação.

• Detalhe importante: o projeto só é iniciado quando se tem

garantidos os recursos para a sua execução e desenvolvimento.

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• Na realidade, raros são os problemas de engenharia que não se

complicam por considerações econômicas ou questões de prazo.

• Normalmente uma solução é aceita se apresenta possibilidades

comerciais (empresas privadas) ou uma relação custo/benefício

compensadora (entidade pública).

• O resultado de um projeto não tem vida infinita, e em algum

momento poderá ocorrer o seu obsoletismo, que pode se dar

quando algo novo e mais eficaz aparece para cumprir a mesma

função, ou as necessidades do consumidor mudam.

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– Identificação do Problema – Características:

• O passo inicial do processo de projeto é a identificação de uma

necessidade, que pode surgir de muitas formas.

• O mais comum é que surja da insatisfação com a situação presente,

ou com a solução atual.

• Esta tarefa pode ser de vital importância para a sociedade, uma

vez que a necessidade, usualmente, surge na ânsia de reduzir

custos, aumentar a confiabilidade dos sistemas ou satisfação do

público consumidor.

• O engenheiro de uma empresa estará constantemente às voltas

com a solução de problemas que lhe serão apresentados por outros

profissionais.

• Equipe de pesquisadores Encarregados de gerar idéias que sejam úteis

para as suas necessidades.

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– Identificação do Problema – Características:

• Podem ser identificadas como resposta da entrada em operação de

equipamentos, serviços pessoais ou ainda de operações comuns de

venda.

• Outras necessidades: consultores externos, agentes de compras, associações

de emprego, etc.

• Ao contrário do que pode parecer à primeira vista, o reconhecimento de

uma necessidade não é um trabalho fácil ou corriqueiro e constitui, na

verdade, um ato altamente criativo.

• Engenheiro deverá estar constantemente atento ao que acontece à

sua volta para poder captar, com precisão, aquilo que clama por

sua solução.

• Isto, por si só, justificaria a importância da engenharia perante a sociedade.

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– Identificação do Problema – Características:• É o engenheiro que consegue transformar em realidade, pelo

melhores meios disponíveis, novas estruturas, dispositivos, máquinas e processos que contribuem para o homem dominar o seu meio ambiente e viver com dignidade.

• Muitas vezes, uma necessidade pode não estar evidente e se encontrar ofuscada por outra, exigindo, para sua descoberta, um árduo trabalho, ou mesmo um vislumbramento.

• Por exemplo: o projeto de um automóvel mais seguro pode nascer da necessidade de se produzir um veículo mais econômico, ou com menor nível de ruído interno;

• O projeto arquitetônico de um edifício residencial pode, em função de suas linhas arrojadas, apontar a necessidade de pesquisas de novos materiais ou novos métodos de cálculo.

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– Definição do Problema – Características:

• Há uma diferença sutil entre a identificação de uma necessidade

e a formulação do problema.

• O problema é mais específico, enquanto a necessidade é mais

geral e abrangente.

• Por exemplo, se a necessidade for melhorar o escoamento de um

tráfego num entroncamento de rodovias, o problema poderá ser

a construção de um viaduto, etc.

• Há uma diferença sutil entre a identificação de uma necessidade

e a formulação do problema.

• O problema é mais específico, enquanto a necessidade é mais

geral e abrangente.

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• Por exemplo, se a necessidade for melhorar o escoamento de

um tráfego num entroncamento de rodovias, o problema poderá

ser a construção de um viaduto.

• Provavelmente, o passo mais crítico do processo solucionador

é a definição do problema, pois o problema verdadeiro nem

sempre é percebido numa primeira análise.

• Pior ainda, se o problema for inicialmente mal formulado, todo

o trabalho seguinte poderá ser inútil por se ter resolvido um

problema que na realidade não existia.

• Análise por retroalimentação Retornar as fases precedentes

para uma reavaliação e tomada de decisões

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• Erro – confundir a solução de um problema com o próprio problema.

• Tendência de pensar em possíveis aperfeiçoamentos para a situação atual.

• Para que isso não ocorra, sugere-se que o projeto seja iniciado pela formulação mais clara possível do problema.

• Vantagem – definição do problema de maneira mais ampla possível.

• Entretanto, o grau com que se vai alargar a formulação de um problema depende de fatores muitas vezes fora do controle do projetista.

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• A busca de formulação genérica pode conduzi-lo a um conflito direto com decisões do empregador ou cliente, ou pode, ainda, remetê-lo para áreas de responsabilidade de outras pessoas numa organização.

• Conceito de Caixa Preta:

• Modelagem Caixa Preta ou Modelagem Empírica: nenhum conhecimento prévio do sistema é necessário (logo, o nome);

• Em muitos casos, será preferível usar técnicas de identificação de sistemas para se obter modelos;

• Neste caso,o tipo de modelos, as técnicas usadas e os requisitos necessários são bastante distintos da modelagem caixa branca.

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– Definição do Problema – Características:• Exemplo de Modelagem Caixa Preta ou Empírica:

• A técnica da caixa preta consiste em desconsiderar, preliminarmente, o processo necessário para transformar o estado inicial no estado final.

• A definição do problema envolve descrevê-los pormenorizadamente, especificando os seus estados formais – dados iniciais e características finais do sistema – e os objetivos a serem alcançados.

• A definição também deve identificar os principais termos técnicos e, em especial, as restrições impostas – condicionantes – além dos critérios que serão utilizados para avaliar o resultado final.

ProcessoEntrada Saída

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Definição do problema

• Técnica da caixa preta

ESTADO INICIALRolo de arame

ESTADO INICIALRolo de arame

CAIXA PRETAProcesso de

transformação

CAIXA PRETAProcesso de

transformação

ESTADO FINALPregos

ESTADO FINALPregos

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ENCONTRE A CAUSA-RAIZ

Monumento do Presidente Abraham Lincoln:

•Foi percebido que o Monumento de Abraham Lincoln estava se deteriorando mais rápido que qualquer outro monumento de Washington nos Estados Unidos. Por quê?

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1. Porque é limpo com mais frequência que os outros monumentos. Por quê?

2. Porque tem mais dejetos de pássaros que os outros monumentos. Por quê?

3. Porque há mais pássaros em volta deste monumento do que dos outros. Por quê?

4. Porque há mais insetos, comida preferida dos pássaros, em torno deste monumento. Por quê?

5. Porque a lampada que ilumina este monumento é diferente das outras e atrai mais insetos.

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Unidade 2 – Projeto• Grande parte do tempo resolvendo problemas recorrentes.

• Não atua-se na causa-raiz do problema, mas nos seus efeitos.

• Forma de identificar a causa raiz:– Métodos estatisticos

– Questionamento sistemático e recorrente do porquê

• Resposta ao quinto porquê leva a verdadeira causa-raiz.

• A solução para este problema é a troca da lampada. Poderiam trocar os produtos de limpeza ou colocar um espantalho, mas o problema persistiria. Quando se conhece a raiz do problema, pode-se implantar uma solução definitiva, que, as vezes, pode ser simples, como a troca da lampada, ou mais complexa na resolução da situação.

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– Coleta de Informações – Características:• Grande frustração do primeiro projeto Escassez de

informações.

• Se a área de trabalho do projetista não for exatamente a do projeto, ele terá pouco material sobre o trabalho a ser desenvolvido Referências bibliográficas, formulações análogas, modelos.

• Contudo, havendo coincidências, ter-se-á muitas referências para início do trabalho.

• Ponto importante a se destacar: informações necessárias num projeto normalmente são diferentes daquelas associadas aos cursos acadêmicos.

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– Coleta de Informações – Características:

• Em geral, as informações contidas em livros textos não são de emprego direto, pois a necessidade é sempre de dados mais específicos do que os publicados naqueles trabalhos.

• Porém, são eles que fornecem os conhecimentos básicos para o domínio pleno do assunto.

• Nesta fase, deve-se coletar informações referentes a:– Dados de entrada e Saída;

– Condicionantes de entrada e saída;

– Critérios (mérito relativo das várias soluções encontradas);

– Utilização (necessidade do projeto);

– Volume de produção (escolha do sistema de fabricação).

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Concepção da solução

• Projeto preliminar

• Criatividade ativa

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– Concepção da Solução – Características:

• Um projeto é um procedimento muito individualizado, não havendo regras para se ensinar o seu sucesso.

• Apesar disto, pouco se tem escrito sobre a fase da concepção, que é o coração deste processo.

• Após ter definido o problema e coletado as informações necessárias para iniciar o projeto, o engenheiro pode se empenhar na busca de soluções.

• Uma boa revisão bibliográfica, realizada na fase anterior, e o uso de métodos que estimulem a criatividade, são de grande valia para a concepção de soluções do problema em análise.

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• Nesta fase, são especificados os elementos, os mecanismos, os processos ou as configurações que resultam no produto final, e que satisfazem necessidades identificadas.

• Fase mais atraente Colocar em prática todos os conhecimentos adquiridos.

• Em muitos casos, a fase da concepção envolve a formulação de um modelo, que pode ser analítico ou experimental.

• Em algumas disciplinas, muita ênfase tem sido dada ao desenvolvimento de modelos analíticos baseados em princípios físicos, deixando de fornecer a devida importância aos modelos experimentais.

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• O inverso também tem ocorrido, mas ambas tem suas importâncias para a vida profissional futura.

• Raramente, esta fase culmina com um conjunto de soluções completas e mutuamente excludentes.

• Ao contrário, geralmente as soluções são parciais e a solução final poderá ser uma combinação de diversas delas.

• Vitais para esta fase Processo de análise e síntese.

• Contudo, a solução final só poderá ser concluída após a fase de avaliação, quando esta será otimizada.

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– Avaliação do Projeto – Características:• O termo avaliação aqui é usado no sentido de julgamento, e

envolve uma análise completa do projeto.

• Desta fase, constam cálculos detalhados do desempenho do sistema, cada vez mais realizados com o auxílio de computadores.

• Em alguns casos, a avaliação pode envolver longos testes de simulação com modelos experimentais.

• Não esquecer que o projeto é um processo iterativo, onde um acerto é dependente de outro não tão preciso, ou mesmo de um erro anterior.

• Muitas vezes erros cometidos são uma boa fonte de dados para projetos futuros.

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– Avaliação do Projeto – Características:• Por isto, devem ser devidamente registrados para consultas

posteriores.

• Cada etapa de um projeto requer uma avaliação.

• A natureza iterativa do projeto conduz a melhores resultados técnicos, permitindo que se chegue a sistemas de desempenhos mais eficientes, com mínimo peso ou custo, por exemplo.

Concepção da Solução

Especificação da Solução Final

Satisfatória?Não Sim

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– Especificação da Solução Final – Características:• Se o projeto foi aprovado na fase de avaliação, e estando

garantidas suas viabilidade e exeqüibilidade, deve-se partir para o projeto detalhado, que objetiva estabelecer as especificações da engenharia da solução escolhida, definindo-a pormenorizadamente.

• Nesta fase, é preparado o memorial descritivo do projeto, que consiste na descrição detalhada das suas partes constituintes.

• O memorial deve conter, entre outros:– Objetivos, funções e localização de cada uma das partes

componentes do projeto;

– Características básicas da solução final;

– Indicação dos valores previstos;

– Detalhes construtivos e operacionais;

– Desenhos detalhados de componentes, sistemas e subsistemas.

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– Comunicação do Projeto – Características:

• O propósito de um projeto é satisfazer alguma necessidade específica do cliente ou consumidor.

• Assim, o projeto pronto deve ser apropriadamente comunicado, ou ele pode perder muito do impacto ou significância.

• Uma idéia, por melhor que seja, se não for bem comunicada, perderá muito do seu valor.

• Comunicação – oral ou escrita;

• Relatórios técnicos, esquemas detalhados, listagens de programas computacionais e modelos icônicos freqüentemente fazem parte do trabalho final de comunicação e projeto.

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– Comunicação do Projeto – Características:

• São comuns, ainda, rodadas de diálogos entre os projetistas e

quem encomendou o trabalho, devendo-se então encarar esta

atividade como parte integrante do projeto.

• Em linhas gerais, as seguintes informações costumam fazer

parte das comunicações dos trabalhos dos engenheiros:– Memorial descritivo;

– Memorial de cálculo;

– Listas de materiais;

– Cronogramas;

– Orçamento do projeto

– Informações gerais.

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– O Projeto.






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1) Abordagens de Problemas em Engenharia:

– Características:• O erro mais comum do engenheiro inexperiente é partir para a solução antes

mesmo de definir perfeitamente o problema a ser resolvido;

• A definição clara do problema, usualmente, requer um estudo aprofundado da situação para determinar os elementos essenciais de uma possível solução.

• O que é conhecido, o que se deseja conhecer e todos os parâmetros envolvidos devem ser analisados para que uma idéia geral do processo seja conhecida.

• O não cumprimento destes requisitos pode comprometer sobremaneira o entendimento do problema e, conseqüentemente, a busca da solução.

• O projeto, apesar de ser confundido por muitos como a apresentação escrita, gráfica e esquemática dos resultados, na realidade constitui a abordagem completa de um problema de engenharia.

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2) Abordagens de Problemas em Engenharia: (Continuação)

– Características:• O que se confunde como “projeto” é apenas o passo final do

processo geral.

• Dificilmente, os problemas que o engenheiro encontrará na prática poderão ser resolvidos apenas com adaptações rápidas dos problemas acadêmicos que lhe foram passados durante o curso universitário.

• Porém, é certo que as ferramentas utilizadas para buscar as informações disponíveis e os conhecimentos necessários, para serem transformados em possíveis soluções, são sedimentadas em disciplinas ensinadas nos diferentes campos de atuação da engenharia.

• Solução de problemas Oportunidade de adquirir desenvoltura na aplicação dos embasamentos teóricos.

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3) Abordagens de Problemas em Engenharia: (Continuação)

– Características:• Fundamental Hábito salutar de estar sempre em contato direto

com as aplicações, porém evitando sobremaneira o costume bastante nocivo de abordar um problema pelo método imediatista de “ler-resolver”.

• Recomendações finais:– Listar as informações do enunciado do problema;

– Listar o que deve ser determinado pela solução;

– Elaborar esquemas que ajudem a visualização física da situação;

– Relacionar as leis básicas que regem o fenômeno;

– Aplicar as hipóteses simplificativas que eliminam parâmetros irrelevantes para a solução;

– Resolver o problema algebricamente para evitar erros de cálculo;

– Ao substituir valores numéricos, estar sempre atento à coerência dimensional do problema;

– Conferir as respostas e revisar as hipóteses simplificativas para verificar sua validade;

– Relacionar as respostas de acordo com as exigências do problema.

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– O Projeto.






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1) Informações Complementares:

– Características:• Planejamento do Processo de Produção;

• Planejamento da Distribuição do Produto no Mercado Consumidor;

• Planejamento do Consumo;

• Planejamento da Retirada do Produto do Mercado.

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