introdução á engenharia

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

FACULDADE PITÁGORAS

Prof. Artur José Dias de Abreu


• Considerações Iniciais.

• Confunde-se com a própria história da humanidade

História da Engenharia

• A evolução da humanidade se processa de forma contínua, caminhando ao sabor da cultura, dos contextos históricos e sociais. Mas vota e meia , tem-se observado saltos esporádicos de maior transformação, quando progressos científicos retumbantes acontecem, quando invenções tecnológicas inovadoras chegam ao mercado consumidor. Isso acontece basicamente em duas oportunidades: quando diante de grandes crises – guerras ou catástrofes naturais por exemplo , ou quando diversos fatores propícios para tal se conjuguem. Nesses casos os engenheiros estão lá como elementos fundamentais para a procura de soluções, para a concretização das idéias ou mesmo para a administração de serviços necessários à execução dos produtos. Ex: o controle do fogo, a domesticação dos animais, a invenção da agricultura, a criação de cidades, a construção de um avião comercial, o desenvolvimento da logística.

Síntese Histórica


• Capacidade de dar formas a objetos naturais e emprega-los para determinados fins.

• Ferramentas produzidas por hominídeos à 2 milhões de anos.

Habilidade técnica um diferencial humano

• Período Paleolítico: 2 milhões e 10 mil a.CA • Descoberta da alavanca,

• Domínio do fogo.

• Polimento das pedras.

• Cozimento dos alimentos.

• Período Neolítico. • Domesticação de animais.

• Da agricultura.

• Da modelagem cerâmica.

• Da fabricação do vinho e da cerveja.

Habilidade técnica: um diferencial humano


• Novas descobertas e obras de maior porte.

• EX: Pirâmides de Gizé – Miquerinos, Quéfren e Quéops, construídas há aproximadamente 4,5 mil anos.

• Eolípila, antecessora da máquina à vapor

Habilidade técnica um diferencial humano

• Heron de Alexandria 150 a.C.ja.

Habilidade técnica: um diferencial humano


•Após a Idade da Pedra Lascada e da Pedra polida o homem começou a conhecer, trabalhar e utilizar os metais, cobre e estanho.

•Por volta de 2 mil a.C., junto com a invenção do alfabeto para a escrita e a numeração, o homem passou a utilizar o processo de fundição de metais.

•Na mesma época : invenção da roda, e a construção de pequenas máquinas simples e início das cidades propriamente ditas. Com a construção de templos, aquedutos, estradas e palácios.

•Utilização pelos egípicios do papiro para a escrita e canalizavam a água do rio Nilo para a irrigação..

•Povos mediterrâneos e Escandinavos desenvolviam técnicas masi apuradas na construção de navios.

•Em Jerusalém surgia um sistema subterrâneo de água.

•Na China era publicado o primeiro manual de matemática, a pólvora, a bússula magnética.

•Em 1450, Gutemberg mecanizou o processo de impressão.

A técnica faz diferença

•A engenharia do passado foi aquela caracterizada pelos grandes esforços do homem no sentido de criar e aperfeiçoar artefatos que aproveitassem os recursos naturais. Foram esses primeiros engenheiros os responsáveis pelo aparecimento de armamentos, estradas, pontes, canais, etc. A característica básica destes indivíduos foi o empirismo.

•A passagem da engenharia antiga para a moderna não pode ser considerada como um fato estanque. , foi em meados do século XVIII, quando se chegou a um conjunto sistemático e ordenado de doutrinas, lançando a semente da nova engenharia.

•A engenharia moderna é aquela que se caracteriza por uma forte aplicação de conhecimentos científicos à solução de problemas. Conhecimentos sistematizados a respeito da natureza da materiais, os fenômenos eletromagnéticos, a composição química, as leis da mecânica, a transferência de energia, as modelagens matemáticas dos fenômenos físicos, passam a fazer parte da prática da nova engenharia.

Surgimento da Engenharia Moderna.


• Por exemplo : a solução de problemas pela engenharia moderna considera, por exemplo para o caso da máquina a vapor, não mais apenas a preocupação com os aspectos construtivos do artefato e seu funcionamento, mas, principalmente, a aplicação das leis da termodinâmica e da transferência de calor, a queima otimizada de combustíveis, a análise dos efeitos térmicos sobre a distribuição de tensões na estrutura do equipamento, a melhoria geral do projeto para permitir a automatização na produção, etc.

Surgimento da Engenharia Moderna



Surgimento da Engenharia Moderna



• A tecnologia, tal como hoje é entendida, só apareceu há cerca de quatrocentos anos, mas tomou corpo apenas com a Revolução Industrial, quando se notou que tudo que era contruído pelos homens podia se-lo usando os princípios básicos das ciências.

Marcos Históricos Importantes

• Um dos precursores dessa era foi Leonardo da Vinci (1452-1519)



• Pode-se conferir a Galileu Galilei a responsabilidade de ser um principais iniciadores das mentalidade científica moderna.

• 1590 nascimento oficial do experimentalismo científico. Queda livre simultânea de dois corpos de pesos diferentes.

• Um marco: 1638 Discurso sobre duas novas ciências valor da resistencia a flexãode uma viga engastada numa extremidade e suportando um peso na sua extremidade livre.

• Ocorreram diversos fracassos:

• Leibniz – instalação de bombas moividas por moinhos de vento, para controlar águasde minas.

• Huyghens no desenvolvimento de um motor eficiente de explosão á polvora.

• Em 1742 três matemáticos nomeados pelo Papa, para descobrir as causas dos sinais de colapso apresentados no domo da basílica de São Pedro

• Contudo, várias aplicações bem sucedidas:

• No final do século 18, Coulomb calculou a resistência à flexão de vigas horizontais em balanço e método para o cálculo de empuxo de terra sobre muros de arrimo.

• 1782 máquina a vapor na industria de tecelagem, tear mecânico e a luneta de Galileu

• 1832 primeiro geradoe elétrico experimentral

• 1871 utilizado na prática oprimeiro motor elétrico.




• Engenheiro, do latim ingenium significa engenho ou habilidade,

• Século 18 – aqueles que faziam técnicas com bases em princípios científicos.

• 1814 o termo engenharia foi dicionarizado em língua portuguesa.

• O primeiro título foi utilizado ppelo inglês John Smeaton (1724-1792) que teria se auto intitulado engenheiro civil. Inicialmente esta designação serviu em muitos países para definir toda a engenharia que não se ocupava de serviços públicos ou do Estado; em outros países compreendia toda aengenharia com excessão da militar.

A engenharia nasce como profissão oficial


• Em 1506, em Veneza primeira escola dedicada à formação de engenheiros e artilheiros.

• 1774 em Paris École Politechnique, que tinha como finalidade ensinar as aplicações da matemática aos problemas da engenharia.

• Por volta do século 18, houve um significativo desenvolvimento técnicoem áreas como: extração de minério, siderurgia e metalurgia.

• Em consequência em 1947 França aquela que ´pe considertada a priomeira escola de engenharia do mundo, a École des Ponts et Chaussées.

• 1778 École des Mines

• 1794 Conservatoire des Arts et Métiers

• O passo seguinte foi a criação das escolas técnicas superiores nos países de lingua alemã. Praga ( 1806), de Viena (1815), de Karlsruuhe (1825) e de Minique (1827).A de maior importância foi a de Zurique (1854)

• Nos Estados Unidos, as primeiras escolas foram o MIT – Massachusetts Institute of Tecnology (1865), O California Institute of Technology (1919) e o Carnigie Institute of Tecnology (1905).

As primeiras escolas de engenharia


• 1620 Francis Bacon Preconiza o método experimental

• 1637 René Descartes publica o pimeiro tratado da geometria analítica e formula as leis da refração.

• 1642 Blaise Paschoal constróia a primeira máquinaq de calcular.

• 1660 É estabelecida a Lei de Hooke, principio básico para o estudo da resistência dos materiais. Está relacionada á elasticidade dos corpos e trambém serve para calcular a deformaçaão causada pela força que é exercida sobre um corpo.

• F=K.L , sendo F em newton, k em newton por metro e l em metro. (experimento com mola.

• 1674 o cálculo infinotesimal, ferramenta básica para a análise matemática é inventada por Newton e Leibniz.

• 1729 Stephen Gray descobre que a corpos condutores e não condutores de eletricidade.

• 1745 Ewald Jurgen Von Kleist inventa o capacitor elétrico

• 1752 Benjamin Franklin inventa o pára- raios

• 1764 James Watt inventa o o condensador , componente fundamental para o motor a vapor.

• 1768 Gaspar Monge cria a geometria descritiva.

• 1775 Pierre Simon inventa a turbina dágua

• 1789 Antoine Laurent Lavoisier enuncia a lei de conservação da massa.

• 1790 Laviusier publica a tábua dos 31 primeiros elementos químicos.

Fatos Marcantes da Ciência e da Tecnologia


• 1800 Alessandro Volta constrói a primeira batria de zinco e chapas de cobre.

• 1802 Joseph Gay Lussac formula a lei de dilatação dos gases.

• 1805 Joseph Fourier formula a teoria do desenvolvimento das funções em séries trigonométricas.

• 1811 Amedeo Avogrado formula a hipótese sobre a composição molecular dos Gases.

• 1814 George Sthepheson constrói a primeira locomotiva.

• 1819 Hans Derstedt descobre o eletromagnetismo

• 1824 Sadi Carnot cria a termodinâmica.

• 1825 Nielson constrói o peimeiro alto forno

• 1831 Michael Faraday descobre a indução eletromagnética

• 1834 Charles Babbage inventa a máquina analítica – ancestral do computador.

• 1837 Samuel Morse inventa o telégrafo elétrico

• 1855 Henry Bessemer contrói o primeiro conversor para procução de aço

• 1867 Joseph Monier inventa o processo de construção de concreto reforçado

• 1878 Thomas Edison inventa a lâmpada elétrica

• Gottieb Daimler e Karl Benzconstroem o primeiro automóvel

• 1891 é construída a primeira linha de transmissão elétrica. Em corrente alternada

• 1892 Rudolf Diesel estuda, inventa e patenteia, e em seguida produz industrialmente, o seu motor de combustão interna.

Fatos Marcantes da Ciência e da Tecnologia


• 1650 A contratação do holandês Miguel Timermans, citado por Pedro da Silva Telles em seu livro História da Engenharia no Brasil, para aqui ensinar sua artr e sua ciência.

• 1810 Primeira Escola de Engenharia, a Academia Real Militar criada pelo príncipe Regente.

• 1818 mudou seu nome para Academia Imperial Militar e posteriormente para Academia Militar da Corte.

• 1823 começou a permitir a matrícula de alunos civis.

• 1858 Passou a dominar-se escola Centralsendo então destinada ao ensino das Matemáticas e Ciências Fisicas e Naturais bem como também das doutrinas próprias da Engenharia Civil.

• 1874 Criada a Escola Politécnica do rio de Janeiro, sucessora da antiga Escola Central.

• 1876 Foi criada a Escola de Minas de Ouro Preto.

• 1893 Politécnica de São Paulo

• 1896 Politécnica do Mackenzie College e a Escola de Engenharia dio Recife

• 1897 Politécnica da Bahia e a Escola de Engenharia de Porto Alegre.

• Até 1946 15 instituições de ensino de Engenharia.

Início da Engenharia no Brasil


• CONCEITO DE ENGENHARIA

• É o conjunto de conhecimentos científicos e tecnológicos de base fíisico matemática, que com técnica e arte analisa, cria e desenvolve sistema, produtos, processos e obras físicas, mediante o emprego da energia e de materiais, para proporcionar a humanidade com eficiência e economia, bens e serviços que lhe deem bem estar com segurança e crescente qualidade de vida , preservando o meio ambiente.

Competências e funções do engenheiro

Competência: é formada pelo conjunto de habilidade, atitude e conhecimento. É a capacidade de mobilizar conhecimentos, valores e decisões para agir de modo pertinente numa determinada situação. Habilidade: capacidade, saber fazer. Função: no sentido do papel do engenheiro. COMPETÊNCIAS Aplicar conhecimentos científicos, matemáticos, tecnológicos e

instrumentais. Planejar, supervisionar, elaborar e coordenar projetos e serviços técnicos. Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos. Projetar e conduzir experimentos e interpretar resultados. Identificar, formular e resolver problemas. Desenvolver e utilizar novas ferramentas e técnicas. Assumir uma postura de permanente atualização profissional.

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Competências , habilitações e funções do engenheiro

Avaliar criticamente operação e a manutenção de sistemas. Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e

gráfica. Avaliar os impactos sociais e ambientais de suas atividades. Avaliar a viabilidade econômica de projetos. Atuar em equipe multidisciplinares. Trabalhar com ética e responsabilidade. Supervisionara operação e a manutenção de sistemas.


FUNÇÕES Independente de sua especialidade o engenheiro pode ser classificado pela função que desempenha.

Os engenheiros pesquisadores. Os engenheiros de desenvolvimento. Os engenheiros de projeto. Os engenheiros de produção. Os engenheiros de teste. Os engenheiros de construção. Os engenheiros operacionais. Os engenheiros de vendas. Os engenheiros gerentes. Os engenheiros consultores. Os engenheiros professores.


Conhecimentos objetivos. Relações humanas. Experimentação. Comunicação. Trabalho em equipe. Aperfeiçoamento contínuo. Ética profissional.

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Qualidades desejáveis de um profissional

Dentro do mercado de trabalho o Engenheiro pode atuar : Autônomo Empregado Empresário

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA As áreas de atuação do Engenheiro

Setores de atuação do Engenheiro: Indústrias Bancos de Investimento e Desenvolvimento Construções Escritórios de Profissionais liberais Instituições públicas e privadas Pesquisa básica Estabelecimentos de ensino Escritórios de consultoria Empresas de assessoramento Institutos de Pesquisa


Por que várias engenharias? Os campos são por demais amplos para que só um engenheiro possa dominar, com excelência, a tecnologia, o embasamento científico específico, as técnicas de cálculo e as experiências vinculadas a todas as suas múltiplas atividades.


Empreendimentos de responsabilidade legal dos engenheiros Meios de transporte e comunicação Sistemas industriais e agropecuários Edificações, serviços e equipamentos urbanos e rurais nos seus aspectos e artiísticos Instalações e meios de acesso a costas, cursos e massas de água e extensões terrestres

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Alguns trabalhos típicos de responsabilidade de equipes de engenheiros

Hidrelétrica Barragem Geração e distribuição de energia Painéis de controle Deslocamento de terras Casa de máquinas

Planta química Reatores Sistema de distribuição dos produtos Vazos pressurizados Tanques de armazenamento Torre de fracionamento


Veículo automotor Sistemas de suspensão Direção e freio Motor, chassi Aerodinâmica Painel de instrumentos Equipamentos de segurança

Aeronave Sistemas de navegação e propulção Trem de pouso Estrutura Aproveitamento interno Eletrônica embarcada aerodinâmica


Aeroporto Pista de pouso Torre de controle Hangar Prédio da administração Sistema de segurança Vias de acesso Transporte de bagagens Sistema s de armazenamento abastecimento. Motor, chassi Aerodinâmica Painel de instrumentos Equipamentos de segurança

Construção civil Fundações Estrutura Materiais Planta baixa Arquitetura da edificação Movimentação de terra Canteiro de obras Mão de obra para execução do empreendimento

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Processo de formação profissional

Disciplinas teóricas Aulas práticas Estágios Conteúdos gerais de um curso de engenharia Básico Específico Profissionalizante Complementar Básicas: Matemática Desenho Resistência dos materiais Química Fenômenos de Transporte Eletricidade Processamento de dados Física e Mecânica

Os engenheiros são por excelência identificadores, formuladores e solucionadores de problemas. Resolver problemas é uma atividade que sintetiza a importância da engenharia. Identificar, formular e solucionar problemas – em engenharia- pode resultar na elaboração de um novo produto, sistema ou processo, ou em sua melhoria. Produto: entendemos produto como resultado de uma ação humana técnica. EX: uma garrafa plástica, um chip, um sapato. Processo: seria um conjunto de atividades concretas que visam a realização de um produto. Sistema: uma combinação completa de equipamentos, materiais, energia, informações de ordem econômica, técnica, social e pessoal necessária para alcançar alguma meta específica.

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Projeto : a essência da engenharia

Como é que o engenheiro soluciona seus problemas? PROJETANDO! Projetar é aplicar os conhecimentos técnicos e científicos, além dos conhecimentos econômicos, éticos além da experiência e bom senso. Como ser um bom projetista Empregar com habilidade dois processos: análise e síntese. Análise: envolve a divisão do sistema físico real em componentes mais simples, para que possamos estuda-lo separadamente com maior profundidade. Síntese: reunião de todas as propostas e soluções , sintetizando uma composição unificados dos resultados obtidos.

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Projeto : a essência da engenharia

Projeto - em engenharia – é uma atividade que envolve ciência e arte. Envolve também conhecimento dos mais diversos assuntos do saber humano, o que explica experiência de quem o desenvolve. Projeto é um plano de execução, é um planejamento para alcançar objetivos dentro de metas de orçamento e tempo; é o conjunto de atividades que precede a execução de um produto, sistema, processo ou serviço. B Projetar é estabelecer um conjunto de procedimentos e especificações que, postos em prática, resultam em algo concreto ou em um conjunto de informações. Projetar não é descobrir

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA O que é projeto?

Existem dois tipos de projeto: Projeto por evolução: é aquele que surge da adaptação ou variação de um projeto anterior. Projeto por inovação: é aquele que surge da aplicação de conhecimentos anteriormente não experimentados.

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA O que é projeto?

O processo de projeto pode ser esquematizado, simplificadamente de acordo com as seguintes etapas: Identificação de uma necessidade Definição do problema Coleta de informações Concepção Avaliação Especificação da solução Comunicação

Diferença entre ação tecnológica e ação científica

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Processo de projeto

Ação tecnológica Ação científica

Estado da arte Conhecimentos

Necessidade Curiosidade

Viabilidade Análise

Produção Prova

Identificação de uma necessidade Definição do problema Coleta de informações Concepção Avaliação Especificação da solução Comunicação

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Processo de projeto

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Fases do projeto

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA Fases do projeto .

Várias informações são necessárias nas diversas fases para que o projeto seja um sucesso. Gerais: são de conhecimento dos leigos. Específicas: são as referentes a assuntos técnicos pertinentes ao projeto em pauta. Ex: Propriedade dos materiais Processos de fabricação Desempenhos de sistemas anteriores Específicas fora da engenharia: Estudo de mercado, finanças, pessoal, sociais etc. O engenheiro transforma as informações em um projeto com o uso de técnicas apropriadas e ferramentas computacionais ou experimentais. Pode ser necessário construir um modelo matemático e proceder a simulação do funcionamento dos componentes, usando para isso um computador ou testes , após a construção de um protótipo.


IDENTIFICAÇÃO DE UMA NECESSIDADE

Definição do problema

Coleta de informações

Concepção

Avaliação

Especificação da solução

Comunicação

Normalmente a identificação de uma necessidade surge da insatisfação com a situação presente ou com a solução atual. Muitas vezes surge na ânsia de reduzir custos, aumentar a confiabilidade ou o desempenho de sistemas.





Concepção

Avaliação


Comunicação

A diferença entre formulação do problema e identificação de uma necessidade é que o problema é mais específico, objetivo, e diz respeito a uma questão concreta. Ex: escoamento de tráfego em um cruzamento e um viaduto. Este é um passo crítico do processo. Solução X próprio problema Conceito da caixa-preta Estado inicial

Caixa-preta

Estado fina

Rolo de arame

Processo de transformação

Pregos





Concepção

Avaliação


Comunicação

Exemplos de formulação ampla do problema: Estado Inicial Estado final

1 Energia elétrica gerada na usina

Lâmpada acesa na residência do consumidor

2 Energia cinética produzida pela turbina

Energia elétrica disponível na residência

3 Energia potencial (água represada)

Energia elétrica disponível para consumo

4 Fluxo livre da água de um rio

Energia elétrica disponível

5 Recursos da natureza

Energia para consumo





Concepção

Avaliação


Comunicação

Nesta fase devemos coletar informações de acordo com: • DADOS DE ENTRADA E SAÍDA: levantamento

dos parâmetros disponíveis antes e após

a transformação desejada. • CONDICIONANTES DE ENTRADA E DE SAÍDA:

especificação dos valores que pode assumir cada uma das variáveis. • CRITÉRIOS: relevância do que será mais

importante.

• UTILIZAÇÃO: considera a taxa. Ex: travessia do rio

• VOLUME DE PRODUÇÃO: fator escala.





Concepção

Avaliação


Comunicação

Nesta fase são especificados os elementos, os mecanismos, os processos ou as configurações. Em muitos casos , a fase de concepção envolve a formulação de um modelo que pode ser analítico ou experimental.





Concepção

Avaliação


Comunicação

O termo avaliação aqui utilizado tem o sentido de julgamento e envolve uma análise completa do projeto. Desta fase constam cálculos detalhados do desempenho do sistema. Em alguns casos a avaliação pode envolver extensos testes de simulação com modelos experimentais, em escala reduzida ou ampliada, ou de protótipos em tamanho real. Num processo de projeto cada etapa requer uma avaliação.





Concepção

Avaliação


Comunicação

Após a concepção aprovada na fase da avaliação e garantida sua viabilidade e exequibilidade partimos para o projeto executivo, estabelecendo suas especificações e seu detalhamento. Memorial descritivo: CONTEÚDO GERAL DE UM MEMORIAL DESCRITIVO

Objetivos, funções e localização de cada uma das partes componentes do projeto Características básicas da solução final e propriedade dos materiais especificados

Valores previstos para os parâmetros e variáveis envolvidas, com referência as particularidades a serem observadas quando da recepção de materiais e componentes.

Detalhes construtivos e operacionais Desenhos de talhados de componentes, sistemas e subsistemas





Concepção

Avaliação


Comunicação

A comunicação sempre deve existir podendo ser oral ou escrita. Relatórios técnicos Esquemas detalhados Listagens de programas computacionais Relatório final • Memorial descritivo • Memorial de cálculo • Lista de materiais • Cronograma • Orçamento do projeto • Informações gerais





Concepção

Avaliação


Comunicação

Além das etapas diretas temos etapas que o engenheiro de projeto deve acompanhar tais como: Processo de produção – ferramentas equipamentos engenharia de produção. Distribuição do produto no mercado consumidor – embalagem, A Armazenagem, transporte, distribuição. Consumo – manutenção, segurança, vida útil, operação.

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA ABORDAGEM DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA

• O erro mais comum do engenheiro inexperiente é partir para a solução antes mesmo de definir adequadamente o problema a ser resolvido.

• A primeira ideia. • Diferença entre projeto e relatório final e projeto. • Solução original X conhecimento

Recomendações para o sucesso:

Processo de produção – ferramentas equipamentos engenharia de produção. Distribuição do produto no mercado consumidor – embalagem, A Armazenagem, transporte, distribuição. Consumo – manutenção, segurança, vida útil, operação.

introdução á engenharia

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