um século de engenharia mecânica na feup i engenharia...

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Engenharia Mecânica: Presente e Futuro

Projeto FEUP 2015/2016 – Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica:

Equipa: 1M02-01

Supervisora: Teresa Duarte | Monitores: Filipe Coutinho

Sérgio Moreira

Autores:

Carlos Tártaro Vieira da Silva [email protected] Guilherme Fernando M. C. Gomes [email protected] James Duncan Sinclair Hooton [email protected] Luís Miguel Russo Lopes Santos [email protected] Ricardo Brandão Rodrigues [email protected]

Um Século de Engenharia Mecânica na FEUP

Porto, 2 de novembro de 2015

mailto:[email protected]





Um Século de Engenharia Mecânica na FEUP I Engenharia Mecânica: Presente e Futuro

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RESUMO

Com o objetivo de se procurar algumas respostas sobre a engenharia mecânica

e a FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto), bem como refletir

sobre os novos desafios, o presente relatório vai incidir sobretudo sobre quatro

grandes pontos: no conceito de engenharia mecânica e sua evolução; no ensino do

Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica na FEUP; na importância e aplicação da

engenharia mecânica e numa reflexão sobre o futuro engenheiro mecânico.

O trabalho iniciar-se-á pelo conceito de engenharia mecânica, fazendo-se, para

tal, um enquadramento da sua evolução e relevância. No ensino da engenharia

mecânica abordar-se-á o modo como o curso está estruturado, da qualidade, quer do

ensino, quer dos seus docentes, do contributo da faculdade na integração do futuro

engenheiro na vida ativa e na relação que a FEUP tem com o exterior, nomeadamente

com as empresas. Na questão da relevância da mecânica, e retomando o

relacionamento da FEUP com o tecido industrial, dão-se alguns exemplos de

aplicações da engenharia mecânica, optando-se por três áreas, todas com projetos

de investigação e desenvolvimento com a colaboração do INEGI (Instituto de Ciência

e Inovação em Engenharia Mecânica e Engenharia Industrial): indústria automóvel,

também por se considerar uma área apelativa a nível de mercado de trabalho, e a

biomecânica e nanotecnologia por se considerarem áreas de investigação de forte

impacto no futuro. Por fim faz-se uma breve reflexão sobre os desafios do futuro

engenheiro mecânico e do seu posicionamento face ao mundo atual, fazendo-se uma

abordagem prospetiva das três áreas anteriormente abordadas, bem como uma

projeção do futuro da FEUP e do Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica.

Palavras-chave: FEUP, Engenharia Mecânica, ensino, qualidade, INEGI,

futuro.


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ÍNDICE

Resumo ................................................................................................................................. 2

Lista de figuras ...................................................................................................................... 4

Introdução .............................................................................................................................. 5

1– Evolução do conceito de Engenharia Mecânica ................................................................ 6

2 – Engenharia Mecânica na FEUP ....................................................................................... 9

2.1. – A Qualidade na FEUP ....................................................................................... 9

2.2. – Estrutura e objetivos do curso de Engenharia Mecânica na FEUP .................. 11

2.3 – A FEUP e o mundo empresarial ....................................................................... 14

3 – Aplicações da engenharia mecânica .............................................................................. 16

3.1. – Indústria automóvel ......................................................................................... 16

3.2. – Biomecânica ................................................................................................... 18

3.3. – Nanotecnologia ............................................................................................... 20

4 – Previsão para o futuro .................................................................................................... 22

4.1. – O engenheiro mecânico do futuro ................................................................... 22

4.2. – Visões prospetivas de algumas aplicações da engenharia mecânica.............. 24

4.2.1. – Indústria automóvel ........................................................................... 24

4.2.2. – Biomecânica...................................................................................... 25

4.2.3. – Nanotecnologia ................................................................................ 26

4.3. – O futuro da FEUP e do Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica ............ 26

Conclusão ............................................................................................................................ 28

Referências Bibliográficas ................................................................................................... 29


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Movimento de uma pedra com recurso a uma alavanca ........................................ 6

Figura 2 - Máquina a vapor de Thomas Newcomen, aperfeiçoada depois por James Watt

(1769) .................................................................................................................................... 7

Figura 3 - 1º computador - Colossus ...................................................................................... 7

Figura 4 - Marca de Qualidade EUR-ACE .............................................................................. 9

Figura 5 - INEGI ..................................................................................................................... 9

Figura 6 - Sistema de Gestão da Qualidade ........................................................................ 10

Figura 7 - Professor António Pinto Barbedo de Magalhães .................................................. 10

Figura 8 - Qualidade no MIEM ............................................................................................. 11

Figura 9 - Estrutura do Curso de Engenharia Mecânica na FEUP ....................................... 12

Figura 10 - Competências profissionais a adquirir no fim do Mestrado Integrado de

Engenharia Mecânica .......................................................................................................... 13

Figura 11- Oferta ID&I .......................................................................................................... 13

Figura 12 - Projeto SIMCABLE- Simulação Mecânica de Atuadores por Cabo .................... 13

Figura 13 - Projeto PNGHFT- Nova geração de tanques híbrido de combustível ................. 13

Figura 14 - Projeto AUTO CLASS ........................................................................................ 13

Figura 15- A Biomecânica e as forças no movimento mecânico do corpo humano .............. 13

Figura 16 - Projeto TOOLING EDGE ................................................................................... 13

Figura 17 - Projeto PET II- Equipamento para mamografia utilizando a tecnologia PET ...... 13

Figura 18 - Projeto BIOSPINE- tratamento de patologias da coluna vertebral ..................... 13

Figura 19 - COST- Materiais Nano Compósitos ................................................................... 13

Figura 20 - NANOFLUÍDOS MAGNÉTICOS- Modelação e controlo do processo de

moldação ............................................................................................................................. 13

Figura 21 - Projeto EUCARBON- European Space qualified carbon Fibers and Impregnated

Based Materials ................................................................................................................... 13

Figura 22- Protótipo de veículo autónomo ........................................................................... 13


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INTRODUÇÃO

O que é a engenharia mecânica? Como é que a FEUP ensina e motiva os seus

estudantes? Como é que os integra no mundo empresarial? Qual a relevância da

engenharia mecânica no mundo? E como será o futuro engenheiro mecânico?

O presente relatório, realizado no âmbito no Projeto FEUP, pretende,

fundamentalmente, procurar respostas a estas questões e com isso, adquirir mais

conhecimentos, quer no que diz respeito à FEUP em relação estreita com o Mestrado

Integrado em Engenharia Mecânica, quer com o estado atual da engenharia

mecânica, tentando perceber de que forma a engenharia mecânica tem relevância no

mundo real, bem como fazer-nos despertar para os novos desafios.

Se, no fim do trabalho, o conhecimento adquirido, a curiosidade, a motivação

tiver aumentado, então este terá sido, sem dúvida, um desafio ganho.

Por outro lado, e não menos importante, também se espera que este relatório

ao ser o primeiro trabalho de grupo na FEUP, também ele possa contribuir, de alguma

forma, para melhorar as nossas próprias capacidades e competências.


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1 – EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Para Adnan Akay1 (cit. por Barbedo de Magalhães, D. Santos e Falcão e Cunha

2015, XVI) a Engenharia Mecânica é uma engenharia “que trata das preocupações

sociais através da análise, projeto e construção de sistemas, qualquer que seja a sua

dimensão e escala” e, embora atualmente seja o conceito mais aceite, nem sempre

foi assim.

Ao longo da história existem descobertas, invenções, que pela sua importância

e relevância, foram determinantes na evolução da Engenharia Mecânica, constituindo

verdadeiros marcos, pontos de viragem.

É o caso da descoberta e domínio do

fogo que permitiu a invenção, produção e

utilização de ferramentas e utensílios, vindo

mais tarde a ser decisivo para o

desenvolvimento da metalurgia. Nesta altura,

as necessidades básicas de sobrevivência

levavam o homem a criar instrumentos,

sobretudo, que se revelassem úteis no seu

dia-a-dia, dos quais as armas de caça, a alavanca (figura 1) e a roda foram alguns

dos exemplos. Estavam assim dados os primeiros passos na “Engenharia”.

Com o desenvolvimento da linguagem, falada e escrita, o homem ganha outra

capacidade de comunicar e de se relacionar, e com a invenção da agricultura surgem

novas ferramentas e utensílios. A sedentarização dá lugar ao nascimento de aldeias

e cidades, dando-se uma verdadeira revolução tecnológica e social. A invenção da

imprensa transforma completamente a sociedade, permitindo outras experiências e

mais conhecimento. Surgem as estradas, os veículos de transporte (como foi o caso

das embarcações determinantes nos Descobrimentos), as pontes, as habitações, as

canalizações, as máquinas de guerra, etc. Um grande passo na evolução da

engenharia mecânica dá- se com a invenção da máquina a vapor (figura 2), a qual

vem permitir o aparecimento de máquinas para mover equipamentos e para a

1 Professor e Chefe Emérito do Departamento de Engenharia Mecânica da Carnegie Mellon University

Figura 1 - Movimento de uma pedra com recurso a uma alavanca


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7

indústria, com enormes reflexos no aumento da

produtividade e criação de postos de trabalho, bem

como novos meios de transporte, mais rápidos,

baratos e seguros, como os barcos a vapor e o

comboio, trazendo enormes vantagens, quer no

transporte de mercadorias quer no de passageiros.

Dão-se assim verdadeiras revoluções na área dos

transportes, indústria e mecânica com grandes

impactos sociais, económicos, políticos e culturais.

Assiste-se a uma enorme e acelerado desenvolvimento das indústrias e de

várias engenharias como a metalúrgica, a química e a elétrica, bem como à invenção

do motor de combustão interna dos veículos

motorizados, sobretudo o automóvel. A mobilidade

aumenta de uma forma drástica, surgindo novos

impérios, novos interesses e a luta pelo domínio e poder económico toma grandes

proporções com fortes disputas comerciais, desencadeando as duas grandes guerras

mundiais, alimentadas pelo poder do petróleo.

Outro marco importante em todo o processo da evolução da engenharia

mecânica foi a invenção e o desenvolvimento do computador (figura 3), o qual marcou

outro ponto de viragem, com enormes repercussões culturais, sociais, técnicas e

industriais, assim como a evolução de outras engenharias como a nuclear, a

biomédica, a bioengenharia, etc.

Figura 2 - Máquina a vapor de Thomas Newcomen, aperfeiçoada depois por James Watt (1769)

Figura 3 - 1º computador - Colossus


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A conjugação da grande evolução de todas estas engenharias a par dos

avanços científicos e tecnológicos, dos computadores, da internet e de todos os meios

de comunicação e informação que dispomos, contribuíram decididamente para que

hoje estejam reunidas todas as ferramentas necessárias para um desenvolvimento

económico, social e ambiental sustentável, para isso é no entanto necessário que o

homem assim o queira e que os interesses políticos económicos não se sobreponham.

Hoje a Engenharia Mecânica é de facto muito mais do que simplesmente o

conceito do Webster’s II New College Dictionary, 2001 (cit. por Barbedo de

Magalhães, D. Santos e Falcão e Cunha 2015, XVI) “o ramo da engenharia que trata

da geração e aplicação do calor e do trabalho mecânico, do projeto e utilização de

máquinas e ferramentas”.


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2 – ENGENHARIA MECÂNICA NA FEUP

2.1.– A Qualidade na FEUP

A FEUP é uma instituição que se orgulha em proporcionar aos seus estudantes

um local onde o pensamento criativo, crítico e a inovação são premiados e celebrados,

focando-se em proporcionar um ensino de qualidade, o que contribuiu para que se

tenha tornado na primeira faculdade de engenharia em Portugal reconhecida com o

selo de qualidade EUR-ACE®2 (figura 4), um sistema de acreditação que distingue os

cursos de Engenharia de alta qualidade na Europa e no resto do mundo.

O Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica da FEUP ao obter esta acreditação

em 2008 (SIGARRA 2015 C), que se pauta por critérios de reconhecida exigência com

elevados padrões educacionais, ganhou reconhecimento internacional, permitindo

aos seus estudantes uma mobilidade ímpar, tanto académica como profissional.

O DEMec, Departamento de Engenharia

Mecânica, responsável pelo Mestrado Integrado em

Engenharia Mecânica e o INEGI, (figura 5),

diretamente vocacionado para a investigação e

inovação de apoio à indústria, elevaram a FEUP a

uma outra dimensão de envolvimento com o exterior,

não se limitando a fornecer engenheiros para o

mercado de trabalho, mas também a desenvolver, quer a sua própria investigação,

quer no apoio direto ao tecido industrial, em projetos de investigação,

desenvolvimento e inovação, formando várias parcerias que se têm revestido de uma

enorme importância na engenharia mecânica, quer no campo da investigação, quer

no apoio de estágios e projetos de fim de curso, como são exemplos a Amtrol Alfa, a

2 Selo de qualidade emitido pelo European Network for Accreditation of Engineering Education

Figura 4 - Marca de Qualidade EUR-ACE

Figura 5 - INEGI


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A. Brito, a Adira, a Caetano Bus, a Continental Mabor, a Medmat Innovation, a Frezite,

a Renault, a Refer, etc. Em termos internacionais, o reconhecimento da qualidade da

investigação permite-lhe trabalhar com entidades prestigiadas como a ESA (European

Space Agency), a EDA (European Defence Agency), a Airbus ou a Boeing. O INEGI, com mais de 25 de existência e com

um Sistema de Gestão de Qualidade implantado

(figura 6), conta ainda com duas unidades de

Investigação e Desenvolvimento credenciadas pela

FCT-Fundação para a Ciência e Tecnologia,

nomeadamente a unidade de Mecânica Experimental

e Novos Materiais (EXPMAT) e unidade de Novas Tecnologias e Processos

Avançados de Produção (NOTEPAP), sendo ainda membro do Laboratório Associado

para a Energia, Transportes e Aeronáutica (LAETA). Em termos de produção

científica, e de acordo com o Relatório de Atividades e Contas de 2014 do INEGI, o

número de projetos em curso financiados pela FCT eram 30, e as publicações

científicas, excluindo as citações, 244. Se internacionalmente o INEGI é um centro de

excelência europeu também a qualidade do corpo docente e de investigação do

DEMec está bem patente, tendo contribuindo para que o curso de engenharia na

FEUP tenha sido reconhecido internacionalmente ao obter em 2012 o 7º lugar a nível

europeu e 30º a nível mundial no Ranking de Taiwan, a melhor classificação nacional

para os cursos de Engenharia em todas as áreas científicas.

A qualidade da docência, da qual o Professor António Pinto Barbedo de

Magalhães (figura 7) é um exemplo bem ilustrativo, quer pela sua entrega ao ensino

Figura 6 - Sistema de Gestão da Qualidade

Figura 7 - Professor António Pinto Barbedo de Magalhães


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e a algumas das preocupações que afetam a sociedade, quer pelas obras publicadas,

sendo autor e promotor de vários projetos, também ele “filho” da FEUP, reflete-se

naturalmente na formação dos novos estudantes de engenharia mecânica.

A vontade de estar na vanguarda do conhecimento empurrou a FEUP para a

participação em diversos projetos desenvolvidos globalmente, incentivando

constantemente a participação ativa dos seus alunos em programas de estágio,

permitindo o contacto com novas culturas, bem como formações em contextos

profissionais em parceria com instituições, nacionais e internacionais, mundialmente

reconhecidas.

O DEMec, o INEGI e a Docência são assim sinónimos de Qualidade da

Engenharia Mecânica na FEUP (figura 8).

2.2.– Estrutura e objetivos do curso de engenharia mecânica na FEUP

O curso de engenharia mecânica distingue-se de todos os outros pela grande

diversidade no que diz respeito às saídas profissionais, pela sua exigência, bem como

na formação do próprio individuo no que diz respeito a competências pessoais, o que

permite a garantia a todos aqueles que terminam o curso a estarem mais bem

preparados para os desafios que os avizinham.

Figura 8 - Qualidade no MIEM

QualidadeDOCÊNCIA

DEMecINEGI


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O Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica passou, desde o ano letivo de

2006/2007, a estar de acordo com Declaração de Bolonha3, documento que constituiu

o início do Processo de Bolonha, o qual tem como principal objetivo “introduzir um

sistema mais comparável, compatível e coerente para o ensino superior europeu”

(EUR-Lex 2015). Neste sentido, o curso teve de se adaptar a uma estrutura baseada

em ciclos de estudos e créditos (ECTS), conferindo ao fim de três anos o grau de

Licenciado e ao fim de cinco o grau de Mestre, sendo ainda possível, no final dos cinco

anos, a obtenção do grau de Doutoramento (figura 9).

Deste modo, a FEUP consegue uma estrutura do curso de mecânica que

cumpre na íntegra as indicações da Declaração de Bolonha, promovendo a

empregabilidade e a competitividade internacional do sistema europeu do Ensino

Superior, mantendo ao mesmo tempo um nível de qualidade que lhe era já

reconhecido.

E porque a mobilidade e o contacto com outras culturas são experiências que

a FEUP considera importantes na formação os seus alunos, durante o período de

estudos, os estudantes têm ainda a possibilidade de irem estudar para uma

universidade estrangeira através de vários programas de mobilidade como é caso do

ERASMUS, ERASMUS MUNDUS, MOBILE, entre outros.

Mas na FEUP, a Engenharia Mecânica não acontece só dentro da sala de aula,

pois a ação contínua de palestras, convenções, encontros, proporcionam aos

3 Documento assinado a 19 de junho de 1999 pelos Ministros da Educação de 29 países europeus,

dos quais Portugal faz parte.

3º Ciclo

(180 ECTS)

Doutoramento

(3 anos)

2 º Ciclo

(120 ECTS)

Mestrado

Integrado

(300 ECTS)

MIEM

(5 anos) 1º Ciclo

(180 ECTS

Figura 9 - Estrutura do Curso de Engenharia Mecânica na FEUP


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estudantes outras fontes de conhecimento e experiências importantes na sua

formação.

Pautando-se assim por elevados padrões de exigência, a FEUP considera que

os Engenheiros Mecânicos devem, no final do curso, possuir sólidos conhecimentos

em diversas áreas e que todos os seus estudantes devem adquirir uma série de

competências profissionais que considera básicas para exercerem de uma forma

ética, inteligente e íntegra o seu exercício (figura 10), não esquecendo para isso a

importância da formação contínua (SIGARRA 2015 A).

Por possuírem conhecimentos em muitas áreas, os Engenheiros Mecânicos são

profissionais que podem intervir também em várias atividades/setores e por isso o

leque de saídas profissionais tornam-se também mais vastas:

Construção de equipamentos mecânicos e térmicos (veículos automóveis e

ferroviários, máquinas-ferramentas, estruturas metálicas, caldeiras,

permutadores de calor...);

Ética

Inteligente

Íntegra

Resolver problemas com

competencia técnica

Reconhecer a necessidade e a importancia da experimentação

Comunicar de uma forma eficaz

Participar em equipas

multidisciplinares

Figura 10 - Competências profissionais a adquirir no fim do Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica


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Produção de energia (energia térmica, energia eólica, novas energias,

climatização, qualidade do ar interior...);

Planeamento e de gestão da produção (logística, transportes, manutenção

industrial, gestão de recursos humanos, gestão da qualidade...);

Automação industrial (automatização de linhas de produção, robótica,

sistemas de controlo...);

Desenvolvimento e aplicação de novos materiais (materiais cerâmicos,

compósitos, poliméricos, biomateriais …)

Projeto e desenvolvimento de novos produtos design integrado, ergonomia,

sustentabilidade,…)

Gestão de manutenção e reparação automóvel;

Criação de novas empresas de índole tecnológica;

Avaliação de projetos e consultadoria. (SIGARRA, 2015).

A qualidade dos engenheiros mecânicos que saem formados, fazem com que

mais de 90% dos recém-graduados da FEUP consiga emprego até ao terceiro mês

após conclusão do curso4.

2.3.– A FEUP e o mundo empresarial

Ao longo deste século, uma das grandes mudanças na FEUP passou de facto

pela abertura ao mundo exterior, nomeadamente com o mundo empresarial, relação

que se tem vindo a fortificar com enormes benefícios para a faculdade, para os

estudantes, para as empresas e para a sociedade.

As parcerias com as empresas e associações têm desempenhado um papel

fundamental a vários níveis, desde as palestras, às convenções, encontros, visitas de

estudo, estágios, constituindo muitas vezes verdadeiras rampas de lançamento de

muitos engenheiros mecânicos para o mercado de trabalho, como é o caso da A. Brito,

da Adira, da Amtrol Alfa, da Caetano Bus, da Continental Mabor, etc.

Para além deste tipo de colaboração, e no sentido de criar avanços em prol da

população, a FEUP, através do INEGI, com os seus laboratórios, oficinas e

ferramentas informáticas conseguiu impor-se como um agente importante no apoio às

4 Dados da Brochura MIEM no Sistema de Informação SIGARRA da Universidade do Porto


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15

empresas desenvolvendo parcerias com várias entidades, quer através de projetos de

investigação e desenvolvimento, quer de consultoria e até mesmo de prestação de

serviços (figura 11).

Muitos têm sido os projetos de investigação e desenvolvimento com aplicações

da mecânica em que o INEGI tem tido um papel de enorme relevância, sendo

praticamente impossível no âmbito deste trabalho falar de todos, pelo que, optou-se

por dar alguns exemplos integrando-os nos três setores que serão abordados no

capítulo seguinte referente às aplicações da mecânica, nomeadamente nas áreas da

indústria automóvel, biomecânica e nanotecnologia.

Fonte: INEGI

Oferta de ID&I no INEGI

Figura 11- Oferta ID&I


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3 – APLICAÇÕES DA ENGENHARIA MECÂNICA

Devido à sua enorme versatilidade a Engenharia Mecânica tem aplicações em

diversas áreas, desde a energia, à metalomecânica, à indústria automóvel e

transportes, ao ambiente, à aeronáutica, à saúde, à nanotecnologia, à biomecânica,

etc. Dada a sua enorme vastidão de aplicações, optou-se, a título de exemplo, por

restringir a três áreas, todas elas com projetos de investigação e desenvolvimento

com a participação do INEGI: indústria automóvel, também por se considerar uma

área apelativa a nível de mercado de trabalho, e a biomecânica e nanotecnologia por

se considerarem áreas de investigação de forte impacto no futuro.

3.1. – Indústria automóvel

A indústria automóvel (e os transportes) revolucionou completamente as

sociedades, assumindo um fator importantíssimo no desenvolvimento económico dos

países, sendo atualmente um dos setores de mercado de maior potência económica

a nível mundial, sendo igualmente uma das indústrias onde o desenvolvimento dos

processos científicos e tecnológicos tem trazido grandes mudanças.

Um dos primeiros avanços que hoje todos consideram normal é a caixa de

mudanças automática, onde um computador assume a função humana e toma a

decisão de mudança de velocidade. Mas existem muitos outros exemplos onde são

bem visíveis a evolução desta indústria: a tentativa de aplicação de caixas negras de

modo a perceber melhor as causas dos acidentes; a possibilidade da aplicação de

lasers e radares de pequeno porte para ajudar o condutor a evitar acidentes; os

progressos nas formas de travagem, como a travagem hidráulica, que aumenta

significativamente o conforto dos utilizadores, bem como os sistemas controlados por

computadores que permitem a travagem automática do carro, quando este se

encontra em locais de grande inclinação. Mais recentemente surgiram os processos

de estacionamento autónomo onde o condutor apenas precisa de posicionar o carro

à frente do lugar de estacionamento e ir mudando a caixa de velocidades da posição

“D” para a “R”, método aliás já utilizado pela marca alemã Mercedes-Benz nos seus

carros topo de gama Classe S. (SUPERINTERESSANTE 2015)


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Este é um dos setores onde o INEGI tem parcerias com várias entidades o que

lhe tem permitido participar e colaborar em diversos projetos de investigação e

desenvolvimento na área da mecânica (figuras 11,12,13).

Fonte: INEGI

Alguns projetos de investigação e desenvolvimento com a colaboração do INEGI

Projeto que consistiu na investigação e desenvolvimento de novas soluções de tanques híbridos de combustível de metal/plástico, com o objetivo de tornar o produto mais competitivo.

O objetivo é desenvolver uma

aplicação informática que

determine os esforços

envolvidos e o rendimento em

transmissões por cabo, com

acionamento manual ou

mecânico.

O objetivo constituía em desenvolver um sistema automatizado de classificação de pneus

Figura 13 - Projeto PNGHFT- Nova geração de tanques híbrido de combustível

Figura 12 - Projeto SIMCABLE- Simulação Mecânica de Atuadores por Cabo

Figura 14 - Projeto AUTO CLASS


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3.2. – Biomecânica

São várias as definições que existem para esta ciência, no entanto, e numa

análise meramente morfológica, “bio” é relativo aos seres vivos, logo Biomecânica

consistirá na aplicação dos princípios da Mecânica aos seres vivos. No fundo, a

Biomecânica dedica-se ao estudo do movimento humano, isto é, à análise e

compreensão dos movimentos mecânicos do corpo humano, aos fatores que os

condicionam e aos seus efeitos (IPB 2015), constituindo atualmente uma das áreas

em maior desenvolvimento.

Ao estar presente em todos os movimentos do dia-a-dia, desde o caminhar, ao

comer, até à prática de desporto de alto rendimento, facilmente se compreende que

se conseguíssemos entender os movimentos mecânicos do corpo humano e o

comportamento das suas estruturas internas, os benefícios poderiam ser enormes,

sobretudo para o desporto, onde os resultados poderiam ser otimizados e os riscos

de lesões reduzidos.

Atualmente a Biomecânica é uma área onde se verificam enormes trabalhos de

pesquisa, nomeadamente ao nível do conhecimento das estratégias e dos

mecanismos que os seres vivos desenvolvem para otimizar a sua resistência sem

comprometer a mobilidade, bem como ao nível da estrutura interna, cujo entendimento

de como o ambiente mecânico influencia as condições físicas das células, poderá ser

determinante para a compreensão de algumas questões ligadas à saúde. Por outro

lado, a utilização de fórmulas matemáticas e simulações computacionais na

Figura 15- A Biomecânica e as forças no

movimento mecânico do corpo humano


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biomecânica permite contribuir para a reprodução do comportamento mecânico dos

tecidos vivos, bem como para otimizar o projeto de implantes, reparar fraturas ósseas,

entre outras situações envolvendo o corpo humano. (Barbedo de Magalhães, D.

Santos e Falcão e Cunha 2015).

A Biomecânica é uma ciência que só recentemente começa a chamar a

atenção e a impor-se no campo da investigação mas acredita-se que com grande

impacto num futuro muito próximo.

Também nesta área o INEGI tem vindo a formar parcerias envolvendo

conhecimentos de engenharia mecânica, participando em diversos projetos de

investigação e desenvolvimento (figuras 14, 15 e 16).

Fonte: INEGI


Desenvolvimento de metodologias de projeto e fabrico de prótese de anca e de próteses maxilo faciais usando a fundição, o forjamento e a conformação plástica de ligas de titânio associadas ao acabamento final por maquinagem convencional e por maquinagem química.

O INEGI assegurou o desenvolvimento dos subsistemas de climatização e robotização do equipamento

Baseado em conhecimentos de biomecânica da coluna vertebral, um dos objetivos será o de permitir o desenvolvimento de ortóteses (coletes) para a correção ou contenção de escoliose.

Figura 16 - Projeto TOOLING EDGE

Figura 18 - Projeto PET II- Equipamento para mamografia utilizando a tecnologia PET

Figura 17 - Projeto BIOSPINE- tratamento de patologias da coluna vertebral


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3.3. – Nanotecnologia

A nanotecnologia é, provavelmente, a área de investigação que atualmente

mais tem suscitado o interesse por parte de toda a comunidade científica e da

sociedade de uma forma em geral.

De acordo com o publicado pela SOKANU- The World`s Best Career Test, “um

engenheiro no ramo da nanotecnologia é uma pessoa que trabalha com os fragmentos

mais pequenos e surpreendentes da ciência. Ele procura aprender novas técnicas e

conceitos que possam revolucionar os ramos da saúde, ciência, tecnologia e mesmo

do meio ambiente, integrando as várias funcionalidades da nanotecnologia,

demonstrando uma forte aptidão para a atenção aos detalhes e um desejo intenso

para o sucesso e inovação”.

As áreas de aplicação da nanotecnologia são muito diversas, desde a nano

medicina, que se foca no fabrico de estruturas moleculares, com o propósito de

tratamento ou prevenção de doenças ou anomalias genéticas, até à área da

alimentação, como é o caso da criação de dispositivos microscópicos nas

embalagens, permitindo avisar o consumidor que o produto já não pode ser

considerado seguro para consumo. Outra área que irá provocar um enorme avanço

na ciência será o ramo dos nano processadores, onde será possível reduzir o tamanho

de um sistema informático, aumentando deste modo a sua eficácia e potência.

Neste campo, Portugal deu já um passo gigantesco que pode trazer grandes

benefícios neste campo de investigação, criando uma filiação com a Espanha, o

Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia (INL), localizado na cidade de

Braga. O INL participa em inúmeras investigações com várias empresas, faculdades

e mesmo estudantes, sendo a primeira organização intergovernamental da Europa no

domínio da nano ciência e da nanotecnologia. Neste sentido, e uma vez que está tão

perto da FEUP, pode ser que um dia o INL venha a fazer algum projeto inovador em

parceria com os engenheiros da FEUP.

Embora seja uma área de investigação muito recente, a nanotecnologia tem

evoluído imenso com resultados que se têm traduzido de uma forma muito positiva

em diversos campos.


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Em termos de projetos de investigação e desenvolvimento, existem atualmente

alguns a decorrer com a colaboração do INEGI (figuras 18, 19 e 20).

Fonte: INEGI


Projeto que tem como objetivo fomentar a investigação e desenvolvimento de materiais nano compósitos, bem como o uso e exploração destes novos materiais, com especial enfase nas PME’s

Projeto que tem como objetivo reduzir a variabilidade da produção de compósitos, reduzindo o desperdício e o custo desses produtos, tendo sido construído para tal um sistema para medição de permeabilidades de forma a estudar o efeito dessas novas resinas no enchimento dos moldes.

Projeto que tem como objetivo principal o desenvolvimento de fibras de carbono para aplicações aeroespaciais, cabendo ao INEGI o desenvolvimento de novos materiais à base de fibras e nanotubos de carbono bem como matérias-primas para outros setores como é o caso do automóvel.

Figura 19 - COST- Materiais Nano Compósitos

Figura 21 - Projeto EUCARBON- European Space qualified carbon Fibers and Impregnated Based Materials

Figura 20 - NANOFLUÍDOS MAGNÉTICOS- Modelação e controlo do processo de moldação


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4 – PREVISÃO PARA O FUTURO

Apesar das inúmeras vantagens, benefícios que todos estes desenvolvimentos

científicos e tecnológicos trouxeram para a sociedade, continuam a existir diversos

problemas, várias questões que carecem de ser resolvidas e a melhor forma de o

conseguir é mantermo-nos na vanguarda da inovação, estabelecer desafios e investir

na formação e educação para assim podermos também melhorar a qualidade de vida.

Neste sentido é extremamente importante a comunicação, a colaboração, a troca de

informações com outras culturas e, sobretudo, com outras áreas de saber de forma a

podermos crescer de uma forma globalmente sustentável.

4.1. – O engenheiro mecânico do futuro

Segundo o Novo Dicionário integral da Língua Portuguesa (2008, p. 619) a

engenharia é a “aplicação dos conhecimentos científicos e empíricos à conceção de

estruturas, dispositivos e meios de transformar e converter os recursos naturais de

modo a contemplar as necessidades humanas”. Como futuros engenheiros, mas,

sobretudo, como inovadores, considera-se os engenheiros mecânicos agentes

fulcrais nas tecnologias que servem a população.

É uma profissão que se encontra representada num espetro enorme da

indústria, tanto tradicional como nova, o que lhe permite ser uma fonte de inovação

em diversas áreas, como é o caso das energias renováveis, onde pode ajudar a criar

e desenvolver novas fontes de energia, bem como ajudar a limpar e melhorar a

eficiência das já existentes.

Atualmente na Universidade de Boston está a ser desenvolvido um estudo com

o objetivo de maximizar as qualidades das lâmpadas LED de luz branca de alta

qualidade, as quais, apesar de comuns, não podem ser utilizadas em diversos locais.

Se este estudo fosse bem-sucedido, iria permitir aos Estados Unidos poupar cerca de

20 mil milhões dólares e reduzir as emissões de dióxido de carbono em 150 milhões

de toneladas anualmente.

Para além da energia, existem muitas outras áreas onde a ação da engenharia

mecânica pode ser extremamente importante como é o caso da agricultura,


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transportes, segurança, saúde, ou mesmo o acesso a recursos naturais, inclusive à

água, bem essencial e que atualmente afeta milhares de pessoas no mundo.

Com o objetivo de fazer uma previsão para os próximos 20 anos, bem como

garantir o desenvolvimento contínuo e sustentável de novas tecnologias, em 2008 a

ASME (American Society of Mechanical Engineers), realizou uma conferência que

reuniu mais de 120 engenheiros e cientistas provenientes de 19 países,

representantes de diversos ramos da indústria, governo e ensino. Nessa conferência,

após alguma deliberação e, no sentido de fornecer algumas soluções para os

problemas predominantes da nossa sociedade, chegaram-se a algumas conclusões

que se consideraram essenciais a reter:

Evoluir de forma sustentável através de novas técnicas e inovações, e

responder às pressões ambientais globais provocadas pelo crescimento

económico;

Estar na vanguarda da implementação de uma abordagem de design de

sistemas;

Envolver-se em colaboração internacional em torno do nosso

conhecimento crítico e das nossas competências;

Criar soluções para a população mundial que vive em condições pouco

favoráveis;

Investir o trabalho das nano e biotecnologia para fornecer soluções em

diversas áreas, entras quais a, saúde, energia e gestão da água. (ASME,

2008).

De facto são muitos os desafios que o mundo atual nos coloca e o engenheiro

mecânico poderá ter um papel preponderante no caminho para a resolução de muitos

dos problemas. Para isso terá de reunir uma série de competências técnicas e

pessoais que lhe permitam conjugar o saber fazer, o saber agir e o saber ser.

A engenharia mecânica tem dado passos gigantescos. Os desenvolvimentos

científicos e tecnológicos na engenharia mecânica, em colaboração com outras áreas

do saber, têm proporcionado instrumentos, máquinas, ferramentas, processos, tem

resolvido uma série de problemas do mundo contemporâneo e tem contribuído de uma

forma inigualável e eficaz para uma melhor qualidade de vida.


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Por outro lado, os ambientes económicos, políticos, sociais e culturais

influenciam as sociedades e as preocupações que nos afetam hoje não são as

mesmas que eram no passado.

Em última análise, o engenheiro mecânico do futuro vai ser aquele que irá

conseguir ter os conhecimentos e as técnicas, ter a capacidade para aplicar os

conhecimentos adquiridos, ser capaz de motivar e mobilizar e ter determinadas

competências pessoais, valores, atitudes, como o respeito, a responsabilidade, o

espirito de equipa e de colaboração.

4.2. – Visões prospetivas de algumas aplicações da engenharia mecânica

4.2.1.– Indústria automóvel

Este é um setor que apesar de já ter tido enormes transformações, devido aos

grandes avanções científicos e tecnológicos, continua a desafiar os investigadores.

Entre as medidas de ajuda ao condutor recentemente desenvolvidas destacam-

se o sistema de Ecall, cuja função é avisar o 112 em caso de acidente permitindo,

tornando assim mais eficaz a assistência médica. Para complementar este sistema

começa-se a estudar a integração de caixas negras, que têm como principal função o

armazenamento de forma indestrutível de toda a informação do veículo, inclusive do

comportamento do condutor.

Recentemente os avanços tecnológicos na indústria automóvel têm-se focado

em tornar o automóvel o mais inteligente e independente possível, não apenas no

âmbito da automatização mas também na criação de sistemas que apoiem na

condução, segurança e, em caso extremo de acidente, que aumentem a rapidez com

que as vítimas são assistidas. Ainda no capítulo da autonomia, os carros do futuro não

irão sequer precisar de volante, acelerador, pedal de travão, nem mesmo condutor

(figura 20). (Revista Quero Saber: Edição Especial, 2015).


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Indo de encontro a um dos grandes desafios deste século e do futuro, também

aqui a sustentabilidade, nomeadamente a ambiental, não poderia ficar esquecida,

tendo-se vindo a fazer, no âmbito da ecologia, grandes esforços para reduzir as

emissões de dióxido de carbono para a atmosfera, como é o caso do célebre sistema

Start&Go que desliga o motor sempre que este se encontra parado. Algo que talvez

se pudesse explorar seria a necessidade de haver tráfego mais fluído, criando

sistemas de comunicação entre o automóvel e as centrais de comunicação.

4.2.2. – Biomecânica

Embora seja evidente o benefício em estudar os sistemas biomecânicos com o

propósito de tirar partido das suas características e estratégias de funcionamento em

sistemas de engenharia, esta é uma área da investigação ainda muito recente, com

muito trabalho pela frente, sendo atualmente muitas as questões que se colocam.

Se por um lado a biomecânica varia de pessoa para pessoa ao depender de

um grande número de fatores como a morfologia, o tipo de alimentação, as condições

de vida, etc., por outro, também ainda não são bem conhecidos os limites do ser

humano, informação que será importante para compreender o organismo humano e,

nesse sentido, permitir melhores métodos de treino, bem como metodologias clínicas

para reabilitação mais eficazes. Outra das questões passa pelas implicações no

Figura 22- Protótipo de veículo autónomo


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envelhecimento da atividade física intensa realizada durante a juventude, cujo

conhecimento é ainda muito escasso.

4.2.3. – Nanotecnologia

No espaço de 50 anos prevê-se que a nanotecnologia vá desempenhar um

papel preponderante no mundo atual nas mais diversas áreas, desde a medicina, à

engenharia aerospacial ou mesmo no conforto doméstico.

Num futuro próximo o ser humano será capaz de tomar um comprimido que

conterá centenas de nano robots que irão ser absorvidos pela corrente sanguínea;

substâncias corporais indesejadas, tal como o colesterol, irão servir de "combustível"

a estes nano robots, os quais irão viajar no sangue, mantendo-nos saudáveis fazendo

o trabalho dos glóbulos vermelhos e brancos. E Isto será apenas o início do que a

nanotecnologia poderá proporcionar.

Os computadores serão mais pequenos e milhares de vezes mais rápidos. Os

ecrãs de televisão deixarão de existir e, em sua substituição, teremos simplesmente

um projetor de tamanho muito reduzido, que será projetado para uma parede,

substituindo os tradicionais écrans de televisão. Isto será possível usando os avanços

da nanotecnologia para fazer biliões de pixéis manoscópicos que mudarão as cores

que vão aparecendo na parede. Beneficiando desta evolução, os programas espaciais

poderão dar passos gigantescos, na medida em que poderá ser possível construir

materiais mais resistentes e combustíveis propulsores muito mais rápidos.

A nanotecnologia permitirá assim a construção de coisas que atualmente

julgamos impossíveis e, o que hoje vimos em muitos filmes de ficção científica, poderá,

amanhã, fazer parte do nosso quotidiano.

4.3. – O futuro da FEUP e do Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica

A FEUP será com certeza ser uma faculdade que primará pela partilha do

conhecimento, pela troca de experiências, apostando decididamente na inovação e

tecnologia dos meios de informação e comunicação.


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Em relação ao INEGI acredita-se num reforço das parcerias com as várias

entidades de modo a permitir, quer uma maior integração dos futuros engenheiros

mecânicos, quer num aumento de projetos de desenvolvimento e inovação em prol da

sociedade.

No que diz respeito ao Mestrado Integrado de Engenharia Mecânica, e

atendendo à importância que a FEUP dá à experimentação, pensa-se que um reforço

na estrutura do curso da carga horária das práticas de algumas unidades curriculares

pudesse trazer ainda melhores resultados para os estudantes. Por outro lado, e

sabendo da atenção que a FEUP tem prestado aos novos desafios que se prendem

com a sustentabilidade, económica, social, ambiental e cultural, e indo de encontro ao

próprio conceito de engenharia mecânica, que tem como objetivo a resolução das

preocupações sociais, pensa-se que uma cadeira na área da sociologia, da cidadania

pudesse contribuir para um acordar mais eficaz para estas questões.


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CONCLUSÃO

A Engenharia Mecânica não é estática, não é hermética, não está isolada,

devendo ter sempre como objetivo final a resolução de preocupações sociais, daí que

atualmente o conceito de engenharia mecânica seja muito mais abrangente.

Ao longo deste século, o ensino da engenharia mecânica na FEUP conseguiu

impor-se como um curso de referência, pautado pela exigência e qualidade e, atenta

aos desafios que iam surgindo, percebeu que o caminho para promover e integrar os

seus estudantes passaria também por abrir-se ao exterior, formando parcerias com

associações e empresas.

Nós vivemos num mundo global, onde as atitudes, os valores também

ganharam uma outra importância, não maior, mas diferente. O perfil técnico do

engenheiro mecânico não pode estar dissociado do perfil comportamental. A

multidisciplinaridade, a comunicação, a colaboração, o sentido de responsabilidade

são competências exigidas ao futuro engenheiro, o qual só conseguirá evoluir se

souber integrar-se, articular-se com outras áreas do saber, de forma a poder

responder aos novos desafios harmoniosamente e de uma forma sustentável.

Nós não podemos adivinhar o futuro mas podemos refletir sobre o mundo que

nos rodeia, sobre as necessidades e tentar prever algumas das dificuldades de forma

a estarmos melhor preparados para os novos e futuros desafios.


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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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um século de engenharia mecânica na feup i engenharia...

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