Introdução à Engenharia

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Concebido como livro-texto para os alunos do primeiro semestre de todas as engenharias, que têm Introdução à engenharia como disciplina introdutória do currículo, o material oferece uma abordagem simples e adequada à cultura das escolas brasileiras. O autor valeu-se dos muitos anos de experiência em sala de aula e de exercício da profissão para escrever um texto capaz de interessar aos estudantes de hoje.

 

13 capítulos

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Capítulo 1. Engenharia: uma breve introdução

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CAPÍTULO

1

Engenharia: uma breve introdução

N

este capítulo você será apresentado ao fantástico mundo da engenharia.

As perguntas básicas a fazer sobre a engenharia são: o quê? Por quê?

Para quê? Como? Quando? Qual? Quem? Onde? No final deste livro você será capaz de responder a todas essas perguntas e terá uma boa noção do que esperar do brilhante futuro dessa grande profissão.

Neste capítulo você estudará:

O

conceito da engenharia.

A importância e as vantagens de uma carreira em engenharia.

As atividades realizadas por um engenheiro.

Algumas das habilidades necessárias para os profissionais de engenharia.

A maior parte das pessoas não tem uma ideia clara sobre a engenharia, sobre o que os engenheiros fazem ou por que eles são tão importantes para a sociedade. A engenharia é muitas vezes rotulada como uma profissão “discreta”,

“invisível” ou até “desconhecida”, embora tudo o que envolva os avanços tecnológicos e a produção de bens e serviços esteja relacionado à engenharia.

 

Capítulo 2. As atividades dos engenheiros

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CAPÍTULO

2

As atividades dos engenheiros

A

s atividades desenvolvidas pelos engenheiros no seu dia a dia são inúmeras e dependem tanto da especialidade de engenharia quanto de fatores econômicos, de oportunidade, tipo de formação e do perfil do profissional.

À diferença de seus antecessores, que dependiam muito das habilidades manuais, os engenheiros da atualidade estão apoiados em suas habilidades intelectuais. Isso se deve ao nível de complexidade que nossa civilização atingiu, em que o conhecimento é muito valorizado em comparação com o trabalho manual e repetitivo, cada vez mais desempenhado por máquinas de forma mais barata e eficiente.

Neste capítulo você estudará:

Características

e conhecimento científico exigidos de um engenheiro.

Os campos de atuação dos engenheiros.

Equipes e profissionais que apoiam as atividades de engenharia e suas funções cada vez mais necessárias.

Os engenheiros trabalham com ideias (princípios científicos e conceitos abstratos), objetos (máquinas, materiais, circuitos, software), pessoas (empregados, associados, supervisores, clientes) e dinheiro (financiamentos, custos, taxas, economia, preços e lucros). As várias funções que o engenheiro pode desempenhar fazem da engenharia um grande campo de atividades.

 

Capítulo 3. Habilidades necessárias ao engenheiro

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CAPÍTULO

3

Habilidades necessárias ao engenheiro

A

palavra “habilidade” relaciona as ideias de capacidade, inteligência, aptidão, engenhosidade, destreza e astúcia. Para poder realizar as atividades descritas no capítulo anterior, o estudante deverá desenvolver ou aperfeiçoar habilidades bastante específicas, algumas exclusivas da engenharia, o que faz dessa uma profissão adequada a um grupo seleto de pessoas.

Neste capítulo você estudará:

As

habilidades e as bases fundamentais para um engenheiro de sucesso.

A diferença entre habilidades e conhecimento.

O perfil requerido pela profissão de engenharia.

As escolas de engenharia não focam explicitamente o desenvolvimento de habilidades, dando preferência para o treinamento técnico. Embora importantes, muitas habilidades têm caráter subjetivo, o que pode dificultar a sua avaliação.

Algumas escolas oferecem cursos de curta duração para desenvolver habilidades de oratória ou redação técnica. Outros currículos de formação de engenheiros incluem os assuntos aqui tratados na disciplina de introdução à engenharia, para que desde o início o estudante conheça e aplique as recomendações básicas que lhe garantirão sucesso na sua profissão.

 

Capítulo 4. As especialidades da engenharia

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CAPÍTULO

4

As especialidades da engenharia

A

s especialidades da engenharia estão relacionadas com o conhecimento específico dos engenheiros. Elas foram surgindo à medida que a quantidade de conhecimento foi aumentando e a sociedade foi se tornando cada vez mais complexa e abstrata. Cada nova solução gera novas necessidades, tornando difícil acumular tudo em uma única função. Para isso, foram surgindo ramificações das áreas estudadas na engenharia, a fim de aprofundar as possibilidades de ação de cada campo.

Neste capítulo você estudará:

A

origem histórica das especialidades de engenharia.

A classificação das especialidades de engenharia.

As atividades e atribuições de cada especialidade.

Até o século XVIII, as técnicas de engenharia eram desenvolvidas nos institutos militares. As primeiras escolas para aplicações civis da engenharia foram a École Nationale des Ponts et Chaussées, de Paris, fundada no ano de 1747; a Academia de Artilheria de Segóvia, Espanha, em 1764 (que abriu as portas aos civis para fornecer uma titulação equivalente ao engenheiro industrial, não militar) e a Academia de Minas, em Freiberg, Alemanha, em 1765.

 

Capítulo 5. O método para a solução dos problemas de engenharia

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CAPÍTULO

5

O método para a solução dos problemas de engenharia

“A formulação de um problema é mais importante que sua solução.”

Albert Einstein

N

a engenharia, é crucial uma mente aberta para identificar necessidades da sociedade e, posteriormente, encontrar formas de organizar, planejar e executar as mudanças desejadas. Neste capítulo, vamos trabalhar com o propósito primordial da engenharia: a resolução de problemas. Resolver um problema é buscar a melhor solução dentre todas aquelas que satisfazem requisitos e fatores condicionantes. Os engenheiros têm uma metodologia específica para o tratamento dos problemas de engenharia. Você será treinado para evitar atalhos ou tendências que levem à perda de tempo.

Neste capítulo você estudará:

A

metodologia específica utilizada pelos engenheiros. práticos e úteis de problemas e processos de soluções.

As cinco fases da solução de problemas na engenharia.

Exemplos

Você já sabe que a engenharia é essencialmente o estudo de problemas e de suas soluções com o propósito de beneficiar a sociedade. Isso significa promover o bem-estar de todas as pessoas. Esse bem-estar é alcançado gradualmente pela mudança de algumas situações consideradas negativas, inconvenientes ou difíceis.

 

Capítulo 6. Modelos e modelagem na engenharia

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CAPÍTULO

6

Modelos e modelagem na engenharia

O

ser humano possui uma habilidade incrível para a criação de ferramentas que lhe permitem alterar a ordem das coisas para controlar o meio ambiente. Essa capacidade o distingue dos outros animais. Na engenharia, existem diversas ferramentas que permitem modelar a representação de sistemas físicos reais, seja na forma dimensional, operacional ou matemática.

Neste capítulo, serão apresentadas ferramentas criadas para controlar e predizer o funcionamento desses sistemas.

Neste capítulo você estudará:

O

significado e os tipos de modelos usados na engenharia.

As formas de utilização de modelos e suas classificações.

A importância da representação de sistemas físicos.

Os engenheiros criam ferramentas especiais para análise e preparação dos seus projetos. Essas ferramentas podem ser objetivas, por exemplo: máquinas e ferramentas, máquinas de solda, calculadoras, computadores, software, veículos de transporte, guindastes, maquetes, etc., assim como subjetivas, como metodologias de planejamento, técnicas de marketing, psicologia, abstrações matemáticas, diagramas e outros.

 

Capítulo 7. A busca da solução ótima

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CAPÍTULO

7

A busca da solução ótima

A

simplicidade não faz parte do dia a dia dos engenheiros. Eles são contratados para buscar a melhor forma de satisfazer necessidades com soluções ideais para cada público ou sistema. Para isso, a otimização é fundamental nos processos de fabricação, minimizando ou maximizando o funcionamento de um produto, dependendo do seu critério. Neste capítulo, serão apresentados os detalhes da definição de critérios para ajuste de valores que levam à solução ótima.

Neste capítulo você estudará:

A

definição de ponto ótimo e valor ótimo.

As

O

variáveis que determinam os critérios.

conceito de otimização na engenharia.

Ao regular o volume de água de um chuveiro elétrico para manter a vazão de água suficiente para uma temperatura agradável, estamos fazendo o que se chama de otimização. A temperatura da água depende da potência da resistência elétrica e da vazão de água. Essa última é controlada pela abertura ou fechamento da torneira até alcançar uma temperatura agradável. Nesse, e em muitos outros casos semelhantes, existe um critério que é influenciado por uma variável que pode ser manipulada. Essa variável pode apresentar um valor para o qual o critério resulta em seu valor máximo (ou mínimo), e esse valor máximo (ou mínimo) é conhecido como valor ótimo. A Figura

 

Capítulo 8. A análise de engenharia

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CAPÍTULO

8

A análise de engenharia

A

análise é uma das fases do método de procura por soluções na engenharia. A própria palavra análise, que deriva do grego análysis (ἀνάλυσις), está associada à ideia de exame de parte ou do todo para conhecer sua natureza, seus princípios ou elementos.

Neste capítulo você estudará:

O

conceito de análise.

O uso das ferramentas científicas e analíticas.

As matérias focadas em análise.

O método de análise da engenharia.

No escopo da engenharia pode-se definir análise como:

O conjunto de atividades que permitem conhecer as variáveis dos sistemas e as suas inter-relações, de forma detalhada e quantitativa, usando a matemática e os princípios da ciência e da engenharia apropriados para estabelecer previsões do desempenho das soluções aos problemas de engenharia. (COCIAN,

2009a, p. 108).

A análise de engenharia está fundamentada na matemática básica, incluindo: aritmética, álgebra, geometria, trigonometria, estatística e cálculo diferencial e integral. Em geral, envolve também a matemática avançada:

 

Capítulo 9. O mundo quantificado dos engenheiros

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CAPÍTULO

9

O mundo quantificado dos engenheiros

A

quantificação está diretamente ligada à matemática, ou seja, aos números. Usamos números para definir valores, para comparar, diferenciar, trocar bens e solucionar problemas. Por isso, ao longo do tempo foram criados sistemas de numeração e unidades de medição padronizadas. Este capítulo aborda a importância de obter as quantidades dos elementos que se deseja calcular e de que forma a ciência auxilia nessa necessidade.

Neste capítulo você estudará:

O

significado de medições e quantificações.

As categorias principais relacionadas às medições de engenharia.

 As dimensões fundamentais e derivadas e as unidades de medida no SI.

As formas de representação dos nomes e símbolos das quantidades e unidades.

Desde os primórdios, os seres humanos sentiram a necessidade de criar padrões de comparação para poder descrever e avaliar melhor as coisas do mundo que os rodeava. Eles precisavam comunicar aos seus semelhantes, por exemplo, qual era a direção e a distância até o rio mais próximo, quantos peixes poderiam pescar, quanto milho uma pessoa conseguiria carregar, etc. Perguntas básicas do dia a dia das pessoas: Quanto? Quanta? Quantas?

 

Capítulo 10. Os materiais de engenharia

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CAPÍTULO

10

Os materiais de engenharia

O

s materiais utilizados em soluções de engenharia são fundamentais para que o produto tenha sucesso e durabilidade. A escolha parte dos critérios adotados no projeto e fará parte do memorial descritivo. É fundamental conhecer as propriedades e especificações técnicas dos materiais que serão empregados. Os critérios de escolha dos materiais são o assunto deste capítulo.

Neste capítulo você estudará:

A

combinação ideal de propriedades que cada material deve ter.

A diferença entre os materiais comuns e os de engenharia.

As fases e a classificação de materiais conforme suas propriedades.

Todos os engenheiros devem tomar decisões de escolha dos materiais. Há muitos critérios para direcioná-la, dependendo do objetivo final: engrenagens de uma transmissão, superestrutura de um edifício, um instrumento de uma refinaria de petróleo ou a construção de um circuito integrado. A questão é: como selecionar o material correto dentre os milhares disponíveis?

 

Capítulo 11. Fontes de energia

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CAPÍTULO

11

Fontes de energia

A

eficiência tecnológica na engenharia está associada ao bom aproveitamento da energia. É pensando nisso que os engenheiros se empenham em realizar projetos com energia renovável. Neste capítulo, serão amplamente analisados os tipos e as fontes de energia, recurso crucial nas soluções de engenharia.

Neste capítulo você estudará:

Quais

As

são as fontes de energia que utilizamos.

formas e os tipos de energia.

Vantagens

e desvantagens dos diferentes tipos de energia.

A energia é um dos recursos mais importantes da humanidade. Sem ela não se pode projetar, construir ou operar equipamentos, eletrodomésticos e veículos de passeio, ou processar alimentos, fabricar cimento e usar a internet!

O engenheiro deve conhecer as fontes de energia disponíveis e o seu custo, já que a energia utilizada num determinado processo deverá ser repassada ao custo dos produtos e serviços das suas soluções.

 

Capítulo 12. Habilidades de liderança, trabalho em equipe e tomada de decisão

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CAPÍTULO

12

Habilidades de liderança, trabalho em equipe e tomada de decisão

D

urante a sua formação, os futuros engenheiros são motivados a executar projetos de forma individual e em equipes. No mundo das empresas, trabalhar de forma colaborativa é uma necessidade diária. Mas o que é um grupo? Por que formar um grupo? Este capítulo irá fortalecer os seus conhecimentos nesse aspecto e fornecer o suporte necessário para que você chegue mais perto da tão sonhada liderança.

Neste capítulo você estudará:

As

características de grupos e de equipes. organizar grupos e equipes.

Ferramentas para planejamento, métodos e cálculos probabilísticos para tomada de decisões.

Como

Um grupo pode ser definido como “[...] um conjunto de pessoas que, em benefício dos seus próprios interesses, influencia uma organização, esfera ou atividade social [...]” (REAL ACADEMIA ESPAÑOLA, 2015). No âmbito da formação na escola de engenharia, um grupo pode ser definido como “[...] conjunto, ou equipe, organizado pelo professor ou pelos próprios estudantes para realizar uma tarefa comum”. Existem muitos tipos de grupos*. O trabalho em gru*Alguns profissionais diferenciam os significados de trabalho em grupo e em equipe. Para eles, o trabalho em grupo enfatiza as características individuais, tanto de execução quanto de responsabilidade, enquanto que o trabalho em equipe tem característica cooperativa, incluindo o compartilhamento de responsabilidades. Para efeitos da discussão desta seção, não foi considerada essa diferença, ou seja, trabalho em grupo ou em equipe tem o mesmo significado, e é considerado sempre cooperativo e integrado, mesmo que algumas das tarefas e responsabilidades sejam individuais. O engenheiro deverá ser hábil em desenvolver o trabalho cooperativo entre os seus subordinados, criando uma percepção de compartilhamento de responsabilidades, mesmo que ele seja o único responsável legal pelos resultados do projeto.

 

Capítulo 13. Ética e resposabilidades

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CAPÍTULO

13

Ética e responsabilidades

O

s engenheiros criam produtos e processos para melhorar a produção de alimentos, para fornecer abrigo, energia, comunicações, transporte, saúde e proteção contra os desastres naturais, além de fornecer conveniências, comodidades e beleza para o nosso dia a dia. Eles se esforçam ao máximo para realizar aquilo que inicialmente parecia impossível. Porém, isso nem sempre é possível. Alguns erros podem ter sérias consequências. Neste capítulo, veremos algumas situações em que isso ocorreu e como garantir que os riscos tecnológicos não ofusquem os seus benefícios.

Neste capítulo você estudará:

O

significado de ética na engenharia.

A

complexidade moral nas decisões.

Os

passos para resolver dilemas éticos.

A engenharia tem transformado o nosso senso de conexão com a natureza e nos levado a um mundo artificial onde qualquer sonho pode ser alcançado e qualquer problema pode ser resolvido. É claro que as tecnologias têm implicações. De um lado, geram benefícios; de outro, sua aplicação pode ter consequências negativas. Por exemplo, a exploração espacial proporcionou novos conhecimentos, que foram usados para desenvolver produtos. Entretanto, os desastres dos ônibus espaciais Challenger e Columbia levantaram novamente a discussão da importância de decisões baseadas em valores morais, colocando a segurança e o bem-estar das pessoas acima das eventuais perdas econômicas ou do não atingimento de metas.

 

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