Introdução à Engenharia Mecânica

INTRODUÇÃO À
ENGENHARIA
CURSO DE ENGENHARIA
MECÂNICA
FACULDADE PITÁGORAS
Prof. Artur José Dias de
Abreu

INTRODUÇÃO À ENGENHARIA
• 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 diferencialhumano

•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.
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.
Qualidades desejáveis de um profissional

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

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

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.
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.
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
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.
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
Processo de projeto
Ação tecnológica Ação científica
Estado da arte Conhecimentos
Necessidade Curiosidade
Viabilidade Análise
Produção Prova

Identificação de uma necessidade
Concepção
Avaliação
Comunicação
Processo de projeto

Fases do projeto

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.

Fases do projeto .
IDENTIFICAÇÃO DE UMA
NECESSIDADE
Concepção
Avaliação
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.

Fases do projeto .
IDENTIFICAÇÃO DE UMA NECESSIDADE
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

Fases do projeto .
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

Fases do projeto .
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.

Fases do projeto .
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.

Fases do projeto .
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.

Fases do projeto .
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

Fases do projeto .
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

Fases do projeto .
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.

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.

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