Engenharia
Engenharia é o uso de princípios científicos para projetar e construir máquinas, estruturas e outros itens, incluindo pontes, túneis, estradas, veículos e edifícios. A disciplina de engenharia abrange uma ampla gama de campos mais especializados de engenharia, cada um com uma ênfase mais específica em áreas específicas de matemática aplicada, ciência aplicada e tipos de aplicação. Consulte o glossário de engenharia.
O termo engenharia é derivado do latim ingenium, que significa "inteligência" e ingeniare, que significa "inventar, inventar".
Definição
A American Engineers' Conselho para o Desenvolvimento Profissional (ECPD, o antecessor da ABET) definiu a "engenharia" como:
A aplicação criativa de princípios científicos para projetar ou desenvolver estruturas, máquinas, aparelhos ou processos de fabricação, ou obras que os utilizam isoladamente ou em combinação; ou para construir ou operar o mesmo com pleno conhecimento de seu projeto; ou para prever seu comportamento em condições operacionais específicas; tudo como respeita uma função pretendida, economia de operação e segurança à vida e propriedade.
História
A engenharia existe desde os tempos antigos, quando os humanos inventaram invenções como a cunha, a alavanca, a roda e a polia, etc.
O termo engenharia é derivado da palavra engenheiro, que remonta ao século 14, quando um engenheiro (literalmente, aquele que constrói ou opera uma máquina de cerco) referido como "um construtor de máquinas militares" Neste contexto, já obsoleto, um "motor" referia-se a uma máquina militar, i.e., uma engenhoca mecânica usada na guerra (por exemplo, uma catapulta). Exemplos notáveis do uso obsoleto que sobreviveram até os dias atuais são o corpo de engenharia militar, por exemplo, o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA.
A palavra "motor" em si é de origem ainda mais antiga, derivando em última análise do latim ingenium (c. 1250), que significa "qualidade inata, especialmente poder mental, portanto, uma invenção inteligente".
Mais tarde, à medida que o projeto de estruturas civis, como pontes e edifícios, amadureceu como disciplina técnica, o termo engenharia civil entrou no léxico como uma forma de distinguir entre aqueles especializados na construção de tais projetos não militares e aqueles envolvidos na disciplina de engenharia militar.
Era antiga
As pirâmides do antigo Egito, os zigurates da Mesopotâmia, a Acrópole e o Parthenon na Grécia, os aquedutos romanos, a Via Appia e o Coliseu, Teotihuacán e o Templo Brihadeeswarar de Thanjavur, entre muitos outros, são testemunho da engenhosidade e habilidade dos antigos engenheiros civis e militares. Outros monumentos, que não existem mais, como os Jardins Suspensos da Babilônia e o Farol de Alexandria, foram importantes conquistas da engenharia de seu tempo e foram considerados entre as Sete Maravilhas do Mundo Antigo.
As seis máquinas simples clássicas eram conhecidas no antigo Oriente Próximo. A cunha e o plano inclinado (rampa) eram conhecidos desde os tempos pré-históricos. A roda, juntamente com o mecanismo de roda e eixo, foi inventada na Mesopotâmia (atual Iraque) durante o 5º milênio aC. O mecanismo de alavanca apareceu pela primeira vez há cerca de 5.000 anos no Oriente Próximo, onde era usado em uma balança simples e para mover objetos grandes na antiga tecnologia egípcia. A alavanca também foi usada no dispositivo shadoof de levantamento de água, a primeira máquina de guindaste, que apareceu na Mesopotâmia por volta de 3.000 aC, e depois na antiga tecnologia egípcia por volta de 2.000 aC. As primeiras evidências de polias datam da Mesopotâmia no início do segundo milênio aC e do antigo Egito durante a Décima Segunda Dinastia (1991-1802 aC). O parafuso, a última das máquinas simples a ser inventada, apareceu pela primeira vez na Mesopotâmia durante o período neo-assírio (911-609) aC. As pirâmides egípcias foram construídas usando três das seis máquinas simples, o plano inclinado, a cunha e a alavanca, para criar estruturas como a Grande Pirâmide de Gizé.
O primeiro engenheiro civil conhecido pelo nome é Imhotep. Como um dos funcionários do faraó Djosèr, ele provavelmente projetou e supervisionou a construção da Pirâmide de Djoser (a pirâmide de degraus) em Saqqara, no Egito, por volta de 2630–2611 aC. As primeiras máquinas práticas movidas a água, a roda d'água e o moinho de água, apareceram pela primeira vez no Império Persa, onde hoje são o Iraque e o Irã, no início do século IV aC.
Kush desenvolveu o Sakia durante o século IV aC, que dependia da força animal em vez da energia humana. Os hafirs foram desenvolvidos como um tipo de reservatório em Kush para armazenar e conter água, bem como aumentar a irrigação. Sapadores foram empregados para construir calçadas durante campanhas militares. Ancestrais kushitas construíram speos durante a Idade do Bronze entre 3700 e 3250 aC. Bloomeries e altos-fornos também foram criados durante os séculos 7 aC em Kush.
A Grécia Antiga desenvolveu máquinas em domínios civis e militares. O mecanismo de Antikythera, um antigo computador analógico mecânico conhecido, e as invenções mecânicas de Arquimedes, são exemplos da engenharia mecânica grega. Algumas das histórias de Arquimedes As invenções, bem como o mecanismo de Antikythera, exigiam conhecimento sofisticado de engrenagens diferenciais ou engrenagens epicíclicas, dois princípios-chave na teoria das máquinas que ajudaram a projetar os trens de engrenagens da Revolução Industrial e ainda são amplamente utilizados hoje em diversos campos, como robótica e engenharia automotiva.
Os antigos exércitos chineses, gregos, romanos e húngaros empregavam máquinas e invenções militares, como a artilharia desenvolvida pelos gregos por volta do século IV aC, a trirreme, a balista e a catapulta. Na Idade Média, o trabuco foi desenvolvido.
Idade Média
As primeiras máquinas práticas movidas a vento, o moinho de vento e a bomba de vento, apareceram pela primeira vez no mundo muçulmano durante a Era de Ouro Islâmica, onde hoje são o Irã, o Afeganistão e o Paquistão, no século IX dC. A primeira máquina movida a vapor prática foi um macaco a vapor acionado por uma turbina a vapor, descrita em 1551 por Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf no Egito otomano.
O descaroçador de algodão foi inventado na Índia no século 6 dC, e a roda de fiar foi inventada no mundo islâmico no início do século 11, sendo que ambos foram fundamentais para o crescimento da indústria do algodão. A roda de fiar também foi uma precursora da fiação jenny, que foi um desenvolvimento fundamental durante o início da Revolução Industrial no século XVIII.
As primeiras máquinas programáveis foram desenvolvidas no mundo muçulmano. Um sequenciador de música, um instrumento musical programável, foi o primeiro tipo de máquina programável. O primeiro sequenciador musical foi um flautista automatizado inventado pelos irmãos Banu Musa, descrito em seu Livro dos Dispositivos Engenhosos, no século IX. Em 1206, Al-Jazari inventou autômatos/robôs programáveis. Ele descreveu quatro músicos autômatos, incluindo bateristas operados por uma bateria eletrônica programável, onde eles poderiam tocar diferentes ritmos e diferentes padrões de bateria. O relógio do castelo, um relógio astronômico mecânico hidroalimentado inventado por Al-Jazari, foi o primeiro computador analógico programável.
Antes do desenvolvimento da engenharia moderna, a matemática era usada por artesãos e artífices, como fabricantes de moinhos, relojoeiros, fabricantes de instrumentos e agrimensores. Além dessas profissões, não se acreditava que as universidades tivessem muito significado prático para a tecnologia.
Uma referência padrão para o estado das artes mecânicas durante o Renascimento é dada no tratado de engenharia de minas De re metalica (1556), que também contém seções sobre geologia, mineração e química. De re metalica foi a referência química padrão para os próximos 180 anos.
Era moderna
A ciência da mecânica clássica, às vezes chamada de mecânica newtoniana, formou a base científica de grande parte da engenharia moderna. Com o surgimento da engenharia como profissão no século XVIII, o termo passou a ser aplicado de forma mais restrita a campos nos quais a matemática e a ciência eram aplicadas para esses fins. Da mesma forma, além da engenharia militar e civil, os campos então conhecidos como artes mecânicas foram incorporados à engenharia.
A construção do canal foi uma importante obra de engenharia durante as primeiras fases da Revolução Industrial.
John Smeaton foi o primeiro engenheiro civil autoproclamado e é frequentemente considerado o "pai" de engenharia civil. Ele foi um engenheiro civil inglês responsável pelo projeto de pontes, canais, portos e faróis. Ele também era um engenheiro mecânico capaz e um físico eminente. Usando um modelo de roda d'água, Smeaton conduziu experimentos por sete anos, determinando maneiras de aumentar a eficiência. Smeaton introduziu eixos e engrenagens de ferro nas rodas d'água. Smeaton também fez melhorias mecânicas no motor a vapor Newcomen. Smeaton projetou o terceiro Farol de Eddystone (1755–59), onde foi pioneiro no uso de 'cal hidráulica' (uma forma de argamassa que endurece debaixo d'água) e desenvolveu uma técnica envolvendo blocos de granito encaixados na construção do farol. Ele é importante na história, redescoberta e desenvolvimento do cimento moderno, porque identificou os requisitos de composição necessários para obter a "hidraulicidade" em cal; trabalho que levou à invenção do cimento Portland.
A ciência aplicada levou ao desenvolvimento da máquina a vapor. A sequência de eventos começou com a invenção do barômetro e a medição da pressão atmosférica por Evangelista Torricelli em 1643, demonstração da força da pressão atmosférica por Otto von Guericke usando os hemisférios de Magdeburg em 1656, experimentos de laboratório de Denis Papin, que construiu modelo de motores a vapor e demonstrou o uso de um pistão, que ele publicou em 1707. Edward Somerset, 2º Marquês de Worcester publicou um livro de 100 invenções contendo um método para aumentar a água semelhante a um coador de café. Samuel Morland, um matemático e inventor que trabalhou com bombas, deixou notas no Vauxhall Ordinance Office sobre um projeto de bomba a vapor que Thomas Savery leu. Em 1698, Savery construiu uma bomba a vapor chamada "The Miner's Friend" Empregava vácuo e pressão. O comerciante de ferro Thomas Newcomen, que construiu a primeira máquina comercial a vapor a pistão em 1712, não era conhecido por ter nenhum treinamento científico.
A aplicação de cilindros de sopro de ferro fundido movidos a vapor para fornecer ar pressurizado para altos-fornos levou a um grande aumento na produção de ferro no final do século XVIII. As temperaturas mais altas do forno possibilitadas pelo alto-forno a vapor permitiram o uso de mais cal nos altos-fornos, o que possibilitou a transição do carvão vegetal para o coque. Essas inovações reduziram o custo do ferro, tornando práticas ferrovias e pontes de ferro. O processo de pudlagem, patenteado por Henry Cort em 1784, produziu grandes quantidades de ferro forjado. A explosão a quente, patenteada por James Beaumont Neilson em 1828, reduziu bastante a quantidade de combustível necessária para fundir o ferro. Com o desenvolvimento do motor a vapor de alta pressão, a relação potência/peso dos motores a vapor possibilitou barcos a vapor e locomotivas práticas. Novos processos de fabricação de aço, como o processo Bessemer e o forno de forno aberto, inauguraram uma área de engenharia pesada no final do século XIX.
Um dos engenheiros mais famosos de meados do século XIX foi Isambard Kingdom Brunel, que construiu ferrovias, estaleiros e navios a vapor.
A Revolução Industrial criou uma demanda por máquinas com peças metálicas, o que levou ao desenvolvimento de diversas máquinas-ferramentas. Mandrilar cilindros de ferro fundido com precisão não era possível até que John Wilkinson inventou sua mandriladora, que é considerada a primeira máquina-ferramenta. Outras máquinas-ferramentas incluíam o torno de corte de parafuso, a fresadora, o torno de torre e a plaina de metal. Técnicas de usinagem de precisão foram desenvolvidas na primeira metade do século XIX. Estes incluíram o uso de gigas para guiar a ferramenta de usinagem sobre o trabalho e acessórios para manter o trabalho na posição adequada. Máquinas-ferramentas e técnicas de usinagem capazes de produzir peças intercambiáveis levaram à produção industrial em larga escala no final do século XIX.
O censo dos Estados Unidos de 1850 listou a ocupação de "engenheiro" pela primeira vez com uma contagem de 2.000. Havia menos de 50 graduados em engenharia nos Estados Unidos antes de 1865. Em 1870, havia uma dúzia de graduados em engenharia mecânica nos Estados Unidos, com esse número aumentando para 43 por ano em 1875. Em 1890, havia 6.000 engenheiros nas áreas civil, de mineração, mecânica e elétrica..
Não houve cadeira de mecanismo aplicado e mecânica aplicada em Cambridge até 1875, e nenhuma cadeira de engenharia em Oxford até 1907. A Alemanha estabeleceu universidades técnicas antes.
Os fundamentos da engenharia elétrica no século XIX incluíam os experimentos de Alessandro Volta, Michael Faraday, Georg Ohm e outros e a invenção do telégrafo elétrico em 1816 e do motor elétrico em 1872. O trabalho teórico de James Maxwell (ver: As equações de Maxwell) e Heinrich Hertz no final do século XIX deram origem ao campo da eletrônica. As invenções posteriores do tubo de vácuo e do transistor aceleraram ainda mais o desenvolvimento da eletrônica a tal ponto que os engenheiros elétricos e eletrônicos atualmente superam em número seus colegas de qualquer outra especialidade de engenharia. A engenharia química se desenvolveu no final do século XIX. A fabricação em escala industrial exigia novos materiais e novos processos e em 1880 a necessidade de produção em larga escala de produtos químicos era tal que uma nova indústria foi criada, dedicada ao desenvolvimento e fabricação em larga escala de produtos químicos em novas plantas industriais. O papel do engenheiro químico era o projeto dessas plantas e processos químicos.
A engenharia aeronáutica lida com o design do processo de design de aeronaves, enquanto a engenharia aeroespacial é um termo mais moderno que expande o alcance da disciplina incluindo o design de espaçonaves. Suas origens remontam aos pioneiros da aviação por volta do início do século 20, embora o trabalho de Sir George Cayley tenha sido recentemente datado como sendo da última década do século 18. O conhecimento inicial da engenharia aeronáutica era em grande parte empírico com alguns conceitos e habilidades importados de outros ramos da engenharia.
O primeiro PhD em engenharia (tecnicamente, ciência aplicada e engenharia) concedido nos Estados Unidos foi para Josiah Willard Gibbs na Universidade de Yale em 1863; foi também o segundo doutorado concedido em ciência nos Estados Unidos.
Apenas uma década após os voos bem-sucedidos dos irmãos Wright, houve um amplo desenvolvimento da engenharia aeronáutica por meio do desenvolvimento de aeronaves militares usadas na Primeira Guerra Mundial..
Principais ramos da engenharia
A engenharia é uma disciplina ampla que geralmente é dividida em várias subdisciplinas. Embora um engenheiro geralmente seja treinado em uma disciplina específica, ele pode se tornar multidisciplinar por meio da experiência. A engenharia é frequentemente caracterizada como tendo quatro ramos principais: engenharia química, engenharia civil, engenharia elétrica e engenharia mecânica.
Engenharia química
Engenharia química é a aplicação de princípios de física, química, biologia e engenharia para realizar processos químicos em escala comercial, como a fabricação de commodities químicas, especialidades químicas, refino de petróleo, microfabricação, fermentação e biomoléculas Produção.
Engenharia civil
Engenharia civil é a concepção e construção de obras públicas e privadas, tais como infra-estruturas (aeroportos, estradas, caminhos-de-ferro, abastecimento e tratamento de água, etc.), pontes, túneis, barragens e edifícios. A engenharia civil é tradicionalmente dividida em várias subdisciplinas, incluindo engenharia estrutural, engenharia ambiental e topografia. É tradicionalmente considerado separado da engenharia militar.
Engenharia elétrica
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Engenharia elétrica é o projeto, estudo e fabricação de vários sistemas elétricos e eletrônicos, como engenharia de transmissão, circuitos elétricos, geradores, motores, dispositivos eletromecânicos/eletromecânicos, dispositivos eletrônicos, circuitos eletrônicos, fibras ópticas, dispositivos optoeletrônicos, computadores sistemas, telecomunicações, instrumentação, sistemas de controle e eletrônica.
Engenharia mecânica
Engenharia mecânica é o projeto e a fabricação de sistemas físicos ou mecânicos, como sistemas de energia e energia, produtos aeroespaciais/aeronaves, sistemas de armas, produtos de transporte, motores, compressores, powertrains, correntes cinemáticas, tecnologia de vácuo, equipamentos de isolamento de vibração, manufatura, robótica, turbinas, equipamentos de áudio e mecatrônica.
Bioengenharia
Bioengenharia é a engenharia de sistemas biológicos para um propósito útil. Exemplos de pesquisa em bioengenharia incluem bactérias projetadas para produzir produtos químicos, novas tecnologias de imagens médicas, dispositivos portáteis e rápidos de diagnóstico de doenças, próteses, produtos biofarmacêuticos e órgãos de engenharia de tecidos.
Engenharia interdisciplinar
A engenharia interdisciplinar se baseia em mais de um dos principais ramos da prática. Historicamente, a engenharia naval e a engenharia de minas foram grandes ramos. Outras áreas de engenharia são engenharia de produção, engenharia acústica, engenharia de corrosão, instrumentação e controle, aeroespacial, automotiva, informática, eletrônica, engenharia da informação, petróleo, ambiental, sistemas, áudio, software, arquitetura, agricultura, biossistemas, biomédica, geológica, têxtil, engenharia industrial, de materiais e nuclear. Esses e outros ramos da engenharia estão representados nas 36 instituições membros licenciadas do Conselho de Engenharia do Reino Unido.
Novas especialidades às vezes se combinam com os campos tradicionais e formam novos ramos – por exemplo, engenharia e gerenciamento de sistemas terrestres envolve uma ampla gama de áreas de estudo, incluindo estudos de engenharia, ciências ambientais, ética e filosofia da engenharia.
Outros ramos da engenharia
Engenharia aeroespacial
A engenharia aeroespacial abrange o projeto, desenvolvimento, fabricação e comportamento operacional de aeronaves, satélites e foguetes.
Engenharia naval
A engenharia marítima abrange o design, desenvolvimento, fabricação e comportamento operacional de embarcações e estruturas estacionárias, como plataformas de petróleo e portos.
Engenharia de computação
A engenharia da computação (EC) é um ramo da engenharia que integra vários campos da ciência da computação e da engenharia eletrônica necessários para desenvolver hardware e software de computador. Os engenheiros de computação geralmente têm treinamento em engenharia eletrônica (ou engenharia elétrica), design de software e integração de hardware-software, em vez de apenas engenharia de software ou engenharia eletrônica.
Engenharia geológica
A engenharia geológica está associada a qualquer coisa construída sobre ou dentro da Terra. Esta disciplina aplica ciências geológicas e princípios de engenharia para direcionar ou apoiar o trabalho de outras disciplinas, como engenharia civil, engenharia ambiental e engenharia de minas. Engenheiros geológicos estão envolvidos com estudos de impacto para instalações e operações que afetam ambientes de superfície e subsuperfície, como escavações de rochas (por exemplo, túneis), consolidação de fundações de edifícios, estabilização de taludes e aterros, avaliação de risco de deslizamento de terra, monitoramento de águas subterrâneas, remediação de águas subterrâneas, escavações de mineração e exploração de recursos naturais.
Prática
Aquele que pratica engenharia é chamado de engenheiro, e aqueles licenciados para fazê-lo podem ter designações mais formais, como Engenheiro Profissional, Engenheiro Chartered, Engenheiro Incorporado, Ingenieur, Engenheiro Europeu ou Representante de Engenharia Designado.
Metodologia
No processo de projeto de engenharia, os engenheiros aplicam a matemática e as ciências, como a física, para encontrar novas soluções para problemas ou para melhorar as soluções existentes. Os engenheiros precisam de conhecimento proficiente das ciências relevantes para seus projetos de design. Como resultado, muitos engenheiros continuam a aprender novos materiais ao longo de suas carreiras.
Se existirem várias soluções, os engenheiros avaliam cada escolha de projeto com base em seu mérito e escolhem a solução que melhor atende aos requisitos. A tarefa do engenheiro é identificar, entender e interpretar as restrições de um projeto para produzir um resultado bem-sucedido. Geralmente, é insuficiente construir um produto tecnicamente bem-sucedido; em vez disso, ele também deve atender a outros requisitos.
As restrições podem incluir recursos disponíveis, limitações físicas, imaginativas ou técnicas, flexibilidade para futuras modificações e acréscimos e outros fatores, como requisitos de custo, segurança, comercialização, produtividade e facilidade de manutenção. Ao entender as restrições, os engenheiros obtêm especificações para os limites dentro dos quais um objeto ou sistema viável pode ser produzido e operado.
Resolução de problemas
Os engenheiros usam seus conhecimentos de ciência, matemática, lógica, economia e experiência apropriada ou conhecimento tácito para encontrar soluções adequadas para um problema específico. A criação de um modelo matemático apropriado de um problema geralmente permite analisá-lo (às vezes definitivamente) e testar possíveis soluções.
Geralmente existe mais de uma solução para um problema de design, portanto, as diferentes opções de design devem ser avaliadas em seus méritos antes que aquela considerada mais adequada seja escolhida. Genrich Altshuller, depois de coletar estatísticas sobre um grande número de patentes, sugeriu que os compromissos estão no cerne da estratégia de "baixo nível" projetos de engenharia, enquanto em um nível mais alto, o melhor projeto é aquele que elimina a contradição central que causa o problema.
Os engenheiros normalmente tentam prever o desempenho de seus projetos de acordo com suas especificações antes da produção em escala total. Eles usam, entre outras coisas: protótipos, modelos em escala, simulações, testes destrutivos, testes não destrutivos e testes de estresse. O teste garante que os produtos terão o desempenho esperado, mas apenas na medida em que o teste for representativo do uso em serviço. Para produtos, como aeronaves, que são usados de forma diferente por diferentes usuários, falhas e deficiências inesperadas (e mudanças de projeto necessárias) podem ser esperadas ao longo da vida operacional do produto.
Os engenheiros assumem a responsabilidade de produzir projetos que tenham o desempenho esperado e, exceto aqueles empregados em áreas específicas da indústria de armas, não prejudiquem as pessoas. Os engenheiros normalmente incluem um fator de segurança em seus projetos para reduzir o risco de falha inesperada.
O estudo de produtos com falha é conhecido como engenharia forense. Ele tenta identificar a causa da falha para permitir um redesenho do produto e, assim, evitar uma nova ocorrência. Uma análise cuidadosa é necessária para estabelecer a causa da falha de um produto. As consequências de uma falha podem variar em gravidade, desde o menor custo de uma quebra de máquina até grandes perdas de vida no caso de acidentes envolvendo aeronaves e grandes estruturas estacionárias, como edifícios e barragens.
Uso do computador
Como em todos os empreendimentos científicos e tecnológicos modernos, os computadores e softwares desempenham um papel cada vez mais importante. Assim como o software aplicativo de negócios típico, há vários aplicativos auxiliados por computador (tecnologias auxiliadas por computador) especificamente para engenharia. Os computadores podem ser usados para gerar modelos de processos físicos fundamentais, que podem ser resolvidos usando métodos numéricos.
Uma das ferramentas de design mais amplamente utilizadas na profissão é o software de design auxiliado por computador (CAD). Ele permite que os engenheiros criem modelos 3D, desenhos 2D e esquemas de seus projetos. CAD junto com maquete digital (DMU) e software CAE, como análise de método de elemento finito ou método de elemento analítico, permite que os engenheiros criem modelos de projetos que podem ser analisados sem a necessidade de fazer protótipos físicos caros e demorados.
Permitem a verificação de defeitos em produtos e componentes; avaliar ajuste e montagem; estudar ergonomia; e analisar características estáticas e dinâmicas de sistemas como tensões, temperaturas, emissões eletromagnéticas, correntes e tensões elétricas, níveis lógicos digitais, fluxos de fluidos e cinemática. O acesso e a distribuição de todas essas informações geralmente são organizados com o uso de software de gerenciamento de dados do produto.
Também existem muitas ferramentas para dar suporte a tarefas específicas de engenharia, como software de fabricação assistida por computador (CAM) para gerar instruções de usinagem CNC; software de gestão de processos de fabrico para engenharia de produção; EDA para placa de circuito impresso (PCB) e esquemas de circuitos para engenheiros eletrônicos; Aplicações MRO para gerenciamento de manutenção; e Software de arquitetura, engenharia e construção (AEC) para engenharia civil.
Nos últimos anos, o uso de software de computador para auxiliar no desenvolvimento de produtos passou a ser conhecido coletivamente como gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM).
Contexto social
A profissão de engenheiro se envolve em uma ampla gama de atividades, desde grandes colaborações em nível social até projetos individuais menores. Quase todos os projetos de engenharia são obrigados a algum tipo de agência de financiamento: uma empresa, um conjunto de investidores ou um governo. Os poucos tipos de engenharia que são minimamente limitados por tais questões são a engenharia pro bono e a engenharia de design aberto.
Pela sua própria natureza, a engenharia tem interconexões com a sociedade, a cultura e o comportamento humano. Todo produto ou construção utilizada pela sociedade moderna é influenciada pela engenharia. Os resultados da atividade de engenharia influenciam mudanças no meio ambiente, na sociedade e nas economias, e sua aplicação traz consigo responsabilidade e segurança pública.
Os projetos de engenharia podem estar sujeitos a controvérsias. Exemplos de diferentes disciplinas de engenharia incluem o desenvolvimento de armas nucleares, a represa das Três Gargantas, o projeto e uso de veículos utilitários esportivos e a extração de petróleo. Em resposta, algumas empresas de engenharia ocidentais adotaram políticas sérias de responsabilidade corporativa e social.
A engenharia é um dos principais motores da inovação e do desenvolvimento humano. A África Subsaariana, em particular, tem uma capacidade de engenharia muito pequena, o que faz com que muitas nações africanas sejam incapazes de desenvolver infraestrutura crucial sem ajuda externa. A consecução de muitos dos Objetivos de Desenvolvimento do Milênio requer a obtenção de capacidade de engenharia suficiente para desenvolver infraestrutura e desenvolvimento tecnológico sustentável.
Todas as ONGs de desenvolvimento e assistência no exterior fazem uso considerável de engenheiros para aplicar soluções em cenários de desastre e desenvolvimento. Várias organizações de caridade visam usar a engenharia diretamente para o bem da humanidade:
- Engenheiros sem fronteiras
- Engenheiros contra a pobreza
- Engenheiros registrados para alívio de desastres
- Engenheiros para um Mundo Sustentável
- Engenharia de Mudança
- Ministérios de Engenharia Internacional
Empresas de engenharia em muitas economias estabelecidas estão enfrentando desafios significativos em relação ao número de engenheiros profissionais sendo treinados, em comparação com o número de aposentados. Este problema é muito proeminente no Reino Unido, onde a engenharia tem uma imagem ruim e baixo status. Existem muitos problemas econômicos e políticos negativos que isso pode causar, bem como questões éticas. É amplamente aceito que a profissão de engenheiro enfrenta uma "crise de imagem", em vez de ser uma carreira fundamentalmente pouco atraente. Muito trabalho é necessário para evitar grandes problemas no Reino Unido e em outras economias ocidentais. Ainda assim, o Reino Unido detém a maioria das empresas de engenharia em comparação com outros países europeus, juntamente com os Estados Unidos.
Código de ética
Muitas sociedades de engenharia estabeleceram códigos de prática e códigos de ética para orientar os membros e informar o público em geral. O código de ética da Sociedade Nacional de Engenheiros Profissionais declara:
A engenharia é uma profissão importante e aprendida. Como membros desta profissão, os engenheiros devem apresentar os mais altos padrões de honestidade e integridade. A engenharia tem um impacto direto e vital na qualidade de vida para todas as pessoas. Assim, os serviços prestados pelos engenheiros exigem honestidade, imparcialidade, justiça e equidade, e devem ser dedicados à proteção da saúde pública, segurança e bem-estar. Os engenheiros devem executar sob um padrão de comportamento profissional que requer a adesão aos mais altos princípios de conduta ética.
No Canadá, muitos engenheiros usam o Anel de Ferro como símbolo e lembrete das obrigações e da ética associadas à sua profissão.
Relacionamento com outras disciplinas
Ciência
Os cientistas estudam o mundo como é; os engenheiros criam o mundo que nunca foi.
—Theodore von Kármán
Existe uma sobreposição entre as ciências e a prática da engenharia; na engenharia, aplica-se a ciência. Ambas as áreas de atuação dependem da observação precisa de materiais e fenômenos. Ambos usam critérios matemáticos e de classificação para analisar e comunicar observações.
Os cientistas também podem ter que concluir tarefas de engenharia, como projetar aparelhos experimentais ou construir protótipos. Por outro lado, no processo de desenvolvimento da tecnologia, os engenheiros às vezes se veem explorando novos fenômenos, tornando-se, por enquanto, cientistas ou, mais precisamente, "cientistas da engenharia".
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No livro O que os engenheiros sabem e como sabem, Walter Vincenti afirma que a pesquisa em engenharia tem um caráter diferente da pesquisa científica. Em primeiro lugar, muitas vezes trata de áreas nas quais a física ou a química básicas são bem compreendidas, mas os problemas em si são complexos demais para serem resolvidos de maneira exata.
Existe um "real e importante" A diferença entre a engenharia e a física, semelhante a qualquer campo da ciência, tem a ver com a tecnologia. A física é uma ciência exploratória que busca o conhecimento dos princípios, enquanto a engenharia usa o conhecimento para aplicações práticas dos princípios. O primeiro equipara um entendimento a um princípio matemático, enquanto o segundo mede as variáveis envolvidas e cria tecnologia. Para a tecnologia, a física é um auxiliar e de certa forma a tecnologia é considerada como física aplicada. Embora a física e a engenharia estejam inter-relacionadas, isso não significa que um físico seja treinado para fazer o trabalho de um engenheiro. Um físico normalmente exigiria treinamento adicional e relevante. Físicos e engenheiros se envolvem em diferentes linhas de trabalho. Mas os físicos PhD que se especializam nos setores de física de engenharia e física aplicada são titulados como Diretor de tecnologia, Engenheiros de P&D e Engenheiros de sistema.
Um exemplo disso é o uso de aproximações numéricas das equações de Navier-Stokes para descrever o fluxo aerodinâmico sobre uma aeronave ou o uso do método dos elementos finitos para calcular as tensões em componentes complexos. Em segundo lugar, a pesquisa em engenharia emprega muitos métodos semi-empíricos que são estranhos à pesquisa científica pura, sendo um exemplo o método de variação de parâmetros.
Conforme afirmado por Fung et al. na revisão do texto clássico de engenharia Fundamentos da mecânica dos sólidos:
A engenharia é bastante diferente da ciência. Os cientistas tentam entender a natureza. Engenheiros tentam fazer coisas que não existem na natureza. Engenheiros enfatizam inovação e invenção. Para incorporar uma invenção o engenheiro deve colocar sua ideia em termos concretos, e projetar algo que as pessoas podem usar. Que algo pode ser um sistema complexo, dispositivo, um gadget, um material, um método, um programa de computação, um experimento inovador, uma nova solução para um problema, ou uma melhoria no que já existe. Uma vez que um design tem de ser realista e funcional, ele deve ter sua geometria, dimensões e dados de características definidos. Nos últimos engenheiros trabalhando em novos projetos descobriram que eles não tinham todas as informações necessárias para tomar decisões de design. Na maioria das vezes, eles eram limitados por conhecimento científico insuficiente. Assim, estudaram matemática, física, química, biologia e mecânica. Muitas vezes eles tiveram que adicionar às ciências relevantes para sua profissão. Assim, as ciências da engenharia nasceram.
Embora as soluções de engenharia façam uso de princípios científicos, os engenheiros também devem levar em consideração segurança, eficiência, economia, confiabilidade e construtibilidade ou facilidade de fabricação, bem como o meio ambiente, considerações éticas e legais, como violação de patente ou responsabilidade no caso de falha da solução.
Medicina e biologia
O estudo do corpo humano, embora a partir de diferentes direções e para diferentes propósitos, é um importante elo comum entre a medicina e algumas disciplinas da engenharia. A medicina visa sustentar, reparar, melhorar e até substituir funções do corpo humano, se necessário, por meio do uso da tecnologia.
A medicina moderna pode substituir várias funções do corpo por meio do uso de órgãos artificiais e pode alterar significativamente a função do corpo humano por meio de dispositivos artificiais como, por exemplo, implantes cerebrais e marca-passos. Os campos da biônica e da biônica médica são dedicados ao estudo de implantes sintéticos pertencentes a sistemas naturais.
Por outro lado, algumas disciplinas de engenharia veem o corpo humano como uma máquina biológica que vale a pena estudar e se dedicam a emular muitas de suas funções, substituindo a biologia pela tecnologia. Isso levou a campos como inteligência artificial, redes neurais, lógica difusa e robótica. Há também interações interdisciplinares substanciais entre engenharia e medicina.
Ambos os campos fornecem soluções para problemas do mundo real. Isso geralmente requer avançar antes que os fenômenos sejam completamente compreendidos em um sentido científico mais rigoroso e, portanto, a experimentação e o conhecimento empírico são parte integrante de ambos.
A medicina, em parte, estuda a função do corpo humano. O corpo humano, como uma máquina biológica, tem muitas funções que podem ser modeladas usando métodos de engenharia.
O coração, por exemplo, funciona como uma bomba, o esqueleto é como uma estrutura conectada com alavancas, o cérebro produz sinais elétricos etc. Essas semelhanças, bem como a crescente importância e aplicação de princípios de engenharia na medicina, levaram ao desenvolvimento da área de engenharia biomédica que utiliza conceitos desenvolvidos em ambas as disciplinas.
Ramos emergentes da ciência, como a biologia de sistemas, estão adaptando ferramentas analíticas tradicionalmente usadas para engenharia, como modelagem de sistemas e análise computacional, para a descrição de sistemas biológicos.
Arte
Existem conexões entre engenharia e arte, por exemplo, arquitetura, paisagismo e design industrial (até na medida em que essas disciplinas às vezes podem ser incluídas na Faculdade de Engenharia de uma universidade).
O Art Institute of Chicago, por exemplo, realizou uma exposição sobre a arte do design aeroespacial da NASA. O projeto da ponte de Robert Maillart é percebido por alguns como tendo sido deliberadamente artístico. Na University of South Florida, um professor de engenharia, por meio de uma bolsa da National Science Foundation, desenvolveu um curso que conecta arte e engenharia.
Entre as figuras históricas famosas, Leonardo da Vinci é um conhecido artista e engenheiro renascentista e um excelente exemplo da ligação entre arte e engenharia.
Negócios
Engenharia de negócios lida com a relação entre engenharia profissional, sistemas de TI, administração de negócios e gerenciamento de mudanças. Gerenciamento de engenharia ou "Engenharia de gerenciamento" é um campo especializado de gestão preocupado com a prática de engenharia ou o setor da indústria de engenharia. A demanda por engenheiros com foco em gerenciamento (ou na perspectiva oposta, gerentes com conhecimento de engenharia) resultou no desenvolvimento de diplomas especializados em gerenciamento de engenharia que desenvolvem o conhecimento e as habilidades necessárias para essas funções. Durante um curso de gerenciamento de engenharia, os alunos desenvolverão habilidades, conhecimento e experiência em engenharia industrial, juntamente com conhecimentos de administração de empresas, técnicas de gerenciamento e pensamento estratégico. Os engenheiros especializados em gerenciamento de mudanças devem ter um conhecimento profundo da aplicação dos princípios e métodos da psicologia industrial e organizacional. Engenheiros profissionais geralmente treinam como consultores de gestão certificados no campo muito especializado de consultoria de gestão aplicada à prática de engenharia ou ao setor de engenharia. Este trabalho geralmente lida com transformação de negócios complexos em grande escala ou iniciativas de gerenciamento de processos de negócios em aeroespacial e defesa, automotivo, petróleo e gás, maquinário, farmacêutico, alimentos e bebidas, elétrica e elétrica; eletrônica, distribuição de energia & geração, serviços públicos e sistemas de transporte. Essa combinação de prática de engenharia técnica, prática de consultoria de gerenciamento, conhecimento do setor industrial e experiência em gerenciamento de mudanças permite que engenheiros profissionais, também qualificados como consultores de gerenciamento, liderem grandes iniciativas de transformação de negócios. Essas iniciativas são normalmente patrocinadas por executivos de nível C.
Outros campos
Na ciência política, o termo engenharia foi emprestado para o estudo dos assuntos de engenharia social e engenharia política, que lidam com a formação de estruturas políticas e sociais usando metodologia de engenharia combinada com princípios de ciência política. A engenharia de marketing e a engenharia financeira também tomaram emprestado o termo.