Ferramentas Usadas na Engenharia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – CAMPUS ITABIRA
ANDREY SOARES REIS
CAMILA TURRINI DE ARAÚJO
IGOR ALMEIDA BARCELOS
LUCAS FINOTI MACHADO
RODRIGO CÉSAR MILÂNIO
THIAGO CAMARDA DA SILVEIRA
FERRAMENTAS USADAS NA ENGENHARIA
ITABIRA
2015
ANDREY SOARES REIS
CAMILA TURRINI DE ARAÚJO
IGOR ALMEIDA BARCELO
LUCAS FINOTI MACHADO
RODRIGO CÉSAR MILANIO
THIAGO CAMARDA DA SILVEIRA
FERRAMENTAS USADAS NA ENGENHARIA
Trabalho de Pesquisa apresentado, como requisito parcial, para aprovação na disciplina Introdução a Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Itajubá – campus Itabira.
Professor Orientador: Dr. Eduardo Miguel da Silva
ITABIRA
2015�
 RESUMO
O uso de ferramentas tecnológicas na engenharia vem crescendo cada vez mais na engenharia, por causa principalmente da popularização da internet e do mundo digital. Isso faz com que os profissionais da área se adaptem a este novo cenário. O setor da engenharia mecânica também tem buscado mudanças e inovações para garantir boa qualidade, uma boa relação custo e benefício, e com isso se tornar cada vez mais um ramo competitivo no mercado. Nos últimos anos o setor tem crescido de maneira exponencial com a ajuda da tecnologia e este trabalho apresenta de maneira breve algumas das principais ferramentas tecnológicas que vem sendo utilizadas na engenharia mecânica. 
Palavras-chave: Software. Engenharia Mecânica. Informática. 
 
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SUMÁRIO
	1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................
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	2 ENGENHARIA E FERRAMENTAS TECNOLÓGICAS ................................
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	3 SOFTWARES PARA A ENGENHARIA MECÂNICA ....................................
3.1 História da Informática ........................................................................................
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	4.9 Microsoft Office .....................................................................................................
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..............................................................................
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	 REFERÊNCIAS ....................................................................................................
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1 INTRODUÇÃO
A engenharia mecânica é o ramo da engenharia que atua no desenvolvimento de projetos, na construção e manutenção de máquinas e equipamentos. Com o grande desenvolvimento dos computadores e avanços tecnológicos, o engenheiro mecânico conta atualmente com uma série de softwares desenvolvidos capazes de auxilia-lo e facilitarem seu trabalho. Essa tecnologia é importante pois fornece uma precisão extremamente necessária na engenharia. 
No decorrer dos anos softwares de diferentes naturezas foram desenvolvidos visando atender os mais variados públicos. Softwares utilizados para obter a resolução de cálculos simbólicos e numéricos, e tantas outras finalidades.
Durante a graduação de engenharia mecânica está cada vez mais importante o uso de tais ferramentas tecnológicas, pois é através delas que os acadêmicos vão conseguir aprimorar seus conhecimentos, se otimizarem em seus trabalhos e serem preparados para a formação como engenheiros. 
Ultimamente o domínio de diferentes softwares também é essencial na vida profissional do engenheiro mecânico tanto quanto seu diploma, já que em todas as suas áreas de atuação são empregadas tais ferramentas tecnológicas para otimizar o processo de cada função. 
O objetivo desse trabalho é analisar e mostrar as principais ferramentas que auxiliam um engenheiro mecânico durante sua formação acadêmica e na sua experiência profissional, além de verificar a importância de tais softwares para a engenharia. 
Foram pesquisadas as principais ferramentas tecnológicas utilizadas na engenharia, tendo como foco a engenharia mecânica e a partir dos dados obtidos foi analisado como elas contribuem na formação de um engenheiro.
Portanto será apresentado de maneira sucinta quais são as principais ferramentas usadas na engenharia, intencionando ampliar o conhecimento acerca da utilidade das mesmas durante a graduação e também na vida profissional de um engenheiro.
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2 ENGENHARIA E FERRAMENTAS TECNOLÓGICAS
A engenharia é a ciência e a profissão de adquirir conhecimentos matemáticos, teóricos e científicos e aplica-los na otimização, criação e implementação de diversos tipos de utilidades que exercem um determinado objetivo ou função. 
Existem diversos ramos diferentes na engenharia, pois se trata de uma ciência bastante abrangente. Cada um destes ramos possui um foco mais específico em determinada área e/ou campo de aplicação. 
Um engenheiro mecânico desenvolve, projeta e supervisiona a produção de máquinas, equipamentos, veículos, sistemas de refrigeração e de aquecimento e ferramentas específicas da indústria mecânica. Dentre as inúmeras atividades que um engenheiro mecânico pode exercer podem ser citadas as seguintes: 
calcular a quantidade necessária de matéria-prima; 
providenciar moldes das peças que serão fabricadas; 
supervisionar processos;
organizar sistemas de armazenagem; 
definir normas e procedimentos de segurança para a produção;
desenvolver protótipos, e; 
testar os produtos obtidos. 
Para auxiliar o engenheiro mecânico na realização dessas atividades existem uma vasta gama de softwares, que além de facilitarem seu trabalho, contam com uma tecnologia de precisão extremamente necessária na manufatura.
O desenvolvimento de novos softwares e o aperfeiçoamento dos já existentes é um processo constante e cada vez se torna mais intenso, sendo que o uso dos mesmos cria facilidades e produtividades nos cálculos. Essas ferramentas tecnológicas vêm sendo utilizadas tanto na fase de projeto quanto na fase de execução. 
Segundo Matos (2009) é possível afirmar que hoje a melhora na qualidade dos processos construtivos depende muito do auxílio de softwares, uma vez que com eles é possível verificar detalhes antes mesmo de executá-los. 
Algumas destas ferramentas permitem ao acadêmico de engenharia, e ao próprio engenheiro ter uma visão 3D (três dimensões X, Y e Z), permitindo que o conceito seja assimilado de uma maneira mais eficaz além de facilitar o trabalho do engenheiro. 
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3 SOFTWARES PARA A ENGENHARIA MECÂNICA
Para iniciar o trabalho será relatada a história da informática desde seus primórdios até começar a ser usada na engenharia.
3.1 História da Informática
A tecnologia no ramo da informática cresceu exponencialmente desde que o primeiro computador do mundo foi inventado. O tamanho das máquinas foi reduzido drasticamente, seus preços caíram, a velocidade de processamento aumentou, o desempenho dos computadores melhorou em níveis altíssimos e etc. 
A primeira ferramenta a ser utilizada pelo homem para auxilia-lo na realização de contagem foram seus próprios dedos dando início ao sistema decimal. Com o decorrer dos anos e o aumento da complexidade dos cálculos surgiu a primeira ferramenta que mecanizou a tarefa de contar, que foi o ábaco, criado há cerca de 2500 anos. 
Porém os primeiros registros de uma máquina capaz de calcular sem a intervenção humana foi a máquina analítica de Babbage (1791-1871), considerado o pai do computador. Essa máquina é considerada o ponto de partida para a criação de todos os computadores modernos.
Durante a segunda grande guerra mundial a informática sofreu avanços extraordinários, por conta da crescente demanda de informações. Ambos os lados buscavam estar à frente do outro, pois isso era um fator crucial para determinar o vencedor no campo de batalha. Em 1946 foi criado o primeiro computador eletrônico, o “Computador e Integrador Numérico Eletrônico”. Na Guerra Fria a internet foi criada que recebeua designação de conglomerado de redes, um local onde diversos computadores estavam conectados para transferências de dados. E com mais avanços nessa área, a internet passou a ter outras inúmeras funções. 
3.2 História da Informática no Brasil
No final da década de 1950 o Brasil começou a importar tecnologias de países de capitalismo avançado, principalmente dos Estados Unidos, sendo que o primeiro computador adquirido no país foi no estado de São Paulo em 1957. Este computador era chamado de UNIVAC e foi comprado com a finalidade de calcular o consumo médio de água na cidade.
Até os anos 1970 não havia fabricantes de computadores nacionais, porém o aumento no número de vendas justificou a instalação das primeiras montadoras multinacionais no Brasil. Porém a partir do imenso trabalho e pesquisas de algumas universidades brasileiras o país começou a desenvolver lentamente uma competência tecnológica nacional. 
Em 1972 na Universidade de São Paulo (USP) foi construído o primeiro computador nacional, o “Patinho Feio”. E em 1974 foi criada a primeira empresa brasileira voltada para a fabricação de computadores, a estatal Computadores Brasileiros S.A. (Cobra). 
3.3 Conceito de software
Vulgarmente conhecidos como programas de computador, os softwares são o que torna possível os computadores terem uma variedade ilimitada de utilizações.
São um conjunto alterável de instruções, ordenadas e lógicas, fornecidas ao hardware para a execução de procedimentos necessários à solução dos problemas e tarefas do processamento de dados. Ou seja, o software é a ferramenta que torna a máquina operacional e é uma entidade abstrata pois não apresenta demarcações físicas. 
Existem profissionais especializados em desenvolvimento de softwares específicos para diferentes atividades, tais programadores buscam informações a respeito da atividade que será desenvolvida em seu software e a partir de tais dados irá elaborar seu programa em um computador. 
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4 PRINCIPAIS SOFTWARES USADOS NA ENGENHARIA MECÂNICA
Será apresentado um apanhado de programas que são utilizados na Engenharia Mecânica Brasileira. 
4.1 MATLAB 
O MATLAB (do inglês, “Matrix Laboratory”) trata-se de um software interativo de alta performance voltado para o cálculo numérico e gráficos científicos. Seu ponto forte está na manipulação e cálculos matriciais, como por exemplo, resolução de sistema lineares, cálculo de autovalores e autovetores, fatoração de matrizes, entre outros. Além disso, muitas funções especializadas já estão internamente implementadas, de modo que em muitos casos não há necessidade de se construir muitas coisas.
Outros dois pontos fortes do MATLAB são a criação e manipulação de gráficos científicos e a possibilidade de extensão por meios de pacotes comerciais ou escritos pelo próprio usuário.
O MATLAB foi criado no fim dos anos 1970 por Cleve Moler, na Universidade do Novo México, Estados Unidos. Este software se popularizou rapidamente e tornou seu uso bastante frequente na comunidade da matemática aplicada. O MATLAB foi adotado pela primeira vez por engenheiros de projeto de controle, e rapidamente se espalhou para outros campos de aplicação da engenharia. 
Uma característica interessante é que o MATLAB é muito mais fácil de aprender do que as linguagens cientificas convencionais, tais como C e Fortran. 
4.2 AutoCAD
O AutoCAD é um software do tipo CAD (desenho assistido por computador, do inglês: computer aided design), desenvolvido e comercializado pela Autodesk, Inc. desde 1982. Foi o primeiro programa do gênero a ser executado em computadores domésticos o que veio a ser um fator chave para a sua popularização. 
É um software bastante utilizado para a elaboração de peças e desenhos técnicos em duas dimensões (2D) e também para a criação de modelos tridimensionais (3D). É uma ferramenta tecnológica utilizada amplamente em diversas áreas, dentre elas: arquitetura, engenharia civil, engenharia mecânica, engenharia elétrica, e diversos outros ramos da indústria. 
Este software é a mais usada e também a mais conhecida ferramenta de desenho gráfico do Brasil, embora seja um programa americano. Ele é disponibilizado em mais de 20 línguas, incluindo o português. 
Com o AutoCAD podem ser realizados diversos tipos de desenhos e é um programa relativamente simples de ser usado. Com ele o engenheiro mecânico consegue traçar projetos e detalhamentos de peças mecânicas, documentação de projetos e organização quantitativa de materiais para serem enviados à fábrica. 
4.3 Autodesk Inventor
O Autodesk Inventor é um programa desenvolvido pela Autodesk Inc. que permite criar protótipos virtuais tridimensionais. Este programa é destinado a elaboração de projetos e simulações em 3D, ele auxilia desde a concepção da peça até sua prototipagem digital, permitindo projetar, visualizar e simular um produto antes da sua fabricação. Nele é possível fazer projetos de moldes, chapas metálicas, ferramental, entre outras aplicações, simulando esforços e permitindo uma pré-visualização em 3D do projeto.
Os modelos 3D gerados pelo Autodesk Inventor, também são funcionais, ou seja, eles funcionam como no mundo real. Se o modelo for um motor, por exemplo, o mesmo pode ser animado de modo que suas peças se desloquem e girem, como no motor real. O Autodesk Inventor também contempla a parte de engenharia, não apenas modelando as peças, como também permitindo que o seu comportamento mecânico seja avaliado, ultrapassando assim, o escopo de ferramentas CAD. 
A versão 11 do produto vem com um módulo de simulação dinâmica (Dynamic Simulation), onde o mecanismo é colocado sob os efeitos da aceleração da gravidade e de todas as outras forças presentes no sistema, permitindo-se observar e analisar o seu comportamento. 
4.4 SolidWorks
O SolidWorks também é um software do tipo CAD, desenvolvido pela SolidWorks Corporation. Possui interface intuitiva, destinada ao projeto de peças e sistemas mecânicos. Ele nos permite fazer simulações, criar sistemas e projetar através de conjuntos robustos de ferramentas fáceis de usar, comunicação clara das informações, prototipagem virtual e da geração rápida de desenhos e dados prontos para fabricação. 
É uma ferramenta de projeto que utiliza a modelação paramétrica de sólidos, baseada nas características e propriedades de cada elemento e ação, sendo possível alterá-las em qualquer altura do processo de modelação. 
Muito utilizado na Engenharia Mecânica, suas aplicações são muito parecidas com as do Inventor e é um dos programas preferidos dos estudantes e profissionais que estão no setor de automobilística, porque além da possibilidade de modelamento em 3D, existe a questão das simulações, como a de esforços mecânicos, simulação de fluidez e também as opções de montagens. 
Esta ferramenta tecnológica utilizada na engenharia é baseada em computação paramétrica e é capaz de criar formas tridimensionais a partir de formas geométricas elementares. No ambiente do programa, a criação de um sólido ou superfície tipicamente começa com a definição da topologia em um esboço 2D ou 3D. A topologia define a conectividade e certos relacionamentos geométricos entre vértices e curvas, no esboço e externos ao esboço. 
4.5 Solid Edge
O Solid Edge é um software de CAD que é possui um portfólio de ferramentas acessíveis, fáceis de usar, que abordam todos os aspectos do processo de desenvolvimento do produto: desenho 3D, simulação, manufatura, gestão de projeto e muito mais. O Solid Edge combina a velocidade e a simplicidade da modelagem direta com a flexibilidade e controle do desenho paramétrico, tornando possível com a tecnologia síncrona. 
É o único sistema mecânico convencional que mescla recursos de gerenciamento de projeto com ferramentas de CAD que os projetistas usam diariamente. Os clientes do Solid Edge têm uma opção de soluções de gerenciamento de dados de produto escalonável que gerencia projetos assim que eles são criados. As ferramentas práticas para a colaboração gerenciadaajudam a coordenar melhor as atividades da equipe de projeto e a eliminar erros resultantes da falta de comunicação. 
Ultimamente vem sendo usado em grande escala em diversas empresas ao redor do mundo, pois é um produto capaz de superar de enfrentar a complexidade cada vez maior dos produtos e do processo de fabricação. 
O Solid Edge possui avançados recursos para modelamentos de peças, criação de pequenas e grandes montagens, simulação de movimentos e geração automática do detalhamento 2D, bem como ambientes dirigidos aos projetos de chapas, tubulações, peças plásticas, moldes de injeção e solda, além de uma grande facilidade na migração de dados legados 2D para 3D com a adição sem paralelos de inteligência às informações recebidas. 
4.6 CATIA
O CATIA (Computer Aided Tridimensional Interactive Application) é um dos mais poderosos softwares para desenho por computador da atualidade, sendo a principal ferramenta de grandes empresas para suas Engenharias de Produto, Manufatura e Ferramental onde todos os componentes de um projeto, são armazenados em um Espaço Virtual com três dimensões podendo ser montados antes que cada componente seja fabricado, assim elimina-se a possibilidade de erros de fabricação e montagens dos componentes além de grande rapidez na definição do projeto. 
É amplamente utilizado por vários setores da Indústria Mundial, onde se incluem: montadoras de automóveis, caminhões, ônibus, tratores e etc.; indústria naval; empresas de autopeças; usinagens de precisão e ferramentarias; fabricantes de máquinas e o maior deles, a indústria aeronáutica. 
A EMBRAER, por exemplo, possui mais de 400 estações de CATIA, empregando atualmente mais de mil engenheiros e técnicos em suas unidades no Brasil 
4.7 Programação CNC
A Engenharia Mecânica também trabalha muito com a Programação CNC, que é a sigla em inglês para “Computer Numeric Control” ou Controle Numérico Computadorizado. Estre controle numérico permite o controle de máquinas e é muito utilizado na indústria, principalmente em tornos e centros de usinagem. O CNC permite o controle simultâneo de uma máquina em vários eixos, através de uma lista de movimentos descrita em um código específico. 
O comando numérico é hoje o mais dinâmico processo de fabricação de peças, constituindo um dos maiores desenvolvimentos para a automação de máquinas para usinagem. 
Sendo assim as máquinas CNC (tornos e fresadoras) são controladas por computador, através de alguns programas específicos, que movimentam os eixos da máquina, possibilitando a criação de peças de forma precisa. Com a programação CNC é possível criar o contorno de uma peça que deve ser usinada e aprender a programação CNC é fundamental para quem trabalha na indústria mecatrônica. 
4.8 SAP2000
Este software realiza análise estrutural por elementos finitos, a Sigla SAP vem do inglês “structural analisys program”. O SAP2000 provou ser a mais integrada, programa finalidade produtiva e prática generalizada e estrutural no mercado hoje. Possui uma interface intuitiva que permite criar modelos estruturais de forma rápida e intuitiva, sem atrasos de aprendizagem ao longo da curva. 
4.9 Microsoft Office 
O Microsoft Office é um conjunto de softwares auxiliares para todos os seguimentos da engenharia. Possui as seguintes ferramentas:
Word: software para o desenvolvimento de textos, utilizado em correspondências em geral, confecção de relatórios, memorandos, artigos, trabalhos acadêmicos e etc.
Power Point: ferramenta que alia texto e imagens e geralmente é utilizada para a elaboração de apresentações de todos os tipos. 
Excel: programa de planilha eletrônica que pode ser usado para calcular, armazenar, trabalhar com listas de dados, criar relatórios e gráficos, sendo recomendado para planejamentos, previsões, análises estatísticas e financeiras, simulações e manipulação numérica em geral. 
Outlook: software completo para transmissão, recepção e armazenamento de correio eletrônico. Além de possuir uma grande variedade de atividades complementares, tais como o acompanhamento de correspondências, agendamento de compromissos, facilidade em armazenar dados e etc. 
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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O setor da Engenharia Mecânica no Brasil apesar de estar atrasado em relação a outros países vem buscando no decorrer dos últimos anos se inovar frente ao cenário de intensa globalização, avanços tecnológicos e a grande competitividade entre as empresas. 
Investimentos em ferramentas tecnológicas se fazem necessários, já que a engenharia se tornou altamente informatizada e atualmente é impossível tratar da mesma excluindo a figura de um computador. O grande avanço de tecnologias possibilita a realização de tarefas que no passado demandavam um esforço enorme. 
Um engenheiro bem capacitado deve ser capaz de trabalhar facilmente com ferramentas de softwares, portanto é essencial procurar conhecer bem como funciona alguns programas clássicos na engenharia e saber manipula-los adequadamente. O profissional de engenharia também tem o dever de se manter atualizado, para isso é importante que busque sempre novidades acerca de ferramentas tecnológicas em sua área. 
Vale salientar que os investimentos iniciais para se obter licenças de softwares não são baixos e além do programa é necessário um computador de última geração que tenha memória, processador e monitor compatível com o software que está sendo utilizado. 
Como a grande maioria destes softwares possuem o preço da licença inviável para ampla parte dos profissionais e acadêmicos, muitos engenheiros durante sua formação não possuem acesso a tais programas. 
Contudo existe atualmente softwares livres que podem ser utilizados em universidades e empresas, o que possibilita a democratização do acesso aos programas e que haja um aumento na transmissão de conhecimento entre a comunidade acadêmica e empresas. 
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REFERÊNCIAS
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CADGURU. Os principais softwares utilizados na Engenharia Mecânica. 2013. Disponível em: < http://cad.cursosguru.com.br/cad/principais-softwares-utilizados-engenharia-mecanica/>. Acesso em: 08 abril 2015;
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LIMA, André Luis; RAMOS, Tácio Eduardo Silva; AROUCA, Thalles. Aulas de Solid Edge. Salvador, 2009. Disponível em: <http://www.projetosdemaquinas.eng.ufba.br/arquivos/tutoriais/Apostila_Equipe_CAD_Solid%20_Edge.pdf>. Acesso em: 09 abril 2015.
MATOS, Luiz Ricardo de. Softwares para Engenharia Civil. São Paulo, 2009. Disponível em: <http://engenharia.anhembi.br/tcc-09/civil-26.pdf>. Acesso em: 08 abril 2015. 
PORTUGAL, Rodrigo S. MATLAB para leigos e desinteressados: uma introdução simples com exemplos banais. UNICAMP. Disponível em: <http://www.ime.unicamp.br/~cheti/intmatlab.pdf>. Acesso em: 08 abril 2015. 
PROJETO MUSEU DO COMPUTADOR. Maringá: Universidade Estadual de Maringá. Disponível em: < http://www.din.uem.br/museu/oprojeto.htm >. Acesso em: 08 abril 2015. 
SARAIVA, Adriano de Andrada; LIMA, Dalila. Software livre aplicado academicamente e profissionalmente na Engenharia Mecânica. Disponível em: <http://www.periodicos.letras.ufmg.br/index.php/ueadsl/article/viewFile/2912/2871>. Acesso em: 08 abril 2015.