LIVRO INTRODUÇÃO A ENGENHARIA

Prévia do material em texto

Introdução 
à Engenharia
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
DIREÇÃO UNICESUMAR
Reitor Wilson de Matos Silva, Vice-Reitor e 
Pró-Reitor de Administração, Wilson de Matos 
Silva Filho, Pró-Reitor Executivo de EAD William 
Victor Kendrick de Matos Silva, Pró-Reitor de 
Ensino de EAD Janes Fidélis Tomelin Presidente 
da Mantenedora Cláudio Ferdinandi.
NEAD - NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA
Diretoria Executiva Chrystiano Mincoff, James 
Prestes, Tiago Stachon , Diretoria de Design 
Educacional Débora Leite, Diretoria de Graduação 
e Pós-graduação Kátia Coelho, Diretoria de 
Permanência Leonardo Spaine, Head de Produção 
de Conteúdos Celso Luiz Braga de Souza Filho, 
Head de Metodologias Ativas Thuinie Daros, 
Gerência de Projetos Especiais Daniel F. Hey, 
Gerência de Produção de Conteúdos Diogo 
Ribeiro Garcia, Supervisão do Núcleo de Produção 
de Materiais Nádila de Almeida Toledo, Projeto 
Gráfico José Jhonny Coelho e Thayla Guimarães 
Cripaldi, Fotos Shutterstock.
Coordenador de Conteúdo Fábio Augusto Gentilin 
e Crislaine Rodrigues Galan
Designer Educacional Yasminn Tavares Zagonel
Revisão Textual Talita Dias Tomé e Meyre Barbosa 
Editoração Isabela Belido, José Jhonny Coelho, 
Melina Ramos e Thayla Guimarães Cripaldi 
Ilustração Bruno Pardinho, Marta Kakitani e 
Marcelo Goto
Realidade Aumentada Kleber Ribeiro, Thiago 
Surmani e Leandro Naldei
C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ. Núcleo de Educação a 
Distância; PIQUEIRA, José Roberto Castilho. 
 
 Introdução à Engenharia. José Roberto Castilho Piqueira. 
 Maringá-PR.: Unicesumar, 2018. 
 256 p.
“Graduação - EaD”.
 
 1. Engenharia. 2. Introdução . 3. EaD. I. Título.
ISBN 978-85-459-0986-6
CDD - 22 ed. 620
CIP - NBR 12899 - AACR/2
NEAD - Núcleo de Educação a Distância
Av. Guedner, 1610, Bloco 4 - Jardim Aclimação
CEP 87050-900 - Maringá - Paraná
unicesumar.edu.br | 0800 600 6360
Impresso por: 
PALAVRA DO REITOR
WILSON DE MATOS SILVA
REITOR
Em um mundo global e dinâmico, nós trabalha-
mos com princípios éticos e profissionalismo, não 
somente para oferecer uma educação de qualida-
de, mas, acima de tudo, para gerar uma conversão 
integral das pessoas ao conhecimento. Baseamo-
-nos em 4 pilares: intelectual, profissional, emo-
cional e espiritual.
Iniciamos a Unicesumar em 1990, com dois 
cursos de graduação e 180 alunos. Hoje, temos 
mais de 100 mil estudantes espalhados em todo 
o Brasil: nos quatro campi presenciais (Maringá, 
Curitiba, Ponta Grossa e Londrina) e em mais de 
300 polos EAD no país, com dezenas de cursos de 
graduação e pós-graduação. Produzimos e revi-
samos 500 livros e distribuímos mais de 500 mil 
exemplares por ano. Somos reconhecidos pelo 
MEC como uma instituição de excelência, com 
IGC 4 em 7 anos consecutivos. Estamos entre os 
10 maiores grupos educacionais do Brasil.
A rapidez do mundo moderno exige dos 
educadores soluções inteligentes para as ne-
cessidades de todos. Para continuar relevante, a 
instituição de educação precisa ter pelo menos 
três virtudes: inovação, coragem e compromisso 
com a qualidade. Por isso, desenvolvemos, para 
os cursos de Engenharia, metodologias ativas, as 
quais visam reunir o melhor do ensino presencial 
e a distância.
Tudo isso para honrarmos a nossa missão que é 
promover a educação de qualidade nas diferentes 
áreas do conhecimento, formando profissionais 
cidadãos que contribuam para o desenvolvimento 
de uma sociedade justa e solidária.
Vamos juntos!
BOAS-VINDAS
WILLIAM DE MATOS SILVA
PRÓ-REITOR EXECUTIVO DE EAD
Janes Fidélis Tomelin
PRÓ-REITOR DE ENSINO EAD
Prezado(a) Acadêmico(a), bem-vindo(a) à Co-
munidade do Conhecimento. 
Essa é a característica principal pela qual a 
Unicesumar tem sido conhecida pelos nossos alu-
nos, professores e pela nossa sociedade. Porém, é 
importante destacar aqui que não estamos falando 
mais daquele conhecimento estático, repetitivo, 
local e elitizado, mas de um conhecimento dinâ-
mico, renovável em minutos, atemporal, global, 
democratizado, transformado pelas tecnologias 
digitais e virtuais.
De fato, as tecnologias de informação e comu-
nicação têm nos aproximado cada vez mais de 
pessoas, lugares, informações, da educação por 
meio da conectividade via internet, do acesso 
wireless em diferentes lugares e da mobilidade 
dos celulares. 
As redes sociais, os sites, blogs e os tablets ace-
leraram a informação e a produção do conheci-
mento, que não reconhece mais fuso horário e 
atravessa oceanos em segundos.
A apropriação dessa nova forma de conhecer 
transformou-se hoje em um dos principais fatores de 
agregação de valor, de superação das desigualdades, 
propagação de trabalho qualificado e de bem-estar. 
Logo, como agente social, convido você a saber 
cada vez mais, a conhecer, entender, selecionar e 
usar a tecnologia que temos e que está disponível. 
Da mesma forma que a imprensa de Gutenberg 
modificou toda uma cultura e forma de conhecer, 
as tecnologias atuais e suas novas ferramentas, 
equipamentos e aplicações estão mudando a nossa 
cultura e transformando a todos nós. Então, prio-
rizar o conhecimento hoje, por meio da Educação 
a Distância (EAD), significa possibilitar o contato 
com ambientes cativantes, ricos em informações 
e interatividade. É um processo desafiador, que 
ao mesmo tempo abrirá as portas para melhores 
oportunidades. Como já disse Sócrates, “a vida 
sem desafios não vale a pena ser vivida”. É isso que 
a EAD da Unicesumar se propõe a fazer.
Débora Leite
DIRETORIA DE DESIGN EDUCACIONAL
Seja bem-vindo(a), caro(a) acadêmico(a)! Você 
está iniciando um processo de transformação, 
pois quando investimos em nossa formação, seja 
ela pessoal ou profissional, nos transformamos e, 
consequentemente, transformamos também a so-
ciedade na qual estamos inseridos. De que forma 
o fazemos? Criando oportunidades e/ou estabe-
lecendo mudanças capazes de alcançar um nível 
de desenvolvimento compatível com os desafios 
que surgem no mundo contemporâneo. 
O Centro Universitário Cesumar mediante o 
Núcleo de Educação a Distância, o(a) acompa-
nhará durante todo este processo, pois conforme 
Freire (1996): “Os homens se educam juntos, na 
transformação do mundo”.
Os materiais produzidos oferecem linguagem 
dialógica e encontram-se integrados à proposta 
pedagógica, contribuindo no processo educa-
cional, complementando sua formação profis-
sional, desenvolvendo competências e habilida-
des, e aplicando conceitos teóricos em situação 
de realidade, de maneira a inseri-lo no mercado 
de trabalho. Ou seja, estes materiais têm como 
principal objetivo “provocar uma aproximação 
entre você e o conteúdo”, desta forma possibilita 
o desenvolvimento da autonomia em busca dos 
conhecimentos necessários para a sua formação 
pessoal e profissional.
Portanto, nossa distância nesse processo de 
crescimento e construção do conhecimento deve 
ser apenas geográfica. Utilize os diversos recursos 
pedagógicos que o Centro Universitário Cesumar 
lhe possibilita. Ou seja, acesse regularmente o Stu-
deo, que é o seu Ambiente Virtual de Aprendiza-
gem, interaja nos fóruns e enquetes, assista às aulas 
ao vivo e participe das discussões. Além disso, 
lembre-se que existe uma equipe de professores e 
tutores que se encontra disponível para sanar suas 
dúvidas e auxiliá-lo(a) em seu processo de apren-
dizagem, possibilitando-lhe trilhar com tranquili-
dade e segurança sua trajetória acadêmica.
Kátia Coelho
DIRETORIA DE GRADUAÇÃO
E PÓS-GRADUAÇÃO
Leonardo Spaine
DIRETORIA DE PERMANÊNCIA 
APRESENTAÇÃO
Caro(a) aluno(a) do curso de Engenharia, esta primeira disciplina pretende 
apresentar uma ideia geral das atividades profissionais que você poderá 
exercer no futuro, com ênfase no fato de que a Engenharia é uma atividade 
de grande relevância para o progresso e bem-estar da humanidade.A Engenharia nos rodeia nas atividades caseiras que envolvem fogão, má-
quina de lavar, geladeira, televisão, internet, chuveiro, aquecedor, ferro 
elétrico, projetados e produzidos em escala industrial, para uso comum. 
Isso sem falar da nossa própria habitação, projetada e construída para nos 
proporcionar abrigo e conforto.
Da casa para o trabalho: ruas, avenidas, pontes e viadutos permitem 
que o transporte, individual ou coletivo, conduza-nos com segurança 
e confiabilidade. Do trabalho para o lazer: estádios, teatros, academias, 
parques e resorts transformam nosso cansaço diário em momentos de 
tranquilidade e cuidado com nossa vida. Há, ainda, os aviões e navios, 
que facilitam o comércio entre as nações, transportam turistas e exe-
cutivos entre continentes. Poderíamos continuar essa enumeração por 
muitos parágrafos. Entretanto preferimos que você comece a trilhar seu 
caminho na nova profissão.
Na Unidade I, visitaremos a Pré-História e a Antiguidade, iniciando com as 
armas, roupas e habitação, essenciais para a escalada evolutiva de nossa es-
pécie e chegando às maravilhas das construções gregas, egípcias e romanas.
A Unidade II mostrará a evolução da Engenharia, com o construtor 
ainda visto como operário braçal até seu reconhecimento como profis-
são e a criação das primeiras escolas, no século XVII. Era o Positivismo, 
combinando ciência e tecnologia, trazendo as máquinas como alívio 
ao trabalho físico.
O início do século XX, descrito na Unidade III, trouxe verdadeiras maravi-
lhas que vão desde sofisticados eletrodomésticos até a conquista do espaço, 
com o homem pisando na Lua, em 1969. Nesse ponto, o desenvolvimento 
foi de tal monta, que as divisões em modalidades de estudo surgiram: Ci-
vil (Unidade IV), Elétrica (Unidade V), Química (Unidade VI), Produção 
(Unidade VII), Mecânica (Unidade VIII), descritas em conjunto com suas 
subdivisões: Ambiental, Telecomunicações, Eletrônica, Energia, Materiais, 
Metalurgia, Petróleo, Naval, Aeronáutica, Mecatrônica e tantas outras de-
nominações especializadas.
O seu século, o XXI, chegou e trouxe a reunião de todas essas ramifica-
ções sob um novo paradigma: a Engenharia da Complexidade, descrita na 
Unidade IX. É para essa viagem, da Pré-História ao século XXI, que você 
está convidado.
“Plunct, Plact, Zum; pode partir sem problema algum” (Raul Seixas).
CURRÍCULO DO PROFESSOR
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Escola 
de Engenharia de São Carlos da Universidade de São 
Paulo (1974), mestrado em Engenharia Elétrica pela 
Escola de Engenharia de São Carlos da Universida-
de de São Paulo (1983), doutorado em Engenharia 
Elétrica pela Escola Politécnica da Universidade de 
São Paulo (1987) e livre-docência em Controle e 
Automação pela Escola Politécnica da Universidade 
de São Paulo (1997). Atualmente é professor titular 
(Concurso Público em 1999) e Diretor da Escola 
Politécnica da Universidade de São Paulo, tem 110 
artigos indexados na principal coleção da Web of 
Science (3 Editoriais, 89 em periódicos, 18 em con-
gressos; h=12), orientou 23 mestrados, 24 douto-
rados e supervisionou 9 pós-doutorados. Participa 
do corpo editorial dos periódicos: Journal of Con-
trol, Automation and Electrical Systems (Springer) 
Journal of Taibah University for Science (Elsevier). 
É presidente do Conselho Superior do Instituto de 
Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) e mem-
bro efetivo da Academia Nacional de Engenharia. 
Tem experiência nas áreas de Engenharia Elétrica e 
Biomédica, com ênfase em Teoria Geral dos Circui-
tos Elétricos, atuando principalmente nos seguintes 
temas: dinâmica, bifurcação, sincronismo, caos e 
modelos matemáticos. 
http://lattes.cnpq.br/6644721827442957
Conceito Básico 
de Engenharia
13
A Engenharia como 
Atividade Artesanal 
e o Surgimento das 
Primeiras Escolas
41
Engenharia: 
do Positivismo 
à Integração
67
Engenharia Civil
Engenharia Elétrica
101
123
Engenharia 
Química
149
Indústria e Produção
Engenharia Mecânica
199
Engenharia da 
Complexidade
227
175
Utilize o aplicativo 
Unicesumar Experience 
para visualizar a 
Realidade Aumentada.
25 Aqueduto Pont du Gard na Gália Romana 
(atual sul da França)
46 Exemplo do uso de roldanas
83 Estação de tratamento e reciclagem de água
106 Exemplo de planta baixa
129 Gerador de Van Der Graaf
162 Usina termoelétrica: princípio de funcionamento
185 O interior de um chip
214 
241 
Processo de Fresagem
Um “cluster” computacional
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
• Compreender que a Engenharia rodeia a atividade huma-
na desde os primórdios da escala evolutiva.
• Compreender a Engenharia como a habilidade de utilizar 
os recursos disponíveis na natureza para benefício da 
vida humana.
• Entender como as civilizações grega e egípcia realizaram 
grandes obras de engenharia construtiva, utilizando ele-
mentos intuitivos da Matemática.
• Verificar como o Império Romano aprimorou essa habili-
dade iniciando a capacidade de planejamento da espécie 
humana.
• Pesquisar e entender as obras de abastecimento de água 
do Império Romano, presentes e úteis até hoje.
• Entender as modalidades de energia envolvidas nas ati-
vidades descritas.
• Finalizar entendendo que a Engenharia trabalha os diver-
sos tipos de transformação e conservação de energia em 
benefício da vida no planeta.
A Engenharia na 
 Evolução Humana
A Engenharia 
na Grécia
Os sistemas de 
abastecimento de água 
do Império Romano
Consumo de Energia e 
sua relação com a vida no 
Planeta
A Engenharia no 
Império Romano
Conceito Básico 
de Engenharia
Engenharia na 
Evolução Humana
O uso da energia, de ferramentas e de vestimen-
tas pelo homem primitivo foi a primeira manifes-
tação da Engenharia na vida da nossa espécie. 
Aproveitar os recursos que a natureza oferece 
para melhorar a vida no planeta é a principal 
finalidade da Engenharia.
Você acaba de ingressar no curso de Engenharia, 
uma profissão nobre, responsável pelo desenvol-
vimento da tecnologia desde as mais simples uti-
lidades, como lâmpadas, móveis e embalagens até 
as mais sofisticadas, tais como máquinas elétricas, 
pontes, automóveis e computadores.
Em toda nossa atividade diária, a Engenharia 
se faz presente: nos eletrodomésticos, nos trans-
portes, nas ferramentas de trabalho e no mundo 
do lazer. Além disso, os hospitais e clínicas, cada 
vez mais, aprimoram suas técnicas com sofisti-
cados equipamentos mecânicos e eletrônicos. É 
nesse mundo maravilhoso que você está ingres-
15UNIDADE I
sando e, para começar, faremos uma breve retrospectiva histórica, 
mostrando como a criatividade e a habilidade humana permitiram 
que nossa espécie evoluísse da pré-história às viagens espaciais.
A Engenharia acompanha o homem desde suas origens. A obten-
ção do fogo, de vestimentas, das habitações e o tratamento de metais 
para a construção de armas e ferramentas permitiram a sobrevivên-
cia da espécie (PIQUEIRA, 2014). Na Figura 1, podemos observar 
uma importante atividade de Engenharia sendo realizada por um 
indivíduo de uma espécie pré-humana: transferindo à pedra energia 
potencial gravitacional e energia proveniente de seus processos bioló-
gicos internos, ele a usa para quebrar um osso e facilitar sua utilização.
Figura 1 – Indivíduo de espécie pré-humana quebra osso de animal com uma pedra
Fonte: Fernandes (2012, on-line)1.
Esse é sempre o sinal de que a Engenharia manifesta-se: ela cria 
meios para que a energia seja transformada, conservada ou consu-
mida, a bem do conforto da espécie. Não deixa, portanto, de ser um 
fato interessante que a Engenharia se manifeste, mesmo em escalas 
evolutivas primitivas. É dessa intuição, ligada à conservação da vida,que nasce a melhor Engenharia.
Desde o início da civilização humana, o bom uso da energia se 
faz presente, inicialmente, com a obtenção do fogo, originária da 
transformação de energia mecânica em energia térmica e com o uso 
de cavernas como primeiras habitações, permitindo conservação de 
energia e viabilizando conforto térmico mínimo para sobrevivência, 
conforme ilustra a Figura 2.
16 Conceito básico de engenharia
Figura 2 – Domínio do fogo e grutas como habitação 
Fonte: História... (2013, on-line)2.
Os desenvolvimentos posteriores, alavancas e rodas também se 
relacionam ao bom uso da energia e de suas transformações. Nas-
ce o que chamamos tecnologia, isto é, o domínio de técnicas que 
transformam recursos naturais em processos de preservação e de-
senvolvimento da vida no planeta (BAZZO; PEREIRA, 2000).
Assim foram dados os principais passos na evolução e progresso 
da espécie humana - usando os recursos energéticos disponíveis no 
planeta para garantir a vida.
O blog PET-Civil da UFJF é um trabalho realizado por alunos 
dessa instituição, tratando, de maneira interessante, as questões 
históricas da Engenharia. Assim, para saber mais sobre a relação 
entre a Engenharia e a evolução humana, consulte o site: <https://
blogdopetcivil.com/2015/04/23/a-engenharia-na-historia-a-pre-
historia/>.
17UNIDADE I
A Engenharia na Grécia
Além disso, estudaram profundamente os solos 
e as fundações e construíram sistemas de ca-
lhas para escoamento da água da chuva. Esses 
avanços permitiram a materialização de grandes 
obras como pirâmides e templos (Figura 3), com 
impressionantes exemplos de uso de pedras e 
vidros.
Os Egípcios iniciaram a indústria da constru-
ção com grandes obras realizadas de maneira 
engenhosa (Engenharia), usando conhecimen-
tos rudimentares e pré-científicos. Além disso, 
utilizaram, de maneira inteligente, a energia 
dos ventos (eólica) para a navegação. Os gre-
gos aprimoraram as construções, introduzindo 
importantes valores estéticos combinados com 
a habilidade construtiva. A civilização egípcia 
antiga teve grande importância para a cons-
trução civil, sendo responsável pela invenção 
do cimento, combinando sobras de polimentos 
com gesso e água.
18 Conceito básico de engenharia
Figura 3 – Pirâmides e Templo de Faraós 
Fonte: Brasil ([2017], on-line)3.
Os egípcios são os primeiros a usar grande quan-
tidade de pedras em obras e, há mais de 5 mil 
anos, já utilizavam tijolos no formato atual. Além 
disso, tinham bons conhecimentos de Geologia 
e dos fatores que influenciavam a dureza das 
rochas. Além da construção civil, a construção 
naval era dominada pelos egípcios com o pri-
meiro barco à vela, datado de 1000a.C. Outra 
área da Engenharia dominada pelos egípcios é 
a hidráulica, conhecendo a arte de construção 
de diques e canais e transformando o Nilo em 
importante meio de transporte.
A Grécia Antiga, considerada o berço da 
civilização ocidental, notabilizou-se pela valo-
rização do ser humano e pelo culto ao pensa-
mento e ao belo, expresso pelo pensamento de 
Pitágoras: “O homem é a medida de todas as 
coisas”. A arquitetura, tratada como a arte de 
realizar grandes esculturas, passa a seguir nor-
mas geométricas rigorosas, respeitando relações 
matemáticas precisas. Esculturas de deidades 
constituíam as colunas das construções (Figura 
4) e, supostamente, contavam as histórias dos 
templos. Os principais monumentos da arqui-
tetura grega foram os templos (Figura 4) e os 
teatros (Figura 5). Figura 4 – Mulheres esculpidas
19UNIDADE I
As construções gregas eram feitas de madeira, barro ou tijolos de 
barro com telhados de palha. As colunas eram usadas para suporte, 
e o mármore passou a ser utilizado, a partir do século VII a.C., em 
templos e teatros. A maioria dos templos gregos foi construída com 
vigas de madeira envoltas por colunas de pedra, que serviam como 
forma de sustentação do telhado, e possuíam, também, três tipos 
de estética bem definidas: a dórica, a jônica e a coríntia (Figura 6).
Figura 5 – Teatro de Epidauro servindo de colunas
Figura 6 – Estética das colunas de sus-
tentação (Jônico, Corinthio, Dórico)
20 Conceito básico de engenharia
A ordem dórica tem origem no sentir do povo 
grego, representando o pensamento. A ordem jô-
nica representa a graça e o feminino. Já a ordem 
coríntia refere-se ao luxo e à ostentação.
 “
Os gregos antigos não usavam argamassa em 
suas construções, mas braçadeiras e buchas 
para apertar as peças. Os blocos de mármore 
e calcário eram cuidadosamente extraídos 
e medidos e então cortados precisamente 
para garantir uma construção perfeita. As 
ferramentas usadas pelos pedreiros eram 
manuais, tais como enxada, broca, cinzel e 
marreta. Os mestres escultores enchiam as 
colunas de pedra e os plintos de entalhes 
altamente decorados. Um guindaste era usa-
do para levantar e colocar no lugar as peças 
(SABINO, 2015, on-line).
Neste ponto do nosso estudo, podemos fazer uma 
ligeira reflexão sobre as conquistas da Engenha-
ria, anteriormente descritas, nas civilizações do 
Egito e da Grécia. Elas têm em comum a criação 
de grandes monumentos e construções suntuo-
sas voltadas para a ostentação do poder de faraós 
e imperadores. O lado genial da capacidade de 
conceber obras robustas é pouco reportado e seus 
autores, arquitetos e engenheiros da época, prati-
camente não são referenciados.
Entretanto, é fato digno de nota que conce-
beram e construíram obras e monumentos den-
tro dos melhores padrões da Engenharia, sem o 
ferramental teórico que a Ciência proporcionou 
séculos depois, com o desenvolvimento da Física. 
Um ponto importante a se destacar é que, 
mais uma vez, é a energia dos operários, de seus 
inventos utilitários e da natureza que, bem apro-
veitada, dá vida às obras. Em relação ao bom uso 
da Energia, é nesse período que as energias dos 
cursos d’água e do vento passam a ser utilizadas 
no transporte fluvial e marítimo. 
21UNIDADE I
A Engenharia no 
Império Romano
O Império Romano, herdeiro dos grandes pro-
gressos intelectuais e tecnológicos dos egípcios e 
gregos, produziu importantes desenvolvimentos 
na Engenharia. Além do aprimoramento dos ma-
teriais utilizados e das técnicas construtivas, há 
um amplo avanço na infraestrutura de transpor-
tes, com a construção de estradas, túneis e pontes 
com técnicas até hoje estudadas. 
A Engenharia da Roma antiga iniciou um período 
importante da história da civilização aprimoran-
do a indústria da construção com a invenção 
do concreto. Concebeu as estruturas em arco, 
pavimentou áreas urbanas, construiu pontes e 
túneis tecnicamente perfeitos.
22 Conceito básico de engenharia
Deve-se ressaltar, ainda, os aquedutos que garan-
tiam abastecimento de água a boa parte de popu-
lação e são os precursores das modernas redes de 
distribuição atuais. Do ponto de vista da constru-
ção, a obra que melhor representa o trabalho da 
Engenharia Romana é o Coliseu (Figura 7), que 
se apresenta até os dias de hoje como modelo para 
construção de estádios. Com capacidade para 50 
mil pessoas, foi cuidadosamente projetado com 
ventilação e iluminação naturais planejadas de 
maneira minuciosa, inaugurado em 80 d.C.
Uma novidade introduzida pelos romanos foi 
a concepção de arruamentos e calçadas nos espa-
ços urbanos, melhorando a qualidade de vida da 
população. Nesse período foram construídos mi-
lhares de quilômetros de calçada com o esquema 
construtivo mostrado na Figura 8. 
Outra conquista da Engenharia romana foram 
as pontes, construídas com pedras no século II 
a.C. Originalmente os blocos eram fixados por 
grampos de ferro, mas houve uma importante 
evolução para o uso de núcleos de concreto e re-
vestimentos de blocos de pedras (Figura 9).
Figura 8 – Calçadas romanas 
Fonte: Pet Engenharia Civil UFJF (2016,on-line)4.
Figura 7 – Coliseu 
Fonte: Pet Engenharia Civil UFJF (2016, on-line)4.
23UNIDADE I
As construções romanas usaram amplamente as 
vantagens estruturais dos arcos. Suas pontes con-
tinham arcos de pedra que permitiam a distribui-
ção eficiente dos pesos. Em toda Europa existem, 
ainda, centenas de pontes romanas, indicando sua 
precisão técnica e alta confiabilidade.
Os romanos aprimoraram, também, a cons-
trução de túneis subterrâneos que permitiam 
circulação subterrânea, construídos com tal per-
feição que estão em perfeito estado, até hoje. A 
recente descoberta de uma rede de túneis sob 
as ruínas da Villa Adriana, na cidade de Tivoli, 
Figura 9 – Ponte romana sobre o Rio Marecchia 
Fonte: Wikipédia ([2017], on-line)5.
O blog Edukavita contém uma quantidade variada 
de informações úteis, com ênfase na História 
das maravilhas construídas pelo homem. Para 
saber mais sobre a Engenharia romana e suas 
construções, consulte o site: <https://edukavita.
blogspot.com.br/2016/05/engenharia-romana-
origens-e-historia.html>.
Figura 10 – Vila Adriana
perto de Roma, comprova esse fato (Figura 10). 
Deve-se ressaltar que os romanos construíram 
centenas de milhares de quilômetros de estradas 
para várias finalidades, como comércio e con-
trole do império. 
Por fim, não há como negar que a mais impor-
tante contribuição dos romanos para a construção 
foi a invenção do concreto, permitindo impressio-
nantes construções. Inventado no final do século 
III, era obtido adicionando um pó vulcânico à 
argamassa feita de uma mistura de tijolo ou pe-
daços de pedra, cal ou gesso e água.
24 Conceito básico de engenharia
Os Sistemas de 
Abastecimento de Água
do Império Romano
Os aquedutos romanos colocam em evidência 
os dois bens mais preciosos que a natureza pro-
porcionou ao planeta: água e energia. Conser-
vá-los é tarefa de todos e finalidade primordial 
da Engenharia.
Deixamos esta contribuição do Império Roma-
no para a Engenharia em uma sessão especial, 
pois trata da primeira iniciativa organizada do 
bom uso da energia disponível na natureza para 
o bem-estar humano.
Os aquedutos foram concebidos e construídos 
pelos romanos para satisfazer a vários tipos de 
aplicação. A principal era levar a água de lugares 
onde havia em abundância para lugares em que 
ela era escassa.
Dessa maneira, a água, corretamente dire-
cionada, servia chafarizes, banhos públicos ou 
privados e limpeza de latrinas. Adicionalmente, 
atividades de agricultura e mineração se serviram 
25UNIDADE I
dos benefícios proporcionados pela disponibilidade da água. Come-
çam, então, de maneira organizada e planejada, os bons serviços da 
Engenharia, envolvendo os dois aspectos essenciais da vida: água e 
energia. É desses dois itens que depende a vida em nosso planeta, e 
uma mirada retrospectiva para os cuidados dos romanos deve ser 
de grande utilidade.
Os aquedutos transportavam água fazendo uso da energia po-
tencial gravitacional, aproveitando inclinações de canais enterra-
dos. Nos locais onde a natureza era desfavorável, vales e planícies, 
canos de chumbo, em alta pressão ou canais passavam por pontes 
e alimentavam o sistema (Figura 11).
Figura 11 – Aqueduto Pont du Gard na Gália Romana (atual sul da França)
Fonte: Wikimedia ([2017], on-line)6.
26 Conceito básico de engenharia
No século III, Roma tinha um grande número de 
aquedutos para uma população de mais de um 
milhão de pessoas que usavam a água de maneira 
extravagante. Não havia, ainda, a consciência da 
importância da preservação desse presente da 
natureza.
Os Aquedutos Romanos refletiam a filosofia ro-
mana de objetividade e praticidade. Roma nos 
deixou volumosas estruturas que tinham a fun-
ção de conduzir a água pelas cidades. As fontes 
atestam que os romanos conheciam o sistema de 
transporte de água por canalização subterrânea 
e o de aquedutos em arcos suspensos que fora 
aprendido com os etruscos. A escolha por este 
modelo deu-se pelo preço inferior das obras, já 
que os materiais necessários eram mais abun-
dantes e baratos.
Para saber mais sobre esse assunto, acesse: 
<http://www.infoescola.com/historia/aquedutos-
romanos/>.
Fonte: Gasparetto Júnior ([2017], on-line)7.
27UNIDADE I
Consumo de Energia 
e sua relação com 
a Vida no Planeta
Para medidas práticas de consumo de energia, 
usa-se a unidade “quilowatt hora” (kWh), que cor-
responde ao consumo de um aparelho de potência 
1kW (1 000W), ligado durante uma hora (3 600s).
Ao estudarmos a evolução da Engenharia, desde 
as civilizações pré-humanas até a civilização ro-
mana, pudemos observar que nossa espécie, para 
evoluir e melhorar suas condições de vida, apro-
veitou-se dos recursos naturais disponíveis, sem 
se preocupar com sua reposição ou conservação.
O grande desafio do século XXI é a questão 
energética – trata-se de problema delicado e de 
abrangência mundial. O nível atual de desenvolvi-
mento da humanidade, evidenciado pela tecnolo-
gia, a medicina e o potencial de conforto, exige um 
consumo de energia por habitante bastante eleva-
do. Interromper esse consumo – decisão simplista 
– seria negar o conhecimento adquirido e, talvez, 
comprometer a continuidade da civilização.
28 Conceito básico de engenharia
Piqueira e Brunoro (2000, p. 5) afirmam que 
“sendo inevitável consumir energia, é importante 
haver bom senso na sua distribuição e renovação e 
também a consciência de que é urgente desenvol-
ver novas tecnologias não poluentes para obtê-la”. 
A obtenção de energia para manter a sociedade, 
hoje, está atrelada, quase inevitavelmente, à degra-
dação ambiental. A escolha adequada da matriz 
energética (distribuição entre as formas de gera-
ção) mundial não pode levar em conta apenas os 
custos imediatos: deve assegurar a qualidade de 
vida das futuras gerações.
Veremos, a seguir, alguns dos aspectos relativos 
ao uso da energia e suas implicações. Iniciamos 
com a ideia geral de que a energia é o bem de 
capital de maior valor para a nossa espécie, dis-
cutindo-a no que se refere à utilização humana.
Nas aulas de Biologia e Física, estamos acostu-
mados a nos deparar com dois conceitos aparen-
temente díspares de energia. Os biólogos parecem 
falar de algo concreto, que passa do Sol para as 
plantas e dessas para os animais, transforman-
do-se no interior dos seres vivos, por processos 
fisiológicos complicados, nas mais diversas mo-
dalidades, sendo essencial para funções como 
respiração, excreção, reprodução, manutenção de 
temperatura e condução de impulsos elétricos 
associados ao sistema nervoso. Os físicos pare-
cem falar de algo mais abstrato, calculável por 
equações, relativo a situações mais simples, como 
carrinhos descendo montanhas-russas ou cargas 
elétricas em movimento nos circuitos.
Os conceitos empregados nas duas disciplinas, 
entretanto, são integrados e remetem a mesma en-
tidade física: a capacidade de um corpo (ou sistema 
de corpos), em qualquer escala espacial, produzir 
movimento próprio ou de outros corpos que estão 
no seu entorno. Assim, o ser humano, nas atividades 
diárias, todo o tempo utiliza energia. Ele a retira 
dos alimentos que ingere e, como se fosse uma 
máquina, transforma-a nas diversas modalidades 
necessárias ao funcionamento do seu organismo.
A Tabela 1 ilustra o gasto de energia do corpo 
humano em diversas atividades:
Necessidades energéticas para várias atividades (em kcal/hora)
Trabalho leve Trabalho moderado Trabalho pesado Trabalho muito pesado
Escrever 20 Dormindo 85-110 Marchando 280-400 Pedreiro 350
Permanecer 
relaxado 20
Tomando 
banho 125-125
Andando 
de bicicleta 180-600 Correndo 800-1000
Datilografando 
rapidamente 55 Carpintaria 150-180 Remando 120-600 Escalando 400-900
Tocando 
violino 40-50 Caminhando 130-240 Nadando 200-700 Esquiando 500-950Lavando 
louça 60 - -
Subindo 
escadas 1000
Passando 
a ferro 60 - - -
Tabela 1 – Necessidades energéticas para várias atividades (kcal/h)
Fonte: Goldemberg (1998).
29UNIDADE I
Evidentemente, à medida em que a nossa espécie 
foi se multiplicando e se apropriando do espaço 
terrestre, as necessidades de energia aumentaram 
consideravelmente, sobretudo, porque dela pas-
sou a depender a vida sob condições adversas. O 
gráfico de barras da Figura 12 (GOLDEMBERG, 
1998) mostra esse fato, indicando que, quanto 
mais sofisticada a vida e melhor sua qualidade, 
maior a necessidade de consumo de energia.
Do homem primitivo até o homem tecnológico, o 
consumo diário cresceu, em um milhão de anos, 
de 2000 kcal para quase 230 000 kcal. Esse aumen-
to foi progressivo, acompanhando o refinamento 
da tecnologia desenvolvida pela humanidade para 
modificar o meio ambiente em seu benefício.
Os recursos energéticos disponíveis na Terra, 
porém, são limitados. Conciliar esse fato com as 
necessidades humanas é, como dizemos, um gran-
de desafio a ser enfrentado pela ciência moderna, 
independentemente das administrações e das ideo-
logias. Além disso, não há como negar que o con-
sumo de energia está relacionado com a qualidade 
de vida, conforme mostram os gráficos ilustrativos 
(GOLDEMBERG, 1998) da Figura 13, em que a 
unidade de energia utilizada é a TEP (tonelada 
equivalente de petróleo), equivalente a 107 kcal.
Figura 12 – Desenvolvimento e consumo de energia
Fonte: Goldemberg (1998).
Estágios de desenvolvimento e consumo de energia
Alimentação
Homem
tecnológico230
77
20
12
6
2
Homem
industrial
Homem agrícola
avançado
Homem agrícola
primitivo
Homem
caçador
En
er
gi
a 
to
ta
l c
on
su
m
id
a 
pe
r 
ca
pi
ta
 (m
il 
kc
al
/d
ia
)
Homem
primitivo
Consumo diário per capita (mil kcal)
0 50 100 150 200
Moradia e
comércio
Indústria e
agricultura
Transporte
Figura 13 – Energia e qualidade de vida
Fonte: Goldemberg (1998).
Expectativa de vida, mortalidade infantil,
alfabetização e taxa de fertilidade total
como uma função da energia comercial 
consumida per capita
80
20
0 2 4 6
40
Média de 127 países
para grupos de 10 países
Uso de energia TEP per capita por ano
Ex
pe
ct
at
iv
a 
de
 v
id
a 
(a
no
s)
60
80
20
0 2 64 8
40
Média de 127 países
para grupos de 10 países
Uso de energia TEP per capita por ano
M
or
ta
lid
ad
e 
in
fa
nt
il
(M
or
te
s 
po
r 
10
0 
na
sc
im
en
to
s 
vi
vo
s)
60
80
20
40
Uso de energia TEP per capita por ano
An
al
fa
be
tis
m
o 
(%
 p
op
ul
aç
ão
 a
du
lta
)
60
0 2 64 8
0 2 64 8
2
4
Oma Arábia Saudita
LíbiaIra
Gabão
Mongolia
Venezuela Kuwait
Trinidad e Tobago
Uso de energia TEP per capita por ano
Ta
xa
 d
e 
fe
rt
ili
da
de
 to
ta
l (
TF
T)
6
8
10
30 Conceito básico de engenharia
Verificamos, então, que a energia é essencial à 
vida e fator de conforto e bem-estar. Entretan-
to seu consumo é fator relevante nos problemas 
ambientais, principalmente em decorrência do 
emprego de combustíveis fósseis na produção de 
eletricidade, no setor de transporte e na indústria.
Resolver esse problema eliminando a causa, evi-
dentemente, é uma tarefa muito difícil, pois os com-
bustíveis fósseis respondem por mais de 90% do con-
sumo atual de energia mundial. Entretanto não parece 
impossível, dadas as alternativas de fontes renováveis 
disponíveis hoje. Usar gás natural nas termelétricas é 
interessante, pois, em comparação com os combus-
tíveis fósseis, emite metade do CO2 por kWh e pra-
ticamente não emite óxidos de enxofre e nitrogênio.
Fazendas de produção de energia a partir de 
biomassa representam outra solução bastante con-
vidativa, uma vez que o CO2 por elas emitido pode 
ser reabsorvido nos processos de fotossíntese e não 
há emissão de óxidos de enxofre e nitrogênio. Há, 
ainda, a energia solar, que pode ser utilizada como 
fonte quente nas termelétricas ou ser diretamente 
convertida em elétrica, nas células fotovoltaicas.
As desigualdades entre os países, no entanto, de-
terminam diferenças não só no volume de energia 
consumido (os pobres consomem menos que os 
ricos), como também na forma de obtê-la: as me-
lhores soluções para a matriz energética dos países 
desenvolvidos, quando aplicadas ao contexto de paí-
ses em desenvolvimento, nem sempre serão ótimas.
A questão energética influencia diretamente o 
desenvolvimento e o meio ambiente. Não podemos 
privilegiar o primeiro provocando drásticos impac-
tos no segundo. É nisso que se fundamenta o concei-
to de desenvolvimento sustentável, que defende não 
só a qualidade de vida atual, mas também a herança 
a ser deixada para as gerações futuras, propondo a 
proteção e a manutenção dos sistemas naturais.
Um passo significativo para a concretização 
desse conceito foi a Conferência de Estocolmo, em 
1972, que enfatizou a questão ambiental e a con-
vivência na Terra. Outro foi a ECO 92 ou United 
Nations Conference on Environment and Deve-
lopment - Unced, realizada no Rio de Janeiro, que 
frisou o problema da utilização de combustíveis 
fósseis na produção de energia devido à emissão de 
CO2 e o consequente agravamento do efeito estufa.
O Protocolo de Kyoto (1997) procurou restrin-
gir a emissão de CO2 dos países, sugerindo o em-
prego de mecanismos para um desenvolvimento 
limpo. O recente acordo de Paris (2015) rege as 
emissões de CO2, estabelecendo limites a serem 
atingidos em 2020.
Para dar uma ideia dos reais responsáveis pelo 
efeito estufa e pela degradação ambiental, apre-
sentamos a Tabela 2, com o volume anual de CO2 
emitido por diversos países. 
Emissão de CO2 
(toneladas de CO2 per capita)
Quantidade Países
Entre 16 e 36 Estados Unidos 
e Austrália.
Entre 7 e 16 Japão, Canadá, Rússia, 
Ucrânia, Polônia e África 
do Sul.
Entre 2,5 e 7 União Europeia, China, 
México, Chile, Argentina e 
Venezuela.
Entre 0,8 e 2,5 Brasil, Índia, Indonésia, 
países da América Central 
e Caribe.
Tabela 2 - Emissão de CO2 (toneladas per capita)
Fonte: Goldemberg (1998).
Os Estados Unidos, um dos maiores emissores de 
CO2, posicionaram-se contra as medidas propos-
tas, alegando que elas acarretariam uma redução 
drástica na sua economia, podendo provocar re-
cessão. Esse é um exemplo da tentativa suicida de 
31UNIDADE I
manter a economia dos ricos à custa da degrada-
ção da qualidade de vida de todos.
Para que você possa avaliar o consumo de 
energia de seu cotidiano, vamos recordar um 
ponto importante da Física:
• No sistema internacional de unidades (SI), 
a energia, de qualquer tipo ou modalidade, 
é medida em joules (J). 
• Quando se trata de estudar processos de 
transformação de energia, usa-se o con-
ceito de potência, medida em watts (W) 
e definida como energia por unidade de 
tempo. Assim, quando ligamos uma lâm-
pada de 100W à rede elétrica, uma energia 
de 100 J é consumida, a cada segundo.
• Para medidas práticas de consumo de 
energia, usa-se a unidade “quilowatt hora” 
(kWh), que corresponde ao consumo de 
um aparelho de potência 1kW (1 000W), 
ligado durante uma hora (3 600s). A título 
de exemplo, vamos considerar um chuvei-
ro que, quando ligado em uma instalação 
de 220 volts (V), opera com potência de 
2000W (2kW). Caso você tome um banho 
de 0,5 h (30min = 1800 s), o consumo de 
energia correspondente será de:
 C = 2000W.1800s = 3 600 000 J ou 
C = 2kW.0,5h = 1 kWh.
Assim, podemos escrever:
 1kWh = 3 600 000 J.
Considerando nossas atividades cotidianas (Ta-
bela 1), verificamos que, mesmo dormindo, nosso 
organismo consome cerca de 100 kcal/h. 
Akcal é uma unidade de energia que se rela-
ciona com o joule por: 1 kcal = 4 000 J. Como em 
uma hora temos 3 600 s, esse nosso consumo de 
energia pode, também, ser expresso por:
(100 . 4 000)/(3 600) = 111 W, isto é, quando 
dormimos nosso organismo gasta a mesma 
energia de uma lâmpada de 100W perma-
nentemente acesa.
Tenha sua dose extra de 
conhecimento assistindo ao 
vídeo. Para acessar, use seu 
leitor de QR Code.
Piqueira e Brunoro escreveram um texto sobre 
as principais questões relativas ao uso da ener-
gia e como seu uso e consumo se relacionam à 
vida e à sustentabilidade no nosso planeta. Além 
disso, abordam possíveis consequências do uso 
de energia proveniente de combustíveis fósseis 
para o clima na Terra.
Para saber mais, acesse: <https://www.
researchgate.net/publication/266247679_
ENERGIA_uso_geracao_e_impactos_ambientais>.
Nesta unidade, procuramos apresentar uma 
ideia de como a criatividade humana e a ob-
servação da natureza nos levou ao progresso 
tecnológico e como é possível manter a vida e 
preservar os recursos naturais disponíveis. Essa 
missão da espécie humana só é possível com a 
boa Engenharia, associada ao amplo conheci-
mento das formas de energia disponíveis e de 
seu bom uso.
32
1. O abrigo do homem pré-histórico em cavernas, além da proteção contra espécies 
predadoras, proporcionava:
a) Conservação da energia térmica. 
b) Aquecimento. 
c) Resfriamento.
d) Trocas de calor rápidas.
e) Aquecimento brusco.
2. Os egípcios se destacaram nas engenharias:
a) Civil e Mecânica.
b) Civil e Naval.
c) Elétrica e Civil.
d) Mecânica e Hidráulica.
e) Naval e Mecânica.
3. Os tijolos dos egípcios eram:
a) Poligonais.
b) Arredondados.
c) Com formato semelhante aos atuais.
d) Hexagonais.
e) Poligonal.
4. Para os gregos, a Arquitetura era:
a) Uma arte.
b) Um trabalho repetitivo.
c) Um passeio pela imaginação.
d) Um retorno ao mar.
e) Um retorno à Terra.
33
5. A ordem Dórica representa:
a) Fome.
b) Pressão.
c) Dor de cabeça. 
d) Ação impulsiva.
e) Pensamento.
6. Os monumentos e as obras das civilizações egípcia e grega se fundamentavam:
a) Nas leis de Newton.
b) Nas equações de Maxwell.
c) Nos fundamentos matemáticos da Geometria.
d) Na prática e na intuição dos trabalhadores.
e) No teorema de Pitágoras.
7. A navegação à vela, iniciada pelos egípcios e fenícios, fazia uso da energia:
a) Química.
b) Eólica.
c) Potencial gravitacional.
d) Eletromagnética.
e) Nuclear.
8. Além das técnicas de construção, em quais áreas da Engenharia os romanos 
contribuíram:
a) Transportes e Mecânica.
b) Mecânica e Eletricidade.
c) Transporte e Materiais.
d) Materiais e Mecânica.
e) Termodinâmica e Eletricidade.
34
9. O Coliseu, obra de referência da civilização romana, é usado, até hoje, como 
modelo para projetos de:
a) Casas.
b) Prédios.
c) Pontes.
d) Estradas.
e) Estádios.
10. A qualidade de vida nas cidades urbanas do Império Romano teve uma melhoria 
considerável pela introdução de:
a) Luz elétrica.
b) Água potável.
c) Rede de esgotos.
d) Ruas e calçadas.
e) Transporte coletivo.
11. As estruturas em arco permitem:
a) Melhor distribuição de peso.
b) Diminuição de peso.
c) Melhor aparência.
d) Diminuição da ação dos ventos.
e) Diminuição da ação das águas. 
12. O concreto inventado pelos romanos era constituído de:
a) Pó vulcânico, tijolo, argamassa e água.
b) Pó vulcânico, tijolo, gesso e água.
c) Tijolo, gesso, água e óleo.
d) Gesso, água, pó de licopódio e tijolo.
e) Pó de licopódio, água, ácido clorídrico e tijolo.
35
13. Os aquedutos romanos transportavam água fazendo uso da energia:
a) Cinética.
b) Eólica.
c) Elétrica.
d) Potencial Gravitacional.
e) Nuclear. 
14. Os dois aspectos vitais para a espécie humana envolvidos na concepção dos 
aquedutos são:
a) Água e Energia.
b) Água e Ar.
c) Ar e Energia.
d) Oxigênio e Água.
e) Oxigênio e Energia.
15. Além das aplicações de higiene proporcionadas pelos aquedutos, seus principais 
benefícios envolviam:
a) Agricultura e Pecuária.
b) Pecuária e Mineração. 
c) Mineração e Agricultura.
d) Pecuária e Qualidade do ar.
e) Qualidade do ar e Mineração.
16. Obtenha a relação de transformação de kWh para J.
17. Quantos kWh, por dia, gasta o homem tecnológico? Quanto gastava o homem 
agrícola primitivo? (Considere 1cal = 4J.)
18. Compare, aproximadamente, o consumo anual de energia per capita de um país 
com mortalidade infantil de 10 mortes por 1 000 nascimentos com outro de 40 
mortes a cada 1 000 nascimentos.
36
19. Considere os seguintes dados a respeito da energia elétrica no Brasil, fornecidos 
pelo IBGE:
Custo por kWh R$ 0,18
Número de chuveiros elétricos 28 000 000
Número médio de pessoas por residência 3,6
Tempo médio para um banho 8 minutos
Potência média do chuveiro 4kW
a) Considerando que cada pessoa toma um banho por dia, qual o consumo médio 
mensal de energia por residência?
b) Compare o valor obtido no item anterior com os 100 kWh dados como limite 
pelos órgãos governamentais.
c) Qual o consumo nacional anual em kWh, considerando apenas o gasto com 
banhos?
d) Se uma residência tem, além do chuveiro, 3 lâmpadas de 100 W (1 hora por 
dia), uma geladeira de 300 W (8 horas por dia) e um ferro de passar roupa de 
500 W (1 hora por dia), qual será o custo mensal da conta, considerando que 
o consumo acima de 200 kWh é sobretaxado em 50%?
e) Considerando que uma termelétrica emite 100 g de CO2 por kWh, quantas to-
neladas desse gás seriam emitidas por ano se toda a energia relativa a banhos 
do Brasil passasse a ser gerada dessa maneira?
37
Energia, Meio Ambiente & Desenvolvimento
Autor: José Goldemberg e Osvaldo Lucon
Editora: Edusp
Sinopse: o papel da energia no desenvolvimento é bem conhecido, assim como 
o seu papel como uma das principais causa da degradação ambiental. Contudo, 
a inter-relação energia–desenvolvimento–meio ambiente não é adequadamente 
analisada pelo material bibliográfico convencional, e esta é a principal inovação 
deste livro. O livro discute, inicialmente, o conceito de energia; em seguida, 
aborda sua relação com as principais atividades humanas, como os recursos 
naturais existentes e com os indicadores de desenvolvimento. Discute, também, 
os principais problemas ambientais, suas causas e possíveis soluções. Com esses 
diagnósticos, classifica as fontes e os usos finais de energia, apresentando ten-
dências futuras e soluções – tecnológicas, políticas e comportamentais – para os 
problemas de sustentabilidade ambiental, econômica e social. Tal abordagem é 
resultado de vários anos de estudos e experiência dos autores no ensino, bem 
como na formulação, discussão e implantação de políticas públicas relativas ao 
tema.
LIVRO
PET-Civil
O blog PET-Civil da UFJF é um trabalho de ótima qualidade realizado por alunos 
dessa instituição, tratando de maneira interessante as questões históricas da 
Engenharia. Para boas leituras sobre História da Engenharia, consulte-o.
<https://blogdopetcivil.com>.
WEB
38
BAZZO, W. A.; PEREIRA, L. T. V. Introdução à engenharia. Florianópolis: UFSC, 2000.
PIQUEIRA, J. R. C. Reflexões sobre história do ensino de Engenharia. Porvir: Inovações em Educação, 2014. 
Disponível em: <http://porvir.org/reflexoes-sobre-historia-ensino-de-engenharia/>. 
PIQUEIRA, J. R. C.; BRUNORO, C. M. Energia: uso, geração e impactos ambientais. São Paulo: Editora Anglo, 
2000. Disponível em: <https://www.researchgate.net/publication/266247679_ENERGIA_uso_geracao_e_im-
pactos_ambientais>. Acesso em: 06 nov. 2017.
SABINO, R. História da Engenharia: A Grécia antiga. 2015. Disponível em: <https://blogdopetcivil.
com/2015/06/01/historia-da-engenharia-a-grecia-antiga>.Acessoem: 06 nov. 2017.
GOLDEMBERG, J. Energia, Meio Ambiente e Desenvolvimento. São Paulo: EDUSP, 1998.
REFERÊNCIAS ON-LINE
1Em: <https://cpalexandria.wordpress.com/2012/02/13/definicao-contemporanea-de-pre-historia/>. Acesso 
em: 06 nov. 2017.
2Em: <http://rhistoriaz.blogspot.com/2013/06/historia-geral-i-pre-historia.html>. Acesso em: 06 nov. 2017.
3Em: <http://www.portalconsular.itamaraty.gov.br/seu-destino/egito>. Acesso em: 06 nov. 2017.
4Em: <https://blogdopetcivil.com/2016/09/26/historiadaengenhariaromaantiga/>. Acesso em: 06 nov. 2017.
5Em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Rimini>. Acesso em: 06 nov. 2017.
6Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/Pont_du_Gard_Oct_2007.jpg>. Acesso em: 
06 nov. 2017.
7Em: <https://www.infoescola.com/historia/aquedutos-romanos/>. Acesso em: 06 nov. 2017.
39
1. O abrigo do homem pré-histórico em cavernas, além da proteção contra espécies 
predadoras, proporcionava conservação da energia térmica, isolando o ambiente. 
(Alternativa A)
2. Os Egípcios se destacaram nas engenharias: Elétrica e Civil. (Alternativa B)
3. Os tijolos dos egípcios eram: com formato semelhante aos atuais. (Alternativa C)
4. Para os gregos, a Arquitetura era: uma arte. (Alternativa A)
5. A ordem Dórica representa: pensamento. (Alternativa E).
6. Os monumentos e obras da civilização Egípcia se fundamentavam: na prática e na in-
tuição dos trabalhadores. (Alternativa D)
7. A navegação à vela, iniciada pelos Egípcios e Fenícios, fazia uso da energia Eólica. (Al-
ternativa B)
8. Além das técnicas de construção, em quais áreas de Engenharia os romanos contribuí-
ram: transporte e materiais. (Alternativa C)
9. O Coliseu, obra de referência da civilização romana, é usado até hoje como modelo para 
projetos de: estádios. (Alternativa E)
10. A qualidade de vida nas cidades urbanas teve uma melhoria considerável pela introdução 
de: ruas e calçadas. (Alternativa D)
11. As estruturas em arco permitem: melhor distribuição de peso. (Alternativa A)
12. O concreto inventado pelos romanos era constituído de: pó vulcânico, tijolo, gesso e 
água. (Alternativa B)
13. Os aquedutos romanos transportavam água fazendo uso da energia: Potencial Gravi-
tacional. (Alternativa D)
14. Os dois aspectos vitais para a espécie humana envolvidos na concepção dos aquedutos 
são: água e energia. (Alternativa A)
15. Além das aplicações de higiene proporcionadas pelos aquedutos, seus principais bene-
fícios envolviam: mineração e agricultura. (Alternativa C)
16. 3,6 . 106J.
17. Homem tecnológico: 255 kWh; homem agrícola primitivo: 13,3 kWh.
18. A energia gasta, per capita, em um país de 10 mortes por 100 nascimentos, é 7,5 vezes 
maior que a gasta por um de 40 mortes por 100 nascimentos.
19. 
a) 57,6 kWh.
b) 1,92% do total proposto são gastos só com banhos, sobrando 98,08 kWh para o res-
tante das atividades.
c) 1,9.1010 kWh.
d) R$ 27,65, desconsiderando-se os impostos.
e) 1,9.106 toneladas.
40
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
• Compreender que a Engenharia, embora essencial para 
o desenvolvimento humano, até o final do século XVII, era 
considerada tarefa de artesãos e operários e de pouco 
valor intelectual.
• Compreender que a Engenharia, até o século XVII, era 
exercida com extrema habilidade artesanal, guiada pela 
intuição e pela experiência.
• Entender que, nessa época, Filosofia e Ciência eram con-
sideradas atividades intelectuais nobres e de pouca in-
fluência na Engenharia.
• Entender como as atividades expansionistas de reis e 
imperadores incentivaram as primeiras escolas militares 
para o ensino da Engenharia, ainda como prática artesanal.
• Verificar como a corrente filosófica do Positivismo apro-
ximou a Engenharia das Ciências Básicas, que passou a 
utilizar os princípios da Física e da Matemática de maneira 
sistematizada.
• Verificar o surgimento e difusão das Escolas Politécnicas, 
trabalhando a combinação dos conhecimentos científicos 
com a habilidade tecnológica.
O construtor visto 
como operário
A Ciência e a Filosofia O Positivismo
O Positivismo e as 
Escolas Politécnicas
As Academias Militares 
e Escolas Navais como 
precursoras das Escolas de 
Engenharia
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
A Engenharia como 
Atividade Artesanal 
e o Surgimento das 
Primeiras Escolas
O Construtor Visto 
como Operário
Ao final da Idade Média, havia um grande conhe-
cimento acumulado relativo às técnicas e mate-
riais de construção. Essas atividades de constru-
ção eram exercidas por operários, planejadas por 
aqueles que detinham conhecimento intuitivo e 
originário da prática.
Olá, aluno(a), conforme você pôde notar na unida-
de anterior, a Engenharia sempre esteve associada à 
criatividade e à intuição humana, que levou à con-
cepção das maravilhas já descritas. A invenção da 
roda, o transporte do fogo e o fogo moldando me-
tais são descobertas que garantiram a evolução da 
espécie. Pirâmides egípcias, colunas gregas, aque-
dutos romanos são exemplos de engenhosidade e 
de entendimento intuitivo das forças da natureza.
Além disso, embora haja registros históricos 
dos faraós associados às pirâmides, dos impera-
dores gregos e romanos associados às obras de 
Arquitetura e Engenharia, preciosas e duradouras, 
43UNIDADE II
não se sabe ao certo quem as concebeu, projetou 
ou construiu. As pirâmides, por exemplo, são obras 
tão impressionantes que há até quem diga que fo-
ram construídas por extraterrestres. Entretanto 
arqueólogos afirmam que as pirâmides foram 
construídas por trabalhadores livres e assalariados, 
supervisionados e orientados por operários mais 
experientes, não havendo registro de papiros ou 
pinturas indicando planejamento prévio.
Na mesma linha, embora haja registros e lou-
vores aos autores e intérpretes do teatro grego, 
pouco se sabe sobre aqueles que conceberam e 
realizaram as obras de seus espaços físicos, eternos 
trabalhos de engenharia e exemplos para constru-
ção de estádios e arenas, até hoje.
Sobre o teatro de Epidauro, sabe-se que o es-
cultor e arquiteto Policleto o concebeu, indicando 
os primeiros sinais do surgimento da profissão. 
Entretanto não há registros de planejamento ou 
de evolução da construção, que era realizada por 
operários humildes. Considerando os feitos ro-
manos, representados pela invenção do concreto 
e pela concepção das estruturas em arco, tam-
bém não há registro de seus criadores. Estradas e 
aquedutos foram implementados por engenheiros 
anônimos que, com a pouca Matemática que ti-
nham à mão, produziram essas maravilhas.
Filosofia, Arte e Literatura se desenvolveram e 
eternizaram os nomes de seus autores como ine-
gáveis geradores do saber humano, em espaços 
concebidos e construídos por trabalhadores e 
operários pouco lembrados. Esse conhecimen-
to acumulado, acrescido de diversas descobertas 
científicas, passou a fazer parte do conjunto de 
segredos dominados por entidades poderosas, 
durante a Idade Média. É o final do século XVII, 
entre o Renascimento e o Iluminismo, que traz 
nova concepção de Engenharia, fundamentada no 
progresso científico e sua utilização para resolver 
problemas práticos e projetar máquinas.
Ficou claro que, ao longo dos eventos aqui des-
critos, as construções foram pensadas e realizadas 
a partir de uma apurada observação da natureza, 
com pouco uso do que chamamos de conheci-
mento científico. Tentando ilustrar essa notável 
habilidade, vamos entender como as pedras, ma-
terial básico da construção, ficavam unidas ao 
serem assentadas.
Sobre as pirâmides do Egito:
As pirâmides do Egito exercem um fascínio natural sobre as pessoas em geral, por sua grandeza e pelo 
conteúdo místico associado. Para um engenheiro, fica a pergunta: Como foram projetadas e construí-
das? O site indicado traz informações sobre a Históriado Egito e, em particular, sobre as pirâmides.
Acesse o link disponível em: <http://www.egipto.com.br/segredos-piramides-egito>.
Sobre o teatro grego:
Como uma construção da antiguidade apresenta acústica tão boa como as construções modernas, sem 
os equipamentos hoje disponíveis? Os teatros gregos são construídos com engenhosidade admirável. O 
site indicado traz interessantes noções sobre a História da Arquitetura e sobre as construções gregas.
Acesse o link disponível em: <http://historiaearquitetura.blogspot.com.br/2012/01/teatro-de-epidauro-
grecia.html>.
44 A engenharia como atividade artesanal e o surgimento das primeiras escolas
Civilizações diferentes deram soluções diver-
sas e criativas para o problema. Os romanos, 
como já vimos, desenvolveram o cimento que 
servia de liga entre as partes e, além disso, ali-
sado, embelezava as áreas externas (Figura 1).
Figura 2 – Pedras em construção INCA
Figura 1 – Parede romana
Os Incas, no século XV, construíram, na América 
do Sul, fortalezas usando imensas pedras encai-
xadas geometricamente de maneira tão perfeita 
que até hoje não se sabe como os cortes das pe-
dras eram feitos com tanta precisão (Figura 2).
45UNIDADE II
A Ciência e a Filosofia
O século XVII marca, na Engenharia, a passagem 
do uso de ferramentas totalmente empíricas 
para os métodos de projeto fundamentados nas 
leis da natureza.
Os primeiros relatos da sistematização do conhe-
cimento humano datam da Grécia Antiga e são 
relacionados à Filosofia idealista de Platão, com-
plementadas por Aristóteles, que atribui à Natureza 
leis que regem seu funcionamento (BUNGE, 2017).
Ao longo do tempo, nas civilizações egípcia, 
grega e romana, os estudos filosóficos implica-
ram as primeiras descobertas da Matemática e 
alguns desenvolvimentos iniciais de leis relativas 
às Ciências da Natureza. Havia, na formulação 
dessas leis, uma forte dose de empirismo e uma 
sistematização ainda incipiente, o que não impedia 
que os artífices, artesãos e operários se aproprias-
sem desse conhecimento e, combinando-os com a 
prática, construíssem as grandes obras já descritas.
46 A engenharia como atividade artesanal e o surgimento das primeiras escolas
Apesar da distância social e das diferenças 
de costumes entre o mundo dos filósofos e dos 
operários da construção, os esgotos, teatros, pa-
lácios, estradas, pontes e engenhos de guerra fo-
ram construídos, baseados no saber científico que 
começava a se concretizar. Na Grécia Clássica, os 
conhecimentos de Matemática de algumas escolas 
filosóficas serviram para desenvolver a Mecânica 
e diminuir o trabalho manual (SCHNAID et al., 
2006). Por exemplo, roldanas (Figura 3) facilita-
ram transporte de materiais em construções e 
navios, enquanto que moinhos (Figura 4) viabi-
lizaram a produção de alimentos. 
Atualmente, o uso de roldanas é geral e aplicável 
às mais diversas atividades que requerem multipli-
cação e controle de forças, como aparelhos utiliza-
dos para condicionamento físico.
No final da Idade Média, a ciência procurou 
buscar explicações para os fenômenos mais pró-
ximos da natureza, afastando-se um pouco do 
mundo das ideias de Platão e comprovando essas 
explicações experimentalmente. A consequência 
disso é que teorias formuladas e comprovadas 
permitiram o aparecimento da engenharia, com 
projetos fundamentados em cálculos, baseados 
nos princípios enunciados pela ciência. Esses 
princípios descrevem os fenômenos e predizem 
comportamentos de sistemas que permitem as 
prescrições, isto é, escolhas de parâmetros e gran-
dezas físicas que levam a resultados esperados.
Figura 3 – Exemplo do uso de roldanas
47UNIDADE II
Um exemplo de projeto:
Vamos considerar os seguintes pressupostos 
originários da Física a respeito da energia poten-
cial gravitacional.
A energia potencial gravitacional associada a um 
corpo de massa m, elevado a uma altura h é dada por:
Epg= mgh.
Nessa expressão, m é a massa da caixa em 
quilogramas (kg), g é a aceleração da gravidade 
em metro por segundo (m/s2) e h é a altura 
em relação ao solo, em metros (m). Com essas 
unidades, a energia potencial gravitacional é 
dada em Joules (J).
• Quando se trata de estudar processos 
de transformação de energia, usa-se o 
conceito de potência, medida em watts 
(W) e definida como energia por unida-
de de tempo.
• A densidade de um corpo é sua massa por 
unidade de volume.
• A vazão de um curso d’água é dada pelo 
volume por unidade de tempo.
Consideremos, agora, o seguinte problema de 
engenharia:
• Na idade do “homem agrícola avançado”, 
considere uma população de 10 000 pes-
soas;
• Suponha que a energia a ser fornecida para 
essas pessoas seja proveniente de uma que-
da d’água com vazão 2 m3/s;
• Sabendo-se que a densidade da água é de 
1kg/L (1000 kg/ m3).
Qual a altura mínima necessária para a queda 
d’água?
Figura 4 - Moinho de Vento
48 A engenharia como atividade artesanal e o surgimento das primeiras escolas
Estágios de desenvolvimento e consumo de energia
Alimentação
Homem
tecnológico230x10
2
77x102
20x102
12x102
6x102
2x102
Homem
industrial
Homem
agrícola
avançado
Homem
agrícola
primitivo
Homem
caçador
En
er
gi
a 
to
ta
l c
on
su
m
id
a 
pe
r 
ca
pi
ta
 (m
il 
kc
al
/d
ia
)
Homem
primitivo
Consumo diário per capita (mil kcal)
0 50 100 150 200
Moradia e
comércio
Indústria e
agricultura
Transporte
Figura 5 – Desenvolvimento e consumo de energia
Fonte: Goldemberg (1998).
• O primeiro passo a ser dado no projeto é determinar “qual é 
a necessidade”. Neste caso, qual é a potência necessária para 
fornecer a energia necessária à população.
Como se trata do “homem agrícola avançado”, consultando a Figura 
5 verificamos que o consumo individual de energia é 2.000 kcal/
dia e, como são 10.000 pessoas, chegamos a um consumo mínimo 
necessário de 20.000.000 kcal/dia.
O valor obtido precisa ser convertido para unidades do Sistema 
Internacional (SI), isto é, kcal deve ser convertido em joule (J) e 
dia em segundo (s).
Se 1 kcal = 1.000 cal, então 20.000.000 kcal = 20.000.000.000 
cal. Sabemos que 1 cal = 4 J. Dessa forma, 20.000.000.000 cal = 
80.000.000.000 J.
Um dia possui 24h e 1h 3.600 s. Sendo assim, 1 dia = 24h*3.600s 
= 86.400s.
Logo, a potência mínima necessária para atender à população 
de 10.000 pessoas será de:
P = 80.000.000.000/86.400 = 925.925,925 W
Ou P = 926 kW.
• O segundo passo é verificar se a “necessidade pode ser aten-
dida”, isto é, se a potência disponível na queda d’água pode 
atingir 926 MW.
49UNIDADE II
Agora é a hora de usar a Física, isto é, calcular a 
potência P como energia potencial gravitacional 
por unidade de tempo:
P = Epg / ∆t.
Se Epg = m*g*h, então:
P = mgh / ∆t.
Sabendo que densidade (d) = massa (m) / vo-
lume (V) e que vazão (Q) = volume (V) / variação 
de tempo (∆t), então temos que:
P = dQgh.
Agora, temos que P deve ser maior que 926 
kW. Substituindo esse fato e os dados numéricos 
fornecidos pelo problema, temos:
dQgh > 926 kW
1.000*2*10*h > 926 kW
h > 926.000 / 20.000
h > 46,3 m.
Imagine o homem caçador, isto é, alguém cujo 
consumo de energia era equivalente a 6 000 kcal 
por dia. A potência, em watts (W), relativa a esse 
consumo de energia é dada por:
(6 000). (4 000)/ (24 . 3 600) = 278 W, isto é, esse 
consumo é equivalente ao consumo de 3 lâmpa-
das de 100W acesas.
Tenha sua dose extra de 
conhecimento assistindo ao 
vídeo. Para acessar, use seu 
leitor de QR Code.
Uma das principais fontes de energia é a prove-
niente das quedas d’água. No Brasil, é a fonte 
mais significativa para a composição da matriz 
energética. O site indicado traz dados técnicos 
relevantes sobre as usinas hidrelétricas.
Acesse o link disponívelem: <http://masterenergia.
com.br/index.php/informacoes-tecnicas/78-como-
medir-a-energia-hidraulica-e-hidreletrica>.
Nos séculos XVII e XVIII, os reinados e as nações 
hegemônicas criaram escolas para o estudo siste-
mático de técnicas de construção, voltadas para 
o uso militar. As academias militares são as pre-
cursoras das escolas de Engenharia.
Conforme consta em Piqueira (2014, on-line):
 “
A atividade da engenharia era vista como 
intelectualmente menor, própria dos artífices 
e artesãos, que passavam seu conhecimento 
sem preocupação com sistematização ou me-
todologia. Pertencia ao mundo dos trabalha-
dores braçais, e os intelectuais preocupavam-
-se com questões filosóficas e metafísicas.
Os exércitos, entretanto, perceberam a im-
portância da engenharia para as batalhas, e a 
arte de construir passou a ser sistematizada, 
com seu ensino incorporado ao treinamen-
As Academias Militares e 
Escolas Navais como 
Precursoras das Escolas 
de Engenharia
51UNIDADE II
to de oficiais de maior patente.
As escolas de navegação foram decisivas para 
os descobrimentos, nos séculos XV e XVI. O 
domínio das técnicas de construção naval 
e da prática de conduzir navios tornou-se 
essencial para as nações que procuravam 
expandir suas fronteiras e buscar riquezas.
Essa era a engenharia até o final do século 
XVII: técnicas de construção de pontes, du-
tos, armas e navios, reproduzindo os traços 
empíricos herdados das gerações anteriores, 
restritas ao âmbito militar.
Nessa época, as Leis de Newton, que haviam 
sido propostas no início do século 18, deixa-
ram de ser vistas como filosofia da natureza, 
sendo incorporadas aos trabalhos de enge-
nharia, que ganharam contornos de projetos, 
com as construções sendo pensadas com 
abordagem baseada nos saberes científicos.
Em Portugal, uma das nações hegemônicas da 
época, existia a chamada “Aula de Fortificação e 
Arquitetura Militar”, escola de engenharia militar, 
criada no século XVII e transformada, no século 
XVIII, na “Academia Militar da Corte”. Em Ma-
drid, a Academia de Matemáticas y Arquitectura 
foi criada como sucessora da “Escola de Moços 
Fidalgos do Paço da Ribeira”.
A Guerra da Restauração da Independência 
Portuguesa (1640-1668) gerou a necessidade da 
criação de uma Academia de Arquitetura Militar, 
fundada em 1647, por decreto de João IV de Por-
tugal. Essa academia era localizada em Lisboa e 
nela eram lecionadas Matemática e Fortificação, 
sendo considerada uma das precursoras do ensino 
superior militar e do ensino da engenharia no país.
No Brasil, as seguintes instituições foram 
formadas:
• Em Salvador, na capitania da Bahia, a Es-
cola de Artilharia e Arquitetura Militar 
(1696);
• Na cidade do Rio de Janeiro, a Aula das 
Fortificações e Arquitetura (1698).
Em Portugal, no ano de 1701, foi criada, também, 
uma Escola, na cidade de Viana do Castelo, que 
teve uma ação expressiva nas cidades fortifica-
das do Norte do país. Em 1707, essa Escola foi 
transformada na Academia Militar da Corte, 
encerrada em 1779. Em 1790, a Academia Real 
de Fortificação, Artilharia e Desenho passa a 
exercer importante papel no desenvolvimento 
da arquitetura e construção naval.
Nesse contexto nasceu a primeira escola bra-
sileira considerada de nível superior: a Escola 
Naval. No início do século 19, Dom João VI, 
ao transferir a corte portuguesa para o Brasil, 
trouxe a Escola Naval de Portugal, que aqui se 
estabeleceu formando oficiais de alto nível até 
os dias de hoje.
A Engenharia brasileira tem, na sua origem, for-
tes laços com as instituições militares. O trabalho 
constante do site a seguir é uma ótima referên-
cia para entender como essa relação se deu.
Acesse o link disponível em: <http://www.
cporpa.eb.mil.br/images/2016/int/hist_mil/UDIV/
Apostila_Historia_Militar_Brasileira_Cap_6.pdf>.
O progresso tecnológico experimentado a partir 
do século XVIII origina-se na adoção do método 
científico proposto por Galileu e resumido na 
frase: “A natureza é como um livro que se lê com 
caracteres matemáticos” (Galileu Galilei).
Conforme pudemos observar neste histórico da En-
genharia, da Antiguidade até o início do século XVII, 
a atividade de construir e modificar o meio que nos 
cerca, buscando o conforto e a melhoria da qualida-
de de vida da espécie humana seguiu, sempre, uma 
perspectiva naturalista guiada por um fio condutor 
racionalista na interpretação dos fenômenos naturais.
Essa perspectiva filosófica deixa claro que a 
Engenharia seguiu, sempre, os passos da razão, 
descoberta na Grécia antiga, trazendo à tona os 
princípios da ciência e da metafísica. Observando 
racionalmente a natureza, o ser humano foi capaz 
de construir verdadeiras maravilhas, roteiro que se 
interrompeu na Idade Média, período em que a ra-
zão se submeteu à religião. Tal submissão tornou o 
conhecimento uma propriedade de uma instituição, 
que dele se serviu para progredir e dominar, dei-
xando que o restante se submetesse à degradação.
O Positivismo
53UNIDADE II
O novo despertar da razão e a revolução científica 
ocorreram com o Iluminismo, entre os séculos XVII 
e XIX. A revolução científica se dá pelo embate entre 
racionalistas e empiristas. O empirismo é represen-
tado por Bacon (1561-1626), Locke (1632-1704) e 
Hume (1711-1776), que acreditavam que a única 
fonte de conhecimento é a experiência (Figura 6).Figura 6 - Bacon, Locke e Hume (empiristas)
Figura 7 - Descartes e Leibniz (racionalistas)
Descartes Leibniz
Figura 8 - Galileu Galilei
Galileu
RACIONALISTAS
EMPIRISTAS
MÉTODO 
CIENTÍFICO
Descartes (1596-1650) e Leibniz (1646-1716) re-
presentavam o racionalismo e propunham que o 
conhecimento se caracterizava por ideias inatas, 
e a metodologia a ser aplicada deveria ser sempre 
o questionamento metódico e crítico das fontes 
de conhecimento (Figura 7).
Apesar do embate metodológico, empirismo-ra-
cionalismo, os resultados são tentativas de traçar 
modelos para a natureza.
Deve-se a Galileu (1564-1642) (Figura 8) a combi-
nação das duas metodologias, resumidas, a seguir, 
como “método científico”.
Locke Hume
Bacon
54 A engenharia como atividade artesanal e o surgimento das primeiras escolas
O conceito de mente estruturadora, com refe-
rências objetivas, passou a ser um importante pa-
radigma filosófico que, combinado com o avanço 
científico da época, levou a perspectivas de refor-
mulação social e progresso expressas por Augusto 
Comte (1798-1857) em seu positivismo (Figura 10).
Comte acreditava na reforma da sociedade 
pela reformulação das mentes e pela revolução 
científica. Teríamos uma revolução pacífica, li-
derada por especialistas educados pelo método 
científico.
Os positivistas propõem que a teoria seja for-
temente baseada na prática com a matematiza-
ção das experiências, sem problematizar qualquer 
questão a respeito do conhecimento.
Esse foi o mote para a criação de um grande 
número de escolas de engenharia em todo mundo, 
entre 1700 e 1900, com a crença de que o apren-
dizado matemático, suportado por leis e regras 
vindas da experimentação, criaria uma sociedade 
mais livre e independente, vivendo com conforto.
Figura 10 - Augusto Comte
Comte
Figura 9 - Immanuel Kant e Crítica da Razão Pura
Kant
Passos do método científico (segundo Galileu):
• Conceber uma ideia (razão);
• Montar uma experiência (empirismo) e 
traduzi-la em caracteres matemáticos (ra-
zão e empirismo);
• Observar os resultados (empirismo) e 
compará-los com as hipóteses (razão e 
empirismo);
• Formular leis (empirismo e razão).
Nesse contexto, a ciência passou por um progresso 
tão grande que trouxe à baila importantes ques-
tões filosóficas, que aparecem no trabalho de Kant 
(1724-1804), em sua obra seminal Crítica da Ra-
zão Pura (Figura 9).
O ponto central da contribuiçãode Kant é 
a separação estabelecida entre o conhecimento 
e a metafísica, retomando o conceito de sujeito, 
estabelecido por Descartes e a possibilidade de 
estabelecer um sujeito associado a um conheci-
mento objetivo.
55UNIDADE II
Embora, no âmbito militar, já houvesse educação 
em engenharia para oficiais graduados, a possi-
bilidade da ampliação de sua metodologia para 
aplicações do cotidiano, no contexto aqui descrito, 
levou à criação de Escolas de Engenharia para a 
população civil, voltada para as elites sociais a 
serem convertidas em lideranças das reformas.
Vários cientistas franceses, tais como Poisson, 
Navier, Coriolis, Poncelet e Monge, contribuíram 
para a definição de uma abordagem tecnológica, 
com fundamento científico, resultando na funda-
ção, em Paris, em 1794, da École Polytechnique 
(Escola Politécnica), que tinha como finalidade 
formar lideranças para o novo modelo social a 
ser implantado.
Entretanto, em 1747, havia sido criada, tam-
bém na França, aquela que é considerada a pri-
meira Escola de Engenharia do mundo, a École 
des Ponts et Chaussées (Escola de Engenharia 
Civil) que se diferenciava da École Polytechnique 
por formar especialistas em problemas de Enge-
nharia, independentemente de modelos sociais.
Era o Positivismo transformando os enge-
nheiros de operários e artífices da construção em 
protagonistas das mudanças sociais do mundo 
moderno.
O Positivismo teve forte influência na Engenharia 
do século XVIII, levando a Ciência para a práxis 
tecnológica. Para conhecer uma interessante 
visão do assunto, acesse o link: <http://vivianes.
blogspot.com/2011/04/discussao-sobre-
abordagem-positivista.html>.
O método científico de Galileu e a postura de 
busca da verdade na natureza são os principais 
responsáveis pelo progresso da Engenharia. O 
positivismo incentivou o ensino da técnica, aliada 
à ciência, desenvolvendo o ensino da Engenharia 
em todo mundo, no século XIX.
O desenvolvimento da ciência e da tecnologia, 
nesse período, em áreas como extração de miné-
rios, siderurgia e metalurgia, além das construções 
de pontes e canais, foi notável, trazendo como 
consequência a necessidade do amplo domínio 
dessas áreas.
Essa necessidade foi responsável pela criação 
das três primeiras escolas de Engenharia fora do 
âmbito militar:
• École des Ponts et Chaussées, fundada em 
1747, na França, de caráter prático e vol-
tada para as construções;
O Positivismo e as 
Escolas Politécnicas
57UNIDADE II
• École Polytechnique, fundada em 1794, 
na França, de caráter mais teórico e des-
tinada à formação de pesquisadores em 
Engenharia;
• École de Mines, fundada em 1783, na Fran-
ça, de caráter prático e destinada à explo-
ração de recursos minerais.
É a Engenharia, vista agora como profissão dig-
na de respeito intelectual e aliada ao Positivis-
mo, que levou à disseminação das chamadas 
Escolas Politécnicas, na Europa e na América 
do Norte.
São exemplos disso as Escolas Politécnicas de 
Praga (1806), Viena (1815), Kerlsruche (1825), 
Munique (1827). Entre as escolas europeias, a de 
maior importância foi a de Zurique (1854). Nos 
Estados Unidos, os principais exemplos são o Car-
negie Institute of Technology (1905), o Califórnia 
Institute of Technology (1919) e o MIT - Massa-
chusetts Institute of Technology (1865).
De uma maneira geral, eram institutos eliti-
zados e voltados para as bases do positivismo: 
formar os dirigentes da nova sociedade. Conside-
rando o panorama brasileiro, pode-se afirmar que 
a primeira Escola de Engenharia não-militar foi a 
Escola de Minas de Ouro Preto, em 1876, no mes-
mo padrão da École de Mines de Paris, atendendo 
os interesses da Monarquia e voltada à exploração 
das riquezas minerais de nosso território.
No Rio de Janeiro, instalou-se, em 1858, a Es-
cola Central, de origem militar (Academia Real 
Militar), destinada exclusivamente à formação de 
engenheiros militares e de um pequeno número 
de civis, ligados à elite monarquista.
Em São Paulo, os últimos anos do século XIX 
assistiam ao grande crescimento econômico, ori-
ginário da cultura do café. Os jovens das famílias 
cafeeiras iam para a Europa realizar seus estudos.
Entre esses jovens abastados estava Antônio 
Francisco de Paula Souza (1843-1917) (Figura 11) 
que estudou Engenharia na Alemanha e na Suíça. 
De volta ao Brasil, com espírito liberal e republi-
cano, aboliu a escravatura em suas propriedades 
antes da Lei Áurea e, contagiado pelo Positivismo, 
sonhou a criação de uma escola de Engenharia 
que promovesse o progresso tecnológico e eco-
nômico da população brasileira.
Figura 11 - Antônio Francisco de Paula Souza
Fonte: Instituto de Pesquisas Tecnológicas ([2017], on-line)1.
Figura 12 - Teodoro Sampaio
Fonte: Engenheiro de Vida (2014, on-line)2.
58 A engenharia como atividade artesanal e o surgimento das primeiras escolas
Aliado a Teodoro Sampaio (Figura 12), apresen-
tou seu projeto de Escola à Assembleia Legislativa 
do Estado de São Paulo, sendo diariamente com-
batido por Euclydes de Cunha que, em artigos 
publicados em importante jornal paulista, quali-
ficava o projeto de mirabolante e desnecessário.
Como consequência, o projeto de Paula Souza 
e Teodoro Sampaio foi reprovado em sua primeira 
proposição. Depois de dois anos de trabalho e 
negociações, a Assembleia Legislativa de São Pau-
lo regulamentou, em setembro de 1893, a Escola 
Politécnica de São Paulo.
Outro grupo positivista brasileiro importante 
surgiu no Rio Grande do Sul e fundou a Escola 
de Engenharia de Porto Alegre, em 1896. Essa 
escola forneceu parte significativa dos quadros 
técnicos das secretarias e agências do estado nas 
décadas seguintes, notadamente da Secretaria dos 
Negócios e de Obras Públicas.
Duas outras Escolas Politécnicas foram cria-
das no Brasil dentro do movimento positivista: 
Bahia (1897) e Pernambuco (1912). As Escolas 
Politécnicas, a Escola Central do Rio de Janeiro e 
a Escola de Minas são responsáveis por muito do 
progresso experimentado pelo Brasil no século 
XX, servindo de modelo e de suporte para outras 
excelentes escolas hoje existentes.
Nesta unidade, apresentamos como a Enge-
nharia passou a adotar os conhecimentos cien-
tíficos em suas atividades de natureza tecnoló-
gica, dando início às atividades de formação dos 
primeiros Engenheiros, inicialmente no âmbito 
militar e, posteriormente, no civil.
Um resumo histórico do aparecimento das 
primeiras escolas de Engenharia no Brasil e 
no mundo mostrou a atividade do Engenheiro 
como elemento transformador da natureza, em 
benefício da sociedade.
Para saber mais sobre Engenharia e Positivismo no Brasil, leia Positivistas e republicanos: os professores 
da Escola de Engenharia de Porto Alegre entre a atividade política e a administração pública (1896-
1930) de Flávio Heinz, disponível em: <http://observatory-elites.org/wp-content/uploads/2011/11/
Heinz-Positivistas-e-republicanos.pdf>.
59
1. As pirâmides do Egito foram construídas por:
a) Escravos dos faraós.
b) Extraterrestres.
c) Sacerdotes.
d) Trabalhadores assalariados.
e) Escravos estrangeiros.
2. Os teatros gregos servem de modelo para:
a) Projetos de residência.
b) Projetos de estádios.
c) Projetos de salas de estudo.
d) Projetos de tribunais de júri.
e) Projetos de áreas de recreação.
3. Na Grécia e Roma Antigas, a concepção das construções era feita por:
a) Senadores.
b) Imperadores.
c) Engenheiros.
d) Pintores.
e) Arquitetos.
4. Os dispositivos mecânicos desenvolvidos na Antiguidade, fundamentados na 
geometria, foram:
a) Roldanas e catapultas.
b) Roldanas e balões aferidos.
c) Guindastes e catapultas.
d) Carregadores e roldanas.
e) Moinhos e válvulas hidráulicas.
Você pode utilizar seu diário de bordo para a resolução.
60
5. (MACKENZIE)- Sendo de 180 m3 por minuto a vazão de uma cascata e tendo a 
água a velocidade de 4 m/s, qual a potência hidráulica desenvolvida por essa 
cascata?
6. Nos séculos XVI e XVII, o progresso da Engenharia é, majoritariamente, devido:
a) À construção de estradas entre reinos.
b) Às grandes navegações.
c) À independência das nações americanas.
d) Ao comércio de especiarias entre a Europa e a América.
e) À construção de redes de esgotos.
7. A primeira escola militar brasileira foi estabelecida em:
a) Pernambuco.
b) São Paulo.
c) Bahia.
d) Rio de Janeiro.
e) Rio Grande do Sul.
8. Para o empirismo, a única fonte legítima de conhecimento é:
a) O cérebro humano.
b) Qualquer rede de neurônios.
c) O universo dos números.
d) A experiência.
e) O raciocínio lógico.
9. São representantes da filosofia empirista:
a) Locke, Hume e Bacon.
b) Locke, Descartes e Bacon.
c) Descartes, Hume e Bacon.
d) Locke, Hume e Kant.
e) Kant, Descartes e Galileu.
61
10. A filosofia racionalista diz que a única fonte legítima de conhecimento é:
a) A experiência.
b) O raciocínio.
c) As leis religiosas pré-estabelecidas.
d) Os escritores consagrados.
e) O trabalho braçal.
11. Os principais filósofos representantes do Racionalismo foram:
a) Leibniz e Cauchy.
b) Einstein e Descartes.
c) Galileu e Leibniz.
d) Eistein e Bohr.
e) Leibniz e Descartes.
12. O método científico de Galileu é:
a) Empirista.
b) Racionalista.
c) Religioso.
d) Uma combinação de Empirismo com Racionalismo.
e) Baseado nas Sagradas Escrituras.
13. As primeiras escolas de engenharia não-militares foram criadas na:
a) Inglaterra.
b) França.
c) Noruega.
d) Suíça.
e) Holanda.
62
14. O grande progresso da Engenharia no século XIX se deve:
a) Ao ensino de filosofia.
b) Ao ensino de literatura.
c) Ao ensino aliando teoria e prática.
d) Ao trabalho de campo.
e) À disciplina nas escolas militares.
15. A Escola de Engenharia de Ouro Preto foi criada para desenvolver:
a) Os transportes.
b) A construção de moradias.
c) A geração de energia.
d) A exploração de recursos minerais.
e) A agricultura.
63
Ensino de Engenharia: do positivismo à construção de mudanças para o 
século XXI
Autor: Fernando Schnaid, Milton Antônio Zaro, Maria Izabel Timm
Editora: UFRGS-Editora
Sinopse: o livro é uma coletânea de artigos organizados pelo núcleo de ensino 
de Engenharia da UFRGS. Seu conteúdo é dividido em dois grandes blocos: 
Parte I – A formação de engenheiro: desafios históricos culturais e filosóficos; 
Parte II – Tecnologias educacionais e ensino a distância e seu uso no ensino de 
Engenharia.
Comentário: textos de excelente qualidade, úteis para o jovem estudante e 
para o orientador em Engenharia.
LIVRO
64
BUNGE, M. Matéria e Mente. São Paulo: Perspectiva, 2017.
SCHANAID, F.; ZARO, M. A.; Timm, M. I. Ensino de Engenharia: do positivismo à construção das mudanças 
para o século XXI. Porto Alegre: Editora UFRGS, 2006.
PIQUEIRA, J. R. C. Reflexões sobre história do ensino de Engenharia. Porvir: Inovações em Educação, 2014. 
Disponível em: <http://porvir.org/reflexoes-sobre-historia-ensino-de-engenharia/>. Acesso em: 13 nov. 2017.
REFERÊNCIAS ON-LINE
1Em: < http://www.ipt.br/institucional/campanhas/12personalidades_ipt___antonio_francisco_de_paula_
souza.htm>. Acesso em: 10 nov. 2017.
2Em: < http://engenheirodevida.blogspot.com.br/2014/11/uma-homenagem-aos-engenheiros-negros.html>. 
Acesso em: 10 nov. 2017.
65
1. D
2. B
3. E
4. A
5. 24 000 W
6. B
7. C
8. D
9. A
10. B
11. E
12. D
13. B
14. C
15. D
66
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
• Discutir como, ao longo do século XX, a Ciência se com-
partimentou e como a Engenharia seguiu os mesmos 
caminhos.
• Mostrar a proliferação de denominações, de divisões e 
subdivisões, que influenciou a prática da Engenharia e 
afetou o desempenho profissional.
• Discutir como as modalidades podem ser agrupadas em 
grandes áreas: Civil, Mecânica, Elétrica e Química.
• Discutir possíveis divisões de tarefas nas áreas: Projeto, 
Execução, Operação e Manutenção.
• Discutir de maneira genérica como a construção de um 
conjunto habitacional envolve as diversas modalidades 
da Engenharia.
Divisão de tarefas, 
divisão de 
 competências
As Modalidades 
de Engenharia
Divisão 
de tarefas
Integração 
de tarefas
Uma divisão 
aceitável
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
Engenharia: 
do Positivismo 
à Integração
Divisão de Tarefas, 
Divisão de Competências
Cientistas contribuem para o entendimento da 
natureza; Engenheiros, para modificá-la, em be-
nefício do ser humano.
O século XX inicia-se com o amadurecimento das 
engenharias Civil e Mineral e a emergência das 
engenharias Elétrica e Mecânica.
Em nossas discussões anteriores, insistimos em 
apresentar a atividade de Engenharia como trans-
formadora da natureza, em benefício da espécie 
humana, e relatamos o fato de que, no final do 
século XIX, a atividade de formação e ensino das 
técnicas de construção, obtenção de materiais e 
de industrialização marcaram o início do reco-
nhecimento profissional do Engenheiro.
Vamos, então, nos aprofundar melhor no en-
tendimento da função do engenheiro, tentando 
distingui-la daquela exercida pelo cientista, em-
69UNIDADE III
Figura 1a – Riacho Figura 1b - Córrego canalizado
bora a proximidade e superposição entre elas seja, 
de maneira geral, inevitável. 
A divisão natural/artificial, com a qual nos 
acostumamos desde nossa infância, pode ajudar 
nessa distinção. Grosseiramente, consideramos 
natural aquilo que encontramos à nossa volta 
cujas existência e formação dependeram, apenas, 
de fenômenos da natureza, sem a influência do 
homem. Por artificial, consideramos aquilo que 
encontramos e que, de alguma maneira, seja re-
sultado da ação humana. Um riacho, no meio da 
floresta, é um objeto natural (Figura 1a); um cór-
rego canalizado, artificial (Figura 1b).
Manter a riqueza e a biodiversidade das águas 
e florestas é tão fundamental para o ser humano 
como canalizar um córrego, viabilizando a vida 
urbana saudável. Esse é o principal papel do en-
genheiro moderno: saber discernir entre o pre-
servar e o transformar, respeitando a vida que nos 
rodeia. No entanto, desenvolver a competência e 
o discernimento do engenheiro só é possível com 
seu bom entendimento dos fenômenos físicos, 
químicos e biológicos.
Os Físicos estudam do que a matéria é com-
posta, quais são as leis de interação entre as partes 
da matéria e como a energia manifesta-se, trans-
forma-se e se conserva. Já os Químicos, com o 
conhecimento da Física, estudam como a matéria 
se agrupa e se transforma, alterando a composição 
de elementos e substâncias, natural ou artificial-
mente. Biólogos, munidos da Física e da Química, 
estudam a formação dos seres vivos, animais ou 
plantas, de maneira geral. Isto é, cientistas olham 
para os objetos procurando respostas sobre como 
eles se formaram, de que são feitos e como se com-
portam. Engenheiros olham para os objetos pen-
sando em como combiná-los para a obtenção de 
novos objetos e sistemas, úteis à sociedade.
70 Engenharia: do positivismo à integração
As ciências, à medida que aprofundaram seus 
conhecimentos, foram se fragmentando ao lon-
go dos séculos XIX e XX: a Física em Mecâ-
nica Clássica, Eletromagnetismo, Estrutura da 
Matéria, Cosmologia, Relatividade, Mecânica 
Quântica, a Química em Orgânica, Inorgânica, 
Bioquímica, Físico-Química, Química Analí-
tica, a Biologia em Citologia, Histologia, Ge-
nética, Fisiologia, Botânica, Zoologia. Enfim, 
o conhecimento científico humano progrediu 
e se acumulou em tal quantidade e qualidade 
que não há cérebro capaz de, nem ao menos,enumerar todos os ramos.
A Engenharia, filha da Ciência e sua discí-
pula, passou pelo mesmo processo. No início da 
fase em que, além dos militares, os civis passaram 
a estudá-la (final do século XVIII e início do 
século XIX), havia apenas duas modalidades. 
 A Engenharia Civil, com suas construções, pon-
tes, estradas, sistemas de abastecimento de águas 
e coletas de esgoto (Figura 2a) e a Engenharia 
Mineral, trabalhando a exploração e a obten-
ção das riquezas minerais, transformando-as 
em matérias para as mais variadas finalidades 
(Figura 2b).
Um fenômeno ocorrido no século XIX foi a 
chamada Revolução Industrial, originária do uso 
da máquina a vapor nas indústrias e nos trans-
portes, automatizando processos de produção e 
criando meios de transporte de massas (Figura 3). 
As máquinas térmicas, representadas pelos traba-
lhos de Sadi Carnot (1796-1832), aproveitavam os 
conhecimentos da Termodinâmica e, acrescidas 
das máquinas simples (polias, talhas, alavancas) 
usadas nas construções, foram o embrião do que 
se chama hoje de Engenharia Mecânica. 
Figura 2a - Engenharia Civil: Ponte Figura 2b - Engenharia Mineral: Mina de ouro
71UNIDADE III
Figura 5a - Engenharia Elétrica – Energia 
Figura 5b – Engenharia Elétrica: Comunicações
Figura 3 - Locomotiva a vapor
Figura 4 - Michael Faraday 
A descoberta do fenômeno da indução eletromag-
nética, por Michael Faraday (1791-1867) (Figura 
4), é outro marco importante na engenharia do 
final do século XIX. 
A possibilidade da obtenção de correntes elétri-
cas por variação de fluxo magnético, sem conexão 
física entre circuitos, permitiu o desenvolvimento 
das máquinas elétricas, da geração de grandes blo-
cos de energia elétrica e da transmissão de sinais 
à distância. Chegamos, então, aos primórdios da 
engenharia elétrica de Energia (Figura 5a) e de 
Comunicações (Figura 5b). 
Começa, então, o século XX com marcantes di-
visões de trabalho: entre a Ciência e a Engenharia, 
o entendimento e a modificação da natureza. Na 
Ciência: a Física e a Química dos objetos não vivos, 
a Biologia, ocupada com a vida. A Engenharia, com 
a Mecânica e a Elétrica desprendendo-se da Civil e a 
Mineral, aprimorando seus processos metalúrgicos.
72 Engenharia: do positivismo à integração
O século XX foi o século da especialização, que 
gerou grande progresso tecnológico nas diversas 
áreas da Engenharia. A seleção de conquistas do 
século XX, proposta por Neil Armstrong, permite 
entender a presença das diversas modalidades 
da Engenharia na civilização moderna.
O século XX assistiu uma hiper especialização 
em todas as áreas do conhecimento. Novas pro-
fissões surgiram, e a Engenharia passou a receber 
um grande número de adjetivos. Essa especiali-
zação, embora tenha gerado grandes progressos, 
afastou-nos das Ciências básicas, trazendo perdas 
para nossa formação. Entretanto falaremos disso 
no decorrer de nosso percurso pelas próximas 
unidades.
Falando um pouco em primeira pessoa, consi-
dero a imensa quantidade de adjetivos utilizados 
(Civil, Ambiental, Sanitária, Mecânica, Mecatrôni-
As Modalidades
de Engenharia
73UNIDADE III
Materiais de Alto 
desempenho
Ligas metálicas com propriedades elétricas e me-
cânicas especiais (Figura 7), materiais cerâmicos e 
materiais semicondutores são pertinentes ao traba-
lho dos Engenheiros Metalurgistas, Engenheiros de 
Microeletrônica, com forte suporte da Engenharia 
Química e da Engenharia Mecânica de Processos. 
Figura 7 - Perfis especiais de aço
Tecnologia Nuclear
Diferente do que popularmente se apregoa, a tec-
nologia nuclear é de grande valia para o homem, 
não só na geração de energia (Figura 8a) como 
na fabricação de fármacos (Figura 8b) relacio-
nados ao tratamento de doenças graves, além, é 
claro, das tecnologias relativas a imagens médicas 
e odontológicas.
ca, Elétrica, Eletrônica, Telecomunicações, Auto-
mação, Computação, Química, Metalúrgica, Ma-
teriais, Naval, Aeronáutica, Produção, Nuclear e 
muitos outros) mera consequência de ações mer-
cadológicas e de reserva de mercado de trabalho.
Por essa razão, de agora em diante, falaremos 
das grandes conquistas da Engenharia no século 
XX, associando a elas possíveis denominações, ad-
jetivos e códigos, considerados irrelevantes, uma 
vez que a Engenharia é multidisciplinar na essên-
cia e se fundamenta no bom uso da Matemática, 
da Física, da Química e da Biologia.
A maior conquista da Engenharia do século 
XX foi, sem dúvida, a chegada do homem à Lua, 
em 20 de julho de 1969 (Figura 6). As viagens 
espaciais nos anos 60 eram o grande agende mo-
tivador dos jovens para a escolha da área de En-
genharia como profissão.
Neil Armstrong (1930-2012), primeiro homem 
a pisar na Lua, em palestra realizada na Academia 
Nacional de Engenharia, em 22 de fevereiro de 
2000, apresentou vinte itens, considerados por ele 
as grandes conquistas da Engenharia do século XX.
Apresentaremos esses pontos agrupados, co-
mentando-os brevemente e os contextualizando 
no universo de denominações da Engenharia ha-
bituais no Brasil.
Figura 6 - Neil Armstrong em selo comemorativo
74 Engenharia: do positivismo à integração
Para regulamentar e dirigir o uso dessas tecnolo-
gias na área da saúde, a formação em Engenharia 
Biomédica é adequada. Engenheiros Civis se en-
volvem na construção de fundações e edifícios de 
contenção para os reatores. Engenheiros Mecâni-
cos e Eletricistas projetam os sistemas de troca de 
calor e energia.
Cabe aos Engenheiros Químicos e de Materiais 
os projetos relativos aos chamados combustíveis 
nucleares, que são o ponto de partida dos me-
canismos energéticos. Em algumas 
escolas de Engenharia estrangeiras 
e brasileiras, há a habilitação 
de Engenharia Nuclear, com 
noções básicas das Enge-
nharias citadas, enfati-
zando o projeto, insta-
lação e manutenção das 
plantas nucleares. Essa 
é uma área de grande 
atuação dos Físicos, 
que desenvolveram 
lasers potentes e al-
tamente controláveis 
(Figura 9a).
Figura 8b – Tecnologia nuclear: Fármaco.
Figura 8a - Tecnologia nuclear: núcleo de um reator 
75UNIDADE III
Os Engenheiros Eletrônicos e Biomédicos conce-
beram, a partir deles, equipamentos hospitalares 
e odontológicos (Figura 9b) de grande precisão.
Na área de Telecomunicações, os lasers, alia-
dos às fibras ópticas, mudaram o mundo da in-
formação, a partir do trabalho dos Engenheiros 
Eletrônicos e de Telecomunicações.
Não podemos deixar de citar que, dada a pre-
cisão necessária para a construção das antenas e 
dos dispositivos ópticos, a atuação da Engenharia 
Mecânica foi, também, de grande importância.
Figura 9b - Laser Odontológico
Figura 9a – Laser Controlável 
76 Engenharia: do positivismo à integração
Tecnologias de Petróleo e 
Gás 
Os combustíveis fósseis foram, e ainda são, os res-
ponsáveis pela matriz energética mundial. En-
genheiros Civis projetam, constroem e operam 
instalações de exploração e refino. No final do 
século XX, a exploração de petróleo “off-shore” 
passou por um grande desenvolvimento, empre-
gando um grande número de Engenheiros Navais 
no projeto, construção e operação de plataformas 
(Figura 10).
O armazenamento, refino e obtenção das composi-
ções especificadas para os combustíveis é trabalho 
dos Engenheiros Químico. A cadeia produtiva do 
setor de petróleo e gás tornou-se tão sofisticada que 
Engenheiros de Produção e Logísticas executam tra-
balhos de alta sofisticação metodológica para a área.
Tecnologias de Saúde
Engenheiros Mecânicos, Eletricistas e Biomédicos 
constroem equipamentos hospitalares, como res-
piradores, tomógrafos, laparoscópios, equipamen-
tos de ressonância magnética, instrumentos de 
medição e instrumentos cirúrgicos, complemen-
tando e facilitando o trabalho dos profissionais de 
saúde (Figura11a).
Materiais sofisticados para próteses e órteses 
(Figura 11b) são desenvolvidos por Engenheiros 
Mecânicos e de Materiais, salvando vidas e recupe-
rando funções perdidas por acidentes ou doenças.
Figura 11b - Implante de titânio em fratura
Os Engenheiros Biomédicos e de Computação 
têm obtido sucesso na construção de dispositivos, 
fundamentados em inteligência artificial, para a 
recuperação de funções perdidas por lesões me-
dulares.
Figura 10 - Plataforma de Petróleo
Figura 11a - Equipamento de respiração mecânica
77UNIDADE III
Figura 12 - Eletrodomésticos
Eletrodomésticos, Ar con-
dicionado e Refrigeração, 
Rádio e TV
Liquidificadores, batedeiras, fornos de micro-on-
das, ventiladores, aparelhos de ar condicionado, 
fogões sofisticados, aparelhos de TV, computa-
dores pessoais, máquinas de lavar fazem parte 
do mundo moderno, sendo impensável viver sem 
eles (Figura 12).
São produtos da criatividade e da Engenharia, 
que mistura a Eletricidade com a Mecânica, in-
dustrializados em larga escala.
Tecnologia de Imagens
Tomografias, ultrassom, PET-Scan passaram a ser 
correntes na vida dos médicos. Técnicas e algorit-
mos, desenvolvidos por Engenheiros de Compu-
tação e Biomédicos, proporcionam diagnósticos 
precisos, por técnicas não invasivas (Figura 13a).
Os mesmos algoritmos invadiram a arte e o 
entretenimento, levando a precisão extrema do 
processamento digital de sinais aos dispositivos de 
fotografia e filmagem de uso corrente (Figura 13b).
Figura 13b - Câmera fotográfica
Figura 13a – Diagnóstico
78 Engenharia: do positivismo à integração
Internet
Iniciada por uma rede militar estratégica dos Esta-
dos Unidos (Arpanet), mudou a vida das pessoas, 
proporcionando acesso ao mundo da informação 
em um simples apertar de botão (Figura 14).
Engenheiros, Físicos, Matemáticos, Cientistas 
da Computação, Biólogos, Médicos, Economistas, 
Juristas, Linguistas colocam o mundo do conhe-
cimento à disposição de todos em sites, blogs e 
redes sociais.
Relações de amizade se refazem, contatos com 
entes queridos distantes povoam o novo dia a dia 
das pessoas. Claro que estamos falando só do lado 
bom da tecnologia. A intriga, a mentira e a infor-
mação falsa estão fora da nossa análise. 
Exploração do Espaço
Embora não percebamos isso com clareza, muitas 
das facilidades incorporadas ao nosso cotidiano 
tiveram origem nas viagens espaciais.
Forno de micro-ondas, Velcro, GPS e lentes 
de contato nasceram nas pesquisas aeroespaciais, 
voltadas para as viagens. Até mesmo o tratamen-
to para a osteoporose recebeu relevante contri-
buição proveniente da análise de tripulantes das 
viagens.
Automóvel e Sistema de es-
tradas de rodagem
Os sistemas de estradas não são uma invenção 
do século XX, uma vez que já existiam desde a 
antiguidade, com os romanos. Entretanto o aper-
feiçoamento da fabricação dos automóveis e seu 
uso maciço como meio de transporte, criando 
novos hábitos de mobilidade, proporcionou a 
necessidade de estradas (rodovias) com pisos de 
alta qualidade e medidas de segurança efetivas.
A Engenharia Mecânica aprimorou os auto-
móveis (Figura 16) e a Engenharia Civil garantiu 
a evolução da infraestrutura necessária para seu 
uso (Figura 17). 
Figura 15 - Apolo 13Figura 14 – Internet (Figura conceitual)
79UNIDADE III
Telefone
Soa jurássico, na época de celulares e tablets, lem-
brar dos telefones fixos de uma única função. En-
tretanto a evolução da telefonia no século XX foi 
decisiva para que as comunicações transformas-
sem nosso planeta em uma aldeia global.
Até os anos 50, as ligações eram feitas manual-
mente (Figura 18a), por telefonistas, com trans-
missão analógica, quando as centrais automáticas 
cross-point eletromecânicas começaram a aparecer.
Nos anos 60, houve uma evolução para as cen-
trais eletromecânicas de barras cruzadas (cros-
s-bar) (Figura18b), transformando, para os pa-
drões da época, a telefonia em confiável e rápido 
meio de comunicação.
A qualidade de serviço da Engenharia de Te-
lecomunicações nos anos 60 era tão satisfatória 
que, nas principais cidades do mundo, imensos 
congestionamentos telefônicos passaram a ocorrer, 
por excesso de uso.Para aumentar a capacidade de 
tráfego das linhas, os laboratórios Bell, de Nova 
York, conceberam a modulação digital PCM (Pulse 
Code Modulation). O novo processo de modula-
ção, a miniaturização da Eletrônica e a evolução 
dos computadores, levaram-nos, então, em menos 
de 20 anos, à integração total dos serviços de co-
municação.
 Figura 16a – 1904 Figura 16b - 2017
Figura 17a - Rodovia de terra Figura 17b - Rodovia Moderna
80 Engenharia: do positivismo à integração
Computadores e Eletrônica
Na primeira metade do século XX, os circuitos 
eletrônicos à válvula tiveram grande desenvolvi-
mento e impulsionaram a comunicação via rádio, 
marcando o início das Engenharias Eletrônicas e 
de Telecomunicações.
Além disso, máquinas de computação eletro-
mecânicas, concebidas para a realização de cál-
culos relativos ao projeto da bomba atômica, em 
Los Álamos -USA, deram início à implementação 
efetiva de um computador universal (Máquina de 
Turing - Figura 19a) (PIQUEIRA, 2016).
O célebre trabalho de von Neumann (Figura 
19b), propondo a arquitetura do computador uni-
versal (VON NEUMANN, 1945) marca o início 
da Engenharia da computação, nos moldes que 
hoje conhecemos. 
A invenção do transistor nos Laboratórios 
da Bell Telephone, por John Bardeen e Walter 
Houser Brattain, em 1947, cuja viabilidade foi 
demonstrada em 23 de dezembro de 1948, por 
John Bardeen, Walter Houser Brattain e William 
Bradford Shockley, além de garantir a seus in-
ventores o Nobel de Física, em 1956, deu início à 
chamada era da microeletrônica.
A invenção dos circuitos integrados por Jack 
Kilby, da Texas Instruments e Robert Noycem, da 
Fairchild Semiconductor, em 1958, acelerou a mi-
niaturização dos circuitos, transformando equi-
pamentos de telecomunicações e computadores 
em sistemas cada vez mais compactos e amigáveis.
O resultado disso, aliado ao desenvolvimento 
do processamento digital de sinais, está na mão 
de toda a população, dada a praticidade dos dis-
positivos e seu baixo custo. 
Figura 19a – Estátua de Alan Turing (1912-1954)
Figura 19b – John von Neumann (1903-1957)
Figura 18a – Central telefônica manual
Fontes: Davidin (2006, on-line)1.
Figura 18b – Central telefônica Barras cruzadas
Fonte: Museu das Comunicações ([2017], on-line)2.
81UNIDADE III
Aviação 
Falar de aviões emociona os brasileiros. Imedia-
tamente pensamos em Alberto Santos Dumont 
(1873-1932), que, em 1906, realizou um voo con-
trolado com seu Oiseau de Proie III.
Se foi o primeiro ou não, não é objeto deste tex-
to. A verdade é que nós, brasileiros, temos vocação 
para a Engenharia Aeronáutica e nos orgulhamos 
do ITA (Instituto Tecnológico da Aeronáutica) e 
da EMBRAER (Figura 20), instituições de renome 
mundial nessa sofisticada área tecnológica.
Mecanização da Lavoura
Durante o século XX, as máquinas agrícolas e 
a tecnologia agropecuária se desenvolveram a 
ponto de trabalhar com dispositivos totalmente 
automatizados em suas diversas tarefas: preparo 
do solo, semeadura, colheita e armazenamento.
Inicialmente, a Engenharia Agrícola teve 
como principal parceira a Engenharia Mecânica 
desenvolvendo tratores, arados e colhedeiras. O 
desenvolvimento da Engenharia de Automação 
acrescentou à Engenharia Agrícola processos au-
tomáticos otimizados aos tipos de máquinas já 
existentes e, além disso, proporcionou novas má-
quinas autônomas que, trabalhando com extrema 
precisão, controlam níveis e composição de solos.
O desenvolvimento da automação agrícola em 
nosso país édigno de nota. Uma visita ao site 
da EMBRAPA – Instrumentação (https://www.
embrapa.br/instrumentacao) proporcionará 
uma visão das principais ferramentas disponíveis 
para a modernização e otimização dos processos 
produtivos.
Figura 20 – O EMBRAER 190: 
Projetado e Fabricado no Brasil
82 Engenharia: do positivismo à integração
Abastecimento de Água e 
Eletrificação
O abastecimento de água, conforme já vimos, é ob-
jeto da Engenharia de Construção desde a Roma 
antiga. No século XX, houve um grande progresso 
no tratamento e potabilidade da água. É disso que 
Armstrong falou: como a Engenharia Química e a 
Engenharia Ambiental aliaram-se à Civil, criando 
processos e sistemas de abastecimento de água em 
quantidade e adequada para as diversas tarefas es-
senciais à vida (Figura 21).
Além da água, outro fator que garante a vida é 
a energia. No século XX, desenvolveu-se a trans-
missão de energia elétrica em corrente alternada, 
que garantiu a eletrificação maciça dos sistemas de 
energia (Figura 22).
Assim, terminamos esta sessão, esperando que as 
ideias de Neil Armstrong tenham servido de amos-
tra dos saltos da Engenharia, no século XX. Deve-
mos entender, entretanto, que essa é apenas uma 
visão geral e que a Engenharia progride diariamente, 
tentando seguir o expressivo progresso das Ciências.
Figura 22 - Linha de transmissão
Tenha sua dose extra de 
conhecimento assistindo ao 
vídeo. Para acessar, use seu 
leitor de QR Code.
Pense em como sua moradia foi construída e em 
como você vive nela. Que modalidades de Enge-
nharia você é capaz de identificar?
83UNIDADE III
Figura 21 – Estação de tratamento e reciclagem de água
O discurso de Neil Armstrong foi a base do texto 
que você acaba de ler. Você poderá assisti-
lo na íntegra no site disponível em: <https://
www.rmastri.it/spacestuff/neil-armstrong/neil-
armstrongs-speech-on-engineering-in-the-20th-
century-2000/>.
84 Engenharia: do positivismo à integração
As modalidades de Engenharia podem ser agru-
padas em quatro grandes áreas: Civil, Mecânica, 
Elétrica e Química. As modalidades Aeronáutica, 
Naval, Mecatrônica, Minas e Naval são combina-
ções de grandes áreas. A Engenharia de Produ-
ção perpassa as diversas modalidades, otimizan-
do as cadeias produtivas.
Conforme foi possível notar, o século XX foi carac-
terizado por um forte movimento no sentido da 
divisão das diversas áreas da Engenharia e a cria-
ção de novas denominações, indicando especia-
lização e concentração em problemas específicos.
Esse movimento acelerou o progresso das 
áreas, mas tirou do engenheiro sua visão genera-
lista e multidisciplinar. Nos centros tecnológicos 
mais avançados, entretanto, essa verticalização 
passou a ser questionada, principalmente quando 
o computador passou a ser elemento facilitador 
de tarefas repetitivas.
Uma Divisão
Aceitável
85UNIDADE III
A consequência é que o engenheiro, aliviado de 
muitas tarefas de prancheta e de cálculos manuais, 
passou a olhar seus projetos de maneira mais glo-
bal e entendê-los como inseridos nos ambientes.
A principal evidência disso é o amplo sucesso 
da Engenharia de Produção, criada no Brasil, nos 
anos 50, que passou a formar profissionais de visão 
ampla da cadeia produtiva e de logística, desenvol-
vendo métodos eficientes de otimização e controle 
dos processos que envolvem industrialização.
Uma proposta interessante, situada no ponto 
médio entre a especialização e a abordagem ge-
neralista talvez seja a divisão da Engenharia em 
quatro grandes áreas: Civil, Elétrica, Mecânica e 
Química.
A Grande área Civil é responsável pelo projeto, 
construção, operação e manutenção das obras de 
infraestrutura essenciais para a vida produtiva e 
confortável. Sob as denominações Engenheiro 
Civil, Engenheiro de Infraestrutura, Engenheiro 
Sanitarista, Engenheiro de Transportes, é respon-
sável pelas moradias, praças, estádios, espaços ur-
banos, avenidas, ruas e estradas.
Essa responsabilidade vai além do projeto e 
da construção, estendendo-se à otimização do 
uso dos espaços naturais e criados, além de sua 
preservação. É também de sua atribuição projetar, 
construir, operar e manter os sistemas de abaste-
cimento de águas e tratamento de esgotos, assim 
como hospitais, portos e aeroportos.
Em todas as atividades, a interação com as En-
genharias Elétrica e Mecânica, nas suas diversas 
áreas, proporciona o devido provimento de ener-
gia e de automação/instrumentação dos processos 
envolvidos.
Os portos devem ser trabalhados em conjunto 
com os Engenheiros Navais e os aeroportos, com 
os Engenheiros Aeronáuticos. Sob as denomina-
ções Engenheiro Eletricista, Engenheiro Eletrô-
nico, Engenheiro de Computação, Engenheiro 
de Telecomunicações, Engenheiro de Sistemas de 
Potência, Engenheiro de Máquinas, Engenheiro 
Biomédico a grande área Elétrica é responsável 
pela geração, transmissão e distribuição da ener-
gia elétrica nos locais em que for necessária.
Além disso, é responsável pela infraestrutura 
de comunicações, projetando, instalando, ope-
rando e mantendo sistemas que proporcionem as 
mais diversas formas de comunicação: voz, dados, 
imagens, rádio, TV de maneira separada ou inte-
grada, visando sempre a um consumo mínimo 
de energia e à rapidez de respostas, nos proces-
samentos de sinais.
A Engenharia Elétrica é também responsável 
pela fabricação de componentes (válvulas, resisto-
res, capacitores, transformadores, indutores, tran-
sistores, circuitos integrados, microprocessadores) 
essenciais para a montagem de equipamentos dos 
mais variados tipos de indústria, desde os ele-
trodomésticos e entretenimento até a indústria 
profissional, envolvendo alta tecnologia.
A grande área Mecânica é a modalidade que 
recebeu um menor número de novas adjetivações. 
Apesar de títulos, como Engenheiro Mecânico, 
Engenharia Industrial, Engenharia Automobilís-
tica e Engenharia de Robótica, manteve suas três 
áreas clássicas: Máquinas, Energia e Fluidos.
Na área de máquinas, estão o projeto, fabrica-
ção, operação e manutenção de máquinas, desde 
as operatrizes para fins industriais até os compo-
nentes de automóveis, navios e aviões. Já na área 
de energia, o estudo do balanço energético dos 
processos combina com o estudo dos fluidos, tan-
to para a finalidade de propulsão como para sim-
ples operação de aparelhos de ar condicionado.
A grande área Química carrega denominações, 
como Engenheiro Químico, Engenheiro Meta-
lurgista, Engenheiro de Alimentos e Engenheiro 
de Materiais sendo responsável por praticamente 
tudo que nos rodeia.
86 Engenharia: do positivismo à integração
Controle da qualidade do ar e da água, produ-
ção de fármacos e alimentos permitem que a vida 
se prolongue e tenha qualidade. Materiais cerâmi-
cos, metálicos e plásticos contribuem para fabricar 
brinquedos, instrumentos cirúrgicos, máquinas, 
mobiliário e computadores. Além disso, adquiriu 
importância fundamental no mundo moderno, 
otimizando o processamento de resíduos e os 
reciclando, o que contribui decisivamente para a 
sustentabilidade.
Não se pode esquecer da Engenharia de Produ-
ção, que começou na grande área Mecânica e, hoje, 
é fundamental em todas, garantindo design e custos 
compatíveis com as necessidades das populações.
É importante, também, ressaltar que há 
modalidades que combinam grandes áreas. Por 
exemplo, a Engenharia Ambiental combina Civil 
e Química, enquanto que as Engenharias Naval e 
Aeronáutica juntam a infraestrutura da Civil com 
as três áreas clássicas da Mecânica.
Outra modalidade híbrida é a Engenharia de 
Automação e Controle, ou Mecatrônica, combi-
nando Eletrônica, Computação, Mecânica, e Pro-
dução transforma a Cibernética em realidade a 
cada dia que passa (BENNATON, 1986). 
Finalmente, a Energia de Minas, iniciada no 
século XVIIIpara o aproveitamento dos recursos 
minerais, é hoje uma sofisticada combinação da 
Engenharia Civil com a Engenharia Química.
Esta é apenas uma visão geral de uma tentativa 
de organizar o trabalho multidisciplinar do 
engenheiro. A Engenharia é tão ampla que, 
certamente, a abordagem está incompleta. 
Você é capaz de identificar as modalidades de 
Engenharia envolvidas na produção de energia 
elétrica, nas usinas nucleares? 
Resposta:
• Química, na obtenção do combustível.
• Metalúrgica, na obtenção dos materiais 
metálicos sofisticados do reator.
• Mecânica, nos diversos tipos de transfor-
mação e troca de energia.
• Civil, na construção das fundações, prédio 
e contenção.
• Elétrica, no projeto da turbina.
Tenha sua dose extra de 
conhecimento assistindo ao 
vídeo. Para acessar, use seu 
leitor de QR Code.
Conforme você pode notar no texto desta sessão, o engenheiro tem sempre um leque amplo de 
possibilidades de trabalho. No Brasil, a Engenharia é profissão regulamentada, seguindo normas do 
CONFEA (Conselho Federal de Engenharia e Agronomia).
Para conhecer essa regulamentação, consulte: <http://normativos.confea.org.br/ementas/visualiza.
asp?idEmenta=266>.
87UNIDADE III
O trabalho, em todas modalidades de Engenha-
ria, apresenta tarefas típicas, como projeto, insta-
lação, operação e manutenção. Os diversos pro-
fissionais, de acordo com seus perfis, interesses 
e oportunidades, optam por exercer uma delas 
e, de acordo com as experiências adquiridas, 
transitam entre elas.
Todas as modalidades de Engenharia possuem 
um número muito grande de atividades diferen-
tes, ligadas ao seu exercício. Embora haja uma 
certa semelhança entre as modalidades, para cada 
uma delas há um conjunto diverso do ponto de 
vista da natureza do trabalho.
Por essa razão, nas próximas sessões, que tratam 
das modalidades em separado, essas atividades se-
rão descritas, caso a caso. Entretanto, neste ponto 
da exposição, daremos uma ideia genérica dessa di-
visão de tarefas, a ser aprofundada posteriormente.
Divisão
de Tarefas
88 Engenharia: do positivismo à integração
Especificação 
Todo trabalho de Engenharia começa com uma 
especificação que deve conter as características de-
sejadas para o produto ou obra. No caso de uma 
residência, por exemplo, onde se localiza e quais são 
as dimensões do terreno? Qual a área construída 
desejada? Quantos cômodos e andares? Como são 
as redes de água, esgotos, energia e telefonia? Qual 
o orçamento disponível?
Projeto inicial
Esse trabalho define as características gerais da obra. 
Para uma residência: planta baixa com as localiza-
ções dos cômodos, dos pontos de energia, dos pon-
tos de TV e de Internet. Além disso, a distribuição de 
água, energia e rede de esgoto devem estar definidas.
Projeto executivo
O trabalho a ser realizado nessa fase do processo 
consiste em definir todos os detalhes construtivos 
ou de fabricação, a quantidade e qualidade do mate-
rial a ser utilizado e seu custo associado, as diversas 
etapas a serem seguidas, bem como as pessoas e 
custos envolvidos devem estar bem definidos em 
memoriais e cronogramas.
Construção ou Fabricação
Toda construção ou fabricação deve ser gerencia-
da e acompanhada, para garantir a qualidade de 
sua execução, os prazos e os custos.
Há, aqui, dois tipos de tarefas: a gerência do 
empreendimento, exercida a partir de programas, 
como PERT, COM, BIM ou PMO e o acompanha-
mento diário, in loco, de cada tarefa de construção 
e montagem.
Via de regra, essas duas tarefas são exercidas 
por pessoas diferentes e com perfis complemen-
tares, administrativo e construtivo.
Operação 
O bom uso de um dispositivo, seja ele uma má-
quina, uma estrada, um porto ou um aeroporto, 
requer acompanhamento diário de engenheiros 
e técnicos, responsáveis por normas de operação 
e atendimento, bem como leituras diárias de ins-
trumentos de medição de parâmetros críticos.
Manutenção 
As medições obtidas por operadores dão sinais 
da necessidade de pequenos reparos preventivos 
e de interrupções de uso para que o bem ou 
equipamento não se deteriore. A isso se dá o nome de 
manutenção preventiva, exercida e supervisionada 
por engenheiros.
Acidentes e funcionamentos inadequados ocor-
rem, mesmo quando a manutenção preventiva é 
boa. Recuperar o bem ou equipamento danificado 
é função dos engenheiros de manutenção corretiva.
Essa é uma visão aproximada das funções co-
muns a todas as modalidades de engenharia. Os 
perfis pessoais dos engenheiros devem, em geral, 
ser compatíveis com suas funções.
Conforme discutido nesta sessão, o planejamen-
to e acompanhamento de projetos e obras são 
decisivos para seu sucesso. O PMI (Project Ma-
nagement Institute) é um órgão independente 
que certifica engenheiros para essa atividade, 
usando ferramentas de alto nível.
Para saber mais sobre o PMI, visite o site: <https://
search.pmi.org/default.aspx?q=PMO>.
89UNIDADE III
O final do XX trouxe a reintegração das Ciências e 
a verdadeira multidisciplinaridade. A Engenharia, 
beneficiando-se dessa multidisciplinaridade e 
das ferramentas de “Big Data”, chega ao século 
XXI integrando modalidades e saberes.
No final do século XX e início do século XXI, com 
a automação de um grande número de tarefas, 
antes dos engenheiros, apareceram as ideias de 
integração de tarefas e o consequente conceito 
de Engenharia da Complexidade. 
Para conceituar complexidade no contexto da 
atividade de Engenharia, é necessário enfrentar o 
significado conotativo atribuído à palavra, ao lon-
go dos anos. No dia a dia do Engenheiro, comple-
xo é tudo que apresenta dificuldades especiais em 
relação à concepção, ao projeto, à montagem e à 
operação. Por exemplo, uma ponte ou uma via ele-
vada é uma obra que pode ser de alta dificuldade. 
Integração
de Tarefas
90 Engenharia: do positivismo à integração
Sua concepção inicia-se com necessidade de ligar 
dois locais separados por algum fator geográfico que 
impede ou dificulta o trânsito de pessoas e veículos.
Nessa fase, estão presentes fatores econômicos, 
sociais, ambientais e financeiros que determinam 
a localização e o custo máximo permitido que, 
uma vez definidos, dão a partida para as primeiras 
especificações da obra.
Possíveis esforços naturais a serem suportados, 
cargas permissíveis devidas ao tráfego e aos fato-
res geométricos dão início aos cálculos. Esforços 
solicitantes e possíveis variações atmosféricas 
proporcionam a definição dos materiais, vigas, 
pilares, pavimentação e sustentação.
Em seguida, vem o projeto executivo. Todos os 
materiais e custos de mão de obra são detalhados 
para que a obra possa ser iniciada e comece a sair 
do mundo do papel. A construção é árdua e requer 
acompanhamento constante para sanar proble-
mas não previstos no projeto e que são inevitáveis 
durante o trabalho de implementação.
Pronta e inaugurada, a ponte ou via elevada 
precisa ser mantida, com medições constantes 
usando sensores de posição e de cargas. O resul-
tado dessa monitoração permite a prevenção e 
correção de falhas.
Recorrendo ao sentido habitual da palavra, 
todos concordarão que conceber, projetar, cons-
truir e manter uma ponte constitui um complexo 
problema de engenharia.
Outro possível exemplo é o da concepção, do 
projeto, da construção e da operação de uma ave-
nida ligando dois bairros de uma cidade, com o in-
tuito de melhorar a mobilidade urbana. Definir o 
traçado da via é o ponto de partida, problema que 
pode envolver complicadas questões econômicas, 
sociais e ambientais. Não basta o conhecimento 
geométrico para essa tarefa: o planejamento ur-
bano, combinando tráfego de veículos e pessoas, 
aliado ao atendimento das populações a serem 
deslocadas, são elementos essenciais nessa tarefa.
Definido o traçado, há o projeto queenvolve 
alterações de uso do solo, com demolições, proce-
dimentos de terraplenagem, definições de pisos e 
bordas e o projeto executivo, prevendo o preparo 
dos materiais e máquinas, bem como os custos de 
mão de obra. Do papel para a realidade, tarefa di-
fícil, com trabalho durante possíveis intempéries, 
com alterações de circulação de veículos e pessoas 
no entorno dos canteiros de obra.
Depois das inaugurações, discursos e cortes 
de fitas, há a operação e manutenção, com me-
dições que podem ser sofisticadas e ações que 
podem influenciar a rotina diária de motoristas e 
usuários de transporte individual e coletivo. Mais 
uma vez, usando a linguagem diária, conceber, 
projetar, construir e manter uma avenida é tarefa 
de complexidade considerável.
Essa ideia de complexidade, explorada nos dois 
exemplos, carrega a carga semântica da disjunção, 
isto é, o problema complexo da implantação de 
uma ponte ou via elevada é visto como decom-
posto em sequência de operações, realizadas por 
pessoas diferentes que executam tarefas aparen-
temente estanques e sem conexão.
A ponte ou via elevada são vistas e estudadas 
como sistemas fechados. Suas interações com 
o entorno são compreendidas de uma maneira 
probabilista, como se fossem responsáveis pelo 
imponderável, atribuindo-se a elas fatores de se-
gurança que, nem sempre, funcionam adequa-
damente.
A queda do elevado Paulo de Frontin (Rio de 
Janeiro) e o incêndio sob a ponte da Avenida San-
to Amaro (São Paulo) são exemplos ilustrativos 
dessa falha de abordagem.
Da mesma maneira, a construção da avenida, 
da qual a ponte ou via elevada podem fazer parte, 
se for vista como sistema fechado pode trazer mais 
prejuízos do que benefícios. Basta olhar o “Minho-
cão” de São Paulo para entender o estrago urbano 
causado por uma melhoria de tráfego. 
91UNIDADE III
O pensamento complexo aparece em um con-
texto complementar ao da prática atual da enge-
nharia cujos sucessos poderiam ser enumerados 
em todas as áreas da atividade humana. Trata-se 
de adicionar aos trabalhos três novos pontos de 
vista: as obras como sistemas abertos, a emergên-
cia de fenômenos resultantes das não linearidades 
e o olhar da incompletude.
Assim, passamos a entender a Engenharia 
da Complexidade como aquela que adiciona à 
visão tradicional da disjunção e do fechamento 
dos sistemas uma abordagem aberta, não linear e 
com a incompletude em sua gênese. Apoia-se nas 
conquistas e nos conhecimentos bem estabeleci-
dos, mas proporciona uma abordagem global e 
transdisciplinar, trabalhando a noção de sistemas 
(VON BERTALANFY, 1968).
Essa é a Engenharia do século XXI, integran-
do os mais variados conhecimentos científicos e 
fazendo uso das ferramentas de “Big Data”, ori-
ginária da moderna Engenharia da Computação.
Caro(a) aluno(a), nesta unidade você viu como 
a compartimentalização das Ciências e da Enge-
nharia, no século XX, levou a espécie humana às 
conquistas tecnológicas com as quais convivemos 
hoje. Além disso, percebeu como essas conquis-
tas remeteram-nos à reintegração dos diversos 
compartimentos da Ciência e da Engenharia, con-
duzindo-nos a um século XXI de grandes pers-
pectivas para a preservação da vida e do planeta.
A integração das modalidades e saberes da 
Engenharia da Complexidade chegou ao Brasil. 
Para saber mais sobre isso, consulte: <http://
revistapesquisa.fapesp.br/2017/03/17/uma-
engenharia-mais-ampla/>.
92
1. A função do engenheiro, no final do século XIX, passa ser entendida por:
a) Entender profundamente a composição da matéria.
b) Descobrir como duas substâncias diferentes se combinam.
c) Entender a emergência de comportamentos em seres vivos.
d) Aplicar os conhecimentos científicos para modificar e combinar objetos da 
natureza.
e) Propiciar ganhos econômicos em transações bancárias.
2. As principais Ciências Naturais são:
a) Biologia, Química e Física.
b) Matemática, Física e Química.
c) Biologia, Matemática e Sociologia.
d) Química, Biologia e Matemática.
e) História Natural, Matemática e Química.
3. A revolução industrial, ocorrida no Reino Unido, no século XIX está ligada à:
a) Geometria.
b) Química Orgânica.
c) Termodinâmica.
d) Eletricidade.
e) Indução Eletromagnética.
4. A descoberta do fenômeno da indução eletromagnética contribuiu para o de-
senvolvimento das:
a) Pontes metálicas.
b) Comunicações.
c) Estruturas de navios.
d) Máquinas térmicas.
e) Grandes máquinas industriais.
Você pode utilizar seu diário de bordo para a resolução.
93
5. Assinale a afirmativa correta:
a) A chegada do homem à Lua não ocorreu, sendo uma farsa teatral do governo 
americano.
b) A exploração do espaço não trouxe benefícios para a espécie humana.
c) As tecnologias de processamento de imagens se desenvolveram durante a 
corrida espacial. 
d) A existência de vida em outros planetas do Sistema Solar está comprovada.
e) Em Marte, a existência de energia hidráulica de quedas d´água contribui para 
a existência de vida.
6. O domínio da tecnologia nuclear contribui positivamente para o:
a) Desenvolvimento das telecomunicações.
b) Desenvolvimento da vida em outros planetas.
c) Desenvolvimento de computadores mais rápidos.
d) Desenvolvimento de produtos de beleza.
e) Desenvolvimento de fármacos.
7. A Engenharia de Petróleo combina:
a) Engenharia Civil, Mecânica e Química.
b) Engenharia Nuclear, Sanitária e Metalúrgica.
c) Engenharia Mecânica, Elétrica e Aeronáutica.
d) Engenharia Elétrica, Mecânica e Química.
e) Engenharia Naval, Nuclear e Mecânica.
8. Assinale a afirmativa correta:
a) Os primeiros sistemas de abastecimento de água foram construídos no século 
XX.
b) As primeiras estradas foram construídas na Roma antiga.
c) A telefonia digital começou a se desenvolver em 1 900.
d) A precisão nas imagens médicas depende de como a Anvisa vistoria a 
aparelhagem.
e) A máquina de Turing foi desprezada por John von Neumann.
94
9. A grande área Civil é responsável por:
a) Geração de Energia.
b) Construção de navios.
c) Provimento de materiais cerâmicos.
d) Construção de estradas.
e) Construção de dispositivos de troca de energia em usinas.
10. As comunicações digitais tiveram origem:
a) Na eletrônica, combinada com a computação.
b) Na mecânica dos fluidos.
c) Nos trabalhos filosóficos dos gregos.
d) Na construção automatizada de edifícios.
e) Nas redes sociais, como facebook e twitter.
11. As três áreas clássicas da Engenharia Mecânica são:
a) Energia, circuitos elétricos e fluidos.
b) Máquinas, energia e fluidos.
c) Fluidos, construção e máquinas.
d) Máquinas, tintas e software.
e) Hardware, fluidos e software.
12. Duas atividades essenciais para a vida fazem parte da grande área Química:
a) Qualidade do ar e computação.
b) Alimentos e distribuição de água.
c) Alimentos e Qualidade do ar.
d) Alimentos e redes de esgotos.
e) Alimentos e computação.
95
13. No projeto executivo de uma obra ou equipamento:
a) É necessário fornecer apenas o custo da mão de obra.
b) Não há necessidade de apresentar cronograma.
c) Todos os custos envolvidos devem constar, com o maior nível de detalhamento 
possível.
d) Os dados relativos ao consumo de energia são desnecessários.
e) Caso a obra seja uma residência, os dados das fundações são irrelevantes.
14. Assinale a afirmativa correta:
a) PERT e CPM são ferramentas computacionais relativas à operação de bens ou 
de equipamentos.
b) PERT e CPM são ferramentas computacionais relativas à manutenção de bens 
ou de equipamentos.
c) Para fiscalizar a qualidade da execução de uma obra, o engenheiro necessita 
de um cronograma.
d) Para fiscalizar a qualidade da execução de uma obra, o engenheiro deve ter 
um perfil detalhista.
e) A tarefa de manutençãopreventiva não requer medições de parâmetros.
15. Assinale a afirmativa correta:
a) Sistemas complexos são aqueles difíceis de entender.
b) A Engenharia só estuda sistemas não complexos.
c) Projetar um sistema complexo é desnecessário para o homem.
d) Sistemas complexos são lineares.
e) Sistemas complexos são não lineares.
96
Introdução à Engenharia - Modelagem e Solução de Problemas
Autor: Jay B. Brockman
Editora: LTC
Sinopse: introdução à Engenharia - Modelagem e Solução de Problemas mostra 
como os profissionais resolvem problemas no dia a dia, provendo os engenheiros 
do conhecimento essencial que precisam para ter sucesso. Brockman utiliza os 
conceitos básicos de matérias como matemática, ciência e física para resolver 
os problemas que surgem no exercício da profissão - desde a estabilidade de 
uma plataforma off-shore de petróleo à maneira mais eficiente de fornecer água 
a comunidades carentes. Os capítulos da primeira parte deste livro discutem a 
representação e a resolução de problemas, abrangendo engenharia e sociedade 
e organização e representação de sistemas de engenharia. Já a segunda parte 
trata dos projetos baseados em modelos matemáticos da engenharia, usando 
para isso leis da natureza e modelos teóricos, análise de dados e modelos empí-
ricos e modelagem da relação entre os componentes de um sistema (estruturas 
leves), entre outras ferramentas. Por fim, o pacote computacional MATLAB é o 
assunto da terceira parte, com a apresentação das ferramentas necessárias para 
implementar os modelos apresentados na segunda parte desta obra.
LIVRO
97
BENNATON, J. O que é Cibernética. São Paulo: Editora Brasiliense, Coleção Primeiros Passos, 1986. 
PIQUEIRA, J. R. C. Complexidade computacional e medida da informação: caminhos de Turing e Shannon. 
Estudos Avançados, v. 30, p. 339-344, 2016.
______. Reflexões sobre história do ensino de Engenharia. Porvir: Inovações em Educação, 2014. Disponível 
em: <http://porvir.org/reflexoes-sobre-historia-ensino-de-engenharia/>. Acesso em: 13 nov. 2017.
SCHANAID, F.; ZARO, M. A.; TIMM, M. I. Ensino de Engenharia: do positivismo à construção das mudanças 
para o século XXI. Porto Alegre: Editora UFRGS, 2006.
VON NEUMANN, J. First draft of a Report on EDVAC. Moore School of Electrical Engineering, University 
of Pennsylvania, 1945.
VON BERTALANFFY, L. General System Theory: Foundations, Development, Applications. New York: George 
Braziller Inc., 1968.
REFERÊNCIAS ON-LINE
1Em: <http://www.davidin.com/central-telefonica-i/>. Acesso em: 14 nov. 2017.
2Em:<http://macao.communications.museum/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_6_5_2_
EricssonARF503.html>. Acesso em: 14 nov. 2017.
98
1. D
2. A
3. C
4. B
5. C
6. E
7. A
8. B
9. D
10. A
11. B
12. C
13. C
14. D
15. E
99
100
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
• Discutir e esclarecer os pontos de atribuição de atividades 
de Engenheiros Civis e Arquitetos, ressaltando a aborda-
gem cooperativa.
• Mostrar como se trabalha em um escritório de projetos, 
com ênfase nas ferramentas computacionais disponíveis.
• Descrever as diversas atividades concernentes a uma obra 
civil, estendendo a discussão de relacionamentos huma-
nos com operários e auxiliares.
• Apresentar as diversas questões relacionadas à Engenha-
ria Civil: Materiais, Hidráulica, Estruturas e Transportes.
• Trabalhar os problemas ambientais das obras bem como 
discutir escolhas de materiais mais econômicos e duráveis.
O Engenheiro e o Arquiteto
Engenheiro Civil no Escritório As áreas de Engenharia Civil
Construção SustentávelEngenheiro Civil na Obra
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
Engenharia Civil
O Engenheiro e 
o Arquiteto
A denominação “Engenharia Civil” foi cunhada no 
século XVIII, indicando que a Engenharia como 
atividade profissional deixava de ser exclusiva 
da formação militar.
No começo do século XX, a modalidade profis-
sional “Engenheiro-Arquiteto” adquire grande 
importância na consolidação das concepções de 
cidades e moradias. Em meados do século XX, 
a Arquitetura torna-se profissão distinta da En-
genharia Civil. As atividades em Engenharia Civil 
realizam-se, predominantemente, em campo, 
exigindo do profissional a habilidade de liderança.
Qualquer atividade construtiva humana é pro-
duto do conhecimento adquirido e da experiên-
cia individual ou coletiva, conforme você pode 
observar nas nossas unidades anteriores.
A espécie humana, durante séculos, aprendeu 
e aprimorou a Engenharia, exercendo a prática 
construtiva, desde a antiguidade. O saber cons-
103UNIDADE IV
truir teatros, moradias, praças, sistemas de trans-
porte e de abastecimento de água não era ensina-
do sistematicamente. Mestres de obras aprendiam 
com a natureza, passando suas competências e 
habilidades durante o trabalho.
Os conhecimentos sistematizados de Enge-
nharia começaram a ser cultivados nas academias 
militares para, basicamente, garantir expansão 
e manutenção de poderes. Esse era o panorama 
vigente, em meados do século XVIII: o ensino de 
Engenharia adquire qualidade e prestígio, mas é, 
essencialmente, militar.
Essa é a origem da denominação Engenharia 
Civil: os progressos obtidos pela aplicação das 
metodologias científicas às construções dos am-
bientes rurais e urbanos passam a transcender o 
mundo Militar, sendo ensinados em escolas que 
admitem a presença da população civil.
A primeira dessas escolas foi a École des Ponts 
et Chaussées, fundada em 1747, na França, de 
caráter prático e voltada para as construções de 
moradias e cidades. Por essa razão, a Engenharia 
Civil é considerada muito ampla. Construir re-
quer alicerces, materiais, estrutura adequada às 
condições ambientais, provimento de energia, 
abastecimento de águas, tratamento de esgotos 
e, tratando-se de um espaço urbano, garantia da 
possibilidade de movimentação das populações.
Assim progrediu a Engenharia até o início 
do século XX, adjetivada como Civil, com o 
progresso tecnológico trazendo as novas subdi-
visões e modalidades já destacadas nos capítulos 
2 e 3 de nosso curso.
Uma questão relevante a ser pontuada é que 
toda obra ou intervenção urbana combina as-
pectos tecnológicos, sociais e estéticos. Assim, 
no início do século XX, uma nova profissão 
emergiu no âmbito da Engenharia Civil: o En-
genheiro Arquiteto.
No Brasil, o explosivo desenvolvimento 
urbano ocorrido em São Paulo levou a então 
recém-criada Escola Politécnica à constituição 
do curso de Engenheiro-Arquiteto, iniciado em 
1894 e extinto em 1954 (FICHER, 2005). O pri-
meiro Engenheiro-Arquiteto formado por esse 
curso foi João Moreira Maciel (1899). O des-
taque do corpo docente era o Engenheiro-Ar-
quiteto Francisco de Paula Ramos de Azevedo, 
formado pela École Spéciele du Genie Civil et 
des Arts Manufactures da Universidade de Gan-
d-Bélgica, em 1878. 
Além de lecionar, Ramos de Azevedo mante-
ve ativo o escritório de Arquitetura, responsável 
por obras emblemáticas da cidade de São Paulo, 
como o teatro municipal (Figura 1) e o edifício 
dos correios.
Figura 1 – Teatro Municipal – São Paulo
Figura 2 – Obras de Ramos de Azevedo (Pinacoteca – São 
Paulo)
104 Engenharia civil
O progresso da modalidade de Engenheiro-Ar-
quiteto foi bastante notável no início do século 
XX, consolidando a Arquitetura como carreira 
profissional específica, que agregou o urbanismo 
como uma de suas atribuições adicionais.
Um dos mais eminentes egressos da Escola 
Politécnica de São Paulo, Luiz Ignácio de Anhaia 
Melo, formado Engenheiro-Arquiteto, em 1913, 
liderou a concepção do curso de Arquitetura e 
Urbanismo que passou a ser ministrado, então, na 
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo (FAU), 
da Universidade de São Paulo, criada em 1948.
O prédio da FAU-USP, localizadona cidade 
universitária de São Paulo, projetado por João Ba-
tista Vilanova Artigas, também egresso da Escola 
Politécnica, foi um marco para a transformação 
do ensino, pois buscava que seu interior (Figura 3) 
fosse um espaço de integração e aprendizado ativo.
O movimento de criação de Escolas de Ar-
quitetura e Urbanismo, destacadas dos cursos 
de Engenharia Civil, ocorreu em meados do 
século XX, em todo o mundo, consolidando 
a ideia de que o viver bem não está associa-
do apenas à qualidade técnica das obras, mas 
também a aspectos estéticos, humanos e sociais 
relevantes.
A Engenharia Civil passa a ter um crescimen-
to considerável nos aspectos relativos à tecno-
logia, com grande aprofundamento de conheci-
mento em várias áreas, todas com fortes ligações 
com outras modalidades e com a arquitetura e 
o urbanismo.
Entre essas áreas, destacam-se: o cálculo estru-
tural, a geotécnica, os transportes, a hidráulica, a 
construção e o planejamento urbano. Em todas 
elas há a atividade de projeto, realizada em escri-
tórios, mas as atividades, como edificação, fiscali-
zação, operação e manutenção são realizadas em 
campo, exigindo, além do conhecimento técnico, 
a capacidade de liderança.
Figura 3 – Interior do prédio da FAU-USP
105UNIDADE IV
Engenheiro Civil 
no Escritório
Nos escritórios de engenharia dos órgãos pú-
blicos, são definidas as especificações técnicas 
e financeiras das obras públicas necessárias. Já 
nos escritórios das empresas de engenharia, são 
realizados os projetos funcionais e executivos.
O exercício da Engenharia Civil demanda ati-
vidades que se realizam em vários tipos de am-
bientes predominantes: escritórios, laboratórios 
e canteiros de obras. No ambiente de escritório, 
normalmente são executadas atividades de plane-
jamento e projeto. Em escritórios de prefeituras e 
órgãos governamentais, são discutidas as políticas 
públicas e sua implementação, especificando as 
características técnicas e de custos desejáveis para 
as obras públicas, fixando-se editais para concor-
rências e seu julgamento.
Nos escritórios de projeto das empresas de En-
genharia, são definidas, a partir de levantamentos 
de campo e especificações técnicas, as característi-
cas gerais funcionais da obra, sua disposição física 
106 Engenharia civil
e localização, bem como os custos esperados de 
material e mão de obra.
Nesse mesmo ambiente, são executados, 
também, os chamados projetos executivos que, 
de maneira detalhada, apresentam as listas de 
materiais, as dimensões dos compartimentos, os 
detalhes de fundação e de inserção no ambiente. 
Por exemplo, o primeiro passo para definir um 
projeto de uma residência é determinar suas 
funcionalidades: para uma residência sem so-
fisticações, 3 quartos, sala cozinha, banheiro e 
garagem, o projeto funcional pode ser dado pela 
planta da Figura 4.
O projeto executivo relativo ao desenho da 
Figura 4 consiste, entre outras definições, de:
Figura 4 – Exemplo de planta baixa
Fonte: adaptado de Thiago Surmani.
• Pisos a serem utilizados;
• Revestimentos de paredes;
• Tipos de tijolos;
• Projeto da cobertura e telhado;
• Planejamento da fundação;
• Pias e louças dos banheiros e cozinha;
• Localização e quantidade de lâmpadas, 
interruptores e tomadas;
• Localização e definição dos encanamentos 
de água e esgoto.
De posse do projeto executivo é que o engenheiro 
da obra pode iniciar seu trabalho de supervisão 
da execução e de garantia do cumprimento das 
especificações.
107UNIDADE IV
Vamos juntos esboçar alguns pontos do projeto 
de sua residência:
• Como é a planta baixa?
• Como é a cobertura?
• Que pisos foram utilizados?
• Como são as pias e louças?
• Como foram passados os fios elétricos?
• Como é o encanamento?
Tenha sua dose extra de 
conhecimento assistindo ao 
vídeo. Para acessar, use seu 
leitor de QR Code.
O desenvolvimento da informática e da engenha-
ria de software trouxe para a Engenharia Civil 
um progresso considerável na disponibilidade 
de ferramentas computacionais para projeto e 
acompanhamento de obras.
Aparentemente, a tecnologia computacional 
mais utilizada é a chamada Building Information 
Modeling - BIM, um processo de modelagem 
3D que permite visualizar e realizar os projetos 
de arquitetura e engenharia, monitorar a cons-
trução, com ferramentas adicionais eficientes 
de planejamento e controle de construção de 
edifícios e obras de infraestrutura. 
As ferramentas BIM são, nos dias de hoje, 
essenciais para o bom projeto e gerenciamento 
de uma obra. Saiba mais no link disponível 
em: <http://www.au.pini.com.br/arquitetura-
urbanismo/208/artigo224333-2.aspx>.
108 Engenharia civil
Respeito e incentivo aos operários são qualida-
des essenciais para o engenheiro de obras. Ele 
deve ser cuidadoso e detalhista, para garantir a 
qualidade do trabalho.
O engenheiro de obras é aquele que transforma 
em realidade o objeto projetado. Para isso, algu-
mas características pessoais devem fazer parte de 
sua personalidade. A primeira delas é a de ser um 
indivíduo cuidadoso e detalhista, que não pode 
deixar de notar qualquer detalhe construtivo, du-
rante o curso da obra, garantindo a qualidade. 
Além disso, deve estar sempre atento aos proce-
dimentos de segurança dos operários, evitando 
possíveis acidentes.
Essa interação com operários requer que o 
engenheiro seja capaz de manter bom relaciona-
mento com seus subordinados, respeitando-os e 
incentivando o trabalho de qualidade e em equipe 
(Figura 5).
Engenheiro Civil 
na Obra
109UNIDADE IV
O início do trabalho é um bom estudo do projeto 
executivo, verificando se tudo está bem especifi-
cado realizando a partir dele um planejamento de 
métodos e etapas da construção.
O projeto executivo permite ao engenheiro de 
obras a quantificação dos materiais a serem utili-
zados. De posse desse dado, o engenheiro poderá 
adaptar a compra dos materiais ao cronograma 
físico-financeiro, otimizando o uso dos recursos 
disponíveis. Além disso, cabe ao engenheiro de 
obras garantir a correção e eficiência dos proces-
sos, evitando o desperdício de materiais. 
Nos dias de hoje, é essencial que o engenheiro 
de obras zele pela reutilização e reciclagem dos 
materiais no canteiro, praticando a economia e 
a consciência ambiental. Outro ponto relevante 
para o engenheiro de obras é que ele deve conhe-
cer a metodologia de estocagem dos materiais e 
de administração do almoxarifado (Figura 6), 
poupando custos desnecessários.
Ser engenheiro de obras requer, além do 
conhecimento técnico, qualidades humanas, 
como capacidade de relacionamento e de 
conduta cuidadosa. O site, a seguir, contém 
informações relevantes sobre esses aspectos 
da vida do engenheiro: <http://techne.pini.com.
br/engenharia-civil/161/artigo286729-1.aspx>.
Figura 5 – Trabalho em equipe (obra) Figura 6 – Almoxarifado de uma obra
110 Engenharia civil
As Áreas de 
Engenharia Civil
 A Engenharia Civil rodeia-nos e constrói obras 
de infraestrutura fundamentais para o conforto 
humano. Aeroportos, portos, pontes, viadutos, 
praças, barragens nascem nas pranchetas dos 
escritórios e são construídos, melhorando a vida 
do ser humano a cada dia.
Até aqui, apresentamos a Engenharia Civil em seus 
aspectos mais simples e próximos da nossa vida co-
tidiana. Entretanto ela está presente em praticamen-
te todas as atividades humanas, uma vez que está 
ligada à infraestrutura vital para o mundo moderno.
Vou tentar explicar isso falando um pouco do 
domingo de um paulistano típico. Peço que os habi-
tantes de outras cidades ou estados não se ofendam. 
Não se trata de prepotência ou mania de grandeza, 
mas da descrição de uma experiência pessoal.
Nós sabemos que todos os brasileiros torcem 
pelo Corinthians, metade a favor e metade contra. 
Sou do primeirogrupo e, morando no Brooklyn 
111UNIDADE IV
paulista, resolvi assistir a uma partida dele no 
Itaquerão ou Arena-Corinthians. Começo con-
sultando o Google Maps, que me dá a seguinte 
informação: a distância da minha casa à Arena é, 
seguindo de automóvel pela Avenida Radial Leste 
(Figura 7), de 30,3km (tempo estimado de 58min) 
ou, seguindo pela Marginal Tietê (Figura 8), de 
47,4km (tempo estimado de 1h e 3min).
Nesse momento, eu me dou conta de que a 
Zona Leste, onde se concentra uma grande po-
pulação que, em geral, trabalha em outras regiões 
da cidade, exigiu das administrações da cidade a 
construção de grandes obras viárias. O complexo 
de viadutos da Radial Leste é uma obra prima de 
infraestrutura de transportes (Engenharia Civil), 
partindo do centro da cidade, segue radialmente, 
margeando todos os bairros da nossa Zona Leste, 
de acordo com cuidadoso trabalho de planeja-
mento urbano (também Engenharia Civil).
Outra obra prima da Engenharia Civil são as 
Marginais Pinheiros e Tietê, atravessando toda a 
cidade, de Leste a Oeste, passando pelo seu centro 
e dando acesso às Zonas Norte e Sul. Porém o 
Google Maps, também uma maravilha da Geo-
désia, indica que os engenheiros de logística de 
trânsito da cidade indicam outra solução: ônibus 
e metrô em 1h43min. Opto pelo metrô (Figura 9) 
e chego à Arena (Figura 10), observando a alegria 
dos torcedores.
Durante a viagem, fico pensando na engenha-
ria de estruturas envolvida no projeto das estações 
e na via subterrânea. Além disso, na construção e 
na concretagem das paredes e na logística dos pla-
nejadores das linhas. No estádio, impossível não 
admirar a estrutura e a qualidade da construção. 
O Timão perdeu, mas eu voltei para casa feliz com 
a engenharia brasileira, elegante e competente, 
mesmo sujeita a tantas manobras escusas.
Vocês podem dizer: e as Engenharias Elétrica 
e Mecânica necessárias para o passeio? Falarei 
delas nas próximas unidades.
Figura 7 – Radial Leste
Figura 8 – Marginal Tietê
112 Engenharia civil
Figura 10 – Metrô – São Paulo
Figura 9 – Arena Corinthians
O provimento de energia elétrica, no Brasil, deve-se, essencialmente, ao seu potencial hidrelétrico. 
Para o bom aproveitamento desse potencial, a construção de barragens é mandatória. O site, a 
seguir, contém importante trabalho sobre essas barragens: <http://www.ipea.gov.br/portal/index.
php?option=com_content&view=article&id=19703>.
113UNIDADE IV
A cadeia produtiva da construção civil é impor-
tante agente consumidor de recursos da natu-
reza e contribui de maneira considerável para o 
efeito estufa.
A cadeia da construção civil, constituída por ci-
dades, estradas e novas edificações é quem mais 
extrai riquezas da natureza, que vão terminar em 
edifícios, rodovias e outras obras, produzindo um 
impacto ambiental significativo (JOHN, 2000). 
Os resíduos de construções e demolições são da 
ordem de 500 quilos por habitante, anualmente, 
representando volume maior que o de lixo urbano 
domiciliar e de escritórios.
Embora tímidas, algumas ações têm sido to-
madas, no Brasil. Existem exemplos de evolução 
tecnológica, como o concreto de alta resistência, 
muito mais ecoeficiente. 
Na década de 1960, quando a indústria do aço 
aumentou a resistência do produto, surgiram os 
tipos CA 50 e CA 60, que provocaram expressiva 
diminuição nos diâmetros dos pilares. O mesmo 
Construção Sustentável
114 Engenharia civil
aconteceu quando se trocou o tijolo maciço pelo 
tijolo furado, fazendo com que o peso das paredes 
caísse de 200 para 120 quilos por metro quadrado. 
Além disso, ao se fabricar cimento, produz-se 
uma quantidade considerável de CO2, aumentan-
do o efeito estufa. A Figura 11 mostra a variação 
do percentual dessas emissões, ao longo do tempo.
Assim, fica claro o efeito das obras de constru-
ção e extração de matérias-primas na destruição 
da fauna e da flora. A água, também usada em 
abundância na construção civil, é, para o planeta 
como um todo, produto escasso e caro, requeren-
do cuidado e preservação.
Nesta unidade, discutimos a Engenharia Ci-
vil e sua importância para a construção da in-
fraestrutura necessária para a vida do homem 
O professor Vanderley M. John é importante 
pesquisador na área de construção sustentável. 
Você pode encontrar o trabalho por ele 
apresentado como tese de livre docência no 
link: <http://www.ietsp.com.br/static/media/
media-files/2015/01/23/LV_Vanderley_John_-_
Reciclagem_Residuos_Construcao_Civil.pdf>.
CO
2 
Ci
m
en
to
 (%
)
Ano
1920
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
1940 1960 1980 2000
Global
Brasil
Figura 11 – Evolução histórica da participação da indústria de cimento na geração mundial de CO2 
Fonte: John (2000).
moderno. Além disso, a questão da sustentabi-
lidade da cadeia produtiva da construção civil 
foi abordada.
115
1. A denominação “Engenharia Civil” designa, originalmente, a atividade de:
a) De construção dos sistemas de distribuição de energia.
b) De realização de obras coordenadas por oficiais de exército.
c) De montagem de pontes.
d) De realização de obras coordenadas por engenheiros não militares.
e) De realização de vendas de habitações.
2. Os profissionais denominados Engenheiros-Arquitetos eram responsáveis:
a) Somente aspectos estéticos das obras.
b) Somente por aspectos sociais das obras.
c) Por aspectos econômico-financeiros das obras.
d) Somente pela fachada dos edifícios.
e) Por aspectos estéticos e estruturais dos edifícios.
3. Nos dias de hoje, considera-se como área da Engenharia Civil:
a) O saneamento básico.
b) O planejamento energético.
c) O projeto de uma máquina.
d) O estabelecimento de uma linha de produção.
e) A produção de materiais cerâmicos.
Para as próximas três perguntas, considere a planta a seguir:
 
Você pode utilizar seu diário de bordo para a resolução.
116
COZINHA
SALÃO
VARANDA
QUARTO QUARTO
BANHO BANHO SUÍTE
ÁREA DA CASA = 72,32m²
ÁREA EXTERNA = 33,40m²
ÁREA TOTAL = 108,72m²
1.202.00 2.50
3.45
11.43
2.852.252.10
8.00
3.
30 6
.5
9
9.
20
2.
90
2.
90
2.
25
1.20
Fonte: (<http://www.tudoconstrucao.com/wp-content/uploads/2015/03/Planta-Baixa.jpg>).
4. A relação entre a área da casa e a área total é:
a) 80%.
b) 66%.
c) 72%.
d) 34%.
e) 100%.
5. A área total dos quartos vale:
a) 18,27 m2.
b) 10,95 m2.
c) 18,00 m2.
d) 18,95 m2.
e) 5,95 m2.
117
6. A área do banheiro da suíte vale:
a) 4,7m2.
b) 8,9m2.
c) 9,1m2.
d) 2,7m2.
e) 2,0m2.
7. O conhecimento que o engenheiro de obras deve ter do projeto a ser executado:
a) Pode ser superficial.
b) É desnecessário.
c) Deve ser levado ao maior grau de detalhamento possível.
d) Pode ser conhecido no final da obra.
e) Serve apenas para o fiscal de obras.
8. Entre as atribuições do engenheiro de obras está:
a) O planejamento da rede telefônica.
b) O cumprimento dos prazos.
c) O planejamento urbano.
d) A precificação dos materiais.
e) O contato com o futuro usuário.
9. A Engenharia de Transportes é:
a) Um ramo da Engenharia Civil.
b) Um ramo da Engenharia de Materiais.
c) Um ramo híbrido: Civil-Logística-Materiais.
d) Um ramo da Engenharia de Produção.
e) Um ramo Híbrido Mecânica-Logística.
118
10. O planejamento urbano é uma atividade:
a) Exclusiva da Engenharia Civil.
b) Exclusiva da Arquitetura.
c) Híbrida Engenharia Civil-Produção.
d) Híbrida Engenharia Civil-Arquitetura.
e) Exclusiva da Câmara de Vereadores.
11. Os três principais fatores que fazem com que a indústria da construção civil 
degrade o meio ambiente são:
a) Uso de recursos naturais, aumento da umidade relativa, consumo de petróleo.
b) Uso de recursos naturais, emissão de CO2 euso da água.
c) Uso da água, emissão de CO2 e mudança da densidade do ar.
d) Aumento da umidade relativa, mudança da densidade do ar, uso da água.
e) Uso da água, emissão de CO2 e aumento da umidade relativa.
12. A mudança de tijolo maciço para tijolo vazado diminui o peso das paredes em:
a) 40%.
b) 66%.
c) 80%.
d) 60%.
e) 20%.
119
O desafio da sustentabilidade na construção civil
Autor: Vahan Agopyan e Vanderley M. John
Editora: Blucher
Sinopse: a Série Sustentabilidade surgiu a partir da análise do panorama his-
tórico com o início do conceito de desenvolvimento sustentável, formulado 
pela Comissão Brundtland em 1970, até o evento da Agenda 21 com enorme 
influência no mundo em todas as áreas, reforçando o movimento ambientalista. 
A série, escrita por renomados pesquisadores nacionais que apresentam análises 
do impacto do conceito de desenvolvimento sustentável no Brasil, é coordenada 
pelo prof. José Goldemberg e tem como objetivo analisar o que está sendo feito 
para evitar um crescimento populacional sem controle e uma industrialização 
predatória, em que a ênfase seja apenas o crescimento econômico, bem como 
o que pode ser feito para reduzir a poluição e os impactos ambientais em geral, 
aumentar a produção de alimentos sem destruir as florestas e evitar a exaustão 
os recursos naturais por meio do uso de fontes de energia de outros produtos 
renováveis.
Neste Volume 5 - O Desafio da Sustentabilidade na Construção Civil, os auto-
res orientam o profissional sobre o tema e fornecem dados para permitir o 
desenvolvimento de suas atividades, levando em consideração os aspectos da 
sustentabilidade da construção, em particular a preservação do meio ambiente.
Comentário: a Engenharia Civil é essencial para o desenvolvimento da infraes-
trutura e deve ser tratada dentro dos padrões atuais de sustentabilidade. O 
livro indicado traz considerações essenciais para o bom exercício do progresso 
sustentável.
LIVRO
120
FICHER, S. Os Arquitetos da Poli. São Paulo: EDUSP, 2005.
JOHN, V. M. Reciclagem de resíduos na construção civil: Contribuição para metodologia de pesquisa e 
desenvolvimento. São Paulo: EPUSP, 2000.
SCHANAID, F.; ZARO, M. A.; TIMM, M. I.  Ensino de Engenharia: do positivismo à construção das mudanças 
para o século XXI. Porto Alegre: Editora UFRGS, 2006.
121
1. D
2. E
3. A
4. B. Analisando os dados: área construída= 72,32m2 ; área total=108,72m2. Logo, a relação pedida é: 
72,32/108,72 = 0,66 ou 66%.
5. A. Analisando a figura, a área total dos quartos vale: 18,27 m2, obtidos por: (2,85+3,45)*2,90.
6. D. Analisando a figura, a área do banheiro da suíte vale: (2,25.1,20) = 2,7m2.
7. C
8. B
9. C
10. D
11. B
12. A. De acordo com o texto, a diminuição foi de (200-120)/200 = 0,4 ou 40%.
122
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
• Mostrar que a Energia Elétrica é a modalidade mais eco-
nômica para prover as populações de suas necessidades 
energéticas para a vida. 
• Mostrar como o domínio do fenômeno da “Indução Ele-
tromagnética” mudou a sociedade.
• Discutir a controvérsia e o papel de Tesla no desenvolvi-
mento dos aparatos elétricos.
• Descrever a evolução da rádio difusão para Internet.
• Apresentar as fontes de energia disponíveis e suas van-
tagens e desvantagens na conversão em energia elétrica.
Energia Elétrica como 
Energia Intermediária
A descoberta de Faraday Ondas Eletromagnéticas
Fontes de EnergiaCorrente contínua x 
corrente alternada
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
Engenharia Elétrica
A Energia Elétrica como 
Modalidade Intermediária
A energia elétrica é uma modalidade de energia 
que permite a distribuição de grandes quantida-
des de energia, de maneira eficiente e econômica.
Sistemas de comunicação são análogos aos siste-
mas sensoriais dos seres vivos. Computadores tive-
ram sua arquitetura inspirada no cérebro humano.
Você é capaz de imaginar o que aconteceria com a 
sua cidade se a rede de distribuição de energia elétrica 
caísse por uma semana? Alimentos pereceriam; ci-
rurgias, exames e tratamentos hospitalares parariam, 
levando hospitais ao colapso; meios de comunicação 
e computadores esgotariam suas baterias, silenciando 
a troca de informações; sem contar todos os outros 
inconvenientes, como escuridão e mau funcionamen-
to dos sistemas de abastecimento de água.
Nos dias de hoje, é difícil conceber o cotidiano 
sem energia elétrica. Esse é um panorama que se 
iniciou nos primórdios do século XX, quando 
houve a percepção de que o método mais eficiente 
125UNIDADE V
e econômico de levar energia para a população 
é convertê-la em elétrica, distribuí-la e, no final, 
reconvertê-la para as formas adequadas ao uso.
Na natureza, esse tipo de processo trouxe a vida 
para a Terra. A fonte de toda energia aproveitada 
em nosso planeta é o Sol, que a produz pelo pro-
cesso de fusão nuclear. Essa energia é convertida 
em radiação, transmitida à Terra e transformada 
nas diversas formas de energia, como a mecânica, 
a química, a térmica e outras necessárias para a 
geração e manutenção da vida (CARRON; PI-
QUEIRA; GUIMARÃES, 2017).
A radiação é uma combinação de campos 
elétricos e magnéticos que, de maneira eficiente, 
transmite a energia do Sol à Terra por ondas ele-
tromagnéticas (Figura 1).
Outro exemplo dessa estratégia encontrado na 
natureza são os processos sensoriais e fisiológicos, 
em nosso corpo, que ocorrem por intermediação 
de campos elétricos e magnéticos. Tomando o 
nosso tato para efeito de raciocínio, quando pas-
samos os dedos sobre uma superfície, as rugosi-
dades provocam ações elétricas nas terminações 
nervosas de nossos dedos. Essas ações elétricas 
são propagadas ao sistema nervoso central, pro-
duzindo as sensações de tato (Figura 2).
Figura 1 – A energia liberada pela fusão nuclear no Sol viaja até a Terra por ondas eletromagnéticas
Fonte: Carron, Piqueira e Guimarães (2017).
Figura 2 – Representação da propagação de impulsos nervosos 
para o cérebro
Fonte: Carron, Piqueira e Guimarães (2017).
126 Engenharia elétrica
Ao imitar a natureza e utilizar a energia elétrica 
como fonte intermediária, a espécie humana ex-
perimentou um grande progresso tecnológico, 
tornando eficiente a transmissão de energia em 
grandes quantidades.
Convertendo em energia elétrica, a energia 
mecânica (Figura 3), a energia térmica (Figura 
4), a energia eólica (Figura 5) ou nuclear (Figura 
6) e usando linhas de transmissão para enviá-las 
aos usuários, obtemos alta eficiência e qualidade 
no provimento de energia às populações.
Adicionalmente, vivemos a era da rapidez do 
processamento e da transmissão da informação, 
iniciada pelos criadores da Cibernética: Norbert 
Wiener, Alan Turing e John von Neumann e con-
solidada pela obra seminal de John von Neumann, 
publicada, pela primeira vez, em 1958, propondo 
uma arquitetura computacional análoga ao cére-
bro humano (VON NEUMANN, 1958).
É da engenharia dessas ações que esta unidade 
trata: conversão e transmissão de energia, com-
putação e comunicações.
Para os engenheiros, eletricistas ou não, conhecer 
a organização do setor elétrico brasileiro é 
bastante útil, permitindo o entendimento das 
possibilidades de uso da energia elétrica. Para 
saber mais sobre essa análise, consulte o link:
<http://www.abradee.com.br/setor-eletrico/
visao-geral-do-setor>.
127UNIDADE V
Figura 3 – Fonte mecânica 
Figura 4 – Fonte térmica
Figura 5 – Fonte eólica 
Figura 6 – Fonte Nuclear
128 Engenharia elétrica
Pieter van Musschenbroek concebeu um disposi-
tivo de armazenamento de energia elétrica.
Alessandro Volta, ao propor sua pilha elétrica, 
deu início à ideia de corrente elétrica.
Ørsted e Ampère relacionaram a Eletricidade 
com o Magnetismo.
A indução eletromagnética, descoberta por Fa-raday, permitiu a conversão eletromecânica de 
energia e as comunicações a distância.
Embora a Eletricidade fosse conhecida desde Ta-
les de Mileto, importante Filósofo e Matemático 
que viveu entre 623 a.C. e 548 a.C., foi o engenhei-
ro Pieter van Musschenbroek (1692-1761) (Figu-
ra 7) que construiu, na Universidade de Leyden, 
o primeiro dispositivo armazenador de energia 
elétrica, que passou a ser chamado de “garrafa de 
Leyden” (Figura 8a). O princípio da garrafa de 
Leyden encontra-se, também, materializado no 
gerador de Van Der Graaf, como podemos visua-
lizar na Figura 8b.
A Descoberta de Faraday
129UNIDADE V
Figura 8a – Garrafa de Leyden
Fonte: COE (2000, on-line)2.
Figura 7 – Pieter van Musschenbroek
Fonte: Wikmedia Commons ([2018], on-line)1.
Figura 8b – gerador 
de Van Der Graaf
Fonte: o autor.
130 Engenharia elétrica
Entretanto vamos considerar como marco inicial 
da Engenharia Elétrica a construção, por Alessan-
dro Volta (Figura 9) (1745-1827), no ano de 1800, 
da chamada pilha de Volta (Figura 10).
A partir dessa construção, a eletricidade, até 
então conhecida como um fenômeno estático, 
passa a ser vista como um fenômeno dinâmico, 
devido às correntes elétricas, e sua relação com 
o magnetismo passa a ser explorada. Foi o físi-
co dinamarquês Hans Christian Ørsted (Figura 
11) (1777-1851) que, em 1820, anunciou que as 
correntes elétricas geram campos magnéticos, 
interagindo com imãs.
O trabalho Ørsted foi seguido por André Marie 
Ampère (Figura 12) (1775-1836), que formalizou, 
matematicamente, os resultados experimentais e 
demonstrou, também, que fios percorridos por 
correntes interagiam.
Figura 9 – O início da Engenharia 
Elétrica com Alessandro Volta
Figura 10 – Pilha de Volta
Figura 11 – Hans Christian Ørsted
Fonte: Wikimédia ([2017], on-line)3.
Figura 12 – André Marie Ampère
131UNIDADE V
Apesar desse conhecimento inicial das relações 
entre a Eletricidade e o Magnetismo parecer ru-
dimentar, permitiu a viabilização do código Morse 
e do telégrafo elétrico (Figura 13), patenteado por 
Samuel Morse (Figura 14) (1791-1872) em 1837.
Para o mundo tecnológico atual, o ano de 1831 
é marcante. Nesse ano, Michael Faraday (1791-
1867) apresentou um artigo científico denomi-
nado “Experimental Researches in Eletricity” no 
qual descreveu, pela primeira vez, o fenômeno da 
indução eletromagnética.
Esse talvez seja o fato histórico mais relevante 
para o modo de vida da sociedade atual, uma vez 
que proporcionou dois desenvolvimentos tecno-
lógicos importantes: a possibilidade de conversão, 
de maneira econômica, da energia mecânica em 
elétrica e a possibilidade de comunicação, sem su-
porte material, pelo uso de ondas eletromagnéticas.
Figura 13 – O aparelho telegráfico
Figura 14 – Samuel Morse
132 Engenharia elétrica
São marcos iniciais da tecnologia do século XX:
• A conversão de energia mecânica em elé-
trica, viabilizando as construções de usinas 
geradoras, como as mostradas na Figura 
3, levando ao desenvolvimento industrial 
(Figura 15) e ao desenvolvimento do trans-
porte por tração elétrica (16).
• A possibilidade de transmissão de sinais à 
distância, sem a necessidade de fios conduto-
res, fazendo uso das ondas eletromagnéticas 
geradas por variações de campos elétricos e 
magnéticos variáveis no tempo, permitiu o 
grande desenvolvimento das comunicações 
(Figuras 17 e 18). Considera-se que esse mar-
co tecnológico se deve a Guglielmo Marconi 
(1874-1937), que propôs o primeiro sistema 
prático de telégrafo sem fios, em 1896.
Essas conquistas tecnológicas eram associadas 
aos engenheiros eletricistas, até meados do sé-
culo XX, dividindo-os de maneira simplista em: 
Eletrotécnicos, associados às máquinas e à dis-
tribuição de energia, e Eletrônicos, associados às 
Telecomunicações. Porém os Físicos e Matemá-
ticos preparavam duas revoluções silenciosas: a 
miniaturização dos circuitos e o tratamento dos 
problemas lógicos usando circuitos elétricos.
Figura 15 – Conversão Eletromecânica de Energia – Fábrica Automatizada
Os computadores ganharam poderosos al-
goritmos de controle e tratamento de sinais, 
executados com rapidez inimaginável e ad-
quiriram imensa capacidade de memória em 
espaços pequenos, invadindo até mesmo a 
Medicina.
Adjetivar os engenheiros eletricistas, hoje, é 
tarefa impossível: Máquinas Elétricas, Sistemas 
de Potência, Automação e Controle, Computa-
ção, Microeletrônica, Telecomunicações, Redes 
Inteligentes, Engenharia Biomédica, Energia, 
Processamento de Imagens, Engenharia de 
Software e tantos outros nomes que nos con-
fundem. Todos nascidos na descoberta de Mi-
chael Faraday.
A verdadeira Engenharia Eletrônica nasceu com 
Michael Faraday. Se quiser conhecer a história 
desse gênio da ciência e suas descobertas, 
consulte: <http://www.ghtc.usp.br/Biografias/
Faraday/Faraday3.htm>.
133UNIDADE V
Figura 18 – Telecomunicações Estação base de rede
Figura 17 – Telecomunicações Antenas de transmissão e recepção
Figura 16 – Conversão Eletromecânica de Energia Tração Elétrica
134 Engenharia elétrica
Geração de energia elétrica em grandes quanti-
dades deve ser em corrente alternada.
Transmissão de energia elétrica em grandes 
quantidades à curta distância deve ser em cor-
rente alternada.
Transmissão de energia elétrica em grandes 
quantidades à longa distância deve ser em cor-
rente contínua.
Os primeiros dispositivos elétricos utilizados 
para as diversas aplicações, ainda no século XIX, 
eram em corrente contínua, isto é, de correntes 
elétricas mantidas constantes durante certo in-
tervalo de tempo. Isso se devia ao fato de as cor-
rentes elétricas, na época, serem provenientes de 
geradores eletroquímicos.
O início do século XX viabilizou a construção de 
geradores de corrente alternada, isto é, com corren-
tes elétricas variando de maneira senoidal, durante 
certo intervalo de tempo. Isso se deveu, fundamen-
Corrente Contínua X 
Corrente Alternada
135UNIDADE V
talmente, à geração de corrente elétrica a partir do movimento de 
rotação de espiras em campos magnéticos (indução eletromagnética).
A Eletricidade começava a ser usada em larga escala na ilumi-
nação, nos transportes, nos eletrodomésticos, nas fábricas e nas 
comunicações. Era o início de um negócio de alto lucro, e duas 
tecnologias competiam: a de corrente contínua, defendida por Tho-
mas Edison (1847-1931) e a de corrente alternada, defendida por 
George Westinghouse (1846-1914) com a tecnologia patenteada 
por Nikola Tesla (1856-1943).
Como a disputa envolvia um negócio altamente promissor, o 
grupo patrocinado por Edison tentou de todas as formas desacredi-
tar os trabalhos de Tesla, relacionados com a corrente alternada. Até 
mesmo o apelo para o obscurantismo foi tentado. Edison sustentava 
que a corrente alternada era “amaldiçoada”.
O engenheiro Harold Brown, patrocinado por Edison, eletrocu-
tou um cachorro diante de uma plateia exasperada, no Columbia 
College, para provar o quanto a corrente alternada era perigosa. 
Edison tentou associar o termo being electrocuted (ser eletrocutado) 
à expressão ser “Westinghoused”.
Apesar de a corrente contínua ter se mostrado menos eficiente para 
a geração de energia elétrica, Edison não se conformou com o fato e 
patrocinou a execução de um elefante (Topsy) que, acidentalmente, 
matara uma pessoa em um circo, em Coney Island. O esforço de Edison 
em detratar a corrente alternada foi tal que patrocinou a invenção da 
cadeira elétrica, por Harold Brown, em Nova York, tentando mostrar 
que a letalidade da corrente alternada era maior que da contínua.
Em 6 de agosto de 1890, a tentativa de executar o condenado 
William Kemmler, na cadeira elétrica, transformou-se em um triste 
espetáculo de crueldade, pois, como os cálculos das tensões elétricas 
não estavamcorretos, vários choques sucessivos foram necessários 
para a execução.
A polêmica corrente contínua (Edison) versus corrente alternada 
(Westinghouse) foi bastante acirrada, pois envolvia possíveis ganhos 
com a eletrificação das cidades, tendo sido chamada de guerra das 
correntes. Você pode saber mais sobre isso assistindo ao vídeo 
disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=xaCjwL0Zk7o>.
136 Engenharia elétrica
Custo
Comparação de custo entre CC e CA
Corrente alternada
Corrente contínua
Comprimento da linha (km)
Linha em CC
mais econômica
Linha em CA
mais econômica
Figura 19 – Economia em transmissão de Energia
Fonte: Piqueira e Brunoro (2000).
Como futuro engenheiro, você pode tirar uma importante li-
ção desse episódio: soluções técnicas devem ser validadas com 
experimentos honestos e possuem intervalos de validade bem 
determinados.
Sabemos, hoje, que transmissão de energia elétrica pode ser 
feita em corrente contínua (CC) ou alternada (CA). Nas usinas, a 
geração é em CA, porém, se a distância envolvida na transmissão 
da energia é maior que 700 km, é mais econômico transmiti-la 
convertida em CC. O gráfico da Figura 19 traz uma comparação 
dos custos para CC e CA.
Deve-se considerar, ainda, que, para transportar grandes quan-
tidades de energia, são necessárias altas tensões, pois o processo 
envolve perdas. Minimizá-las para tensões menores implicaria 
utilizar condutores com bitolas enormes. Assim, de acordo com 
a distância a ser coberta pela rede, existem tensões de transmissão 
padronizadas, sendo as mais utilizadas:
• Alta Tensão (AT): 138 e 230 kV
• Extra Alta Tensão (EAT): 345, 440, 500 e 765 kV
• Ultra Alta Tensão (UAT): 1000 e 1200 kV
137UNIDADE V
Maxwell unificou os trabalhos de Young, Ørsted, 
Ampère e Faraday em um conjunto de equações 
que permitiu mostrar a existência das ondas ele-
tromagnéticas. Todas as ondas eletromagnéticas se 
propagam no vácuo com velocidade 300 000 km/s.
Conforme você notou ao longo desta unidade, 
o século XIX teve uma posição de destaque no 
desenvolvimento da Eletricidade, do Magnetismo 
e da Óptica, mais especificamente, da natureza da 
luz. Um ponto importante desse desenvolvimento 
foi a previsão e a comprovação da existência de 
ondas eletromagnéticas.
O trabalho começa com Thomas Young 
(Figura 20) (1773-1829) que realizou pesquisas 
sobre cordas vibrantes e tubos sonoros, e a in-
fluência das experiências com ondas sonoras e 
sobre a interferência de ondas na água levaram 
Young a apresentar à Royal Society of London, 
em1801, os resultados dos seus experimentos 
sobre a interferência de raios luminosos, que re-
velavam o caráter ondulatório da luz.
Ondas Eletromagnéticas
138 Engenharia elétrica
Entre 1864 e 1865, James Clerk Maxwell (Figu-
ra 21) (1831-1879) unificou as teorias de Young, 
Ørsted, Ampère e Faraday em um conjunto de 
equações, que passariam a ser conhecidas como 
equações de Maxwell.
As equações de Maxwell englobaram as leis 
da Eletricidade e do Magnetismo e, além disso, 
previram a existência de ondas eletromagnéticas 
que se deslocam no vácuo com a velocidade da 
luz, ou seja, 300 000 km/s. Essa previsão foi veri-
ficada, experimentalmente, por Henrich Rudolf 
Hertz (Figura 22) (1857-1894), em 1887, utili-
zando uma fonte de frequência conhecida para 
produzir ondas eletromagnéticas estacionárias.
Hertz mediu o comprimento de onda e, como 
a frequência da onda é igual à da fonte, ele, usando 
a equação fundamental da ondulatória, v =λ. f, 
verificou que a velocidade da onda era igual à da 
luz, comprovando a teoria de Maxwell. Em reco-
nhecimento ao trabalho de Hertz, a unidade de 
frequência, no Sistema Internacional de medidas 
(SI), recebeu o nome de hertz.
Ondas eletromagnéticas são compostas por 
um campo magnético perpendicular a um cam-
po elétrico (Figura 23). Assim como produzimos 
ondas mecânicas na água, por meio da agitação 
de uma varinha, podemos produzir ondas ele-
tromagnéticas no ar mediante a variação de uma 
corrente elétrica, do movimento de uma carga 
elétrica, de um campo elétrico ou magnético.
Figura 23 – Representação da onda Eletromagnética
Fonte: Encrypted... ([2017], on-line)6.
Onda
 Eletro
magn
ética
Camp
o
magn
ético (
B)
Comp
. de
onda 
(λ)
Camp
o
elétric
o (E)
Direçã
o da
propa
gação
Onda
 Eletro
magn
ética
Camp
o
magn
ético (
B)
Comp
. de
onda 
(λ)
Camp
o
elétric
o (E)
Direçã
o da
propa
gação
Onda Eletromagnética
Campo
magnético (B)
Comp. de
onda (λ)
Campo
elétrico (E)
Direção da
propagação
Figura 20 – Thomas Young
Fonte: Wikimédia ([2017], on-line)4.
Figura 21 – James Clerk Maxwell
Figura 22 – Henrich Rudolf Hertz
Fonte: Wikimédia ([2017], on-line)5.
139UNIDADE V
As ondas eletromagnéticas fazem parte da vida 
das pessoas: celular, TV, tablets. Para conhecê-
las melhor, assista a aula do professor Gil da 
Costa Marques em: <https://www.youtube.com/
watch?v=VNTBHXDarb4>.
A frequência das ondas produzidas é igual à fre-
quência da fonte. Como todas as ondas eletromag-
néticas propagam-se com a mesma velocidade no 
vácuo – com a velocidade da luz – sua classificação 
é feita com base na frequência ou no comprimen-
to de onda. As frequências das ondas eletromag-
néticas variam de alguns ciclos por segundo (Hz) 
a valores quase inimagináveis, como 1022 Hz, que 
é a frequência de alguns raios cósmicos.
Em termos de comprimento de onda, temos 
uma variação que inclui valores extremamente 
pequenos, da ordem de 10215 m, até valores da 
ordem de metros.
Na Figura 24, temos o chamado espectro eletro-
magnético, incluindo as frequências (f) e os com-
primentos de onda (λ) correspondentes.
Podemos observar que as ondas de rádio têm 
menor frequência e maior comprimento de onda. Na 
sequência, micro-ondas; infravermelho; luz visível, 
ultravioleta, raios X e raios gama com frequências 
crescentes e comprimentos de onda decrescentes.
Refração de ondas
A frequência (f) de uma onda eletromagnética 
depende, exclusivamente, da fonte que a gera. 
Ao sofrer refração, passagem de um meio para o 
outro, sua velocidade de propagação (v) varia e, 
portanto, seu comprimento de onda (λ) também.
Matematicamente: f = v/λ = constante, isto é, 
v e λ variam na mesma proporção.
Figura 24 – Espectro Eletromagnético
Fonte: Carron, Piqueira e Guimarães (2017).
Tenha sua dose extra de 
conhecimento assistindo ao 
vídeo. Para acessar, use seu 
leitor de QR Code.
140 Engenharia elétrica
A matriz energética brasileira, relativa à energia 
elétrica, é, predominantemente, constituída por 
fontes renováveis.
Como estamos discutindo, desde a primeira unidade, 
as questões energéticas do planeta, queremos termi-
nar apresentando alguns dados de interesse geral.
A Figura 25 indica a matriz energética brasilei-
ra, relativa à geração de energia elétrica, em 2011, 
e podemos observar a predominância de energias 
renováveis (Hidráulica, Biomassa e Eólica), indi-
cando um país responsável em relação ao uso dos 
recursos naturais.
Na Figura 26, observamos a evolução da matriz 
energética brasileira, comparada com a matriz 
mundial, evidenciando a qualidade do sistema 
brasileiro em termos de sustentabilidade.
Encerramos esta unidade, convidando os enge-
nheiros eletricistas de todas as especialidades: má-
quinas, sistemas de potência, telecomunicações, au-
tomação e controle, eletrônica, computação, software, 
biomédica, redes e todos os outros a realizar seus 
projetos, preservando a energia de nosso planeta.
Fontes de Energia
141UNIDADE V
Biomassa
29,7% Petróleo e
derivados
38,4%
Gás
natural
9,3%
Hidro-
elétrica
15,0%
Carvão
6,4%
Urânio
1,2%
Biomassa
11,2%
Petróleo e
derivados
35,3%
Gás
natural
20,9%
Hidro-elétrica
2,1%
Carvão
24,1%
Urânio
6,4%
Brasil Mundo
44,7% renovável 13,3% renovável
BRASIL (2011)
Hidráulica2
81,7%
Biomassa3
6,5%
Eólica
0,5%
Gás Natural
4,6%Derivados de
Petróleo
2,5%
Nuclear
2,7%
Carvão e
Derivados1
2,7%
BRASIL (2011)
Hidráulica2
81,7%
Biomassa3
6,5%
Eólica
0,5%
Gás Natural
4,6%Derivados de
Petróleo
2,5%
Nuclear
2,7%
Carvão e
Derivados1
2,7%Figura 25 – Matriz energética (elétrica) brasileira – 2011
Fonte: Brasil Nosso ([2017], on-line)7.
Figura 26 – Matriz energética: comparação Brasil-mundo
Fonte: 3Bp ([2017], on-line)8.
Prever as expansões da matriz energética brasileira é de interesse de toda população. Para entender 
mais do assunto, assista à palestra do professor José Goldemberg, disponível no link: <https://www.
youtube.com/watch?v=dqRlgXkGFiI>.
142
1. Fazem parte do escopo da Engenharia Elétrica:
a) Geração e distribuição de energia, pontes e telecomunicações.
b) Telecomunicações, estradas e computadores.
c) Computadores, pontes e estradas.
d) Geração e distribuição de energia, computadores e telecomunicações.
e) Pontes, estradas e siderurgia.
2. Nas usinas hidrelétricas e eólicas, a energia se converte de:
a) Nuclear em elétrica.
b) Mecânica em elétrica.
c) Química em elétrica.
d) Térmica em elétrica.
e) Elétrica em química.
3. Nas usinas termelétricas e nucleares, a energia se converte de:
a) Nuclear em elétrica.
b) Mecânica em elétrica.
c) Química em elétrica.
d) Térmica em elétrica.
e) Elétrica em química.
4. Os fenômenos elétricos são conhecidos pela humanidade desde:
a) 1945.
b) 1800.
c) 1793.
d) Século VI a.C.
e) Século I a.C.
Você pode utilizar seu diário de bordo para a resolução.
143
5. A primeira máquina destinada a armazenar energia elétrica foi concebida por:
a) Pieter van Musschenbroek .
b) André Marie Ampère.
c) Michael Faraday.
d) Tales de Mileto.
e) Isaac Newton.
6. A relação matemática entre correntes elétricas e campos magnéticos foi pro-
posta por:
a) Pieter van Musschenbroek 
b) André Marie Ampère.
c) Michael Faraday.
d) Tales de Mileto.
e) Isaac Newton.
7. A conversão eletromecânica de energia fundamenta-se no fenômeno da:
a) Eletrólise.
b) Indução eletromagnética.
c) Atração eletrostática.
d) Gravitação universal.
e) Conservação do momento angular.
8. A geração de energia elétrica em grandes quantidades deve, preferencialmente, 
ser feita em:
a) CC.
b) CA.
c) CC ou CA, pois são equivalentes.
d) Geradores químicos.
e) Geradores termo hidráulicos.
9. A transmissão de energia elétrica para grandes distâncias deve ser em:
a) CC.
b) CA.
144
c) CC ou CA, pois são equivalentes.
d) Via rádio.
e) Via micro-ondas.
10. Suponha que as ondas eletromagnéticas no vácuo tenham comprimento de 
onda 1,2. 10-4. A frequência de um receptor sintonizado deve ter para captá-las:
a) 2,5. 1012 Hz.
b) 2,5. 1018 Hz.
c) 2,5. 109 Hz.
d) 2,5. 1016 Hz.
e) 2,5. 1020 Hz.
11. A frequência de uma onda eletromagnética depende:
a) Do meio.
b) Da velocidade de propagação.
c) Do comprimento de onda.
d) Da densidade do meio.
e) Da fonte.
12. Todas as ondas eletromagnéticas têm, no vácuo:
a) A mesma velocidade de propagação.
b) O mesmo período.
c) A mesma frequência.
d) O mesmo comprimento de onda.
e) O mesmo índice de refração.
13. O percentual total de energia elétrica consumida no Brasil, proveniente de fontes 
renováveis, no Brasil, em 2011, era:
a) 88,7%.
b) 92,5%.
c) 6,8%.
d) 78,9%.
e) 42%.
145
Energia e Meio Ambiente
Autor: Roger A. Hinrichs, Merlin Kleinbach, Lineu Belico dos Reis
Editora: Cengage Learning
Sinopse: Energia e meio ambiente – Tradução da 4ª edição norte-americana, é um 
livro que enfatiza os princípios físicos por trás do uso da energia e seus efeitos 
sobre nosso ambiente. Aborda a desregulação e o aumento da competição no 
setor de geração de energia, o aumento dos preços do petróleo e o crescente 
compromisso global com as fontes de energia renováveis. Ao examinar os di-
ferentes aspectos de cada recurso energético, inclui os princípios envolvidos e 
as consequências ambientais e econômicas do seu uso, e enfatiza o impacto 
ambiental do consumo de combustíveis fósseis, a poluição atmosférica e o 
aquecimento global.
Esta edição inovadora traz artigos que discutem a questão energética no Brasil. 
São discutidos os padrões de uso da energia no Brasil, a conservação, a energia 
de combustíveis fósseis, a energia solar, as fontes renováveis de energia e a 
energia nuclear entre outros importantes temas.
Trata-se de uma obra de referência para estudantes e profissionais das várias 
áreas da engenharia e das ciências exatas.
Comentário: Livro excelente para que o futuro engenheiro, de todas modali-
dades, possa conhecer os problemas associados à sustentabilidade de nosso 
planeta.
LIVRO
146
Carron, W.; PIQUEIRA, J. R. GUIMARÃES, O. Física-PNLD. São Paulo: Editora Ática, 2017.
NEUMANN, J. V. The Computer and the Brain, USA: Yale University Press, 1958.
PIQUEIRA, J. R. C.; BRUNORO, C. M. Energia: uso, geração e impactos ambientais. São Paulo: Editora Anglo, 
2000. Disponível em: <https://www.researchgate.net/publication/266247679_ENERGIA_uso_geracao_e_im-
pactos_ambientais>. Acesso em: 14 nov. 2017.
REFERÊNCIAS ON-LINE
1Em: <https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Pieter_van_Musschenbroek#/media/File:P_v_
Musschenbroek_t-E.jpg>. Acesso em: 16 nov. 2017.
2Em: <http://www.coe.ufrj.br/~acmq/leydenpt.html>. Acesso em: 16 nov. 2017.
3Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/79/%C3%98rsted.jpg/200px-%C3%98rsted.
jpg>. Acesso em: 16 nov. 2017.
4Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9b/Young_Thomas_black_white.jpg/200px-
Young_Thomas_black_white.jpg>. Acesso em: 16 nov. 2017.
5Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/HEINRICH_HERTZ.JPG/1200px-
HEINRICH_HERTZ.JPG>. Acesso em: 16 nov. 2017.
6Em:<https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTsebdYrWnmDWEpPGZfOiu2SnRjSE0X-
WIFMA18kmpbaPWUYoIRiZw>. Acesso em: 16 nov. 2017.
7Em: <https://brasilnosso.wordpress.com/matrizes-energeticas-do-brasil/>. Acesso em: 16 nov. 2017.
8Em: <http://3.bp.blogspot.com/-0vEyOqPpjEo/TcslD7VmRfI/AAAAAAAABC0/Xxl7im8H0eo/s1600/
energia+1.jpg>. Acesso em: 16 nov. 2017.
147
1. D
2. B
3. D
4. D
5. A
6. B
7. B
8. B
9. A
10. A
Resolução:
λ = 1,2. 10-4m v=3. 108m/s.
f = v/λ = (3. 108)/ 1,2. 10-4 = 2,5. 1012Hz
11. E
12. A
13. A
Resolução:
Hidráulica (81,7) + Eólica(0,5) + Biomassa (6,5) = 88,7%
148
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
• Apresentar a diferença entre Ciência Química e Engenharia 
Química. 
• Mostrar como a indústria se estrutura nas diversas ativida-
des correlatas à Engenharia Química: Produtos, Alimentos 
Fármacos, Materiais, Petróleo. 
• Apresentar o conceito de operação unitária e como ele 
permite simplificar os projetos e processos.
• Descrever a metodologia para prever e controlar o balanço 
de materiais em processos. 
• Apresentar processos simples, com aplicações industriais, 
de balanço de massas.
Ciência e Engenharia
Química e Indústria Balanço de materiais
Exemplos de balanço de 
massas
Operações unitárias
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
Engenharia 
Química
Ciência e Engenharia
• A Química é a Ciência das transformações, e 
a Engenharia Química projeta e implementa 
as transformações em larga escala.
• Lavoisier é considerado o iniciador da Quí-
mica como Ciência e enunciou o princípio da 
conservação da massa em reações químicas.
• A tabela periódica, além de agrupar os ele-
mentos por propriedades físicas e químicas, 
permitiua previsão da síntese de elementos 
não existentes na natureza.
• O Engenheiro Químico atua em um grande 
número de setores da atividade humana, 
como a indústria farmacêutica e a agricultura.
151UNIDADE VI
É um conhecimento quase lendário que diz que a Química tem 
origem na Alquimia, prática da Idade Média que consistia na busca 
da “pedra filosofal”, remédio de todos os males e que, a um simples 
toque, transformaria qualquer metal em ouro.
A “pedra filosofal” nunca foi encontrada, mas a ideia de trans-
formação de uma substância em outra, com novas propriedades 
é a base da Química que, acompanhando o movimento geral de 
desenvolvimento, passou a ser tratada com bases científicas durante 
o século XVIII.
O francês Antoine-Laurent Lavoisier (Figura 1a) (1743-1794), ao 
enunciar a lei de conservação das massas em uma transformação, 
deu origem à Ciência Química, como é vista hoje, depois de passar 
por grande desenvolvimento.
Apesar de todo seu brilho científico, Lavoisier foi guilhotinado 
pela Revolução Francesa, em 8 de maio de 1794. O grande matemá-
tico Joseph-Louis de Lagrange (Figura 1b) (1736-1813), contem-
porâneo de Lavoisier, disse: “Não bastará um século para produzir 
uma cabeça igual à que se fez cair num segundo”.
A evolução da Química como ciência, nos séculos XIX e XX, 
desvendou a estrutura da matéria, permitindo a descoberta e a 
classificação dos elementos químicos. Além disso, permitiu o en-
tendimento de como esses elementos podem se agregar, formando 
as moléculas e como elas podem reagir, formando as substâncias 
que nos dão a vida, mantendo-as pelos constantes ciclos naturais.
Devemos a Dmitri Ivanovich Mendeleev (Figura 2) (1834-1907) 
a criação, em 1869, da tabela periódica, colocando os 63 elementos 
químicos então conhecidos na forma de uma tabela, agrupando-
-os de acordo com as massas atômicas e as propriedades físicas e 
químicas.
A tabela periódica dos elementos (Figura 3) foi uma ideia tão 
importante que permitiu, ao longo do tempo, ser completada con-
tendo os 118 elementos químicos conhecidos atualmente, sendo 
92 naturais e 26 artificiais.
Figura 1a – Lavoisier
Figura 1b – Lagrange 
Figura 2 – Dmitri Ivanochi Mendeleev
152 Engenharia química
O bom uso da ciência Química e o entendimento 
dos mecanismos de ligações e reações levaram a 
verdadeiras maravilhas: síntese de fármacos, pro-
cessamento de alimentos e melhoria da qualidade 
dos solos estão entre elas. Começa, então, o encon-
tro da Ciência Química com a Engenharia Quí-
mica: produzir em escala as descobertas e sínteses 
realizadas nos laboratórios, disponibilizando-as 
para a melhoria da vida.
Essa é a essência da Engenharia Química: 
modificar a composição, conteúdo energético 
ou estado físico da matéria-prima, para que os 
produtos resultantes atendam determinado fim. 
Para efetuar essas modificações em larga escala, 
é necessário conceber um processo que deve ser 
composto de várias fases: síntese, projeto, teste, 
escalonamento, operação, controle, otimização.
Assim, o Engenheiro Químico está na indústria 
de transformação, de uma maneira geral: borracha, 
celulose, tintas, corantes, inseticidas, derivados de 
petróleo, resinas, medicamentos e bebidas.
Figura 3 – Tabela periódica dos elementos
Fonte: Tabela Periódica (2016, on-line)1.
Seus setores de atuação podem, de maneira 
simplificada, ser enumerados (CREMASCO, 
2015):
• Automobilístico: álcool, gasolina, óleo die-
sel, lubrificantes;
• Construção: borracha, tinta, cal, cimento;
• Eletrônicos: silicone, fibras de carbono;
• Energia: gás para aquecimento;
• Farmacêutico: antissépticos, anestésicos, 
antitérmicos;
• Bebidas: cervejas (fermentação);
• Fibras sintéticas: roupas, cortinas, cober-
tores;
• Hortifrutigranjeiros: fertilizantes, fungici-
das, inseticidas;
• Limpeza: detergentes, desinfetantes, ceras, 
sabões;
• Metais: manufatura de aço e zinco;
• Plásticos: brinquedos, baldes, isolantes elé-
tricos.
Og
oganessônio
118
[294]
Cu
cobre
29
63,546(3)
Ni
níquel
28
58,693
Co
cobalto
27
58,933
Fe
ferro
26
55,845(2)
Mn
manganês
25
54,938
Cr
crômio
24
51,996
V
vanádio
23
50,942
Ti
titânio
22
47,867
Sc
escândio
21
44,956
Ca
cálcio
20
40,078(4)
Mg
magnésio
12
24,305
Be
berílio
4
9,0122
K
potássio
19
39,098
Na
sódio
11
22,990
Li
lítio
3
6,94
H
hidrogênio
1
1,008
Kr
criptônio
36
83,798(2)
Br
bromo
35
79,904
Se
selênio
34
78,971(8)
As
arsênio
33
74,922
Ge
germânio
32
72,630(8)
Ga
gálio
31
69,723
Al
alumínio
13
26,982
Si
silício
14
28,085
P
fósforo
15
30,974
S
enxofre
16
32,06
Cl
cloro
17
35,45
Ar
argônio
18
39,948
B
boro
5
10,81
C
carbono
6
12,011
N
nitrogênio
7
14,007
O
oxigênio
8
15,999
F
flúor
9
18,998
Ne
neônio
10
20,180
He
hélio
2
4,0026
Zn
zinco
30
65,38(2)
Rb
rubídio
37
85,468
Cs
césio
55
132,91
Fr
frâncio
87
[223]
Sr
estrôncio
38
87,62
Ba
bário
56
137,33
Ra
rádio
88
[226]
Y
ítrio
39
88,906
Zr
zircônio
40
91,224(2)
Hf
háfnio
72
178,49(2)
Ta
tântalo
73
180,95
W
tungstênio
74
183,84
Re
rênio
75
186,21
Os
ósmio
76
190,23(3)
Ir
irídio
77
192,22
Pt
platina
78
195,08
Au
ouro
79
196,97
Hg
mercúrio
80
200,59
Tl
tálio
81
204,38
Pb
chumbo
82
207,2
Bi
bismuto
83
208,98
Po
polônio
84
[209]
At
astato
85
[210]
Rn
radônio
86
[222]
Rf
rutherfórdio
104
[267]
Db
dúbnio
105
[268]
Sg
seabórgio
106
[269]
Bh
bóhrio
107
[270]
Hs
hássio
108
[269]
Mt
meitnério
109
[278]
Ds
darmstádtio
110
[281]
Rg
roentgênio
111
[281]
Cn
copernício
112
[285]
Nh
nihônio
113
[286]
Fl
fleróvio
114
[289]
Mc
moscóvio
115
[288]
Lv
livermório
116
[293]
Ts
tenessino
117
[294]
Nb
nióbio
41
92,906
Mo
molibdênio
42
95,95
Tc
tecnécio
43
[98]
Ru
rutênio
44
101,07(2)
Rh
ródio
45
102,91
Pd
paládio
46
106,42
Ag
prata
47
107,87
Cd
cádmio
48
112,41
In
índio
49
114,82
Sn
estanho
50
118,71
Sb
antimônio
51
121,76
Te
telúrio
52
127,60(3)
I
iodo
53
126,90
Xe
xenônio
54
131,29
La
lantânio
57
138,91
Ac
actínio
89
[227]
Ce
cério
58
140,12
Th
tório
90
232,04
Pr
praseodímio
59
140,91
Pa
protactínio
91
231,04
Nd
neodímio
60
144,24
U
urânio
92
238,03
Pm
promécio
61
[145]
Np
netúnio
93
[237]
Sm
samário
62
150,36(2)
Pu
plutônio
94
[244]
Eu
európio
63
151,96
Am
amerício
95
[243]
Gd
gadolínio
64
157,25(3)
Cm
cúrio
96
[247]
Tb
térbio
65
158,93
Bk
berquélio
97
[247]
Dy
disprósio
66
162,50
Cf
califórnio
98
[251]
Ho
hólmio
67
164,93
Es
einstênio
99
[252]
Er
érbio
68
167,26
Fm
férmio
100
[257]
Tm
túlio
69
168,93
Md
mendelévio
101
[258]
Yb
itérbio
70
173,05
No
nobélio
102
[259]
Lu
lutécio
71
174,97
Lr
laurêncio
103
[262]
Tabela periódica1
2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17
18
www.tabelaperiodica.org
Licença de uso Creative Commons By-NC-SA 4.0 - Use somente para fins educacionais
Caso encontre algum erro favor avisar pelo mail luisbrudna@gmail.com
Versão IUPAC (pt-br) com 5 algarismos significativos,baseada em DOI:10.1515/pac-2015-0305 - Atualizada em 27 de março de 2017
57 a 71
89 a 103
Li
lítio
3
[6,938 - 6,997]
número atômico
símbolo químico
nome
peso atômico (ou número de massa do isótopo mais estável)
153UNIDADE VI
Linus Pauling (1901-1994) foi um importante 
Químico do século XX e a ele devemos, entre 
outras coisas, a distribuição dos elétrons em 
níveis de energia nos átomos e a explicação das 
ligações químicas.
Para saber mais sobre Linus Pauling, consulte:
<https://www.ebiografia.com/linus_pauling/>.
154 Engenharia química
Química e Indústria
• Como o Engenheiro Químico trabalha proces-
sos de transformação, em geral, sua formação 
deve ser multidisciplinar.
• Engenheiros Químicos podem trabalhar em de-
senvolvimento de produtos, segurança, gestão 
de projetos, gestão financeira e vendas.
• As engenharias Ambiental, de Alimentos, de 
Metalurgia, de Materiais, de Minas e de Petró-
leo podem ser consideradas da grande área 
Química.
Conforme já dissemos anteriormente, o Enge-
nheiro Químico trabalha ligado a processos de 
transformação de matéria-prima em produtos 
comerciais ou industriais. Por essa razão, sua pre-
sença é sempre notável nas mais diversas áreas de 
atividade, demandando um conhecimento mul-
tidisciplinar que, além das questões científicas 
e tecnológicas, envolve responsabilidade social.
A atividade mais visível é a de engenharia de 
produto, que trata do planejamento do processo 
155UNIDADE VI
de transformação, da garantia da qualidade dos 
resultados, do aprimoramento e da otimização 
dos métodos de produção. Além disso, o enge-
nheiro de produto deve manter um forte conhe-
cimento do mercado, monitorando os processos 
de custos e precificação, decidindo continuidade 
ou desenvolvimento dos bens produzidos. 
Outra atividade vital da Engenharia Química é a 
engenharia de segurança, responsável pela qualida-
de do trabalho dentro das fábricas, bem como pelo 
planejamento de uma interação sustentável e não 
poluidora entre as plantas industriais e seu entorno.
Cada projeto a ser implantado para a produção 
de um bem na indústria requer gestão cuidado-
sa, planejando a capacidade produtiva necessária 
para atendimento das expectativas de vendas, a 
estocagem da matéria-prima e os cronogramas de 
entrega de produtos. Essas atividades são, normal-
mente, exercidas pelo Engenheiro Químico gestor 
de projeto. A gestão dos custos de produção é ati-
vidade do Engenheiro Químico gestor financeiro 
que, além disso, se ocupa do controle monetário 
da atividade industrial.
As Engenharias, de maneira geral, envolvem 
a geração de produtos cuja venda pode requerer 
conhecimento especializado do processo. É o que 
faz o Engenheiro Químico de Vendas, apresenta 
os produtos, explicando como cada um deles pode 
compor o sistema do cliente. 
Para exemplificar essas atividades, vamos con-
siderar a indústria de refino de petróleo (Figura 4) 
e petroquímica. Tudo começa no projeto do pro-
cesso e na definição da composição do produto a 
ser fabricado (engenharia de gestão de projeto).
Figura 4 – Refinaria de petróleo
156 Engenharia química
Uma vez implantada a unidade industrial e o que 
vai ser fabricado, cabe monitorar a operação da 
planta garantindo a qualidade de produtos, cata-
lizadores e processos (engenharia de produto). 
Essa operação deve ser segura tanto do ponto de 
vista interno como externo, protegendo os tra-
balhadores de eventuais acidentes e cuidando da 
não degradação do meio ambiente (engenharia 
de segurança).
Os gestores (de projeto e financeiro) planejam 
a produção do petróleo e dos produtos associados, 
bem como seu armazenamento e distribuição. 
Engenheiros de venda pesquisam, desenvol-
vem o mercado e são responsáveis por prover 
assistência técnica, quando necessário.
Essa amplitude das atividades de um Enge-
nheiro Químico proporciona uma grande super-
posição com atividades de engenharia que rece-
bem outras denominações e que, talvez, 
pudessem ser englobadas dentro 
de uma grande área.
Por exemplo, o Engenhei-
ro Ambiental (Figura 5) 
trabalha com tecnologias 
que permitem o desenvol-
vimento dos diversos seto-
res, sem degradar o meio 
ambiente. Cuida da água, 
do ar e do solo, recom-
pondo e saneando regiões 
e aprimorando matrizes 
energéticas.
O Engenheiro de Ali-
mentos (Figura 6) cuida da 
fabricação, análise, conserva-
ção e transporte de alimentos in-
dustrializados e de bebidas. Estuda 
e acompanha o processamento de 
matérias-primas básicas como o 
leite, a carne, as verduras, as frutas 
e os legumes.
Figura 5 – Engenharia Ambiental
157UNIDADE VI
Assim, poderíamos também envolver as engenharias de Materiais, 
de Metalurgia, de Minas e de Petróleo, todas elas ligadas a impor-
tantes transformações nas matérias-primas.
Figura 6 – Engenharia de Alimentos
A implantação de uma planta química é tarefa complexa e envolve 
conhecimentos de várias modalidades de engenharia. Para saber 
mais sobre esse assunto, consulte o excelente trabalho de formatura 
do site: <http://pro.poli.usp.br/wp-content/uploads/2012/pubs/
planejamento-do-arranjo-fisico-de-uma-industria-quimica.pdf>.
158 Engenharia química
Operações Unitárias
• A sistematização do projeto dos processos em 
Engenharia Química se dá a partir do conceito 
de operações unitárias.
• Existem três tipos de operações unitárias: me-
cânicas, transferência de energia e transferên-
cia de massa.
A multidisciplinaridade e a diversidade de proces-
sos em que a Engenharia Química está envolvida 
parece, em um primeiro momento, ser um ramo 
de estudos de difícil sistematização.
Entretanto, em 1915, o Engenheiro Quími-
co do Instituto de Tecnologia de Massachucetts 
Arthur Dehon Little (1863-1935) apresentou o 
conceito de “operações unitárias”, permitindo 
a divisão de um processo químico em etapas 
básicas de três tipos fundamentais: mecânicas, 
transferência de massa e transferência de energia 
(Figura 7).
159UNIDADE VI
Figura 7 – Arthur 
Dehon Little 
Fonte: The new Atlantis 
([2017], on-line)2.
Assim, cada etapa de um processo químico na 
indústria recebe o nome de “operação unitária”. O 
conjunto de todas as etapas é chamado “processo 
unitário”. Consideram-se como operações unitá-
rias mecânicas aquelas que envolvem transporte 
ou separação de fluidos e sistemas particulados. 
São exemplos desse tipo de operação unitária:
• Filtração: separação de particulados por 
diferença de tamanho entre as partículas 
e os poros do elemento filtrante, encon-
trados na fabricação de adesivos e fibras 
artificiais;
• Flotação: separação de sólidos por meio 
da suspensão de matéria para a superfície 
de um líquido e sua posterior remoção, 
encontrado na fabricação de resinas e tra-
tamento de água;
• Sedimentação: separação de particulados 
por meio de deposição de material, encon-
trado na fabricação de papel e tintas.
As operações unitárias de transferência de energia 
envolvem a troca de calor entre as partes compo-
nentes de um processo. São exemplos desse tipo 
de operação unitária:
• Aquecimento: fornecimento de energia a 
um fluido ou sólido, presente na indústria 
de adesivos e fertilizantes;
• Condensação: retirada de energia de um 
vapor para provocar sua mudança de es-
tado, presente na indústria de inseticidas 
e derivados do petróleo;
• Trocador de calor: processo simultâneo 
de aquecimento e resfriamento envolven-
do correntes de fluídos, encontrado na in-
dústria de açúcar, petróleo e bebidas.
As operações unitárias de transferência de massa 
envolvem a troca de matéria entre as partes com-
ponentes de um processo. São exemplos desse tipo 
de operação unitária:
• Absorção: separação preferencial de molé-
culas presentes em uma mistura gasosa por 
meio de sua retençãoem um líquido, presente 
na indústria de ácido sulfúrico e fertilizantes;
• Adsorção: separação preferencial de mo-
léculas presentes em um gás ou líquido 
por meio de sua retenção em um sólido, 
presente na indústria de fármacos e resinas;
• Destilação: separação de líquidos por 
aquecimento, baseado na diferença de seus 
pontos de ebulição, presente na indústria 
de derivados de petróleo e tintas.
As operações unitárias são a base da Engenharia 
Química. Para entendê-las melhor, consulte as 
notas de aula do professor Armin Isenmann, 
disponíveis em: <http://sistemas.timoteo.cefetmg.
br/nos/_media/bd:livro:quimica:operacoes_
unitarias_08_2018.pdf>.
160 Engenharia química
Balanço de Materiais
• O conceito de operações unitárias permite 
decompor processos em etapas e analisá-las 
separadamente.
• Definido um sistema e um intervalo de tempo, 
a equação de balanço de propriedades exten-
sivas pode ser aplicada.
O conceito de operações unitárias permite uma 
sistematização da metodologia de estudo de um 
processo por sua decomposição sucessiva em 
etapas, aplicando a cada uma delas o balanço de 
quantidades relativas às grandezas extensivas de 
cada etapa.
Simplificadamente, entendemos por grandezas 
extensivas a massa, a energia, a carga elétrica e a 
quantidade de partículas.
Assim, para enunciarmos a lei geral de balanço 
de grandezas extensivas, é necessário definir os 
seguintes pontos:
• Qual a propriedade cuja quantidade (Q) 
será analisada;
161UNIDADE VI
• Qual é a fronteira do sistema;
• Qual o intervalo de tempo a ser conside-
rado.
Uma maneira pictórica de se enxergar a lei de 
balanço está mostrada na Figura 8, e estabelece-
remos a seguinte notação:
• Qentrada: quantidade da grandeza extensiva 
entrando no sistema;
• Qsaída: quantidade da grandeza extensiva 
saindo do sistema;
• Qgerada: quantidade da grandeza extensiva 
gerada no sistema;
• Qconsumida: quantidade da grandeza extensi-
va consumida no sistema;
• Qinstantânea: quantidade da grandeza extensi-
va existente no sistema.
SISTEMA
Qentrada Qsaída
Fronteira
Figura 8 – Balanço de propriedades extensivas
Fonte: o autor.
Examinando a Figura 8, observa-se que Qentrada e 
Qgerada contribuem positivamente para Qinstantânea, 
enquanto que Qsaída e Qconsumida contribuem negati-
vamente. Logo, a equação de balanço de proprie-
dades extensivas do sistema pode ser escrita para 
um dado intervalo de tempo, entre um instante 
inicial (ti) e um instante final (tf):
Qinstantânea
final - Qinstantânea
inicial = 
(Qentrada+ Qgerada) – (Qsaída + Qconsumida).
Exemplo:
Vamos fazer um exemplo simples, mas que 
ilustra de maneira simples a equação de balanço:
Ao levantar pela manhã, uma pessoa encontra 
uma garrafa de água contendo 500g do precioso 
líquido e consome 200g. Outra pessoa, ao acor-
dar mais tarde e encontrar a garrafa resolve repor 
400g de água.
Apesar da trivialidade do exemplo, podemos 
estabelecer os seguintes pontos:
• Propriedade extensiva: massa de água;
• Sistema: garrafa;
• Instante inicial: primeira pessoa acorda;
• Instante final: segunda pessoa termina de 
adicionar líquido à garrafa.
Com essas informações:
Qinstantânea
inicial = 500g; Qsaída= 200g;
Qentrada= 400g; Qgerada=0; Qconsumida= 0
e, portanto:
Qinstantânea
final – 500 = (400+0) – (200+0), 
implicando
Qinstantânea
final = 700g.
Entre os processos de transferência de massa, a 
difusão é de grande utilidade na prática.
Para saber mais sobre esse assunto, assista ao 
vídeo disponível em: <https://www.youtube.com/
watch?v=rbB6FhBAp6U>.
162 Engenharia química
1a Lei da Termodinâmica 
(Balanço Energético)
A primeira lei da Termodinâmica é uma aplicação da equação de 
balanço de quantidades extensivas. Especificamente em relação a 
um sistema termodinâmico (Figura 9a):
Figura 9a – Sistema Termodinâmico
Fonte: Carron e Piqueira (2017). 
Biela
Pistão Cilindro
Caldeira
Água Vapor
Calor
Combustível
Eletricidade
Correia
Roda
Gerador
M
ov
im
en
to
Figura 9b – Usina termoelétrica: princípio de funcionamento
Ilustração: adaptada por Marcelo Goto.
• a quantidade de energia Q, na forma de calor, trocada pelo 
sistema com o meio externo;
• o trabalho mecânico Ʈ trocado pelo sistema com o meio 
externo;
• a variação de energia interna ∆U = Ufinal - Uinicial do siste-
ma termodinâmico.
Assim, se um sistema termodinâmico recebe calor do meio externo 
e realiza trabalho sobre ele, sua equação de balanço energético fica:
Ufinal - Uinicial = Q – Ʈ.
Tenha sua dose 
extra de conhe-
cimento assis-
tindo ao vídeo. 
Para acessar, 
use seu leitor 
de QR Code.
163UNIDADE VI
Exemplos de
Balanço de Massas
• Fluxo ou vazão em massa é a massa por unida-
de de tempo que entra ou sai do componente 
de um sistema.
• O balanço de massas é equivalente ao balanço 
de fluxos. 
Quando falamos de balanço de massa em um 
processo químico, partimos do pressuposto que 
as massas relativas a certos compostos e a certas 
partes do sistema variam ao longo do tempo.
Assim, vamos estabelecer uma notação de-
finindo taxa de variação da massa de um certo 
composto ou componente como:
w = (∆m) / (∆t), dada em unidades de massa por 
unidade de tempo, por exemplo, em kg/h ou g/s. 
Exemplo:
Uma companhia fabrica o produto P a partir 
de um reagente R, sob a seguinte equação es-
tequiométrica:
164 Engenharia química
R → P + W, com W representando o resíduo indesejado da reação.
A Figura 10 esquematiza o processo, considerando-se que a 
reação ocorre na unidade 1, na unidade 2, o resíduo é removido e, 
na unidade 3, executa-se uma purificação.
1 2 3
AWR
WP
WW WR
WP
WW
WR
WP
WW
WR
WP
WW
B D
C
WR
WP
WW
WR
WP
WW
E
F
Figura 10 – Processo de produção do produto P
Fonte: o autor.
Na Tabela 1, fornecemos as taxas relativas às massas de cada um dos 
participantes da reação, nos diversos pontos do processo.
Fluxo wtotal (kg/h) wR (kg/h) wP (kg/h) ww (kg/h)
A 200 ? 2 2
B ? ? ? ?
C 10 ? ? 10
D ? ? ? ?
E 150 30 120 0
F ? 28 12 0
Tabela 1 – Fluxos (Produção da substância P)
Fonte: o autor.
Na sequência, mostraremos como completar a tabela, resolvendo 
as interrogações.
• O balanço de massas do fluxo em A pode ser escrito como:
200 = wR + 2 + 2 e, portanto, wR = 196 kg/h.
• Como no reator não há perda de massa, para o fluxo em B, 
wtotal = 200 kg/h.
165UNIDADE VI
• Fazendo o balanço de massas na unidade 3, para o fluxo em 
F, podemos escrever:
wtotal = 28 + 12 + 0 e, portanto, wtotal = 40 kg/h.
• Para os fluxos em C da unidade 2 é simples concluir que:
wR = wp = 0. 
Para bem da clareza, vamos repetir a tabela, acrescentando os valores 
obtidos até aqui:
Fluxo wtotal (kg/h) wR (kg/h) wP (kg/h) ww (kg/h)
A 200 196 2 2
B 200 ? ? ?
C 10 0 0 10
D ? ? ? ?
E 150 30 120 0
F 40 28 12 0
Tabela 2 – Fluxos (Produção da substância P)
Fonte: o autor.
• Como na unidade 3, o fluxo em D deve ser a soma dos fluxos 
em E e F, temos:
wR = 30 + 28 = 58 kg/h; wP = 120 + 12 = 132 kg/h e ww = 0, o 
que nos permite reescrever a tabela.
Fluxo wtotal (kg/h) wR (kg/h) wP (kg/h) ww (kg/h)
A 200 196 2 2
B 200 ? ? ?
C 10 0 0 10
D 190 58 132 0
E 150 30 120 0
F 40 28 12 0
Tabela 3 – Fluxos (Produção da substância P)
Fonte: o autor.
166 Engenharia química
• Como na unidade 2, o fluxo B é igual à soma dos fluxos em 
C e D, escrevemos:
wR = 0 + 58 = 58 kg/h; wP = 0 + 132 = 132 kg/h; wW = 10 + 0 
= 10 kg/h e completamos a tabela.
Fluxo wtotal (kg/h) wR (kg/h) wP (kg/h) ww (kg/h)
A 200 196 2 2
B 200 58 132 10
C 10 0 0 10
D 190 58 132 0
E 150 30 120 0
F 40 28 12 0
Tabela 4 – Fluxos (Produção da substância P)
Fonte: o autor.
A primeira lei da termodinâmicapode ser entendida como uma 
equação de balanço de energia. Para saber mais sobre o assunto, 
assista ao vídeo: <http://tvcultura.com.br/videos/53852_fisica-geral-
aula-19-utilidade-do-calor-a-primeira-lei-da-termodinamica.html>.
Assim completamos esta unidade, entendendo que a Engenharia 
Química, com toda sua abrangência e amplitude de uso, pode ser 
estudada de maneira sistemática, pelas operações unitárias.
167
1. O cientista considerado o pai da Química foi:
a) Proust.
b) Dalton.
c) Richter.
d) Lavoisier.
e) Mendeleev.
2. O idealizador da tabela periódica foi:
a) Proust.
b) Dalton.
c) Richter.
d) Lavoisier.
e) Mendeleev.
3. Realizar projetos de processos de transformação de matéria-prima em larga 
escala é trabalho do:
a) Engenheiro Civil.
b) Engenheiro Químico.
c) Engenheiro Eletricista.
d) Engenheiro Mecânico.
e) Engenheiro Ambiental.
4. As principais atividades da Engenharia Química são:
a) Projeto, produto, segurança, gestão e vendas.
b) Projeto, produto, simulação computacional, gestão e vendas.
c) Projeto, ensino, segurança, gestão e vendas.
d) Projeto, produto, segurança, gestão e seleção de pessoal.
e) Projeto, produto, segurança, pagamento de fornecedores e vendas.
Você pode utilizar seu diário de bordo para a resolução.
168
5. A Engenharia Ambiental pode ser considerada da grande área Química, pois:
a) Trabalha com a previsão do tempo.
b) Cuida dos processos de preservação da qualidade da água, do ar e do solo.
c) Cuida das descargas elétricas na atmosfera.
d) Trabalha com o aumento da eficiência da produção.
e) Cuida da produção de materiais poliméricos.
6. A Engenharia de Alimentos pode ser considerada da grande área Química, pois:
a) Estuda as frutas e verduras.
b) Cuida dos processos saudáveis de alimentação.
c) Projeta máquinas e fornos.
d) Estuda a transformação de matéria-primas básicas, como leite, carne, verduras, 
frutas e legumes.
e) Projeta biodigestores.
7. Existem três tipos de operações unitárias:
a) Mecânicas, Hidráulicas e Elétricas.
b) Mecânicas, Transferência de Energia e Transferência de Entalpia.
c) Mecânicas, Elétricas e Transferência de Massa.
d) Mecânicas, Transferência de Energia e Elétricas.
e) Mecânicas, Transferência de Energia e Transferência de Massa.
8. Flotação é uma operação unitária:
a) Mecânica.
b) Transferência de massa.
c) Transferência de Energia.
d) Geração de Energia
e) Transferência de Quantidade de Movimento.
9. Destilação é uma operação unitária:
a) Mecânica.
b) Transferência de massa.
c) Transferência de Energia.
d) Geração de Energia.
e) Transferência de Quantidade de Movimento.
169
10. Um container não vedado contém 25 kg de acetona e, duas horas depois, 23 kg 
de acetona permanecem no container. A perda de massa foi de:
a) 6 kg.
b) 3 kg.
c) 8 kg.
d) Zero.
e) 2 kg.
11. Depois de quanto tempo não restará acetona no container:
a) 0,5 h.
b) 1,5 h.
c) 12 h.
d) 25 h.
e) 11 h.
12. Um gás ideal absorve 50cal de energia na forma de calor e se expande reali-
zando um trabalho de 100J. Considerando 1cal = 4J, qual a variação da energia 
interna do gás?
170
Vale a pena estudar Engenharia Química
Autor: Marco Aurélio Cremasco
Editora: Blucher
Sinopse: este livro procura mostrar a importância da Engenharia Química e 
como ela se faz presente no cotidiano das pessoas. A intenção é a de ser um 
livro introdutório em que se deixam fórmulas químicas e equações matemáticas 
para outra oportunidade, visando esclarecer aspectos sobre a formação do en-
genheiro químico. Busca-se, portanto, entender a Engenharia Química por meio 
de áreas e campos de atuação do seu profissional, assim como dos produtos 
e serviços advindos de suas atividades. Além disso, existe a preocupação de 
contextualizar a profissão por meio da apresentação de um pouco da história 
mundial e nacional da Indústria Química e da Engenharia Química, assim como 
das responsabilidades e habilidades desejadas ao engenheiro químico, ressal-
tando a importância da Ética como norteadora de suas ações.
LIVRO
171
CREMASCO, M. A. Vale a Pena Estudar Engenharia Química. São Paulo: Blucher, 2015.
GLOVER, C. J.; LUNSFORD, K. M.; FLEMING, J. A. Conservation Principles and the Structure of Engi-
neering. USA: McGraw Hill Inc., 1996.
REFERÊNCIAS ON-LINE
1Em: <https://www.tabelaperiodica.org/tabela-periodica-atualizada-2016-versoes-para-impressao/>. Acesso 
em: 21 nov. 2017.
2Em: < http://www.thenewatlantis.com/imgLib/20141021_TNA42Mills08Little.jpg>. Acesso em: 22 nov. 
2017.
172
1. D
2. E
3. B
4. A
5. B
6. D
7. E
8. A
9. B
10. E
11. D
12. Q = 50.4 =200J; = 100J. Logo ∆U = 200-100 = 100J 
173
174
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
• Descrever os principais tipos de operações em uma in-
dústria e apresentar, resumidamente, metodologias de 
gestão.
• Apresentar métodos, aplicativos e processos para gestão 
econômica de empreendimentos.
• Descrever estratégias de montagem de sistemas de in-
formação para empreendimentos públicos ou privados.
• Apresentar os conceitos relativos ao ciclo de vida de pro-
dutos e empreendimentos, levando em conta parâmetros 
de sustentabilidade.
• Descrever como considerar o ser humano como protago-
nista do trabalho e de suas ações no ambiente.
Gestão de Operações
Gestão Econômica Ciclo de Vida
ErgonomiaSistemas de Informação
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
Indústria e Produção
Gestão de Operações
• Os fundamentos científicos da engenharia 
de produção foram estabelecidos por Taylor 
(USA) e Fayol (França).
• A gestão de operações em uma indústria se 
divide em: recursos humanos, recursos ma-
teriais, transformações e qualidade.
• O Sistema Toyota de Produção introduziu o con-
ceito de just in time, eliminando o desperdício.
Conforme você deve ter notado nas unidades re-
lativas às Engenharias Civil, Elétrica e Química, 
uma boa parte do trabalho do engenheiro está 
relacionada com o planejamento e controle dos 
processos, com o cumprimento de prazos e com 
a viabilização financeira dos empreendimentos.
Esse tipo de atividade está presente em todos 
os ramos da vida humana, tendo em vista que o 
aumento da população requer racionalidade e 
produção em larga escala dos bens relacionados 
ao dia a dia da espécie humana e de seu ambiente.
177UNIDADE VII
A percepção da necessidade de bases lógicas 
para planejamento e controle da produção, origem 
da chamada Engenharia de Produção ou Indus-
trial, talvez se deva à Frederick Winslow Taylor 
(1856-1915) (Figura 1) que, ao observar o modelo 
de produção da indústria americana do início do 
século XX, pensou em estabelecer bases científicas 
para os processos produtivos.
Nessa época, a indústria automobilística ameri-
cana se fundamentava no modelo de Henry Ford 
(1863-1947), pioneiro da indústria automobilística, 
que preconizava que cada operário deveria fazer uma 
parte específica do produto, tornando-se um especia-
lista, voltado para os detalhes de sua peça (Figura 2).
Taylor era um engenheiro mecânico e foi presi-
dente da ASME (American Society of Mechanical 
Engineering), tendo escrito vários artigos publica-
dos nos periódicos da época. Entretanto sua obra 
seminal é o livro de 1911, Principles of Scientific 
Management, editado pela Harper & Brothers, 
em Londres e Nova York.
Nesse livro, estão colocadas as bases do Tay-
lorismo que defende a especialização e visão de 
tarefas, com rigoroso treinamento para os ope-
rários, além da execução de um controle sobre o 
rendimento de cada um, atribuindo prêmios àque-
les que as executam com maior eficiência. Além 
disso, defendia que o processo de produção era de 
responsabilidade dividida equitativamenteentre o 
corpo diretivo da fábrica e seus operários.
Figure 1 – Frederick Winslow Taylor
Fonte: Wikipédia ([2017])1.
Figura 2 – Henry Ford
Fonte: Qad ([2017])2.
178 Indústria e produção
Contemporaneamente a Taylor, porém na França, 
Jules Henri Fayol (1941-1925) (Figura 3), que tinha 
como formação a Engenharia de Minas, propôs o 
que se chama, nos dias de hoje, a Teoria Clássica da 
Administração, composta por 14 princípios: divi-
são do trabalho, disciplina, unidade de comando, 
unidade de direção, subordinação dos interesses 
particulares ao interesse geral, remuneração, cen-
tralização, hierarquia, ordem, equidade, estabilida-
de do pessoal, iniciativa e união do pessoal.
Embora as ideias propostas por Taylor e Fa-
yol apresentem divergências, principalmente em 
relação às hierarquias de comando, ambos con-
juntos de princípios são aplicáveis, considerando 
sua adequação a cada caso particular.
Taylor iniciou trabalhando como operário, 
passou pela função de contramestre e chegou a 
engenheiro chefe. Por isso, seus princípios têm 
um bom olho dos operários e do pessoal de linha 
de produção, combinado com o ponto de vista do 
corpo diretivo da fábrica.
Fayol sempre trabalhou ligado à administração 
superior da companhia em que trabalhava e, pos-
teriormente, trabalhou na administração pública 
francesa. Por isso, seus princípios se assemelham 
a um receituário para a alta administração.
Nos dias de hoje, essa metodologia desenvol-
vida no início do século XX deve ser aplicada a 
sistemas produtivos cada vez mais complicados, 
muitas vezes, constituídos por um emaranhado 
de processos de entrada, saída e retroalimenta-
ção. De maneira simplificada, poderíamos dizer 
que processos são atividades ou conjuntos de 
atividades que, a partir de entradas, as transfor-
mam, fornecendo uma saída. Uma maneira mais 
específica de se expressar isso é considerar que 
um processo é um conjunto de recursos mate-
riais e humanos, submetidos a regras, normas e 
transformações, que devem gerar um produto.
Assim, gerir um processo é prover e gerir recur-
sos, projetar e controlar regras de transformação para 
obter um produto específico, dentro de padrões de 
qualidade previamente definidos, veja na figura, a 
seguir, a divisão das tarefas de gestão de um processo.
A gestão de recursos humanos, fundamenta-
da nos modelos de Taylor e Fayol, tem sido exer-
cida de maneira a criar linhas de montagem de 
móveis, com trabalhadores especializados.
Figura 3 – Jules Henri Fayol
Fonte: Wikimédia ([2017, on-line)3.
179UNIDADE VII
Embora essa abordagem seja de sucesso, tem 
como principal desvantagem a pouca flexibilidade, 
pois a cada nova versão ou novo produto, novas fer-
ramentas devem ser projetadas, e a mão de obra trei-
nada novamente aumentando, os custos de produção.
No ambiente industrial dos dias de hoje, os ope-
rários trabalham em grupos colaborativos, com au-
to-gestão, permitindo flexibilidade de funções e de 
atuação, melhorando a eficiência da mão de obra.
A gestão de materiais é, também, um ponto 
em que as estratégias de controle estão sendo for-
temente modificadas. A verticalização e o controle 
de todas as fontes de suprimento estão sendo subs-
tituídos pelo chamado just in time. Nessa modali-
dade, a indústria associa à matéria-prima de seus 
produtos fornecedores dedicados que fornecem 
material apenas quando necessário. É o que se 
pode chamar de combate à cultura do desperdício.
É na gestão das transformações que as in-
dústrias estão se aprimorando a cada dia. O desen-
volvimento de ferramentas computacionais e de 
automação permite uma grande economia, pois 
evita a troca de hardware quando os processos 
precisam ser alterados. Mudanças de softwares e 
ampliações de memória dão conta das atualiza-
ções, mantendo máquinas e pessoas.
As novas maneiras de gerir a fabricação dos 
produtos industriais permitem uma grande re-
dução de custos, proveniente da eliminação de 
desperdícios e de compra de máquinas e fer-
ramentas. Além disso, o uso de ferramentas de 
precisão (lasers e fibras ópticas) controlados por 
software tornou a gerência da qualidade o fator 
primordial da inserção de produtos no mercado.
A indústria automobilística, por exemplo, antes 
dominada pelo alto luxo e alto preço, volta-se para 
a alta qualidade de baixo preço, fundamentada no 
chamado “Sistema Toyota de Produção”, criado por 
Eiji Toyoda (Figura 4a), (1913-2013), da família 
proprietária das indústrias Toyota e de seu enge-
nheiro chefe Taiichi Ohno (Figura 4b), (1912-1990).
O sistema Toyota de Produção, concebido 
pelo Engenheiro Taiichi Ohno, revolucionou 
a indústria em todo mundo. Para saber mais 
sobre ele, assista: <https://www.youtube.com/
watch?v=1SvaVIvbEnM>.
Figura 4a – Eiji Toyoda
Fonte: Encrypted ([2017], online)4.
Figura 4b – Taiichi Ohno
Fonte: Encrypted ([2017], on-line)5.
180 Indústria e produção
• A gestão econômica, no ambiente industrial, 
está ligada aos custos de fabricação de um 
dado produto.
• Esse custo inclui insumos, como recursos ma-
teriais e humanos, bem como administração, 
depreciação e energia.
A gestão econômica de um negócio comercial foi, 
ao longo do tempo, objeto de um raciocínio simples:
X = Receita, isto é, quanto recebi pelas mer-
cadorias vendidas;
Y = Despesa, isto é, quanto paguei por elas + 
quanto gastei de aluguel + salários de funcio-
nários + impostos + contas de água e energia;
Lucro = X – Y.
Entretanto essa maneira de calcular, embora útil, 
resume, nos dias de hoje, procedimentos mais 
complicados, uma vez que, no ambiente indus-
trial, a expressão “quanto paguei por elas” pode 
ser difícil de ser calculada, diferentemente de um 
ambiente comercial, em que as mercadorias são 
compradas prontas, diretamente dos fornecedores.
Gestão Econômica
181UNIDADE VII
Até os anos 90, as indústrias fabricavam pro-
dutos submetidos a inovações mais vagarosas, e 
suas máquinas e ferramentas requeriam reno-
vação em ritmo não muito rápido, tornando a 
estrutura de custos de fabricação mais previsível.
O advento dos computadores, da explosiva 
miniaturização da eletrônica e da automação 
mudou totalmente esse panorama. Para manter 
suas posições nos mercados, as indústrias devem 
produzir produtos inovadores e com conteúdo 
tecnológico cada vez mais alto.
Isso requer renovações em produtos e linhas 
de produção flexíveis, que permitam alterações 
constantes, com equipes de trabalho criativas pro-
duzindo softwares renovados para um hardware 
que, na medida do possível, deve ser mantido.
É da gestão da expressão “quanto paguei por 
elas” ou do custo de fabricação que estamos tra-
tando nesta seção, ressaltando que não estamos 
propondo uma abordagem completa e fechada, 
mas algumas noções que podem ser úteis se 
aperfeiçoadas em estudos posteriores.
Iniciamos definindo custo de fabricação como o 
valor dos insumos consumidos na fabricação de um 
dado produto, entendendo por insumos a matéria- 
prima, os recursos humanos, a energia elétrica, as 
máquinas, as ferramentas e os equipamentos. En-
tre os custos de recursos humanos, distinguem-se 
aqueles relativos à mão de obra direta, relacionada 
diretamente com a fabricação, e a indireta, relacio-
nada com os recursos necessários para a adminis-
tração e os cuidados com o ambiente fabril.
É importante ressaltar, também, que máqui-
nas, ferramentas e equipamentos estão sujeitos à 
depreciação, custo relacionado com a sua perda 
de valor, ao longo do tempo.
Exemplo:
Para tornar mais claras essas ideias, vamos con-
siderar que uma certa fábrica que produz dois 
produtos, ao final de um mês de operação, apre-
sentou os seguintes custos:
• Salários: R$ 20 000;
• Materiais de consumo: R$ 8 000;
• Depreciação: R$ 2 000;
• Energia Elétrica: R$ 800.
Os custos, divididos por item dedespesa, encon-
tram-se na Tabela 1.
Item Valor (R$)
Administração
Geral
Manutenção Usinagem Montagem
Salários 20 000,00 10 000,00 2 000,00 6 000,00 2 000,00
Materiais 8 000,00 800,00 1 800,00 2 000,00 3 400,00
Energia 800,00 200,00 300,00 200,00 100,00
Depreciação 2 000,00 - 1 500,00 500,00 -
Total 30 800,00 11 000,00 5 600,00 8 700,00 5 500,00
Tabela 1 – Custos de Fabricação 
Fonte: o autor.
182 Indústria e produção
Nesse exemplo, podemos distinguir:
• Custos Fixos: salários + materiais = R$ 28 
000,00;
• Custos Variáveis: energia + depreciação = 
R$ 2 800,00;
• Custos diretos (relativos à fabricação) = 
usinagem + montagem = R$ 14 200,00;
• Custos indiretos = administração + manu-
tenção = R$ 16 600,00
Análise
Algumas conclusões que podem ser úteis:
• Os maiores custos são os de administração 
(custo indireto);
• Os custos de energia são pouco conside-
ráveis;
• Se a fábrica produzir 200 unidades do pro-
duto A, gastando 60% dos recursos, o custo 
de produção de A será de:
CA = 0,6 . 30 800/ 200 = R$ 92,4, por uni-
dade produzida;
• Se a fábrica produzir 100 unidades do pro-
duto B, gastando 40% dos recursos, o custo 
de produção de B será de:
CB = 0,4 . 30 800/ 100 = R$ 123,2 por uni-
dade produzida.
Princípio de Pareto
O princípio de Pareto é uma técnica para selecio-
nar prioridades quando há vários fatores contri-
buindo para um certo ponto a ser aprimorado. Se-
gundo o economista Vilfredo Pareto (1848-1923), 
os itens significativos, normalmente, pertencem 
a um número pequeno de itens, o que se pode 
identificar no chamado Diagrama de Pareto.
Considerando o exemplo da Tabela 1, pode-
mos fazer o diagrama de Pareto para a análise dos 
custos de fabricação dos produtos exemplificados, 
conforme mostra a Figura 5.
A análise desse gráfico, segundo Pareto, indica 
que um único item (salários) é responsável por 
65% do custo de fabricação. Além disso, salários 
e materiais são responsáveis por 91% dos custos.
A gestão econômica é item fundamental para 
a composição do custo dos produtos que, no 
mercado altamente competitivo como o atual, 
é decisivo para o sucesso do empreendimento.
Para saber mais sobre este assunto, leia o artigo 
do site abaixo: 
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_
arttext&pid=S1413-92511996000200001>.
Figura 5 – 1- Salários; 2- Materiais; 3- Energia; 4 - Depreciação
Fonte: o autor.
47%
36%
12%
5%
1 2 3 4
Princípio de Pareto: Custos
Tenha sua dose extra de 
conhecimento assistindo ao 
vídeo. Para acessar, use seu 
leitor de QR Code.
183UNIDADE VII
• As arquiteturas computacionais combinam três 
tipos de função: memória, processamento e 
entrada e saída de dados.
• A hiperminiaturização da eletrônica e o proces-
samento digital de sinais criaram ambientes 
virtuais de trabalho de grande eficiência.
Conforme já apresentamos em nossa Unidade 
III, devemos a John Von Neumann (VON NEU-
MANN, 1945) a arquitetura de computadores 
composta por três funções básicas: memórias, 
processamento e entrada e saída de dados.
Em 1965, Gordon Earle Moore (Figura 6), 
nascido em 1929 e fundador da Intel, empresa 
pioneira na fabricação de chips eletrônicos, previu 
que o número de transistores no interior de um 
mesmo chip dobraria a cada 18 meses, levando à 
hiperminiaturização dos componentes eletrôni-
cos, sem aumento de custos.
Sistemas de Informação
184 Indústria e produção
Para efeito de ilustração desse fato, a Figura 
8 mostra o interior de um chip, com as diversas 
camadas de material depositado, formando os 
componentes internos.
Durante esse mesmo período, o processamen-
to digital de sinais revolucionou as telecomuni-
cações e, nos dias de hoje, dispositivos eletrôni-
cos baratos e pequenos se comunicam trocando 
grande quantidade de informação, transformando 
empresas em todo o mundo.
As barreiras físicas acabaram e a arquitetura 
Von Neumann pode ter suas partes descentra-
lizadas e espalhadas pelo mundo. O conceito de 
empresa global está cada dia mais presente na vida 
das pessoas. Aplicativos desenvolvem negócios 
antes impensáveis: empresas líderes em transporte 
de pessoas não possuem veículos; empresas líde-
res na indústria hoteleira não possuem imóveis.
Figura 6 – Lei de Moore Gordon Earle Moore
Fonte: Ethw ([2017], on-line)7.
Figura 7 – Expressão gráfica da Lei de Moore
Fonte: Wikipédia ([2017], on-line)7.
Essa previsão, de fato, materializou-se. A Figura 7 
mostra o crescimento do número de transistores para 
processadores Intel (pontos) e a previsão de Moore 
(linha de cima=18 meses, linha de baixo=24 meses).
185UNIDADE VII
interior de um chip
Figura 8 – O interior de um chip
186 Indústria e produção
Enfim, a automação de processos comerciais ou 
industriais, as ferramentas de projeto e planeja-
mento que tanto nos maravilharam no século XX 
são barreiras vencidas. Estamos agora no mundo 
virtual, com arquiteturas em nuvem oferecidas 
por grandes indústrias líderes e inovadoras. É do 
uso delas que falaremos aqui, brevemente.
O conceito de organização virtual consiste 
no bom uso das comunicações entre seus diver-
sos componentes: recursos humanos, clientes 
e fornecedores podendo, até mesmo, incluir 
concorrentes.
A distância passa a ser um fator irrelevan-
te e, via dispositivos de comunicação, pessoas e 
organizações se juntam, de maneira temporária 
ou duradoura, com nível de burocracia bastante 
simplificado.
Uma outra forma moderna de trabalho são as 
chamadas redes virtuais de colaboração, forma-
das por pessoas ou organizações interessadas em 
trocar informações com seus pares. A rede What’s 
up é um grande exemplo de sucesso nessa área, 
reunindo famílias e amigos dispersos pelo mundo.
Na indústria brasileira de petróleo há uma im-
portante rede de colaboração unindo Petrobrás, 
USP, PUC-Rio, UFRJ, UFAL e ITA. Essa rede tem 
sido decisiva para a pesquisa e o desenvolvimento 
na área, sendo responsável por importantes pro-
gressos do país.
Uma terceira forma interessante é a dos tra-
balhadores virtuais. Pessoas com compromis-
sos familiares, portadores de deficiência de loco-
moção ou pessoas localizadas em outras cidades, 
podem trabalhar de suas casas, sem precisar ir 
aos escritórios. Os encontros pessoais podem, 
até, ser realizados remotamente, utilizando pro-
gramas de videoconferência. Enfim, é o mundo 
sem distâncias, resultado da criatividade e da 
inteligência humana.
Novas empresas virtuais surgem diariamente. 
Se você quer saber mais sobre como elas 
funcionam, leia o artigo de Geraldo Maciel de 
Araújo, encontrado em: <http://www.abepro.org.
br/biblioteca/ENEGEP1997_T6303.PDF>.
187UNIDADE VII
• O ciclo de vida de um produto compreende: in-
trodução, crescimento, maturidade e declínio.
• A sustentabilidade de uma indústria deve ser 
mantida pelo bom planejamento do declínio 
dos velhos produtos e do crescimento de novos.
Um dos parâmetros importantes na definição de 
um produto é seu ciclo de vida. Produtos são con-
cebidos, inicialmente, como ideias nos cérebros das 
pessoas. Em seguida, passam para o papel como ras-
cunhos para que as ideias possam ser comunicadas 
a possíveis interessados. Do papel para o chamado 
“modelo aranha”, temos uma passagem de definição 
de especificações, materiais, ferramentas e mercado.
Do “modelo aranha” para o protótipo, defi-
nem-se os procedimentos de fabricação, as listas de 
componentes e os possíveis preços de venda. Essa é 
uma fase de preparação que, nos mercados atuais, 
precisa ser rápida e de fácil adaptação, pois novas 
concepções de produtos aparecem todos os dias.
Até o final dos anos 80, essa fase de concep-
ção era bastante cuidadosa, pois se imaginava 
que um produto, uma vez no mercado, teria 
vida muito longa, com produção e venda ga-
rantida e praticamentecontínua.
Ciclo de Vida
188 Indústria e produção
O Fusca (Figura 9a) e a máquina de escrever (Fi-
gura 9b), provavelmente, representam, para você, 
peças de museu, mas foram produtos de grande 
sucesso, sobrevivendo mais de 30 anos no mercado.
Nos dias de hoje, pequenos computadores de 
grande capacidade e flexibilidade, embora sejam 
duráveis, são rapidamente substituídos, pois seus 
usuários estão sempre ávidos por novidades.
Esse é um fenômeno que ocorre de maneira ge-
ral para roupas, aparelhos de TV, carros, telefones 
celulares e tantos outros bens de capital e consumo. 
Enfim, parece que a cultura do desperdício passou 
da indústria para o mercado consumidor, com-
prometendo decisivamente o futuro do planeta.
Mesmo diante dessa nova postura industrial e 
do mercado consumidor, podemos dividir o ciclo 
de vida de um produto, após sua concepção, em: 
introdução, crescimento, maturidade e declínio.
A introdução caracteriza-se, normalmente, 
por elevadas despesas e a incorporação de inova-
ções, para que o produto atenda efetivamente o 
mercado. O crescimento caracteriza-se pelo au-
mento de suas vendas e pelo reconhecimento do 
mercado da sua qualidade. Na maturidade, a taxa 
de crescimento das vendas estabiliza-se e o custo 
de produção fica reduzido. É o tempo de picos de 
vendas e lucros, sinalizando, entretanto, necessi-
dade de novas ideias para manter o mercado. Já 
o declínio de um produto é inevitável, as vendas 
e lucros diminuem e um bom planejamento do 
fim do produto se faz necessário para manter a 
rentabilidade global da empresa.
O conceito de ciclo de vida de um produto é fator 
importante na definição de estratégias de mercado. 
Para saber mais sobre o assunto, assista à aula do 
Prof. Aldo Roberto Ometto, disponível em: <https://
www.youtube.com/watch?v=LSR6w14aWVE>.
Figura 9a – Fusca Figura 9b – Máquina de escrever
189UNIDADE VII
• A Ergonomia proporciona métodos de projeto 
para que os processos sejam adequados aos 
seres humanos que deles participam.
• A Ergonomia deve cuidar de fatores físicos e 
psicológicos dos trabalhadores.
Os trabalhos a serem executados em um ambien-
te industrial têm, sempre, alguma ação humana, 
seja na operação direta de uma máquina, seja na 
supervisão de uma ilha robótica de produção.
Dentro do escopo da Engenharia de Produção, 
entendemos por Ergonomia o estudo das intera-
ções dos seres humanos com os outros compo-
nentes do sistema de trabalho (BATALHA, 2008) 
sejam eles máquinas, ferramentas, mobiliário 
sejam outros seres humanos, visando aprimorar 
processos físicos, emocionais e organizacionais.
A ergonomia é assunto tão vasto e multidisci-
plinar que tentar dar a ele um arcabouço formal 
normativo é tarefa quase impossível. Por essa ra-
zão, há várias abordagens, cada uma privilegiando 
algum aspecto das relações de trabalho e condi-
ções de trabalho.
Ergonomia
190 Indústria e produção
Entre essas abordagens, a que mais se aproxima 
do dia a dia de uma fábrica é a chamada ho-
mem-máquina-ambiente, considerando que 
cada operário realiza seu trabalho em postos que 
podem ser de controle de máquinas, de opera-
ção de máquinas e de escritório. Recebendo in-
formações das máquinas e do meio ambiente, 
processa-as e atua sobre seu posto de trabalho 
para a realização das tarefas.
A escola francesa de ergonomia propõe uma 
análise ergonômica do trabalho, isto é, uma 
análise cuidadosa das tarefas a serem realizadas, 
projetando o ambiente adequado ao trabalho.
Essa análise, realizada por equipe multidisci-
plinar que inclui médicos, deve ter a participação 
dos trabalhadores que influenciam no projeto do 
processo, tornando-se protagonistas das ações e 
criando um ambiente colaborativo. Os resultados 
dessa análise proporcionam diagnósticos sobre os 
processos, permitindo alterações nos seus proje-
tos, tornando-os adequados à saúde física e men-
tal dos trabalhadores.
Outro aspecto importante da Ergonomia está 
relacionado com a previsão de lesões que podem 
ser provocadas pelo trabalho constante e repetitivo 
que utiliza alguns órgãos do corpo, de maneira pre-
dominante. Essas lesões podem ser minimizadas 
ou evitadas, projetando-se de maneira adequada 
o sistema de produção, evitando trabalhos que en-
volvam torção do tronco, manipulações com braço 
esticado acima do ombro, ficar em pé por longos 
períodos, empurrar e puxar objetos pesados.
Enfim, cabe à Engenharia de Produção criar 
processos que não atuem contra a saúde e a dig-
nidade do ser humano. Assim terminamos esta 
unidade. Aqueles que vão seguir a Engenharia 
de Produção verão os assuntos aqui descritos 
com muito mais detalhes. Entretanto consi-
deramos que todo engenheiro, de qualquer 
modalidade, deve ter conhecimento do que 
foi estudado aqui.
O trabalho a ser realizado por seres humanos 
requer respeito às suas limitações. O Prof. Laerte 
Idal Sznelwar é um conceituado especialista em 
Ergonomia, e você pode saber mais sobre o 
assunto acessando o link: <https://www.youtube.
com/watch?v=smXK3uE-p98>.
191
1. As bases científicas da Engenharia de Produção tiveram origem:
a) No século XVIII.
b) Na Grécia Antiga.
c) No início do século XXI.
d) No início do século XX.
e) Na Idade Média.
2. Sobre a divisão de responsabilidades na linha de produção, Taylor apregoava:
a) Parcelas equitativas entre operários e corpo diretivo.
b) Totalmente dos operários.
c) Totalmente do corpo diretivo.
d) Parcelas equitativas entre o mercado consumidor e corpo diretivo.
e) Parcelas equitativas entre mercado consumidor e operários.
3. A visão de Fayol sobre a administração da produção apresenta ponto de vista:
a) Voltado para o operário.
b) Centralizador e voltado para o controle pelo corpo diretivo.
c) Descentralizado entre corpo diretivo e operários.
d) Voltado para o mercado.
e) Voltado para a economia de material.
4. As duas principais características do sistema Toyota de produção são:
a) Material em abundância e ferramentas precisas.
b) Eliminação de desperdício e ferramentas dependentes do processo.
c) Eliminação de desperdício e qualidade.
d) Material em abundância e qualidade.
e) Eliminação de desperdício e hardware variável.
Você pode utilizar seu diário de bordo para a resolução.
192
A tabela abaixo se refere às próximas 4 questões:
Item Valor (R$)
Administr.
Geral
Manutenção Usinagem Montagem
Salários 5 000,00 2 000,00 1 000,00 1 000,00 1 000,00
Materiais 2 500,00 200,00 300,00 1 500,00 500,00
Energia 400,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Depreciação 1 000,00 - 500,00 500,00 -
Total 8 900,00 2 300,00 1 900,00 3 100,00 1 600,00
Tabela 1 – Custos de Fabricação 
Fonte: o autor.
5. O valor total dos custos fixos é, em R$:
a) 7 500,00.
b) 5 400,00.
c) 6 000,00.
d) 5 000,00.
e) 1 400,00.
6. O valor total dos custos variáveis é, em R$:
a) 7 500,00.
b) 5 400,00.
c) 6 000,00.
d) 5 000,00.
e) 1 400,00.
7. Os custos diretos de fabricação, em reais, somam:
a) 4 200,00.
b) 3 200,00.
c) 4 700, 00.
d) 4 100,00.
e) 7 200,00.
193
8. Os custos indiretos de fabricação, em reais, somam:
a) 4 200,00.
b) 3 200,00.
c) 4 700, 00.
d) 4 100,00.
e) 7 200,00.
9. Os principais fatores relacionados à expansão da tecnologia da informação foram:
a) Hiperminiaturização da eletrônica e a tecnologia de materiais.
b) Uso das válvulas e processamento digital de sinais.
c) Hiperminiaturização da eletrônica e tecnologia nuclear.
d) Hiperminiaturização da eletrônica e processamento digital de sinais.
e) Desenvolvimento de reatores químicos e digitalização de sinais de voz.
10. A empresa “Amazon” é um exemplo de:
a) Empresa industrial.
b) Empresa de produção de livros.
c) Editora.
d) Empresa acadêmica.
e) Empresa virtual.
11.A fase do ciclo de vida de um produto que envolve maior custo é a:
a) Concepção.
b) Introdução.
c) Crescimento.
d) Maturidade.
e) Declínio.
194
12. A fase do ciclo de vida de um produto que envolve maior lucro é a:
a) Concepção.
b) Introdução.
c) Crescimento.
d) Maturidade.
e) Declínio.
13. A Ergonomia se dedica ao estudo das:
a) Relações operário-sociedade.
b) Relações operário-salários.
c) Relações chefe-operário.
d) Relações operário-ambiente de trabalho.
e) Relações entre doenças e sociedade.
195
Introdução à Engenharia de Produção
Autor: Mário Otávio Batalha
Editora: Campus – Elsevier – Rio de Janeiro - 2008
Sinopse: o número de cursos de graduação e pós-graduação em Engenharia 
de Produção vem aumentando rapidamente no Brasil. Hoje já são mais de 200 
cursos de graduação em todo o Brasil. Este número é um dos indicadores da 
vitalidade e da importância desta área para o país.
O engenheiro de produção atua no sentido de projetar, aperfeiçoar e implantar 
sistemas de produção (combinando pessoas, materiais, informações, equipa-
mentos e energia) para a produção sustentável de bens e serviços. Para isso, 
ele dispõe de um conjunto de conhecimentos oriundos das mais diversas áreas 
do saber. É este conjunto de conhecimentos, dividido nas grandes áreas da 
Engenharia de Produção, que é apresentado neste livro.
Este livro, terceira obra da Coleção Livros Didáticos ABEPRO-CAMPUS em En-
genharia de Produção, supre uma lacuna importante na bibliografia nacional. 
Elaborado por uma equipe competente e experiente nas várias disciplinas apre-
sentadas, ele destina-se a estudantes, professores e profissionais que desejam 
conhecer o campo da Engenharia de Produção.
LIVRO
196
MAXMIANO, A. C. A. Teoria Geral da Administração. São Paulo: Atlas, 2006.
BATALHA, M. O. Introdução à Engenharia de Produção. Rio de Janeiro: Campus-Elsevier, 2008.
NEUMANN, J. V. First draft of a Report on EDVAC. Moore School of Electrical Engineering, University of 
Pennsylvania, 1945.
REFERÊNCIAS ON-LINE
1Em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Frederick_Taylor>. Acesso em: 23 nov. 2017.
2Em: <http://blog.qad.com/wp-content/uploads/2016/12/Blog_01.05.2017_a.jpg>. Acesso em: 23 nov. 2017.
3Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7e/Luther_Halsey_Gulick.jpg/800px-
Luther_Halsey_Gulick.jpg>. Acesso em: 23 nov. 2017.
4Em: <https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSLSHUasl_IfwwEOjfsIiGMZDYi2Qgb8t-
MlPDomGJfw0vBifuGn>. Acesso em: 23 nov. 2017.
5Em: <https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTA_s_8YQxu6_um5CR7jXUt9Q-
QHYMDmP6to7mDZZbjg6FXmPsgG_g>. Acesso em: 23 nov. 2017.
6Em: <http://ethw.org/w/images/1/15/Gordon_E._Moore.jpg>. Acesso em: 23 nov. 2017.
7Em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Moore>. Acesso em: 23 nov. 2017.
197
1. D
2. A
3. B
4. C
5. A
6. E
7. C
8. A
9. D
10. E
11. B
12. D
13. D
198
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
• Descrever as principais áreas de atuação da engenharia 
mecânica e suas ramificações: máquinas, energia e fluidos, 
mecatrônica, naval e aeronáutica. 
• Descrever as principais conquistas da Engenharia Mecâ-
nica e suas ramificações: automóvel, programa espacial, 
fontes alternativas de energia, aviões, robótica, conforto 
térmico.
• Mostrar as diversas maneiras de transmissão de força e 
de movimentos no projeto de máquinas.
• Descrever os principais processos relativos à produção de 
máquinas e ferramentas, garantindo qualidade e precisão.
• Descrever as técnicas de simulação de processos, permi-
tindo seu aprimoramento durante o projeto, sem neces-
sidade de construção prévia.
Elementos de 
Engenharia Mecânica
As conquistas da 
Engenharia Mecânica
Processos de manufatura
Simulação de processosForças e máquinas
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
Engenharia Mecânica
Elementos de 
Engenharia Mecânica
• Os primeiros dispositivos de transmissão e mul-
tiplicação de forças apareceram na Antiguidade, 
nas construções de moradias e monumentos.
• As máquinas a vapor foram utilizadas na auto-
mação da manufatura e nos transportes, colabo-
rando decisivamente para a revolução industrial.
• O progresso da eletrônica permitiu a constru-
ção de robôs que atuam na manufatura fabril.
Conforme você deve ter observado ao longo das 
unidades iniciais deste curso, tudo indica que a 
Engenharia Mecânica nasceu na pré-história, com 
os seres humanos construindo suas primeiras 
ferramentas e armas.
Na Antiguidade, os processos de construção 
demandaram as primeiras máquinas para trans-
missão e multiplicação de forças e torques, dimi-
nuindo o esforço humano necessário nas obras 
de monumentos e edificações. Surgem, então as 
alavancas, polias e rodas que atendem às mais 
diversas necessidades do trabalho.
201UNIDADE VIII
Arquimedes (Figura 1), filósofo nascido em Siracu-
sa (Itália), em 287 a.C., realizou vários estudos que, 
nos dias atuais, são classificados como de Engenha-
ria Mecânica, sendo o autor da frase: “deem-me 
uma alavanca suficientemente longa e um fulcro 
suficientemente forte e eu moverei o mundo”.
Nos dias de hoje, podemos considerar a En-
genharia Mecânica como o ramo da tecnologia 
que se ocupa da geração, transmissão e controle 
de movimentos e, portanto, tem como grandezas 
fundamentais a serem estudadas as forças, os tor-
ques, o trabalho e a energia.
O conhecimento e uso da Engenharia Mecâni-
ca passou por grande desenvolvimento a partir da 
Termodinâmica, isto é, dos fenômenos dinâmicos 
provocados por trocas de calor cujos estudos ex-
perimentais se iniciaram no século XVII, quando 
Otto von Guericke (1602-1686), o mesmo cientis-
ta já citado no tópico 2, da Unidade V, construiu 
a primeira bomba de vácuo.
Seguindo o trabalho de Guericke, Robert Boyle 
(1627-1691) (Figura 2a) e Robert Hooke (1635-
1703) (Figura 2b) estabeleceram as relações entre 
as grandezas: pressão, volume temperatura.
O trabalho de Boyle e Hooke permitiu esta-
belecer que, quando um sistema gasoso desloca 
suas fronteiras (variação de volume), sua força 
de pressão realiza trabalho mecânico, levando à 
possibilidade de converter energia na forma de 
calor em energia mecânica útil.
Essa ideia foi essencial para a construção da pri-
meira máquina térmica pelo engenheiro Thomas 
Savery (1650-1715) (Figura 3a), em 1697, movi-
mentando pistões a partir de variações de volume 
de gases aquecidos, baseada na máquina de Denis 
Papin (1647-1712) (Figura 3b), de um único pistão. 
Figura 2a – Robert Boyle Figura 2b – Robert Hooke
Fonte: Wikimédia ([2017])1.Figura 1 – Arquimedes
Figura 3b – Denis Papin
Figura 3a – Thomas Savery
Fontes: Wikimédia ([2017])2.
202 Engenharia mecânica
Sadi Carnot (1796-1832) (Figura 4a) publicou, em 1824, o livro Reflexões sobre energia motora e 
fogo, obra seminal que explicou o funcionamento das máquinas a vapor que passaram a ser utilizadas 
nas fábricas, iniciando a automatização dos processos industriais, e no transporte com trens movidos 
a vapor encurtando distâncias e levando progresso (Figura 4b).
Esse progresso tecnológico redundou na chamada “Revolução Industrial”, marcando a transição dos 
métodos de produção artesanais para a produção usando máquinas. O início desse processo ocorreu 
na Inglaterra e se espalhou por toda Europa Ocidental e Estados Unidos. Gradativamente, os pro-
cessos de produção foram aprimorados e, na segunda metade do século XX, iniciou-se a chamada 
“Terceira Onda”, termo moldado por Alvin Toffler (1928-2016) (Figura 5a) em seu quase profético 
livro (Figura 5b). 
Toffler considera que o início da fixação em torno de suas produções agrícolas foi a primeira onda 
de progresso da humanidade. A segunda onda foi a “Revolução Industrial” e a terceira foi a chamada“Revolução da Informação”, marcada pelo uso maciço dos computadores e pelo desenvolvimento da 
inteligência artificial.
Figura 4a – Sadi Carnot Figura 4b – Trem a vapor
Fontes: Miniweb ([2017])3.
203UNIDADE VIII
A “Revolução da Informação” produziu os robôs industriais, mudando o modo de produção das 
fábricas e dando início à chamada “Engenharia Mecatrônica”, combinando a Mecânica com a Eletrônica 
nos processos de manufatura. Assim, temos hoje uma importante subdivisão da Engenharia Mecânica 
que, na maioria das escolas, transformou-se em nova modalidade.
No âmbito da Engenharia Mecânica há, ainda, duas outras modalidades especializadas: Naval e 
Aeronáutica. Ambas combinam o projeto de estruturas com problemas complexos de Mecânica dos 
Fluidos, relativos aos meios nos quais navios, submarinos e aeronaves se movimentam. 
O desenvolvimento das máquinas térmicas está diretamente ligado à “Revolução Industrial”. Para 
entender melhor como isso ocorreu, consulte o site: <https://www.todamateria.com.br/revolucao-
industrial/>.
Figura 5a – Alvin Toffler
Fonte: Wikipédia ([2017])4.
Figura 5b – Capa do livro A terceira onda
Fonte: Amazon ([2017])5.
204 Engenharia mecânica
• É difícil encontrar um produto ou serviço que 
não tenha sido concebido pela Engenharia Me-
cânica em seu projeto ou fabricação.
• Carros, aviões, navios, respiradores artificiais, 
próteses, órteses, estações espaciais são ma-
ravilhas da Engenharia Mecânica.
Conforme temos insistido ao longo desta disci-
plina, a principal finalidade da Engenharia é de-
senvolver produtos e processos que contribuam 
para a qualidade de vida da espécie humana e para 
a sustentabilidade do nosso planeta.
Dentro desse panorama, a Engenharia Me-
cânica se destaca, uma vez que é praticamente 
impossível encontrar um produto que não tenha 
na sua realização a participação da Engenharia 
Mecânica, na sua concepção ou no projeto e fa-
bricação das máquinas que o produzem.
As Conquistas 
da Engenharia Mecânica
205UNIDADE VIII
Assim, falar de Engenharia Mecânica é, por exemplo, falar dos carros ou dos meios de transporte, 
em geral. Os carros que nasceram da ideia de Nikolaus August Otto (1832-1891) (Figura 6a), que con-
cebeu o motor à combustão interna de quatro tempos (Figura 6b), fundamentado no hoje chamado 
“Ciclo de Otto.
Figura 6a – Nikolaus August Otto
Fontes: Wikimédia ([2017])6.
Figura 6b – Motor de quatro tempos
Fonte: 2Bp ([2017])7.
O uso do ciclo de Otto nos motores à combustão interna permitiu obter altas potências, com motores 
leves e industrialmente reprodutíveis, transformando o carro em um bem de consumo de grande 
utilidade.
Ao longo dos anos, os carros tiveram seus projetos aprimorados no que tange à segurança, ao conforto 
e à estética. Além disso, houve o desenvolvimento de diversos tipos de combustíveis de alto desempenho.
Apesar de todas as vantagens que o uso maciço do carro trouxe para a humanidade, como foi pen-
sado inicialmente para ser movido a combustíveis fosseis, causou um sério problema para o planeta, 
uma vez que contribui fortemente para as emissões de CO2, aumentando o efeito estufa.
206 Engenharia mecânica
Figura 7 – O carro sem motorista
Figura 8a – Arado
Figura 8b – Irrigação
Figura 9a – Plantio de trigo
9b – Combate a pragas
Figura 10 – Estudos de Aerodinâmica
207UNIDADE VIII
Hoje, engenheiros mecânicos em todo o mundo 
trabalham no desenvolvimento de combustíveis 
menos poluentes, tais como biocombustíveis e gás 
natural. Além disso, técnicas de sequestro de car-
bono da atmosfera estão sendo projetadas. Outra 
conquista que parece estar em vias de se tornar 
um produto massivo é o carro sem motorista (Fi-
gura 7), desenvolvido combinando técnicas de 
posicionamento global (GPS) com a robótica e 
a “Internet das coisas” (IoT), em um panorama 
quase de ficção científica, que Alvin Toffler talvez 
chamasse de “A Quarta Onda”.
Outro setor cujo desenvolvimento tem um 
grande aporte da Engenharia Mecânica é a agri-
cultura. Desde seus primórdios, com arados de 
tração animal (Figura 8a) e mecanismos de irriga-
ção (Figura 8b), evoluiu com um grande número 
de dispositivos, como colhedeiras, máquinas de 
plantio e mecanismos de combate a pragas.
Atualmente, a mecânica de precisão contribui 
para ferramentas de plantio otimizado e automá-
tico (Figura 9a), colheita automática e os drones 
podem ser usados para espalhar sementes e com-
bater pragas (Figura 9b).
Outra área de grande importância relacionada 
com a Engenharia Mecânica é a aviação. Desde a 
concepção dos primeiros aviões, no começo do sé-
culo XX até os dias de hoje, a aviação experimentou 
um grande desenvolvimento, sob os mais diversos 
aspectos.
Em relação à aerodinâmica, muitos trabalhos são 
realizados diariamente com ensaios e simulações 
(Figura 10) que visam aprimorar a estabilidade dos 
voos e adaptabilidade das formas geométricas aos 
diversos tipos de atmosferas a serem enfrentados.
A engenharia de materiais é, também, altamen-
te sofisticada, pois - durante decolagens, voos e 
pousos - as diversas partes podem estar sujeitas a 
fortes tensões mecânicas. Aliados a isso, estão os 
desenvolvimentos de pilotagem, controle e segu-
rança, que devem ser altamente confiáveis.
Em relação aos motores, de acordo com o uso 
do avião, há os mecanismos do tipo hélice (turbo 
hélice) (Figura 11a) ou a jato (turbo jato) (Figura 
11b). O desenvolvimento da aviação militar levou 
ao desenvolvimento de motores altamente sofisti-
cados, que podem ser acelerados e desacelerados 
muito rapidamente, de acordo com as necessida-
des de combate.
Os exemplos aqui discutidos dão uma ideia 
da abrangência da Engenharia Mecânica. Se você 
olhar em volta, vai perceber muitos outros exem-
plos: viagens espaciais, geração de energia, confor-
to térmico, construção e lançamento de satélites, 
navios, usinas nucleares e tantas outras aplicações 
cuja enumeração transcende ao escopo deste texto.
Figura 11b – Turbo jato
Figura 11a – Turbo hélice 
208 Engenharia mecânica
O problema de conforto em cabines de avião é afeto às Engenharias Mecânica, Mecatrônica e 
Aeronáutica. Para saber sobre pesquisas feitas no Brasil sobre o assunto, visite: <https://www.
monolitonimbus.com.br/conforto-de-cabine/>.
209UNIDADE VIII
• Três exemplos de cálculo em Engenharia Me-
cânica são estudados: força de pressão em um 
avião, energia gerada em um exercício, consu-
mo de gasolina de um carro.
Nesta parte da unidade, faremos três exemplos de 
problemas relativos à Engenharia Mecânica que 
requerem, para seu entendimento, apenas o co-
nhecimento de Física do Ensino Médio e, quando 
for necessário, recordaremos os conceitos.
Exemplo 1: A porta de um avião
Sabemos que em altitudes de cruzeiro de aviões 
a jato (cerca de 9 000 pés), a pressão atmosférica é 
cerca de 30% da pressão atmosférica no nível do 
mar. Para não causar desconforto, a pressão interna 
da cabine é mantida em cerca de 70% da pressão 
atmosférica no nível do mar. Consequentemente, 
a diferença de pressão entre a cabine e o meio ex-
terno provoca forças na estrutura do avião, e vamos 
estimar o valor dessa força na porta do avião.
Forças e Máquinas
210 Engenharia mecânica
• Consideraremos que a área da porta do 
avião é de 2m2;
• Consideraremos que a pressão atmosférica 
no nível do mar é de 100 kPa (quilo pascal), 
isto é, 100 kN por m2 (quilo newton por 
metro quadrado);
• Nessas condições, a diferença entre as pres-
sões interna e externa da cabine vale: (0,7 
– 0,3). 100 = 40 kPa, isto é, 40 kN por m2;
• Como a área da porta é de 2m2, a força so-
bre ela vale: 40.2=80kN, dirigida do inte-
rior para o exterior da aeronave.
Exemplo 2: A energia de um ciclista
Neste exemplo, vamos verificar se a energia 
produzida por uma pessoa pedalandoé suficiente 
para alimentar uma TV de LCD:
• Consideraremos que uma TV de LCD ne-
cessita receber 110 W de potência elétrica 
para funcionar;
• Consideraremos que o rendimento da con-
versão de energia mecânica da pedalada 
em energia elétrica é 80%; 
• Pedalar uma bicicleta ergométrica equivale 
a uma subida de escada de 3m em 10s;
• A massa da pessoa é cerca de 70kg;
• Logo, a energia transferida pela pessoa à 
bicicleta equivale à energia potencial gra-
vitacional, isto é, mgh = 70. 10. 3 = 2 100 J;
• A potência mecânica vale: 2 100/ 10 = 210 
J/s = 210 W;
• A potência elétrica vale: 0,8. 210 = 168 W 
e, portanto, a energia fornecida nas peda-
ladas pode alimentar a TV de LCD.
Exemplo 3: Consumo de gasolina
• Um motor de automóvel é alimentado por 
um combustível que fornece 4 000 000 
Joules por litro (J/L);
• O motor consome 7 000 Joules por segun-
do, isto é, 7 000 W, com rendimento 30%, 
em um dado percurso de 0,5 h de rodagem;
• Nessas condições podemos calcular a po-
tência total fornecida ao motor, pois: ren-
dimento = potência útil/potência total;
• Logo: 0,3 = 7000/potência total e, portanto, 
potência total = 7 000/0,3 = 23 300 W;
• Em meia hora de rodagem, a energia ne-
cessária vale: 23 300. 0,5. 3600 = 41 940 
000J;
• Portanto, a quantidade de combustível 
para realizar esse percurso vale:
41 940 000/ 4 000 000 = 10,48L.
A busca de energias alternativas é objeto de ampla 
pesquisa, visando garantir a sustentabilidade 
do planeta. O uso de energias provenientes da 
marcha do ser humano parece ser tecnicamente 
viável.
Para saber mais sobre isso, visite o site: <https://
www.ecycle.com.br/component/content/
article/37/1463-britanico-cria-tapete-que-gera-
energia-eletrica-com-as-pisadas.html>.
211UNIDADE VIII
Motores térmicos
Nos motores térmicos, o trabalho realizado na fase de expansão é maior que o despendido na fase de 
compressão para atender à finalidade da máquina: transformar a energia recebida na forma de calor 
em energia mecânica.
A Figura 12 ilustra as trocas de energia em um ciclo genérico de um motor térmico.
Figura 12 – Energias em um motor térmico
Fonte: o autor.
Tenha sua dose extra de conhecimento assistindo ao vídeo. Para acessar, use 
seu leitor de QR Code.
Ele recebe energia na forma de calor de uma fonte quente, disponibiliza trabalho mecânico e, para 
que possa voltar ao estado inicial e começar um novo ciclo, cede energia na forma de calor para uma 
fonte fria. Por essa descrição, fica evidente a necessidade das duas fontes. Uma para fornecer a energia 
ao motor, na forma de calor, e a outra para retirar a parcela do calor fornecido que não foi convertida 
em trabalho mecânico e fazer o motor retornar à condição inicial.
No caso de um motor comum de automóvel, a queima do combustível, que gera o calor, é a fonte quente; 
a atmosfera, para a qual o motor cede calor, é a fonte fria.
212 Engenharia mecânica
• Os processos de manufatura podem ser classi-
ficados em: fundição, conformação, usinagem 
e junção.
• Os processos de conformação podem ser: 
forjamento, laminação, trefilação, extrusão, 
embutimento, estiramento, dobramento e ci-
salhamento.
• Os principais processos de usinagem são: fura-
ção, serragem, frezagem e torneamento.
• A junção entre as diversas partes de um siste-
ma pode ser feita por: soldagem, rebites, pa-
rafusos ou material adesivo.
Uma área importante da Engenharia Mecânica é 
constituída pelo estudo dos processos de manu-
fatura, que permitem a fabricação de peças e par-
tes de produtos como automóveis, robôs, aviões 
e navios. O mais conhecido deles é a fundição, 
que consiste em derramar um metal líquido em 
um molde para seu resfriamento e solidificação, 
adquirindo a forma desejada (Figura 13).
Processos
de Manufatura
213UNIDADE VIII
Outro processo importante para obtenção de 
peças com formatos particulares é a conforma-
ção, no qual, por aplicação de forças intensas de 
tração, dobra ou compressão, obtém-se a forma 
desejada para uma dada peça.
As operações de conformação podem ser de 
diversos tipos, como: forjamento (Figura 14a), la-
minação, trefilação (Figura 14b), extrusão, embu-
timento, estiramento, dobramento e cisalhamento.
A usinagem consiste na retirada de material 
de uma peça, cortando-a com uma ferramenta 
afiada. As técnicas de usinagem mais usadas são: 
furação (Figura 15a), serragem (Figura 15b), fre-
sagem (Figura 16a) e torneamento (figura 16b).
Figura 13 – Fundição
Fonte: Bm Fundição ([2017])8.
Figura 14a – Conformação: Forjamento manual
Figura 14b – Máquina de trefilar (fazer fios)
Fonte: Wikimédia ([2017])9.
Figura 15a – Furadeira
Figura 15b – Serra
214 Engenharia mecânica
Figura 16a – Processo de Fresagem
Ilustração: Thiago Surmani (2017).
Figura 16b – Torno
Fonte: Ytimg ([2017])10.
215UNIDADE VIII
O processo de manufatura conhecido por junção consiste na combinação de componentes por soldas 
(Figura 17a), rebites, parafusos (Figura 17b) ou materiais adesivos, como em um quadro de bicicletas 
em que as diversas peças são soldadas formando o bloco.
1. Os processos de torneamento e fresagem são de grande importância nas indústrias mecânicas, 
mecatrônicas, navais e aeronáuticas.
 Para conhecê-los melhor, consulte os sites: <https://www.youtube.com/watch?v=jy6Pa9FqdRc> e 
<https://www.youtube.com/watch?v=zzEAsyD7MZU>
2. A Engenharia Mecânica brasileira deve muito ao engenheiro suíço Robert Mange que, além de ter 
sido catedrático da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, concebeu as escolas SENAI.
 Caso você queira saber mais sobre isso, leia o excelente artigo de Desirê Luciane Dominschek 
disponível em: <http://www.uel.br/revistas/uel/index.php/histensino/article/view/11258/10028>.
Figura 17a – Soldagem
Fonte: Mecânica Industrial ([2017])11.
Figura 17b – Rebites, pregos e parafusos
216 Engenharia mecânica
A simulação computacional permite realizar pro-
jetos minimizando o número de protótipos a se-
rem construídos e, portanto, de maneira mais 
econômica e precisa.
O desenvolvimento da indústria de computadores 
tornou possível armazenar e tratar grandes blocos 
de informação de maneira relativamente barata. 
Assim, os diversos equipamentos e processos a 
serem desenvolvidos na indústria podem pres-
cindir da construção de muitos protótipos para 
seu desenvolvimento, pois é possível simular suas 
operações nos mais variados cenários e escolher 
os parâmetros de projeto com maior segurança.
Para isso, é necessário estabelecer modelos 
para as diversas partes do sistema a ser simulado, 
propondo para cada uma delas um comporta-
mento dinâmico expresso por equações ou con-
juntos de dados.
Simulação de Processos
217UNIDADE VIII
Essas equações combinadas e tratadas por programas especiais permitem visualização rápida e 
fidedigna dos processos ao variarmos seus parâmetros, levando-nos a decisões de projeto seguras, 
diminuindo os estágios e custos de testes.
A Figura 18 traz a simulação de um processo metalúrgico com as cores indicando o perfil de velo-
cidades de um fluido ao longo da peça. Sem construir a peça, seu comportamento dinâmico pode ser 
obtido e seu projeto realizado de maneira mais segura.
Figura 18 – Fluido Perfil de velocidades de um fluido em uma peça
Fonte: Ipt ([2017])12.
Outro exemplo interessante de simulação computacional aparece na Figura 19, em que a permeabili-
dade de um reservatório do pré-sal é modelada e estudada, sem a necessidade de realizar caríssimos 
experimentos no local.
218 Engenharia mecânica
Figura 19 – Permeabilidade de um reservatório
Fonte: USP ([2017])13.
O ICMC (Instituto de Ciências Matemáticas e Computacionais) da USP realiza trabalho notável na 
área de simulação. Para saber mais sobre esse grupo, visite o site: <http://jornal.usp.br/universidade/tecnicas-de-simulacao-computacional-vao-ajudar-extracao-no-pre-sal/>.
Assim terminamos esta breve exposição sobre as Engenharias Mecânica, Mecatrônica, Aeronáutica e 
Naval. Como você notou, a abrangência dessas áreas permite que a vida da espécie humana seja cada 
vez melhor, mas há uma preocupação sempre presente com o esgotamento de recursos e a poluição 
do nosso planeta.
219
1. Podemos incluir como especializações da Engenharia Mecânica as Engenharias:
a) Civil e Elétrica.
b) Naval e Química.
c) Química e Elétrica.
d) Aeronáutica e elétrica.
e) Naval e Aeronáutica.
2. A revolução industrial, ocorrida na Inglaterra, no início do século XIX, deveu-se à (ao):
a) Primeira Guerra Mundial.
b) Desenvolvimento das máquinas a vapor.
c) Desenvolvimento dos motores elétricos.
d) Conflito entre a Europa Ocidental e Oriental.
e) Conflito entre patentes de cientistas.
3. Alvin Toffler considera que a segunda onda de desenvolvimento econômico da espécie 
humana é:
a) A revolução agrícola.
b) A revolução industrial.
c) A Internet das coisas.
d) A revolução da informação.
e) A indústria 4.0.
4. As pesquisas sobre carros sem motorista:
a) Estão no âmbito da ficção científica.
b) Foram desenvolvidas por Henry Ford.
c) Foram desenvolvidas por Sadi Carnot.
d) Estão bem desenvolvidas, com alguns experimentos bem sucedidos.
e) Constituem problema tecnologicamente bem resolvido.
Você pode utilizar seu diário de bordo para a resolução.
220
5. A automatização da lavoura permite:
a) Plantação controlada eletronicamente.
b) Controle da umidade relativa do ar.
c) Controle de temperatura nas valas de plantio.
d) Controle do índice pluviométrico.
e) Controle de preços de mercado.
6. Para o estudo da aerodinâmica em aviões, um conhecimento indispensável é sobre:
a) Circuitos elétricos.
b) Materiais de construção.
c) Mecânica dos fluidos.
d) Eletrodinâmica.
e) Eletromagnetismo.
7. Considere que, em uma aeronave, a pressão interna seja de 60kPa e a externa 
seja de 20kPa. A força de pressão exercida em uma área de 3m2 da superfície 
da aeronave vale: 
a) 120 kN.
b) 80 kN.
c) 60 kN.
d) 20 kN.
e) 180 kN.
8. Uma pessoa de 80kg sobe uma escada de 5m de altura em 10s. A potência, em 
watts, por ela consumida vale:
a) 40W.
b) 400W.
c) 80W.
d) 800W.
e) 200W.
221
9. Rebitagem é um processo de:
a) Conformação.
b) Usinagem.
c) Fundição.
d) Corte.
e) Junção.
10. Torneamento e frenagem são processos de:
a) Conformação.
b) Usinagem.
c) Fundição.
d) Corte.
e) Junção.
11. Cisalhamento é um processo de:
a) Conformação.
b) Usinagem.
c) Fundição.
d) Corte.
e) Junção.
222
Introdução à Engenharia Mecânica
Autor: Jonathan Wickert, Kemper Lewis
Editora: CENGAGE Learning Brasil
Sinopse: este livro traz uma abordagem introdutória ao campo da Engenharia 
Mecânica e proporciona aos estudantes uma visão de como os engenheiros 
devem projetar máquinas e equipamentos, os quais contribuem para o avanço 
de nossa sociedade. Equilibrando habilidades de resolução de problemas, aná-
lise e execução de projetos, aplicações ao mundo real e à tecnologia prática, o 
livro oferece uma base contínua para o estudo futuro na engenharia mecânica.
LIVRO
223
WICKERT, J.; LEWIS, K. Introdução à Engenharia Mecânica. São Paulo: CENGAGE, 2016.
REFERÊNCIAS ON-LINE
1 Em: <https://commons.wikimedia.org/wiki/Robert_Hooke#/media/File:Robert_Hooke_portrait.jpg>. Acesso 
em: 27 nov. 2017.
2 Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/Thomas_Savery.gif>. Acesso em: 27 nov. 2017.
3 Em: <http://www.miniweb.com.br/ciencias/artigos/Imagens/carnot_sadi_001.jpg>. Acesso em: 27 nov. 2017.
4 Em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Alvin_Toffler>. Acesso em: 27 nov. 2017. 
5 Em: <https://www.amazon.com.br/Terceira-Onda-Alvin-Tofler/dp/8501017973>. Acesso em: 27 nov. 2017.
6 Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Nikolaus_August_Otto.png>. Acesso em: 27 
nov. 2017.
7 Em: <http://2.bp.blogspot.com/-nKAcB9iiD4E/UTACWosEySI/AAAAAAAADEI/wsTnkFUbILc/s1600/08.
jpg>. Acesso em: 27 nov. 2017.
8 Em: <http://www.bmfundicao.com.br/2-2.php>. Acesso em: 27 nov. 2017.
9 Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Huzas02.jpg>. Acesso em: 27 nov. 2017.
10 Em: <https://i.ytimg.com/vi/u5QMiLkHm_Q/hqdefault.jpg>. Acesso em: 27 nov. 2017.
11 Em: <https://www.mecanicaindustrial.com.br/wp-content/uploads/2012/05/solda-el%C3%A9trica.jpg>. 
Acesso em: 27 nov. 2017.
12 Em: <http://www.ipt.br/banco_imagens/3026_maior.jpg>. Acesso em: 27 nov. 2017.
13 Em: <http://jornal.usp.br/wp-content/uploads/20170405_02_pre-sal.png>. Acesso em: 27 nov. 2017.
224
1. E
2. B
3. B
4. D
5. A
6. C
7. A
8. B
9. E
10. B
11. A
225
226
PLANO DE ESTUDOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Dr. José Roberto Castilho Piqueira
• Descrever a maneira integrada de pensar a engenharia 
do ponto de vista da Teoria da Complexidade.
• Conceituar sistema aberto e seu projeto.
• Descrever as possíveis não linearidades e como cada uma 
delas altera o projeto de um sistema de Engenharia.
• Descrever o fenômeno da emergência e mostrar como 
tratá-lo em um projeto.
• Mostrar como as ferramentas de “Big-Data” e Internet das 
coisas influenciam no projeto de um sistema.
Engenharia no Século XXI
Sistemas Abertos Emergência
Engenharia de DadosNão Linearidades
Engenharia da 
Complexidade
Engenharia 
do Século XXI
• A metodologia de projeto em Engenharia, no 
século XX, foi apoiada na disjunção.
• A computação teve um desenvolvimento 
considerável nos últimos anos, permitindo 
novas abordagens para projetos, aumentan-
do a precisão e previsibilidade dos cálculos.
Nesta última unidade, apresentaremos uma abor-
dagem de engenharia, a Engenharia da Comple-
xidade, considerando os pressupostos do pensa-
mento complexo apresentado por Edgar Morin 
(Figura 1).
Os fundamentos principais desse enfoque: 
projeto de sistemas abertos, emergência, inclusão 
da aleatoriedade e incompletude Gödeliana são 
contextualizados em exemplos reais de proble-
mas construtivos.
Para conceituar complexidade no contexto da 
atividade de engenharia é necessário enfrentar o 
229UNIDADE IX
significado conotativo atribuído à palavra, ao longo 
dos anos. No dia a dia do engenheiro, complexo é 
tudo que apresenta dificuldades especiais em rela-
ção à concepção, ao projeto, à montagem e à ope-
ração. Por exemplo, uma ponte ou uma via elevada 
é uma obra que pode ser de alta dificuldade. Sua 
concepção inicia-se com necessidade de ligar dois 
locais separados por algum fator geográfico que 
impede ou dificulta o trânsito de pessoas e veículos.
Figura 1 – Edgar Morin
Figura 2a – Elevado Paulo de Frontin Figura 2b – Avenida Santo Amaro
Nessa fase, estão presentes fatores econômi-
cos, sociais, ambientais e financeiros, que de-
terminam a localização e o custo máximo per-
mitido e, uma vez definidos, dão a partida para 
as primeiras especificações da obra. Possíveis 
esforços naturais a serem suportados, cargas 
permissíveis devidas ao tráfego e aos fatores 
geométricos dão início aos cálculos. Esforços 
solicitantes e possíveis variações atmosféricas 
230 Engenharia da complexidade
proporcionam a definição dos materiais, vigas, 
pilares, pavimentação e sustentação.
Em seguida vem o projeto executivo. Todos os 
materiais e custos de mão de obra são detalhados 
para que a obra possa ser iniciada e comece a sair 
do mundo do papel. A construção é árdua e requer 
acompanhamento constante para sanar problemas 
não previstos no projeto e que são inevitáveis du-
rante o trabalho de implementação. Pronta e inau-
gurada, a ponte ou via elevada precisa ser mantida, 
com medições constantesusando sensores de po-
sição e de cargas. O resultado dessa monitoração 
permite a prevenção e correção de falhas.
Recorrendo ao sentido habitual da palavra, 
todos concordarão que conceber, projetar, cons-
truir e manter uma ponte constitui um com-
plexo problema de engenharia. Outro possível 
exemplo é o da concepção, projeto, construção 
e operação de uma avenida ligando dois bair-
ros de uma cidade, com o intuito de melhorar a 
mobilidade urbana. 
Figura 3 – Elevado João Goulart (São Paulo)
Fonte: 3Bp ([2017])3.
Definir o traçado da via é o ponto de partida, 
problema que pode envolver complicadas questões 
econômicas, sociais e ambientais. Não basta o conhe-
cimento geométrico para essa tarefa: o planejamento 
urbano, combinando tráfego de veículos e pessoas, 
aliado ao atendimento das populações a serem des-
locadas, são elementos essenciais nessa tarefa.
Definido o traçado, há o projeto que envolve 
alterações de uso do solo, com demolições, proce-
dimentos de terraplenagem, definições de pisos e 
bordas e o projeto executivo, prevendo o preparo 
dos materiais e máquinas, bem como os custos de 
mão de obra. Do papel para a realidade, tarefa di-
fícil, com trabalho durante possíveis intempéries, 
com alterações de circulação de veículos e pessoas 
no entorno dos canteiros de obra.
Depois das inaugurações, discursos e cortes de 
fitas, há a operação e manutenção, com medições 
que podem ser sofisticadas e ações que podem 
influenciar a rotina diária de motoristas e usuários 
de transporte individual e coletivo.
231UNIDADE IX
Figura 4 – Kurt Gödel
Fonte: Wikimédia ([2017]).
A queda do elevado Paulo de Frontin, ocorrida 
em 20 de Novembro de 1971, no Rio de Janeiro, 
foi um dos maiores desastres da engenharia 
brasileira. Se quiser saber mais sobre o caso, 
veja a excelente apresentação em: <https://
prezi.com/ytkzjnsut_c_/elevado-paulo-de-
frontin/>.
Mais uma vez, usando a linguagem diária, con-
ceber, projetar, construir e manter uma avenida é 
tarefa de complexidade considerável. Essa ideia 
de complexidade, explorada nos dois exemplos, 
carrega a carga semântica da disjunção, isto é, o 
problema complexo da implantação de uma pon-
te ou via elevada é visto como decomposto em 
sequência de operações, realizadas por pessoas 
diferentes que executam tarefas aparentemente 
estanques e sem conexão.
A ponte ou via elevada são vistas e estudadas 
como sistemas fechados. Suas interações com o en-
torno são compreendidas de uma maneira proba-
bilista, como se fossem responsáveis pelo impon-
derável, atribuindo-se a elas fatores de segurança 
que, nem sempre, funcionam adequadamente.
A queda do elevado Paulo de Frontin (Rio de 
Janeiro) (Figura 2a) e o incêndio sob a ponte da 
Avenida Santo Amaro (São Paulo) (Figura 2b) são 
exemplos ilustrativos dessa falha de abordagem.
Da mesma maneira, a construção da avenida, 
da qual a ponte ou via elevada podem fazer parte, 
se for vista como sistema fechado, pode trazer 
mais prejuízos do que benefícios. Basta olhar o 
“Minhocão” de São Paulo (Figura 3) para enten-
der o estrago urbano causado por uma melhoria 
de tráfego. 
O pensamento complexo aparece em um con-
texto complementar ao da prática atual da enge-
nharia cujos sucessos poderiam ser enumerados 
em todas as áreas da atividade humana. Trata-se 
de adicionar aos trabalhos três novos pontos de 
vista: as obras como sistemas abertos, a emergên-
cia de fenômenos resultantes das não linearidades 
e o olhar Gödeliano (Kurt Gödel-1906-1978) (Fi-
gura 4) da incompletude.
Assim, passamos a entender a Engenharia da 
Complexidade como aquela que adiciona à visão 
tradicional da disjunção e do fechamento dos sis-
temas uma abordagem aberta, não linear e com a 
incompletude em sua gênese. Apoia-se nas conquis-
tas e nos conhecimentos bem estabelecidos, mas 
proporciona uma abordagem global e transdisci-
plinar, trabalhando a noção de “sistema de sistemas”.
232 Engenharia da complexidade
• A abordagem convencional dos projetos de 
engenharia considera sistemas fechado e 
logicamente disjuntos.
• A simulação computacional permite a ava-
liação de um grande número de cenários 
diferentes de projeto.
• Com ferramentas computacionais cada vez 
mais eficientes, a Termodinâmica pode ser 
considerada nos projetos.
Nos exemplos apresentados anteriormente, fica cla-
ro o estabelecimento, a partir da fase de projeto, de 
sistemas que consideram sua interação com o am-
biente como estática, refletida nos parâmetros físicos 
e coeficientes de segurança estabelecidos de início. 
Essa é uma metodologia que, ao longo da histó-
ria, tem sido aplicada com sucesso, mas que traba-
lha como se o sistema em estudo ou construção seja 
Sistemas 
Abertos
233UNIDADE IX
considerado fechado, limitando as possíveis alea-
toriedades às margens de variação de parâmetros.
As possibilidades proporcionadas pelo desen-
volvimento da computação, permitindo a mani-
pulação rápida e precisa de grande quantidade de 
dados coloca nas mãos da engenharia poderosas 
ferramentas de análise e síntese de sistemas em ní-
veis de detalhe antes não imagináveis. Além disso, 
ferramentas e programas de simulação altamente 
eficientes permitem trabalhar as mais variadas 
possibilidades de montagem e execução com ra-
pidez e alto grau de previsibilidade (Figura 5).
Isso nos aproxima do trabalho de concepção, 
projeto, execução e manutenção para um siste-
ma aberto e sujeito às leis da Termodinâmica, 
incluindo os efeitos dos processos dinâmicos de 
diferentes escalas temporais.
No exemplo da ponte ou via elevada, o novo 
tratamento a ser dado parte do princípio de que 
o sistema a ser concebido deixa de ser a ponte ou 
via elevada real e passa a ser um novo elemento 
em que a realidade reside no elo entre o sistema e 
o meio ambiente, com a maior parte das interações 
podendo ser simuladas, permitindo decisões que 
levam em conta as incertezas como componentes 
do conjunto.
Como a ponte ou via elevada está posicionada 
no contexto global da via da qual faz parte? Como 
as intempéries podem mudar sua construção e 
operacionalidade? Como a operação da ponte afe-
tará a mobilidade urbana? Como o tráfego em volta 
afetará seus parâmetros físicos? Como a emissão de 
poluentes dos veículos afetará a saúde das popula-
ções vizinhas? Como a área em volta se organizará?
Figura 5 – Simulador de voo de helicópteros
234 Engenharia da complexidade
Enfim, há uma infinidade de perguntas e ce-
nários a serem simulados e analisados, trazendo 
melhor segurança decisória e acrescentando co-
nhecimento à Engenharia. Além disso, o processa-
mento dos dados, medidos continuamente pelos 
diversos tipos de sensores durante a construção e 
operação, permitirá cuidados preventivos e cor-
retivos de ampla eficiência.
Da ponte para a indústria química. A implanta-
ção da indústria de um certo produto começa por 
uma criteriosa análise de sua adequação de bene-
fícios e prejuízos para a população e para o meio 
ambiente. Segue-se a escolha do local, problema a ser 
resolvido a partir de importantes questões ambien-
tais, econômicas, sociais e de segurança. O projeto 
envolverá a infraestrutura a ser construída para aco-
lher a planta, adequando-a a condições de pressão, 
umidade, temperatura e circulação de ar e água.
Esse é um projeto fortemente dependente do 
processo a ser implantado, também de alta com-
plicação e passível de grande cuidado de produ-
ção, considerando o trabalhador interno e os cui-
dados ergonômicos e de segurança que protejam 
a vida e proporcionem dignidade.
Com a fábrica em operação, para onde irão 
os rejeitos? As normas de sustentabilidade serão 
respeitadas? A qualidade do ar e dos mananciais 
serão preservadas? Todos esses fatores considera-
dos proporcionarão viabilidade econômica?
Mais uma vez, cenários diversospoderão ser 
simulados e estudados cuidadosamente, modelan-
do o físico-químico, o biológico e o antropológico, 
levando o transdisciplinar ao nível de interação 
efetiva, aproximando possíveis aleatoriedades do 
modelo do processo. 
Assim, a Engenharia da Complexidade 
apresenta uma proposta multidimensional não 
totalitária e não doutrinária, que proporciona 
conexão flexível entre incerteza física e indeci-
dibilidade teórica.
Complementarmente, os princípios da Termo-
dinâmica não fazem apenas papel de condições 
de contorno complementares ou indesejáveis, 
passam a fazer parte integrante da concepção 
dos projetos e obras representando importante 
abertura epistêmica.
A Engenharia do século XXI passou a usar de 
maneira ampla e efetiva os conceitos de sistemas 
abertos e de integração entre as partes de um 
sistema.
Para saber mais sobre esse assunto, assista ao 
vídeo no link a seguir: <https://www.youtube.
com/watch?v=NFHsi_OA4dc>.
235UNIDADE IX
• Ao se realizar um projeto, as não linearida-
des devem ser consideradas, pois podem ser 
responsáveis por fenômenos inesperados.
• A Teoria da Informação permite analisar e 
prever comportamentos complexos.
• O fenômeno da auto-organização está rela-
cionado com a emergência da vida.
Sinais aleatórios espúrios, chamados generica-
mente de ruídos, parecem ser uma grande dificul-
dade para a boa operação de sistemas eletrônicos, 
em comunicações e instrumentação. 
A concepção de um projeto nessas áreas come-
ça pela especificação da relação sinal-ruído, i.e., de 
quantas vezes o sinal é mais intenso do que o ruído. 
Daí decorre o teorema fundamental da teoria 
da informação: caso a relação sinal-ruído de uma 
fonte de dados seja maior ou igual à capacidade 
do canal, é sempre possível codificar os dados e 
transmiti-los para um receptor, com pequena e 
arbitrária taxa de erros.
Não Linearidades
236 Engenharia da complexidade
Além do conhecimento advindo da teoria da 
informação, proposta por Claude Elwood Shannon 
(1916-2001) (Figura 6), os engenheiros de eletrôni-
ca e comunicações se serviram amplamente da teo-
ria de processos estocástico, do eletromagnetismo e 
da teoria dos circuitos para desenvolverem dispo-
sitivos de modulação e demodulação, responsáveis 
pela prontidão e ubiquidade dos acessos à Internet.
Originalmente, esses avanços foram obtidos 
por projetos e dispositivos lineares, isto é, aque-
les que satisfazem o princípio da superposição: o 
efeito da soma é a soma dos efeitos. Essa é uma 
hipótese que, quando satisfeita, proporciona facili-
dade de projeto e precisão de operação. Entretanto 
os componentes eletrônicos apresentam não li-
nearidades e superposição de efeitos nem sempre 
satisfeitas, fato que pode dificultar os projetos, mas 
incrementá-los, se bem utilizado.
Em meados dos anos 80, houve uma grande 
movimentação no mundo da Física e da Engenha-
ria Mecânica com origem na facilidade compu-
tacional de simular sistemas dinâmicos descritos 
por equações diferenciais não lineares, produzin-
do o chamado caos determinístico.
Entende-se por caos determinístico o com-
portamento aleatório de um sistema dinâmico 
descrito por equações não lineares determinis-
tas, associado à emergência de comportamentos 
sensíveis às condições iniciais. Está, então, criada 
a dicotomia, sempre própria da complexidade: o 
imprevisível dentro do previsível.
Alguns circuitos elétricos apresentando esse 
fenômeno foram desenvolvidos, e os campos da 
modulação e da criptografia ficaram enriquecidos 
com essas novas possibilidades.
O caos determinístico e sua emergência fazem 
parte integrante da Engenharia da Complexidade 
em suas diversas atividades de concepção e proje-
to, aprimorando a acuidade dos modelos das inte-
rações e, na implantação e operação, permitindo a 
visualização de uma variedade maior de cenários.
Outro fator a ser considerado no contexto da 
Engenharia da Complexidade é o da auto-orga-
nização do sistema constituído pela obra e seu 
entorno físico, biológico e humano. A interação 
física, por mais complicada que seja, tem meto-
dologias relativamente bem desenvolvidas para 
serem estudadas e contextualizadas.
As interações biológicas podem trazer maio-
res e mais inesperadas surpresas. Alterações am-
bientais produzidas por uma ação de Engenharia 
podem implicar degradações de paisagens e pro-
pagação de doenças. O fator mais relevante a ser 
incluído é, entretanto, o antropológico. Obras de 
engenharia são trabalhos humanos que devem 
visar à melhoria da vida no planeta, sob os mais 
variados aspectos.
Não se pode esquecer que seres humanos são 
dotados de consciência e discernimento, o que 
pode influenciar de maneira direta decisões de 
concepção, projeto, implantação e operação de 
um sistema e, principalmente, contextualizá-los 
às condições humanas de cada população.
Figura 6 – Claude Elwood Shannon
Fonte: Wikimédia ([2017])5.
237UNIDADE IX
De nada adianta construir estradas modernas 
em locais em que as populações são tão caren-
tes que sequer gozam de mobilidade. Da mesma 
forma, com a necessidade premente de água e 
energia para manutenção da vida, não faz sentido 
coibir o desenvolvimento de fontes alternativas 
e de mecanismos de despoluição de mananciais.
Interesses de grandes grupos econômicos podem 
trabalhar contra a erradicação da fome no planeta, e 
fanatismos bélicos e religiosos podem fomentar de-
senvolvimento de máquinas de destruição. O balan-
ço cultural, social e econômico é o ponto central da 
Engenharia da Complexidade que, além de transdis-
ciplinar, deve ser uma ferramenta de entendimento, 
paz e qualidade de vida para todos. 
• Ao considerar as não linearidades nos projetos, 
eles se tornam mais precisos e compatíveis 
com a realidade. Para saber mais sobre não 
linearidades, leia o artigo do site: <http://www.
scielo.br/pdf/trans/v17/v17a11.pdf>.
• A auto-organização é um fenômeno natural 
relacionado com a vida e seu desenvolvi-
mento. Para saber mais sobre auto-orga-
nização, leia o artigo do site: <http://www.
scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pi-
d=S0103-40141998000200015>.
Tenha sua dose extra de 
conhecimento assistindo ao 
vídeo. Para acessar, use seu 
leitor de QR Code.
Complexidade: Caminhos de Turing e Shannon
Existem dois conceitos matemáticos de me-
dida de complexidade: complexidade computa-
cional algorítmica (Turing) e de complexidade 
computacional informacional (Shannon).
Esses conceitos, embora de origem em pensa-
mentos independentes, de naturezas diferentes, 
produziram conceitos matemáticos similares e 
de grande utilidade para a computação e para a 
engenharia modernas.
238 Engenharia da complexidade
O projeto de engenharia deve visar à integração 
dos fatores biológicos e antropológicos, associan-
do-os aos fatores físicos, levando a soluções que 
respeitem os seres humanos e a sustentabilidade 
do planeta.
Uma das discussões prediletas dos vendedores de 
novos produtos e dos entusiastas das novidades 
tem sido sobre as cidades inteligentes e sobre a 
chamada Internet das coisas.
Fabricantes tradicionais de hardware e soft-
ware promovem simpósios, oferecem soluções 
gratuitas para demonstração, financiam desen-
volvimento e publicações, visando liderar um 
mercado aparentemente muito promissor.
Há soluções para a segurança de logradouros 
e residências, para monitoração de acidentes, en-
chentes e multidões. Há até ministro encantado 
com a possibilidade de ligar o liquidificador da 
casa remotamente. O difícil será tomar o suco re-
Emergência
239UNIDADE IX
motamente, uma vez que o teletransporte das pes-
soas e das coisas ainda é ficção cinematográfica.
Esse é o jeito tradicional de olhar os proble-
mas de engenharia, pensando nos modelos físicos. 
Cada sistema como sendo único, fechadoe volta-
do para uma finalidade exclusiva. O pensamen-
to complexo aplicado às cidades inteligentes e à 
Internet das coisas começaria pelo pensamento 
antropológico, integrando o biológico e o físico. 
Uma cidade inteligente começa pela cultura e pelo 
conforto e qualidade de vida da população que a 
ocupa, sendo, portanto, um sistema de sistemas, 
definido e concebido caso a caso.
Pensando no território brasileiro, não há como 
achar que tornar São Paulo inteligente seja colocar 
semáforos sincronizados nos grandes corredores 
de tráfego ou monitorar as áreas de enchente. Há 
muitos problemas anteriores: déficit habitacional, 
pobreza, concentração de populações em áreas de 
infraestrutura precária, crianças fora das escolas, 
criminalidade e tantos outros.
A Engenharia da Complexidade contém em 
sua proposta a integração de todos esses fatores, 
formando os chamados sistemas de sistemas. 
Essa forma de pensamento melhora a eficácia 
das soluções, mas, como toda solução, é incom-
pleta, pois jamais poderemos ter um saber total: 
“a totalidade é a não verdade”.
Trata-se de enfrentar um emaranhado de 
inter-relações e realimentações, a incerteza e a 
contradição usando as ferramentas conceituais 
já desenvolvidas e as novas, emergentes de dife-
rentes e inovadoras linhas de raciocínio. Conciliar 
unidade e diversidade, continuidade e rupturas é 
tarefa do pensamento complexo que, semelhante 
aos sistemas lógicos, é incompleto.
É inegável a importância da Antropologia em 
qualquer ramo da atividade humana. Para 
saber mais sobre o assunto, leia o excelente 
artigo de Verlan Valle Gaspar Neto, que pode ser 
encontrado no site: <http://www.ufjf.br/maea/
files/2009/10/relevancia1.pdf>. 
240 Engenharia da complexidade
Dada a rapidez de processamento e a capacida-
de de memória, cada vez mais surpreendente, a 
Engenharia de Dados emerge como a Engenha-
ria do século XXI.
Diante do novo panorama da Engenharia no século 
XXI, parece que as diversas modalidades, uma vez 
unidas em estudos integrados, tornam imprescindí-
vel o projeto e a concepção de bancos de dados, não 
no sentido convencional de acúmulo de “bits”, mas 
no sentido de seu bom uso e de facilidade de acesso.
Assim, desenvolvem-se, diariamente, novas 
técnicas relacionadas com a modelagem de ban-
cos de dados e administração de recursos de ar-
mazenamento e gerenciamento de dados, reque-
rendo conhecimento de “hardware” e “software” 
de sistemas computacionais, com toda a gama 
possível de capacidades.
Surge, então, a Engenharia de Dados, com a 
finalidade de conceber, especificar, analisar, de-
senvolver, implementar, adaptar e manter sistemas 
de bancos de dados (Figura 7) voltados às ne-
cessidades de instituições de pesquisa ou ensino, 
Engenharia de Dados
241UNIDADE IX
indústrias ou empresas de diversos ramos cujas 
demandas por sistemas de bancos de dados pas-
sam a ser cada dia mais expressivas.
Além disso, é essencial o estabelecimento de 
uma visão crítica das atuais técnicas e métodos 
relacionados com a tecnologia de bancos de da-
dos e com condições de apresentar e conduzir 
mudanças que proporcionarão bens e serviços 
com uma elevada qualidade.
Para tanto, novos requisitos são necessários para 
os novos profissionais dessa atividade: conhecimen-
to abrangente das atividades inerentes à engenharia 
e administração de bancos de dados (interdiscipli-
naridade); postura ética como cidadão e profissio-
nal, sustentada pela consciência de uma responsa-
bilidade no contexto amplo e individual, uma vez 
que terão acesso a informações de todos os níveis.
Aparece, então, a grande importância da ho-
nestidade e retidão de comportamento. Dados 
privilegiados de pessoas físicas e jurídicas passa-
rão a ser de mais fácil acesso, bem como informa-
ções relativas a ações governamentais. Tratá-los 
com conhecimento técnico e responsabilidade 
faz parte da Engenharia de Dados.
Assim terminamos nossa viagem que come-
çou na Pré-História, passou pela Antiguidade, 
pelo Renascimento, pelo século XX, chegando 
ao século XXI com recursos tecnológicos quase 
ilimitados, mas com necessidade premente de 
conservar nosso planeta. 
Figura 7 – Um “cluster” computacional
Clusters e Grids são as ferramentas computa-
cionais do século XXI. Para entendê-las, leia o 
excelente artigo de Taís Appel Colvero e Marco 
Antonio Ribeiro Dantas, que pode ser encontra-
do no site: <http://www.sirc.unifra.br/arquivos/
edicoes/2004/Artigo18.pdf>. 
242
1. As principais fases de um projeto de engenharia são:
a) Concepção, projeto funcional, projeto executivo.
b) Concepção, projeto funcional, construção.
c) Concepção, construção, projeto executivo.
d) Construção, projeto funcional, projeto executivo.
e) Projeto executivo, manutenção e demolição.
2. A queda do elevado Paulo de Frontin poderia ser evitada se o projeto previsse:
a) Existência de ventos na região.
b) Uso de escavadeiras controladas por computador.
c) Integração entre equipes de projeto e de obras.
d) Integração entre a prefeitura e a empreiteira.
e) Não existência de empreiteiras.
3. O conceito de sistema aberto:
a) Não pode ser aplicado à construção civil.
b) É um conceito próprio da Engenharia Mecânica.
c) É incompatível com a Engenharia Química.
d) Só vale para circuitos elétricos.
e) Permite incluir a segunda lei da Termodinâmica.
4. A simulação computacional permite:
a) Prever o comportamento de sistemas sem construí-los.
b) Construir pontes controladas por computador.
c) Controlar a concentração de CO2 durante a execução das obras.
d) Emitir relatórios de trabalho dos operários.
e) Controlar agentes poluidores na indústria química.
Você pode utilizar seu diário de bordo para a resolução.
243
5. Sinais semelhantes a ruídos, sem fontes de ruídos ocorrem em:
a) Robots industriais lineares.
b) Circuitos elétricos não lineares.
c) Circuitos elétricos lineares.
d) Sistemas de comunicação lineares.
e) Linhas de transmissão lineares.
6. Caos determinístico ocorre em:
a) Sistemas lineares de grande porte.
b) Todos os sistemas de grande porte.
c) Sistemas não lineares
d) Sistemas lineares de troca de calor.
e) Todos os sistemas de troca de calor.
7. Os fatores antropológicos em um projeto de engenharia
a) Já estão levados em conta nos fatores biológicos.
b) São irrelevantes.
c) Têm influência apenas na construção civil.
d) São objeto apenas da Engenharia de Produção.
e) Devem ser considerados em conjunto com os fatores físico-químicos e biológicos.
8. Em uma cidade inteligente:
a) Todos os semáforos são interligados em rede.
b) As enchentes são monitoradas.
c) A cultura e o conforto da população são fatores essenciais
d) O laser é fator secundário.
e) Os postos de trabalho devem ser distantes das moradias.
9. O profissional de Engenharia de Dados deve:
a) Ser responsável pela segurança das informações.
b) Desenvolver métodos para controlar as tensões das fontes.
c) Projetar o controle de processos de uma fábrica.
d) Projetar os circuitos de memória.
e) Projetar os dispositivos de roteamento de uma rede.
244
Introdução à engenharia: Modelagem e solução de problemas
Autor: Jay B. Brockman
Editora: LTC – Rio de Janeiro - 2010
Sinopse: introdução à Engenharia - Modelagem e Solução de Problemas mostra 
como os profissionais resolvem problemas no dia a dia, provendo os engenheiros 
do conhecimento essencial que precisam para ter sucesso. Brockman utiliza os 
conceitos básicos de matérias como matemática, ciência e física para resolver 
os problemas que surgem no exercício da profissão - desde a estabilidade de 
uma plataforma off-shore de petróleo à maneira mais eficiente de fornecer água 
a comunidades carentes. 
Os capítulos da primeira parte deste livro discutem a representação ea resolução 
de problemas, abrangendo engenharia e sociedade e organização e representa-
ção de sistemas de engenharia. Já a segunda parte trata dos projetos baseados 
em modelos matemáticos da engenharia, usando para isso leis da natureza 
e modelos teóricos, análise de dados e modelos empíricos e modelagem da 
relação entre os componentes de um sistema (estruturas leves), entre outras 
ferramentas. Por fim, o pacote computacional MATLAB é o assunto da terceira 
parte, com a apresentação das ferramentas necessárias para implementar os 
modelos apresentados na segunda parte desta obra. 
O livro possui quatro apêndices como adição ao já completo conteúdo do 
livro, disponibilizando ao estudante orientação para método de resolução de 
problemas, taxonomia de Bloom, sociedades de engenharia norte-americanas 
e sistemas de unidades.
LIVRO
245
MORIN, E. Introdução ao Pensamento Complexo. 5. ed. Porto Alegre: Editora Sulina, 2005.
BERTALANFFY. L. V. General System Theory: Foundations, Development, Applications. New York: George 
Braziller Inc., 1968.
KONDEPUDI, D.; PRIGOGINE, I. Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures. 
2. ed. Susex – UK: John Wiley and Sons Ltda., 2015.
REFERÊNCIAS ON-LINE
1Em: <https://3.bp.blogspot.com/-f8cmJYYXaGI/U8-HDVVwUbI/AAAAAAAACio/nmyKNORW0Bs/s1600/
viaduto+paulo+de+frontin.jpg>. Acesso em: 27 nov. 2017.
2Em: <https://i.ytimg.com/vi/YhkqjcX60DY/maxresdefault.jpg>. Acesso em: 27 nov. 2017.
3Em: <https://3.bp.blogspot.com/-YGUW1Kh-Ea4/V2y9_K-pxoI/AAAAAAAAj3g/CJvl7JAxMFU95GG-
lC7ZCEAZ0Za3NgpbwCLcB/s1600/minhocao05.jpg>. Acesso em: 27 nov. 2017.
4Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c1/1925_kurt_g%C3%B6del.
png/200px-1925_kurt_g%C3%B6del.png>. Acesso em: 27 nov. 2017.
5Em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/ClaudeShannon_MFO3807.jpg>. Acesso em: 
27 nov. 2017.
246
1. A
2. C
3. E
4. A
5. B
6. C
7. E
8. C
9. A
247
248
249
250
251
252
253
254
255
CONCLUSÃO
Neste material, procuramos trabalhar os assuntos ligados à Engenharia, 
estabelecendo conexões entre suas diversas atividades e conquistas, para 
que o estudante tenha uma visão geral, atualizada e contextualizada da 
atividade que exercerá no futuro.
Iniciamos, na Unidade I, com noções de como as atividades de trans-
formação e uso dos recursos naturais permitiram à espécie humana sua 
sobrevivência e evolução. O cuidado com as habitações, a manufatura de 
ferramentas e armas foram os primeiros sinais do surgimento da ativida-
de de engenharia. Ainda na Unidade I, mostramos como na antiguidade 
(Grécia, Egito e Roma) a construção se desenvolveu como arte e como 
tecnologia, com o surgimento de teatros, arenas, monumentos, sistemas 
de distribuição de água e estradas, marcando o construtor como novo 
protagonista da sociedade.
Na Unidade II, tratamos do surgimento das primeiras Escolas de Enge-
nharias no mundo e no Brasil, durante os séculos XVII, XVIII e XIX, e 
como o Positivismo transformou a Engenharia em um prolongamento 
tecnológico da ciência.
Na Unidade III, discutimos as grandes conquistas da Engenharia, que 
mudaram o mundo no século XX, relacionando-as com as modalidades 
de trabalho emergentes.
As Unidades IV, V, VI, VII e VIII foram dedicadas às engenharias Civil, 
Elétrica, Química, Produção e Mecânica, respectivamente. A apresentação 
de todas elas seguiu o mesmo esquema, mostrando as áreas de atuação, 
pequenos problemas e tendências à modernização do trabalho.
Na última unidade, tratamos da Engenharia do século XXI (Complexidade) 
que, nos dias de hoje, integra as modalidades e usa de maneira expressiva 
os recursos computacionais disponíveis. Foi uma jornada de conhecimento 
e descobertas, sempre enfatizando a necessidade de usar racionalmente os 
recursos disponíveis, respeitar a vida e a sustentabilidade do planeta. 
	Figura 11 – Aqueduto Pont du Gard na Gália Romana (atual sul da França)
	Figura 3 – Roldanas em um navio.
	Figura 21 – Estação de tratamento e reciclagem de água
	Figura 4 – Exemplo de planta baixa
	Figura 8b - gerador de Van Der Graaf
	Figura 9b – Usina termoelétrica: princípio de funcionamento
	Figura 8 – O interior de um chip
	Figura 16a – Fresa
	Figura 7 – Um “cluster” computacional
	Conceito Básico
de Engenharia
	A Engenharia como
Atividade Artesanal
e o Surgimento das
Primeiras Escolas
	Engenharia:
do Positivismo
à Integração
	Engenharia Civil
	Engenharia Elétrica
	Engenharia
Química
	Indústria e Produção
	Engenharia Mecânica
	Engenharia da
Complexidade