Conteúdo

1. INTRODUÇÃO 3

2. CLIPES DE PAPEL 9

3. LÁPIS 39

4. ZÍPERES E VELCROS 55

5. LATAS DE ALUMÍNIO 73

6. APARELHOS DE FAX 87

7. AERONAVES 101

8. ÁGUA E SANEAMENTO 121

9. PONTES 135

10. GRANDES EDIFÍCIOS 159

REFERÊNCIAS 183

CRÉDITO DAS ILUSTRAÇÕES 197

ÍNDICE REMISSIVO 199

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1Introdução

Os produtos de engenharia estão por toda parte. O computador em

que estas palavras foram escritas é um exemplo óbvio, assim como o ar-

condicionado que nos mantém (e nossos computadores) confortáveis,

apesar do calor e da umidade do lado externo do prédio – que também é

um produto de engenharia.

Quando viajamos fi sicamente, em geral dirigimos um carro em ruas

e avenidas com túneis e pontes, e quando viajamos mentalmente, usa mos

telefones, vídeos, fax e computadores em rede. Tudo isso é produto do

projeto de engenharia, fabricação e construção. De fato, o mundo das

experiências diárias benefi cia-se das práticas de engenharia e tecnologia

e o mundo, por sua vez, molda tais atividades a certo contexto. Mas o que

é engenharia, quais são suas origens e como os engenheiros a praticam?

Qual é a tecnologia, quais são as raízes e como isso se relaciona com o

resto das demais atividades? Este livro explora tais questões.

O processo evolutivo de um computador, desde o conceito inicial do

inventor até a chegada do produto em nossa mesa, ou da materialização

de uma ponte monumental, desde o sonho de um engenheiro até uma es-

trutura espetacular, raramente é um processo direto. Pode exigir anos

de pesquisa e desenvolvimento penosos e lentos, seguido de semanas de

imensas atividades. Além disso, cada projeto de engenharia é infl uenciado

pela idiossincrasia de cada engenheiro, empresa, comunidade e mercado.

E existem outras variáveis a serem consideradas: econômicas, políticas,

estéticas e éticas. Ademais, cada projeto de engenharia depende forte-

mente da disponibilidade de matéria-prima. E apesar de a engenharia ser

a arte de rearranjar materiais e forças da natureza, essas implacáveis leis

da natureza sempre estão impondo condições aos engenheiros, determi-

nando os tipos de rearranjos que podem ser feitos ou não.

Este livro tenta elucidar os diversos aspectos inter-relacionados da

engenharia. Porém, em vez de começar com grandes estruturas ou siste-

mas, resultante de aplicações de matemática e ciência, o livro começa fo-

calizando alguns objetos familiares. Eles podem parecer tão simples que

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Introdução 5

pode nos fornecer importantes ensinamentos de como abordar alguns dos maiores

desafi os atuais e chegar a uma solução satisfatória. As histórias de como os enge-

nheiros abordam seus problemas e tomam decisões têm muito a nos ensinar sobre

a própria engenharia.

ESTUDOS DE CASO

Os estudos de caso sobre desenvolvimentos de produtos e processos espe-

cífi cos nos permitem entender a engenharia no contexto mais amplo. Embora os

casos estudados apresentem diferentes graus de detalhe e complexidade, existem

características comuns de engenharia entre eles. Cada caso apresentado aqui po-

deria ser expandido, convertendo-se em um livro, analisando as alternativas que

poderiam ter sido seguidas ou quais melhorias ainda poderiam ser introduzidas.

Isso demonstra que nenhum problema de engenharia é completamente soluciona-

do de maneira satisfatória para todos. Engenharia é a arte do compromisso e sem-

pre cabem melhorias no mundo real. Engenharia é, também, a arte da praticidade.

Engenheiros sabem quando devem fi nalizar seus projetos para começar a fabricar

ou construir.

O clipe de papel, por exemplo, é, aparentemente, tão simples e insignifi cante

como objeto que podemos usá-lo sem sequer percebê-lo. No Capítulo 2, o clipe de

papel é submetido a um exame minucioso do ponto de vista tecnológico para tirar

lições a respeito de projeto. Na verdade, o projeto e a fabricação de um clipe de pa-

pel é um desafi o enorme, como o caso revela. O clipe de papel mais conhecido até

hoje, chamado de Gem, está longe de ser um produto perfeito. Desde que o Gem

foi introduzido no mercado, no fi nal do século XIX, outros inventores patentearam

projetos alternativos. Olhando atentamente para o Gem e algumas das centenas de

patentes para sua melhoria, verifi ca-se que um determinado projeto de engenha-

ria, mesmo não sendo o melhor, pode acabar dominando o mercado.

No Capítulo 3, o estudo do lápis ilustra as análises e quantifi cações que os

engenheiros podem fazer dos objetos que funcionam, a fi m de aperfeiçoá-los. To-

dos sabem que a ponta do lápis se quebra se a apertamos com força. Mas qual é a

intensidade dessa força? Como usuários de lápis, podemos ser prudentes e apertar

bem de leve, de maneira que a ponta nunca se quebre, mas existem circunstân-

cias em que é necessário apertar mais forte, como quando precisamos preencher

formulários de várias vias. Somente após quebrar algumas pontas aprendemos a

evitar mais quebras. Podemos usar nossas experiências passadas para saber o li-

mite da pressão que podemos exercer sem quebrar a ponta. Podemos, também,

aprender que a ponta tem menos chance de quebrar se usarmos um lápis de me-

lhor qualidade, se usarmos o lápis mais na vertical ou se a ponta estiver menos

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2Clipes de papel

Um clipe de papel parece ser um dos objetos mais simples. Em sua forma mais comum, consiste em um pedaço de arame de aproximada-mente 10 cm, com três dobras, constituindo algo que é, ao mesmo tempo, agradável ao olhar e fácil de usar. Ele vem totalmente montado e não requer o uso de pilhas para funcionar. Ninguém espera encontrar ins-truções de uso em uma caixa de clipes nem pensa muito em como eles são fabricados ou usados. Consideramos os clipes de papel, assim como muitos produtos de nosso uso pessoal, como objetos comuns, e raramente pensamos neles. Eles parecem ser demasiadamente simples e insignifi -cantes para serem considerados interessantes ou instrutivos. No entanto, às vezes, os objetos mais simples contêm tanto mistério e nos dão tantas lições sobre a natureza da engenharia quanto aqueles mais complexos.

Quando o objeto é simples e pequeno o sufi ciente para ser segurado em nossas mãos e ainda ser manipulado de acordo com nossas vontades, podemos inspecioná-lo até sabermos como ele é feito e como funciona. Se o objeto for bem barato, todos podem ter uma grande quantidade deles para abrir, quebrar, testar ou experimentar de todas as maneiras para entender como é feito e o modo como funciona. Se o princípio de funcio-namento do objeto for relativamente simples e claramente visível, então nós mesmos podemos criar uma versão melhorada do original.

Finalmente, o objeto pode servir como uma incomparável metáfora da própria engenharia. Pegue uma caixinha de clipes e examine-a. Provavel-mente a caixa terá o mínimo de informação impressa nela. O nome da em-presa que fabrica (talvez ACCO, que parece ser apenas um acrônimo, ou Noesting, que parece ser uma palavra impronunciável e sem sentido); um nome informando o tipo dos clipes (talvez Gem, Gem Perfeito, Nifty, Peer-less, Ideal ou qualquer outra designação com um som positivo); a quantida-de na caixa (geralmente um número redondo, como 100); um número UPC (Universal Product Code) em código de barras, para vendas e controle de estoques automatizados; o endereço do fabricante (para que o departa-mento de compras possa saber onde encomendar ou localizar o fornecedor ou reclamar sobre o produto); e, provavelmente, o desenho ou foto do clipe

que o faz vender mais que qualquer outra informação escrita na caixa.

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Clipes de papel 19

FIGURA 2.5

Continuação.

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3Lápis

Quem já não se aborreceu com a grafi te da lapiseira que se quebra

sempre? Isso parece acontecer principalmente com as lapiseiras que

usam grafi tes fi nas de 0,5 mm. Até parece que a maior parte destas acaba

no cesto do lixo, em vez de serem usadas na escrita. A vantagem de não

ter que afi ná-las acaba anulada pelas freqüentes quebras. Em vez de fi car

reclamando dessa inconveniência da vida diária, vamos examinar melhor

o que acontece com as pontas dos lápis, para sabermos por que são tão

frágeis. Vamos aproveitar o exemplo para mostrar como os engenheiros

analisam a resistência e outras propriedades dos materiais.

Se a ponta do lápis for forçada contra uma superfície, ela sofre igual

reação dessa superfície. Isso é o que diz a terceira lei de Newton, sobre as

forças de ação e reação. Se essa força for maior que a resistência do mate-

rial, a grafi te tenderá a quebrar. Para entender melhor tal fenômeno, po-

demos examinar a ponta da grafi te que se projeta para fora da lapiseira.

VIGAS EM BALANÇO

Um lápis pode ser considerado uma estrutura projetada para resistir à

carga. Mais especifi camente, compara-se a uma viga em balanço, engasta-

da de um lado e solta do outro. O lápis é fi xo pelos dedos e sofre as forças

de reação na ponta da grafi te. Assemelha-se ao funcionamento de outras

estruturas como: uma árvore que se curva com o vento; a asa de um avião

conectada à fuselagem; e a varanda em balanço de um apartamento.

O corpo metálico ou de plástico das lapiseiras é mais compacto e for-

te que os pequenos fi letes de grafi te que se projetam para fora. Podemos

imaginar a lapiseira como extensão da mão, de onde sai uma pequena viga

em balanço. O ponto em que a grafi te sai do corpo da lapiseira pode ser

considerado o início da viga. Essa estrutura é semelhante aos exemplos

da árvore, asa do avião e varanda. Estudando-se esses exemplos, podere-

mos entender o funcionamento das vigas em balanço.

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Lápis 41

Galileu imaginou a viga em balanço como um braço que girava em torno do ponto B (ver Figura 3.1). O efeito do peso E pendurado no ponto C produzia a ten-dência de o braço girar em torno de B. Mas esse movimento encontrava oposição de uma força de coesão da seção AB, como se vê na Figura 3.4(a). Galileu chegou à conclusão de que a capacidade da viga em suportar o peso dependia das dimen-sões da seção da viga (b x h) e do material de que era feito.

FIGURA 3.2

Teste de carga, mostrando

a fl exibilidade de uma

grafi te de polímero.

FIGURA 3.3

Uma viga apoiada nas duas extremidades (abaixo) pode ser considerada

como imagem especular de uma viga em balanço (acima).

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4Zíperes e velcros

Uma das tarefas que consumiam muito tempo na vida diária das pes-

soas no século XIX era a de abotoar e desabotoar roupas e outros artigos,

como calçados de cano longo. Com grande número de botões e casas situa-

das próximas entre si, freqüentemente as pessoas colocavam os botões

em casas erradas. Esse erro geralmente só era percebido no fi nal do pro-

cesso, o que exigia tempo para as aborrecidas correções.

Muitas pessoas já haviam percebido esse incômodo, inclusive Elias

Howe Jr., o inventor da máquina de costura. Em vez de fi car reclamando

do problema, ele inventou um “certo mecanismo para fechar roupas e cal-

çados femininos e outros artigos onde fosse aplicável”. Conseguiu obter

a patente em 1851 (Figura 4.1). Essa patente tem duas páginas, uma de

desenho e outra de texto.

A invenção de Howe, assim como muitas outras, baseia-se em fazer

melhor aquilo que já existe. Ele declarava que “a vantagem consiste na

rapidez para fechar e abrir roupas, sem perigo de enguiçar”. A forma de

funcionamento do novo invento é claramente demonstrada no desenho

da patente. Contudo, pode-se imaginar certa difi culdade no seu funciona-

mento. O modelo de Howe era composto de pequenos grampos de metal fi -

xados ao longo de uma fi ta de tecido. No entanto, essa fi xação não era boa

e, com o uso repetido, o tecido poderia desfi ar-se, soltando os grampos.

Howe, a princípio, não se empenhou muito em industrializar o seu

invento. Ele estava mais preocupado em defender os direitos de sua pa-

tente com a máquina de costura junto a prósperos fabricantes como Isaac

Singer. Além disso, provavelmente considerava insuperáveis os proble-

mas tecnológicos do seu novo invento. Assim, Howe não se interessou em

explorar comercialmente o invento do fecho. Como não se transformou

em produto de sucesso, fi cou só no papel. Alguns historiadores não lhe

dão o devido crédito como inventor do zíper, argumentando que não havia

dentes conectores que caracterizam o verdadeiro zíper.

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Zíperes e velcros 59

FIGURA 4.3

Patente da máquina para fabricar fechos, concedida em 1902 a Whitcomb L. Judson.

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5Latas de alumínio

Uma idéia que permeia todos os projetos de engenharia é a possibi-lidade de falha. Isso pode ocorrer no caso das invenções, desde o mais simples clipe ao melhor lápis, passando pelo mais fl exível zíper. Para que essas invenções sejam bem-sucedidas, os seus criadores devem ser ca-pazes de antecipar as eventuais falhas, prevendo as condições em que os produtos deixariam de funcionar como era previsto.

Praticamente todos os cálculos realizados pelos engenheiros no de-senvolvimento de computadores, aviões, telescópios ou aparelhos de fax são insufi cientes. Ao analisar as vigas em balanço, Galileu começou fazen-do suposições sobre como iria quebrar ou falhar (ver Capítulo 3). Hoje, no cálculo de uma ponte em balanço, o engenheiro deve conhecer a carga máxima que cada peça de aço pode suportar com segurança, e qual é a defl exão máxima que pode ser aceita no centro da ponte.

Cada tipo de produto, seja uma ponte, um edifício ou uma lata de alumínio, é calculado para resistir a um determinado limite de carga má-xima, que não pode ser ultrapassado. Quando o engenheiro calcula as car-gas e deformações da estrutura de um projeto, cada resultado do cálculo numérico adquire signifi cado quando forem comparados com os limites experimentais cuidadosamente determinados em laboratórios de ensaios de materiais e componentes. Em outros casos, esses limites são estabe-lecidos em leis, regulamentos e normas técnicas. Isso ocorre em relação aos mais diversos tipos de variáveis. Embora a maior parte da nossa dis-cussão até aqui tenha se baseado na análise da força e resistência, forma e função, observações semelhantes podem ser feitas em relação a outras variáveis, como transferência de calor e ponto de fusão dos materiais, ou voltagem e valores limites de correntes em condutores elétricos.

O que distingue o engenheiro do técnico é, em grande parte, a capa-cidade de formular e executar os cálculos detalhados das forças e defor-mações, concentrações e fl uxos, tensões e correntes. Isso é feito durante a elaboração de um projeto no papel, determinando se as cargas são com-patíveis com os critérios de falha.

Os cálculos permitem prever o desempenho de um projeto antes que

seja construído e testado. O engenheiro é capaz de testar um projeto na

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Latas de alumínio 83

FIGURA 5.3

Desenho da patente da tampa “ecológica” concedida a Daniel F. Cudzik em 1976.

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6Aparelhos de fax

O desenvolvimento técnico e comercial do zíper exigiu muita enge-nharia, apoio fi nanceiro e investidores persistentes. Muitos desses inves-tidores passam por difi culdades e incertezas durante o período de gesta-ção, correndo o risco de perder tudo com um eventual fracasso comercial. Muitas vezes, o sucesso ou fracasso pode ser determinado por condições externas ou de infra-estrutura. Assim, a lâmpada elétrica seria inútil se não fossem feitos investimentos paralelos na geração e distribuição da eletricidade. Apesar disso, Thomas Edison trabalhou na pesquisa do fi la-mento que pudesse produzir luz a baixo custo, quando fosse ligado à rede elétrica: “Testem tudo, até queijo”. Ele testou e rejeitou milhares de ma-teriais até chegar a um material adequado para a lâmpada. Uma vez per-guntaram se ele não se desanimaria com os fracassos. Edison respondeu que cada fracasso fornecia informações sobre os materiais que não eram apropriados e deveriam ser evitados.

O automóvel é um produto bem projetado do ponto de vista técnico e de engenharia e design. Contudo, seria pouco útil se não contasse com a malha de vias urbanas e rodovias que atravessam rios e montanhas. Ima-gine como seria incômodo sair de automóvel se não houvesse uma rede de abastecimento espalhada pelo país. Imagine também como o aparelho de televisão seria inútil sem a rede de emissoras que geram programas.

Esses contextos que se desenvolvem em paralelo aos inventos abran-gem sistemas e infra-estruturas que condicionam o uso da tecnologia. Com o tempo, os produtos e a sua infra-estrutura tornam-se tão interde-pendentes que um não pode existir sem o outro. Assim, os aviões seriam inúteis sem os aeroportos e ninguém pensaria em construir os aeroportos se os aviões não existissem. Naturalmente, existe um momento adequado na evolução dos aviões para que esses aeroportos sejam construídos. Além disso, os aeroportos tornam-se cada vez maiores e mais sofi sticados de acordo com a evolução das próprias aeronaves e aumento do fl uxo de pas-sageiros. No tempo dos irmãos Wright, as areias da praia de Kitty Hawk funcionavam como um aeroporto satisfatório.

O que vem primeiro em matéria de desenvolvimento tecnológico é a

mesma história do ovo e da galinha. O moderno transporte aéreo depende

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Aparelhos de fax 97

o documento. Contudo, isso facilitava também o acúmulo de sujeira, produzindo manchas na imagem. Tal fato exigiu desenvolvimento de um dispositivo eletrônico para compensar as manchas no documento a ser transmitido, com trabalho coope-rativo entre engenheiros mecânicos e eletricistas.

O referido artigo não apresentava certos detalhes construtivos, o que é usual em artigos escritos por pesquisadores de empresas, visto que procuram preservar certos segredos industriais. No entanto, esses segredos não se mantêm por mui-to tempo. Assim que o novo aparelho da Hitachi foi lançado, seus concorrentes apressaram-se em comprá-lo para desmontá-lo e estudá-lo. Essa é uma prática usual na indústria e se chama engenharia reversa. Ao desmontar o novo aparelho, qualquer engenheiro perceberá imediatamente que houve redução dos números

de motores e de cilindros. Já entender como se solucionou o problema da sujeira é

um processo um pouco mais demorado.

Cabe a t rmicaç éPapel

termosens velí

Cilindro Cilindro

Documento

Sensor de imagem

[Recepção]

Cilindro

de pressão

Cilindro

de pressão

Motor de tração

[Transmissão]

(1) Mecanismo anterior

Cabe a t rmicaç éPapel

termosens velí

Cilindro

de pressãoDocumento

Sensor de imagem

Motor de tração

Cilindro

de pressão

(2) Novo mecanismo

FIGURA 6.2

Funções dos motores nos aparelhos de fax, modifi cados pela Hitachi.

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7Aeronaves

Assim como muitas outras invenções, o motor a jato para aeronaves foi desenvolvido mais ou menos simultânea e independentemente por di-ferentes pessoas em distintos lugares do mundo. Na Inglaterra, um jovem estudante chamado Frank Whittle perseguiu obsessivamente a idéia de empregar propulsão à jato em aeronaves e apresentou projeto de gradua-ção abordando desenvolvimentos futuros do projeto de aeronaves. Em 1930, Whittle requereu sua primeira patente do motor turbojato. Na Ale-manha, alguns anos depois, outro jovem pesquisador, Hans von Ohain, foi encorajado por um de seus professores a pesquisar o motor a jato.

Whittle e von Ohain inicialmente não tiveram apoio de seus governos e nem das forças armadas. Assim, prosseguiram com esforços próprios para os desenvolvimentos em seus respectivos países até que aeronaves a jato começaram a aparecer nos céus, no fi nal da Segunda Guerra Mundial. Em 1991, por seus denodados esforços que transformaram a natureza da aviação em todo o mundo, Whittle e von Ohain receberam o prestigioso Prêmio Draper, concedido pela Academia Nacional de Engenharia. Esse prêmio havia sido entregue pela primeira vez a Jack S. Kilby e Robert N. Noyce, em 1989, que inventaram o circuito integrado, trabalhando sepa-radamente. Esse foi mais um dos inventos que revolucionou o mundo, inclusive a indústria aeronáutica e as viagens aéreas.

A Alemanha do pós-guerra não estava em condições de produzir um avião comercial a jato. Contudo, os britânicos tinham essa capacidade e re-solveram explorar esse invento promissor e lucrativo, aplicável em viagens aéreas econômicas e de grande alcance, inclusive para vôos transatlânticos. O primeiro serviço comercial de linhas aéreas a jato foi inaugurado em 2 de maio de 1953, utilizando o avião a jato conhecido como Comet (Cometa), desenvolvido pela Companhia Britânica de Aviação de Havilland.

A grande vantagem que esses fabricantes haviam conquistado no mercado das aeronaves durou pouco tempo. Exatamente um ano depois, um Comet explodiu no ar quando decolava em Calcutá. No ano seguinte, dois outros Comets explodiram em pleno vôo, e o projeto da aeronave

passou por uma séria investigação. As causas dos acidentes foram inicial-

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INOVAÇÃO: da idéia ao produto116

Algumas empresas aéreas não tinham experiência ou ferramentas para fazer

a manutenção dos novos reatores Pratt & Whitney e isso exigiria investimentos

adicionais. A fi m de tornar o 777 mais atraente, foram oferecidos alguns reatores

alternativos. Entre as opções estava um reator General Electric, que é tão grande

a ponto de sua nacele (cobertura externa do reator com forma aerodinâmica) ter

quase o mesmo diâmetro da fuselagem de um Boeing 757. Outra opção disponível

eram reatores Rolls Royce. Os reatores Pratt & Whitney e General Electric tam-

bém são utilizados nos aviões da Airbus.

Em razão da grande autonomia de vôo e da capacidade de voar mesmo com a

eventual falha de um dos reatores, o 777 transformou-se em um candidato imedia-

to às viagens transoceânicas. Entretanto, para isso, precisava da certifi cação para

vôo, a qual somente era concedida após longa experiência do avião atuando em

rotas comerciais. Em meados da década de 1980, estimou-se que a chance dos dois

reatores apresentarem pane simultaneamente era de uma em cada um bilhão de

FIGURA 7.7

Reatores Pratt & Whitney que equipam o Boeing 777.

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8Água e saneamento

A engenharia civil foi defi nida no começo do século XIX como “a arte de direcionar as grandes forças da natureza de forma conveniente”. Um século depois, um engenheiro ferroviário defi niu a engenharia, generica-mente, como “a arte de fazer bem feito por um dólar, aquilo que qualquer curioso faria por dois dólares”. Esses dois conceitos, social e econômico, estão intrinsecamente ligados a tudo que o engenheiro faz, embora nem sempre a proporção entre custos e benefícios sociais fi que evidente.

Muitos produtos industriais modernos, como os clipes de papel e as latas de alumínio são convenientes, mas o desaparecimento deles não afetaria signifi cativamente a civilização. Contudo, existe uma outra cate-goria de produtos cujo desaparecimento provocaria grandes impactos. In-cluem-se nessa categoria as pontes e aviões. Seria um grande retrocesso para cidades como São Francisco se passasse a depender novamente de balsas e navios para atravessar a baía, exigindo muito mais tempo. Sem os progressos das engenharias, a rede de transportes seria menos desen-volvida e o abastecimento das grandes cidades poderia fi car prejudicado, assim como o comércio internacional. A sociedade poderia continuar fun-cionando, mas a um ritmo muito mais lento, como no século XIX.

O controle e uso econômico dos recursos hídricos também fazem parte daquela categoria das obras de grande impacto. A água é uma matéria es-sencial e está presente em várias comodidades da vida moderna. Muitos co-nhecimentos e técnicas de engenharia, desenvolvidos durante séculos, desti-nam-se a captar, controlar, tratar e abastecer comunidades cada vez maiores. Naturalmente, os nossos ancestrais nômades viviam sem essas comodidades. O desenvolvimento da agricultura, que pode ser descrita como engenharia do campo, foi acompanhado da habilidade de movimentar a água para as terras cultivadas. As obras para o controle da água têm sido um dos grandes avanços da engenharia durante os milênios que se seguiram após o estabele-cimento das sociedades agrárias, durante o período neolítico.

ABASTECIMENTO DE ÁGUA

As cidades romanas fi caram famosas pelo suprimento de água, tor-

nando possível a construção de fontes e banhos públicos. As famosas pontes

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INOVAÇÃO: da idéia ao produto124

ESGOTOS SANITÁRIOS

A solução dos grandes problemas de engenharia costuma afetar muita gente

e exigir fi nanciamentos vultosos que só são possíveis ao poder público. Assim,

não depende apenas dos conhecimentos técnicos. Isso aconteceu em Londres, em

meados do século XIX. Nos séculos anteriores, a taxa de mortalidade tinha supera-

do a de natalidade, provocando redução da população urbana. Em conseqüência,

houve alívio da pressão sobre as cidades e, portanto, para o desenvolvimento de

novas tecnologias. O abastecimento da cidade dependia de uma obra do século

XVI, bombeando-se água do rio Tâmisa até um ponto mais alto, quando o líquido

fl uía ao seu destino fi nal por gravidade. O bombeamento era feito por rodas d’água

colocadas no estreitamento do rio sob os arcos da antiga ponte de Londres. Os

esgotos eram despejados no rio sem nenhum tipo de tratamento. Havia uma des-

confi ança sobre os efeitos prejudiciais da água contaminada sobre a saúde coletiva,

embora não se conhecessem seus riscos reais.

As condições sanitárias em Londres na era vitoriana, durante o século XIX,

chegaram a níveis insuportáveis. Havia uma Comissão Sanitária para a Cidade de

Londres, cuja jurisdição abrangia apenas 300 mil casas, em um total de 2,5 milhões

de habitantes na zona metropolitana. Havia sistemas alternativos de esgotos na

FIGURA 8.2

Passeio subterrâneo nos esgotos de Paris nos anos 1870.

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9Pontes

As grandes obras de engenharia podem demorar décadas até serem

completadas. Muitas vezes, os engenheiros que as começaram não conse-

guem levá-las até o fi m. Inúmeras interrupções ocorrem com freqüência,

bem como longos períodos de inatividade, devido a mudanças das condi-

ções políticas e econômicas. Elas podem depender da sorte e de outras

ocorrências fortuitas, como em qualquer outro empreendimento humano.

Em geral, a obra de engenharia passa por uma longa e tortuosa história

até ser completada. A história sobre as origens, projeto, fi nanciamento e

construção de uma ponte qualquer pode ser um bom exemplo disso.

No tempo da Revolução Industrial havia uma velha tradição na cons-

trução de pontes de pedras e madeiras. Existiam muitas pontes construí-

das só de madeira. Em outros casos, a ponte de madeira servia de suporte

para a construção das pontes de pedra em forma de arco (Figura 9.1).

FIGURA 9.1

Estrutura de madeira usada como suporte para a construção de uma ponte de

pedra em arco.

PONTE DE FERRO FUNDIDO

A família Darby fi cou bastante conhecida no século XVIII como pro-dutores de ferro no vale Severn, Inglaterra. Nessa região, havia escassez de madeira e abundância de carvão mineral, que era usado para fundir o

ferro. Contudo, quando se pensou em construir uma nova ponte sobre o

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Pontes 143

tou-se muito explicando o princípio da viga em balanço em audiências públicas

durante a construção.

A fi m de explicar o princípio estrutural da ponte, Baker usava um modelo hu-

mano formado por duas pessoas sentadas em cadeiras, sustentando uma terceira

pessoa no meio (Figura 9.4). Os braços das pessoas sentadas nas extremidades

seguravam duas varetas, que representavam as vigas. O peso da pessoa suspensa

no meio era balanceado pelos contrapesos de tijolos colocados nas duas extremi-

dades. Contudo, essa analogia não se parecia com a ponte suspensa proposta por

Bouch e nem funcionava da mesma maneira. A distância de uma cadeira a outra foi

considerada, incorretamente, como o vão da viga em balanço.

FIGURA 9.4

Simulação da estrutura da ponte sobre o estuário do Forth usando modelo humano

imaginado por Benjamin Baker.

A ponte do estuário Forth fez enorme sucesso. Tornou-se famosa no mundo

todo e foi muito imitada. No fi nal do século XIX, as pontes com vigas em balanço

tornaram-se preferidas pelos projetistas, construtores e fi nanciadores de pontes.

Quando se pensou em construir a ponte sobre o rio São Lourenço, em Quebec, ela

foi projetada com uma viga com vão ainda maior que o recorde anterior da ponte

do Forth, que era de 520 m. A construção do braço sul da ponte de Quebec tinha

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10Grandes edifícios

Quando o arquiteto Le Corbusier chamou uma casa de “uma máquina

para se viver dentro” atentou para o fato de que construções modernas

não são apenas estruturas com fachadas. Elas são feitas de muitas partes

que devem se encaixar e funcionar conjuntamente, a fi m de proporcionar

não só abrigo e status, mas também conforto em um ambiente controlado.

Nossas casas possuem sistemas elétricos e de aquecimento e refrigeração

para torná-las habitáveis. As grandes edifi cações, nas quais as pessoas

moram e trabalham, possuem sistemas mais elaborados, que podem in-

cluir meios de transporte horizontais e verticais, como elevadores, es-

cadas rolantes e esteiras. Em locais onde se devem preservar segredos

governamentais ou industriais podem existir sistemas de segurança bas-

tante sofi sticados.

Embora construções antigas não tenham os mesmos tipos de siste-

mas atuais, foram equipados de algum modo com outros tipos de siste-

mas, pois nenhum projeto de construção complexa pode ser realizado de

maneira efi caz sem eles. Nem todos envolvem partes mecânicas, elétricas

ou computadores, e alguns dos antigos sistemas mais efi cientes eram mais

de caráter sociológico do que técnico. As grandes pirâmides do Egito, por

exemplo, requeriam enormes sistemas de organização do trabalho, capa-

zes de realizar movimentação de grande quantidade de blocos de pedra

maciços para as construções. O projeto das pirâmides também incluía

sistemas de passagens e câmaras cuidadosamente feitas para prevenção

contra supostos ladrões de tumbas.

Durante o império romano, os obeliscos gigantescos do Egito foram

removidos para cidades como Roma. A operação precisava ser cuidado-

samente planejada, com coordenação de centenas ou até milhares de

homens e animais para um funcionamento efi ciente do sistema (Figura

10.1). Um obelisco pode ser considerado uma construção primitiva, sem

sistemas internos. Mesmo assim, poderá ruir se não for devidamente ma-

nobrado, com apoios adequados, por caminhos apropriados. As catedrais

góticas tinham sistemas estruturais muito mais elaborados, com tetos

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INOVAÇÃO: da idéia ao produto160

abobadados apoiados sobre grandes pilastras. Elas tornaram-se possíveis devido

aos conhecimentos das características mecânicas próprias e existência de siste-

mas sociológicos, ao longo dos séculos, para fi nanciá-las e construí-las. Contudo,

nada se compara com o projeto, programação e controles ambientais exigidos na

construção dos modernos edifícios.

FIGURA 10.1

Deslocamento do obelisco Vaticano, envolvendo forças musculares de centenas de homens

e animais.

PALÁCIO DE CRISTAL

O edifício projetado para abrigar a primeira Feira Mundial, ofi cialmente deno-

minado como a Grande Exposição dos Produtos Industriais de Todas as Nações,

ocorrido em Londres, em 1851, é considerado um dos melhores prédios públicos

de todos os tempos. Nele foram empregados muitos sistemas de construção e ope-

ração. Essa exposição internacional foi organizada com o objetivo de contemplar

o crescente espírito inventivo e a produtividade que se seguiu à Revolução In-

dustrial. Em meados do século XIX, as exposições locais e nacionais de produtos

industriais tinham se tornado usuais, mas a exposição inglesa teve o mérito de

ultrapassar as fronteiras nacionais. A idéia foi lançada ofi cialmente no início de

1850, com entusiástico patrocínio do Príncipe Albert, que nomeou um comitê real

sob sua presidência, para tratar da obra.

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