Introdução ao projecto electromecânico

INTRODUO AO PROJECTO ELECTROMECNICO

DR A

FT

DR A FT

INTRODUO AO PROJECTO ELECTROMECNICOTexto de Apoio

DR AJos C. PscoaDepartamento de Eng. Electromecnica Universidade da Beira Interior

Servios Grcos da UBI

FT

DR A FT

DR A

FTO bem estar da humanidade depende em grande medida do trabalho do Engenheiro. Existe um futuro de possibilidades ilimitadas nesta prosso. Todos os dias surgem novos conceitos, mquinas, e processos criados por engenheiros. Para um jovem criativo, e empenhado, no posso imaginar prosso mais atraente. As ferramentas necessrias so a imaginao e o conhecimento cientco.

DR A FT

Contedo

DR AAgradecimentos Prefcio 1 Introduo ao Projecto em Engenharia 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 2 Identicao do Problema 2.1 2.2 RESUMO INTRODUO

RESUMO CINCIA, MATEMTICA E ENGENHARIA CAMINHANDO DO PENHASCO PARA O PNTANO DEFENIO DO PROJECTO EM ENGENHARIA O PROJECTO ELECTROMECNICO O PROCESSO DE PROJECTO SISTEMTICO EM ENGENHARIA EXEMPLO GENRICO INTERFACES DO PROJECTO PRINCPIOS AVISO FINAL

FTxi xiii 1 1 1 3 5 8 10 14 16 18 19 21 21 21vii

viii

CONTEDO

2.3

2.4 2.5 2.6 3

Ferramentas de Desenvolvimento do Projecto 3.1 3.2 3.3 3.4

DR A4 4.1 4.2 5 Planeamento e Gesto do Projecto 5.1 5.2 5.3

CRIATIVIDADE SELECO DE CONCEITOS TOMADA DE DECISES COM BASE EM MLTIPLOS CRITRIOS CONFIGURAO E INCORPORAO DO SISTEMA

Plano para o Desenvolvimento do Projecto INTRODUO MENU DE PROJECTO 4.2.1 Tarefa 1, avaliao das necessidades 4.2.2 Tarefa 2, formulao do problema 4.2.3 Tarefa 3, abstraco e sntese 4.2.4 Tarefa 4, anlise 4.2.5 Tarefa 5, implementao

INTRODUO O CONTEXTO DO PLANEAMENTO DE PRODUO 5.2.1 Objectivo da programao 5.2.2 Utilizao dos mtodos de programao OS MTODOS DE PROGRAMAO

FT43 43 46 49 51 55 55 55 55 56 58 61 62 67 67 68 68 69 69

CONCENTRAR-SE NA FUNO 24 2.3.1 A tcnica de recolocao do problema 27 2.3.2 Determine a fonte e a causa: diagramas Why-Why 27 2.3.3 O mtodo de reviso 29 2.3.4 Estado presente e estado desejado usando diagramas de Duncker 29 2.3.5 Investigando solues existentes: as melhores prticas e o benchmarking 31 2.3.6 Abordagem fresca ao problema 33 CRITRIOS PARA A DEFINIO DAS ESPECIFICAES DO PROJECTO 33 CONTEDO DE UMA ESPECIFICAO DE PROJECTO 39 EXEMPLOS DE ESPECIFICAES DE PROJECTO 40

CONTEDO

ix

5.3.1 5.3.2 5.3.3

6

Implementao de Projectos Colaborativos 6.1 6.2

6.3

DR A6.4

INTRODUO CONCEPO E DESENVOLVIMENTO DE EQUIPAS 6.2.1 Formao da equipa, incluso 6.2.2 Confrontao 6.2.3 Regulao 6.2.4 Performance 6.2.5 Finalizao GESTO DE CONFLITOS, MOTIVAO E DESEMPENHO 6.3.1 Gesto de conitos 6.3.2 Gesto e avaliao do desempenho CONCLUSO

Bibliograa

ANEXO - Exemplo de trabalho efectuado por alunos da disciplina

PROJECTO XMAGA

FT75 83 83 84 86 86 87 87 88 88 89 90 92 93 94 94

Um mtodo de tipo diagrama: o mtodo GANTT Exemplo de um Projecto de veculo Um mtodo de caminho crtico: o mtodo PERT

70 73

DR A FT

Agradecimentos

DR A

O desenvolvimento de um programa para a disciplina de Introduo ao Projecto Electromecnico, de que o presente texto apenas uma componente, cedo demonstrou no ser um problema trivial. As duas principais diculdades foram, em primeiro lugar, o tratar-se de uma disciplina para um curso de banda larga e, em segundo lugar, o facto de a disciplina surgir no plano curricular do curso de Licenciatura de 1o Ciclo (3o Ano). O trabalho de desenvolvimento do currculo contou com a colaborao dos vrios docentes do Departamento de Engenharia Electromecnica que compem as diversas reas do saber. As reas consideradas compreendem as Cincias da Engenharia Mecnica/Termodinmica; as Cincias da Engenharia Electrotcnica/Electrnica; e as Cincias da Engenharia Informtica/Automao e Controlo. A leitura do texto permitir detectar gralhas, erros, e omisses, que espero me possam ser comunicadas para incluso em futuras revises do trabalho. J. C. P.

FTxi

DR A FT

Prefcio

DR A

Um fogueto atravessa os cus guiado por giroscpios e acelermetros electromecnicos. Um cardiologista diagnostica um paciente usando um electrocardiograma obtido por um sistema electromecnico. Um cientista explora as leis da natureza usando o seu computador, a informao armazenada em discos rgidos que funcionam com base na electromecnica. E, evidentemente, tanto o cardiologista como o cientista tomam o pequenoalmoo preparado em torradeiras electromecnicas. No nosso mundo, a engenharia mecnica e a engenharia electrotcnica esto em geral interligadas. Cada dispositivo elctrico tambm um dispositivo mecnico; e muitos dispositivos mecnicos so produzidos por mquinas alimentadas electricamente e controladas electronicamente. A Engenharia Electromecnica caracterizada pela sua interdisciplinaridade. O Engenheiro Electromecnico projecta sistemas que combinam os fenmenos de origem elctrica e mecnica. Esta arte, pois disso mesmo que se trata, tem evoludo ao longo dos ltimos 100 anos e adquiriu no Japo at um nome mais pomposo Mecatrnica. Haver quem diga que a jovem arte da electrnica ultrapassou os feitos da velha mecnica, em parte porque a electrnica que comanda os modernos dispositivos tecnolgicos, nos computadores, nos aparelhos de udio e vdeo, e nos sistemas robotizados. Mas a mecnica muito mais antiga, tem j milhares de anos! Mas s a combinao destas duas artes, a Engenharia Electromecnica, permite a construo de toda uma panplia de sistemas que constituem o mundo moderno. Muitos dispositivos electrnicos destinam-sexiii

FT

xiv

PREFCIO

DR A

a produzir efeitos que no so electrnicos. E de forma inversa, muitos dos dispositivos mecnicos so fortemente apoiados pela electrotecnia. A electrotecnia e a mecnica tm, em simultneo, aspectos simples e complexos. Todos os circuitos elctricos (mas no os campos elctricos) podem ser convenientemente representados usando diagramas num plano bi-dimensional. Mesmo as montagens mais complexas podem ser representadas num nmero pequeno de planos com muito poucas conexes entre eles. Estas montagens incluem circuitos impressos, painis de controlo, e circuitos integrados, estes ltimos so dos componentes mais complexos jamais inventados pela humanidade. A simplicidade mecnica dos diferentes circuitos elctricos, ligados por cabos, tornou-os fceis de projectar do ponto de vista econmico e, portanto, foi possvel constru-los dotados de elevada complexidade e capacidade. Ao olharmos para alguns destes componentes at consideramos trivial o projecto do motor de combusto. Mas, por outro lado, a maior parte dos componentes mecnicos so fortemente tri-dimensionais, e necessitam de uma representao mais complexa que os elctricos ou electrnicos. Para qualquer dos sistemas necessrio efectuar clculos detalhados, baseados nas Cincias da Engenharia, por forma a que o seu comportamento possa ser previsto e a que estes sistemas sejam devidamente projectados. Muito pouco pode ser apreendido por simples inspeco visual da montagem de um circuito elctrico, ela apresenta-se misteriosa e requer um estudo aprofundado para ser compreendida. E, por outro lado, muitos sistemas mecnicos parecem to supercialmente bvios; mas verica-se depois que so to subtilmente complexos. Esta viso supercial, de sistemas aparentemente bvios, leva alguns estudantes a considerarem-na como uma forma inferior da arte da engenharia. Nada de mais errado! Geralmente pensamos que os sistemas electromecnicos tm sempre partes mveis, e a maioria tem-nas. No entanto, qualquer dispositivo elctrico esttico (por exemplo um transformador) consiste numa estrutura mecnica, que neste caso foi projectada para aproveitar as suas propriedades elctricas. Esta interligao electromecnica ocorre desde o nvel microscpico, na electrnica do estado slido, at ao nvel macroscpico, por exemplo nos gigantes radiotelescpios. Este texto destina-se aos alunos do terceiro ano da Licenciatura em Engenharia Electromecnica, em particular para apoiar a disciplina de Introduo ao Projecto Electromecnico. Nesta fase da sua formao considera-se que j adquiriram sucientes conhecimentos, de Cincias Exactas e de Cincias da Engenharia, que permitem introduzi-los ao mundo maravilhoso da concepo de um sistema electromecnico. Esta disciplina no pretende aumentar o nvel de formao na rea das Cincias da Engenharia, mas sim contribuir para a formao dos estudantes na rea da Engenharia da Concepo. Pretende-se assim, numa primeira fase, apresentar a metodologia de projecto sistemtico e, numa segunda fase, levar os estudantes a aplicar essa metodologia ao desenvolvimento de um pequeno sistema electromecnico. A formao em planeamento e organizao do projecto, em gesto de equipas e de conitos, cada vez mais reconhecida como uma mais-valia para o engenheiro. Esta alis a

FT

PREFCIO

xv

Covilh, Universidade da Beira Interior. Fevereiro de 2008.

DR A

FTJ. C. PSCOA

losoa que seguida nas melhores escolas de engenharia do mundo. Tratase portanto de uma disciplina multi-disciplinar, e integradora, que permitir ao estudante fazer a sinergia, e interiorizar, os conhecimentos j adquiridos nas vrias disciplinas do curso.

DR A FT

INTRODUO AO PROJECTO EM ENGENHARIA

DR A1.1 RESUMOIntroduo ao Projecto Electromecnico, Primeira Edio. Por Jos C. Pscoa Copyright c 2009.

Este captulo destina-se a familiarizar o estudante com a natureza do projecto em engenharia e com a forma como o mesmo produzido. Comeamos por fazer uma distino entre os mtodos de resoluo de problemas da matemtica, e das cincias, e a metodologia de resoluo de problemas de projecto em engenharia. Examinamos ainda detalhadamente a denio de projecto em engenharia. Introduzimos a noo de sistema e apresentamos aspectos relacionados com o seu projecto, em particular exploraremos a evoluo das ideias de projecto desde o seu surgimento at sua implementao. Nesse momento enfatizaremos a importncia de investir os recursos intelectuais sucientes, nestas fases iniciais, de forma a diminuir a probabilidade de ter de fazer alteraes extremamente dispendiosas nas fases posteriores do projecto. O captulo encerra com uma reexo, algo losca, sobre as subtilezas e a beleza associada ao desenvolvimento de um projecto em engenharia. 1.2 CINCIA, MATEMTICA E ENGENHARIA Muitos estudantes referem o seu interesse pelas reas da matemtica e da cincia como razes subjacentes ao seu interesse pelo estudo da engenharia.1

FT

CAPTULO 1

2


Baseiam a sua ideia de engenharia na sua experincia do ensino secundrio referente resoluo de problemas abstractos, como o caso de; Baseiam-se ainda em problemas que se apresentam mais relacionados com o mundo real, como o caso do seguinte problema:A fora do vento numa superfcie plana varia com o valor da rea dessa superfcie e com o mdulo da velocidade do vento ao quadrado. Quando o vento sopra a 16 Km por hora, a fora numa rea de 4 5 metros 5 Kg. Qual ser a fora numa rea de 1 metro quadrado se o vento soprar a 12 Km por hora?

DR A1

Estes estudantes tm uma percepo da engenharia que se baseia na sua experincia das aulas de fsica e qumica, onde combinavam os seus conhecimentos de matemtica com os princpios fsicos. Esta percepo de que a engenharia somente constituda por aplicaes da matemtica e das cincia fsicas reforada pelo currculo tradicional dos cursos de engenharia. Este pe grande nfase em cursos de cincias e matemticas nos dois primeiros anos, e em aplicaes especializadas da cincia e da matemtica naquilo que geralmente se consideram as disciplinas de Cincias da Engenharia1 . Qualquer que seja o campo de aplicao destas disciplinas ele traduz-se, na maior parte das vezes, por um conjunto de caractersticas comuns. Em primeiro lugar, os problemas so apresentados com formalidade e so bem colocados. A expresso bem colocados refere-se aqui a que o problema se apresenta com dados completos, sem ambiguidades, e livre de quaisquer contradies. Se no tivesse este tipo de caractersticas, os estudantes iriam queixar-se e o docente teria de reformular o problema de forma considerada correcta. Em segundo lugar, as solues para cada problema so nicas e sintticas. Existe geralmente uma s resposta correcta, isto , um nmero, um conjunto de nmeros, ou smbolos. Na realidade at so muitos os livros de texto usados em cursos de engenharia que apresentam as solues dos problemas num anexo. Em terceiro lugar, estes problemas so fechados de forma bastante evidente. Isto , atravs da leitura do enunciado a forma da soluo (nmero, smbolo etc.) imediatamente evidente. Em quarto lugar, estes problemas so aplicados a reas muito especcas do conhecimento. Aps lermos um enunciado no resta muita dvida sobre se o problema de electrnica ou de termodinmica. Resolver problemas que tm todas, ou algumas, destas caractersticas extremamente importante para a formao do futuro engenheiro! Este tipo de problemas desenvolve, e amadurece, as capacidades analticas que so essenciais em muitas situaes de projecto em engenharia. No entanto, a maioria dos problemas de engenharia no mundo real no possui este tipo de caractersticas. Em particular, muitos problemas de projecto so mal colocados, no tm uma soluo nica, e o tipo de soluo no imediatamenteElectrotecnia, Sistemas Digitais, Mecnica dos Materiais, Termodinmica...

FT

x2 8x + 15 = 0.

CAMINHANDO DO PENHASCO PARA O PNTANO

3

Terreno Slido Cincias da Engenharia

Figura 1.1 Estudante de engenharia a contemplar o pntano do projectista.

DR A2

evidente. Alm disso, requerem geralmente a integrao de conhecimentos provenientes de diversas disciplinas ou reas do saber. Os estudantes que adquiriram fortes competncias para resolver problemas de matemtica e de cincias fsicas, sem terem tido qualquer experincia anterior de projecto, podem achar difcil ajustar a sua forma de raciocnio a esta forma menos precisa de resolver problemas. Da a necessidade de uma disciplina de Introduo ao Projecto em Engenharia.

1.3 CAMINHANDO DO PENHASCO PARA O PNTANO O Professor Donal Schn, do MIT2 , utiliza uma analogia grca para evidenciar a diferena entre a forma tradicional de resoluo dos problemas em matemtica e cincias fsicas e o que necessrio para tratar os problemas do projecto em engenharia. Ele compara a forma de resolver problemas em matemtica e cincias fsicas com o estarmos beira de um precipcio de terreno estvel. A solidez do terreno simboliza o carcter perene e estvel das leis das cincias e das regras da matemtica, proporcionando assim um lugar confortvel ao estudante que se prepara para fazer um curso de engenharia. Por contraste, o mundo do projecto em engenharia envolve muitas incertezas, ambguo e amide inconsistente. O Professor Schn compara este mundo a um pntano na base do penhasco, veja-se a Fig. 1.1. extremamente difcil conseguir andar num pntano, e so tambm necessrias outras competncias para sobreviver travessia.Massachussets Institute of Technology.

FTPntano do Projectista

Estudante Tpico de Engenharia com Bases Slidas em Matemtica e Cincias

4



Figura 1.2

Modo como o professor de introduo ao projecto vai guiar o estudante.

DR A

Os aspectos subjectivos tendem a ter uma importncia muito superior no pntano, em relao natureza objectiva e analtica da vida em terra rme. A relao entre o docente e o estudante tem tambm uma natureza diferente. O docente de matemtica, de fsica, ou de cincias da engenharia um especialista no seu campo, e o mtodo de ensino baseia-se em transferir o mximo de informao para o estudante. Existem evidentemente muitas forma de facilitar essa transferncia de conhecimento (aulas tericas, aulas de demonstrao, aulas de resoluo de problemas...), mas a direco dominante consiste em transmitir informao do docente para o aluno de forma objectiva. O docente j conhece as respostas e, com sorte, o estudante no m do semestre j dever ter adquirido a quantidade necessria de respostas certas para ter sucesso. Mas como o projecto muito mais subjectivo, e muito raramente existe uma nica resposta correcta. As opinies sobre se uma deciso de projecto superior a outra so geralmente uma funo dos valores e preferncias do avaliador. O docente de projecto no um transmissor de factos, mas um facilitador do processo de projecto e um consultor dos estudantes na procura de solues para os problemas, veja-se as Fig.s 1.2 e 1.3. O docente ser mais parecido com um rbitro que vericar se as aces empreendidas so consistentes com as regras, ser tambm como um guia que devido sua experincia far com que a viagem seja mais agradvel e produtiva. As ferramentas adquiridas ao estudar projecto fornecero as capacidades necessrias para atravessar o pntano de uma forma agradvel. O docente no remover os aspectos subjectivos e as incertezas associadas ao problema, mas ser til para que o estudante se adapte e consiga sobreviver nesse ambiente.


Professor de Introduo ao Projecto Neste Sentido

DEFENIO DO PROJECTO EM ENGENHARIA

5

Professor de Introduo ao Projecto

Conhecimentos De Projecto


Figura 1.3 Benecios de estudar com rigor a disciplina de Introduo ao Projecto Electromecnico.

DR A

1.4 DEFENIO DO PROJECTO EM ENGENHARIA

Resoluo de problemas reais. As tcnicas associadas ao projecto em engenharia so uma verso mais apurada dos mtodos que todos ns utilizamos para resolver os nossos problemas do dia-a-dia. O procedimento que usualmente aplicamos para resolver os nossos problemas dirios bastante evidente: Encontramos um problema, procuramos obter mais informao sobre o problema, formulamos diferentes solues possveis, e a melhor soluo adoptada. Alguns problemas so de tal forma simples, e as solues to bvias, que as pessoas os resolvem sem terem conscincia do processo que conduziu sua resoluo.Exemplo: Uma criana est a passear de bicicleta e as suas calas cam presas na corrente da transmisso. A criana pode resolver o problema de trs formas: a) enrolando as calas ao longo das pernas; b) instalando na bicicleta um protector na zona da corrente; c) colocando um elstico de forma a apertar as calas contra as pernas.

A abordagem usada pela criana depende de muitos factores, incluindo a sua familiaridade com a bicicleta, os materiais disponveis, a sua experincia anterior, e a sua criatividade. O que funciona bem para o Joo pode no se adequar Susana. O que funciona bem hoje pode no ser adequado daqui a seis meses. Qualquer que seja a soluo, a criana desenvolve o seu procedimento de projecto sem hesitao. Quando o problema mais complexo (como o so a maioria dos problemas de engenharia), necessrio utilizar uma abordagem metdica e com uma organizao formal. O projecto em engenharia baseia-se portanto na utilizao de uma abordagem sistemtica para resolver uma determinada classe de problemas. Estes so geralmente de grande dimenso e apresentam um elevado grau de com-


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Denio de projecto do ABET. Para prosseguirmos o nosso estudo vamos analisar a denio de projecto adoptada pelo ABET (Accreditation Board for Engineering and Technology). O ABET a organizao que avalia e acredita os currculos dos cursos de engenharia nos Estados Unidos. Em Portugal a Ordem dos Engenheiros que tem essa tarefa3 . O ABET dene o projecto em engenharia da seguinte forma:O projecto em engenharia a forma de obter um sistema, um componente, ou um processo que satisfaa um conjunto de necessidades. um processo de deciso (muitas vezes iterativo), no qual as cincias bsicas, a matemtica, e as cincias da engenharia so aplicadas para converter determinados recursos de forma optimizada e com um objectivo denido. De entre os elementos fundamentais do procedimento de projecto destacam-se a denio de objectivos e critrios, a sntese, a anlise, a construo, o ensaio, e a avaliao. Num curriculum de engenharia, a componente de projecto deve incluir pelo menos algumas das seguintes caractersticas: o desenvolvimento da criatividade do estudante, a utilizao de problemas abertos, o desenvolvimento e utilizao de metodologias de projecto, a criao da formulao e especicaes de projecto, a considerao de solues alternativas, a apreciao da possibilidade de implementao das solues, e a descrio detalhada do sistema projectado. Para alm disso, essencial incluir um conjunto de restries reais como sejam; factores econmicos, segurana, abilidade, esttica, tica, e impacto social.

DR A3

Note-se que o projecto em engenharia no uma aco isolada mas sim um processo. O ABET identica o objectivo do projecto em engenharia como,...a forma de obter um sistema, um componente, ou um processo industrial que satisfaa um conjunto de necessidades. Note-se ainda que o resultado do projecto pode no ser um componente, ou sistema, fsico. Pode ser apenas um processo, industrial ou no. o caso, muitas vezes, da indstria qumica, da engenharia dos materiais, ou da engenharia informtica. A denio do ABET tambm refere algumas das ferramentas analticas usadas pelos engenheiros nas suas actividades de projecto; as cincias bsicas, a matemtica, e as cincias da engenharia. Finalmente o ABET identica alguns dos elementos do processo de projecto; a denio de objectivos e critrios, a sntese, a anlise, a construo, o ensaio, e a avaliao. No seu conjunto a denio do ABET j um manual de como iniciar um projecto.Esta situao est a ser revista no mbito do processo Bolonha e da instituio de um Conselho Nacional de Acreditao de Cursos.

FT

plexidade. Como poderemos ento distinguir um problema de projecto em engenharia de outro tipo de projectos, ou de outro tipo de actividades usadas para a resoluo de problemas? Alguns momentos de reexo sobre como responder a esta questo fazem-nos imediatamente compreender que j camos no pntano! No existe uma resposta nica para esta questo no existe uma denio nica e denitiva do que o projecto em engenharia. No entanto, no devemos deixar-nos vencer pelo problema. Vamos ento procurar informao sobre a denio do projecto em engenharia. Se carmos parados o mais certo afundarmo-nos no pntano!

DEFENIO DO PROJECTO EM ENGENHARIA

7

O Projecto como acto central da vida do engenheiro. Apesar das diculdades encontradas quando se tenta reduzir a complexidade do projecto em engenharia a regras, e modelos, simples e universais, o projecto um acto central da vida do engenheiro. O projecto o culminar de todas as actividades da engenharia, ele inclui a anlise e todas as outras ferramentas e actividades desenvolvidas para atingir os objectivos de projecto. Embora possam existir variantes, dependendo do tipo de projecto, um engenheiro deve ter a capacidade de viver, e conviver, com o seguinte:

A produo de solues de projecto a partir de um conjunto limitado de especicaes. A produo de esquemas de projecto e a sua anlise, bem como dos desenhos de construo e da restante documentao tcnica num prazo bem denido.

DR A A capacidade para identicar problemas. Possuir capacidades criativas. A capacidade para simplicar problemas. Ter slidos conhecimentos tcnicos. Possuir capacidades analticas.

A investigao das especicaes de projecto de um determinado componente, de um sistema, ou da montagem e instalao em concordncia com outros departamentos da empresa. O desenvolvimento de projectos que tenham custos econmicos adequados, e com uma qualidade funcional apreciada, de forma a assegurar uma imagem favorvel empresa junto dos seus clientes. O desenvolvimento de projectos de viabilidade para produtos futuros. A capacidade de desenvolver negociaes com vendedores sobre aspectos relacionados com a aquisio de componentes ou equipamentos, bem como para negociar com empresas parceiras ou subcontratadas.

A vericao, conduo e integrao no trabalho de equipas.

As qualidades pessoais, que derivam das responsabilidades anteriormente enunciadas, que devem de ser assumidas pelo engenheiro so:

Compreender a necessidade de dar respostas urgentes.

FT

A denio deixa ainda a necessria liberdade, e responsabilidade, ao engenheiro de projecto para este denir o que necessrio e suciente para criar o projecto e resolver o problema. No existem regras absolutas para o que se deve fazer, ou como fazer, s existe a experincia e a intuio do projectista. Ou seja, o projecto em engenharia um autntico pntano.

8


Conseguir julgar com cuidado solues e/ou propostas. Ter capacidade de deciso. Possuir uma mentalidade aberta. Ter capacidades de negociao. Conseguir comunicar de forma fcil e ecaz.

Possuir capacidades de superviso e motivao.

Todas as pessoas possuem em maior ou menor grau estas competncias ou habilidades. No caso dos engenheiros de projecto elas so desenvolvidas, e amadurecidas, atravs da prtica do projecto e da sua exposio s prticas de outros. 1.5 O PROJECTO ELECTROMECNICO

DR A

A maioria dos projectos so um trabalho de equipa, de natureza multidisciplinar, onde as distines entre as disciplinas tradicionais, mecnica, electrotecnia, electrnica, civil, e at engenharia qumica se tornam difusas. Novas reas de especializao esto constantemente a surgir; a informtica, a mecatrnica, a biomdica... Consideremos, como exemplo, a indstria automvel. Nos seus primrdios esta indstria era uma coutada do engenheiro mecnico. Mas foram surgindo desenvolvimentos signicativos, como sejam: os sistemas electrnicos de gesto do motor; os sistemas de controlo de aderncia e auxlio travagem, os sistemas de suspenso activa, os airbags, etc. O projecto destes sistemas, extremamente complexos, requer o contributo de diferentes tipos de especialidades da engenharia. Alm disso, a seleco da tecnologia mais adequada para cada componente, no quadro de um projecto integrado, tornou-se cada vez mais importante para o sucesso do produto. S os engenheiros com uma viso alargada de todas as potenciais tecnologias a empregar podem tomar as decises correctas. Vamos apresentar como exemplo o caso do sistema ABS num automvel. Uma vez que a indstria automvel era dominada pelos engenheiros mecnicos evidente que os primeiros sistemas de anti-bloqueio eram puramente mecnicos. Embora o desempenho dessas unidades ABS mecnicas fosse considerado adequado nessas fases iniciais do desenvolvimento do conceito, esta tecnologia foi ultrapassada pelos modernos sistemas integrados de ABS que incluem; tecnologias electrnicas, mecnicas, e de software. Os sistemas puramente mecnicos no conseguem atingir os nveis de desempenho dos sistemas integrados electromecnicos. O ABS, como o nome sugere, melhora o desempenho na travagem prevenindo um bloqueio das rodas. Um sistema deste tipo apresentado na Fig. 1.4. Na gura 1.4-a) apresenta-se o esquema geral, na gura 1.4-b) apresenta-se o circuito electrnico. Para uma descrio completa do sistema seria ainda necessria uma gura que representasse o circuito hidrulico. Este sistema permite que ocorra a travagem sem que se perda o controlo

FT

O PROJECTO ELECTROMECNICO

9

DR Ab)

Figura 1.4 Desenho esquemtico do sistema ABS de um automvel Volvo a), e diagrama do circuito electrnico de controlo do ABS b).

direccional, permitindo ainda reduzir as distncias de travagem. O sistema funciona atravs de um conjunto de sensores que determinam a velocidade, e acelerao, de cada roda e comparam esses valores com a velocidade do veculo de forma a modular a presso nos traves de forma adequada. A complexidade do sistema completo, representada na Fig. 1.4-a) e b) mostra bem a necessidade de uma abordagem inter-disciplinar no projecto deste sistema. Os componentes principais do sistema so: (1) Sensor das rodas da frente. (2) Disco de travagem das rodas da frente. (3) Modulador hidrulico. (4) Unidade de controlo. (5) Sensor das rodas traseiras. (6) Disco de travagem das rodas traseiras. (7) Lmpada indicadora. (8) Circuito hidrulico dos traves.

FTa)

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DR A

So utilizados sensores do tipo indutivo para enviar a informao referente ao valor da velocidade das rodas para a unidade central de controlo (computador). Os sinais sinusoidais recebidos pela unidade de controlo so convertidos para sinais digitais, de forma a poderem ser processados pelos circuitos lgicos. Os componentes principais do sistema electrnico so: (1) A bateria. (2) A chave da ignio. (10) O alternador. (2/11) Os fusveis. (15) A bobine. (66) O comutador do travo. (85) O velocmetro. (105/107) As lmpadas indicadoras. (252) A unidade central de controlo. (253) O modulador hidrulico. (254) A unidade de proteco contra sobrecargas. (255) A unidade conversora analgico/digital do velocmetro. (256) O sensor da roda frontal esquerda. (257) O sensor da roda frontal direita. (258) A caixa de fusveis do ABS. (270) O sensor das rodas traseiras. No possvel apresentar de forma detalhada o processo de projecto do ABS neste texto, nem desejvel. No entanto, importante notar que um projecto deste tipo pouco depois substitudo por outro mais sosticado e avanado. Por exemplo, mais recentemente surgiram outros tipos de sistema que incluem a matriz do chassis activo DSTC (Dynamic Stability and Traction Control). Este sistema utiliza um conjunto de sensores, incluindo um sensor de posicionamento da direco, que permite comparar o comportamento real com o comportamento desejvel do carro. O DSTC permite regular a velocidade das rodas de forma a estabilizar o veculo. A Volvo, pioneira neste tipo de sistemas, descreve o DSTC como uma mo invisvel que mantm o veculo na estrada em condies extremas. O nosso objectivo ao introduzir o ABS como exemplo foi puramente o de reforar o conceito do projecto em engenharia, e de ilustrar as complexidades inerentes a este tipo de projecto. 1.6 O PROCESSO DE PROJECTO SISTEMTICO EM ENGENHARIA O custo, em particular nos mercados internacionais, s um dos factores em que se baseia o sucesso de um produto. A abilidade, a adequao ao objectivo, o tempo de entrega, a facilidade de manuteno, e muitos outros factores tm uma inuncia signicativa. E muitos deles so inuenciados e determinados pelo projecto. Um bom projecto um dos factores chave do sucesso, quer a nvel nacional quer no mercado de exportao, e um bom projecto essencialmente assente em processos formais de projecto. O procedimento de projecto em engenharia, na sua forma mais simples, basicamente um processo de resoluo de um problema. E este pode ser

FT

O PROCESSO DE PROJECTO SISTEMTICO EM ENGENHARIA

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DR A

aplicado a qualquer tipo de problema, e no s a problemas de engenharia. Convm lembrar que o processo de projecto sistemtico que apresentaremos, de per si, no fornecer nenhuma soluo de projecto. O objectivo ao recomendar um processo de projecto o de apoiar o projectista, fornecendolhe uma metodologia e um ambiente adequados. Sem esse processo existe o perigo, bem real, de que quando jovem engenheiro colocado perante um problema de projecto, e uma folha de papel em branco, este seja incapaz de iniciar o trabalho. Ao aderir de forma rigorosa a um processo de projecto, como o que referiremos mais frente, o projectista pode libertar a mente (que pode car extremamente confusa durante o projecto) de forma a poder ser mais criativo e a obter solues mais racionais. Uma abordagem sistemtica permite ainda manter um registo lgico e claro do desenvolvimento do projecto. Este aspecto particularmente importante nos casos em que o produto objecto de posterior desenvolvimento e redesenho. Alm disso, o projectista garante que foram seguidas boas prticas de projecto no caso de existir um posterior conito judicial (uma situao que cada dia acontece mais na vida de um projectista e das empresas). Este tipo de justicao, de boas prticas de projecto, mais facilmente demonstrado se houver uma abundante documentao, como o caso de registos de decises tomadas e das razes porque foram tomadas. Se aceitarmos ento a necessidade de uma abordagem sistemtica, ento sob que forma e em que ordem devemos considerar os diferentes factores? Existem diferentes procedimentos sugeridos na literatura sobre metodologias de projecto, mas a maioria destes so semelhantes e distinguem-se apenas em pequenos detalhes. A Fig. 1.5 ilustra o procedimento de projecto sugerido por Pahl e Beitz e a Fig. 1.6 apresenta o procedimento sugerido pelo SEED. O estudo das duas guras revela uma semelhana a nvel global, sendo que o procedimento de base consiste em identicar o problema, construir possveis solues, seleccionar uma ou mais solues, renar e analisar o conceito seleccionado, proceder a um projecto de detalhe, e fazer uma adequada descrio do produto de forma a permitir a sua produo. Como bvio, para que ambos os modelos estejam completos deve ainda incluir-se a recolha e reciclagem do produto no m da sua vida til. O modelo do SEED ser o seguido ao longo deste texto. Como se verica analisando as linhas de uxo, o projecto um processo iterativo que inclui o retorno s fases iniciais e ainda algumas actividades que se devem executar em paralelo. Este o procedimento normal. O seu carcter iterativo o princpio fundamental do processo de projecto. Ao projectar algo de novo participamos numa viagem de explorao e de descoberta. medida que o projecto progride, cada vez mais informao descoberta e mais conhecimento adquirido. Se o projectista no tiver uma abordagem iterativa ele no consegue introduzir essa informao nas fases posteriores, uma vez que as rgidas decises iniciais bloqueiam a introduo da nova informao. H que ser exvel e re-avaliar as decises iniciais. A abordagem sistemtica no uma lista de instrues a seguir cegamente. No existe, alis, uma soluo nica para o problema. Convm agora introduzir algumas palavras de cautela. O projecto em engenharia nem sempre um processo sequencial, e nem sempre se pode

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Figura 1.5 Modelo de desenvolvimento do projecto. Pahl G., Beitz W., Feldhusen J., Grote K.-H, Engineering Design, Sringer (2007).

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O PROCESSO DE PROJECTO SISTEMTICO EM ENGENHARIA

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DR A

Figura 1.6 Metodologia de projecto proposta por Pugh, S. Total Design: integrated methods for sucessful product engineering, Addison Wesley (1995).

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DR A1.7 EXEMPLO GENRICO Um novo anexo para o hospital. Um novo sistema de aquecimento.

dividir em actividades discretas que se devem completar totalmente antes de passar seguinte. esta a justicao de estarem sempre includos circuitos de realimentao em qualquer diagrama que represente o processo de projecto. No entanto, devemos chamar a ateno para o facto de o processo de projecto ser muito mais complexo do que o representado nos diagramas. Muitas vezes as tarefas desenrolam-se de forma iterativa e em paralelo. Alm disso, normalmente o projectista no ca totalmente satisfeito com o resultado nal. As limitaes de tempo restringem os desejos do projectista. Uma empresa maximiza os seus lucros ao conseguir que a equipa de projectistas coloque o mais rapidamente possvel o produto no mercado. O que signica que ao rever o produto, posteriori, o mesmo possa ser melhorado. O futuro engenheiro projectista deve estar preparado para conseguir viver neste tipo de ambiente, onde os seus desejos de perfeio so condicionados por restries de tempo e custo. O primeiro e mais importante estgio do processo de projecto, veja-se a Fig. 1.6, consiste na formulao de um conjunto de especicaes do produto PDS (Product Design Specications). Um aspecto muito importante ao nvel do comrcio internacional, onde a competio feroz. As empresas tm de usar uma abordagem lgica e formal de forma a conseguirem obter lucro. portanto essencial que exista uma adequada denio do problema, de forma a servir como guia e avaliadora nas restantes fases de desenvolvimento do projecto. O processo de projecto sempre semelhante, independentemente do tamanho e complexidade do problema. No entanto ele geralmente alvo de imprevistas complicaes adicionais, o que torna essencial uma abordagem exvel ao nvel da gesto do projecto.

Vamos ilustrar o processo de projecto considerando o problema de construir um anexo num edifcio de um hospital. Requer-se que todas as obras ocorram com o resto do edifcio em servio e, devido a possveis actos terroristas, que seja prevista uma proteco contra exploses. De forma sistemtica podemos dizer:

Gabinetes e escritrios para mdicos, enfermeiros e restantes funcionrios.

Especicaes. De forma a desenvolver uma lista detalhada de especicaes para o problema torna-se necessrio proceder a algumas investigaes iniciais. Devem ser obtidas as plantas do edifcio existente mas, como normal, no existe informao sobre os clculos originalmente feitos para a resistncia dos pilares do edifcio, nem sobre a profundidade a que os mesmo se encontram enterrados. ento feita uma vistoria ao local e ainda feita

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EXEMPLO GENRICO

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uma prospeco geotcnica, onde se constata que o terreno s comea a ser estvel a partir da profundidade de 21 m. As amostras extradas foram analisadas em laboratrio com vista a denir o comportamento do solo. Gerao do conceito ou soluo. Aps terem sido denidas as especicaes, e depois de terem sido analisadas as normas tcnicas referentes a fundaes e a construes em beto, incluindo a informao tcnica sobre construes capazes de resistir a exploses, so consideradas diferentes alternativas de projecto. feito um brainstorming entre os elementos da equipa de projecto, e de entre as diferentes solues propostas so escolhidas as trs consideradas melhores. As trs solues mais promissoras so: 1. Adicionar um novo andar aos existentes. 2. Expandir o andar do rs do cho.

3. Construir um edifcio mais pequeno, de dois andares, ligado por corredores.

DR A4

Seleco do conceito ou soluo. A soluo 1 foi abandonada porque se vericou que os pilares existentes no aguentariam a carga extra, e o custo do reforo da estrutura seria proibitivo. A soluo 3 foi abandonada porque se vericou que seria impossvel tirar partido da iluminao natural, visto que o terreno disponvel se situava numa zona acidentada. A soluo 2 foi seleccionada porque apresentava caractersticas ptimas do ponto de vista das especicaes e dos requerimentos do cliente.

Projecto de detalhe. Aps tomar a deciso sobre a soluo a adoptar procede-se a um cuidado trabalho de projecto. Nesta fase entram todas as reas das cincias da engenharia (a resistncia de materiais, a termodinmica, a electrotecnia, a informtica...). necessrio fazer clculos para a estrutura do edifcio, para os sistemas de aquecimento e refrigerao, para as redes de uidos e ventilao, para a iluminao e distribuio de energia, para os sistemas de telecomunicaes e de informtica4 , etc.

Produo. Uma vez feito o projecto de detalhe pode iniciar-se a construo do edifcio. No caso de um produto industrial h a criao de um prottipo, e o seu ensaio, antes da produo em massa do referido produto. O projecto que descrevemos apresentava uma elevada complexidade, mas foi completado no tempo estipulado e abaixo do oramento previsto. Muitos dos projectos no correm to bem, geralmente devido ao facto de no se ter tido o cuidado adequado nas fases iniciais de projecto, designadamente na fase iterativa. Neste caso o processo de projecto foi seguido de forma rgida. Um dos factores que mais contribuiu para o sucesso, para alm da competncia tcnica da equipa, foi a sua capacidade de comunicar deO Engenheiro Electromecnico pode participar activamente em muitos destes sub-projectos, designadamente nos sistemas HVAC, nas redes de gs, e nos electrotcnicos e de telecomunicaes.

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Figura 1.7 projecto.

Interfaces e comunicao no seio da empresa no mbito da realizao de um

DR A1.8 INTERFACES DO PROJECTO5

forma adequada com as vrias sub-equipas, responsveis pelas vrias reas de engenharia do projecto.

Como se vericou anteriormente, essencial que o projectista possua uma boa capacidade de comunicao. Estas competncias esto claramente indicadas na Fig. 1.7, que refere as diferentes linhas de comunicao dentro do departamento de projecto e com o exterior. Como vimos, o processo de projecto inicia-se com a denio das especicaes de projecto PDS. Este o tiro de partida para iniciar o projecto. Existem dois grupos de linhas de comunicao principais, as internas e as externas. No interior do grupo de projecto, as necessidades de comunicao podem envolver a solicitao de dados de clculo aos restantes elementos da equipa. Podem ainda envolver a troca de informao sobre as diferentes solues de detalhe tomadas, pois estas podem restringir as solues a adoptar pelos outros elementos da equipa5 . A comunicao com o exterior pode ocorrer com outros departamentos6, dentro da empresa, e com outras empresas. A Fig. 1.7 apresenta as linhas principais de comunicao, mas podem existir muitas outras. Vejamos em detalhe os tipos de comunicao que necessrio manter:Por exemplo, a localizao dos cabos de energia pode restringir as opes a tomar relativamente localizao dos meios de telecomunicaes ou informticos. 6 Por exemplo, com o departamento de produo para saber sobre a viabilidade de construo de um produto, ou ainda com o departamento nanceiro para manter os custos dentro dos limites oramentais.

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INTERFACES DO PROJECTO

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Compras. O departamento de compras recebe informao tcnica do departamento de projecto sobre o tipo de componentes a adquirir. A comunicao maioritariamente num nico sentido.

Anlise/Consultores. As empresas recorrem muitas vezes a especialistas, ou consultores, que fornecem anlises detalhadas equipa de projecto. Neste tipo de informao pode incluir-se os dados referentes ao cumprimento de normas, utilizao de materiais especiais7 , ou a consulta de especialistas em anlise computacional de tenses mecnicas ou campos elctricos, etc.. Produo. Embora o processo de comunicao seja essencialmente unidireccional, veja-se as Fig.s 1.5 e 1.6, compete ao departamento de projecto fornecer os detalhes tcnicos (desenhos e mtodos) necessrios produo, podem ainda existir ligaes a outros departamentos. Nas reunies de reviso do projecto (fase iterativa) deve estar sempre presente um representante do departamento de produo, com vista a assegurar que os mtodos de produo mais adequados sejam especicados pela equipa de projecto. Isto faz parte do que geralmente se designa por projecto concorrente (Concurrent Engineering), e permite reduzir o tempo necessrio para passar do conceito inicial produo dos primeiros produtos para venda. Alm disso, o departamento de produo fornece informao ao de projecto, solicitando modicaes ao projecto inicial de forma a facilitar o processo de produo. Manuteno e servio. Este geralmente um processo unidireccional, em que a informao fornecida equipa de projecto permite reformular o projecto com vista a aumentar a vida til e a reduzir os custos de manuteno. Investigao. Nas empresas mais pequenas os departamentos de projecto e de investigao encontram-se em geral agrupados. Em empresas de maior dimenso estes departamentos investigam e introduzem novas ideias e conceitos. Na indstria automvel so de todos conhecidos os concept cars. So testadas muitas ideias que nunca chegam fase de projecto, ou de produo. Subcontratao. Muito poucas empresas produzem totalmente, e isoladamente, o produto que vendem. Alm de que, devido s economias de escala, geralmente mais barato comprar os componentes necessrios a outras empresas. importante que a equipa de projecto, em conjunto com o departamento de vendas, comunique com as empresas subcontratadas de forma a poder aproveitar a experincia destas na incorporao dos seus produtos.7

DR A

Por exemplo, na indstria alimentar (ao inox) e na hospitalar (plsticos especiais).

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Vendas. Tem de existir uma relao de comunicao contnua, nos dois sentidos, entre o departamento de projecto e o de vendas. O departamento de vendas comunica os desejos dos clientes e o departamento de projecto fornece descries tcnicas e dados sobre o desempenho do produto.

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Educao acadmica clssica

Perigo! - no tem conhecimentos aprofundados

DR A1.9 PRINCPIOS

Figura 1.8 Perl da formao do engenheiro.

Como vimos anteriormente, necessrio que o engenheiro projectista comunique com muitas pessoas e com diferentes departamentos. Estes contactos so facilitados no caso de o projectista ter uma formao multidisciplinar, como o caso do Engenheiro Electromecnico. No pense, no entanto, o estudante que este conhecimento se adquire totalmente no meio acadmico. Como se ilustra na Fig. 1.8 a indstria pretende engenheiros com um conhecimento total em todas as disciplinas. Mas os cursos universitrios tendem a produzir engenheiros que conhecem em profundidade apenas algumas das reas. Tambm pode acontecer que os engenheiros projectistas no desenvolvam um conhecimento sucientemente aprofundado em cursos de banda mais larga. Portanto, na ilustrao nal apresentada na Fig. 1.8 apresenta-se uma soluo: O Engenheiro projectista deve ter um conhecimento de banda larga, e em complemento ter as orelhas bem abertas para apreender o requerido conhecimento de detalhe.

Neste texto, e no nal da cada captulo, iremos apresentar os princpios de projecto em engenharia que forem sendo identicados.

FTNecessidades da indstria Objectivo - engenheiro projectista

AVISO FINAL

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Princpios introdutrios

Compromisso. Uma soluo nica, e perfeita, raramente encontrada e geralmente temos de contentar-nos com uma soluo ptima. a soluo que naquele momento mais satisfaz os requisitos impostos pelo cliente.

Complexidade. O projecto uma tecnologia e no uma cincia, portanto, importante que a par do conhecimento das cincias da engenharia o projectista possua competncias ao nvel da gesto de projectos, do trabalho em equipa, da facilidade de comunicao, etc.

Responsabilidade. Existe a possibilidade de ocorrerem falhas, devido a negligncia ou a erros de clculo, mas a responsabilidade cair sempre sobre os ombros do engenheiro projectista. Simplicao.. Em geral, a soluo mais simples a melhor e todos os engenheiros apreciam solues simples e elegantes.

DR A1.10 AVISO FINAL 1. Euforia inicial! 2. Desencanto e desiluso! 3. Procura de um culpado! 4. Punio do inocente!

Um comentrio, para meditar, sobre um processo de projecto alternativo ao enunciado neste captulo:

5. Louvor e distino para quem no esteve envolvido no projecto!

evidente que, ao seguir-se uma metodologia de projecto sistemtico se reduz as probabilidades de ocorrerem as situaes anteriores.

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Iterao. O processo de obter uma soluo de projecto deve seguir criteriosamente as vrias fases identicadas, e pela sua ordem, mas deve existir sempre uma realimentao e abertura modicao das solues iniciais. esta a natureza fundamental do projecto em engenharia.

DR A FT

IDENTIFICAO DO PROBLEMA

DR A2.1 RESUMO 2.2 INTRODUOIntroduo ao Projecto Electromecnico, Primeira Edio. Por Jos C. Pscoa Copyright c 2009.

Neste captulo so apresentados de forma detalhada os passos necessrios para denir o conjunto de especicaes do projecto (PDS - Project Design Specications). Antes de construir as especicaes de projecto o projectista tem de fazer pesquisas e reunir a informao relevante. Este um processo contnuo e que se deve manter ao longo de todo o desenvolvimento do projecto. Iremos ainda descrever as componentes principais das especicaes de projecto e apresentaremos um exemplo prtico. A denio do conjunto de especicaes do projecto constitui o primeiro passo para dar inicio ao projecto.

Vamos comear com um exemplo aparentemente simples. Caso nos fosse proposto que projectssemos um saca-rolhas, estaramos ns em condies de o fazer? A Fig. 2.1 apresenta um conjunto de diferentes tipos de sacarolhas. Aps observarmos a gura somos levados a crer que sim, que seremos capazes de projectar um saca-rolhas. No entanto, porque ser que existem tantos tipos diferentes de saca-rolhas? Como que foi possvel que diferentes equipas de projecto chegassem a solues to diferentes?21

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CAPTULO 2

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Figura 2.1 Diferentes tipos de saca-rolhas de design clssico.

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Figura 2.2 Dois saca-rolhas de design moderno.

Analisemos em detalhe os diferentes saca-rolhas. Na Fig. 2.1, e da esquerda para a direita, temos o saca rolhas com dupla hlice, o saca-rolhas com armao em alavanca, o saca rolhas simplicado e o que inclui o saca caricas, um outro saca-rolhas com desmultiplicao de fora, e o saca-rolhas que levanta automaticamente a rolha ao enroscar. O primeiro compreende um sistema com rosca esquerda, e direita, a primeira enrosca na rolha e a segunda extrai a rolha. Os sistemas de alavanca e desmultiplicao de foras permitem facilitar a extraco da rolha. O ltimo sistema permite extrair a rolha medida que a hlice se enrosca na mesma. Todos os dispositivos apresentados se baseiam na introduo de uma hlice na rolha. Diferem essencialmente na forma de desmultiplicar as foras, na sua forma e design, na sua complexidade e obviamente no seu custo de produo. De forma a projectar um produto que satisfaa determinada necessidade tem de ser feita uma prospeco de mercado, e devem ser especicadas as caractersticas tcnicas desejadas pelo cliente. Neste caso do saca-rolhas teremos de considerar o tipo de desmultiplicao de foras, a aparncia do produto, e o custo de produo. A obteno da soluo de projecto inicia-se sempre com a denio das fronteiras que caracterizam o espao de projecto. As especicaes inici-

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INTRODUO

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DR A

almente apresentadas equipa de projecto esto geralmente incompletas. Portanto, necessrio fazer um trabalho de pesquisa e de procura de informao adicional, antes de conseguir denir correctamente o conjunto de especicaes do produto/projecto (PDS). E estas tm de ser postas em causa ao longo de todo o processo de projecto. Esta abordagem, de estar sempre a questionar a soluo, pode inclusive alterar at os desejos do cliente. Vejamos de novo o caso do projecto do sacarolhas. Se o problema inicial fosse o de saber como projectar um dispositivo para remover a rolha de uma garrafa, ento, outras solues poderiam surgir. A Fig. 2.2 ilustra dois dispositivos para remover uma rolha que no usam uma hlice, so eles o extractor de toro e o de bomba de ar. O sistema de toro consiste em introduzir as duas agulhas na borda da rolha e efectuar um movimento de toro, e traco, para extrair a rolha. O sistema de bomba de ar utiliza uma agulha que permite pressurizar o interior da garrafa, e a rolha sai por efeito do aumento da presso no interior da mesma. Para poder chegar a dispositivos deste tipo a equipa de projecto teve de colocar de parte a possibilidade de usar uma hlice. Consideremos agora o mesmo problema de outra forma: O que pretendemos retirar o vinho do interior da garrafa e no necessariamente a rolha. Nesse caso, remover a rolha pode no ser a nica soluo! Para colocarmos de novo a questo da importncia da correcta especicao do problema vamos analisar duas conquistas da engenharia. As duas fotograas apresentadas nas Figs. 2.3 e 2.4 apresentam a ponte Vasco da Gama e o Concorde (o primeiro avio comercial de passageiros supersnico do mundo, mas que entretanto deixou de estar ao servio). Ambas as guras apresentam um aspecto exterior simples e elegante, mas no seu interior ambos se apresentam extremamente complexos, so magnicas conquistas da engenharia com que os nossos avs nem sonhariam. Um primeiro esboo das especicaes de projecto (PDS) deve ser desenvolvido antes de tentarmos sequer pensar em solues para o problema. Este aspecto muito importante, pois pode conduzir posteriormente a perdas nanceiras, e de tempo, neste caso por serem consideradas ms solues para o problema. Embora seja desejvel que se construam as especicaes de projecto antes do seu inicio, temos de concordar que nem sempre isso possvel. O processo de projecto iterativo, e as especicaes de projecto tm de ser consideradas como um documento de trabalho em aberto ao longo de todo o processo de projecto. Tal como se representa na Fig. 1.6 atravs das linhas de realimentao. As especicaes de projecto devem ser questionadas em todas as fases do projecto, e devem ser atendidas as informaes fornecidas pelo cliente e por outros elementos da equipa de projecto. O objectivo sempre o de obter as especicaes de projecto com o maior nvel de detalhe possvel. extremamente importante que os possveis clientes sejam identicados e que a linguagem usada nas especicaes de projecto seja clara. No devem ser utilizados termos demasiado tcnicos que impeam que as mesmas sejam assimiladas pelos restantes engenheiros da equipa multidisciplinar, ou por um cliente que seja de uma rea no tcnica.

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Figura 2.3 A ponte Vasco da Gama a maior ponte da Europa com um comprimento de 17.2 km, 10 dos quais sobre o Rio Tejo. Imagem cedida pela Lusoponte.

DR A1. A denio da rea do saber do problema. 2.3 CONCENTRAR-SE NA FUNO

uma tarefa fundamental da equipa de projecto garantir que cada funo e restrio especicada seja relevante, adequada e realista. Consequentemente, importante que seja feita uma investigao aprofundada do problema pelo projectista antes de ser encontrada uma soluo. Para tratar problemas de grande complexidade recorre-se geralmente sub-diviso do problema em elementos mais pequenos. Em geral, existem duas tarefas que devem de ser consideradas quando se pretende identicar um problema de forma cuidada, so elas:

2. E a formulao o mais exacta possvel do mesmo problema.

A formulao exacta do problema envolve a escrita de um conjunto de especicaes, e estas referem-se a funes que o produto deve desempenhar e incluem as restries a observar. A informao necessria para descrever estas duas tarefas pode j ser conhecida ou vir a ser obtida em resultado de clculos preliminares, de ensaios experimentais, ou por pesquisa de produtos semelhantes.

Como sabemos, se pretendermos obter uma soluo para determinado problema devemos em primeiro lugar procurar denir bem esse problema. Infelizmente, denir o problema com recurso a uma frase pode tornar-se muito redutor, isto , o engenheiro descreve um problema tendo em vista uma soluo particular. O que pode limitar a criatividade e originar apenas

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CONCENTRAR-SE NA FUNO

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DR A

Figura 2.4 O Concorde foi uma das maravilhas da engenharia do Sec. XX. Imagem cedida pela British Airways

simples modicaes, de um conceito existente, em lugar de introduzir uma desejvel mudana radical no projecto. Para reduzir este tipo de actuaes o projectista deve concentrar-se nas funes a ser desempenhadas pela soluo de projecto.

Exemplo Considere-se o caso dos cortadores de relva. Numa empresa que produz maquinarias para jardim o gerente chamou os engenheiros de servio e proclamou: Necessitamos de projectar um cortador de relva que seja o mais popular produto no seu segmento de mercado!. Os engenheiros comearam a trabalhar no problema. Aps um esforo e tempo considervel geraram inmeros projectos diferentes para cortadores de relva (por exemplo, com proteces adicionais, com sistemas de desligar automticos, com mltiplas lminas para um corte mais eciente, com um sistema de encaixe de forma a poder guardar-se sem ocupar tanto espao na garagem, com carcaas de design atraente etc.). Infelizmente nenhum destes cortadores de relva se tornou o mais revolucionrio e popular do mercado. Pelo menos no to popular como desejava o gerente da empresa (mais conhecido por cifres $$$). Um dia, um dos engenheiros mais velhos sugeriu

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DR A

No se deve denir o problema em termos de um produto existente, pois nesse caso s conseguiremos gerar variantes desse produto e no admitiremos outras solues radicalmente diferentes. Pelo contrrio, devemos concentrar-nos na funo/funes que queremos que o projecto/produto faa e descrever o problema em termos dessas funes. A engenharia um processo iterativo. Devemos estar sempre preparados para reconsiderar as hipteses, as decises, e as concluses a que chegmos durante as fases anteriores do procedimento de projecto, em particular se surgirem novos dados que aconselhem essas alteraes.

Durante as fases iniciais do programa espacial ameExemplo ricano pensou-se que a reentrada da cpsula espacial na atmosfera, devido ao efeito de resistncia viscosa, poderia elevar a temperatura exterior da cpsula a valores que seriam insuportveis pelos materiais conhecidos. Foi elaborada uma directiva de investigao: Desenvolver um material que suporte as elevadas temperaturas que ocorrem na reentrada na atmosfera. Quando ocorreram as primeiras viagens lua da Apollo, nos anos 60 e 70 do sculo passado, esse material ainda no tinha sido inventado. Ento como que foi possvel trazer de volta terra em segurana os astronautas? A resposta que a formulao do problema foi alterada. Em lugar de procurar um material altamente resistente a essas temperaturas procurou-se simplesmente uma forma de trazer os astronautas em segurana na cpsula. Se no havia material resistente a essas temperaturas, ento teriam de se reduzir as temperaturas de contacto com o material. Vericou-se que alguns meteoros no so completamente destrudos quando atingem a terra, a razo para tal que eles vo perdendo material por vaporizao. A vaporizao faz com que a temperatura baixe. As cpsulas espaciais foram ento protegidas com um material de escudo que se evapora a altas temperaturas.

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que se reformulasse o problema. Em lugar de procurar encontrar o cortador de relva mais popular, sugeriu que se procurasse um meio ecaz para manter a relva curta. Comeou um brainstorming, com muitas ideias irrealistas e outras mais realistas. Num brainstorming no estamos preocupados se as ideias so ou no realistas, apenas estamos preocupados em gerar muitas ideias. Se gerarmos 50 ideias diferentes em duas horas algumas ho-de ser interessantes. Claro que foram sugeridas muitas ideias...incluindo a ideia mirabolante de adicionar um qumico ao fertilizante que s deixasse a relva crescer 5 cm. Bom, um dos engenheiros tinha um lho. O lho o engenheiro costumava brincar com um yo-yo, balanando-o pro cima da cabea e rodopiando...bingo! Este engenheiro sugeriu que uma corda que rodasse a alta velocidade poderia ser um meio adequado para aparar a erva. Esta ideia levou ao projecto de um dos aparelhos de corte de relva mais populares hoje em dia. Acha que consegue adivinhar qual?


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2.3.1 A tcnica de recolocao do problema

A tcnica de recolocao do problema tem quatro objectivos. Pretende-se atingir esses objectivos atravs da explicitao, reformulao e recolocao do problema de diversas formas. A hiptese subjacente a de que se o problema for recolocado de diversas formas, ento poderemos conseguir uma compreenso melhor e mais aprofundada do problema que necessita de ser resolvido.

1. Determinar o problema real em contraste com um problema inicialmente assumido. 2. Determinar as restries reais, e as fronteiras, do problema em lugar das inicialmente preconcebidas.

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3. Identicar objectivos mensurveis, em lugar de objectivos dados ou pressupostos inicialmente.

4. Identicar relaes entre entradas, sadas e incgnitas.

A tcnica da recolocao do problema pressupes que comeamos com uma formulao fuzzy ou ambgua do problema, o que muitas vezes o caso. Focando-nos nos objectivos e actividades anteriores, o problema pode ser renado e corrigido at que atinja uma forma aceitvel. 2.3.2 Determine a fonte e a causa: diagramas Why-Why Esta abordagem estabelece simplesmente que devemos considerar a fonte/origem da descrio do problema. Ser que essa fonte pode ou (seja ela uma pessoa, um artigo, dados experimentais...) explicar como foi estabelecida a denio do problema? Mais, ser que a denio do problema se concentra na fonte ou nos sintomas? O engenheiro tem de se concentrar na fonte da infeco e no simplesmente nos seus sintomas. Uma das tcnicas para identicar as causas do problema criar um diagrama Why-Why (porqu-porqu), nesse diagrama descreve-se o problema, ou a situao, a considerar do lado esquerdo e so criados ramos para a sua direita em que cada um desses ramos est associado a uma determinada fonte do problema. Tenta-se ento identicar mais causas especcas. A Fig. 2.5 apresenta um exemplo de um diagrama Why-Why. Existem tcnicas grcas mais elaboradas, semelhantes ao diagrama WhyWhy, para determinar as causas provveis associadas a um dado problema. Nesse tipo de mtodos est includa o diagrama de rvore de falhas (fault tree diagram).

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Portanto, coloca-se ento a questo de saber qual o problema que devemos resolver. Existem diferentes metodologias que foram propostas para ajudar a formular o problema. So mtodos heursticos, pequenas regras que foram sendo coligidas pela experincia passada. No entanto, ao contrrio das leis da fsica, no garantem partida o sucesso absoluto.

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DR AFigura 2.5

Diagrama Why-Why usado para procurar a causa de um problema.

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2.3.3 O mtodo de reviso Na grande grande maioria das vezes um engenheiro no confrontado com um problema totalmente novo, mas sim com a necessidade de introduzir melhorias num projecto anterior. A empresa pode ter investido somas elevadas em recursos humanos, nanciamento, e equipamento com vista a projectar, produzir, distribuir e promover determinado produto ou servio. Nesse caso no se pode modicar tudo sem perder todo este investimento. Alm disso, o produto/servio pode ser um sucesso em termos de marketing e espera-se que enfrente uma cada vez maior competio por parte de produtos/servios semelhantes num futuro prximo. Esta situao encontra-se muito especialmente na situao em que uma patente, que proteja o projecto, esteja quase a expirar. Portanto, tm de ser incorporadas melhorias no projecto. O mtodo de reviso pode usar-se quando pretendemos encontrar uma nova abordagem para esta tarefa, ou como tcnica de criatividade para gerar novas ideias. O mtodo assume simplesmente que o foco do esforo de projecto deve ocasionalmente mudar em direco ao produto ou soluo (em lugar de em relao funo especca a ser obtida com a soluo) se tivermos esgotado todos os esforos de reformulao do problema, ou se necessitarmos de estimular o pensamento criativo de forma a gerar novos conceitos de projecto. A importncia de nos concentrarmos na funo foi evidenciada no exemplo do cortador de relva que demos atrs. No entanto, se prendssemos obter formas de melhorar um cortador de relva existente, poderia ser importante modicar a denio do problema para projectar um modo eciente de manter os relvados ou uma forma eciente de manter os cortadores de relva, sendo que neste caso teramos de encontrar formas de reduzir os custos de manuteno dos cortadores de relva e de aumentar a sua vida til. Uma modicao do foco do problema deste tipo faria com que nos preocupssemos com as origens do dano em cortadores de relva. Por exemplo, pedras e rochas que podem causar danos nas lminas. De forma a reduzir esses problemas, um projecto cuidado usaria um conjunto de rolos que permitiriam que o cortador se deslocasse na vertical quando atravessasse uma zona de rochas, o que permitiria reduzir os danos sobre a mquina. Mudando o foco do produto permite encontrar necessidades adicionais do cliente (i.e. facilidade de utilizao, reduzida manuteno e custos de reparao, facilidade de armazenamento) e uma reviso de um projecto existente pode ser a soluo. 2.3.4 Estado presente e estado desejado usando diagramas de Duncker Ajustando o EP (estado presente) ao ED (estado desejado) Uma outra estratgia para formular adequadamente o problema especicar o EP e o ED do processo ou sistema em desenvolvimento. O engenheiro modica ento quer o EP quer o ED, ou ambos, at que surja uma correlao satisfatria entre os dois. Por exemplo, um estudante que frequenta um curso de Introduo ao Projecto em Engenharia e um curso de Fsica pode colocar as seguintes proposies:

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DR A

EP: Eu necessito de estudar Fsica. ED: Eu quero obter uma nota superior a 16 em Introduo ao Projecto em Engenharia. Infelizmente, o EP (estado presente) no tem muito em comum com o ED (estado desejado). Isto , o EP parece ser irrelevante para atingir o estado desejado. No entanto, aps cuidada reexo sobre o assunto e reformulao o estudante pode re-escrever as duas declaraes da seguinte forma: EP: Eu necessito de estudar Fsica porque tenho um exame na prxima semana. ED: Eu quero obter uma nota superior a 16 em Introduo ao Projecto em Engenharia. Continua a existir uma separao entre as duas declaraes, portanto necessrio fazer uma nova reviso: EP: Eu necessito de estudar Fsica porque tenho um exame na prxima semana, mas o nico tempo livre que eu posso dedicar Fsica j est atribudo Introduo ao Projecto em Engenharia. ED: Quero ter boas notas em Introduo ao Projecto e em Fsica. Comeamos agora a ver a relao entre o EP e o ED, embora necessitemos ainda de renar o texto: EP: Eu ainda no estou sucientemente preparado para o meu prximo exame de Fsica e tambm necessito de trabalhar para Introduo ao Projecto em Engenharia. ED: Eu quero ter boas notas em Introduo ao Projecto e no meu exame de Fsica. Finalmente vericamos que existe uma correlao directa, e bvia, entre o EP e o ED. As verses nais destas declaraes unem-se em termos especcos (projecto, exame) e em termos de requisitos (boas notas). O estudante pode agora investigar os diferentes caminhos que so soluo deste problema e que conduzem o EP ao ED. Como exemplo podemos declarar: eu tenho de me tornar mais eciente no meu trabalho; eu vou falar com os meus professores para esclarecer as dvidas; eu vou diminuir drasticamente o nmero de horas que dedico a ver televiso e ocupar esse tempo aos meus trabalhos acadmicos; eu vou re-organizar o meu trabalho de projecto de forma a faz-lo de forma mais eciente. O estudante pode ainda pensar em combinar algumas destas opes, embora talvez no as possa combinar todas em simultneo.

Diagramas de Druncker: solues gerais, funcionais e especcas Os diagramas de Druncker constituem uma ferramenta grca que pode ser usada para desenvolver um conjunto de declaraes de EP e ED que se ajustem. Estes diagramas focam-se no desenvolvimento de solues em trs nveis diferentes: o geral, o funcional, e o especco.

As solues gerais so de dois tipos: 1) as que requerem que uma determinada aco seja tomada de forma a atingir o estado desejado (ED), e 2) as que transformam o ED at que este se ajusta ao EP, o que elimina a necessidade de atingir o ED inicial mas que impe algumas modicaes ao EP de forma a torn-lo aceitvel. Por vezes NENHUMA aco tomada pois descobrimos que o EP mais favorvel do que quaisquer EDs: A esta soluo chama-se soluo nula.

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DR A8

As primeiras verses de computadores pessoais, para uso domstico, tiveram uma grande aceitao pelo mercado. Embora na verdade eles fossem muito limitados em termos de processamento de texto e capacidade de clculo. No entanto estas mquinas tambm no eram muito caras. Posteriormente as vendas comearam a diminuir ao constatar-se que no eram capazes de fazer o que as pessoas desejavam que eles zessem. Os gestores concluram que teriam de se tomar medidas para que estas mquinas voltassem a ter sucesso comercial. Podemos ento perguntar: Quais as estratgias a considerar? Recordemos que a cada benefcio est sempre associado um custo8 . Por exemplo, talvez os computadores voltassem a ser populares se lhes fossem aumentadas as capacidades. No entanto, esta estratgia implicaria um investimento adicional por parte da empresa no desenvolvimento de novos projectos. O que se traduziria num aumento do custo de venda do computador. Uma segunda alternativa seria convencer as pessoas, atravs de uma campanha macia de marketing, de que o computador pessoal era um bem absolutamente essencial. Isto poderia ser feito apresentando novas aplicaes para o computador pessoal. Ainda assim todo esse esforo, ainda que imaginativo, poderia no ser bem sucedido. Que fazer ento para resolver este dilema? Um diagrama de Drunker aplicado a este problema pode ser usado para encontra os vrios caminhos soluo, veja-se a Fig. 2.7. Note-se a forma como o diagrama liga os trs diferentes nveis de soluo, em conjunto com a transformao do EP para o ED. Ele permite-nos organizar os pensamentos e renar os vrios caminhos soluo. Cada uma das solues especcas pode ento ser cuidadosamente renada e avaliada.

2.3.5 Investigando solues existentes: as melhores prticas e o benchmarking O benchmarking foi uma tcnica introduzida pela Xerox e que actualmente usada em muito outras indstrias. Esta tcnica consiste em a empresa comparar o seu desempenho com o dos seus concorrentes, ou com o de outros grupos, de forma a identicar reas onde pode haver melhorias. Um tipo de benchmarking, que mais focalisado, conhecido de melhores prticas. Este foi inicialmente introduzido pela General Electric e consiste em identicar os melhores mtodos e os melhores desempenhos numa determinada indstria. Estas so ento designadas de melhores prticas e fornecem um modelo com que nos podemos guiar e que permitir aferir o desempenho futuro do nosso prprio grupo ou empresa.No h almoos grtis!!!

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As solues funcionais so ento geradas sem ter qualquer considerao pela sua possibilidade de implementao; limitamo-nos a considerar qualquer possibilidade que possa resolver o problema (a estas solues chamamos solues e se...). Finalmente estas solues funcionais so transformadas (se for possvel) em solues especcas que so realmente fazveis. A Fig. 2.6 apresenta um exemplo de um diagrama de Drucker para um problema relacionado com transportes pblicos. Consideremos um outro exemplo em que os diagramas de Drucker podem ser teis:

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Figura 2.6 Diagrama de Drucker para o problema de transportes pblicos.

DR AFigura 2.7 domstico.

Diagrama de Drucker para o problema dos computadores pessoais para uso

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CRITRIOS PARA A DEFINIO DAS ESPECIFICAES DO PROJECTO

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2.3.6 Abordagem fresca ao problema

Uma tcnica, relativamente simples, que usada para estimular o pensamento criativo e que pode auxiliar a formular o problema a do fresh eye. A abordagem fresca ao problema consiste em explicarmos o problema a algum que no pertena equipa de projecto. Este tipo de discusso pode levar-nos a perceber melhor os aspectos fundamentais do problema, pode ainda fornecer uma nova perspectiva da situao que leve a uma melhor e mais correcta formulao do problema.

DR ARequisitos de desempenho

2.4 CRITRIOS PARA A DEFINIO DAS ESPECIFICAES DO PROJECTO

Os critrios principais que sero aqui referidos, e que esto ilustrados na Fig. 2.8, destinam-se a ajudar na tarefa de escrever as especicaes do projecto. No devem ser considerados como uma lista obrigatria, sequencial, e completa a seguir. Os projectos so, pela sua prpria natureza, diferentes e portanto so necessrias especicaes diferentes para cada um. No entanto, a lista apresentada fornecer ao estudante um bom ponto de partida para iniciar o seu trabalho de projecto. Uma vez iniciado o projecto, o estudante vericar que outros critrios lhe surgiro em mente. O auxiliar mais importante do projectista a experincia, esta pode provir de consultores (neste caso os docentes) ou dos vendedores e fornecedores de componentes. Os cinco ttulos principais apresentados na Fig. 2.8 so; os requisitos de desempenho, os requisitos de produo, os factores de qualidade e normalizao, os requisitos de servio, e o tratamento de resduos.

Funo/Funes. Pode acontecer que o produto/projecto s tenha uma nica funo, mas em geral um produto tem mltiplas funes. E estas funes podem ainda ser consideradas principais ou secundrias. Podem ser de natureza mecnica, elctrica, ptica, trmica, magntica, acstica, etc. A funo principal de um motor de automvel fornecer potncia s rodas. Como funes secundrias podemos ter o fornecimento de calor para aquecimento, ou o fornecimento de potncia ao alternador para carregar a bateria.

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Quando estamos na fase de formularmos um problema estas podem ser tcnicas teis. Devemos vericar se existem problemas que j tenham sido resolvidos por outros. Analisar se as solues por estes obtidas foram satisfatrias, e no caso de o terem sido vericar porque? Se no foram satisfatrias ento devemos analisar porque? ainda importante vericar as diferenas, se existirem, entre o nosso problema e o dos outros. E colocar a hiptese de usar alguma dessas solues para resolver o nosso problema.

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Figura 2.8 Especicao dos critrios de projecto.

DR A9 10

Carga. Tambm a carga9 se pode dividir em primria e secundria. A carga primria reporta-se s funes primrias a desempenhar pelo produto. Os choques e vibraes, no caso de uma carga mecnica, podem ter consequncias no modo de usar o produto. O mesmo se pode dizer das variaes de carga sobre a rede elctrica. As cargas secundrias so geralmente quanticadas atravs de dados empricos. Os requisitos de desempenho, ao nvel da carga primria, devem ter uma tolerncia suciente para poder acomodar as cargas secundrias.

Esttica. Para alguns produtos este requisito no importante, em particular no caso do dispositivo estar oculto10. No entanto, e em particular no caso de produtos de consumo importante ter ateno ao design. Aspectos como a cor, a forma, e a textura devem ser tidos em conta. Todos os aspectos visveis devem concorrer para tornar agradvel a utilizao do produto e para denir uma imagem positiva da empresa. As especicaes ao nvel da esttica so geralmente de natureza qualitativa, e geralmente incluem analogias com produtos semelhantes encontrados no mercado11 . H uma regra tpica, a nvel esttico, que sugere que as formas se devem dividir em trs partes, a maioria dos panetos publicitrios segue esta regra! Fiabilidade. A vida til, desde que se tenha em conta as especicaes de manuteno, deve ser tambm um elemento a especicar. Esta especicao geralmente dada em termos de ciclos de operao12 em lugar

A carga pode aqui ser vista de um ponto de vista mecnico ou elctrico. No pelo facto de os condutores elctricos estarem ocultos, no caso de um aparelho electrnico, que estes no so implementados de forma ordenada. Neste caso a esttica serve, por exemplo, para facilitar a manuteno ou a dissipao de energia sob a forma de calor. 11 Podem tambm ocorrer analogias com formas animais ou encontradas na natureza. Recordemos a clssica analogia entre o automvel desportivo e o jaguar. 12 Os contctores e rels so projectados para comutar X milhes de vezes, os rolamentos para rodar X milhes de voltas.

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Condies ambientais. Estas condies incorporam as variaes de temperatura, de humidade, de presso, de campos magnticos, e de origem qumica a que o produto pode estar exposto. importante considerar estes efeitos ao nvel da produo, do armazenamento, do transporte, e claro as condies de operao. Tambm importante considerar as restries de ordem fsica (tamanho mximo admissvel, por exemplo). Estas restries so ditadas pelo local ou forma de utilizao do produto, mas tambm podem surgir devido a consideraes relacionadas com o transporte do mesmo. A forma mais simples de exprimir estas restries pode ser atravs de um esquema, ou esboo, que faa parte das especicaes de projecto.

DR A

Custos de produo. As empresas vendem os produtos de forma a obter o mximo preo que o mercado possa suportar, o que geralmente pouco tem a ver com o custo de produo do produto em si mesmo14 . Portanto, o custo mximo denido nas especicaes do produto deve ser o custo com que a equipa de trabalho tem de trabalhar. o custo de produo e no o preo de venda do produto.

Ergonomia (Factores Humanos). Se um produto para ser usado por um ser humano ento ele deve ter em conta esse facto. O projecto deve ter em conta a forma como o ser humano se relaciona com o produto. A interface homem-mquina, tal como identicada na Fig. 2.9, deve ser cuidadosamente especicada. As decises devem reectir as funes que podem ser desempenhadas pelos produtos, e estas variam muito com o tipo de mquina. No caso dos equipamentos electrnicos os utilizadores esto habituados a olhar para um display e a tomar decises sobre o controlo do dispositivo accionando comandos. O ambiente em que o produto vai ser utilizado deve ser tido em conta. A ttulo de exemplo, se os nveis de rudo esperados forem elevados ento o utilizador pode no conseguir ouvir um sinal sonoro de aviso. Neste aspecto tem ainda de ser tida em conta a antropometria, que se refere ao ramo da13 No caso de um hospital usual existirem meios prprios para suprir as falhas de energia da rede elctrica. Numa fase inicial podem ser usadas baterias e numa segunda fase geradores de emergncia instalados no local. 14 Note-se que no custo de produo tem de se fazer reectir todos os custos de investigao e desenvolvimento do produto. A Micro$oft exmia neste mercado!

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de unidade de tempo. Dentro do nmero de ciclos especicado tolervel ocorrer uma determinada percentagem de falhas aleatrias. Nos casos em que se espera uma grande vida til, e em que se sabe que os componentes vo ser usados num ambiente estvel e controlado, como o caso dos componentes electrnicos, uma prtica corrente especicar o tempo mdio de vida (MTTF - Mean Time To Failure) e o tempo mdio entre falhas (MTBF - Mean Time Between Failures). Em situaes onde a abilidade crucial devem ser previstos mecanismos de apoio redundantes13 . A abilidade est ainda intimamente ligada manuteno.

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Figura 2.9

Factores humanos a ter em conta na relao entre a pessoa e o produto

DR A

ergonomia que estuda as dimenses do corpo humano. Os comandos devem ser colocados ao alcance do utilizador! Qualidade. A qualidade do produto deve cumprir os requisitos do mercado, e a qualidade dos diferentes componentes deve ser consistente e uniforme. Os materiais e componentes incorporados no produto devem ser sujeitos a rigoroso controlo de qualidade. O mesmo deve acontecer com o produto nal. Peso. No caso da indstria aeronutica/aeroespacial este um requisito extremamente importante. Mas este nem sempre crtico noutro tipo de indstrias. Em geral, em qualquer produto que envolva movimento vantajoso reduzir o peso. Mas o aumento de peso pode ser benco quando se procura uma boa estabilidade. A reduo de peso tambm concorre para a reduo dos custos de produo porque necessrio incorporar menos matria prima. Rudo. Devem ser especicados os limites mximos de rudo que o produto pode emitir. Existem diferentes regulamentos, em diferentes pases, que estipulam os limites mximos de rudo. Deve ser tido o cuidado de especicar o valor mais baixo de entre os valores limite especicados para os pases para onde se vai exportar o produto. Podem ainda ser estipulados valores mais baixos que os valores limite por razes de marketing!

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Requisitos de produo

Materiais. Devem ser considerados os materiais necessrios para a produo e para as embalagens. Este requisito no deve restringir demasiado a equipa de projecto. Alguns dos critrios a considerar so; a corroso, a fadiga, a inamao, a massa especca, a dureza, a textura, a cor, a esttica, e a possibilidade de reciclagem. Convm ainda ter em ateno os regulamentos referentes ao manuseamento de matrias primas perigosas.

Montagem. O mtodo de montagem deve ser especicado, esta pode ser feita numa linha de montagem automtica ou manual. Nesta especicao inclui-se a denio da quantidade de componentes a incorporar por unidade de tempo. Nesta especicao deve ainda ser tida em conta a facilidade de desmontagem.

DR ANormas a considerar

Empacotamento e expedio. O tamanho e peso mximo adequado a um conveniente transporte deve ser considerado. A forma tambm pode ser um aspecto a considerar; encaixando-se os produtos uns nos outros pode reduzir-se os custos de transporte. A localizao de pontos de apoio, e de mecanismos de xao e trancagem, pode tambm contribuir para reduzir os riscos de deteriorao no transporte. Os custos associados ao empacotamento e expedio devem ser considerados nos custos de produo.

Quantidade. A quantidade de produto a vender tem um impacto profundo no mtodo de produo e nos materiais usados. Este um aspecto importante a considerar logo no inicio do projecto. Prazo de entrega. importante que sejam denidos prazos realistas para cada uma das fases do projecto e da produo. Este aspecto importantssimo caso tenha sido acordado um prazo com o cliente. Geralmente so includas penalizaes no contrato de fornecimento por entregas fora do prazo! O conjunto de especicaes de projecto deve conter de, forma detalhada, as datas contratadas para a fase de projecto, produo, ensaio, e entrega do produto.

Inspeco. O grau de conformidade com as normas, quando existentes, deve ser especicado nas denies do projecto de forma a ter em conta a legislao do pas. Ensaio. Os mtodos de vericao do produto devem ser especicados, incluindo os ensaios necessrios para aferir esses dados. Na fase nal so

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Processos. As instalaes de produo e de conformao de materiais da empresa e as necessidades de subcontratao devem ser especicadas. A abilidade e qualidade dos fornecedores deve tambm ser denida. Qualquer tipo de processo de acabamento deve ser devidamente especicado.

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Normas. As normas podem ter origem a nvel internacional, a nvel nacional, ou podem ser denidas localmente pela empresa. Geralmente as normas da empresa devem reectir as normas, ou as boas prticas, nacionais e internacionais, no caso de existirem.

Patentes. Efectuar uma pesquisa de patentes extremamente importante, de forma a que nos possamos certicar de no estar a infringir uma patente registada. As patentes so tambm uma boa fonte de informao no caso da empresa iniciar o desenvolvimento de um produto onde no tem tradio de produo. Eliminao

DR ARequisitos de operao15

Normas. As normas existentes para a eliminao dos resduos, ou do produtos no m da vida til, a nvel nacional e internacional devem constar das especicaes do projecto. Por exemplo, a utilizao de certo tipo de plsticos objecto de legislao com vista eliminao ou reciclagem dos resduos. Legislao. Qualquer legislao que dena o modo de eliminao, ou reciclagem, do produto tem de ser especicada. Nalguns casos a legislao pode ir at ao ponto de a empresa ser obrigada a receber o produto em m de vida15 .

Polticas da empresa. A empresa pode beneciar, em termos de marketing do produto, ao denir polticas de eliminao e reciclagem de resduos mais rigorosas. O aumento da vida til do produto tambm pode fazer parte das polticas de eliminao e reduo de resduos. Acidentes. As especicaes do produto devem considerar, quando seja caso disso, a possibilidade de ocorrerem acidentes.

Instalao. No caso de a instalao do produto ser complexa esta deve ser detalhadamente especicada. Nesta informao incluem-se os manuais de instruo, de montagem, e ainda o nvel de conhecimentos tcnicos que deve ser detido por quem instala o produto. o caso da reciclagem dos leos de automvel

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ainda feitos os testes de demonstrao na presena do cliente. Estes testes incluem demonstraes de funcionamento, de consumo de energia, de desempenho, e de abilidade. Nalguns casos estes ensaios so especicados por legislao. As especicaes de projecto devem ainda denir se o teste ser feito por amostragem, ou se toda a produo ser ensaiada.

CONTEDO DE UMA ESPECIFICAO DE PROJECTO

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Manuteno. Deve ser denida uma poltica que reduza as paragens, que simplique a manuteno, que assegure uma correcta desmontagem e montagem, incluindo a facilidade de acesso e de substituio de componentes. Se houver necessidade de manuteno de rotina, o intervalo e nvel de complexidade destas intervenes deve ser especicado. Por vezes so fornecidas ferramentas especiais que facilitam o procedimento de manuteno16 . Os nveis de conhecimento do pessoal habilitado para efectuar as intervenes de manuteno devem ser especicados. Quando necessrio devem ser fornecidos manuais de manuteno. Por vezes o sistema tambm incorpora auto-manuteno, como o caso de alguns sistemas de lubricao ou do re-arranque de sistemas informticos.

DR Aa) Identicao: ttulo, referncia, autoria, data. b) Verso: referncia a verses anteriores. c) Contedo: esquema do trabalho.16

Segurana. Existem diversas normas, legislao, e cdigos de conduta que denem os pressupostos de segurana. Estes devem constar do grupo de especicaes de projecto. Neste tipo de consideraes incluem-se as grelhas de proteco contra contactos directos, e indirectos, com elementos sob tenso elctrica. Vlvulas de segurana em instalaes sob presso. Neste grupo deve ainda denir-se o tipo de indumentria e material de proteco necessrio (luvas, capacetes, etc.). 2.5 CONTEDO DE UMA ESPECIFICAO DE PROJECTO Como se referiu necessrio um extenso trabalho at se chegar a um primeiro esboo do conjunto de especicaes de projecto. O que consta das especicaes de cada projecto diferente, mas a forma de organizar a informao genericamente a mesma. Assumindo que a informao est disponvel, incluindo o cliente objectivo e outras especicaes similares, o formato das especicaes deve ser o seguinte:

d) Prefcio: a razo da preparao das especicaes e as circunstncias em que foram preparadas.O conhecido caso das chaves Renault!

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Utilizao. O custo de utilizao do produto, que geralmente mais elevado que o de aquisio, deve ser tanto quanto possvel minimizado. Nestas especicaes incluem-se o custo com os operadores, o custo dos sobressalentes, o custo da energia, etc. Nalguns casos, em lugar desta diviso dos custos por categorias considerado o custo total durante a vida til do produto. As fontes de energia devem tambm ser identicadas. Esta pode ser de origem manual, gravitacional, elctrica, hidrulica, etc. Por exemplo, a alimentao pode ser monofsica ou trifsica.

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e) Introduo: denio dos objectivos. f) mbito: o que foi, ou no, includo, o domnio, os limites. g) Denies: nomenclatura de termos e smbolos utilizados.

h) Corpo das Especicaes: requisitos de desempenho, de produo, de normalizao, de reciclagem, e de operao i) Apndices: exemplos.

j) ndice: referncia por palavras ao texto.

k) Referncias: referncia a especicaes, internas, nacionais, ou internacionais.

Nem todas as seces so absolutamente necessrias para cada caso. Por exemplo, um prefcio s deve ser includo se for necessrio para ajudar a claricar as especicaes de projecto. No caso dos estudantes que esto a fazer o seu trabalho de projecto as verses, e a autoria, so por vezes redundantes, uma vez que s tero aplicao no caso de se tratar do trabalho de uma empresa. No entanto, as especicaes devem ser o mais completas possvel.

DR APrincpios a observar

2.6 EXEMPLOS DE ESPECIFICAES DE PROJECTO H alguns casos em que as especicaes de projecto podem ocupar mltiplos volumes, incluindo os contratos e garantias para com os clientes. No obviamente possvel apresentar esse tipo de especicaes num texto como este, portanto os exemplos apresentados servem para que os estudantes consigam perceber a metodologia e produzir as suas prprias especicaes, designadamente no mbito do projecto que iro desenvolver na disciplina. Na Fig. 2.10 so apresentadas as especicaes de projecto para uma mquina de posicionamento de placas de circuito impresso.

Denio. Com o acordo do cliente devem ser considerados todos os aspectos tcnicos do futuro produto. Informao. As especicaes devem ser suportadas por informao dedigna e actual proveniente de diferentes fontes. Funo. Deve ser fornecida uma especicao detalha das funes do produto, e este o ponto de partida para construir as especicaes. Restries. A equipa de projecto deve ser informada das restries que o cliente, ou anlises de mercado, considerem importantes.

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EXEMPLOS DE ESPECIFICAES DE PROJECTO

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DR A

Figura 2.10 Especicaes de projecto para uma mquina de posicionamento de placas de circuito impresso.

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DR A

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Iterao. No inicio as especicaes devem ser consideradas como um documento de trabalho, um esboo. medida que o projecto progride ser acrescentada, ou corrigida, a informao inicial.

FERRAMENTAS DE DESENVOLVIMENTO DO PROJECTO

DR A3.1 CRIATIVIDADEIntroduo ao Projecto Electromecnico, Primeira Edio. Por Jos C. Pscoa Copyright c 2009.

Neste captulo sero referidas algumas das ferramentas, ou aptides, que o projectista deve saber utilizar e/ou desenvolve

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Introdução ao projecto electromecânico