Oqueéengenharia

O Accreditation Board for Engineering and Technology (ABET, o órgão que credencia quase todos os cursos de engenharia dos Estados Unidos) define engenharia como “a profissão em que o conhecimento das ciências matemáticas e naturais adquirido por estudo, experiência e prática é aplicado com critério para desenvolver formas de utilizar, de maneira econômica, os materiais e as forças da natureza em benefício da humanidade”.

Leia essa definição devagar e ela diz algo mais específico que “a engenharia usa a ciência”. Um físico pode entender perfeitamente como um material se deforma sob carga sem nunca precisar decidir a espessura de uma viga, com um orçamento real, em um prazo real, usando material que realmente dá para comprar. No momento em que “de forma econômica” e “em benefício da humanidade” entram na frase, a disciplina passa de entender como algo funciona para decidir o que realmente construir, e essa decisão é sempre tomada sob restrições que a ciência sozinha não resolve.

Este curso trata essa distinção como a primeira coisa que vale a pena entender, antes de qualquer conteúdo técnico específico, porque ela explica por que o resto do curso é organizado como é: não em torno de física abstrata, e sim do problema recorrente de transformar física em algo que funciona dentro de um orçamento.

ABET, definição de engenharia, conforme reproduzida em materiais curriculares de engenharia, https://users.ece.utexas.edu/~holmes/Teaching/EE302/Slides/UnitOne/tsld002.htm.

Um equívoco comum, fácil de ter antes de fazer engenharia de verdade, é achar que as restrições são um incômodo por cima da “engenharia de verdade”, imaginada como o problema técnico puro por baixo. Na prática, identificar e atender às restrições geralmente é a engenharia: a solução técnica para “faça uma viga resistente o bastante” costuma ser simples; o trabalho real é deixá-la resistente o bastante dentro de um orçamento de massa, um custo de material, um processo de fabricação e um prazo, tudo ao mesmo tempo.

As restrições vêm de vários lugares, e um engenheiro na prática precisa saber de que tipo cada uma é. Restrições físicas (a tensão de escoamento de um material, a velocidade da luz, o ponto de ebulição da água a uma dada pressão) não podem ser negociadas de jeito nenhum. Restrições normativas (um código de obras, uma norma de segurança, um limite de emissões) às vezes podem ser contestadas ou dispensadas por um processo formal, mas não são simplesmente opcionais. Restrições de recursos (orçamento, prazo, mão de obra qualificada disponível) são negociáveis em princípio, mas negociá-las geralmente custa outra coisa de que o projeto também precisa.

Confundir essas categorias é um erro comum e caro. Uma equipe que trata uma restrição de recursos como se fosse lei física abre mão de opções que tinha; uma equipe que trata uma restrição física como se fosse só problema de recursos desperdiça esforço tentando negociar algo que nunca ia mudar.

Um primeiro projeto raramente funciona exatamente como pretendido, e tratar isso como fracasso em vez de como o meio normal do processo é um dos hábitos mais prejudiciais que um engenheiro novo pode ter. O próprio Manual de Engenharia de Sistemas da NASA incorpora isso ao vocabulário formal: define “iterativo” como a “aplicação de um processo ao mesmo produto ou conjunto de produtos para corrigir uma discrepância descoberta ou outra variação em relação aos requisitos”, e “recursivo” como agregar valor a um sistema “pela aplicação repetida de processos para projetar produtos da camada imediatamente inferior ou realizar produtos finais da camada imediatamente superior dentro da estrutura do sistema”.

Em termos simples: iterar é voltar e consertar a mesma coisa depois de descobrir que ela não cumpre bem o requisito; recursão é aplicar de novo o mesmo processo básico de projeto, um nível de detalhe abaixo, para projetar as peças que formam o todo. Um grande sistema de engenharia (uma espaçonave, um carro, uma ponte) não é projetado uma vez de cima; ele é projetado, verificado e corrigido, de novo e de novo, em cada nível, do sistema inteiro até os componentes individuais, até cada nível atender aos próprios requisitos e as peças se encaixarem corretamente.

Essa estrutura é o motivo de os diagramas do “processo de projeto de engenharia” quase sempre incluírem um ciclo em vez de uma linha reta do problema à solução. O ciclo não é um diagrama das coisas dando errado: é um diagrama de como um projeto realmente fica certo.

Manual de Engenharia de Sistemas da NASA, NPR 7123.1, definições de “iterativo” e “recursivo”, https://www.nasa.gov/reference/2-0-fundamentals-of-systems-engineering/.

O processo de projeto que este capítulo descreve é comum a toda a engenharia; o que muda de uma disciplina para outra é a física, os materiais e os sistemas com que cada uma trabalha. A ABET credencia separadamente programas de engenharia civil, mecânica, elétrica, química, de produção, aeroespacial, biomédica, ambiental e de computação, entre outras: disciplinas distintas construídas sobre corpos distintos de conhecimento técnico, todas aplicando o mesmo processo de fundo de projeto e gestão de restrições que este capítulo acabou de descrever.

A distinção também aparece formalmente: o National Council of Examiners for Engineering and Surveying aplica exames de licença de Princípios e Prática de Engenharia separados para disciplinas diferentes, porque a competência licenciada de um engenheiro em projeto estrutural não estabelece, sozinha, competência em sistemas elétricos de potência ou em projeto de processos químicos: as disciplinas compartilham um processo, mas não um corpo de conhecimento especializado.

Este curso passa os oito capítulos restantes percorrendo vários desses corpos de conhecimento (estática e materiais, termodinâmica e fluidos, fundamentos de elétrica, sistemas de controle) justamente porque se espera que uma formação básica em engenharia dê uma noção prática de todos eles, mesmo para um estudante que vai acabar se especializando em só um.

National Society of Professional Engineers, sobre as categorias de credenciamento da ABET e os exames de licença do NCEES, https://www.nspe.org/career-growth/pe-magazine/january-2018/revised-abet-criteria-will-prepare-students-the-future.