Engenharia
Mecatrônica

O estudante conhece as técnicas matemáticas para descrever elementos bidimensionais e tridimensionais a partir de exemplos reais. Introdução da álgebra matricial, dos sistemas de equações lineares e vetores. Cálculo de movimentação de robôs. Introdução ao estudo de trajetória. Modelagem matemática.

Primeiros passos para compreender o mundo da programação de computadores. Desenvolvimento do raciocínio lógico através de uma linguagem de programação do mercado, como o Python.

Utilização de ferramentas computacionais para criação de objetos bidimensionais e tridimensionais e estudo das técnicas de desenho e representação gráfica em engenharia. Desenvolvimento gráfico de projetos.

Introdução à computação de borda. Plataformas de prototipação. Computação física. Dispositivos IoT. Programação aplicada. A computação e a mecatrônica.

Desenvolvimento de habilidades no projeto e análise de circuitos elétricos e digitais, montagens experimentais e resolução de circuitos. Estudo dos sinais e sua natureza. Técnicas de medição elétricas, sistemas binários, portas lógicas e circuitos digitais.

Mecânica com aplicações em problemas de engenharia. Sistemas de medidas, leis de Newton, trabalho e energia, potência e momento. Estudo dos fenômenos ondulatórios e suas aplicações.

Construção de soluções que envolvam sustentabilidade e explorem a gestão no respeito e convivência com as diferenças sociais e culturais.

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Conceitos matemáticos aplicados à linguagem das funções de forma clara, contextualizada e com a resolução de problemas aplicados. Estudo do cálculo infinitesimal, derivadas e integrais e suas aplicações na engenharia.

O laboratório de habilidades apresentará as técnicas para concepção de projetos de engenharia, medições físicas (mecânicas e elétricas), uso do espaço Maker e suas ferramentas (cortadora laser e impressoras 3D). Os alunos também terão contato com plataformas arduino para construção de soluções com leitores de ondas cerebrais, motores, atuadores e outros instrumentos, de acordo com a competição do primeiro ano.

Estudo mais avançado da matemática com cálculos de funções e equações com múltiplas variáveis e suas utilizações no campo da engenharia. Uso de equações diferenciais para representação de fenômenos físicos. Análise de séries e transformadas como ferramentas para processamento de sinais e imagens.

Técnicas estatísticas na análise de dados relacionados à área de engenharia. A importância do tratamento matemático estatístico nas tomadas de decisão. Definição de eventos, Espaços Amostrais, Variáveis Aleatórias Discretas e Contínuas. Testes de Hipóteses e cenários para tomadas de decisão. Programação Python e R.

Criação de soluções Mobile e aplicações IoT. Novas tecnologias e aplicações voltadas ao mundo dos negócios e industriais, em um futuro em que tudo estará conectado, unindo o mundo físico e o digital.

Estudo do projeto e cálculo de estruturas: características e forças aplicadas. Condições de tensão e deformação de estruturas. Análise de problemas reais do impacto do projeto estrutural e suas consequências.

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Estudo dos processos químicos industriais e as características físico-químicas dos materiais. Processos de obtenção de metais e processos de conformação. Engenharia de superfície. Técnicas de polimerização, caracterização de materiais e segurança química.

Desenvolvimento de habilidades no projeto e análise de circuitos elétricos, montagens experimentais e resolução de circuitos. Estudo dos sinais e sua natureza. Técnicas de medição elétricas, multímetros, osciloscópios. Descrição dos diferentes tipos de sensores (resistivos, capacitivos, indutivos, ópticos, acústicos, químicos) e suas aplicações. Amplificadores operacionais e suas aplicações. Ponte de Wheatstone e outros circuitos de medição.

Estudo de linguagens de programação orientadas a objeto, em especial a linguagem Java. Desenvolvimento de programas e projetos de software utilizando a linguagem orientada a objetos Java (JSE, JEE). Manipulação de Banco de Dados (JDBC). Design patterns.

Leis da termodinâmica e suas aplicações no projeto de supercomputadores. Estudo da eletricidade, sua natureza e seu comportamento, com aplicações desses conceitos em problemas relativos à área de engenharia. Carga elétrica, condutores e isolantes, lei de Coulomb, campo elétrico, movimento de cargas nos campos elétricos, potencial elétrico, energia eletrostática e capacitância, corrente elétrica. Circuitos em corrente contínua e alternada, potência e energia elétrica. Fenômenos magnéticos e suas implicações.

Visão ampla da arquitetura de automação de processos industriais contínuos e manufatura, abordando as formas de integração dos diversos sistemas empresariais ERP (Enterprise Resource Planning ou Sistema Integrado de Gestão Empresarial) com os sistemas de automação das linhas de produção (chão de fábrica), através de modernos conceitos como os MES (Manufacturing Execution Systems ou Sistemas de Execução da Produção), CIM (Computer Integrated Manufacturing ou Sistemas Integrados de Manufatura) e SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído), que proporcionam a troca de informações entre esses dois ambientes (administrativo e o produtivo) tornado os processos industriais mais flexíveis e otimizados. Estudo e programação de sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition ou Sitema de Supervisão e Aquisição de Dados), criação de telas de supervisão, comunicação entre o sistema supervisório e o CLP via Fielbus (protocolo de comunicação industrial) e criação de banco de dados através de software SCADA industrial.

Apresentação dos dispositivos eletrônicos como diodos, transistores e eletrônica de potência. Utilização de ferramentas computacionais para construção de circuitos e placas eletrônicas. Técnicas de posicionamento, roteamento e layout. Estudo dos processos de fabricação industriais e das tecnologias como Through-Hole Technology e Surface Mount Technology.

Modelagem dos mais variados sistemas dinâmicos, como os térmicos, elétricos, mecânicos e biológicos. Emprego de malhas de controle para otimização de sistemas. Critério de estabilidade. Controladores PID.

Quantidade de movimento, transporte de calor e massa. Estática dos fluidos; Formulação integral: continuidade, quantidade de movimento e energia. Perda de carga em escoamentos internos. Medidores de vazão e velocidade. Transferência do calor. Condução e convecção. Trocadores de calor. Sistemas aerodinâmicos e o comportamento de estruturas imersos em fluidos. Simulações computacionais de modelos por elementos finitos.

Conceitos de instalações elétricas e de comandos elétricos, capacitando o aluno a projetar e conceber sistemas de força, acionamentos e controle. Na área de comandos elétricos são estudados os contatores, relés auxiliares, dispositivos de proteção, cabos, temporizadores, sistemas de partida de motores tais como estrela triângulo. São discutidas as principais características do circuito de força e comando. Na área de instalações elétricas são estudadas as normas de segurança para eletricidade e instalações elétricas de baixa tensão NBR 5410 e NR10 e as boas práticas de projetos de sistemas elétricos industriais. São discutidos métodos e dimensionamento de sistemas e dispositivos de proteção e aterramento em instalações elétricas. Introdução às máquinas elétricas e seu princípio de funcionamento.

Sistemas contínuos de produção e suas necessidades de instrumentação para efetivo monitoramento e controle das varáveis de processo. Estudo dos diversos tipos de instrumentos utilizados em plantas de processos industriais e sua notação, simbologia e nomenclatura em diagramas de instrumentação. Análise de diagramas de instrumentação e sistemas de controle. Estudo de sensores comerciais, padrões elétricos, pneumáticos e hidráulicos.

Projeto e desenvolvimento de máquinas eletromecânicas com softwares de simulação, modelagem, ensaios e testes. União por chavetas, ranhuradas, interferência. Fadiga em componentes mecânicos. Parafusos, engrenagens, mancais, correntes e polias.

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Aspectos gerais e os princípios de funcionamento dos sistemas hidráulicos e pneumáticos, suas vantagens e limitações de aplicação. Conhecer os componentes empregados nos sistemas hidráulicos e nos sistemas pneumáticos, suas formas construtivas e aplicação. Estudar e interpretar a simbologia usada em circuitos hidráulicos e pneumáticos. Conhecer e dimensionar compressores de ar, seu armazenamento, distribuição e tratamento para aplicação do ar comprimido em máquinas e equipamentos industriais. Projetar sistemas pneumáticos ou hidráulicos em projetos de automação industrial.

Sistemas de automação e controle utilizados na indústria, abrangendo o estudo dos diferentes tipos de sensores, da lógica de relés, da programação de CLP (Controlador Lógico Programável), do funcionamento e forma de acionamento de motores elétricos, dispositivos pneumáticos e hidráulicos e da aplicação da robótica na indústria. Estudo de comandos elétricos e lógica de relés, intertravamento de funções, lógica de retenção de estado e acionamento de elementos de potência através de contatores e válvulas solenóides.

Estudo dos sistemas de Inteligência Artificial. Esquemas para representação do conhecimento, redes Bayesianas e lógica Fuzzy. Aprendizado de máquina, árvores de decisão e redes neurais. Utilização da computação evolutiva e inteligência de enxames na resolução de problemas.

Apresentação dos processos de fabricação modernos. Elementos de usinagem, pintura e montagem. Metalurgia da conformação. Junção, soldagem, estamparia, extrusão, fundição e outros processos. Análise das máquinas, requisitos e aplicações.

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Estudo do funcionamento dos microcontroladores e sua utilização. Desenvolvimento de soluções e projetos integrados de eletrônica, automação e programação.

Desenvolvimento de soluções automatizadas utilizadas na indústria, aplicando Controladores Lógicos Programáveis e linguagem Ladder. Automação de processos industriais contínuos e discretos e robótica. Uso de sensores e atuadores, controladores, CLPs, sistemas SCADA e automação em rede.

Sistemas de controle é uma das áreas mais importantes da mecatrônica. Nesta disciplina são abordados os sistemas de controle de sinais amostrados (sistemas discretos). Análise de sistemas amostrados usando a transformada Z. Digitalização de controladores analógicos. Identificação de sistemas pelo método dos mínimos quadrados. Projeto de controladores digitais para sistemas monovariáveis. Implementação de controladores digitais. Filtros digitais e suas propriedades.

Integração hardware/software. Verificação e validação do sistema. Desenvolvimento de projeto de sistema embarcado com limitação de recursos (energia, comunicação, processamento, armazenamento). Estudo da confiabilidade, segurança de informações e desenvolvimento a partir de requisitos. Características dos sistemas em tempo real.

Utilização de softwares de desenho técnico para montagem de estruturas complexas. Estudo dos elementos finitos e suas características. Simulação de ações mecânicas em montagens. Estudo de atrito, fadiga e interferência. Montagem de conjuntos elétricos e fiações em máquinas virtuais. Metaverso na indústria.

Estudo dos principais componentes e projeto de robôs para operações em ambientes extremos, como em minas, reatores nucleares, desastres. Análise de sistemas e sistemas automatizados na indústria aeroespacial.

Conceitos de BI aplicados à engenharia mecatrônica. KPIs e análise de indicadores. Dashboards. Técnicas em Big Data para tomada de decisão.

Adição do poder de diversos computadores interligados por uma rede para compartilhar a execução de tarefas. Computação nômade, pervasiva e ubíqua. Modelos de interação, comunicação. Estudos dos tipos de falhas por omissão, temporização, sincronismo e arbitrárias do sistema de comunicação. Computação em nuvem. Plataform as a Service. Machine as a Service

Desenvolvimento sustentável (Agenda 21). Gestão Ambiental: avaliação, planejamento, implantação e auditoria. Certificações ambientais (série ISO 14000 e EMAS; ISO 140001). Tecnologias de automação para o meio ambiente e o desenvolvimento sustentável. Aplicações na agricultura de precisão. Tecnologias ambientalmente eficientes. Tecnologias, sistemas e robôs para meio ambiente.

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Tipos de robôs industriais, suas estruturas mecânicas, transmissões, elementos terminais e sensores para robótica. Desta forma, o aluno estará apto a dimensionar e selecionar robôs industriais para uma aplicação real. Estudo da cinemática, cinemática inversa e dinâmica de robôs, de forma a mostrar ao aluno toda a complexidade matemática no sistema de controle de robôs industriais. Esta disciplina também faz uso de laboratório de robótica para prática de programação e simulação de atividades industriais.

Discussão da indústria 4.0 e os sistemas que integram componentes físicos e algoritmos computacionais. Esses sistemas permitem aumentar a escalabilidade, segurança, capacidade, resiliência e usabilidade que excedem em muito a dos sistemas embarcados atuais. Os SCFs estão transformando o jeito como as pessoas, sociedade 5.0, interagem com os sistemas de engenharia, pela incorporação simbiótica de hardware/software e sistemas inteligentes, com tomadas de decisão pelas máquinas. Alguns dos setores de estudo são: agricultura, transporte, saúde, energia e manufatura.

Nesta disciplina os alunos desenvolvem um projeto de Startup com potencial real de implementação, resolvendo problemas reais da sociedade.