CAE e o Processo de Projeto de Engenharia

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A análises de CAE têm atingido níveis de fidelidade bastante altos mesmo em fenômenos multifísicos complexos. Isso se deve a três fatores basicamente: 1) aumento,  disponibilidade e queda de preço da capacidade computacional; 2) evolução do software; e 3) crescimento do know-how de utilização dos recursos de CAE dentro do processo de Projeto de Engenharia. Os benefícios têm sido inegáveis: produtos melhores, mais sofisticados, mais seguros, menores custos de produção, menor time-to-market. Entretanto, tais benefícios não são imediatos: ainda que computadores e software possam ser facilmente adquiridos no mercado, desenvolver ou incorporar know-how de CAE e processos de Engenharia não é tão simples e rápido.

O objetivo deste texto é descrever alguns conceitos simples do papel e da posição do CAE dentro do processo de Projeto de Engenharia.

Considere uma visão bastante genérica do processo de Projeto de Engenharia, no qual busca-se desenvolver ou aperfeiçoar um componente, sistema ou processo produtivo conforme mostrado na Figura abaixo:

No loop externo, a etapa de Design de Engenharia produz um protótipo físico, o qual é submetido a testes. Se o protótipo (e portanto o projeto) for aprovado, seguem-se as etapas que visam colocar o “produto” em uso. Se for reprovado, retorna-se ao Design de Engenharia, que agora tem também como input adicional os resultados dos testes físicos. Observe que a etapa de Design de Engenharia possui duas sub-etapas que se alternam: o design e a análise de Engenharia.

O termo Análise de Engenharia engloba tudo que envolve cálculos baseados em modelagem e critérios de Engenharia e cujo objetivo é avaliar se o projeto está dentro das especificações e performance pretendidas. Esses cálculos podem ser feitos à mão, calculadora, planilha ou recursos CAE. Todo o resto é design. Se nenhum cálculo é necessário para produzir um protótipo útil (e não há nenhum problema nisso), não houve Engenharia. Houve apenas design (mesmo que difícil e caro).

Mesmo os processos de Projeto mais sofisticados podem ser reduzidos a essa forma esquemática. Com isso, podemos listar alguns conceitos básicos necessários para avaliar o papel e relevância da aplicação de CAE em casos específicos:

  1. Sempre haverá protótipos físicos.
  2. CAE é apenas uma forma mais sofisticada e precisa de análise de modelos de Engenharia.
  3. Um modelo de Engenharia é apenas um modelo de Engenharia.
  4. Ter um resultado aproximado é melhor que não ter nada.
  5. Os maiores benefícios do uso do CAE somente vêm com o tempo e com as diversas realimentações do processo de Projeto.

Cada um desses itens é desenvolvido na segunda parte deste texto.