AS EMPRESAS JUNIORES E A CONFECÇÃO DE BANCADAS DIDÁTICAS COMO ATIVIDADES INOVADORAS NO ENSINO DE ENGENHARIA

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1 Anais do XXXIV COBENGE. Passo Fundo: Ed. Universidade de Passo Fundo, Setembro de ISBN AS EMPRESAS JUNIORES E A CONFECÇÃO DE BANCADAS DIDÁTICAS COMO ATIVIDADES INOVADORAS NO ENSINO DE ENGENHARIA Alípio Monteiro Barbosa alipiomonteiro@yahoo.com.br Lucas dal-rios Neves dal_rios@yahoo.com.br Nivaldo Ulisses Agostinho niv75@bol.com.br Aretha Campos do Carmo arethacampos@yahoo.com.br Eduardo Bento Pereira scibento@yahoo.com.br Erivelton Geraldo Nepomuceno nepomuceno@ufsj.edu.br Universidade Federal de São João del-rei Departamento de Engenharia Elétrica Praça Frei Orlando, 170, Centro São João del-rei - MG Resumo: Este artigo apresenta um estudo de caso em que se evidencia a importância do aluno de graduação ter contato com o mundo corporativo, desenvolver habilidades, como disciplina profissional, trabalho em equipe, liderança e outras características fundamentais para o seu sucesso. A experiência profissional pode ser desenvolvida nas Empresas Juniores, pois fornecem oportunidade aos alunos de conciliar a teoria vista durante o curso com a prática exigida pelo mercado de trabalho. Neste artigo, apresenta-se como alunos agrupados no Núcleo de Automação e Controle da EJEL Empresa Júnior de Engenharia Elétrica, construíram uma bancada didática de automação para armazenagem e mistura de líquidos. Os alunos após a construção da bancada tiveram a oportunidade de evidenciar as dificuldades e desafios provenientes da adequação de um produto a uma clientela específica. As contribuições proporcionadas com a realização desse trabalho e os benefícios trazidos para o ensino de engenharia são apresentados. Palavras-chave: Empresa Júnior, bancada didática, automação. 1. INTRODUÇÃO Os universitários visam a conclusão de seu curso com conhecimento adquirido suficiente para encarar o mercado profissional de forma competitiva. Mas, nem sempre conseguem, pois em muitos casos, prática e teoria não são abordadas de forma que se complementem. No caso específico da engenharia, isto ocorre com maior freqüência devido a necessidade do campo prático (AGOPYAN, 2005). Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.61

2 Uma grande ajuda para preencher a lacuna do campo prático nas universidades tem sido a atuação de Empresas Juniores. Elas funcionam como um laboratório educacional inovador, concebidas para propiciar aos alunos as vivências das condições reais do mercado de trabalho (LANNES, 2001). Em uma Empresa Júnior, os ensinamentos educacionais obtidos na graduação são colocados em prática pelo aluno. Também podem ser desenvolvidas, ainda durante sua formação acadêmica, habilidades fundamentais para a sua carreira profissional, como disciplina profissional, trabalho em equipe, liderança, comunicação interpessoal, negociação e outras características fundamentais para o seu sucesso. Ao mesmo tempo em que aproxima os estudantes da realidade do mundo corporativo, essa iniciativa propicia a capacitação profissional mais sólida (REIS, 2000). A EJEL - Empresa Júnior de Engenharia Elétrica da UFSJ - Universidade Federal de São João del-rei obtém resultados positivos por meio de trabalhos realizados pelos próprios alunos com orientação e auxílio de professores em suas áreas de atuação. Dentre eles estão cursos de capacitação profissional, desenvolvimento e execução de projetos e consultorias. A EJEL é composta por núcleos técnicos de diversas áreas da Engenharia Elétrica. Dentre as atividades desenvolvidas pelos núcleos da EJEL pode-se citar as consultorias, prestação de serviço e cursos. Sendo que os cursos oferecidos pelos núcleos têm um importante papel como complemento curricular, adequando a formação dos alunos de Engenharia Elétrica às necessidades do mercado de trabalho. Além disso, estes cursos proporcionam ao aluno uma maior carga horária de aulas práticas que irão contribuir na sua formação como engenheiro. A realização destes cursos torna-se, em certas situações, uma tarefa difícil levando-se em consideração as condições estruturais dos laboratórios e equipamentos disponíveis para os alunos do curso de Engenharia Elétrica. Neste sentido é necessário buscar alternativas que possam levar a uma melhor qualidade dos cursos oferecidos pela EJEL e conseqüentemente a uma melhora das instalações e condições dos laboratórios. Como os custos de equipamentos de laboratório fornecidos por empresas especializadas superam, na maioria dos casos, os valores financeiros movimentados pela EJEL em suas atividades, a solução proposta consiste na idealização, projeto e confecção de bancadas didáticas que possam suprir estas deficiências. Sendo assim, o objetivo deste trabalho, além de mostrar a importância das Empresas Juniores, é apresentar um estudo de caso da confecção de uma bancada didática pelo NAC - Núcleo de Automação e Controle. Esta bancada simula as características básicas de um processo de armazenagem e mistura de matérias primas. Pretende-se também discutir de que forma esta bancada pode complementar o ensino de automação industrial e atender a necessidade de conciliar conhecimento prático e teórico. O restante do trabalho está organizado da seguinte forma. A Seção 2 apresenta alguns conceitos iniciais. A Seção 3 expõem a metodologia para implementação da bancada didática e na Seção 4 apresentam-se os resultados obtidos e discussões. Finalmente, na Seção 5, a conclusão é apresentada. 2. PRELIMINARES 2.1 Automação O controle automatizado desempenha um papel fundamental no avanço da engenharia e da ciência. É parte integrante dos modernos processos industriais e de produção. Por exemplo, o controle automático é essencial no controle em indústrias manufatureiras, como na indústria espacial e na indústria automotiva. É essencial também em operações industriais como o Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.62

3 controle de pressão, de temperatura, de umidade, de viscosidade e de vazão nos processos industriais (OGATA, 2005). Automação é o conjunto das técnicas baseadas em máquinas e programas com o objetivo de executar tarefas previamente programadas pelo homem e de controlar seqüência de operação praticamente sem a intervenção humana, seja ela uma simples monitoração de variáveis ou controle sofisticado do processo (MORAES, 2001). O processo automatizado é feito em malha fechada como mostra a Figura 1. O advento da automação foi imprescindível para evitar os riscos para o homem e fazer com que os processos tenham o mesmo padrão e precisão. Desde então os estudos nesta área cresceram bastante e têm sua aplicabilidade comprovada (PAREDES, 2002). Isso tornou a automação industrial um requisito para que uma empresa se mantenha no mercado. Os avanços no controle automático, na teoria e na prática produzem meios para otimizar o desempenho dos sistemas dinâmicos, melhorar a produtividade, diminuir o trabalho árduo de várias rotinas de operações manuais repetitivas. Por isso, boa parte dos engenheiros e dos cientistas deve ter agora bons conhecimentos nessa área (OGATA, 2005). 2.2 Empresa Júnior de Engenharia Elétrica Figura 1 Sistema de controle em malha fechada A EJEL foi criada com a finalidade de suprir algumas necessidades do curso de Engenharia Elétrica da UFSJ. Desde então vem representando papel importante na formação dos alunos que dela participam, fornecendo experiência aos alunos e proporcionando-lhes muitas vezes um primeiro contato com o mundo corporativo. A EJEL consiste em uma das grandes forças do movimento estudantil do curso de Engenharia Elétrica da UFSJ. Participam deste movimento cerca de 40 alunos do 1º ao 11º período. A empresa é dividida em onze setores, conforme Figura 2. Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.63

4 Figura 2 Organograma estrutural da EJEL. Assembléia Geral: formada por todos os membros da EJEL, é o órgão máximo deliberativo; Diretoria: composta por alunos eleitos que têm a função de administrar e coordenar os trabalhos da EJEL; Conselho Administrativo: composto por alunos, de certa forma mais experientes, e de um professor, é o órgão consultivo da empresa; Conselho Técnico: compreende o diretor técnico, o professor responsável pela EJEL e os diretores de cada um dos núcleos técnicos. Possui a finalidade de definir a política de atuação e prestação de serviço da empresa; e Núcleo Técnico: formado por um grupo de alunos, subordinado a um diretor e a diretoria da EJEL. A divisão em núcleos visa proporcionar aos alunos uma relativa especialização em sua área de maior interesse, dando-lhes oportunidade para desenvolver atividades específicas dessa área. A EJEL possui os seguintes núcleos: Normatização e Engenharia de Segurança, Eficiência Energética, Automação e Controle, Engenharia de Software, Eletrônica, Informática e Instalações Elétricas. 2.3 Núcleo de Automação e Controle Os Núcleos Técnicos compreendem uma novidade de atuação da EJEL. Utilizando conhecimentos adquiridos extracurriculares, tais como, minicursos, cursos técnicos e profissionalizantes, os alunos formaram oito núcleos de atuação, pelos quais poderão atuar ao longo da graduação, colocando em prática os conhecimentos adquiridos, ou mesmo, adquirindo novos conhecimentos, pertinentes a Engenharia Elétrica. O NAC é um dos oito núcleos técnicos e é formado por dez membros. Criou-se o núcleo para poder suprir as necessidades do curso de Engenharia Elétrica e orientar os alunos de forma que possam ter uma melhor formação acadêmica na área de automação. Atualmente o núcleo está dividido conforme Figura METODOLOGIA Figura 3 Organograma estrutural do NAC. Nesta seção, a implementação da bancada didática é discutida com detalhes de sua construção e de seu funcionamento. 3.1 Estrutura A bancada é composta por cinco tanques, sendo três tanques principais, um tanque misturador e um tanque coletor, doze blocos de controle, uma fonte de alimentação de Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.64

5 corrente contínua de 5 V e um painel principal, além dos dispositivos de controle, válvulas, bomba e motor (Figura 5). O suporte, confeccionado com madeira é mostrado na Figura 4 e apresenta as seguintes dimensões: piso: 80 cm x 30 cm, caixa: 80 cm x 25 cm x 20 cm. A espessura das paredes é de aproximadamente 1,5 cm. Figura 4 Base de madeira para disponibilizar os equipamentos. 3.2 Equipamentos e funcionamento Os equipamentos, instalados no suporte mostrado na Figura 4 são descritos abaixo, junto ao seu funcionamento. Tanques e dispositivos de controle A bancada é composta por três tanques principais, um tanque misturador e um tanque para estocagem. Os tanques principais receberam os líquidos a serem misturados que, de acordo com o controle lógico de programação, permitem o líquido passar para o tanque misturador. Efetuada a mistura o líquido é transferido para o recipiente de estocagem. Os tanques principais suportam 2,5 l, o tanque misturador 4 l e o tanque para estocagem 6 l. Os dispositivos de controle são válvulas de vazão, motor para efetuar a mistura dos líquidos e bomba para transferir o líquido do reservatório para a estocagem. As comunicações entre os recipientes e a posição dos dispositivos de controle são mostradas na Figura 5. Figura 5 Diagrama de comunicação dos tanques e dispositivos de controle. Blocos de controle São seis blocos que realizam o controle das válvulas, bomba e motor. O diagrama esquemático de um dos blocos é mostrado na Figura 6. Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.65

6 Figura 6 Circuito do bloco de controle. Ao alimentar o circuito o relé é acionado, conseqüentemente o contato S1 fecha e o dispositivo de controle, alimentado com 110Vca é acionado. Para os primeiros testes o acionamento é feito por contatos manuais de acordo com a observação do operador. Para fins práticos e didáticos pode-se substituir o processo manual por um Controlador Lógico Programável, um PIC 1 ou outra ferramenta de comando. Para averiguar a atuação dos dispositivos, acoplou-se sensor magnético nos atuadores, de forma que o contato SE1 fecha quando o dispositivo é ligado e conseqüentemente abre quando o mesmo é desligado (Figura 7). São mais seis blocos que acompanham o funcionamento dos dispositivos de controle permitindo melhor atuação junto ao processo. Figura 7 Diagrama esquemático de um bloco controlado por sensor magnético. Painel principal A comunicação com o usuário é importante em diversos processos (ANDRADE, 2001). Em um trabalho didático torna-se ainda mais relevante a explicitação do funcionamento da planta, pois possibilita um maior entendimento do nosso usuário, o aluno. O painel principal da bancada didática (Figura 8) tem o intuito de informar, por meio de indicação luminosa, qual dispositivo está acionado e qual bloco está ativado e o nível, máximo ou mínimo, do tanque de estocagem. Servem também de suporte para as chaves de controle remoto e barramento. 1 Microcontrolador programável utilizado no controle de processos lógicos (SOUZA, 2000). Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.66

7 Figura 8 Diagrama esquemático do painel principal Fonte de alimentação Confeccionou-se uma fonte de alimentação corrente contínua de 5V para alimentar os blocos de controle e o painel principal. A fonte é composta, conforme Figura 9, de um transformador de potência, de diodos retificadores, de um filtro e de um regulador de tensão. Optou-se por confeccionar uma fonte de tensão, por isso permitiu uma maior motivação dos alunos. Figura 9 Diagrama esquemático da fonte de alimentação corrente contínua 5 Vcc. 3.3 Montagem A Figura 10 apresenta a estrutura completa da bancada didática, bem como as conexões, posicionamento dos equipamentos e dispositivos de controle. Figura 10 Bancada didática. Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.67

8 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES A bancada servirá de suporte para os cursos relacionados à automação ministrados pelo NAC, permitindo aos ouvintes acesso e conhecimento de problemas inerentes a sistemas reais. Também por meio dela, os alunos de engenharia serão introduzidos aos conceitos básicos de automação e controle industrial, tal como seus objetivos, componentes e formas de descrição. Em um trabalho recente, NEVES et al. (2004) afirma que é importante a utilização de protótipos didáticos para facilitar e melhorar a aprendizagem. Contudo, a confecção da bancada pelos alunos, possibilita a familiarização dos mesmos com a implementação dos circuitos de comando de sistemas automatizados. Assim, ressalta-se a importância didática de um produto elaborado pelos próprios alunos ser mais atrativo que um produto adquirido no mercado. O protótipo revelou-se como alternativa para a substituição de bancadas didáticas de automação encontradas no mercado, que podem ter um custo elevado. Além disso, por uma questão comercial, esses equipamentos não permitem que os usuários criem novas rotinas de controle. O uso desses dispositivos fica limitado às informações fornecidas pelo fabricante. O uso e construção de protótipos didáticos em ambientes educacionais de engenharia são práticas recomendáveis, seja do ponto de vista pedagógico para uma formação mais consistente dos estudantes, como do ponto de vista de pesquisa (NEVES, 2004). A bancada poderá auxiliar diversas disciplinas do curso de Engenharia Elétrica, como Eletrônica, Eletromagnetismo, Instrumentação, Sistemas Dinâmicos Lineares entre outras. 5. CONCLUSÃO O NAC junto à EJEL possibilita que os alunos despertem sua capacidade empreendedora ao desenvolverem variados trabalhos dentro da própria instituição de ensino. Um exemplo de empreendedorismo foi a construção da bancada como uma alternativa de baixo custo às opções de mercado. A construção do protótipo didático levou em consideração o ambiente educacional das aulas teóricas e aspectos práticos. Demonstrou também ser uma atividade de caráter interdisciplinar, pois envolveu conceitos de Eletrônica, Instrumentação e Controle de processos, e até mesmo de Economia, uma vez que a construção da bancada foi uma alternativa de baixo custo às opções de mercado. A confecção da bancada mostra a capacidade crítica dos alunos que estão cientes das necessidades de manter o curso atualizado de acordo com o mercado profissional. A construção da bancada evidencia uma iniciativa positiva uma vez que a bancada foi sugerida pela EJEL. Por ter sido uma produção independente, os seus desenvolvedores muitas vezes adquiriram informações e conhecimentos de forma autônoma, e assim pode ser visto que a confecção possibilitará treinamento aos alunos, mas antes de tudo possibilitou um aumento de conhecimento prático e teórico aos membros do NAC. Pretende-se confeccionar outras três bancadas para dar suporte aos alunos e complementar o Laboratório de Instrumentação e Controle da UFSJ e ainda complementar os cursos de Eletrônica, Eletromagnetismo e Instrumentação. Dando seguimento ao desenvolvimento do protótipo, pretende-se implementar o controle da bancada utilizando um Controlador Lógico Programável e PIC. Será confeccionado um manual para orientar quanto ao uso da bancada e exemplificar algumas aplicações. Essa iniciativa inovadora do NAC incentivou outros núcleos da EJEL a realizarem trabalhos semelhantes e que preenchessem outras lacunas do curso nas respectivas áreas, Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.68

9 como o desenvolvimento de bancadas de Instalações Elétricas e protótipos eletrônicos de aplicações práticas pelo núcleo de Eletrônica. Agradecimentos Os autores agradecem à diretoria da EJEL pelo espaço e apoio, aos demais integrantes do NAC, pelo apoio incondicional. E a todos que contribuíram direta e indiretamente na elaboração da bancada didática e deste artigo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGOPYAN, V., OLIVEIRA, J.F.G. Mestrado Profissional em Engenharia: uma Oportunidade para Incrementar a Inovação Colaborativa entre Universidades e os Setores de Produção no Brasil. Revista Brasileira de Pós-graduação. Brasília, v. 2, n. 4, p , ANDRADE, A.A. Emprego de Sistemas Especialistas em Sistemas Supervisórios de Automação Industrial Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) Universidade de São Paulo, São Paulo. LANNES, W.J. What is engineering management? Transactions on Engineering Management, IEEE. v. 48, n. 1 p , 2001 MORAES, C.C., CASTRUCCI, P.L. Engenharia de automação industrial: hardware e software, redes de Petri, sistemas de manufatura gestão da automação. Rio de Janeiro: LTC, NEVES, M.R., SILVA, O. F., BARREIRO, J. A. L. Metodologia para a construção de protótipos didáticos para os cursos de controle e automação de sistemas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENSINO DE ENGENHARIA, 2004, Brasília. Anais. Distrito Federal: UNB, p OGATA, K. Engenharia de controle moderno. São Paulo 4ª edição. Ed. Prentice Hall, PAREDES, A.E.R.O. Integração de Sistemas de Supervisão, Proteção e Automação de Subestações de Energia Elétrica Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) Universidade Federal de Itajubá, Itajubá. REIS, D.L.M. As empresas juniores da Universidade Federal de Santa Catarina e as mudanças na política educacional nos anos 90 na universidade pública: uma articulação de projetos coincidentes? Dissertação (Mestrado em Educação) Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis. SOUZA, D.J., Desbravando o PIC. São Paulo: Ed. ÉRICA, Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.69

10 THE JUNIORES COMPANIES AND THE CONFECTION OF DIDACTIC PROTOTYPES AS INNOVATIVES ACTIVITIES IN THE ENGINEERING EDUCATION Abstract: This article presents a case study that shows how it is important the contact with the corporative world by graduate students in order to develop their abilities, such as professional skills, team work, leadership and other essential features for their success. The professional experience can be developed in a Junior Company, where the students have an opportunity to conciliate theory, delivered during the graduate course, with practical skills required by work market. This article focuses on how students, gathered in the Department of Automation and Control of the Junior Company of Electrical Engineering, have built a didactic prototype of an automation system for storage and blend of liquids. After building the prototype, the students realized the difficulties and challenges to adequate a product to a specific customer group. The contributions of this work to the engineering education are presented. Key-words: Company Junior, didactic prototype, automation Anais do XXXIV Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia 3.70