PROJETO AERODESIGN DA UFRN: UM NOVO LABORATÓRIO DE ENSINO DE ENGENHARIA

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1 PROJETO AERODESIGN DA UFRN: UM NOVO LABORATÓRIO DE ENSINO DE ENGENHARIA Cleiton Rubens F. Barbosa, Francisco de Assis O. Fontes e Ari Antonio da Rocha cleiton@ufrnet.br Universidade Federal do Rio Grande do Norte Base de Pesquisa em Engenharia da Mobilidade Campus Universitário NATAL (RN) ffontes@ufrnet.br ari@digi.com.br Resumo Através de uma atividade extra-curricular, de caráter multidisciplinar, com forte componente de aplicação prática, que envolve tarefas de design, manufatura, planejamento, simulação e modelagem computacional, além da utilização de conceitos de qualidade etc, os alunos puderam aperfeiçoar-se e exercitar a capacidade empreendedora, adquirindo novos conhecimentos. O desafio proposto aos estudantes de graduação é de projetar e construir um pequeno avião cargueiro (aeromodelo), controlado via rádio. Em seu primeiro ano de participação no Programa AeroDesign da SAE (Sociedade dos Engenheiros Automotivos), após a conquista do décimo-primeiro lugar na classificação geral da competição internacional realizada nos Estados Unidos em 2000, os alunos do Curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) conquistaram o quarto lugar (podium) na competição nacional da categoria. Neste trabalho, discutese a importância do projeto AeroDesign para o Curso de Engenharia Mecânica e formação dos engenheiros mecânicos da UFRN. São apresentados ainda os pontos fundamentais na formação e motivação das equipes e o planejamento das atividades de desenvolvimento dos protótipos. Palavras-chave: AeroDesign-SAE, Laboratório de Engenharia, Competição Acadêmica. EQC - 154

2 1. INTRODUÇÃO Os objetivos do Programa AeroDesign promovido pela SAE (Society of Automotive Engineers), estão centrados no desenvolvimento de projetos de engenharia aeronáutica. O desafio proposto aos estudantes de graduação é de projetar e construir um pequeno avião cargueiro (aeromodelo), controlado via rádio. Além da competição de caráter esportivo, que serve para validar os conhecimentos aplicados em termos da qualidade da fabricação e eficiência dos protótipos desenvolvidos, são avaliadas as soluções de engenharia e inovação tecnológica de cada equipe. Na primeira fase da competição, que compreende as provas estáticas, são avaliadas as contribuições de cada equipe de estudantes em quesitos como aplicação de conceitos de engenharia, inovação tecnológica, projeto computacional e simulação de dimensionamento e performance do protótipo por meio de modelos matemáticos. Na segunda fase da competição, que consiste das provas dinâmicas, os protótipos de aeromodelo devem decolar levando no compartimento específico a maior carga útil possível, pousando, após um turno de pista, sem danos ao avião. O Programa AeroDesign - SAE é um verdadeiro laboratório de engenharia, possibilitando no desenvolvimento do protótipo de aeromodelo maior utilização e aplicação dos conceitos e conteúdos, apresentados nas disciplinas do curso de graduação em engenharia mecânica: mecânica dos fluidos, desenho mecânico, elementos de máquinas, motores de combustão interna, instrumentação e medidas, metrologia, projeto de máquinas, tecnologia mecânica, materiais de construção mecânica e termodinâmica. Constitui-se, portanto, num programa de fins educacionais, cujo principal objetivo é propiciar a difusão e o intercâmbio de técnicas e conhecimentos de engenharia, estimulando a prática do trabalho colaborativo, de modo a preparar o estudante para o atual cenário competitivo que exige espírito de equipe, liderança, planejamento e capacidade empreendedora. Estimulado pelo potencial que essa competição representa, a Base de Pesquisa em Engenharia da Mobilidade participa desse programa desde o ano 2000, criando novos fatores de motivação acadêmica. A motivação do corpo discente, diante da aprendizagem aplicada que o projeto AeroDesign proporciona, tem sido reconhecida por outros professores que intensificaram o uso de estudos aplicados e atividades interdisciplinares, dando maior ênfase a simulações em busca de soluções para problemas reais de engenharia. 2. METODOLOGIA A natureza multi e interdisciplinar do projeto AeroDesign, envolvendo as várias áreas do conhecimento (Projeto, design, fabricação, qualidade, segurança, materiais, marketing, dentre outros) mostra a necessidade do engajamento e ação conjunta do departamento de ensino e a respectiva coordenação de curso, resgatando a importância da orientação acadêmica na formação do profissional de engenharia. Durante a recepção dos calouros do curso de engenharia mecânica da UFRN, a coordenação do curso promove um ciclo de palestras aonde são apresentados os projetos das bases de pesquisa do departamento, a serem desenvolvidos no período. Na oportunidade, entre outros, é apresentado o projeto AeroDesign, da base de pesquisa da mobilidade. As ações prosseguem com as disciplinas introdutórias, buscando enfoques e exemplificações para os seus conteúdos, ao passo que as disciplinas avançadas dão o suporte para a solução dos problemas de concepção, estruturais, dimensionais, materiais, processos de fabricação, análise de custos etc. A coordenação do projeto procura, na formação das equipes, introduzir alunos de diversos níveis para garantir a sua continuidade. O número máximo de alunos é limitado em cinco por equipe, sendo eleito um líder. As equipes são orientadas no planejamento e definição de um plano de ação onde constam todas as atividades a serem desenvolvidas. Os resultados vão sendo discutidos e analisados em reuniões e seminários periódicos envolvendo professores das áreas afins, onde são feitas as críticas e observações, realimentando o processo. A partir da concepção do design, simulação computacional e dimensionamento dos elementos estruturais é construído uma primeira versão do protótipo para visualização do lay-out e acomodação dos subconjuntos como: motor, servos, reservatório de combustível e outros. Os trabalhos prosseguem quantificando e detalhando todos os componentes, definindo os procedimentos de execução, selecionando os materiais, verificando e consultando sobre a possibilidade de fabricação de acordo com os meios disponíveis. Por fim, são realizadas as etapas de montagem dos subconjuntos, ajustes e os testes preliminares de campo para avaliação e otimização do desempenho do protótipo. 3. HISTÓRICO DO AERO DESIGN DA UFRN A Universidade Federal do Rio Grande do Norte seguiu uma rota diferente das demais universidades brasileiras, em termos de participação nas competições de AeroDesign. Em junho de 2000, participou como equipe estreante da Competição Internacional AeroDesign WEST 2000, nos EUA, tendo como principal objetivo avaliar em altitude similar a de São José dos Campos SP, onde se realizam as provas nacionais, o desempenho do primeiro protótipo de aeromodelo concebido pela equipe, desenvolvido e testado em condições muito diferentes(ao nível do mar), na cidade de Natal. EQC - 155

3 O desempenho da equipe nas provas estáticas da competição AeroDesign WEST 2000, realizada em Palmdale- Califórnia/EUA, foi alentador. Estreante, a UFRN obteve o 7 o lugar nas provas estáticas, com somente 5,81 pontos a menos que a 1 a colocada (que somou 92,02 pontos). Os resultados obtidos nesta fase da competição, foram considerados satisfatórios e demonstraram o nível de planejamento, motivação, determinação, capacidade de superar obstáculos e de adquirir e aplicar novos conhecimentos conseguidos pelo grupo. Na prova dinâmica da competição norte-americana, a equipe da UFRN conseguiu decolar o protótipo Car-kará com 4,700 kg de carga útil, que superava o recorde brasileiro da época, correspondente a 4,550 kg, registrado na I Competição Nacional de AeroDesign 1999, realizada na cidade de São José dos Campos-SP. A seguir, apresenta-se a tabela da classificação oficial da competição internacional AeroDesign WEST/2000. TABELA 1 - Classificação da Competição Internacional de AeroDesign 2000 Classificação Instituição 1 0 École Polytecnique de Montreal 2 0 Wichita State University 3 0 University of British Columbia 4 0 University of CA Davis 5 0 University of Manitoba 6 0 University of Texas Pan-American 7 0 McGill University 8 0 École de Technologie Superieure 9 0 University of Ohio State 10 0 Concordia University 11 0 Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil (fonte: Site da SAE International) Tabela 2 Resultados da UFRN nas provas estáticas da Competição norte-americana PROVA ( pontuação máxima ) Pontos obtidos Rendimento (%) Relatório de Projeto ( 30 pontos ) 25,53 85,10 Plantas ( 30 pontos ) 26,70 89,00 Previsão de carga ( 10 pontos ) 9,73 97,30 Defesa do projeto ( 30 pontos ) 24,25 80,80 Total provas estáticas (100 pontos) 86,21 86,21 A competição norte-americana AeroDesign West 2000 reuniu 24 projetos de aeromodelos de universidades dos Estados Unidos, Canadá, Porto Rico e do Brasil. Figura 1 Aeromodelo da UFRN na competição Aero Design West 2000-USA EQC - 156

4 Graças à experiência adquirida na competição internacional, o grupo de estudantes da UFRN pode desenvolver um novo protótipo, mais adequado às condições de altitude do local da competição, visando sua estréia nacional na categoria, ocorrida em outubro de 2000, em São José dos Campos-SP. A II competição nacional de AeroDesign contou com a participação de cerca de 30 equipes. A UFRN foi considerada a melhor equipe estreante na competição de 2000, conseguindo o 4 o lugar na classificação geral, com direito a participar do podium. A tabela a seguir indica a classificação dos dez primeiros colocados na competição nacional AeroDesign 2000 SAE- BR, realizada em São José dos Campos - São Paulo: TABELA 3 - Classificação da Competição nacional de AeroDesign 2000 Classificação Instituição 1 0 Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) 2 0 FETEC-MG 3 0 Universidade Federal do Rio Grande do Sul 4 0 Universidade Federal do Rio Grande do Norte 5 0 USP - Escola de Engenharia de São Carlos 6 0 Universidade Federal de Santa Catarina 7 0 CEFET-PR 8 0 Fundação Universidade Federal do Rio Grande 9 0 USP - Escola de Engenharia de São Carlos 10 0 Universidade Federal de Minas Gerais 4. CONCLUSÕES Figura 2 Aeromodelo da UFRN na competição AeroDesign 2000 / SAE-BR O Projeto da UFRN é pioneiro na região Norte-Nordeste. Para a competição nacional de AeroDesign 2001, o grupo contará com a experiência adicional, decorrente da participação nas provas norte-americana e brasileira de 2000, o que permitirá uma participação com maior maturidade e eficácia. Os resultados obtidos pela UFRN nas competições de AeroDesign da SAE, no ano de 2000, permitiram sustentar a projeção que a Instituição alcançou no cenário nacional e internacional, contribuindo de forma significativa para a formação de seus alunos. Agradecimentos O Projeto AeroDesign-UFRN é o resultado de um longo trabalho que contou com a colaboração de diversos setores internamente e fora da Universidade. A gratidão inicial é com relação ao apoio do Programa REENGE, que foi decisivo para sua implantação, apoiando a ampliação e modernização de laboratórios acadêmicos, bem como a melhoria e renovação do suporte computacional e das oficinas utilizadas no treinamento do alunado. EQC - 157

5 Os agradecimentos se estendem também ao Conselho Estadual de Ciência e Tecnologia, órgão vinculado à Secretaria de Ciência e Tecnologia do RN, que através de convênios e recursos do Fundo Constitucional do setor, juntamente com entidades como o SEBRAE-RN e empresas industriais e de serviços da região, sempre garantiram o apoio financeiro indispensável para a participação efetiva da equipe CarKará nessas atividades. No âmbito da UFRN, além da participação efetiva e engajamento de alunos e professores envolvidos com o projeto, diversos setores convergiram para tornar possível esse trabalho, seja pelo impulso inicial do Centro de Tecnologia, associado ao Departamento de Engenharia Mecânica e ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, que garantiram as condições para a instalação do grupo, como pela administração superior da instituição, que nunca deixou de dar seu aporte, muitas vezes decisivo para a consolidação dos trabalhos. EQC - 158