ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS 5ª Série Materiais Elétricos Engenharia Elétrica A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas programadas e supervisionadas e que tem por objetivos: Favorecer a aprendizagem. Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz. Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo. Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado. Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem. Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação. Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas práticos relativos à profissão. Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação intelectual. Para atingir estes objetivos a ATPS propõe um desafio e indica os passos a serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução. A sua participação nesta proposta é essencial para que adquira as competências e habilidades requeridas na sua atuação profissional. Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida profissional. AUTORIA: Faculdade Anhanguera de Sorocaba
Pág. 2 de 2 COMPETÊNCIAS E HABILIDADES Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades que constam nas Diretrizes Curriculares Nacionais descritas a seguir. Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica. Atuar em equipes multidisciplinares. Avaliar o impacto das atividades da Engenharia no contexto social e ambiental. Avaliar a viabilidade econômica de projetos de Engenharia. Produção Acadêmica Relatório 1 e Relatório 2 que deverão ser entregues ao professor ao final do primeiro bimestre e segundo bimestre, respectivamente. Além da apresentação do transformador construído, que deverá ser demonstrado ao final do segundo bimestre. Participação Para a elaboração desta atividade, os alunos deverão previamente organizar-se em equipes de 6 a 8 participantes e entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina. Essas equipes serão mantidas durante todas as etapas. Padronização O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as normas da ABNT 1, com o seguinte padrão: em papel branco, formato A4; com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; espaçamento de 1,5 entre linhas; se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas; com capa, contendo: nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; nome e RA de cada participante; título da atividade; nome do professor da disciplina; cidade e data da entrega, apresentação ou publicação. DESAFIO Você e sua equipe deverão construir um transformador elétrico, a partir dos conhecimentos adquiridos pelos conceitos de materiais elétricos abordados durante as aulastemas articuladas ao PEA. 1 Consulte o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em: < http://www.anhanguera.com/bibliotecas/normas_bibliograficas/index.html>.
Pág. 3 de 3 Objetivo do desafio Organizar conceitos que levem à construção dos conhecimentos inerentes ao PEA e que consolidem a produção de um transformador elétrico. No transformador elétrico, poderão ser observados os fenômenos dos materiais isolantes, condutores e magnéticos que são os temas mais relevantes abordados na ementa da disciplina. ETAPA 1 (tempo para realização: 5 horas) Aula-tema: Materiais Condutores: características gerais e Materiais Condutores: estudos específicos (ligas metálicas). Esta atividade é importante para que você e sua equipe possam compreender sobre os materiais condutores utilizados na transmissão elétrica nos transformadores de tensão. Passo 1 (Equipe) Representar por um desenho manuscrito os principais itens de um transformador elétrico, indicando suas diversas funções e propriedades. Pesquisar sobre as principais ligas metálicas utilizadas em transformadores elétricos, indicando as formas de obtenção e preços médios encontrados. Elencar valores de resistividade para a temperatura ambiente para cada liga pesquisada do item anterior. Organizar as informações num fluxograma indicando qual seria a melhor liga para ser utilizada em transformadores elétricos (em termos de resistividade), e indicar qual seria de menor custo, e qual delas pondera-se melhor em custo benefício, observando fatores como preço, reatividade, dissipação de energia, etc. ETAPA 2 (tempo para realização: 5 horas) Aula-tema: Materiais Condutores: características gerais. Esta atividade é importante para que você possa calcular a resistividade dos materiais elétricos a partir da Segunda lei de Ohm, em específico o material condutor (fio esmaltado de cobre) que será utilizado na Etapa a seguir (Etapa 03) para a confecção do transformador.
Pág. 4 de 4 Passo 1(Equipe) Selecionar e reservar os materiais para fazer as análises metrológicas: 1. fio que fará parte da bobina (fio de cobre esmaltado), uma trena para medir seu comprimento (terá melhores resultados com fio de extensão acima de 2 metros); 2. um multímetro para a medição da correntes pequenas; 3. termômetro para a medição da temperatura ambiente; 4. uma fonte de baixa tensão contínua (controlável) 12 V; 5. um micrômetro para medir o diâmetro da seção transversal. Pesquisar sobre a Segunda Lei de Ohm e a equação que relaciona a resistividade com o aumento de temperatura. Explicar as causas dessa variação, em termos de expansão térmica e o aumento de vibração na rede cristalina da liga. Observar o esquema a seguir e montar conforme as especificações expostas, e associar em série, o fio de cobre esmaltado à fonte de tensão contínua ao multímetro (regulado para medir corrente de tensão contínua). Verificar a corrente elétrica observada e introduzir na primeira Lei de Ohm, encontrando o valor da resistência em Ohms, assim esse valor deverá ser utilizado na Segunda Lei de Ohm, na qual será possível encontrar o cálculo do valor da resistividade. Comparar com os valores de resistividade para o cobre já indicados na Etapa anterior. Figura 1- Esquema de associação de elementos para a verificação do valor da resistividade do fio de cobre esmaltado. Fonte: Autor
Pág. 5 de 5 Organizar um Relatório (Relatório 1) que deverá ser entregue para o professor com as conclusões consolidadas e obtidas nas Etapas 1 e 2. Neste relatório introduza fotos do experimento realizado, e as demais solicitações feitas em cada Passo. Este relatório deverá ser entregue pelo professor no final do primeiro bimestre na data estipulada por ele. ETAPA 3 (tempo para realização: 5 horas) Aula-tema: Materiais Isolantes: características gerais. Esta atividade é importante para que você conheça as aplicações dos materiais isolantes e suas pertinências num projeto de transformadores elétricos, principalmente na construção do transformador elétrico. Passo 1 (Equipe) Pesquisar em sites sobre a montagem de transformadores e quais são os materiais isolantes empregados na fabricação, além de indicar suas devidas importâncias nas propriedades dielétricas. Figura 2- Representação esquemática de um transformador de baixa potência. Fonte: Ederson Zanchet Ler o artigo do Caderno Catarinense do Ensino da Física de Santos Diez Arribas
Pág. 6 de 6 Depto de Física UPF de Passo Fundo RS. Neste artigo há todas as etapas necessárias para a confecção de um transformador. Disponível em: <http://www.fisica.seed.pr.gov.br/arquivos/file/atividades_experimentais/sugestoes_ativ idades/transformador.pdf >. Acesso em: 05 nov. 2012. Confeccionar um protótipo de transformador elétrico para que possa ser apresentado ao professor na Etapa 04. Para isso serão necessários os seguintes materiais - Transformador queimado; - Fio de cobre esmaltado (0,65mm) ou (AWG n 23)*; - Fio de cobre esmaltado (1,73mm) ou (AWG n 13)*; - 4 fichas aéreas (fêmeas) para extensão (, ficha de 110V); - 1,5m de fio flexível, duplo (1mm); - 6 pedaços de fio flexível de 15cm (2mm); - 1 soldador manual; - Folhas de papel; - 2 pedaços de placa fina de madeira; - 2 chapas de alumínio ou similar (1,5 x 4) cm; - Fita isolante; - Tábua base; - 2 parafusos para madeira. Fazer um relatório sobre o desempenho do transformador confeccionado pelo grupo e a indicação dos materiais utilizados, bem como as leis que regem os fenômenos ocorrentes. Lembrar que o transformador será apresentado à turma em forma de seminário na Etapa posterior, Etapa 4. ETAPA 4 (tempo para realização: 5 horas) Aula-tema: Materiais Magnéticos: características gerais. Esta atividade é importante para que você conheça as aplicações dos materiais magnéticos, principalmente o comportamento e diferenciação entre materiais magnéticos moles (macios) e duros, e seus devidos comportamentos a partir de seus laços histéricos e a relação observada na aplicação de materiais ferromagnéticos empregados em transformadores elétricos.
Pág. 7 de 7 Passo 1 (Equipe) Pesquisar sobre os diversos materiais magnéticos existentes, explicando sobre os laços de histereses que os caracterizam, e fazer uma relação sobre qual o melhor laço histérico pertinente a receber a indução eletromagnética para um transformador elétrico. Indicar as ligas que poderiam fazer parte dos materiais magnéticos empregados em transformadores elétricos, justificando pelos comportamentos dos laços de histereses. Apresentar um seminário com o protótipo confeccionado na Etapa 3, explicando os fenômenos observados, podendo utilizar banners, projetores, etc., explicando as etapas da confecção. Realizar o Relatório 2 com as conclusões obtidas nos passos das Etapas 3 e 4, e as conclusões pertinentes aos itens solicitados, argumentando a importância dos temas abordados nesta ATPS na sua formação de Engenheiro de Controle e Automação. Entregar para o professor na data especificada, no final do segundo Bimestre. Livros-Texto da disciplina: SCHIMIDT, Walfredo. Materiais Elétricos. 2ª ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1998, v.1. CALLISTER JR., William D.. Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais. 1ª ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos, 2009SCHIMIDT, Walfredo. Materiais Elétricos. 3ª ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2010 v.2. VAN VLACK, Lawrence Hall. Princípios de Ciência e Tecnologia dos Materiais. 4ª ed. Rio de Janeiro: Campus - Elsevier, 2003..