Elaboração de uma Bancada Didática para Controle de Temperatura e Medição de Vazão

Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO DEVELOPMENT OF A DIDACTIC BENCH FOR TEMPERATURE CONTROL AND FLOW MEASUREMENT Ana Karoline Volz1 Jefferson Alves Oliveira2 DOI 1037702REE22360158v41p3733842022 RESUMO Este trabalho apresenta a construção de uma bancada didática que serve de ferramenta para ensino aprendizagem da Engenharia Mecânica sendo útil para as práticas de laboratório relacionadas ao controle de processos industriais Por meio da bancada é possível controlar a temperatura dentro de uma faixa de valores e avaliar a vazão da água visando a aproximar os graduandos do contato com variáveis de processo e com situações que são recorrentes nas indústrias e no dia a dia dos engenheiros que nelas trabalham A bancada foi construída com materiais e equipamentos de baixo custo ou doados além de utilizar os equipamentos já existentes no laboratório de Automação Industrial da faculdade O funcionamento da bancada se resume ao aquecimento de água de um reservatório por meio de uma resistência elétrica e o posterior resfriamento desse fluido por intermédio de uma serpentina Quando um sensor informa através das entradas do CLP mudanças nas variáveis medidas do processo o controlador através do programa previamente estabelecido em sua memória atua no sistema por meio de suas saídas Palavraschave resfriamento de fluido CLP variáveis de processo ABSTRACT This paper presents the construction of a didactic bench that serves as a tool for teaching and learning of mechanical engineering being useful for laboratory practices related to the control of industrial processes Through the bench it is possible to control the temperature within a range of values and evaluate the water flow aiming to bring the students closer in contact with process variables that are recurrent in the industries and in the daily life of the engineers who work on them The bench fabrication did employ lowcost or donated materials and equipment in addition to using existing equipment in the colleges Industrial Automation laboratory The operation of the bench boils down to heating a reservoirs water through an electrical resistor and later cooling it through a coil When a sensor informs through the PLC inputs changes in the measured process variables the controller through the program previously established in its memory acts in the system through its outputs Keywords fluid cooling PLC process variables 1 Engenheira Mecânica pela UFMT campus Rondonópolis anavolzhotmailcom 2 Prof Dr em Engenharia UFMT campus Rondonópolis jeffersonufmtbr 374 ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 INTRODUÇÃO Durante a graduação em Engenharia os alunos comumente desenvolvem diversas tarefas em laboratório com o objetivo de complementar seus conhecimentos teóricos conquistados em sala de aula com as noções fornecidas pelas aulas práticas Essas atividades são muito importantes para o ensino pois como afirma Achterberg 1988 quando os estudantes não estabelecem uma relação entre a teoria estudada e a situação prática decorre a chamada teoria desconexa a qual impede uma boa absorção do conhecimento Os equipamentos utilizados para as atividades de ensinoaprendizagem em laboratório tais como as bancadas didáticas na maioria das vezes são adquiridos pelas universidades por meio de fornecedores de plantas didáticas comerciais No entanto a maioria das bancadas didáticas aplicáveis ao ensino em nível de graduação possui um alto custo e seu processo de aquisição pelas universidades pode ser bastante longo e burocrático Diante disso uma alternativa plausível para se obter esses objetos educacionais de forma mais simples é a confecção destes pelos próprios acadêmicos o que além de reduzir custos auxilia no aprendizado dos estudantes que os fabricam pois possibilita o aprimoramento de atributos muito importantes para os profissionais de engenharia como os de projetar acompanhar e executar um projeto Neste trabalho apresentase os processos efetuados para confecção de uma bancada experimental didática de baixo custo e os resultados obtidos por meio dos testes realizados nela onde foi analisado o comportamento de um sistema de aquecimento e posterior resfriamento de água comandado por um controlador lógico programável Por meio da bancada desenvolvida é possível controlar a temperatura da água de um reservatório e avaliar a vazão da água que flui na tubulação através de um sensor de fluxo O objetivo de se medir e controlar as diversas variáveis físicas temperatura pressão vazão nível umidade etc em processos industriais é obter produtos de ótima qualidade com melhores condições de rendimento e segurança e a custos compatíveis com as necessidades do mercado consumidor SENAI 2015 Como todo módulo experimental empregado nas Instituições de Ensino Superior a bancada apresentada neste trabalho possui a intenção de fazer com que os estudantes tenham contato prático com aquilo que é estudado na teoria Assim sendo por intermédio dessa ferramenta será possível aproximar os graduandos do contato direto com variáveis de processo e situações que são recorrentes nas indústrias e no dia a dia dos profissionais que nelas trabalham METODOLOGIA Visando à criação de um sistema de aquecimento e posterior resfriamento de água para servir de objeto de ensino nas aulas de engenharia dividiuse este trabalho nas seguintes etapas principais 1 projeto da bancada didática 2 construção da estrutura física 3 implementação 4 testes e análise de resultados Projeto da bancada didática Partindose de uma ideia inicial sobre os materiais e dispositivos que seriam necessários para a confecção e funcionamento da bancada didática proposta neste trabalho buscouse aproveitar aqueles já existentes no laboratório de automação da faculdade Por outro lado para os materiais inexistentes no laboratório optou se por utilizar aqueles que poderiam ser cedidos por terceiros eou que possuíssem um baixo custo de aquisição As Figuras 1 e 2 mostram em uma modelagem feita em um software CAD 3D as vistas superior e isométrica da bancada idealizada para este projeto nas quais é possível visualizar a disposição das partes que a constitui ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO 375 Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 Figura 1 Vista isométrica do projeto da bancada Fonte elaborada pelos autores Fonte elaborada pelos autores Conforme pode ser visto nas Figuras 1 e 2 dentro do reservatório 3 estão presentes o resistor elétrico 7 elemento responsável pelo aquecimento da água que é inicialmente colocada pela parte superior do reservatório uma bomba dágua 5 responsável por impulsionar a água aquecida para circular dentro da serpentina do trocador de calor e um termistor encapsulado 10 que possibilita identificar a temperatura por meio da variação da resistência ôhmica do material de que é constituído conforme há um aumento ou diminuição da temperatura da água em contato com este O trocador de calor 2 é o componente responsável por trocar o calor da água do reservatório com o meio externo e as aletas presentes nele têm como finalidade aumentar significativamente a área de troca de calor do lado do fluido com menor coeficiente de troca térmica nesse caso o ar Os ventiladores 1 foram posicionados próximo ao trocador de calor com a intenção de fazer com que a troca térmica entre o ar externo e água que passa no interior dos tubos do trocador seja mais eficiente pela convecção forçada de ar A tubulação de saída 8 corresponde a tubulação de recalque da bomba dágua que vai desde a saída desta até a entrada do trocador de calor passando pelo sensor de fluxo 6 que por sua vez possui o papel de informar de maneira indireta a vazão com que a água circula pelo sistema Já a tubulação de retorno 9 corresponde a tubulação que se encontra desde a saída do trocador de calor até a parte superior da cuba reservatória Por fim a base 4 propicia a fixação de todos os componentes a mangueira 11 é o item pelo qual é possível realizar o esgotamento da água da cuba reservatória quando finalizado os ensaios bastando retirar o tampão plástico que se encontra na sua extremidade Por último o suporte 12 o qual é composto por quatro tubos dobrados nas suas extremidades inferiores de forma a oferecer apoio para o reservatório para que este possa ser fixado à base Construção da estrutura física Com a etapa de projeto concluída iniciou se a parte prática com a montagem da estrutura física da bancada didática Para isso na sua maioria foram utilizados materiais e peças cedidos por uma empresa local a fim de reduzir custos e reaproveitar recursos de forma a contribuir para a preservação do meio ambiente A Figura 3 mostra o sensor de fluxo utilizado no projeto Tratase do modelo YF S401 em que a alimentação é realizada com tensão contínua de 5 à 12V por meio dos fios vermelho e preto sendo o último o potencial de referência O sinal de saída é obtido pelo fio amarelo através de uma forma de onda quadrada cuja frequência dos pulsos é proporcional à vazão 1L 5880 pulsos com Figura 2 Vista superior do projeto da bancada 376 ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 precisão de 5 O princípio de funcionamento desse sensor se baseia na leitura via um sensor de efeito hall integrado que gera pulsos de acordo com a variação do campo magnético com o auxílio de um rotor interno USINAINFO 2020 Assim é possível relacionar a quantia de voltas desenvolvidas pelo rotor a partir da passagem do líquido com o volume em litros que passou pelo sensor de acordo com a frequência dos pulsos gerados Figura 3 Sensor de fluxo utilizado no projeto Fonte acervo dos autores A Figura 4 mostra o termistor encapsulado modelo 12J1HE utilizado no projeto da bancada didática sendo que ele atuava anteriormente em um refrigerador como um sensor de temperatura Esse modelo de termistor em específico é do tipo NTC Negative Temperature Coefficient pois há uma diminuição do valor ôhmico à medida que a temperatura se eleva e viceversa ou seja o coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo SEIDEL 2010 Figura 4 Termistor utilizado no projeto Fonte acervo dos autores A bomba dágua utilizada foi uma submersível da marca RONMA modelo H500 Figura 5 que pertencia a um climatizador de ar detentora das características tensão AC de 120V frequência de 60Hz potência de 4W altura de elevação máxima de 06m vazão máxima de 300Lh e isolamento à prova dágua IPX8 Figura 5 Bomba dágua submersível utilizada no projeto Fonte acervo dos autores Foram utilizados dois ventiladores elétricos modelo MDT08A da marca MIDEA Figura 6 retirados de fornos microondas que possuem como características tensão AC de 127V frequência de 60Hz e potência de 20W cada Eles foram associados em paralelo a fim de trabalharem em conjunto e nas suas tensões nominais Figura 6 Ventiladores utilizados no projeto Fonte acervo dos autores ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO 377 Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 A Figura 7 mostra a resistência elétrica utilizada para aquecer a água do sistema proposto neste trabalho que possui como características 220 V de tensão e 4800 W de potência nominal Figura 7 Resistência elétrica utilizada no projeto Fonte acervo dos autores A Figura 8 apresenta como ficou a bancada didática após a sua produção vista de diferentes ângulos Além do que havia no projeto foi acrescentado também à bancada na parte superior do reservatório uma tampa removível que protege os equipamentos mais sensíveis inseridos dentro deste Figura 8 Bancada didática construída Fonte acervo dos autores Implementação Para que fosse possível a automatização do sistema utilizouse um Controlador Lógico Programável CLP de modelo TWDLCDE40DRF da família Twido fabricado pela Schneider Eletric Como esse modelo de controlador não possui entradas analógicas também se fez necessário utilizar em conjunto com o controlador um módulo de expansão analógico disponível no laboratório Assim sendo acrescentouse ao CLP da Schneider o módulo de expansão analógico modelo TM2AMM3HT do mesmo fabricante sendo que ambos foram alimentados a uma tensão contínua de 24 V A Figura 9 ilustra as conexões do CLP com os elementos necessários para o funcionamento automatizado do sistema projetado em que na entrada analógica do módulo de expansão acoplouse o sensor de temperatura termistor Às saídas digitais do controlador foram conectados os atuadores do sistema ventiladores bomba dágua e resistência elétrica e por fim foi vinculada à entrada digital do controlador uma chave retentiva Figura 9 Ilustração das conexões com o CLP Fonte Adaptado de TwidoSuite Conforme ilustrado na Figura 9 também integrados ao sistema foram dispostos os equipamentos de medição para averiguar a tensão e a corrente às quais os atuadores ficaram submetidos Além disso um cabo de comunicação possibilitou a ligação do CLP a um computador Ainda foi utilizado para tornar possível a leitura de vazão de água através dos pulsos gerados pelo sensor de fluxo do sistema didático um osciloscópio digital modelo GDS 1022 da fabricante GW Instek A Figura 10 mostra como ficou a disposição da bancada junto aos demais 378 ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 equipamentos do laboratório de Automação Industrial da faculdade Figura 10 Montagem da bancada didática junto aos equipamentos do laboratório Fonte elaborada pelos autores Circuito externo Para efetuar a leitura da temperatura da água foi necessário converter a variação da resistência do material que compõe o termistor em uma variação de tensão cujo valor varie de 0 a 10 V que é a faixa de tensão a qual o modelo de módulo de expansão analógico utilizado neste trabalho é capaz de reconhecer Dessa forma foi criado um circuito divisor de tensão semelhante ao representado na Figura 11 no qual se adiciona em série com o termistor um ou mais resistores externos Figura 11 Circuito do termistor em série com um resistor externo Fonte elaborada pelos autores Nesse circuito a tensão em cima do termistor pode ser calculada através da equação 1 𝑉0 𝑅𝑡𝑉𝑡 𝑅𝑡 𝑅 1 em que V0 tensão no termistor V Vt tensão da fonte V Rt resistência do termistor Ω R resistência do resistor externo Ω Tendo em vista isso foi utilizada uma fonte de alimentação de 24 V e dois resistores em série sendo um de 15 kΩ e outro de 22 kΩ resultando em uma resistência externa equivalente de 172 kΩ Essa seleção se baseou no fato da disponibilidade dos resistores para o projeto e na diferença de amplitude da tensão no termistor entre os valores de 25C e 50C que é a faixa de temperatura adotada para se trabalhar com água no projeto para resistores externos de distintos valores ôhmicos Balanço térmico Para as condições de pressão constante a quantidade de calor que é transferida de um corpo ou para um corpo com massa m no caso deste trabalho a massa de água relacionase com a variação de temperatura desta de acordo com a equação 2 𝑄 𝑚𝑐𝑝Δ𝑇 2 em que Q quantidade de calor J m massa de água g cp calor específico da água cp 4184 Jg 1K1 ΔT variação de temperatura K Por meio da equação 2 podese determinar não apenas a quantidade de calor mas também o sentido da transferência de calor pois quando a temperatura do corpo se eleva Tf Ti a expressão terá sinal positivo e quando há uma diminuição de temperatura ou seja quando o calor é transferido do corpo Ti Tf a equação fica com sinal algébrico negativo A potência pode ser definida como a razão entre a quantidade de energia trocada por um ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO 379 Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 sistema e o intervalo de tempo no qual isso ocorre No caso dos sistemas de aquecimento ou resfriamento essa quantidade de energia representa a quantidade de calor recebida ou liberada pelo corpo e portanto a potência desse sistema pode ser escrita conforme a equação 3 𝑃𝑠𝑖𝑠𝑡 𝑄 Δ𝑡 3 em que Psist potência do sistema W Q quantidade de calor liberada J Δt variação de tempo s Programação do controlador Para a implementação do projeto desenvolvido neste trabalho utilizouse como ferramenta de programação o software TwidoSuite Tratase de um ambiente virtual desenvolvido pela mesma fabricante do Controlador Lógico Programável a Schneider Eletric no qual é possível criar configurar e manter instruções de comando de forma simples e intuitiva para os CLPs da família Twido As Figuras 12 e 13 mostram as programações feitas utilizandose como linguagem de programação o diagrama Ladder para a segunda terceira quarta e quinta condições simuladas com a bancada Configurouse no programa os modelos de controlador e módulo de expansão analógico disponíveis para o projeto e foi selecionado o tipo de leitura do canal de entrada analógica como sendo de 0 10 V para a entrada IW10 sendo que 0 V e 10 V correspondem respectivamente ao valor numérico 0 e 4095 devido à resolução de 12 bits da entrada analógica Figura 12 Programação desenvolvida para a segunda e terceira condição simulada Fonte captura de tela do TwidoSuite Figura 13 Programação desenvolvida para a quarta e quinta condição simulada Fonte captura de tela do TwidoSuite 380 ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 RESULTADOS Os resultados obtidos durante o desenvolvimento deste trabalho com a realização de testes da bancada em funcionamento estão apresentados a seguir Verificação do Termistor Para verificar se o termistor estava funcionando em conformidade com a curva característica dele foi realizado um teste a fim de se obter uma curva experimental Para realizar esse teste o encapsulamento do termistor ficou submerso em água dentro do reservatório onde a resistência elétrica foi ativada e variou a temperatura da água desde a temperatura de 25C até 50C As extremidades do termistor foram conectadas às pontas de prova de um multímetro digital que mostrou o valor da resistência em kΩ enquanto um termômetro digital posicionado dentro do reservatório informava a temperatura da água Os valores de resistência e da temperatura correspondente a ela foram tomados em diferentes momentos e dessa forma foi feita uma comparação Figura 14 entre os dados experimentais obtidos curva vermelha e os teóricos curva azul informados pelo fabricante Figura 14 Comparação entre as curvas teórica e experimental do termistor Fonte adaptada de EMERSON 2006 Percebeuse pela Figura 14 que o sensor apresentou uma boa concordância entre as duas curvas o que demonstrou que este estava operando corretamente dentro da faixa de temperatura que se pretende trabalhar com a bancada Primeira condição simulada A fim de saber a quantidade calor perdida para o ambiente devido à tendência natural de equilíbrio térmico deixouse a água após ser aquecida resfriarse naturalmente dentro de um limite de tempo preestabelecido obtendose os resultados expostos na Tabela 1 Tabela 1 Resultados obtidos para a primeira condição simulada Fonte elaborada pelos autores Essa quantidade de calor perdida para o ambiente foi determinada para se ter uma noção dos valores reais de arrefecimento provocados pela circulação de água e ou de ar dos próximos ensaios Segunda condição simulada A segunda condição simulada foi o resfriamento à circulação forçada de água e ar natural ou seja após o aquecimento da água foi feito um resfriamento desta por meio da circulação da água impulsionada pela bomba dágua pela serpentina do trocador de calor e sem a utilização dos ventiladores A Figura 15 ilustra o esquema do resfriamento realizado em que as setas vermelhas indicam a circulação da água aquecida até o trocador de calor e as azuis o retorno da água para o reservatório Na Tabela 2 estão expostos os resultados obtidos com o experimento sendo que este também foi limitado a mesma duração da primeira condição simulada Símbolo Descrição Valor Unid Ti Temperatura inicial da água 50 C Tf Temperatura final da água 46 C t Tempo do experimento 21 min Qperdido Quantidade de calor perdida para o ambiente 399 kJ ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO 381 Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 Tabela 2 Resultados obtidos para a primeira condição simulada Fonte elaborada pelos autores A vazão volumétrica da água foi calculada com base em uma média da frequência dos pulsos que foram tomados durante a realização do ensaio Tabela 3 Tabela 3 Frequência dos pulsos tomadas no segundo ensaio Número da medição Frequência dos Pulsos Hz 1 25 2 3582 3 332 4 3392 5 3303 Fonte elaborada pelos autores Terceira condição simulada A diferença entre a segunda e a terceira condição simulada é que na terceira a chave retentiva I01 Figura 12 foi colocada na posição ON permitindo que os ventiladores atuassem no resfriamento dessa forma gerando um resfriamento à circulação forçada de água e ar forçado A Figura 16 ilustra de maneira esquemática o resfriamento realizado nesse ensaio em que as setas de cor azul claro representam o ar sendo capturado pelos ventiladores Na Tabela 4 estão expostos os resultados obtidos com esse experimento Tabela 4 Resultados obtidos com o resfriamento da terceira condição simulada Símbolo Descrição Valor Unid Ti Temperatura inicial da água 5015 C Tf Temperatura final da água 2993 C t Tempo do experimento 21 min f Média da frequência dos pulsos 325 Hz V Vazão Volumétrica 033 Lmin i Corrente no ventilador 055 A u Tensão no ventilador 125 V Pvent Potência elétrica do ventilador 6875 W Qliberada Quantidade de calor liberada do sistema 20173 kJ Psist Potência do sistema 1601 W Fonte elaborada pelos autores 382 ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 O mesmo procedimento do experimento anterior foi feito para o cálculo da vazão volumétrica de água Comparativo entre as quantidades de calor dissipadas A Tabela 5 apresenta os dados obtidos individualmente para cada condição de arrefecimento ou seja cada condição circulação não forçada circulação de água forçada e circulação de ar forçado foi avaliada de forma a descontar os valores referentes aos efeitos provocados pelas outras condições que ocorriam conjuntamente Tabela 5 Quantidade de calor dissipada individualmente em cada condição Condição Quantidade de calor dissipada kJ Sem circulação 3991 Circulação de água forçada 5308 Circulação de ar forçado 1087 Fonte elaborada pelos autores Dessa forma percebese que a circulação de água forçada no interior dos tubos do trocador de calor proporcionou um aumento de 331 na quantidade de calor dissipada em relação à condição em que não havia nenhuma circulação no sistema e a circulação de ar impulsionada pelos ventiladores aumentou em 1046 a troca térmica em relação à condição de apenas circulação forçada de água Quarta condição simulada A intenção desse ensaio era verificar se o sistema atingiria um equilíbrio térmico com a ação concomitante do aquecimento pela resistência elétrica e o resfriamento através da circulação forçada e ar forçado ou seja verificar se através de algumas condições impostas o ganho de calor da água do reservatório seria capaz de se tornar igual ao calor dissipado pelo sistema de arrefecimento de tal forma que proporcionasse um balanço energético nulo Para isso alimentouse o dispositivo de aquecimento com um valor de tensão que o fizesse operar com uma potência próxima ao valor da potência do sistema de arrefecimento da terceira condição simulada Diante disso optouse por utilizar a derivação de 65 de um autotransformador de tensão disponível no laboratório pois dessa forma seria possível alimentar a resistência elétrica com um valor de tensão que poderia proporcionar uma potência mais próxima ao valor desejado O gráfico da Figura 17 ilustra a variação da temperatura no tempo durante esse ensaio Figura 15 Variação de temperatura versus tempo de ensaio do quarto ensaio Fonte elaborada pelos autores Pelo gráfico obtido percebese que com as condições impostas o sistema tendeu a equilibrarse termicamente próximo aos 37 C Quinta condição simulada Para a quinta condição utilizouse a mesma programação da condição anterior Figura 13 porém a chave I01 foi mantida na posição OFF para que o sistema atuasse sem a ação da convecção forçada de ar proporcionada pelos ventiladores Contudo devido a menor potência do sistema de arrefecimento à circulação forçada e ar natural se comparado ao de ventilação forçada seria necessário alimentar a resistência elétrica com um valor de tensão menor do que os 65 da tensão nominal da rede para proporcionar uma potência de aquecimento que levasse a um possível equilíbrio térmico No entanto o autotransformador não fornecia uma redução menor que esta então optouse por continuar usando essa derivação O gráfico da Figura 18 ilustra a variação da temperatura no tempo durante esse ensaio ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO 383 Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 Figura 16 Variação da temperatura versus tempo de ensaio do quinto ensaio Fonte elaborada pelos autores Percebeuse pelo gráfico obtido que conforme já era esperado devido à tensão de alimentação da resistência ser maior do que a desejada o sistema não tendeu a um equilibro térmico antes de atingir um dos critérios de parada utilizado que foi a temperatura da água atingir o patamar de 40C CONCLUSÃO Por meio desse trabalho foi possível desenvolver uma bancada didática que é capaz de simular diversas situações de resfriamento e aquecimento de um sistema de forma automatizada confirmando que é possível que os graduandos produzam objetos educacionais e ferramentas para auxílio ao processo de ensinoaprendizagem da engenharia durante a graduação Um ponto importante a ser destacado é que muitos materiais que estão envolvidos com a bancada desenvolvida foram reaproveitados já que seriam descartados pela empresa que os doou o que contribui para a conservação do meio ambiente e preservação dos recursos naturais pois na maioria das vezes o destino desses materiais é incerto Além disso o processo de reaproveitamento fez com que o autor desenvolvesse a sua capacidade criativa para efetuar a montagem da bancada didática da melhor forma possível Ao lidar com sensores resistências elétricas trocadores de calor bombas dágua e outros elementos desse tipo os alunos acabam se familiarizando com o meio industrial Além disso a interdisciplinaridade presente na bancada desenvolvida coloca os alunos diante de situações mais parecidas com a realidade do mercado de trabalho Portanto a bancada desenvolvida neste trabalho quando utilizada pelos professores nas aulas práticas será uma ferramenta muito útil para os graduandos se sentirem mais preparados para o seu futuro Como sugestão para trabalhos futuros propõese a melhoria da bancada didática desenvolvida com a adição de fios mais longos e que possuam pinos bananas nas extremidades para facilitar o processo de ligação da bancada com os equipamentos do laboratório Além disso propõese que sejam desenvolvidos ensaios nos quais se avalie a troca de calor em função da variação da vazão da água que percorre as serpentinas variando a tensão de alimentação da bomba eou avalie a troca de calor em função de mudanças na tensão de alimentação dos ventiladores REFERÊNCIAS ACHTERBERG C A perspective on nutrition education research and practice J Nutr Educ 1988 EMERSON NTC Thermistors 12J Package 2006 Disponível em httpwwwturbo controlcomrwd1391storeF3NTC20therm istorpdf Acesso em jan 2020 SEIDEL Á R Instrumentação aplicada 3ª ed Santa Maria Universidade Federal de Santa Maria Colégio Técnico Industrial de Santa Maria 2010 SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Instrumentação Geral São Paulo Editora SENAISP 2015 USINAINFO Sensor de Fluxo de Água 036 Lmin 2020 Disponível em httpwwwusinainfocombrsensordefluxo arduinosensordefluxodeagua036lmin 2841html Acesso em jan 2020 384 ELABORAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA E MEDIÇÃO DE VAZÃO Revista de Ensino de Engenharia v 41 p 373384 2022 ISSN 22360158 DADOS BIOGRÁFICOS DOS AUTORES Ana Karoline Volz É formada em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Mato Grosso 2020 Jefferson Alves Oliveira É formado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Mato Grosso 2011 onde atualmente é Professor Adjunto no curso de Engenharia Mecânica Obteve o grau de Doutor em Engenharia Elétrica na Universidade Federal do Rio Grande do Sul em 2019 Tem interesse nos temas de energias renováveis geração de energia e máquinas elétricas