Nosso: sistema de cultivo hidropônico demonstrativo e portátil para o curso de Engenharia Agrícola e de Recursos Hídricos da UFF e para a Casa da Descoberta

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE DESENHO TÉCNICO CURSO DE GRADUAÇÃO EM DESENHO INDUSTRIAL

DIOGO LISBOA PINTO

NOSSO

Sistema de Cultivo Hidropônico Demonstrativo Portátil para o

curso de Engenharia Agrícola e de Recursos Hídricos da UFF

e para a Casa da Descoberta

Niterói 2017

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DIOGO LISBOA PINTO

NOSSO

Sistema de Cultivo Hidropônico Demonstrativo e Portátil para

o curso de Engenharia Agrícola e de Recursos Hídricos da

UFF e para a Casa da Descoberta

Orientador Acadêmico

Profª. Drª. Regina Célia de Souza Pereira

Niterói 2017/2

Trabalho de conclusão de curso apresentado em 28 de novembro de 2017, como requisito parcial para a obtenção do grau de bacharel em Desenho Industrial pela Universidade Federal Fluminense.

Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca da Escola de Engenharia e Instituto de Computação da UFF

P659n Pinto, Diogo Lisboa

NOSSO : Sistema de Cultivo Hidropônico Demonstrativo e Portátil para o curso de Engenharia agrícola e de Recursos hídricos da UFF e para a casa da descoberta / Diogo Lisboa Pinto. – Niterói, RJ : [s.n.], 2017.

106 f.

Projeto Final (Bacharelado em Desenho Industrial) – Universidade Federal Fluminense, 2017.

Orientadora: Regina Célia de Souza Pereira

1. Desenvolvimento de produto. 2. Hidroponia. I. Título. CDD 658.575

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DIOGO LISBOA PINTO

NOSSO

Sistema de Cultivo Hidropônico Demonstrativo e Portátil para

o curso de Engenharia Agrícola e de Recursos Hídricos da

UFF e para a Casa da Descoberta

Trabalho de conclusão de curso apresentado em 28 de novembro de 2017, como requisito parcial para a obtenção do grau de bacharel em Desenho Industrial pela Universidade Federal Fluminense.

Trabalho aprovado em _____ de __________ de _____.

BANCA EXAMINADORA

Profa. Dra. Regina Célia de Souza Pereira Universidade Federal Fluminense

Profa. Dra. Luiza Helena Boueri Rebello Universidade Federal Fluminense

Profa. Dra. Renata Vilanova Lima Universidade Federal Fluminense

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Dedico este trabalho a minha família, sem eles não chegaria onde cheguei.

4 AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer a todos que cruzaram meu caminho durante a graduação. A cada ensinamento de cada professor e todo o compartilhamento de conhecimento dos colegas. Agradecer a todos que estiveram comigo ao meu redor, tanto na vida acadêmica quanto na vida pessoal. Obrigado também a todos os professores e alunos de outros cursos e universidades que me receberam de braços abertos para trocar informações e trabalhar comigo neste projeto.

Agradecimento especial para minha família, sem ela não teria chegado onde cheguei.

5 RESUMO

PINTO, Diogo Lisboa. NOSSO: Sistema de Cultivo Hidropônico Demonstrativo e

Portátil para o curso de Engenharia Agrícola e de Recursos Hídricos da UFF e para a Casa da Descoberta. Niterói: Universidade Federal Fluminense, 2017. (Trabalho de

Conclusão de Curso de Graduação.)

O presente trabalho consistiu na criação, elaboração e construção de produto voltado à hidroponia portátil, com acessibilidade facilitada a sua replicação por meio de instruções, materiais simples e modelo prático. Buscou-se trabalhar com áreas diferentes do saber acadêmico, integrando-se as mesmas através de entrevistas, reuniões, observações e trocas de informações, as quais contribuíram decisivamente para a conclusão do projeto e sua viabilidade. Concluiu-se que é possível construir um produto de cultivo hidropônico portátil, de fácil transporte, baixo peso total, capaz de ser reproduzido com facilidade por qualquer pessoa que o observe e siga suas instruções de construção. Destaca-se ainda a confirmação da grande relevância da interação interdisciplinar na produção do saber e na relação de contribuição social da Universidade com a sociedade.

Palavras-chaves: hidroponia, horta, integração, acessibilidade, oportunidade, comunidade.

6 LISTA DE ABREVIATURAS

NFT – Nutrient Film Technique

CNC – Comando Numérico Computadorizado PET – Programa de Educação Tutorial

UFF – Universidade Federal Fluminense PLA – Poliácido Láctico

7 SUMÁRIO INTRODUÇÃO... 9 1 – Contexto ... 14 1.1 – Conceito e Oportunidade………. 14

1.2 – Ensino superior e evasão no Brasil ………. 15

1.3 – Contato entre a UFF e a Comunidade………. 16

1.4 – Os cursos de Engenharia Agrícola e Recursos Hídricos da UFF………. 17

1.5 – A casa da descoberta ……… 18

1.6 – Situação Problema e Oportunidade……… 19

1.7 – Objetivo………... 20

1.8 – Público Alvo……… 21

1.9 – Metodologia Usada……… 21

1.10 – Hidroponia………... 22

1.11 – Proposta de Projeto………. 27

1.11.1 – Horta Hidropônica para exposição e experimentos…………. 27

1.11.2 – Pôster explicativo………... 28

1.11.3 – Manual de montagem da horta……… 28

2 – Problematização……….. 28

2.1 – Problematização ergonômica……….. 29

3 – Levantamento e análise de dados... 32

3.1 – Similares... 34 3.2 – Materiais... 37 3.3 – Análise da Tarefa………... 38 4 – Síntese... 39 4.1 – Requisitos e Restrições... 39 4.2 – Modelagem Verbal………. 40 5 – Geração de alternativas... 41 6 – Desenvolvimento da solução……… 43

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6.1 – Construção de modelos físicos……… 44

7 – Construção do Protótipo ……..………. 53

8 – Teste e validação do Protótipo………. 60

9 – Conclusão……….. 67

10 – Desenhos técnicos……….. 69

9 INTRODUÇÃO

O presente trabalho teve seu início durante as atividades da disciplina Projeto de Design 7 do curso de graduação em Desenho Industrial, na Universidade Federal Fluminense - UFF. Durante o levantamento de dados para o projeto, houve contato com o Professor Leonardo Hamacher da área de Engenharia Agrícola da UFF, que, em reunião, demonstrou interesse por um projeto em particular que uniria os cursos de Desenho Industrial e de Engenharia Agrícola e Recursos Hídricos. Faz-se importante citar que o curso da área agrícola possui demanda por produtos expositivos a serem apresentados em feiras e eventos diversos, sejam em escolas ou na própria Universidade. A PET (Programa de Educação Tutorial) do curso de Engenharia Agrícola realizava, naquele momento, um projeto demonstrativo de sistema hidropônico em pequena escala, tendo o professor Hamacher como seu orientador. A exposição em questão almejava apresentar, a alunos de ensino médio, o que significa, o que é feito e o que se aprende nos cursos de Engenharia Agrícola e Recursos Hídricos na UFF, não apenas apresentando a carreira de forma didática, mas expondo claramente em que consiste a profissão na área de Engenharia Ambiental. Abordar assuntos pertinentes à área, falar sobre o mercado de trabalho e construir debates e conversas a respeito de temas importantes do nosso dia a dia, como sustentabilidade e alimentação saudável, eram seus objetivos.

Simultaneamente, ao longo das pesquisas no presente projeto, foi feito contato com a Casa da Descoberta, um centro de divulgação de ciência da UFF que se encontra no Instituto de Física, na qual existia a demanda por produtos ligados a cultivo para exposição e experimentos, ligados à área de Biologia.

O projeto seguiu, desta forma, com a integração de ambas as demandas, conectando os cursos de Engenharia Agrícola e Recursos Hídricos, Biologia e Desenho Industrial por uma solução que atendesse às necessidades acadêmicas das Unidades envolvidas e à comunidade externa à UFF.

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A Universidade Federal Fluminense foi criada em 1960, no estado do Rio de Janeiro, a partir da incorporação de diversas faculdades federais e estaduais da região, sendo hoje uma das maiores universidades do Brasil. Atualmente conta com 62.377 alunos matriculados na graduação, cerca de 3.501 docentes ativos, 4.252 técnicos administrativos ativos, 317 médicos residentes, 245 estagiários, e mais de 120 cursos presenciais de graduação. Possui 40 unidades acadêmicas considerando o Colégio de Aplicação, Escolas, Faculdades e Institutos, estando sua maior parte concentrada na cidade de Niterói, região metropolitana do Rio de Janeiro, também se expandindo em várias cidades por todo o Estado.

A universidade pública mantém diversos contatos e trocas com a comunidade da qual faz parte. Falando-se sobre a UFF, especificamente, como a Universidade em estudo e aplicação deste projeto, pôde-se reconhecer diferentes frentes e situações onde esse contato com a população é criado. O retorno que a universidade traz à sociedade vai além de resultados de pesquisas ou de profissionais graduados atuando no mercado, visto que promove constantemente o contato entre a academia e pessoas externas a ela. Eventos, exposições e projetos de extensão são algumas das interações que ocorrem entre a universidade e a comunidade, tendo como seu dever frente a sociedade o compromisso social. Percebeu-se que poderiam haver mais iniciativas nesta direção, ao observar-se que ainda existe muito potencial na academia a ser explorado com o objetivo de gerar retornos à comunidade.

A UFF ainda se encontra, infelizmente, numa espécie de engessamento, no qual encontra-se um abismo entre os mundos acadêmico e não-acadêmico. Essa situação é um reflexo de diversos fatores histórico-social-econômicos, entretanto, mesmo diante destes obstáculos, encontrou-se importância em cada iniciativa para amenizar os problemas do contexto atual, bem como no desenvolvimento de um novo panorama para as relações entre a Universidade e a sociedade. No decorrer deste trabalho foram citados alguns exemplos de projetos de extensão, desenvolvidos na UFF, demonstrando sua importância e destaque.

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Diante desse contexto, observou-se uma relevante oportunidade no que se refere a projetos de integração e extensão da Universidade para a sociedade, destacando-se do ponto de vista limitado de projetos apenas para a comunidade, e, igualmente desenvolvendo projetos com a comunidade, considerando-se que participação e colaboração são ferramentas poderosas de inclusão.

Outro aspecto a ser destacado é a falta de comunicação encontrada, inclusive, dentro da própria Universidade. Apesar de, dentro de seu universo, encontrarem-se centenas de projetos e pesquisas, boa parte de seus estudantes, professores e funcionários não conhecem ou entram em contato com esse espaço acadêmico da Instituição. No cotidiano da Universidade, mesmo havendo regularmente eventos e debates, ainda assim muitas informações não chegam ao conhecimento de todos. Observou-se a ocorrência de grupos, pertencentes a cursos diferentes, realizando projetos semelhantes quanto a seus temas e objetivos, sem conhecimento da existência uns dos outros e, consequentemente, não mantendo contato entre si. Notou-se que há interações entre os cursos e que muitos projetos contam com equipes interdisciplinares, com alunos e professores de diversas áreas, entretanto, ainda assim pôde-se perceber situações em que eventos, projetos, grupos de estudos, entre outros, passaram despercebidos por pessoas que teriam interesse nos mesmos. 

Verificou-se que a integração interna na Universidade e desta com a comunidade é de extrema importância para o enriquecimento de todas as partes, inclusive partindo-se da premissa de que a ampliação desta integração traria benefícios que poderiam edificar legados e retornos constantes de conhecimento.  Considerando que a comunidade poderia se beneficiar, direta e indiretamente, ao se intensificar essa integração, teria-se uma sociedade mais esclarecida e informada. Faz-se importante o estabelecimento e a clareza do lugar e da atividade da Universidade no meio no qual esta se insere, englobando seus objetivos e expectativas. Esse contato mais próximo geraria maior volume e qualidade de informações que auxiliariam aos indivíduos da comunidade a, por exemplo,

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escolher com melhor embasamento qual carreira seguir. Ponderando-se sobre o valor da graduação em curso superior, além das dificuldades em seu acesso, percebeu-se ainda que sua busca pode acabar seguindo caminhos não desejados por falta de esclarecimento e informação adequados.

O papel da Universidade também consiste em proporcionar autonomia e difundir conhecimento. Desta forma, projetos e cursos deveriam gerar às pessoas aprendizado suficiente para que estas pudessem levar suas ideias e conhecimentos adiante, desenvolvendo-se, posteriormente, por conta própria e produzindo novos retornos para a própria academia. A participação ativa de todos os envolvidos nesta interação universidade - sociedade é imprescindível, de forma que não haja dependência entre elas, mas, sim, que haja acréscimo de conhecimento oriundo de ambas as partes.

Este projeto seguiu nesta direção, onde explorou-se não apenas a necessidade descrita, mas também as oportunidades que surgiram a cada dia.

Novas tecnologias têm se tornado mais acessíveis, principalmente no campo da Informática, sendo que, para aqueles que não dispõem desta acessibilidade, a Universidade procura provê-la. Neste sentido, a academia recebe e troca ideias e a sociedade usufrui de sua informação e estrutura, o que proporciona retorno de conhecimento à população.

O advento dos Fablabs tem estado em destaque nos últimos anos, acompanhado do crescimento da cultura maker, observa-se que um grande número de Fablabs foi construído pelo mundo, criando-se uma rede cada vez mais densa e complexa de aprendizado, colaboração e integração. Um Fablab é uma oficina colaborativa, onde, para que seja considerada como tal, precisa dispor de, ao menos, computador(es) com acesso a internet, uma máquina de CNC, uma máquina de corte a laser, uma impressora 3D, além de recursos como bancadas e ferramentas em geral. Nestes locais ideias são produzidas e compartilhadas.

O nome Fablab vem da junção das palavras laboratório e fabricação. Como o laboratório é um local de estudo, teste, experimento e aprendizado, pode-se descrever

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o Fablab como um local onde se pode produzir, desenvolver, pesquisar e aprender fabricando ou construindo coisas. Consequentemente, torna-se de suma importância a existência de uma estrutura capaz de fornecer uma prototipagem rápida. No Brasil tem havido um aumento na criação de Fablabs, em geral ligados às universidades.

Questiona-se, entretanto, o valor do desenvolvimento de tais conhecimentos produzidos sem sua real disseminação e utilização. Neste momento, destaca-se a importância da integração, da participação da universidade na vida da sociedade e da troca que deveria ocorrer de forma primordial.

Seguindo esta linha de raciocínio, durante o desenvolvimento deste projeto, buscou-se ir além de apenas demonstrar o funcionamento de um sistema de cultivo hidropônico, procurou-se proporcionar o debate e a troca de informações, a oportunidade de aprendizagem da construção de seu próprio projeto, para que todos, sejam de outras universidades, cursos, comunidade, tivessem a possibilidade de entrar em contato, não apenas com o tema, mas, também, com a carreira de desenhista industrial entre outras envolvidas.

14 1. Contexto

1.1. Conceito e Oportunidade

O cultivo de alimentos é um tema recorrente na história da humanidade, todavia, o cultivo urbano de alimentos tem sido muito procurado atualmente. A relevância deste tema na atualidade é grande, inferindo-se quanto a necessidade crescente da busca por um mundo mais sustentável.

Efetuou-se contato com professores e alunos do curso de Engenharia Agrícola e de Recursos Hídricos da UFF, sendo apresentada por eles uma demanda por produtos relacionados à exposição e apresentação do próprio curso. Faltava-lhes algo a apresentar, mesmo havendo muitas informações sobre o curso, além de terem diversos projetos sendo realizados na Universidade, entre eles uma estufa de cultivo hidropônico. Para o funcionamento de uma estufa como essa deve-se lidar com diversos fatores que fazem parte da carreira do engenheiro agrícola, os quais são relevantes para a sociedade em si. Por esta razão, o curso desejava construir uma versão em pequena escala da referida horta, a qual pudesse ser apresentada em escolas e feiras, e, assim, fosse possível apresentar o tema de perto para estudantes da região, em especial alunos do ensino médio prestes a decidir qual carreira desejariam seguir.

O Brasil está entre os principais produtores de alimentos do mundo, destacando-se em culturas como soja, milho, arroz, feijão e cana de açúcar, muito utilizadas no mercado interno e para exportação. No mercado externo, o Brasil é um dos líderes mundiais na produção e exportação de produtos agropecuários, sendo projetado pelo Ministério da Agricultura que, até 2030, um terço dos produtos comercializados sejam brasileiros. A horticultura no Brasil é realizada por micro, pequenas, médias e grandes propriedades, que se localizam tanto no interior, quanto próximas dos grandes centros urbanos. As hortaliças geram mais lucro a cada hectare

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cultivado, quando comparadas a outras culturas como os grãos, estimando-se que para cada hectare de hortaliças, tem-se, em média, 3 a 6 empregados diretos e o mesmo número de empregados indiretos. O consumo tem sido redirecionado à produção e a demanda por produtos diferenciados em tamanho e cor, por exemplo, cresceu. As indústrias processadoras têm investido em diferentes formas de comercialização como vegetais gelados, supergelados, desidratados etc. Pode-se destacar também os sistemas orgânicos de produção que vêm conquistando cada vez mais consumidores. O comércio, em grande parte (entre 55% e 60%), é feito por mercados atacadistas, podendo-se citar, além destes, as vendas diretas por produtores, destinadas à supermercados, sacolões e feiras locais.

1.2 Ensino superior e evasão no Brasil

Em 2004, no Brasil, a parcela de jovens de 18 a 24 anos cursando Ensino Superior era de 32,9%, crescendo para 58,5% em 2014. “Os dados da pesquisa do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) foram calculados com base no número de estudantes, e não no total de jovens – o que incluiria também os que não estudam.” (Portal Brasil, 2016). Percebe-se a falta de informação que os jovens têm a respeito de qual carreira seguir, quando se observa que uma grande quantidade de estudantes, prestes a se formar no Ensino Médio, ainda não sabem o que farão no futuro. Seja por falta de orientação adequada ou por falta apenas de informação, percebe-se que muitos jovens ainda possuem diversas dúvidas a respeito de seu futuro profissional. Boa parte tem interesse em ingressar em curso de graduação, porém, muitos não têm certeza quanto a este desejo, nem para qual carreira querem se candidatar. Em pesquisa realizada pela Universidade Anhembi Morumbi, na cidade de São Paulo, em 2013, cerca de metade dos estudantes do 3º ano do Ensino Médio não sabiam qual carreira seguir. Por outro lado, entre os que já haviam decidido qual curso preferiam, menos da metade (cerca de 46%) afirmaram manter contato com a profissão que desejavam. Infere-se que, provavelmente, isso se reflita nos números

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altos de evasão e/ou mudança de curso no ensino superior brasileiro. Outro problema claramente perceptível, em relação ao Ensino Superior no Brasil, é a quantidade de estudantes que não completam sua graduação. Pesquisas mostram que, só no ano de 2014, enquanto cerca de 1 milhão de estudantes se graduaram, outros 1,2 milhões, aproximadamente, trancaram a matrícula (Ministério da Educação e consultoria Hoper).

1.3 Contato entre a UFF e a comunidade

O contato entre uma universidade e a sociedade pode ocorrer de diversas formas, ações culturais, eventos abertos, exposições, feiras, museus, entre outros. Existe um compromisso social da universidade com a sociedade:

A expressão compromisso social geralmente é atribuída ao compromisso da universidade para com a sociedade, visto que, pelas características da instituição, que tem a função de produzir e disseminar conhecimentos, se deve ter mais que responsabilidade para com a sociedade; (SILVA; MELO, 2010).

Para Moiseichyk e Biazús (2002), o compromisso social da universidade deveria ser bem mais eficaz, considerando que a mesma pertence à um contexto social e consequentemente deve colaborar com o desenvolvimento da sociedade. (citado por SILVA; MELO, 2010, pg 5).

As ações de extensão são as grandes responsáveis pelo retorno que as universidades dão à sociedade, cumprindo, assim, parte de seu compromisso social. A UFF dispõe de grande número de ações de extensão, conforme pode-se observar na seguinte tabela:

17 TABELA 1 – Total de Ações de extenção na UFF

Dados compilados em setembro de 2017 - Total de 13.363 extensionistas cadastrados FONTE: http://www.uff.br/node/5237

1.4 Os cursos de Engenharia Agrícola e Recursos Hídricos da UFF

O curso tem como objetivo a formação de profissionais que atuarão em áreas relacionadas ao desenvolvimento rural e agrícola. Os engenheiros agrícolas poderão aplicar seus conhecimentos e sua capacitação produzindo tecnologias da engenharia destinadas ao sistema agro-industrial, na indústria e no comércio de máquinas e equipamentos, analisando processos ambientais e participando dos agronegócios, nas áreas de serviços, ensino e pesquisa, nos níveis técnico e superior. É ministrado, em sua maior parte, no campus Praia Vermelha, no bairro de São Domingos, Niterói. Sua duração é prevista para, no mínimo, 10 semestres e, no máximo, 15 semestres.

18 1.5 A Casa da Descoberta

A Casa da Descoberta é um espaço de divulgação da ciência. Um projeto do Instituto de Física da UFF que aproxima a ciência e o meio acadêmico da comunidade. Fundada no ano de 2000, a Casa da Descoberta conta hoje com mais de 50 experimentos didáticos e interativos que auxiliam na disseminação e popularização da ciência. Recebe, em média, oito mil pessoas anualmente, sendo sua maioria alunos de escolas públicas e privadas. Desde sua fundação até o ano de 2017 já recebeu mais de 100.000 visitantes. As visitas não estão restritas aos colégios, embora sejam a maioria, assim toda a comunidade de maneira geral frequenta a Casa da Descoberta e seu público é o mais variado possível, sendo de todas as idades. A Casa possui experimentos expostos das áreas de Astronomia, Física, Química, Biologia e Matemática. Monitores ficam responsáveis por guiar as visitas, buscando estimular o uso dos equipamentos e apresentando explicações sobre os conceitos científicos em questão, de maneira informal, aproximando os conceitos ao dia a dia dos visitantes.

19 1.6 Situação Problema e Oportunidade

No Brasil existe uma deficiência no fornecimento técnico de insumos para a hidroponia de sistema NFT. Mais a frente, neste trabalho, explica-se mais detalhadamente como funciona esse sistema.

De acordo com o professor Hamacher, encontram-se poucas variedades de peças e equipamentos disponíveis no mercado, estando aquém do potencial que temos de produção e tecnologia. Apresenta-se a dificuldade de se adquirir produtos mais específicos e/ou personalizados, como calhas para cultivo em escala reduzida ou em medidas especiais para experimentos e estudos. Assim, o professor necessitou, junto aos alunos, recorrer quase sempre ao improviso, utilizando materiais substitutos como tubos de PVC encontrados no mercado, bancadas improvisadas em madeira ou metal, bomba de aquário, entre outros. Por conseguinte, para o curso de Engenharia Agrícola era necessária a construção de um produto especial, para que pudessem utilizar em aulas, apresentações, feiras, palestras, experimentos e exposições.

Concomitantemente havia uma iniciativa de construção de novos equipamentos de exposição e experimentos, na área de Biologia, para a Casa da Descoberta, que incluía sistemas de cultivo, assim como a técnica NFT da hidroponia. A partir da detecção dessas situações, alinhou-se este trabalho nesta oportunidade, objetivando integrar os cursos de Engenharia Agrícola e Recursos Hídricos, Biologia, Desenho Industrial e a Casa da Descoberta em um projeto que beneficiaria a todos. Embora a Casa da Descoberta faça parte do Instituto de Física da UFF, seu espaço é interdisciplinar e conta com a participação de diversas áreas para a divulgação da ciência. Com seus monitores trabalhando diariamente e com as visitas frequentes, o local se mostra adequado para manter o produto em funcionamento, com manutenção constante e exposição permanente. Este detalhe faz-se importante, visto que não há uma estrutura física específica, para a exposição permanente de projetos, para que os alunos da Engenharia Agrícola possam manter o produto nas condições necessárias ao seu bom funcionamento, fato que, eventualmente, levaria o produto a

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somente ser utilizado em alguns momentos específicos, estando guardado a maior parte do tempo e dificultando seu estudo e observação.

Com a estrutura presente na Escola de Engenharia da UFF, seria possível construir um produto especial, que suprisse as necessidades em questão, havendo a possibilidade de produzir um projeto aberto e livre, que pudesse ser replicado e melhorado com o tempo, pelos próprios alunos e professores da UFF, como também por outras universidades, escolas e a própria sociedade.

1.7 Objetivo

O objetivo principal deste trabalho foi a construção de um sistema de cultivo hidropônico expositivo e utilizável, que ficasse exposto permanentemente para visitas e eventos na Casa da Descoberta. Enquanto exposto seria possível utilizá-lo para o cultivo de diversas hortaliças, possibilitando que estudantes e professores pudessem realizar experimentos, observações, aulas e projetos enquanto o produto está em exposição. O produto ainda possui portabilidade que permite sua utilização em diversos outros espaços.

Junto ao sistema haverá um pôster informativo para os visitantes do museu e ainda um manual, contendo todo o procedimento de confecção, montagem e utilização do produto, para que o mesmo possa ser replicado em escolas, outras faculdades ou até mesmo em casa. O nome NOSSO originou-se na forma em que o projeto tem caminhado e seus objetivos, reunindo-se a colaboração de alunos e professores do curso de Engenharia Agrícola e Recursos Hídricos da UFF, monitores e coordenadora da Casa da Descoberta, professor do Instituto de Biologia, Laboratório de Produtos e Processos da Engenharia de Produção e o curso de Desenho Industrial. O projeto deu-se por processo participativo e teve como uma de suas finalidades principais a possibilidade de que todos usufruissem do mesmo, não sendo apenas um projeto específico, mas “nosso” projeto, para todos nós, os que estudam através dele, os que o apresentam, os que o observam, os que o replicam e até mesmo o aperfeiçoam.

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O objetivo também baseou-se nas oportunidades fornecidas pela estrutura existente atualmente na Escola de Engenharia da UFF, especialmente o Laboratório de Produtos e Processos, o Lab2P, da Engenharia de Produção, que conta com impressoras 3D e estrutura para a confecção de um produto completamente novo.

1.8 Público Alvo

O público alvo pode ser dividido em dois principais grupos: aqueles que irão expor e utilizar o produto e aqueles que contemplarão e visitarão o produto em exposição.

Pode-se considerar a faixa etária deste público abrangendo desde crianças a idosos. Quanto ao nível de formação do público tem-se desde o Ensino Fundamental ao Ensino Superior, em especial o ensino médio, o qual representa a maior parcela de visitas à Casa da Descoberta.

1.9 Metodologia Usada

Para a realização desta pesquisa optou-se por adotar a metodologia de Design tradicional que engloba imersão no tema, levantamento de dados (visita técnica, entrevistas, pesquisas online em apostilas e catálogos etc.), análise de dados e modelagem verbal do objeto alvo, geração de alternativas, escolha da alternativa, prototipagem, experimentação e validação com usuário, porém, com ênfase na questão cíclica do projeto que vem sendo cada vez mais recorrente atualmente. A seguir pode-se observar um gráfico ilustrativo, elaborado pelo Professor Bastian Beate, da Universidade de Ciências Aplicadas de Osnabrück (Fachhochschule Osnabrück), na Alemanha, do funcionamento cíclico do projeto:

22 FIGURA 1 – Método de projeto

FONTE: Autor; adaptado de BEATE, Bastian, slides de aula da disciplina Entwurfsmetodik do curso de Design de Produto na Hochschule Osnabrück.

A principal característica da metodologia adotada e como o trabalho foi realizado é a questão relacionada ao trabalho prático e à experimentação, constando de etapas como contruções de modelos e testes para que fosse possível compreender o sistema e com isso efetuar os ajustes e melhorias necessárias.

1.10 Hidroponia

A hidroponia é uma forma de cultivo protegido de alimentos, na maioria das vezes hortaliças, com a substituição da terra por uma solução aquosa. A solução possui apenas os nutrientes e sais minerais indispensáveis para a cultura. É bastante difundida no mundo e seu uso está crescendo em diversos países.

Apesar de ser uma técnica antiga, seu uso comercial cresceu somente após a Segunda Guerra Mundial. Possui diversas vantagens, como por exemplo, maior facilidade e limpeza na produção, maior controle do ambiente de cultivo, alta produtividade, menor uso de agrotóxicos, desperdício mínimo de água e nutrientes etc. Ao mesmo tempo possui como desvantagens os custos iniciais elevados para construção do sistema, o controle muito delicado da solução nutritiva, ou seja,

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qualquer erro na solução pode comprometer a saúde da planta, o que exige um trabalho extremamente qualificado e cuidadoso.

Apenas 15% de toda a terra do mundo é arável e adequada ao cultivo de vegetais, por outro lado, 50% do total geral corresponde à locais ocupados por florestas e/ou são impróprios para agricultura, como desertos, montanhas, mangues e áreas alagadas. Porém, nesses locais é perfeitamente possível a instalação de um cultivo hidropônico.

Podemos classificar a hidroponia em quatro tipos: hidroponia didática, hidroponia científica, hidroponia ornamental e hidroponia comercial (Bezerra Neto & Barreto, 2000).

A hidroponia didática tem como objetivo a demonstração do funcionamento do sistema. Para tanto, não exige uma infraestrutura complexa e cara, além de não ser necessário um controle de pureza da água e dos reagentes que necessita-se em outras hortas. Sua função é apenas demonstrar.

Já a hidroponia científica necessita de mais infraestrutura do que a didática, porém não tanto quando a comercial. A pureza dos reagentes químicos, solução nutritiva e água, são primordiais para o funcionamento correto desta hidroponia, sendo a partir dela que são desenvolvidas pesquisas para aplicação em escala comercial.

Quanto à hidroponia ornamental é como a didática, porém, ao invés de objetivar a demonstração, sua função é apenas a decoração de ambientes, onde não se deseja utilizar terra.

A hidroponia comercial, conforme o próprio nome descreve, tem como objetivo a obtenção de lucro com o comércio de hortaliças. Para tal, necessita de grande infraestrutura, com um custo elevado. Diferente da científica, a pureza dos reagentes e da água não é tão explorada, por questões de viabilidade do negócio. Para ter sucesso com esse empreendimento é de suma importância o conhecimento da composição da solução nutritiva a ser utilizada, além de conhecimentos especializados sobre luminosidade, temperatura e umidade, estação do ano, espécies vegetais e cultivo (Backes et al. citado por NETO; BARRETO, 2011/2012).

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Existem diversas técnicas de hidroponia, tais como: hidroponia de aeração estática; técnica do filme nutriente (NFT) ou técnica do fluxo laminar de nutrientes; aeroponia; cultivo por submersão e drenagem; cultivo com substratos.

No presente projeto optou-se por empregar a técnica NFT, visto que é o sistema utilizado nos projetos do Curso de Engenharia Agricola da UFF tanto na estufa, quanto no projeto da PET.

O sistema NFT foi desenvolvido na década de 1960 na Inglaterra, sendo considerado um dos mais viáveis comercialmente. Trata-se de um sistema fechado que não utiliza substrato, no qual tem-se a circulação constante da solução nutritiva, a qual alimenta as plantas e retorna para o reservatório sendo sempre reutilizada. Seu arranjo pode ser tanto na horizontal quanto na vertical, o que lhe provê uma vasta gama de possibilidades de locais para sua utilização. Esse sistema corresponde a cerca de 5% da área total de cultivo hidropônico atualmente.

Basicamente é composto por: reservatório de solução nutritiva, sistema hidráulico de bombeamento, calhas para o cultivo e sistema de recolhimento e retorno ao reservatório.

25 FIGURA 2 – Sistema NFT de cultivo hidropônico em disposição vertical

FONTE: BEZERRA NETO; PAES BARRETO, Egídio; Levy. AS TÉCNICAS DE HIDROPONIA. In: Anais da Academia Pernambucana de Ciência Agronômica, Recife, vols. 8 e 9, p.107-137, 2011/2012.

As vantagens da hidroponia são diversas. Pode-se considerar como principais as seguintes:

• Maior qualidade de controle sobre os nutrientes fornecidos às plantas; • Diminuição no ciclo da cultura e produtividade maior;

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• Redução de diversos tratos culturais; • Não necessita de rotação de cultura; • Menos riscos climáticos;

• Possibilidade de produção fora de época; • Produto com melhores qualidades e preços; • Produção próxima ao mercado de consumo; • Acelerado retorno do capital.

Ao produzir fora de época, próximo ao consumo e com redução dos tratos culturais, a hidroponia se mostra como uma ótima alternativa para grandes centros urbanos e outros locais onde há dificuldade para agricultura. Como não necessita de terra e pode ter seu ambiente controlado em relação a radiação, limpeza e pragas, a hidroponia torna-se vantajosa para espaços mais complexos.

Como desvantagens pode-se citar: • Custo inicial alto;

• Necessidade de assistência e conhecimento técnico mais especializado; • Riscos gerados por falta de energia elétrica;

• Riscos de contaminação da água por patógenos;

• É necessário acompanhamento permanente do sistema.

Existem atualmente diversos problemas no ambiente urbano, um importante a se destacar é a concentração populacional cada vez maior nas grandes metrópoles de todo o mundo. Junto a esse, ocorrem diversos novos problemas e questões a serem observados, entre eles a diminuição considerável do tamanho dos novos imóveis construídos. No Brasil esse fato torna-se mais perceptível a cada dia. Embora no país a maior parte das moradias ainda sejam casas (aproximadamente 87%), o número de apartamentos está crescendo cada vez mais, havendo um aumento de 43% no número de apartamentos na década de 2000, de 4,3 milhões em 2000 para 6,1 milhões em 2010 (Censo 2010).

27

Em relação ao tamanho destes imóveis, pode-se observar claramente sua redução. No Rio de Janeiro “O espaço dos apartamentos lançados na cidade do Rio caiu até quase 30% entre 2002 e 2014, segundo levantamento da Associação de Dirigentes de Empresas do Mercado Imobiliário” (ADEMI-RJ, 2015). Em São Paulo segundo dados da Embraesp, em 2007, os novos apartamentos tinham, em média, 102,33 m² de área útil, já em 2012, 73,24 m² ou 28,4% menos.

Um infográfico divulgado no site do jornal O Globo mostra a redução nas últimas décadas do tamanho dos apartamentos na cidade do Rio de Janeiro:

Neste cenário, a hidroponia torna-se uma alternativa viável e poderosa para os problemas atuais.

1.11 Proposta de Projeto

1.11.1 Horta hidropônica para exposição e experimentos

O principal produto do projeto consiste em um sistema de cultivo hidropônico, com a técnica NFT, portátil e didático, para que transmita coerentemente os assuntos abordados por quem o apresenta e tenha viabilidade para ser transportado e instalado para diferentes locais. Assim, além de ser exposto na Casa da Descoberta, ele poderá também ser transportado às feiras, palestras, exposições diversas, entre outros. Seu funcionamento permitiria ainda seu uso em aulas e experiências.

28 1.11.2 Pôster explicativo

Para complementar a didática do sistema, será confeccionado um pôster informativo que acompanhará a horta e complementará suas informações. O pôster será finalizado de acordo com a validação feita com a horta, e será apresentado ao fim do projeto.

1.11.3 Manual de montagem da horta

Uma das premissas buscadas no projeto é a de não só integrar os cursos que participaram do mesmo, mas de também gerar uma abertura para todos contribuírem e reproduzirem, seguindo a ideia de produtos Open Source e a cultura do DIY (do it

yourself). O projeto conta com um manual de produção e utilização do mesmo, o que

proporciona a liberdade para que alunos e professores que utilizarão este produto possam não apenas fazer sua manutenção, como também replicá-lo. Não apenas eles, mas todos que tiverem contato com o produto poderão construir sua própria versão e até mesmo aprimorá-la, seja para aulas e experimentos, seja, inclusive, para cultivo e consumo pessoal em casa. O manual será finalizado após os últimos ajustes no produto e apresentado no fim do projeto.

2. Problematização

A problematização deste projeto foi dividida em duas partes principais: a referente à necessidade do produto em si, e a problematização ergonômica, que analisa os problemas encontrados no produto original (horta) os quais deveriam ser atentados no desenvolvimento do produto portátil.

29

• Há um projeto de horta hidropônica na UFF, desenvolvido pelo curso, que não é transportável;

• Não havia produtos a serem apresentados pelo curso em feiras e exposições;

• A horta hidropônica, em larga escala, não pode ser transportada, e a mesma seria interessante para apresentar diferentes temas com os quais os profissionais de engenharia ambiental devem lidar.

2.1 Problematização ergonômica

Sobre os problemas ergonômicos em si, mostrou-se apropriado avaliar os problemas na horta existente na UFF. É importante observar os possíveis e recorrentes problemas relacionados com o tipo de sistema. Assim, alguns destes problemas podem ser possíveis mesmo apenas em uma demonstração. Embora não venha a ser um similar direto do produto alvo, ele poderia revelar e até mesmo inspirar, de diferentes formas, as necessárias observações.

30 Problemas levantados:

• Problema Biológico

o Limpeza demorada e inadequada

FIGURA 3 – Horta hidropônica existente no campus Praia Vermelha

FONTE: Autor

Não há formas de realizar a limpeza no interior das calhas, sendo necessário deixar uma solução de água com cloro circulando no sistema a fim de limpá-lo e desinfetá-lo. Tal processo dura cerca de 3 dias.

31 • Problema acional

o Não há a necessidade de escovar o interior da calha, mas o usuário não tem acesso para tal procedimento

FIGURA 4 – Horta hidropônica existente no campus Praia Vermelha

FONTE: Autor

Em geral não há a necessidade de ter acesso ao interior da calha, porém, a manutenção e os cuidados se tornam demorados devido à dificuldade de acesso.

32 • Problema interfacial-postural

o Falta de acesso ao reservatório

FIGURA 5 – Horta hidropônica existente no campus Praia Vermelha

FONTE: Autor

O reservatório é localizado de forma quase inalcançável para o usuário, tendo este a necessidade de adotar posturas desconfortáveis, perigosas e prejudiciais, para ser capaz de acessar o reservatório. Além disso, os registros, a tampa, e todo o mecanismo que envolve o reservatório também se encontram em posição de difícil acesso.

33 3. Levantamento e análise de dados

Além da parte teórica, no levantamento de dados buscou-se, em especial, por produtos similares e materiais que poderiam ser utilizados para a construção do produto. Através de catálogos on-line, visitas a lojas físicas e à projetos existentes. Foram também realizadas entrevistas semiestruturadas, onde foi possível compreender melhor o funcionamento do sistema de hidroponia, realizar a análise da tarefa e adquirir orientação técnica a respeito deste produto.

Para a análise dos similares foi utilizada a técnica PNI (pontos positivos, negativos e interessantes).

34 3.1 Similares

FIGURA 6 – Similar de horta para espaço reduzido

Fonte: <http://hidrogood.pt/index.php/hydroponic-kit.html>, acessado em: 05 de janeiro de 2017.

• Positivo: estética agradável, estrutura aparentemente firme, ocupa pouco espaço;

• Negativo: aparentemente o produto é fixo, o que dificultaria seu transporte; • Interessante: diferentes tamanhos de calhas

35 FIGURA 7 e 8– Horta Hidropônica da UFF

FONTE: o autor

• Positivo: Funcional e capaz de cultivar diferentes tipos de hortaliças, está em funcionamento atualmente, tamanho real para cultivos em larga escala;

• Negativo: estrutura precária e antiga, dificuldades para manutenção por falta de verba, não é transportável;

36

• Interessante: Fica bem localizada no campus da praia vermelha, o que facilita a visitação.

FIGURA 9 – Miniestação com painéis de captação de luz solar

FONTE: Autor

• Positivo: Acabamento e estéticas muito boas, clareza didática;

• Negativo: Tamanho muito reduzido, o que exige uma aproximação grande para observação;

37 • Interessante: Possui todos os elementos necessários para captação de luz solar e manutenção deste equipamento em um espaço muito reduzido.

3.2 Materiais

Para a estrutura de cavalete:

• Alumínio

o Positivo: leve; resistente; longa durabilidade; custo baixo; não enferruja;

o Negativo: não permite solda; suscetivel a danos e a empenamentos; o Interessante: grande oferta de perfis de diferentes formatos no

mercado.

• Madeira

o Positivo: resistente; esteticamente interessante

o Negativo: pesada; muito suscetível à empenamentos; exige maiores cuidados ao prepara-la para ser exposta a intempéries;

o Interessante: versatilidade para ganhar formas; diversos tipos de madeira no mercado.

Para a calha:

• Polipropileno:

o Positivo: boa resistência mecânica; baixo custo; alta resistência química; fácil moldagem;

38 o Interessante: é amplamente utilizado na produção de calhas

comerciais, o que comprova sua eficácia;

• PVC (policloreto de polivinila):

o Positivo: totalmente atóxica e inerte;

o Negativo: custo baixo, mas não tão baixo quanto o polipropileno; o Interessante: é amplamente utilizado na produção de calhas

comerciais, o que comprova sua eficácia; possui grande oferta de tubos e conexões no mercado, que embora não sejam específicos para a hidroponia, podem ser improvisados.

3.3 Análise da Tarefa

Como é feita a manutenção/uso da horta na UFF: Todo dia pela manhã são realizadas as seguintes tarefas: • Verifica-se se há vazamentos

• Verifica-se se há rachaduras • Verifica-se se há entupimento

• Verifica-se se o “timer” está funcionando corretamente

• Lê-se as condições da água através de Phdômetro e condutivimetro • Verifica-se a solução concentrada

o Quando está abaixo do nível (muito dissolvido) acrescenta-se solução concentrada

• Coloca-se mais água nos reservatórios

• Inspeciona-se as plantas em relação à doenças, pragas, crescimento correto

Através da conversa com a pessoa que cuida do local foi possível ainda destacar situações relevantes da tarefa como:

39 • Muitas vezes a planta pode cair na calha e queimar sua pétala

• O ideal seria o reservatório ser enterrado no chão, porém nesta estufa o mesmo se encontra acima do solo

• A água possui cloro do seu tratamento normal. Existe a falta de um filtro na estufa da UFF para retirada deste material da água

• Embora haja tubulações para enchimento dos reservatórios, os acessos aos registros são difíceis. Por causa disso, a pessoa leva água com balde até os reservatórios.

4 Síntese

Após o levantamento de dados e análise dos mesmos, e também avaliação dos objetivos do projeto, a síntese foi desenvolvida, dividida nos requisitos e na modelagem verbal do produto.

4.1 Requisitos e restrições

Baseado no levantamento de dados e na análise da tarefa, bem como o objetivo do produto, foram definidos os seguintes requisitos e restrições:

Requisitos:

• Ser fácil de ser transportado • Fácil manuseio

• Fácil manutenção

• Dimensões que permitam uma correta visualização do produto em exposição • Longa durabilidade

40

• Possível ser montado com estruturas limitadas e até mesmo por apenas uma pessoa

Restrições:

• Custo

• Contato com a radiação UV • Dimensções das plantas

• Materiais presentes na solução nutritiva • Dimensões do produto final

4.2 Modelagem Verbal

O produto será um sistema hidropônico, portátil, didático que poderá ser levado a escolas de ensino médio, ou eventos para ser apresentado por alunos e/ou professores do curso de engenharia agrícola da UFF.

• O produto terá facilidade para ser transportado da universidade ao local onde será exposto quando for necessário

• Será possível fazer manutenção com facilidade

• Será possível transporta-lo em carro popular ou transporte público

• Conterá elementos de auxilio didático, como áreas transparentes para que os estudantes vejam o funcionamento interno do sistema

• Sua funcionalidade contemplará didática e estética próprias para o ensino/exposição clara e intuitiva do funcionamento do sistema hidropônico • Exigirá poucos cuidados enquanto permanentemente exposto na Casa da

Descoberta, o que facilita o trabalho dos monitores com sua manutenção • Contará apenas com os elementos principais de um sistema NFT, sendo assim

simplificado: apenas uma calha; cavalete de suporte para a calha; reservatório com bombeamento;

41 5 Geração de Alternativas

Foram feitos diversos esboços, desenvolvendo a solução buscada, no caso por onde começariam as experiências. Os desenhos foram feitos ao longo de todo o processo de prototipagem, paralelo à evolução do produto. Não houve uma seleção de alternativas, mas sim uma evolução e adequação do produto, de acordo com a experimentação e prototipagem.

A horta hidropônica NFT é constituída de 3 elementos básicos: a calha para cultivo, o sistema hidráulico com reservatório e a estrutura de sustentação do sistema.

Os primeiros esboços foram voltados para a calha de cultivo:

FIGURA 10 – Primeiros esboços de calhas para cultivo

42 FIGURA 11 – Primeiros esboços de calhas para cultivo

FONTE: Autor

FIGURA 12 – esboço digital para estrutura geral para apenas uma calha e com altura fixa

43

FIGURA 13 – esboço digital para estrutura geral para apenas uma calha com pés dobráveis lhe fornecendo duas alturas

FONTE: Autor

6 Desenvolvimento da solução

A partir dos esboços feitos para o produto, iniciou-se o processo de prototipagem e testes. De acordo com o que era observado nos modelos, era possível visualizar melhor as ideias que antes estavam no papel, além de observar questões técnicas e praticas que apenas através de um modelo seria possível analisar.

44 6.1 Construção de modelos físicos

Primeiro mockup em escala 1/1, utilizando sarrafos de madeira e parafusos: FIGURAS 14 e 15 – mockup construído com sarrafos

45 FIGURA 16 e 17 – mockup construído com sarrafos

FONTE: Autor

Neste primeiro modelo foi avaliado o volume provável do produto e quais dimensões deveriam ser revistas. Além disso foi possível estudar o funcionamento da

46

estrutura pensada nos esboços. Inicialmente foi planejada uma estrutura com pés de apoio dobráveis, onde quando fechadas o produto ficaria em uma posição vertical, porém com uma profundidade extremamente reduzida, economizando espaço. Porém a área na largura e altura continuavam as mesmas, e haveria a necessidade de desmontar o sistema para seu transporte. Além disso, quando os pés estão fechados, há a necessidade de apoiar o produto em algo como um móvel ou parede.

Segundo mock-up em escala reduzida 1/2, construído com os mesmos materiais, porém, experimentando novas formas:

FIGURA 18 – mockup menor construído com sarrafos

FONTE: Autor

Primeiro mock-up para experimentação do futuro protótipo:

Escala 1:1, construído com tubo quadrado de alumínio 1,5x1,5cm para a estrutura principal; parafusos, cantoneiras e porcas para a fixação do material; tubo de PVC para a calha onde serão colocadas as plantas; acetato para a área

47

transparente da calha; pote de plástico transparente para o reservatório de água; bomba de aquário pequena; tubo flexível transparente 3/8’’; conexões de PVC em geral.

FIGURAS 19 e 20 – primeiro modelo em alumínio

48 FIGURAS 21 e 22 – primeiro modelo em alumínio

49 FIGURAS 23 e 24 – primeiro modelo em alumínio

FONTE: Autor

Este já possui uma estrutura repensada graças aos primeiros modelos. Ainda possui os pés dobráveis, porém, agora conta com quatro pés fixos, aos quais são montados os pés dobráveis. Com esta estrutura foi possível manter o produto sempre na posição em pé, mesmo no transporte. Além disso, por sua nova forma de dobra, agora foi possível reduzir ainda mais seu volume dimensional. Com o novo formato já seria possível transportá-lo até mesmo em um porta malas de um carro popular.

50 Primeiros testes com modelo em alumínio:

FIGURAS 25 e 26 – Transporte do sistema com uso de transporte público:

51 FIGURAS 27 e 28 – Testes do sistema de circulação de água:

52 FIGURAS 29 e 30 – Testes do sistema de circulação de água:

FONTE: Autor

O sistema pretendido para a circulação de água funcionou corretamente. Houve vazamento em apenas um dos lados, sendo que não foi feita a vedação em local

53

algum. Após alguns ajustes este será totalmente funcional. Há ainda a necessidade de se pensar em como prender o reservatório à estrutura.

7 Construção do protótipo

A partir da análise do modelo em alumínio foi possível fazer diversas constatações:

• Alterações e ajustes:

o Era necessário um maior cuidado com o acabamento, principalmente nos cantos e conexões;

o O perfil escolhido tinha dimensões que dificultavam a montagem com parafusos, por ser muito estreito;

o O formato do pé não lhe fornecia boa estabilidade; As conexões não se mostravam suficientemente firmes para o produto;

o Seria interessante repensar o encaixe da calha no suporte; o O parafuso fenda não se mostrou o ideal para a montagem.

• Pontos positivos:

o As dimensões gerais poderiam ser mantidas;

o O alumínio se mostrou resistente e leve, justificando sua escolha;

Com estas observações iniciou-se o desenvolvimento do protótipo, agora com a utilização da impressão 3D, para a fabricação de parte das peças.

Usar tubos de PVC encontrados no mercado era viável e inclusive foi observado em diversos similares ao longo da pesquisa. Mas esse material se tornava um recurso limitante para o projeto. Ao utilizar esse material ficamos reféns dos modelos já existentes. Como esses tubos e conexões não foram criados especificamente para o uso na hidroponia, seu uso acaba sendo improvisado.

54

O recurso utilizado para suprir essa necessidade foi a impressão 3D. Com ela seria possível criar peças, conexões, acabamentos e parte da estrutura, com as formas e dimensões específicas desejadas. Isso trouxe uma liberdade para o projeto, explorando novas formas e criando algo próprio para o uso em questão.

A tecnologia disponível para impressão era a FDM e o material do filamento o PLA.

Após alguns esboços foi definido que:

• A estrutura continuaria sendo em alumínio, porem desta vez com um perfil retangular, que garantiria uma base maior para a montagem com parafusos; • A calha seria moldada a partir de uma chapa de polipropileno, e seus terminais

seriam impressos em 3D;

• As demais conexões e acabamentos seriam todos feitos em impressão 3D;

A partir destas definições foi iniciada a modelagem e os testes com a impressão 3D. Como as peças impressas não seriam apenas para teste e/ou apresentação, mas sim para uso final, logo deveriam ser tomados os cuidados, para que as mesmas tivessem o resultado esperado. Foi necessária a impressão repetida de algumas peças para que fosse feito o ajuste de tolerância, de resistência e acabamento.

55 FIGURA 31 – Modelo de terminal para calha em escala 1/2:

FONTE: Autor

Modelo em escala reduzida 1/2 para provável novo formato de calha. As formas propostas foram bem impressas e apresentaram boa resistência mecânica. A partir deste teste foram feitas as modelagens em escala 1/1 dos novos terminais para calha.

FIGURA 32 – Modelo de conexão para a estrutura em alumínio:

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Mais um teste buscando o melhor ajuste de tolerância. Esta peça em questão tinha como objetivo solucionar um dos problemas de instabilidade que ocorreram no primeiro modelo em alumínio.

FIGURAS 33 e 34 – Modelo de conexão para a estrutura em alumínio:

FONTE: Autor

57

Mesmo tendo sido projetado para haver folga, a precisão da impressora mais as características do PLA acabam sendo difíceis de corrigir. Nestas duas fotos podemos observar a peça verde sendo flexionada pela pressão causada pelo perfil de alumínio.

FIGURAS 35 e 36 – Montagem da estrutura em alumínio:

58 FIGURAS 37 e 38 – Estrutura montada:

59 FIGURAS 39 e 40 – Montagem da Calha:

60 FIGURA 41 – Montagem do reservatorio:

FONTE: Autor

8 Teste e validação do protótipo

No momento em que o protótipo estava finalizado, seria possível fazer apenas a validação e testes em relação ao funcionamento. Seu resultado como produto expositivo e para experimentos com os usuários só pôde ser validado na segunda quinzena de novembro, após a entrega do relatório.

Nesta primeira validação foi possível constatar os primeiros ajustes necessários, além de confirmar o funcionamento com sucesso, onde a estrutura resistiu a todo o peso colocado sobre ela, resistiu a movimentação dela e montagem e desmontagem.

61 FIGURA 42 – Protótipo pronto para testes e validação:

62 FIGURA 43 – Espaço suficiente na calha para comportar as raízes, assim

como resistência e estabilidade com o peso das hortaliças inseridas no sistema:

FONTE: Autor

FIGURA 44 – Bombeamento da água funciona, porém ocorre vazamentos, será necessário ajuste no terminal receptor da calha e vedação do mesmo:

63 FIGURAS 45 e 46 – mais algumas fotos da estrutura montada e estável:

FONTE: Autor

Em seguida foram feitas validações com os usuários. Uma com os monitores da Casa da Descoberta e outra com crianças de duas escolas durante uma visita ao museu.

Na validação com os monitores os usuários foram capazes de montar e instalar o produto sem a necessidade de instruções. Fizeram ainda alguns comentários sobre os ajustes que ainda deveriam ser feitos na estabilidade do produto, sendo isso algo já esperado. Consideraram fácil e intuitivo e se mostraram satisfeitos com o produto.

64 FIGURA 47 – Monitores da Casa da Descoberta montando o produto

FONTE: Autor

FIGURA 48 – Monitores instalando o sistema hidráulico

65

A outra validação foi feita durante a visita de duas tumas de estudantes do ensino fundamental. Nesta validação o produto foi testado em situação real de uso e foi apresentado às crianças que visitavam o local e também aos professores que acompanhavam a visita.

FIGURA 49 – Produto instalado na Casa da Descoberta

66 FIGURA 50 – Produto sendo exposto e apresentado aos adultos

FONTE: Autor

FIGURA 51 – Produto sendo exposto e apresentado ás crianças

FONTE: Autor

Ambos os testes obtiveram bastante sucesso. Os ajustes que antes eram necessários já haviam sido realizados. Foram dispostas plantas previamente

67

cultivadas para um melhor teste do produto. Os monitores conseguiram transmitir a apresentação sobre a hidroponia de maneira clara com a ajuda do produto. A horta esteticamente chamou muito a atenção de todos que a observaram. O produto exposto prendeu a atenção dos visitantes da Casa da Descoberta, desde as crianças até os adultos, que não hesitavam em fazer perguntas, interagir com o produto e demonstrar curiosidade e interesse. ´

Com a validação foi possível observar o quão esse tema é ainda desconhecido do público em geral, comprovando ainda mais a relevância do projeto. Todos tiveram muita curiosidade e fizeram diversas perguntas. Tanto os adultos quanto as crianças pergutaram se seria possível plantar flores ou frutas por exemplo. Outros chegaram a refletir sobre todo o processo de cultivo utilizando a hidroponia. O sistema se mostrou então definitivamente pronto para uso.

9 Conclusão

Integração e colaboração interdisciplinar comprovaram-se como fundamentais para o desenvolvimento de um projeto. Mais ainda, para o crescimento da universidade em si. Embora não tenha ainda ocorrido a validação com o usuário, foi possível realizar a validação de funcionamento do sistema, onde observou-se diversos ajustes necessários, mesmo após diversos testes. A prototipagem se mostrou complexa e necessitou de aplicação prática a todo o momento. Diversas foram as peças projetadas e depois alteradas, de acordo com os erros que ocorreram em sua fabricação. Porém, mesmo com dificuldades, foi possível construir o protótipo com poucos recursos, o que garante que qualquer pessoa, quando em posse do manual de montagem, poderá por si só montar uma horta neste modelo. Inclusive, todos os ajustes realizados também demonstram como o produto pode se desenvolver e ser incrementado, por aqueles que assim desejarem. Com o acesso cada vez maior à Fablabs e à tecnologia de impressão 3D, este produto acaba por tornar-se, de certa

68

forma, acessível para uma grande parcela da sociedade. Até mesmo com a própria estrutura da UFF, que fornece a possibilidade de fabricação deste produto para aqueles que não podem procurar por serviços particulares, que ainda são caros, e assim menos acessíveis.

Espera-se que a acessibilidade das pessoas, a este projeto, cresça com o tempo, inferiu-se que a tendência afirma que será assim. Há a expectativa para os desdobramentos desse trabalho, como sua replicação, experiências criadas a partir dele e seus melhoramentos. Pessoas de escolas, universidades e da própria UFF terão acesso a este material podendo, assim, participar de sua evolução.

Deixo aqui uma solicitação para que todo melhoramento deste sistema, assim como sua replicabilidade, sejam compartilhados com todos, conforme ocorreu com o produto deste trabalho. Desta forma a colaboração continuará ativa, e todos serão beneficiados.

69 10 Desenhos Técnicos

72

DIOGO LISBOA PINTO

CALHA 1º DIEDRO

2017 UNID.: mm

ESC.: 1/4 TURMA 1A

REGINA CÉLIA PEREIRA

PROJETO VIII

DEPARTAMENTO DE DESENHO TECNICO

UFF

TDT

TCE

84

DIOGO LISBOA PINTO

PROJETO VIII

UFF

TDT

TCE

REGINA CÉLIA PEREIRA

86

DIOGO LISBOA PINTO

PROJETO VIII

UFF

TDT

TCE

REGINA CÉLIA PEREIRA

87

DIOGO LISBOA PINTO

PROJETO VIII

UFF

TDT

TCE

REGINA CÉLIA PEREIRA

88

DIOGO LISBOA PINTO

PEÇA E 1º DIEDRO

2017 UNID.: mm

ESC.: 1/5 TURMA 1A

REGINA CÉLIA PEREIRA

PROJETO VIII

DEPARTAMENTO DE DESENHO TECNICO

UFF

TDT

TCE

13

12.5