Aprendizagem utilizando project-based learning aplicada a conceitos práticos de
máquinas de solda
Learning using project-based learning applied to practical welding machine
concepts
DOI:10.34117/bjdv5n11-379
Recebimento dos originais: 17/11/2019 Aceitação para publicação: 02/12/2019
Gabriel Gonçalves Pessoa De Castro
Doutor em Engenharia Metalúrgica Universidade Federal Fluminense (UFF).
Endereço: R. Doze - Vila Santa Cecília, Volta Redonda - RJ, 27255-125. E-mail: [email protected]
Gabriela Souza Dias
Graduando em Engenharia Mecânica pela Associação Educacional Dom Bosco – Escola de Engenharia de Resende (AEDB-FER).
Endereço: Av. Cel. Prof. Antônio Esteves, 1 - Campo de Aviação, Resende - RJ, 27523-000.) E-mail: [email protected]
Matheus da Silva Cunha
Graduando em Engenharia Mecânica pela Associação Educacional Dom Bosco – Escola de Engenharia de Resende (AEDB-FER).
Endereço: Av. Cel. Prof. Antônio Esteves, 1 - Campo de Aviação, Resende - RJ, 27523-000. E-mail: [email protected]
RESUMO
Observando a grande necessidade de aplicar na pratica conceitos vistos durante os cursos de engenharias e técnicos em mecânica, com o auxílio da metodologia Project-Based Learning foi desenvolvido um método para confecção de máquinas de solda a ponto e eletrodo revestido utilizando transformadores de micro-ondas, mostrando na pratica aos alunos o que é visto em teoria dentro da sala de aula, como: desenho técnico, tecnologia dos materiais, processo de fabricação mecânica, circuitos elétricos, soldagem, manutenção, entre outras disciplinas.
Palavras chave: Mudanças, Projec-Based Learning, Máquinas de solda, Pratica.
ABSTRACT
Noting the great need to apply in practice concepts seen during engineering and technical courses in mechanics, with the aid of the Project-Based Learning methodology, a method was develop for the development of spot welding machines and coated electrode using microwave transformers. , showing in practice students what is seen in theory within the classroom, such as: technical design, materials technology, mechanical manufacturing process, electrical circuits, welding, maintenance, among other subjects.
1 INTRODUÇÃO
Atualmente se observa grandes transformações em todas as áreas de atividade humana e uma das áreas particularmente afetada por essas mudanças é a Engenharia, um ponto crucial para os cursos de engenharia e técnicos relacionados a indústria é a eficiência no aprendizado, que exige mudanças metodológicas qualificativas para o acompanhamento dessas transformações. Project-Based Learning (PBL) é uma abordagem sistêmica, que envolve os alunos na aquisição de conhecimentos e competências por meio de um processo de investigação de questões complexas, tarefas autênticas e produtos, cuidadosamente planejadas com vista a uma aprendizagem eficiente e eficaz.
De acordo com Bereiter e Scardamalia (1999), os recursos tecnológicos podem propiciar ensino-aprendizagem quando combinados a metodologias participativas de ensino do tipo Aprendizagem Baseada em Problema ou Projeto (Project or Problem-Based Learning – PBL), o que vêm melhorando a qualidade dos processos de aquisição de conhecimento. Esta metodologia propicia uma aprendizagem inserida no contexto educacional, na qual o aluno é agente na produção do seu conhecimento, rompendo com a forma rígida e pré-estabelecida do desenvolvimento dos conteúdos, mas possibilitando que os mesmos sejam incorporados durante o desenvolvimento do projeto.
Analisando a necessidade de aplicar na pratica matérias vistas durante os cursos Técnico em Mecânica e engenharias, aplicando a metodologia PBL foi desenvolvido o método de desenvolvimento de máquinas de solda a ponto e eletrodo revestidos, mostrando na pratica aos alunos de cursos de engenharias e técnicos o que é visto em teoria dentro da sala de aula.
A escolha de aplicar o método no desenvolvimento de máquinas de solda, é pelo fato da soldagem ser o método mais importante de união de materiais (MARQUES, 2011).
Foi definido a construção da máquina de solda a ponto e a máquina de solda com eletrodo revestido, por abranger os dois grandes grupos de soldagem que são: soldagem por pressão e soldagem por fusão (MODENESI, 2000).
No desenvolvimento das maquinas de solda é aplicado matérias como: desenho técnico, tecnologia dos materiais, processo de fabricação mecânica, circuitos elétricos, soldagem, manutenção, entre outras disciplinas. Deixando as essas disciplinas mais interessantes quando vistas também a pratica.
2 MATERIAL E MÉTODO
Tendo como base a aplicação da metodologia Project-Based Learning no desenvolvimento de máquinas de solda, o principal passo é o entendimento do aluno sobre a importância do processo de
A soldagem é o mais importante processo industrial de fabricação de peças metálicas. Processos de soldagem ou processos afins são também utilizados na recuperação de peças desgastadas, para a aplicação de revestimentos de características especiais sobre superfícies metálicas e para corte (MODENESI, 2012).
O sucesso da soldagem está associado a diversos fatores e, em particular, com a sua relativa simplicidade operacional. Por outro lado, apesar desta simplicidade, não se pode esquecer que a soldagem pode ser muitas vezes um processo “traumático” para o material, envolvendo, em geral, a aplicação de uma elevada densidade de energia em um pequeno volume do material, o que pode levar a alterações estruturais e de propriedades importantes dentro e próximo da região da solda (MODENESI, 2012).
Na soldagem por resistência, as peças a serem soldadas são pressionadas uma contra a outra, por meio de eletrodos não consumíveis, fazendo passar por estes uma alta corrente, o que ocasiona, segundo a lei de Joule, uma quantidade de calor proporcional ao tempo, resistência elétrica e intensidade da corrente, que deverá ser suficiente para permitir que a região de contato entre as peças a serem soldadas atinja o ponto de fusão. (BRACARENSE, 2000).
O processo de soldagem com eletrodo revestido é um processo no qual a fusão do metal é produzida pelo aquecimento de um arco elétrico, mantido entre a ponta de um eletrodo revestido e a superfície do metal de base a ser soldada. Durante a soldagem, o arco e a poça metálica são protegidos da atmosfera circundante através da formação de uma cortina gasosa oriunda da queima do revestimento e a decomposição de seus constituintes.
Outras vezes, ou mesmo conjuntamente, a proteção é feita por uma escória líquida, de densidade menor que a do metal base, protegendo a poça de fusão durante a solidificação. Após a soldagem, este líquido protetor se solidifica formando uma escória sólida, a qual deve ser removida (SANTOS, 1995).
Para a aplicação deste método é necessário que o aluno possua base teórica sobre transformadores, esquemas elétricos, cálculos de bobinas, cálculos secção do cabeamento, normas regulamentadora para serviços com eletricidade (NR10) e normas regulamentadoras de serviços a quente (NR34). Para o uso deste método é necessário que a instituição invista no kit detalhado nas Tabelas 1 e 2, que poderá ser reutilizado várias vezes.
Tabela 1: kit máquina de solda a ponto
Tabela 2: Kit Máquina de solda eletrodo revestido
Para a montagem da máquina de solda eletrodo revestido deve-se seguir os passos citados a baixo:
1. Esquema elétrico: para realizar o esquema elétrico é necessário seguir a figura 1 e utilizar o cabeamento de 10 mm² de secção seguindo a NBR5471 norma regulamentadora brasileira de condutores elétricos.
2. Preparação da estrutura: a estrutura externa para receber a parte elétrica deve ser chapas metálicas interligadas por parafusos e porcas.
Figura 2: Desenho técnico máquina de solda
Fonte: Autoria própria
3. Teste de corrente: nesta etapa do projeto deve-se verificar se a corrente gerada pela máquina de solda é adequada para a soldagem, para o auxílio deste teste é necessário a utilização de um amperímetro.
4. Soldagem: para efetuar o processo de soldagem é necessário aterrar corretamente a máquina e utilizar os epi’s descritos na NR34.
Montagem da máquina de solda a ponto:
1. Esquema elétrico: para realizar o esquema elétrico é necessário seguir a figura* e utilizar o cabeamento de 35 mm² de secção seguindo a NBR5471 norma regulamentadora brasileira de condutores elétricos.
Figura 3: esquema elétrico solda a ponto
Fonte: Autoria Própria
2. Preparação da estrutura e a instalação das ponteiras de aço na parte superior e inferior das barras de metalon 20 x 20;
Figura 4: Metalon 20 x 20
Fonte: Aladim metais
Figura 5: Ponteira máquina de solda a ponto
Fonte:: Loja do mecânico
3. Teste de corrente: nesta etapa do projeto deve-se verificar se a corrente gerada pela máquina de solda é adequada para a soldagem, para o auxílio deste teste é necessário a utilização de um amperímetro
4. Soldagem: para efetuar o processo de soldagem é necessário aterrar corretamente a máquina e utilizar os epi’s descritos na NR34.
3 CONCLUSÃO
Evidenciou-se ao longo do desenvolvimento do artigo aqui disposto, que há pouco conteúdo desde tema especifico disponível em livros ou artigos encontrados durante a execução do mesmo, porem há diversos trabalhos e livros de assuntos que estão inteiramente envolvidos neste trabalho, com é o caso, das maquinas de soldas convencionais e os seus processos de soldagem e a parte elétrica envolvida em todo o projeto, o que contribui para o desenvolvimento do mesmo.
No entanto, a partir do desenvolvimento desde trabalho, foi possível concluir que o desenvolvimento de maquinas de soldas, utilizando transformadores de micro-ondas convencionais, é totalmente possível e eficaz, porém não é recomendado para pessoas sem os conhecimentos técnicos específicos relacionados ao projeto, como os elétricos, onde há a necessidade de se aplicar matérias isolantes eficazes e desenvolver um circuito funcional e seguro, com dimensionamento de cabos e
Apesar de se utilizar todos componentes elétricos em dimensões adequadas, devido à indução magnética gerada nos transformadores e o calor oriundo da soldagem em si, que se espalha pelos cabos conectados ao cabo terra e o porta eletrodo no caso da solda por eletrodo revestido ou os cabos ligados às ponteiras de solda, no caso da solda a ponto.
Há o aquecimento interno das maquinas e seus componentes, onde a corrente utilizada pela máquina em sua alimentação, pode começar a se elevar até seu funcionamento ser interrompido pelo disjuntor, onde há a necessidade da instalação de ventiladores e confecção de frestas para disponibilizarem o fluxo de ar do meio externo, gerando a refrigeração forçada das partes internas das maquinas.
Em média uma máquina de solda a ponto com a mesma característica da fabricada custa de 500 a 800 reais, a partir disto espera-se que para o desenvolvimento da máquina de solda a ponto apresentada neste artigo, buscando utilizar matérias reaproveitadas, depois de pronta espera se que a máquina seja capaz de executar manutenções e reparos leves, atendendo pequenas oficinas ou necessidades caseiras, com o custa de cerca de 400 reais e que solde em chapas onde a distância entre as ponteiras de solda não exceda 3 mm.
No caso da máquina de solda com eletrodo revestido que é possível encontrar no mercado a cerca de 400 a 600 reais, pode-se concluir que as máquinas de solda caseiras como a apresentada, apresentam aproximadamente cerca de cinquenta por cento (50%) de economia (cerca de R$ 260,00 no caso da máquina de solda por eletrodo revestido), o que é possível variar dependendo da forma como se adquiri os componentes, com qualidade adequada para a realização de pequenos reparos, construções e manutenções sejam em pequenas oficinas em casa entre outros, lembrando que o equipamento deve-se utilizar de forma segura e consciente, não exigindo muito da mesma, como a execução de cordões de solda muito extenso e constante.
Depois de concluída espera se que a máquina seja capaz de trabalhar com eletrodos entre 1,5 a 2,5 mm de espessura.
AGRADECIMENTOS
Agradecimento a Universidade Dom Bosco – Faculdade de Engenharia de Resende (AEDB-FER), pelo incentivo a pesquisa e apoio financeiro.
REFERÊNCIAS
[1] BEREITER, C.; SCARDAMALIA, M. (1999). Process and product in PBL research. Toronto: Ontario Institutes for Studies in Education/University of Toronto.
[2] BRANDÃO, Carlo Rodrigues; LESSADRINI, Cristina Dias; LIMA, Edvaldo Pereira.(1998) Criatividade e novas metodologias. 2. ed. São Paulo: Fundação Petrópolis,1998. v. 4.
[3] CAMP, G. (2006) Problem – Based Learning: a Paradigm Shift on a Passing Fad?Disponível em: <http://www.med-ed-online.org/f0000003.htm>. Acesso em: 5 jan.2006.
[4] THOMAS, J. W.; MERGENDOLLER, J. R.; MICHAELSON, A. (1999). Project-based learning: A handbook for middle and high school teachers. Novato, CA: The Buck Institute for Education. 1999.
[5] SCARBROUGH, Harry. at al.(2004) The Processes of Project-based Learning: An Exploratory Study. Management Learning. v. 35, n. 4, p. 491-506.
[6] BRACARENSE, A.Q, 2000, Processo de Soldagem por Resistência, Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de Engenharia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2000.< http://www.asmtreinamentos.com.br/downloads/soldador/arquivo26.pdf>
[7] MONDENESI, P,J, MARQUES, P.V, 2000 Soldagem 1, introdução aos processos de soldagem, Universidade Federal de Minas Gerais, Departamento de engenharia metalúrgica, Nov. 2000< http://www.asmtreinamentos.com.br/downloads/soldador/arquivo84.pdf >
[8] MONDENESI, P.J, MARQUES, P.V, SANTOS, D.B, 2012, Introdução a metalurgia da Soldagem, Universidade Federal de Minas Gerais, Departamento de Engenharia Metalúrgica e de
Materiais, < https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/45435668/Introducao_a_Metalurgia_da_Solda gem_-_Modenesi Marques Santos.pdf?AWSAccessKeyId=AKIAIWOWYYGZ2Y53UL3A&Expires=1557260058 &Signature=DmkKwjZThmc6j5mBJPB970y5m2Y%3D&response-content- disposition=inline%3B%20filename%3DUniversidade_Federal_de_Minas_Gerais_Int.pdf >.
[9] LANCASTER, J. Handbook of structural welding. Cambridge (UK): Abington Hall, 1997. Cap. 2, p. 56- 113. SENAI-SP – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (São Paulo). Soldagem: Área Metalurgia. São Paulo: SENAI-SP, 2013. 719 p
[10] CHAPMAN, S.J, Fundamentos de máquinas elétricas, 5ªEdição, AMGH, 2013, https://books.google.com.br/books?hl=pt-
BR&lr=&id=Fyg6AgAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR7&dq=CHAPMAN,+2013+transformadores&ots= HKmcs1rapo&sig=KNohB0ya5Y01C1FNeya9pjgzY6U#v=onepage&q=CHAPMAN%2C%20201 3%20transformadores&f=f alse
Eletrônica, circuitos elétricos, Centro Paula Souza, 2011, http://eletro.g12.br/arquivos/materiais/eletronica1.pdf
[12]BARBOSA, R.P., Eletrônica V, CETAM, 2016,
http://proedu.rnp.br/bitstream/handle/123456789/965/INSTRUMENTA%C3%87%C3%83O%20E LETR%C3%94NICA%20%20CIRCUITOS%20EL%C3%89TRICOS.pdf?sequence=1&isAllowed =y
[13]PEIXOTO, J.A., Eletrotécnicabásica, SENAI, Gravataí,
Janeirode2000,https://www.scribd.com/document/105546753/ELETROTECNICA-BASICA. [14] INCROPERA, FRANK P. et al. Fundamentos de transferência de calor e massa. Rio de Janeiro: LTC,2011.
