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Tipo: TCC
Título: Desenvolvimento e avaliação de protótipo de viscosímetro rotacional de baixo custo baseado em impressão 3D e Arduino
Autor(es): Sampaio, José Jailson de Oliveira
Orientador: Lima, Sandro Vagner de
Palavras-chave: Diretrizes curriculares nacionais;Viscosidade;Reômetro
Data do documento: 2022
Citação: SAMPAIO, José Jailson de Oliveira. Desenvolvimento e avaliação de protótipo de viscosímetro rotacional de baixo custo baseado em impressão 3D e Arduino. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) - Campus de Crateús, Universidade Federal do Ceará, Crateús, 2022. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/69918. Acesso em:
Resumo: A engenharia é, sem dúvida, uma das áreas mais importantes da ciência ligadas à produção e aplicação de novos conhecimentos. Por conta disso, requer-se do engenheiro uma atuação cada vez mais dinâmica e completa, sendo necessário que os alunos egressos dos cursos de engenharia tenham desenvolvido e/ou aprimorado, durante a graduação, aptidões fundamentais para seu sucesso acadêmico e profissional. Para isso é necessário a aplicação de uma metodologia de ensino que relaciona intimamente teoria e atividades experimentais, fazendo-se uma associação adequada, clara e bem delimitada. Isso requer, no entanto, a aquisição de bons equipamentos de laboratório, o que nem sempre é possível devido ao alto custo dos instrumentos ou por um processo de aquisição burocrático, podendo-se citar, por exemplo, o aparelho que serve para medir a viscosidade de fluidos, chamado de viscosímetro (ou reômetro), que pode chegar a custar cerca de R$25.000,00. A viscosidade é uma propriedade de grande importância na determinação da qualidade de materiais utilizados em processos industriais, como óleos e tintas, garantindo sua correta aplicação. Com base no que estabelecem as novas DCNs dos cursos de engenharia este trabalho propõe a criação de um modelo de viscosímetro rotacional de baixo custo que atenda às necessidades acadêmicas do Câmpus da Universidade Federal do Ceará (UFC) em Crateús, lançando mão de conceitos de impressão 3D e automação por meio da plataforma Arduino. Para avaliação do protótipo desenvolvido foram analisadas as limitações do modelo construído e das técnicas empregadas na sua construção, sobretudo no que diz respeito ao tipo de modelagem empregada e a influência desta na resistência do material utilizado para impressão, a precisão e aplicabilidade de atuadores empregados na leitura das variáveis experimentais, além da análise dos resultados dos ensaios de viscosidade utilizando azeite de oliva, óleo de motor e glicerina, onde se obteve medidas de viscosidade com erro inferior a 8% nos dois primeiros casos e, para este último, por haver maior dificuldade em controlar a temperatura de fluidos mais viscosos durantes os ensaios, o erro foi de 28%. O custo de construção do protótipo foi de cerca de 1,2% do valor necessário para aquisição do modelo comercial. Com base nos resultados dos ensaios de viscosidade e do custo de construção do dispositivo, concluiu-se que a impressão 3D e a plataforma Arduino podem ser ferramentas úteis na construção de protótipos de baixo custo empregados em atividades experimentais cuja finalidade seja a aplicação de conhecimentos teóricos em atividades práticas e a observação de fenômenos físicos.
Abstract: Engineering is, undoubtedly, one of the most important areas of science associated with the production and application of new knowledge. For this reason, the professional field increasingly demands an engineer with a more dynamic and complete performance. Therefore, it is necessary for the graduated engineer to have developed and/or improved, during graduation, fundamental skills for their academic and professional success. For this, it is essential to apply a teaching methodology that closely relates theory and experimental practices, in an adequate, clear and well-defined way. This requires, however, the acquisition of good laboratory equipment, which is not always possible due to the high cost of the instruments or a bureaucratic acquisition process. For example, a device used to measure the viscosity of fluids, a property of great importance in determining the quality of materials used in the oil and paint industry, may cost around R$25,000.00. Based on what the new DCNs of engineering courses establish this work proposes the creation of a low-cost rotational viscometer model, using concepts of 3D printing and automation through the Arduino platform, in order to solve academic needs of the Federal University of Ceará (UFC) located in the city of Crateús. In order to evaluate the developed prototype, the limitations of the model and the techniques used in its 3D construction were analyzed, as well as their influence on the resistance of the material used for printing, the precision and applicability of actuators used in the reading of experimental variables, and viscosity tests were performed using olive oil, motor oil and glycerin. The results showed that the developed device is capable of performing viscosity measurements with an error of less than 8%; for the latter, as it was more difficult to control the temperature of more viscous fluids during the tests, the error was 28%. The construction cost of about 1.2% of the value needed to acquire the commercial model. Based on the results of the viscosity tests and the cost of building the device, it was concluded that 3D printing and the Arduino platform can be useful tools in the construction of low-cost prototypes, with the potential to be used in experimental activities whose purpose is the application of theoretical knowledge in practical activities and the observation of physical phenomena.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/69918
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