Laboratório virtual de simulação de um sistema de bombeamento para aplicação no ensino de hidráulica

Abstract

A Hidráulica possui várias aplicações na Engenharia, como saneamento, instalações hidráulico-prediais e geração de energia. Apresentar uma visão prática aos estudantes de Hidráulica é fundamental para o seu desenvolvimento profissional, permitindo que os mesmos confrontem situações reais antes de se embrenharem no mercado de trabalho. Frente a essa necessidade, surgem, nas universidades, laboratórios de treinamento, buscando uma visão prática de sistemas da vida profissional, ainda que simulada. Entretanto, esses experimentos estão limitados ao espaço e tempo restritos pela disciplina. A partir disso, este trabalho buscou uma alternativa complementar aos experimentos físicos, criando um sistema virtual de simulação de um circuito de bombeamento e cavitação, buscando alternativas que extrapolam o que pode ser obtido com um protótipo real. O laboratório virtual foi calibrado pelo modelo GLUE a partir de um experimento real situado no Laboratório de Hidráulica da Universidade Federal de Santa Catarina. O programa, denominado LabHidra.com foi criado com a linguagem Visual Basic, que permite uma interação com o usuário após pronto. O laboratório virtual recriou os experimentos reais, promovendo adições como mudança de material, alteração na posição da bomba e do nível do reservatório. Além disso, por ser um material didático, concedeu explicações sempre que fossem necessárias. Com isso, o estudante pode ampliar os conhecimentos acerca do conteúdo, explorando situações inviáveis em um sistema físico. A avaliação da viabilidade do programa foi feita a partir de testes de hipótese acerca de uma comparação de desempenho entre alunos que o utilizaram e aqueles que apenas trabalharam com o experimento real. Além disso, foi feita uma análise opinativa, baseada em um questionário de aceitação, tanto do sistema físico, quanto do virtual. Com 95% de confiabilidade, os testes mostraram que o uso do laboratório promoveu uma melhora nas notas dos estudantes. Para a análise de opinião, com um nível de confiança de 99,9%, testes apontaram que a aceitação ao laboratório virtual foi mais favorável que a do real. Os resultados indicaram que a inserção de tecnologia pode ser fundamental para um maior aprimoramento profissional e acadêmico do estudante, devendo ser encorajada pelo corpo docente dos cursos de Engenharia.

Abstract: Hydraulics has various applications in Engineering, such as sanitation, hydraulic building installations and power generation. Therefore, a practical view of the students of Hydraulics is fundamental for professional development, which allows them to confront real situations before embarking on the job market. From this need, training laboratories emerge in the universities, which present a practical vision of systems of professional life, even if simulated. However, these experiments are limited to a space and time constrained by the discipline and the place where they are located. Considering the limitations presented, this work seeks a complementary alternative to the physical modules, creating a virtual system of simulation of a pumping and cavitation circuit. Thus, one can find alternatives that extrapolate what can be obtained with a real prototype. The virtual laboratory was calibrated by the GLUE model from a real experiment located at the Hydraulic Laboratory of the Federal University of Santa Catarina. The program, called LabHidra.com was created using the Visual Basic language. The language allows an interaction with the user after the generation of an executable. The virtual lab recreated the actual experiments, with additions such as material change, change in pump position and reservoir level. In addition, as it was a didactic material, it provided explanations whenever necessary. Thus, the student can expand the knowledge about the content and can explore unfeasible situations in a physical system. The viability of the program was evaluated from hypothesis tests about a performance comparison between students who used it and those who only worked with the actual experiment. In addition, an opinionated analysis was made based on an acceptance questionnaire of both the physical and virtual systems. With level of significance equal to 5%, the tests showed the use of the laboratory promoted an improvement in the students' grades. For the opinion analysis, with a level of significance equal to 0,1%, tests indicated that the acceptance to the virtual laboratory was more favorable than the real one.