Aprendizagem Baseada em Problemas

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APRENDIZAGEM   BASEADA   EM   PROBLEMAS,   (ABP),   APLICADA   NO 
CURSO   DE   ENGENHARIA   ELÉTRICA   DA   FACIMED   ­   MINI 
REFRIGERADOR   PELTIER   CONTROLADA   POR   ARDUINO 
 
Higor   Lacerda   Taveira    (taveirahigor@gmail.com) 
Faculdades   de   Ciências   Biomédicas   de   Cacoal   ­   FACIMED 
Miqueias   de   Souza   Braga    (miqueias.braga7@gmail.com) 
Faculdades   de   Ciências   Biomédicas   de   Cacoal   ­   FACIMED 
Fagner   Rigonato   de   Andrade       (rigonatuuu@gmail.com) 
Faculdades   de   Ciências   Biomédicas   de   Cacoal   ­   FACIMED 
Cléris   Rodrigo    (cleris.rodrigo@gmail.com) 
Faculdades   de   Ciências   Biomédicas   de   Cacoal   ­   FACIMED 
Luciano   Pereira   da   Silva    (lucianolps2009@gmail.com) 
Faculdades   de   Ciências   Biomédicas   de   Cacoal   ­   FACIMED 
 
 
RESUMO:   É   um   método   utilizado   para   aumentar   o   interesse   dos   alunos   nas   disciplinas   e   no 
desenvolvimento   de   protótipos   que   assimilará   aulas   teóricas   com   as   aulas   práticas,   No   presente 
artigo   será   demonstrado   um   exemplo   de   ABP   com   o   desenvolvimento   do   trabalho   com   uma   célula 
peltier,   no   qual   é   utilizado   a   prototipagem   eletrônica   Arduino   para   aquisição,   processamento   e 
controle   deste   sistema.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1   INTRODUÇAO 
 
 
A aprendizagem baseada em problemas (ABP), é uma inovação na maneira de                       
pensar, organizar e desenvolver o seu curso. Esse método foi criado a universidade                         
McMaster no Canadá para ser aplicada no curso de medicina, e outros cursos estão                           
adotando esse método que não só se baseia em sala de aula, mas também em campos,                               
aplicando as aulas teórica na prática, para que os alunos tenham um conhecimento mais                           
amplo. Adaptações para adoção vêm ocorrendo, tendo em vista que as soluções                       
objetivas dos problemas no ensino de cada área apresentam complexidades peculiares e                       
normalmente resultam em mais de uma solução. No entanto, existem controvérsias na                       
literatura sobre a propriedade de serem classificados como ABP, uma vez que são                         
diferentes   do   original.(   Ribeiro   (2008,   p.   25­   6)).  
Esse foi um dos métodos utilizado no cursa de engenharia elétrica para aumentar                         
o interesse dos alunos nas disciplinas cursadas, no qual os alunos podem utilizar o                           
conhecimento adquirido, e sua integração multidisciplinar. durante o início do semestre                     
foram proposto projetos e artigos aos alunos para serem apresentado e que                       
desenvolvessem um novo artigo. Desse modo o objetivo desse artigo é apresentar a                         
construção de um protótipo de uma mini geladeira baseado em uma célula peltier, o                           
processo   de   controle   do   sistema   é   realizado   pela   plataforma   eletrônica   arduino. 
o dispositivo foi desenvolvido com o intuito de reproduzir em pequena escala o                           
comportamento dinâmico de refrigeradores doméstico e comerciais.  Identicamente, e                 
com vantagens similares, às células Peltier estão sendo usadas para resfriamento de                       
microprocessadores (Reiyu Chein e Huang, 2004). No entanto, poucos são os trabalhos                       
que apresentam estudos sobre o efeito da temperatura interna do gabinete do                       
microcomputador sobre o desempenho térmico do conjunto dissipador               
alentando­ventoinha(cooler).   
 
 
2      METODOLOGIA 
O estudo é referente a uma pesquisa bibliográfica e retrospecção, formada de                       
artigos científicos, dissertações e trabalhos de conclusão de curso – TCC, abordando a                         
temática de aprendizagem baseada em problemas (ABP) e refrigeração feita com célula                       
peltier   controlada   por   arduino   na   engenharia   elétrica. 
  
 
Foram utilizadas como fonte de informação, as publicações sobre a temática                     
encontrada em artigos de congressos como COBENGE ­ Congresso Brasileiro de                     
Educação em Engenharia, CONEM ­ Congresso Nacional de Engenharia Mecânica                   
identificando os aspectos de ABP ­ Aprendizagem Baseada em Problemas relacionados                     
à refrigerador peltier controlada por arduino por artigos publicados no período de 2007                         
a 2013. Utilizando­se como descritores no Google acadêmico os termos, “aprendizagem                     
baseados   em   problemas”,   “ABP”,   “mini   refrigerador   peltier”   e   “arduino”. 
  
Os critérios utilizados para a inclusão foram que os trabalhos que deveriam                       
conter, os descritores no título; expondo em seu resumo referência à aprendizagem                       
baseada em problemas (ABP) e refrigeração feita com célula peltier controlada por                       
arduino. Os artigos que atendiam ambos os requisitos eram selecionados para leitura                       
integral. O Quadro 1 abaixo apresenta os artigos que foram utilizados para a revisão                           
sistemática com leitura integral, para a elaboração da pesquisa bibliográfica em relação                       
ao   tema. 
  
Quadro   1   ­   Caracterização   dos   artigos   da   revisão   metódica 
Autores  Base   de 
dados 
Instituição  Ano  Título 
Carlos   A. 
Teixeira 
André   B. 
Leal 
Bruna   P.   da 
S.   Zanicoski 
Google 
acadêmico 
XXXV 
Congresso 
Brasileiro   de 
Educação   em 
Engenharia 
2007  Concepção   de   um 
mini­refrigerador   peltier 
para   uso   como   ferramenta 
no   ensino   de   engenharia 
Joao   P.   B. 
Filho 
Jorge   R.   H. 
Guerrero 
Paulo   R.   de 
Freitas 
Paulo   R.   L. 
Martins 
Google 
acadêmico 
VI   Congresso 
Nacional   de 
Engenharia 
Mecânica 
2010  Aquecimento,   resfriamento 
e   controle   de   temperatura   de 
um   ambiente   fechado 
utilizando   células   peltier 
Jessica   P.   M. 
Rocha 
Matheus   S. 
Mendes 
Tulio   I.   O.   de 
Medeiros 
Ademar   G. 
da   C.   Junior 
Google 
Acadêmico 
XLI   Congresso 
Brasileiro   de 
Educação   em 
Engenharia 
2013  Um   exemplo   do   uso   da 
ABP   na   disciplina   de 
instrumentação   eletrônica 
do   IFPB   ­   mini   geladeira 
peltier   controlada   por 
arduino 
 
 
 
3   APRENDIZAGEM   BASEADO   EM   PROBLEMAS  
 
 A metodologia pedagógica denominada de aprendizagem baseada em               
problemas surgiu no canadá, sugerida e implantada pela universidade de MacMaster,                     
sendo   adotada   posteriormente   por   diversas   universidades      no   mundo. 
Na abordagem ABP significa assumir responsabilidade pela própria               
aprendizagem   cumprindo   as   seguintes   tarefas: 
❏ Exploração do problema, levantamento de hipóteses, identificação e               
elaboração   de   questões   de   aprendizagem; 
❏ Tentativa de solução do problema com o que sabem, observando a                     
pertinência   de   seu   conhecimento   atual; 
❏ Identificação do que sabem e do que precisa saber para solucionar o                       
problema; 
❏ Planejamento e delegação de responsabilidades para o estudo autônomo                 
do   grupo; 
❏ A   solução   de   problemas   com   o   conhecimento   adquirido; 
❏ A verificação do novo conhecimento e a eficácia do processo utilizado                     
na   solução   do   problema,   e   a   reflexão   do   processo.A abordagem adotada e que o aluno construa o seu próprio conhecimento                       
a partir da evolução de um problema proposto ou sugerido pelo mesmo. Este problema é                             
estudado na forma de um projeto prático, buscando a interdisciplinaridade o que faz                         
com   que   o   problema   seja   compreendido,   fundamentado   e   analisado. 
 
 
 
4   CÉLULA   PELTIER 
 
Para o desenvolvimento do sistema foram utilizadas células Peltier também                   
conhecidas como pastilhas termoelétricas. Estas são pequenas unidades de matéria                   
condensada para operarem como bombas de calor, segundo Balbinot e Brusamarello                     
(2007), o efeito peltier pode ser definido como ‘a mudança de conteúdo de calor quando                             
uma quantidade de carga ( 1 coulomb) atravessa a junção, sendo esse efeito, reversível,                           
no qual dependerá da composição da junção e da temperatura sendo a dependência                         
linear.  
A célula peltier converte energia elétrica em seu interior, transformando­a em                     
um gradiente de temperatura entre as duas fases. Essas células peltier é formado por um                             
conjunto de materiais semicondutores, ligado eletricamente em série e termicamente                   
paralelo. uma das fases resfriar enquanto a outra aquecerá, no qual devido a passagem                           
de elétron de um nível mais alto de energia para um nível mai baixo de energia,                               
resultando   na   liberação   de   calor.  
1. A célula peltier utilizada foi o modelo HTC 30­05­8.5, fabricado pela                     
Danvic. no qual opera com a corrente máxima de 5A, tensão máxima de                         
8.5V a capacidade máxima de bombeamento 24,9W e gradiente de                   
temperatura 68ºC, quando á uma passagem de corrente pelo modula é                     
transformado   o   calor   do   lado   frio   para   o   lado   quente. 
 
 
4.1   SENSOR   DE   TEMPERATURA  
 
O sensor deve ser um com precisão que apresenta uma saída de tensão linear                           
relativamente à temperatura que ele se encontra no momento em que foi alimentado por                           
uma tensão nesse caso usaremos o sensor LM35. A sensibilidade o sensor LM35 é de                             
10mV/°C, não necessitamos de qualquer calibração externa trimming para fornecer com                     
exatidão valores da temperatura com variações 1/4°C ou até mesmo 3/4°C dentro da                         
faixa   de   temperatura(TEXAS   INSTRUMENTS,   2013). 
 
 
4.3   PROTOTIPAGEM   ELETRÔNICA   ARDUINO  
 
Para a concretização do projeto foi utilizado um prototipagem eletrônica arduino                     
no qual é baseado no microcontrolador ATmega 328, possuindo 14 terminal de entrada                         
e podendo usar 6 terminais de saída como PWM, 6 entradas analogicas, um ocilador a                             
cristal de frequencia de 16 MHz, uma conexão USB, entre outros detalhes,(ARDUINO,                       
2013). 
De fato do arduino ser fácil de manusear e instalar, existem diversos fóruns e                           
videos   aulas   na   internet   que   oferece   suporte   para   os   usuários   e   projetista. 
 
5   SISTEMA   TÉRMICO   ELABORADO 
Para a elaboração do projeto foram utilizados uma caixa termica de isopor, um                         
cooler que foi acoplado na parte interna e externa da caixa de isopor e um sensor LM35                                 
que foi colocado internamente dentro do isopor para o monitoramento das temperatura                       
interna. 
O projeto dispon toda a finalidade que um eletrodoméstico deste tipo possui, não                         
foi possível a formação de gelo porque o temperatura não chegou abaixo de 0°. À                             
condução de calor da parte interna para parte externa é feita por uma célula peltier que é                                 
conduzida por uma corrente. a circulação do ar frio próximo a célula peltier é dissipado                             
por   um   ventilador   que   seria   acoplado   junto   com   essa   célula      (cooler).