Simulador de forno industrial: aquecendo o aprendizado do controle de temperatura nas aulas práticas de eletrotécnica

Abstract

Esta proposta surgiu da dificuldade dos alunos em praticar e compreender, em sala de aula, o controle de temperatura de processos industriais, devido à demora dos experimentos, risco de queimaduras e choques elétricos, e ao alto custo de fornos didáticos, conforme as normas NR01, NR06, NR10 e NR12 do MTE. Para tornar as aulas mais dinâmicas e atrativas, o objetivo foi desenvolver um produto educacional: um simulador de forno industrial para a disciplina de Automação do curso de eletrotécnica de uma escola pública em Novo Hamburgo, RS. O simulador permite maior compreensão dos processos de controle de temperatura e inclui modelo matemático, hardware com entradas e saídas analógicas e digitais, além de um guia de atividades que promove aprendizagem significativa. O uso do simulador possibilita controlar a velocidade dos fenômenos físicos, otimizando o tempo das aulas práticas e eliminando quase totalmente os riscos de queimaduras e choques, já que os níveis de tensão e temperatura são reduzidos. Ele reproduz os elementos básicos de um forno real, com acionamento de aquecimento e resfriamento e saída de sinal de termoelemento, sendo compatível com Controladores Lógico Programáveis do laboratório e utilizando microcontrolador ESP32 de baixo custo. A pesquisa foi exploratória, com estudo de caso de abordagem quali-quanti, baseada no Arco de Maguerez. O processo incluiu identificação do problema, busca por soluções, prototipagem e validação por testes e questionários aplicados a 84 alunos do 4º ano. Além do protótipo, foram desenvolvidos manual elétrico, instruções de manuseio e guia de atividades práticas. Os resultados demonstraram a eficácia do simulador: dados coletados através de um questionário indicaram melhor dinâmica nas aulas, redução do tempo de execução das atividades e otimização do cronograma. 94,4% dos alunos concordaram que o simulador melhorou o uso do tempo de aula e 100% consideraram as atividades práticas essenciais para a aprendizagem. Conclui-se que o produto educacional atingiu os objetivos propostos, oferecendo um ambiente seguro e acessível, permitindo que os alunos experimentassem estratégias de controle de temperatura sem riscos. O projeto contribui para a docência em Automação, fornecendo uma solução prática e replicável para o ensino de conceitos complexos, promovendo aprendizado ativo e significativo.