XII Simposio Iberoamericano sobre planificacin de sistemas de abastecimiento y drenaje

AS SIMULAES COMPUTACIONAIS COMO FERRAMENTAS PARA O ENSINO DE ENGENHARIA: PROJETO E OPERAO DE SISTEMAS DE

ABASTECIMENTO DE GUA

Bruno M. Brentan (1), Edevar Luvizotto Jr. (2), Ricardo de Lima Isaac (3),

Lubienska C.J.Ribeiro (4), Ana Luza Marques (5)

(1) FEC-Unicam, Av. Albert Einstein, 981, Campinas , SP, BR, 19 3281-2354, brunocivil08@gmail.com

(2) FEC-Unicamp, Av. Albert Einstein, 981, Campinas , SP, BR, 19 3281-2354 edevar@fec.unicamp.br

(3) FEC-Unicamp ,Av. Albert Einstein, 981, Campinas , SP, BR, 19 3281-2354 isaac@fec.unicamp.br

(4) FT-Unicamp, Rua Paschoal Marmo, 1888, Limeira, SP, BR, 19 2113-3368 lubi@ft.unicamp.br

(5) FEC-Unicamp, Av. Albert Einstein, 981, Campinas, SP, BR, 19 3281-2354 anamarques@gmail.com

RESUMO

Os avanos na modelagem matemtica e nos algoritmos computacionais e o aumento da velocidade dos

computadores possibilitaram melhorias em diversos ramos da cincia e, em particular na engenharia. As

simulaes computacionais decorrentes destes avanos, ao contrrio de teorias que idealizam sistemas,

permitem lidar com condies do mundo real sem as limitaes dos modelos experimentais. Este trabalho

apresenta o resultado de experincias educacionais desenvolvidas pelo Laboratrio de Hidrulica

Computacional da FEC-UNICAMP em temas relacionados aos sistemas de abastecimento de gua,

empregando simulaes computacionais. Os resultados indicam que estas ferramentas devam fazer parte do

currculo da engenharia, desempenhando papel relevante como estratgia pedagogica.

Palavras chaves: Simulao, Ensino de Engenharia, Sistemas de Abastecimento de gua.

ABSTRACT

The advances in mathematical modeling and in computer algorithms, have prepared the way to

unprecedented improvements in engineering and other science fields. Unlike most theories which posits

restricted, idealize systems, the computer simulations resulted by these advances allow us to deal with real

conditions. By this way, this paper presents the result of educational experiences developed by the

Laboratory of Computational Hydraulic of FEC-UNICAMP, notoriously related to water supply systems

themes using computer simulation. The results indicate that the computer simulation should not be limited to

some parcel of the abilities of the engineer students but to be an essential part of the base curriculum, where

it is relevant as a pedagogical strategy.

Key-words: Simulation, Engineering teaching, Water Supply Systems.

SOBRE O AUTOR PRINCIPAL

Autor 1: Engenheiro Civil, mestrando do Programa de Engenharia Civil da FEC-Unicamp, na rea de

concentrao de Recursos Hdricos, participante do programa de estgio docente, membro do LHC-FEC

Unicamp.

INTRODUO

Nos ltimos 70 anos um assombroso

desenvolvimento tecnolgico reduziu o tempo para

uma descoberta cientfica tornar-se uma inovao

tecnolgica. Essa afirmao valida-se nas geraes

dos computadores digitais. O primeiro computador

eletrnico foi concludo em 1946, na Universidade

da Pensilvnia - EUA, o ENIAC (Eletronic

Numerical Integrator and Calculator). Empregava

cerca de 18000 vlvulas, tinha 30m de comprimento,

1m de largura e 3m de altura. Consumia algo em

torno de 140 KW de energia e custou cerca de

500.000 dlares. A partir desta inveno, os

computadores sofreram rpida evoluo decorrente

do avano da eletrnica, que transformou a vlvula

(1 gerao), em transistor (2 gerao); este em

circuito integrado - CI (3 gerao). O chip (circuito

integrado com alta tecnologia de miniaturizao)

caracteriza a atual e 4 gerao de computadores.

At a dcada de 60 os computadores foram

utilizados em grande parte pelas universidades,

institutos de pesquisa e rgos governamentais

(principalmente militares). A verdadeira revoluo

ocorre a partir da dcada de 70. Em 1975 a revista

Popular Eletronics apresentou o projeto e anunciou a venda do kit do primeiro microcomputador pessoal, o Altair 8800, baseado no

microprocessador 8008 da Intel (como curiosidade,

para este microcomputador Paul Allen e Bill Gates

venderam um de seus primeiros produtos: um

interpretador Basic). A quarta gerao de

computadores marcou o desenvolvimento dos

computadores pessoais que se tornaram cada vez

mais velozes em funo dos avanos nos

microprocessadores. De fato, em 1981 lanado o

microcomputador IBM-PC baseado no 8088

microprocessador de 8 bits desenvolvido em 1979.

Oito anos depois (1989) j era lanado o

Microprocessador 80486 DX de 32 bits com clock

de 25 MHz e, com um desempenho 50 vezes

superior ao 8088. A evoluo do desempenho dos

microprocessadores pode ser observada na figura 1,

com a evoluo de 40 anos dos microprocessadores

da Intel (1971-2011).

Os avanos das ltimas dcadas produziram

mudanas significativas em diversas atividades

humanas e, notadamente na engenharia. Nos

primeiros trs quartos do sculo 20 a rgua de

clculo era a principal ferramenta dos engenheiros e

um smbolo da profisso. No eram muito precisas

e, sem cuidados e experincia podiam produzir uma

enorme impreciso ao final de clculos repetitivos.

Os cursos de engenharia ofereciam disciplinas

especficas para o uso correto desta ferramenta. Os

futuros engenheiros aprendiam complexas tcnicas

para extrair o mximo de suas rguas de clculo.

O fim desta poca foi prenunciada em uma

propaganda veiculada em 1952. Nela uma empresa

fabricante de computadores expressava o fato de sua

mquina ter a mesma capacidade de clculo que um

grupo de 150 engenheiros. Sem dvida, com o

avano da computao nos anos 60 e 70, clculos

que eram inviveis, tornaram-se possveis. A

preciso e os detalhes nos projetos aumentaram

produzindo reflexos na economia de processo e de

materiais.

A era da computao digital iniciada em 1946

democratizou-se apenas h cerca de 40 anos. Este

tempo corresponde ao perodo mdio de atividade

profissional de um engenheiro e, portanto, toda esta

revoluo ocorreu sobre uma gerao de

profissionais. Cabe lembrar que os avanos da

computao trouxeram consigo outros, relacionados

a tecnologia da informao (informtica), com

evidentes impactos sobre a engenharia. Como pensar

a formao do engenheiro neste contexto? Como

explorar adequadamente as novas tecnologias sem

que se perca a essncia da formao deste

profissional? Estas so questes suscitam reflexes

nos que trabalham com o ensino de engenharia.

Figura 1. Evoluo dos processadores.

ASPECTOS DO ENSINO E

APRENDIZAGEM

O processo de ensino antecede ao da aprendizagem,

como resultado da relao fenomenolgica causa-

efeito. A palavra ensinar deriva do latim insignire que quer dizer distinguir, assinalar, marcar. Tem a

mesma origem de signo e de significado. Aprender

deriva do latim "apprehendere", que significa

apanhar, apropriar, adquirir, prender, apossar-se de.

Tem a mesma origem das palavras presa, aprisionar,

prisioneiro. A relao entre o ensino aprendizagem

parece ento estabelecer a forma da relao

professor-aluno, o primeiro deve dar significado

para despertar o desejo do segundo em apossar-se

de. Este processo pode ser compreendido com o

auxlio do ciclo de POCE (figura 2), que um

modelo utilizado para a soluo de problemas

relacionados a tcnicas de ensino. Ele prev um

processo estabelecido nos passos: Por que (P); O que

(O); Como (C); E se (E). Estes passos so ordenados

e, cada um, depende da execuo do anterior.

Figura 2. Ciclo de POCE - Belhot (1995)

Segundo Belhot (1995), para que ocorra movimento

no ciclo necessrio escolher os mtodos, as

tcnicas de ensino e os recursos instrucionais

especficos e, adequados para cada passo. O autor

afirma que; pode haver incompatibilidade entre o estilo de aprendizagem comum aos alunos (forma de

como aprisionar) e o estilo tradicional de ensino dos professores (de dar o significado). Em

consequncia os alunos tornam-se desatentos em

classe, mostram-se aborrecidos, demonstram baixo

aproveitamento, desencorajamento pelo curso,

currculo e, em alguns casos, chegam inclusive

abandonar o curso. Por outro lado, os professores

confrontam-se com notas baixas, falta de interesse

dos alunos, hostilidade e baixa cooperao. O mesmo autor citando Stice, identifica diferentes

tipos de alunos cujas preferncias os professores

devem identificar e trabalhar para que sua parte no

processo de aprendizagem seja plena (o restante do

processo estar a cargo do aluno). Quanto a estes

estilos afirma: Existem alunos criativos e inovadores que tm facilidade de reconhecer

problemas e gostam de saber o valor do que iro

aprender (por que), os alunos que esto mais

interessados na lgica e no conceito que iro

aprender (o que). Existe ainda outro tipo de aluno, o

que gosta de integrar teoria e prtica, para resolver

problemas reais (como). E finalmente existem

alunos que aprendem com ensino, tentativa e erro,

extrapolam condies iniciais, demonstram

independncia e sua questo favorita (e se).

Conjugando os aspectos relacionados aos avanos

tecnolgicos, delineados na introduo, que

favorecem novas tecnologias, como as simulaes

computacionais, com os aspectos de ensino e

aprendizagem sintetizados, surgem indagaes

como:

Como utilizar as simulaes como ferramentas de ensino, e em particular nas

disciplinas relacionadas aos sistemas de

abastecimento de gua?

Qual o papel efetivo da simulao no processo de aprendizado?

Qual contedo deve ser simulado? Qual o ambiente de simulao? Como deve ser a

implantado?

A estes questionamentos mesclam-se reflexes como

as apresentadas por Wankat et. al., (2002),

mudanas educacionais esto ocorrendo mais rapidamente no ensino de tecnologia que no de

engenharia. A misso da educao tecnolgica a

produo de tcnicos e operadores para trabalhar

com a tecnologia corrente, enquanto que a

educao em engenharia (entre outras coisas)

produzir engenheiros para desenvolverem a prxima

gerao de tecnologia. Embora relacionada

engenharia, em muitos aspectos, a tecnologia usa

uma abordagem mais prtica e menos matemtica

em sua instruo. Tambm afirmam, com base na frase de Theodore Von Karman: "Um cientista

descobre o que existe. Um engenheiro cria o que

nunca foi, que, o projeto a essncia da engenharia. Ao se adotar as estratgias apresentadas neste trabalho todas estas questes

foram refletidas e discutidas no mbito do LHC-

FEC-Unicamp.

AS SIMULAES EM HIDRULICA E

SANEAMENTO

A Engenharia Hidrulica tem sido um campo com

um grande nmero de aplicaes bem sucedidas de

computadores associados a modelos numricos.

Como mencionado por Abbot (1993), a hidrulica

entrou em uma relao simbitica com a mquina

digital. O autor introduziu o termo Hidrulica Computacional para expressar esta simbiose e, mais tarde introduziu o termo de Hidroinformtica para

expressar a simbiose entre a tecnologia de

informaes com a hidrulica (Barbosa et. al., 1996).

Tomando como exemplo o problema particular do

clculo do regime permanente em uma rede de

distribuio de gua, pode-se observar um progresso

significativo desde a aplicao do mtodo manual de

Hardy-Cross; ao mtodo de Newton-Raphson, ao da

Teoria Linear e ao Mtodo Gradiente. Antes do

advento dos computadores digitais, a anlise de uma

rede de distribuio de gua era baseada

essencialmente no mtodo de Hardy-Cross, no qual

as estimativas iniciais eram corrigidas

sucessivamente e em cada malha individualmente, a

cada iterao. Por sua vez, as abordagens mais

recentes, que apresentam convergncia mais rpida e

maior preciso, as correes so feitas

simultaneamente, em toda a rede a cada iterao.

Entretanto, estas tcnicas somente so adequadas

para a aplicao em computador digital, pois

necessitam resolver um grande nmero de equaes

simultneas. Por outro lado, o avano das tcnicas

numricas e das linguagens de programao com

ambientes grficos, tornou possvel o

desenvolvimento de interfaces homem-mquina eficazes e propcias ao desenvolvimento de

ambientes para simulaes, que abrem o caminho

para uma nova interlocuo e, estimula o

aprendizado e a compreenso de fenmenos

complexos ligados a engenharia.

Para Magma et. al. (2010), simulaes

computacionais tornaram-se um elemento para

experincias de aprendizagem que proporcionam aos

alunos de engenharia a capacidade de fazer coisas

que eles no poderiam fazer no mundo real. Fazendo

referncia a outros autores afirmam que as

simulaes so programas que incorporam um modelo interativo (que pode ser repetidamente modificado e recalculado) com objetivo de

compreender o fenmeno fsico descrito pelo

modelo, seja por descoberta, experimentao,

demonstrao ou outros mtodos. Com base nessas

premissas definem simulaes computacionais como

representao de estado(s) da realidade, usada em

treinamento, pesquisa e educao para representar

a fenomenologia fsica, dispositivos e/ou processos,

por meio de modelos matemticos e tcnicas de

soluo numrica utilizando computadores.

Os sistemas de abastecimento de gua so uma

importante rea da Engenharia Hidrulica e Sanitria

a que as simulaes adequam-se notoriamente ao

ensino. Como obra de infraestrutura urbana,

demandam uma grande quantidade de recursos

financeiros e naturais em sua implantao e

explorao e, alguns aspectos importantes de projeto

e de operao so difceis de serem ensinados

apropriadamente, dada a complexidade dos

fenmenos envolvidos. Nestes casos os mtodos

tradicionais de ensino no so suficientes para um

aprofundamento destas questes e, a tecnologia da

informao tem refletido positivamente no

desenvolvimento de metodologias modernas de

educao.

Fan (2012) menciona que computadores assim como, softwares e outros hardwares podem ser utilizados em sala de aula e laboratrios

proporcionando um mtodo mais efetivo e eficiente

de ensino e aprendizagem, permitindo que uma

grande quantidade de problemas de engenharia, de

matemtica complexa, possam ser compreendidos.

Para incrementar o uso destes recursos o LHC,

Laboratrio de Hidrulica Computacional da FEC-

Unicamp, adotou como estratgias; a construo do

Laboratrio de Hidrotrnica (Luvizotto e Andrade,

2002), o desenvolvimento de softwares didticos, a promoo de convnios com empresas de

softwares comerciais e a prospeco de softwares de domnio pblico, com objetivo de obter ferramentas de ensino para disciplinas de

graduao e ps-graduao em engenharia civil,

nomeadamente: Sistemas de Abastecimento de

gua, Transitrios Hidrulicos, Sistemas de

Transporte Fluido, Bombas e Adutoras. A tabela 1

mostra o elenco de ferramentas atualmente adotadas.

A abordagem empregada, sob os aspectos do projeto

e da operao de redes de distribuio de gua e dos

sistemas de recalque, com o emprego de algumas

das ferramentas listadas ser apresentada.

Projeto de sistemas de abastecimento de gua

Nos cursos introdutrios de engenharia os alunos

apreendem conceitos de hidrulica e de mecnica

dos fluidos necessrios modelao em regime

permanente, perodo extensivo e regime transitrio.

No caso do regime permanente e perodo extensivo

so capacitados a obterem as equaes que permitem

analisar o escoamento na rede de distribuio em

termos de cargas nos ns e/ou vazo pelos

elementos. A soluo encaminhada aos mtodos de

Newton-Raphson, da Teoria Linear e do Mtodo

Gradiente, para que possam avaliar as caractersticas

de cada um destes modelos, seus pontos fortes e

deficincias. Empregando ambientes destinados a

experimentos matemticos tais como; Freemat,

Octave (distribuio gratuita), Matlab e

Mathemtica (comerciais) solucionam pequenos

problemas da hidrulica de redes, fortalecendo os

aspectos tericos aprendidos. Nesta etapa possvel

rever e aplicar conhecimentos de disciplinas bsicas

de mtodos numricos, clculo, alm da hidrulica e

mecnica dos fluidos. So revistas tcnicas para

Tabela 1. Algumas ferramentas computacionais empregadas pelo LHC -Unicamp

resolver sistemas lineares e no lineares de

equaes, obteno de zeros e ajustes de funo, etc.

Avaliam condies adversas que resultam em

sistemas mal condicionados, observando falhas que

podem ocorrer nas simulaes numricas

computacionais. Confrontam os resultados obtidos,

com os modelos desenvolvidos, com os obtidos por

aplicativos disponveis (EPANET, WATERCAD,

etc), para os quis recebem treinamento prvio. Sob o

aspecto do ensino cumpre-se, nesta fase, um ciclo

completo do circulo de POCE (Por que, O que,

Como, E se).

A fase seguinte de desenvolvimento de um projeto

prtico de um sistema de abastecimento. O projeto

desenvolvido por equipes de alunos. Uma das

dificuldades desta fase residia na criao de cenrios

e locais diversificados (um para cada equipe).

Repeties de locais e cenrios costumavam gerar

pouco desafio ao longo do tempo (os projetos

tornavam-se repetitivos com o transcorrer dos

semestres e, uma tentao ao plgio!). Por outro lado, a ideia de um projeto novo, a cada semestre,

conduzia a necessidade de informaes nem sempre

fceis de serem obtidas, principalmente as plantas de

arruamento e de cotas de nvel para o traado em

planta e perfil, da rede de distribuio e das

adutoras. Os recursos atuais de informtica

permitem adotar pequenas localidades escolhidas

livremente pelos alunos. O aplicativo adotado para

este fim o Google Earth. Cada grupo de projeto

escolhe uma localidade (cidade ou um bairro), em

alguma parte globo terrestre. So mantidos alguns

limites (de rea, de relevo, etc). Empregando o

aplicativo Google Sketchup em conjunto com o

Google Earth possvel obter as curvas de nvel do

local selecionado com boa aproximao, para o

exerccio de projeto. O resultado deste processo

ento exportado na forma de arquivo de imagem,

que serve de base para o traado da rede a ser

projetada. A figura 2 ilustra o resultado do

procedimento descrito.

Na sequncia os grupos fazem estudos populacionais

para alocao de demandas, consultam fornecedores

de equipamentos e de servios para composio de

preos e obteno de catlogos tcnicos. O conjunto

dos grupos gera um banco de dados compartilhado,

que ser utilizado para o dimensionamento e

especificaes da instalao. Consultam normas para

avaliar as condies limites impostas e, a serem

tomadas como restries para o modelo de

otimizao empregado para o dimensionamento

econmico. Aplicam fundamentos de matemtica

financeira para composio dos custos de

implantao e de explorao da instalao no

horizonte de projeto. Esta fase permite trabalhar a

espacialidade, relevo, zonas topogrficas, dinmica

populacional, interferncias e desenho base para a

esqueletizao da rede de distribuio.

Ferramenta Destinada a Natureza Aplicao Freemat Modelagem numrica Software livre Desenvolvimento bsico

Wxmaxima Modelagem numrica Software livre Desenvolvimento bsico

Euler Modelagem numrica Software livre Desenvolvimento bsico

Octave Modelagem numrica Software livre Desenvolvimento bsico

MatLab Modelagem numrica Comercial Desenvolvimento bsico

Mathematica Modelagem numrica Comercial Desenvolvimento bsico

EPANET Modelagem hidrulica/qualidade Software livre Projeto e operao

WaterCAD/Gems Modelagem hidrulica/qualidade Comercial Projeto e operao

Whamo Modelagem hidrulica (transitrio) Sofware livre Projeto e operao

Hamer Modelagem hidrulica (transitrio) Comercial Projeto e operao

Google Earth Modelo de terreno Software livre Projeto

Google Sketchup Modelo de terreno Livre/Comercial Projeto

CodeBlook Linguagem de programao Software livre Desenvolvimento de aplicativos

Python/Spyder Linguagem de programao Software livre Desenvolvimento de aplicativos

WxDev-Cpp Linguagem de programao Software livre Desenvolvimento de aplicativos

Visual Studio Linguagem de programao Software livre Desenvolvimento de aplicativos

Lazarus/FreePascal

Linguagem de programao Software livre Desenvolvimento de aplicativos

Spring Modelagem de Terreno/SIG Software livre Projeto e operao

TerraLib Modelagem de Terreno/SIG Software livre Projeto e operao

SQL/Access Livre/comercial Banco de dados

Figura 3. Obteno das curvas de nvel As atividades subsequentes empregam ferramentas

de simulao hidrulica, como: o EPANET,

EPANET-Toolkit (de domnio pblico) e o

WATERCAD ou WATERGEMS (comerciais). Os

aplicativos comerciais so disponibilizados aos

alunos da FEC-Unicamp graas ao programa

acadmico firmado com a Bentley (Bentley

Academics) desde 2010. No caso de

dimensionamento da rede de distribuio, os alunos

apreendem noes de otimizao baseada em

algoritmos genticos, para aplicao do modelo

Darwin Designer, disponvel nos aplicativos WATERCAD e WATERGEMS (figura 4), ou

atravs de implementao empregando o EPANET-

Toolkit. Tambm nesta etapa os alunos so

orientados a avaliarem cenrios futuros

(intermedirios e de final de projeto), simulando

condies de crescimento populacional (com seus

reflexos sobre as demandas e coeficientes de hora e

dia de maior consumo), envelhecimento de

tubulaes e de adio de consumos pontuais

decorrentes grandes consumidores (industriais,

comerciais, etc), que possam vir a ocorrer.

Aprendem a definir estratgias de reabilitao para a

adequao do sistema e avaliar a vulnerabilidades

atravs de simulaes operacionais de diferentes

cenrios.

Figura 4. Darwing Designer, WaterCad - Bentley

Operao dos sistemas de abastecimento

As simulaes computacionais so ferramentas

muito eficazes de avaliao operacional dos sistemas

de abastecimento de gua. So empregadas em

diferentes situaes tais como; anlises de eficincia

energtica, deteco de fugas e/ou reduo destas,

controle operacional otimizado (definio de

manobras timas para mltiplos objetivos) e

avaliao da qualidade da gua. A simulao em

perodo extensivo a usualmente empregada para

este propsito. Os programas EPANET, EPANET

ToolKit, WaterGems e WaterCAD, so empregados

como os ambientes de simulao, cada qual se

adequada melhor, como ferramenta de ensino e

aprendizado, para uma dada finalidade. Como

exemplo, o aplicativo EPANET, utilizado pela sua

simplicidade, para guiar os primeiros passos no

aprendizado das simulaes computacionais de

operao. Permite o estudo de condies definidas

por controles lgicos, tais como, ligar/desligar

bombas, ou abrir/fechar vlvulas caso uma

determinada condio operacional seja atingida, ou

se a operao for prevista para uma determinada

hora no perodo de simulado. O Epanet-Toolkit

permite, por sua vez, o desenvolvimento de

aplicativos para finalidades especficas como

calibrao, deteco de fugas, pesquisa operacional

para definio de manobras otimizadas, estudos de

eficincia energtica, etc... Para tanto, os alunos

aprendem a encadear (lincar) as bibliotecas

dinmicas do Toolkit a outras bibliotecas, como as

de otimizao, por exemplo, criando novas

aplicaes. Neste processo utilizam linguagens de

programao como, C, C++, Visual Basic, Pascal,

Matlab, Python ou mesmo uma simples planilha

Excel.

Figura 5 - Aplicativo para simulao de transitrios em instalaes de recalque

Outro tema importante abordado na operao dos

sistemas de abastecimento relaciona-se aos

fenmenos transitrios. Tais fenmenos decorrem

das manobras efetuadas sobre os elementos ativos do

sistema. Este tema tratado em curso eletivo na

graduao e em disciplina especfica de ps-

graduao. Os alunos aprendem a teoria do

fenmeno, a modelao rgida e a elstica,

desenvolvem pequenos aplicativos para simulao

de ocorrncia de situaes transitrias para

instalaes simples. As aplicaes, desenvolvidas

em uma das linguagens de desenvolvimento

apresentadas na Tabela 1, tem por objetivo

familiarizar o aluno com o fenmeno e permitir a

compreenso de aspectos relacionados s tcnicas

numricas envolvidas na soluo das equaes que

governam o fenmeno, como a discretizao no

espao-tempo, convergncia, etc... A figura 5 ilustra

uma aplicao desenvolvida para simular a parada

de bomba em uma instalao de recalque. A

evoluo dinmica da linha piezomtrica, da presso

no registrador grfico e, a simulao do registro em

um data-loger de presso, que pode ser localizado

em vrias posies da instalao, permitem ao aluno

um ambiente de aprendizado bastante fiel realidade

e, sem o risco de causar um desabastecimento por

uma manobra inadequada (em um sistema real).

Neste aplicativo de simulao tambm possvel

explorar outros contedos, como o conceito de

envoltria de cargas extremas, como indicado na

figura 6.

Figura 6 Envoltria de cargas piezomtricas

RESULTADOS E DISCUSSES Embora a experincia de utilizao integrada de

recursos de simulao computacional nas disciplinas

de Abastecimento de gua seja recente, na FEC-

Unicamp (cerca de 4 anos), pode-se constatar um

maior envolvimento dos alunos com as disciplinas

afins e, uma maior assimilao dos conceitos

abordados. Nota-se um crescente nmero de alunos

em busca de temas relacionados para o

desenvolvimento de trabalhos de iniciao cientfica

e de final de curso. Tal interesse tambm

observado na ps-graduao. Outra constatao,

resultante de relatos de ex-alunos, a facilidade que

estes encontram no mercado de trabalho em

decorrncia desta formao especial e domnio de aplicativos empregados comumente nas empresas de

saneamento.

A preocupao com a perda do contedo terico,

quando da implantao desta experincia de ensino,

no se justificou. Ao contrrio, o que se pode

observar foi que, desafiados por questes que

surgiram das simulaes, os alunos buscaram a

teoria e bases que os permitissem enfrentar tais

questes.

As aulas tornaram-se mais dinmicas e

participativas, com os alunos entendendo o seu papel

de agentes e no espectadores de sua formao

acadmica. Os projetos em equipe fomentam

discusses e geram questionamentos que muitas

vezes norteiam o desenvolvimento de pesquisas. Diferentes solues e pontos de vista podem ser

debatidos, durante as etapas de projeto, at que a

soluo de consenso da equipe seja definida. Este

processo muito rico sob o ponto de vista do ensino

e aprendizagem e sem dvida um exerccio de

trabalho coletivo, bastante valorizado nas grandes

empresas de engenharia.

CONCLUSO Os atuais recursos computacionais e de informtica

podem ser poderosos auxiliares no processo de

ensino e aprendizagem de engenharia. Este trabalho

descreveu as experincias com o emprego destes

recursos, notoriamente das simulaes

computacionais, aplicadas ao ensino e aprendizado

de disciplinas de graduao e de ps-graduao

relacionadas ao projeto e a operao de sistemas de

abastecimento de gua, na Faculdade de Engenharia

Civil da Unicamp, promovidas pelo Laboratrio de

Hidrulica Computacional (LHC).

Os resultados das aplicaes propostas evidenciam

um maior envolvimento dos alunos nas disciplinas

ao entenderem o papel ativo que desempenham na

aprendizagem. Sem dvida, isso proporcionado

pelo ambiente de simulao que propcio para

estabelecer o ciclo; porque, o que, como e se.

Observa-se, como decorrncia desta experincia

didtica, um crescente nmero de alunos de

graduao, atravs de programas de iniciao

cientfica e, de alunos de mestrado e doutorado,

atravs de programas de capacitao docente, que se

voluntariam para as tarefas de implantao e

acompanhamento de atividades, como o

desenvolvimento de aplicativos e de treinamento.

Cabe ressaltar que, a adoo de ferramentas, como

as descritas, demanda do professor constante

atualizao, tempo para o aprendizado dos

aplicativos e, para a elaborao de uma sistemtica

de ensino que seja capaz de estabelecer o importante

significado da autoaprendizagem proporcionado pelos ambientes de simulao e de extrema

importncia em um ambiente de acelerada evoluo

tecnolgica.

AGRADECIMENTO

O autor (1) agradece a CAPES, pelos recursos

concedidos atravs do programa de mestrado no

pas, que permitem a sua participao no

desenvolvimento de pesquisas no LHC-Unicamp.

BIBLIOGRAFIA

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