DISSERTA O-CARLOS ANTONIO DE SOUZA...

REALIDADE VIRTUAL APLICADA A FORMAÇÃO INICIAL E

CONTINUADA DE TÉCNICOS DE OPERAÇÃO DA INDÚSTRIA DE

REFINO DE PETRÓLEO - UMA METODOLOGIA

Carlos Antonio de Souza Pereira

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa

de Pós-graduação em Engenharia Civil, COPPE, da

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Mestre em Engenharia Civil.

Orientadores: Luiz Landau

Gerson Gomes Cunha

Rio de Janeiro

Março de 2012

ii





DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO

LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA

(COPPE) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE

DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE

EM CIENCIAS EM ENGENHARIA CIVIL

Examinada por:

____________________________________________

Prof. Luiz Landau, D.Sc.

____________________________________________

Prof. Gerson Gomes Cunha, D.Sc.

____________________________________________

Prof. Cristina Jasbinschek Haguenauer, D.Sc

____________________________________________

Prof. José Luis Drummond Alves, D.Sc.

RIO DE JANEIRO

MARÇO DE 2012

iii

Pereira, Carlos Antonio de Souza

Realidade Virtual Aplicada a Formação Inicial e

Continuada de Técnicos de Operação – Uma

Metodologia/Carlos Antonio de Souza Pereira. – Rio de

Janeiro: UFRJ/COPPE, 2012.

XIV, 111 p.: il.; 29,7 cm


Gerson Gomes Cunha

Dissertação (mestrado) – UFRJ/COPPE/Programa de

Engenharia Civil, 2012

Referências Bibliográficas: p. 107 – 111

1.Realidade Virtual. 2.Computação Gráfica.

3.Treinamento Profissional. I. Landau, Luiz et al. II.

Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE,

Programa de Engenharia Civil. III. Título.

iv

“E eu vos digo: Pedi e dar–se–vos–á; buscai e achareis, batei e abrir–se–vos–á. Pois

todo aquele que pede, recebe; aquele que procura, acha; e ao que bater, se lhe abrirá.”

Evangelho segundo São Lucas, capítulo 11, versículos 9–10

v

Dedico este trabalho a meus pais , Irene e Manoel (in memorian), pela

visão, determinação (“Meus filhos não vão passar o que eu passei!”) e o enorme

esforço para que eu pudesse me educar e a minhas irmãs, Regina e Fátima, que abriram

o caminho para que isto pudesse acontecer.

Dedico também, de modo especial, àqueles que são hoje o motivo

maior de tudo o que faço, meus filhos muito amados, João Carlos, Lúcia e Mariana e a

Valéria (minha “Neguinha”), esposa querida (“...a amada mais amada, sem a qual a vida

é nada...”), meu presente de Deus, companheira que segurou todas as barras para que

este trabalho pudesse ser feito.

vi

Agradecimentos

Agradeço ao LAMCE – Laboratório de Métodos Computacionais em

Engenharia, na pessoa de seu coordenador, Professor Luiz Landau, pelas portas sempre

abertas deste Laboratório e pela oportunidade de crescimento pessoal e profissional.

Agradeço ao Professor Gerson Gomes Cunha, meu orientador, pelo

constante e contagiante entusiasmo e amor pelo que faz, transmitidos junto com muito

conhecimento nas aulas das diversas disciplinas ministradas.

Agradeço a Petrobras, minha casa profissional a vinte e quatro anos e

motivo de orgulho, através dos diversos profissionais de excelência com quem convivi

durante todo este tempo: aos meus colegas da Universidade Petrobras, da Engenharia da

REDUC e , especialmente, meus companheiros de agora e do passado da UFCC –

Unidade de Craqueamento Catalítico Fluido (U–1250), onde tudo começou. E agradeço

a REDUC, também pela colaboração como espaço de pesquisa para este trabalho.

Agradeço a AVEVA, desenvolvedora do PDMS – Plant Design

Management System, na pessoa de seu Supervisor Técnico, Douglas Serrano, pela

colaboração e preciosas informações técnicas.

Agradeço aos profissionais Valéria Figueiredo dos Santos Ferreira,

pedagoga da Universidade Petrobras, Raul de Carvalho, Técnico de Operação Senior, da

Unidade de Craqueamento Catalítico Fluido (U–1250), da REDUC e ao Desenhista

Industrial e Mestre em Ciências da Engenharia, pela COPPE, Renan Leser, por

dedicarem seu precioso tempo para compor a equipe multidisciplinar, elemento central

deste trabalho, com seus profundos conhecimentos. Serei eternamente grato.

Agradeço aos meus pais, Manoel(in memorian) e Irene, por tudo que

me ensinaram e fizeram por mim.

Agradeço a meus filhos João Carlos, Lúcia e Mariana, a compreensão

pela ausência e o incentivo e interesse para que eu terminasse o trabalho.

Agradeço a minha amada esposa, Valéria, além dos motivos acima,

pelo amor, companheirismo e paciência(começamos o mestrado com dois filhos e

acabamos com três!), que viabilizaram este projeto.

A Maria, Mãe Santíssima, pelo amor infinito e constante intercessão

junto ao seu Filho, Jesus.

E por último e mais importante agradeço a DEUS que, mais que por

meus méritos, pela sua graça e misericórdia permitiu que eu chegasse aqui.

vii

Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos

necessários para obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)





Março/2012


Gerson Gomes Cunha

Programa: Engenharia Civil

Este trabalho apresenta uma proposta de metodologia para

potencializar a utilização da Realidade Virtual como ferramenta para a formação inicial

e continuada de Técnicos de Operação da área de refino, buscando através de uma

equipe multidisciplinar a complementaridade de habilidades necessárias para

desenvolver uma capacitação motivadora para uma atividade profissional extremamente

complexa e que aproveite a capacidade da Realidade Virtual de propiciar, dentre outras

vantagens (treinamento seguro, menor custo, etc.) uma experiência antecipada de

diversas vivências profissionais , sem no entanto perder de vista as boas práticas

pedagógicas e mais do que isso fazer das mesmas um elemento decisivo para

impulsionar a utilização da Realidade Virtual ao melhor resultado possível, sem perder

o foco do objetivo específico de cada treinamento.

viii

Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)

VIRTUAL REALITY APPLIED TO INITIAL AND CONTINUOUS

TRAINING OF OPERATORS FROM OIL REFINING INDUSTRY –

A METHODOLOGY


March/2012

Advisors : Luiz Landau

Gerson Gomes Cunha

Department: Civil Engineering

This dissertation presents a proposal for a methodology to maximize

the use of Virtual Reality as a tool for initial and continuous training of refining

operators searching through a multidisciplinary team to complementarity of necessary

skills to develop a motivating training to a extremely complex professional activity and

that take advantage of the Virtual Reality capability to provide, among other benefits

(insurance training, lower cost, etc.), an early experience in a variety of professional

pratices, without however losing sight of the good educational practices and more than

that make them a decisive factor to boost the use of Virtual Reality to the best possible

result, without losing the focus of specific objective of each training.

ix

SUMÁRIO

1. CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

1.1. Introdução ............................................................................................................1

1.2. Definição do problema.........................................................................................2

1.3. Motivação.............................................................................................................3

1.4. Objetivo................................................................................................................5

1.5. Objetivo específico...............................................................................................5

1.6. Relevância e justificativa......................................................................................6

2. CAPÍTULO 2 – ESTADO DA ARTE

2.1. Introdução............................................................................................................8

2.2. Ambiente imersivo para reforço de conceitos de Engenharia de Processo –

Universidade de Queensland - Austrália / Refinaria Brisbane – Bulwer Island,

Austrália.............................................................................................................. 8

2.3. Treinamento com Realidade Virtual como um método interativo e aprendizado

baseado em experiência – Universidade Johannes Kepler – Linz, Áustria /

Refinaria de Scwechat – Áustria .......................................................................12

3. CAPÍTULO 3 – O AMBIENTE DE TRABALHO DO TÉCNICO DE

OPERAÇÃO: OS PROCESSOS E OS SISTEMAS DE UMA REFINARIA DE

PETRÓLEO

3.1. O petróleo............................................................................................................15

3.2. Os processos de refino.........................................................................................16

3.3. Características da indústria do refino..................................................................19

3.3.1. Complexidade......................................................................................................19

3.3.2. Unicidade das instalações....................................................................................20

3.3.3. Heterogeneidade da materiaxprima petróleo......................................................21

3.3.4. Freqüência de modificações................................................................................21

3.3.5. Otimização do refino...........................................................................................22

3.3.6. Impactos ambientais do processo de refino e seus produtos...............................23

3.3.7. Influência no trabalho do Técnico de Operação..................................................23

x

4. CAPÍTULO 4 - O TÉCNICO DE OPERAÇÃO DA INDÚSTRIA DO REFINO

4.1. Atribuições e características...............................................................................25

4.2. A formação do Técnico de Operação.................................................................29

4.3. Atuação do Técnico de Operação.......................................................................31

5. CAPÍTULO 5 - ALGUNS ASPECTOS PEDAGÓGICOS

5.1. A formação inicial e continuada.........................................................................35

5.2. A Pedagogia do trabalho.....................................................................................37

5.3. Aplicabilidade ao trabalho do Técnico de Operação..........................................39

6. CAPÍTULO 6 – A REALIDADE VIRTUAL

6.1. Definição e conceitos..........................................................................................43

6.2. A realidade virtual na área de ensino..................................................................46

6.2.1. A realidade virtual na área de educação.............................................................48

6.2.2. A realidade virtual na área de capacitação profissional......................................51

6.2.2.1. Histórico..................................................................................................51

6.2.2.2. Jogos para treinamento (Serious Games)................................................54

6.2.3. A realidade virtual na área de petróleo e gás em geral e no refino em

especial............................................................................................................................57

6.3. Justificativas para utilização da Realidade Virtual na formação de Técnicos de

Operação..........................................................................................................................58

6.3.1. Treinamento seguro.............................................................................................58

6.3.2. A compreensão dos fenômenos físico-químicos.................................................59

6.3.3. Generalização da prática dos procedimentos.......................................................60

6.3.4. Disseminação das boas práticas na atuação em anormalidades...........................62

6.3.5. Comparação entre capacitação com Realidade Virtual e capacitação

tradicional........................................................................................................................62

7. CAPÍTULO 7 – A METODOLOGIA PROPOSTA

7.1. Introdução............................................................................................................69

7.1.1. Princípio básicos..................................................................................................69

7.1.2. Processos e procedimentos..................................................................................73

7.1.3. Necessidades de formação dos Técnicos de Operação........................................77

7.1.4. Os tipos de ambientes virtuais necessários..........................................................78

xi

7.2. Descrição da metodologia....................................................................................79

7.2.1. Etapas...................................................................................................................79

7.2.2. Definição da equipe interdisciplinar....................................................................80

7.2.3. Definição dos objetivos.......................................................................................81

7.2.4. Definição dos processos/sistemas e/ou procedimentos a serem

modelados.......................................................................................................................82

7.2.5. Desenvolvimento dos diagramas.........................................................................82

7.2.5.1. Processos ................................................................................................83

7.2.5.1.1. Modelagem na Educação.........................................................................84

7.2.5.1.2. Tipos de modelos.....................................................................................85

7.2.5.1.3. Dinâmica dos sistemas.............................................................................86

7.2.5.1.4. Diagramas causais....................................................................................88

7.2.5.2. Procedimentos..........................................................................................90

7.2.6. Desenvolvimento dos modelos dos ambientes virtuais...........................94

7.2.6.1. Obtenção do modelo tridimensional........................................................94

7.2.6.2. A exportação para o programa gráfico...................................................96

7.2.6.3. A exportação para o programa de gerador do ambiente virtual..............99

7.2.6.4. A criação do ambiente virtual................................................................100

7.2.7. Testes.................................................................................................................101

7.2.8. Validação da equipe multidisciplinar................................................................101

8. CAPÍTULO 8 – UTILIZAÇÃO DA METODOLOGIA

8.1. O processo escolhido: craqueamento catalítico.................................................102

8.2. A equipe multidisciplinar...................................................................................104

9. CAPÍTULO 9 –CONCLUSÃO E COMENTÁRIOS FINAIS..........................105

10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.…………………………………………...108

xii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1-Passeio Virtual em uma unidade de processo de refinaria

Figura 2-Unidade teórica: comportamento da fase de destilação

Figura 3-Atividade prática: isolamento de bomba

Figura 4 - Técnico de Operação usando simulador de Realidade Virtual para treinamento

Figura 5-Diagrama de fluxo básico de uma refinaria(Gary, et al., 2007)

Figura 6-O ambiente de trabalho do Técnico de Operação - Visão geral de uma unidade de processo em uma refinaria de petróleo

Figura 9 - Realidade Virtual com óculos estereoscópicos passivos e tela de projeção

Figura 10-Média das avaliações dos pré e pós-testes para os estudantes-gráfico

Figura 12 - Diagrama esquemático da metodologia proposta

Figura 13 - Tipos de modelo

Figura 14 - Feedback ou retroalimentação

Figura 15 - Enlace de reforço

Figura 16 - Enlace de equilíbrio

Figura 17 - Exemplo de Redes de Petri representando um procedimento sequencial

xiii

Figura 18 - Exemplo de Redes de Petri representando um procedimento com alternativas

Figura 19 - Exemplo de Redes de Petri representando um procedimento com possibilidade de retorno

Figura 20 - Conjunto Conversor - Unidade de Craqueamento Catalítico Fluido - REDUC - Refinaria Duque de Caxias

Figura 21 - Esquema de funcionamento do conversor tipo side by side

xiv

LISTA DE TABELAS

Tabela 1-Matrizes energéticas brasileira e mundial (%)

Tabela 2-Matriz Ocupacional de Atividades da CBO para as ocupações - Família Ocupacional Operadores polivalentes de equipamentos em indústrias químicas, petroquímicas e afins

Tabela 3 - Comparação entre as possibilidades dos diversos métodos de treinamentos

Tabela 4 – Média das avaliações dos pré e pós-testes para os estudantes

Tabela 5-Melhoria de desempenho do ensino tradicional através da simulação computacional

Tabela 6-Princípio de design instrucional de educação multimídia

Tabela 7 - Comparação entre técnicas para descrição de procedimentos

Tabela 8 - Elementos básicos das Redes de Petri:Características e representação gráfica

1

1. CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

1.1. Introdução

Embora haja atualmente uma preocupação em pesquisar-se cada vez

mais novas fontes de energia mais “limpas” e renováveis, a matriz energética mundial

ainda será por algum tempo dominada pelo petróleo. O petróleo e seus derivados

respondem por 33,1 % da matriz energética mundial e por 37,7% da matriz energética

brasileira (MINISTÉRIO DAS MINAS E ENERGIA, 2011)(ver Tabela 1) e os

cenários futuros apontam para uma manutenção deste quadro (SECRETARIA DE

COMUNICAÇÃO SOCIAL DA PRESIDÊNCIA DA REPÚBLICA, 2010).

FONTE Brasil Mundo

Petróleo e derivados 37,7 33,1

Gás Natural 10,3 21,1

Carvão Mineral 5,2 27,0

Urânio 1,4 5,8

Hidráulica e Eletricidade 14,1 2,2

Biomassa/Eólica/outras 31,2 10,7

Fonte: Ministério das Minas e Energia

Tabela 1-Matrizes energéticas brasileira e mundial (%)

Essa substância precisa, após um complexo trabalho de extração e

produção em terra(“on-shore”) ou no mar(“off-shore”), passar por processos não menos

complexos onde vai se transformar nos produtos que chegarão de fato aos

consumidores: os derivados do petróleo.

Esses processos ocorrem nas refinarias de petróleo, onde sob rígidos

controles o petróleo é submetido a diversas condições de temperatura, pressão e outras

variáveis, dentro de muitos, diferentes e sofisticados equipamentos, provocando um

grande número de transformações físico-químicas até a obtenção de produtos distintos

como gasolina, querosene de aviação(QAV), diesel, lubrificantes, entre outros. Na

2

operação e controle destes processos está o profissional chamado de Operador de

Processo ou Técnico de Operação 1.

O trabalho desenvolvido pelos Técnicos de Operação de processo das

plantas industriais de refino da área de petróleo e gás envolve uma série de

especificidades. Como foi dito acima, os processos que ocorrem nos equipamentos

dessas plantas para obtenção dos seus diversos produtos são extremamente complexos e

da atuação dos Técnicos de Operação no controle das variáveis desses processos(vazão,

temperatura, pressão, etc.) através da correta operação desses equipamentos, seja nas

consoles dentro das casas de controle ou pela atuação no campo, é que depende a

obtenção de toda uma grande variedade de produtos obtidos a partir do petróleo,

devidamente enquadrados em severos padrões internacionais de qualidade e, o que é

mais importante, de forma segura e sem comprometer o meio ambiente.

O treinamento de Técnicos de Operação tem sido feito ao longo dos

anos através de materiais didáticos, aulas teóricas e após essa formação teórica inicial

um período de ambientação nas unidades industriais, onde podem assistir a execução de

diversos procedimentos operacionais. Após algum tempo poderão realizar

procedimentos mais simples e participar de procedimentos mais complexos, sob

acompanhamento, até que, uma vez considerados aptos pelo supervisor já poderão atuar

sozinhos, inclusive no painel da casa de controle. Esse treinamento era feito de forma

muito pouco estruturada, não havendo até bem pouco tempo um acompanhamento

pedagógico adequado na maioria dos casos.Recentemente estão sendo unificados e

desenvolvidos esforços mais direcionados para melhoria deste quadro2.

1.2. Definição do problema

1 Na Petrobras- Petróleo Brasileiro S.A., detentora da quase totalidade do parque de refino do Brasil, o

nome do cargo que designa o profissional que exerce estas funções é Técnico de Operação, que

utilizaremos por considerarmos o termo mais adequado à qualificação e importância do cargo para a

cadeia produtiva do petróleo.

2 A Universidade Petrobras, universidade corporativa da empresa, desenvolveu em conjunto com

diversas unidades de refino o primeiro esforço conjunto de um curso para Técnicos de Operação

apoiado em uma metodologia, que premia aspectos pedagógicos, utilizada pela UP em seus cursos e

aproveitando as experiências dos setores de Desenvovimento de Recursos Humanos das diversas

Unidades Operacionais.

3

Diversas propostas de Realidade Virtual em treinamentos na área de

petróleo e gás em geral e no refino em especial já vêm sendo utilizadas e/ou

desenvolvidas por pesquisadores da área acadêmica e empresas (Norton, et al., 2008)

(Holm, et al., 2008) (Hoiset, et al., 2008) (Norton, et al., 2008). Essas pesquisas têm

desenvolvido sistemas que utilizam, principalmente, muito do potencial da Realidade

Virtual, na sua capacidade de possibilitar ao Técnico de Operação em treinamento uma

experiência mais próxima da prática. Porém, sendo a formação inicial e continuada uma

atividade educacional voltada para profissionais existe a necessidade do

desenvolvimento de uma metodologia multidisciplinar para utilização da Realidade

Virtual que possa definir os objetivos a serem atingidos através da utilização da

Realidade Virtual, sistematizar o processo para atingir-se esses objetivos, incorporando

o conhecimento tácito dos Técnicos de Operação, reconhecido como fundamental na

formação desses profissionais, permeando todo esse processo com a incorporação do

saber pedagógico, para potencializar as reconhecidas possibilidades da Realidade

Virtual no treinamento profissional.

No caso específico deste trabalho, que utiliza como base o parque de

refino brasileiro, como já citado, quase que inteiramente da Petrobras - Petróleo

Brasileiro S.A., há também o aspecto econômico da utilização dos modelos já

existentes, gerados em PDMS3, agregando valor a tais modelos desenvolvidos para

automação de projetos, e abaixando custos para criação dos ambientes em Realidade

Virtual.

Assim, apresenta-se como problema desenvolver uma metodologia para

utilização da Realidade Virtual na capacitação de Técnicos de Operação da área de

refino, através do desenvolvimento de ambientes virtuais interativos, animações ou

outros recursos quaisquer da Realidade Virtual, amparando-os em um processo que

envolva bases pedagógicas e o conhecimento tácito acumulado dos profissionais, para

potencializar a utilização da Realidade Virtual neste contexto e que, eventualmente,

3 PDMS – Plant Design Management System, programa desenvolvido pela inglesa AVEVA, para

automação de projetos de plantas industriais de processo e adotado como padrão para a área de refino

da Petrobras.

4

agregue valor aos modelos tridimensionais gerados nos projetos ou nos “as built” feitos

pelo processo de escaneamento a laser4.

1.3. Motivação

O conhecimento histórico da formação inicial e continuada dos

Técnicos de Operação mostra-nos uma grande defasagem entre as reais necessidades de

treinamento e os modelos que foram sendo desenvolvido na maioria das diversas

unidades industriais do parque de refino brasileiro, além de uma evolução lenta, onde

conceitos mais modernos, como confiabilidade humana, por exemplo, ainda não foram

incorporados. Falou-se em modelos por que embora as refinarias brasileiras sejam

basicamente da mesma empresa, só recentemente está se concretizando uma proposta

comum para a capacitação dos Técnicos de Operação. Considerando a amplitude de

conhecimentos e competências necessários para o exercício da profissão, suas

características extremamente peculiares e a grande responsabilidade que ele envolve,

faz-se necessária uma maior atenção ao preparo desses profissionais, fundamentais para

a manutenção de toda a cadeia produtiva, envolvidos diariamente com processos com

características físicas extremas (altas pressões, altas temperaturas, etc.), produtos

tóxicos e inflamáveis (hidrocarbonetos diversos: petróleo e derivados como gasolina,

diesel, etc., produtos químicos adicionados ao processo com vários objetivos,

subprodutos resultantes do processo, como enxofre, etc.), operando um ativo de alto

valor (equipamentos como bombas, torres, vasos, reatores etc.) e com a grande

responsabilidade de manter abastecido o mercado nacional com os derivados

necessários para o desenvolvimento do país.

Dentro deste quadro a idéia de treinamento seguro e um alto nível de

qualificação é fundamental e a utilização da Realidade Virtual como ferramenta para

este objetivo se mostra muito apropriada. E foi com essa visão inicial que surgiu o

projeto para este trabalho. Verificou-se, porém, em função do que foi exposto acima que

4 Para conseguir-se obter o modelo tridimensional das unidades das refinarias já existentes antes da

utilização da automação de projetos através desses modelos, utiliza-se a tecnologia do escaneamento a

laser, onde é feito um levantamento físico do que existe no campo (“as built”) através de equipamentos

(scaners) que fazem um modelo de “nuvem de pontos” topográficos, reproduzindo os equipamentos

existentes, transformado depois em um modelo do PDMS.

5

a simples utilização da Realidade Virtual, fora de um modelo que leva-se em conta

aspectos pedagógicos poderiam levar a resultados inadequados. Neste caso as pesquisas

desenvolvidas por KUENZER (2007) foram importantes por terem sido realizadas

exatamente em uma refinaria com foco na formação de Técnicos de Operação

fornecendo alguns subsídios para esta visão dentro deste trabalho.

Assim, este trabalho busca introduzir uma proposta de modelo

unificado para desenvolvimento de elementos de treinamento com utilização da

Realidade Virtual na formação de Técnicos de Operação, inserida como meio em um

processo maior e baseado em apoio pedagógico e na percepção dos profissionais das

necessidades de treinamento, no seu conhecimento tácito, no conhecimento teórico

sobre os processos do refino e nos resultados das pesquisas já realizadas sobre a

utilização da Realidade Virtual em processos de ensino em geral e profissional em

especial.

1.4. Objetivo

O objetivo desta dissertação é descrever uma metodologia para

utilização dos diversos recursos de Realidade Virtual, que potencialize seu

aproveitamento como ferramenta no processo de ensino-aprendizagem, através de um

embasamento pedagógico adequado, utilizando-se fortemente do conhecimento

acumulado dos Técnicos de Operação.

1.5. Objetivo específico

Criar um procedimento que permita um acompanhamento

multidisciplinar para a geração de Realidade Virtual através de animações ou

ambientes tridimensionais com os níveis de interatividade e imersão, de acordo com as

necessidades objetivas do público alvo seja de formação inicial ou continuada,

Técnicos de Operação novos ou experientes, adequando conteúdo, custos e recursos

materiais.

6

1.6. Relevância e justificativa

A importância deste profissional, a grande variedade e complexidade de

conhecimentos a serem aprendidos e em especial a natureza teórico-prática destes

conhecimentos necessários a sua formação fazem da Realidade Virtual, em função de

suas características uma potencial ferramenta para utilização na formação inicial e

continuada de Técnicos de Operação.

A grande quantidade de conhecimentos a apreender citada acima, tanto

teóricos quanto práticos, faz com que a formação de técnicos de operação tenha

características únicas. Em primeiro lugar o embasamento teórico necessário para

entendimento dos processos , que envolve Química Aplicada, Física

Aplicada(Termodinâmica e Transferência de Calor, Mecânica dos Fluidos

,Eletricidade), dentre outras. Em segundo lugar o conhecimento dos diversos processos

que podem ocorrer em uma unidade industrial do setor de petróleo, como destilação,

craqueamento, tratamentos(cáustico, DEA) etc. Junto com os processos há a

necessidade de se conhecer o funcionamento dos diversos equipamentos estáticos

(tubulações e acessórios, torres,vasos de pressão, trocadores de calor, caldeiras e

tanques) e dinâmicos (bombas, compressores, etc). para saber como tais processos

ocorrem em seu interior ou como estes equipamentos contribuem para que eles ocorram

e o domínio do comportamento das diversas variáveis , que através dos controles dos

equipamentos permitem o controle dos processos, e seu inter-relacionamento com os

mesmos. Em seguida, uma vez já lotado em uma unidade específica, o técnico de

operação precisa aprender a unidade em si, já que mesmo unidades com a mesma

finalidade (unidades de destilação, craqueamento, etc.) e mesmos processos são, em

geral, completamente diferentes em termos físicos5, pois para um mesmo processo há

equipamentos similares, que executam-no utilizando a idéia básica do processo , mas

com variações na forma de execução. Além disso o projeto de uma unidade é feito para

uma determinada estratégia que vai determinar as necessidades da unidade a ser

implantada como, por exemplo, a quantidade de carga a ser processada, o tipo de

petróleo, etc., o que faz com que os projetos sejam diferentes, já que atenderão a

diferentes necessidades. O aprendizado da unidade industrial envolve o conhecimento 5 Atualmente, recursos de automação de projetos permitem que o projeto de uma unidade inteira possa

ser repetido, sem grande esforço. Mas tal recurso, só terá sentido se os condicionantes estratégicos

citados(quantidade e tipo de carga a ser processada, etc.), forem atendidos.

7

físico da mesma (localização dos equipamentos estáticos e dinâmicos, seus “tags”6 etc.),

o conhecimento de seus processos, ou seja, saber quais e como ocorrem os processos,

vistos de forma teórica anteriormente, só que agora especificamente naquela

determinada unidade industrial e quais as variáveis e seus valores de controle para que

os produtos saiam especificados.

A utilização da realidade virtual pode assim dar uma nova dimensão ao

treinamento dos Técnicos de Operação , pela possibilidade que proporciona de uma

visão antecipada, mesmo que virtual, do ambiente complexo de uma planta industrial

de processo, dos procedimentos para situações tanto de rotina quanto de emergência,

neste caso proporcionando treinamento seguro e um entendimento melhor dos

fenômenos físico-químicos que os compõe.

6 Código que identifica um equipamento

8

2. CAPÍTULO 2 – ESTADO DA ARTE

2.1. Introdução

O treinamento profissional não é novidade e vem se aperfeiçoando ao

longo do tempo de acordo com a própria evolução da indústria. A constante evolução

tecnológica fez com que, diferentemente do que acontecia no passado, um trabalhador

vivenciasse diversas transformações no modo de trabalho da sua especialidade ao longo

de sua vida laboral, solicitando um constante aperfeiçoamento e muitas vezes uma total

modificação, requisitando novos aprendizados.

A necessidade tanto de acelerar este processo, quanto de qualificá-lo

trouxe a pedagogia para apoiar o processo de formação dos profissionais. Outro aliado

que veio se incorporar a esse processo foram as novas tecnologias educacionais. A

união desses dois fatores pode trazer significativas contribuições para acelerar o

processo de formação inicial e continuada dos profissionais das mais diversas áreas.

Muitos desses processos ainda são construídos apenas a partir das possibilidades

oferecidas pela ferramenta tecnológica, sem definições claras dos objetivos

educacionais a serem alcançados pela capacitação. Constata-se ainda um descompasso

entre o desenvolvimento e disponibilização das novas tecnologias educacionais, que

acompanham o próprio desenvolvimento dos processos industriais e a compreensão da

utilização mais adequada destas tecnologias, as orientações pedagógicas que

potencializarão essas ferramentas.

Segundo Norton, Cameron, et al. (NORTON, CAMERON, et al.,

2008):

“Infelizmente a teoria educacional por trás de tais

aplicações multimídia não foi desenvolvida tão rapidamente quanto a

capacidade tecnológica para construí-las. Muitas vezes a concepção de

tais recursos é orientada pelo potencial técnica em vez de teoria

educacional validada.”

Como o objetivo deste trabalho é definir uma proposta metodológica

que premie a pedagogia e o conhecimento construído a partir da experiência do Técnico

de Operação na utilização das ferramentas de Realidade Virtual, foram pesquisadas

9

experiências que buscaram utilizar estes conceitos, simultaneamente ou não, na

montagem de programas de capacitação profissional da área de petróleo e gás com

utilização de Realidade Virtual.

2.2. Ambiente imersivo para reforço de conceitos de Engenharia de Processo –

Universidade de Queensland - Austrália / Refinaria Brisbane – Bulwer Island,

Austrália

Este projeto (NORTON, CAMERON, et al., 2008) tem como

característica particular o atendimento tanto a universidade quanto a indústria. No caso

da primeira pretendia atender aos alunos de graduação na área de Engenharia de

Processo das universidades australianas, em princípio, procurando complementar a

formação teórica com um melhor entendimento das operações e complexidade de uma

unidade de processo. No caso do atendimento a indústria visava cobrir uma deficiência

dos operadores(Técnicos de Operação) relativa a conhecimentos teóricos e de

entendimento das origens dos fenômenos observados. Para solucionar este problema,

ou seja, a utilização de um único sistema para dois públicos distintos, serve-se de

suportes de aprendizagem que atendam a ambos e baseado no conceito de que

visualizações e animações são adequados para explicar os conteúdos dinâmicos da

engenharia de processos, dá preferência a este tipo de recurso no lugar de textos ou

explicações através de gráficos. Assim, baseia-se fortemente no ambiente imersivo de

Realidade Virtual como recurso de aprendizagem. Porém procura utilizar práticas e

teorias educacionais relevantes de forma a incorporar os recursos de aprendizagem ao

ambiente virtual básico.

Basearam-se então em duas teorias básicas para o projeto instrucional

de educação multimídia, que guiaram as decisões em relação ao desenvolvimento do

ambiente virtual:

• Teoria da carga cognitiva, que considera os indivíduos têm uma

capacidade de processamento máxima, que limita a informação

recebida pelo canal de aprendizagem. Exceder esta capacidade

levaria a uma sobrecarga cognitiva e a um possível sub-

processamento da informação.

10

• Teoria do código dual, que preconiza a existência de sistemas

diferentes de processamento, trabalhando de forma

independente para estímulos provocados por materiais verbais e

visuais, com capacidades de cargas cognitivas diferentes, sendo

o entendimento gerado pela integração dos modelos mentais

gerados por esses dois canais, auditivo e visual.

Além desses princípios teóricos, incorporou outros aspectos e

princípios da prática de educacional de treinamentos no desenvolvimento da ferramenta:

• Utiliza os conceitos provenientes do aprendizado centrado no

aluno, possibilitando o estudo investigativo, a construção do

conhecimento, através de uma interface que permita ao usuário

escolher o seu caminho dentro do ambiente de acordo com as

suas necessidades de aprendizado. Considera que desta forma o

conhecimento é mais fácil de ser incorporado por ser

pessoalmente mais significativo.

• Utiliza um modelo construtivista, que busca potencializar a sua

capacidade potencial de aprendizagem, o processamento

cognitivo, o compartilhamento de carga cognitiva e o

processamento e desenvolvimento de informações.

• Procura usar a tecnologia com a menor interferência possível no

trabalho humano na interface, compensando a falta de

conhecimento neste aspecto, reduzindo assim carga cognitiva

estranha.

• Participação dos alunos, através de teste em protótipos durante a

fase de desenvolvimento, buscando compensar a não

participação na fase de projeto.

A Figura 1 a,Figura 2 e a Figura 3 mostram interfaces do sistema

desenvolvido pela Universidade de Queensland.

11

Figura 1-Passeio Virtual em uma unidade de processo de refinaria

Figura 2-Unidade teórica: comportamento da fase de destilação

12

Figura 3-Atividade prática: isolamento de bomba

2.3. Treinamento com Realidade Virtual como um método interativo e aprendizado

baseado em experiência – Universidade Johannes Kepler – Linz, Áustria /

Refinaria de Scwechat – Áustria

Este trabalho (HOLM, PRIGLINGER e GMBH, 2008) foi

desenvolvido a partir de uma proposta dos instrutores dos Técnicos de Operação da

refinaria de Schwechat, que apresentaram a ideia da criação de um simulador de

Realidade Virtual para treinamento seguro em 1997, gerando uma parceria com a

Unidade Johannes Kepler que resultou em um simulador completo em 2003.

O seu desenvolvimento, inclusive nos aspectos educacionais, baseou-se

na experiência dos instrutores, sendo fortemente voltado para a realização de

procedimentos de campo e atuações em resposta a mudanças no processo, através do

aprendizado e da execução no ambiente virtual da correta seqüência das tarefas e das

consequências ou respostas do processo e equipamentos no caso de esquecimento de

alguma etapa ou erro na ordem adequada de execução.

13

O sistema é composto de um painel que reproduz o da casa de controle

e onde o instrutor pode atuar alterando variáveis e o estado dos equipamentos, criando

situações antes ou durante o treinamento para que o aluno possa buscar a atuação mais

correta para trazer o sistema a normalidade. O aluno é colocado em pé em uma

plataforma usando um HMD(head mounted display)7, através do qual penetra no mundo

virtual visual e acusticamente, pode locomover-se através do ambiente virtual e

selecionar e atuar nos instrumentos através de um joystick. O instrutor tem também

acesso, através de um monitor, à mesma visualização do aluno, podendo, caso queira,

orientá-lo através de um microfone.

O simulador foi desenvolvido de forma a permitir total liberdade na

organização da capacitação, não havendo um procedimento para a elaboração das

sessões de treinamento que são criadas a livremente pela área responsável pelo

treinamento de acordo com as necessidades detectadas e baseadas no conhecimento do

pessoal mais experiente, sendo possível tanto que o empregado a ser capacitado seja

guiado pelo programa, quanto adaptação do treinamento as suas necessidades, pelo

instrutor.

O treinamento é dividido em vinte módulos cobrindo um amplo

espectro de conhecimentos necessários ao trabalho na refinaria, indo desde as tarefas

básicas as mais complexas, sendo que todos os Técnicos de Operação têm de dez a

doze dias de treinamento obrigatório no simulador, que faz parte do treinamento regular

e é utilizado de cento e vinte a cento e cinquenta dias por ano. Em uma sessão típica de

treinamento da refinaria os treinandos são divididos em grupos de cinco pessoas, que se

revezam no simulador em períodos de quinze a vinte minutos, podendo também haver

um exercício com dois dos operadores: um no painel de controle e outro no simulador,

reproduzindo a relação real da sala de controle com a área industrial, sendo mediada

pelo instrutor.

7 Dispositivo de visualização individual, tipo de capacete utilizado para saída de dados que procura

isolar o usuário do mundo real. A visualização ocorre através de duas minúsculas telas e um conjunto de

lentes especiais, colocados a alguns milímetros dos olhos do usuário.

14

Figura 4 - Técnico de Operação usando simulador de Realidade Virtual para treinamento

Essas pesquisas mostram dois aspectos relevantes para a utilização da

Realidade Virtual para capacitação de Técnicos de Operação com utilização de

Realidade Virtual: a inserção dos conceitos pedagógicos para auxiliar na construção do

ambiente virtual utilizado na pesquisa de (NORTON, CAMERON, et al., 2008) e a

incorporação do conhecimento tácito dos Técnicos de Operação na pesquisa de (HOLM,

PRIGLINGER e GMBH, 2008). A importância deste conhecimento prático adquirido

ao longo dos anos é uma característica do trabalho dos Técnicos de Operação da

indústria do refino, reconhecido inclusive na primeira pesquisa e em outras feitas

inclusive com os próprios profissionais (KUENZER, 2007).

15

3. CAPÍTULO 3 – O AMBIENTE DE TRABALHO DO TÉCNICO DE OPERAÇÃO:

OS PROCESSOS E OS SISTEMAS DE UMA REFINARIA DE PETRÓLEO

3.1. O petróleo

O petróleo é uma substância composta de hidrocarbonetos, ou seja,

carbono e hidrogênio. Segundo Gary et al. (1):

“O petróleo é uma complexa mistura de hidrocarbonetos

que ocorre na Terra nas formas líquida, gasosa e sólida. A palavra

petróleo é freqüentemente restrita a forma líqüida, mas também inclui o

gás natural e o carvão mineral. A palavra petróleo, ou “óleo da pedra”,

deriva do latin petra(rocha ou pedra) e oleum(óleo) e foi usada pela

primeira vez em um trabalho publicado em 1556 por George Bauer.”

(Gary, et al., 2007)

Complementando, segundo Szklo[2]

“Ainda de forma simplificada, podemos definir o petróleo

como uma substância oleosa, inflamável, menos densa que a água, com

cor variando entre o negro e castanho-claro.”

Os óleos obtidos de diferentes reservatórios de petróleo possuem

características diferentes, conforme cor, viscosidade, densidade, acidez, teor de enxofre

etc.” (Szklo, 2005)

Além disso o petróleo recebe uma série de classificações possíveis de

acordo com determinadas características físico-químicas ou de sua composição, como

petróleos leves, petróleos pesados, petróleos ultrapesados(referências ao tamanho das

cadeias de hidrocarbonetos e a seu peso molecular), petróleos parafínicos, petróleos

naftênicos, petróleos aromáticos(referências ao arranjo e quantidade dos elementos da

sua cadeia), petróleos azedos, petróleos ácidos, petróleos com baixo/alto teor de

enxofre(referências a outros elementos diferentes do carbono e do hidrogênio presentes

em sua composição) etc. Determinados tipos de petróleo, em função de suas

características e origem receberam nomes de “referência” como o Brent, o West Texas

Intermediate(WTI), o Dubai, o Árabe Leve e outros. Estas características fazem com

que cada tipo de petróleo seja mais adequado a produção de determinados produtos

16

derivados, tornando este fato determinante para se definir a carga de entrada de uma

refinaria, ou seja, o mercado que se pretende atingir com determinado derivado indica o

tipo(ou tipos) de petróleo adequados como carga de entrada. A REDUC (Refinaria

Duque de Caxias), localizada no Municipio de Duque de Caxias, no estado do Rio de

Janeiro, por exemplo,importa o petróleo do tipo Árabe Leve, para utilizá-lo como carga

de entrada, pois sendo o mesmo parafínico, é adequado a produção de lubrificantes, os

quais a REDUC fornece ao mercado nacional (Szklo, 2005)8..

3.2. Os processos de refino

O petróleo precisa passar por diversos processos de refino, baseados

em métodos físicos e/ou químicos, até que possa se transformar em produtos que

estejam em condições de serem comercializados, já que em seu estado natural o óleo cru

não tem utilização prática. Os diversos processos de refino envolvem pressão, calor,

produtos químicos, catalisadores utilizados para promover as mais diversas condições

operacionais que possibilitem os fenômenos físico-químicos que irão gerar os produtos

derivados do petróleo, como gasolina, QAV(querosene de aviação), óleos lubrificantes

etc. A figura 1 mostra um diagrama de fluxo básico de uma refinaria genérica (Gary, et

al., 2007).

O processo inicial do refino é a destilação, onde pelo aquecimento do

óleo cru, obtém-se diversas frações ou cortes9. A partir da destilação, processos como,

por exemplo o craqueamento e a reforma, dentre outros, chamados de processos de

conversão são utilizados para conseguir-se mais produtos derivados, agora através da

transformação da estrutura molecular e de seu tamanho. Por fim, a qualidade dos

produtos é aprimorada através de diversos tipos de tratamento e processos de separação

8 A REDUC é responsável pela produção de aproximadamente 80% dos lubrificantes do mercado

nacional

9“Cada petróleo tem uma curva de destilação.... Frações ou cortes na curva de destilação representam

os grupos de hidrocarbonetos cujo ponto de ebulição se encontra dentro de determinada faixa de

temperatura(caracterizada por duas temperaturas ou “pontos de corte”.

Quando comparamos dois petróleos diferentes, para uma mesma especificação de produto final(ou

mesmo perfil de destilação), o que muda não é a temperatura de corte, mas quanto de cada produto se

obtém nas faixas de corte predeterminadas” (Szklo, 2005)

17

Figura 5-Diagrama de fluxo básico de uma refinaria(Gary, et al., 2007)

18

onde constituintes prejudiciais ao desempenho dos mesmos são retirados dos diversos

produtos.

Todo este processo tem algumas fases bem definidas e pode ser

classificado dividindo-as em cinco etapas (Gary, et al., 2007):

1. Destilação

2. Processos de conversão

3. Processos de tratamento

4. Blending(mistura)

5. Outras operações de refino

Na destilação são obtidos, nos diversos cortes, grupos de

hidrocarbonetos baseados em seu tamanho molecular e faixa de ponto de ebulição. Isto

é feito nas torres de destilação atmosférica e a vácuo.

Os processos de conversão promovem a alteração do tamanho ou da

estrutura molecular do hidrocarboneto. Isto pode ser feito pelos processos de

decomposição, unificação ou reforma. Na decomposição moléculas grandes de

hidrocarbonetos são “quebradas” para obtenção de moléculas menores e portanto com

menor ponto de ebulição, através de craqueamento ou processos semelhantes. Nos

processos de unificação como alquilação, polimerização e outros semelhantes,

moléculas maiores são “construídas” pela união de moléculas menores.Na reforma

ocorre um rearranjo das moléculas formando novas estruturas. Os processos utilizados

para essa transformação são a isomerização, a reforma catalítica e outros processos

semelhantes.

Através dos processos de tratamento, as correntes de hidrocarbonetos

são preparadas, através de métodos de separação química ou física, para processamentos

adicionais ou já para serem produtos finais acabados. Esses processamentos podem

incluir dessalgação, hidrodessulfurização, refino de solventes, adoçamento, extração de

solventes e desparafinação.

Para se obter o produto final com atendimento a determinadas

propriedades de desempenho, são misturados ao hidrocarboneto aditivos e outros

componentes. A esta etapa chamamos “blending”(mistura).AFigura 5, mostra um

diagrama de fluxo básico de uma refinaria.

19

Outros processos de refino incluem produção de hidrogênio,

tratamento cáustico, recuperação de enxofre, tratamento de resíduo sólido e água de

resíduo, resfriamento e tratamento de água de processo, transferência e estocagem,

recuperação de leves, “estripagem” de águas ácidas, movimentação de produtos,

tratamento de gás ácido e residual e recuperação de enxofre.

Assim, segundo Gary et al.:

“Em termos gerais refinarias operam sob as leis físicas e

as especificações de engenharia dos sistemas, os princípios econômicos

que guiam os requisitos de investimento e operacionais, e as

regulamentações governamentais para as atividades de produção e as

especificações dos produtos. Existem complexas inter-relações entre as

leis físicas pelas quais o sistema opera, a demanda de produtos requerida

pelo mercado, e as regras comerciais e regulações estabelecidas pelo

sistema.” (Gary, et al., 2007)

3.3. Características da indústria do refino

A indústria do refino de petróleo possui muitas características específicas,

as quais afetam diretamente a atuação do Técnico de Operação no desenvolvimento de

seu trabalho e, conseqüentemente, na necessidade e no conteúdo de sua formação inicial

e continuada.

3.3.1. Complexidade

No princípio da industria de destilação de petróleo o processo era feito

em pequenas bateladas em unidades de destilação e a capacidade de processamento era

cerca de uma centena de barris por dia. Não havia também uma grande variedade de

origens do petróleo. As refinarias de hoje processam milhares de barris por dia,

provenientes de cerca de mais de uma dezena de diferentes tipos de petróleo, em

dezenas de unidades de processo.São unidades industriais extremamente complexas e

com alto nível de integração que variam em sofisticação, tamanho, o tipo de petróleo a

ser processado e os produtos a serem obtidos (GARY, HANDWERK e KAISER, 2007).

20

Além das unidades de processamento propriamente ditas, são necessárias unidades de

utilidades para geração de vapor, energia, água, para serem utilizadas nos processos das

unidades industriais e para a infra-estrutura de funcionamento da refinaria.

A complexidade dos sistemas de uma refinaria reflete-se, obviamente, nas

necessidades de conhecimento do profissional que irá operar este sistema, devendo este

conhecimento abranger desde a visão geral do processo na refinaria até as nuances que

aumentarão sua eficiência em cada equipamento.

3.3.2. Unicidade das instalações

A carga da refinaria, ou seja, os insumos ou mix de insumos que a compõe

e os produtos que ela gerará definirão as características do seu projeto, determinando as

múltiplas complexas operações que serão necessárias para obtenção dos mesmos. Esses

fatores fazem com que não seja possível uma configuração padrão para uma refinaria,

ou seja, não existem duas refinarias iguais no mundo (Szklo, 2005).

É possível haver “unidades gêmeas”10, em uma determinada refinaria, em

que o projeto adotado foi o mesmo para ambas em função da mesma carga e que, por

algum motivo, essa decisão de projeto mostrou-se mais adequada do que uma unidade

com capacidade de processamento igual a das duas juntas. Com os atuais recursos de

automação de projetos11 isto, se configurar-se como a melhor solução, torna-se

extremamente simples. Mas, em termos operacionais, em função dos múltiplos e

complexos fatores já citados envolvidos nos processos de uma unidade em uma

refinaria(heterogeneidade da carga, levando a atuações diferentes para controle das

variáveis de processo, afetando de forma diferente os materiais dos equipamentos, etc.),

estas unidades não terão o mesmo comportamento ao longo do tempo.

10

As unidades U-1530 e U-1520 da Planta de Lubrificantes da Refinaria Duque de Caxias(REDUC), no

Município de Duque de Caxias, são um exemplo de “unidades gêmeas”.

11 Diversas empresas da área de petróleo e gás, têm desenvolvido seus projetos através de modelos

tridimensionais inteligentes que, através de bancos de dados, guardam importantes informações, como

especificações de peças, quantidades, características geométricas, etc., que facilitam todo o processo de

projeto, gerando, automaticamente, lista de materiais,desenhos de plantas, de isométricos. As plantas

industriais já existentes passam por um “as built”(levantamento) através de uma técnica chamada de

escaneamento a laser, através da qual se consegue, após o devido tratamento, o modelo tridimensional

inteligente.

21

Não só o domínio do processo ou de um tipo de equipamento, mas o

conhecimento específico das características de sua unidade são essenciais para que o

Técnico de Operação possa exercer plenamente suas atividades. Esse conhecimento

envolve a localização física e as características dos equipamentos, os fluxos dos

diversos produtos através dos equipamentos(“alinhamentos”, como é utilizado no jargão

dos Técnicos de Operação), as variáveis de operação da sua unidade, os procedimentos

específicos da mesma, etc.

3.3.3. Heterogeneidade da matéria-prima petróleo

O petróleo cru não é um material homogêneo, possuindo uma composição

química diferente de acordo com sua formação. Cerca de 150 tipos são comercializados

atualmente, dos quais muitos são misturas de dois ou mais tipos.Êle é uma mistura

complexa onde predominam compostos de hidrocarbonetos(cerca de 98%) e outros

materiais como oxigênio, nitrogênio, enxofre,sal e água, sendo classificado de acordo

com a seqüências moleculares de seus hidrocarbonetos em parafínicos, nafitênicos,

aromáticos ou asfálticos. Tais seqüências determinam as características e propriedades

físico-químicas do petróleo (GARY, HANDWERK e KAISER, 2007).

Essa heterogeneidade da substância petróleo vai demandar uma atuação

correspondente da operação para manter o produto final dentro das especificações. A

cada conjunto de características de uma carga, corresponderão determinadas ações dos

Técnicos de Operação para obter-se os derivados desejados nos volumes

estrategicamente definidos e especificações desejadas. Tais atuações demandam um

conhecimento dessas relações que permitirão a obtenção deste produto final

homogêneo(derivados) a partir de um produto heterogêneo(petróleo).

3.3.4. Freqüência de modificações

Não raramente refinarias sofrem modificações. Construídas para atender

certas demandas de um determinado período histórico e com uma determinada

tecnologia, podem precisar sofrer transformações em função de mudanças de na

demanda do mercado, carga, especificações de produtos, regulamentação ambiental e

22

atualizações tecnológicas, sendo comum que possuam unidades de processo com

tecnologias mais antigas e outras mais modernas12.

Neste caso, existe, na mesma velocidade das modificações, uma demanda

por formação continuada para atualizar os conhecimentos necessários para domínio das

novas tecnologias que se apresentem.

3.3.5. Otimização do refino

A flexibilidade da maioria das refinarias permite a obtenção do mesmo

objetivo por diversos caminhos. A atuação nas diversas variáveis de operação como

temperatura, pressão, tempo de residência, qualidade da carga, pontos de corte e

catalisadores etc. são usados para equilibrar a matéria-prima, o produto e a qualidade.

Essa flexibilidade permite uma adequação da produção oriunda tanto de fatores de

mercado ou de decisões governamentais, quanto de fatores técnicos associados a

melhoria da qualidade, atendimento a especificações, necessidades inesperadas

provenientes, por exemplo, de paradas de unidades em emergência. Segundo (GARY,

HANDWERK e KAISER, 2007)

“Os subsistemas que compõem uma refinaria são

continuamente otimizados, expandidos, ou desativadas para melhorar as

operações. Porque o refino é uma operação contínua e integrada,

otimização requer uma formulação sofisticada, multidimensional, e

variável no tempo que liga variáveis operacionais, especificações de

produtos, preços de entrada e saída, e restrições ambientais e

econômicas. A integração total do site é usada para otimizar a interação

das unidades de refinaria com a infra-estrutura de utilidades existente.

Otimizar uma refinaria é uma questão de equilíbrio, porque cada

benefício tem um custo, cada ganho incremental tem uma perda de

compensação, e cada tentativa de remover um produto indesejado cria

um nova corrente de resíduos.”

12

A REDUC (Refinaria Duque de Caxias) possui ainda hoje unidades com instrumentação pneumática e

unidades com SDCD, já em sua segunda ou terceira geração.

23

Tais operações são executadas pelo Técnico de Operação, que de forma

integrada com outras unidades da refinaria, vai executar as ações que permitirão buscar

o melhor nível de operacional para a unidade, conforme a decisão estratégica tomada,

baseada no mercado, necessidades operacionais, etc. Assim essa flexibilidade

operacional para a otimização, demanda também do operador possuir o conhecimento e

uma visão geral dos processos não só da sua unidade, mas da refinaria como um todo.

3.3.6. Impactos ambientais do processo de refino e seus produtos

Os mais diversos tipos de resíduos e emissões atmosféricas são gerados

pelos processos do refino, sendo boa parte deles tóxicos ou perigosos. Assim, em

função de severos controles dos órgãos ambientais, das leis ambientais cada vez mais

restritivas, das políticas ambientais de governo em todas as esferas(municipal, estadual

e federal) e das próprias diretrizes de gestão das empresas, com foco na imagem e na

responsabilidade social, tanto os projetos das unidades novas quanto diversos projetos

de melhorias operacionais visam aperfeiçoar os processos e equipamentos no sentido de

mitigar ou minimizar tais impactos no meio-ambiente. Da mesma forma, e muitas vezes

em conseqüência disto, procedimentos operacionais são revisados gerando novas

demandas na formação inicial e continuada.

Os resultados na área ambiental de uma refinaria estão intimamente ligados

a atuação dos Técnicos de Operação, seja na busca pela minimização de resíduos

através da ação eficiente no controle do processo ou numa simples drenagem de

equipamento, cada atuação do Técnico de Operação pode gerar, impedir ou minimizar

um impacto ambiental de qualquer porte, pequenos e grandes.

3.3.7. Influência no trabalho do Técnico de Operação

Todas estas características têm influência na atuação do Técnico de

Operação e na utilização de seus conhecimentos e, conseqüentemente, na capacitação

dos mesmos devendo, assim, também servir de insumos na elaboração de um programa

de formação inicial e continuada que pretenda atingir seus objetivos.

O ambiente onde se desenvolvem essas operações, ou seja, onde o Técnico

de Operação desenvolve as suas atividades é um ambiente de risco, em função dos

valores elevados das variáveis físicas do processo, da presença de hidrocarbonetos

24

(substâncias altamente inflamáveis), substâncias tóxicas. É um ambiente de ruído, onde

mesmo com o uso do protetor auricular, trazendo este ruído para níveis aceitáveis para o

ouvido humano, ele é contínuo. Em função de todos estes elementos, para executar e

verificar a execução de outros serviços na área sob sua responsabilidade, o Técnico de

Operação deve receber, além do apoio adequado dos setores de Segurança Industrial das

refinarias, intenso treinamento na área de Segurança Industrial. A Figura 6 mostra uma

visão de uma unidade de processo, que é onde o Técnico de Operação executa o seu

trabalho.

Figura 6-O ambiente de trabalho do Técnico de Operação - Visão geral de uma unidade de processo

em uma refinaria de petróleo

O trabalho do Técnico de Operação também é executado nas salas de

controle, onde em um ambiente menos agressivo é realizado o controle geral da unidade

através de consoles onde são visualizados esquemas das unidades e o valor das variáveis

permitindo uma atuação a distância e, quando necessário, uma comunicação ao campo

para algum tipo de atuação que deva ser feita diretamente na área industrial.

25

4. CAPÍTULO 4 – O TÉCNICO DE OPERAÇÃO DA INDÚSTRIA DO REFINO

4.1. Atribuições e características

A Classificação Brasileira de Ocupações (CBO), publicação do Ministério

do Trabalho e Emprego é “o documento normalizador do reconhecimento (no sentido

classificatório), da nomeação e da codificação dos títulos e conteúdos das ocupações do

mercado de trabalho brasileiro”. (Ministério do Trabalho e Emprego-Secretaria de

Políticas Públicas e Emprego, 2010)

A partir de um método de análise ocupacional já utilizado nos Estados

Unidos, Canadá e outras partes do mundo há mais de quarenta anos, adaptado as

peculiaridades brasileiras e que reúne os profissionais atuantes em um mesmo grupo de

ocupações denominado família, o documento contém as ocupações, organizadas e

descritas por estes grupos. Cada família constitui um conjunto de ocupações similares

correspondente a um domínio de trabalho mais amplo que aquele da ocupação.

Assim, por este critério, temos sob o código 8110, da CBO, a família

“Operadores polivalentes de equipamentos em indústrias químicas, petroquímicas e

afins” que tem os seguintes títulos: “Operador de processos químicos e petroquímicos”

e “Operador de sala de controle de instalações químicas, petroquímicas e afins”, sob os

códigos 8110-05 e 8110-10, respectivamente, como as classificações que podemos

considerar as mais adequadas para o operador de processo da área de refino de

petróleo(ou Técnico de Operação, como, pelo motivos já expostos, estamos chamando

este profissional neste trabalho). Tais títulos têm a seguinte descrição, conforme a CBO:

“TÍTULO

8110-05 Operador de processos químicos e petroquímicos

- Mantenedor operacional de processos químicos e petroquímicos;

Técnico de operação em processos químicos e petroquímicos; Técnico de

processo petroquímico (operador de equipamentos).

8110-10 Operador de sala de controle de instalações

químicas, petroquímicas e afins - Operador industrial nas instalações

químicas, petroquímicas e afins.

26

DESCRIÇÃO SUMÁRIA

Preparam passagem de turno e controlam etapas do

processo químico e petroquímico.Realizam análises químicas e físicas e

zelam pelo funcionamento das instalações e equipamentos. Operam

instalações industriais e equipamentos de campo e controlam fluxo de

materiais e insumos. Trabalham em conformidade com as normas de

segurança, higiene, qualidade e preservação ambiental.

FORMAÇÃO E EXPERIÊNCIA

Para o exercício dessas ocupações requer-se curso técnico

de nível médio em química, petroquímica ou áreas afins oferecido por

instituições de formação profissional ou escolas técnicas. O pleno

desempenho das atividades ocorre após cinco anos de experiência

profissional. ...

CONDIÇÕES GERAIS DE EXERCÍCIO

Atuam na fabricação de produtos químicos, coque, refino

de petróleo, combustíveis nucleares e álcool como assalariados com

carteira assinada. Organizam-se em equipe, sob supervisão ocasional dos

engenheiros. Podem trabalhar em locais fechados, a céu aberto ou em

veículos, por rodízio de turnos, em ambiente confinado, subterrâneo ou

em grandes alturas. Em algumas atividades permanecem expostos a

materiais tóxicos, ruído intenso, altas temperaturas, radiação, vibração e

partículas de suspensão. Atuam de forma ampla e variada e são

conhecidos, em seu meio, como profissionais com habilidades

diferenciadas (multi-skill).

CÓDIGO INTERNACIONAL CIUO 88

8159 - Operadores de instalaciones de tratamientos

químicos. no clasificados bajo otros epígrafes.

27

RECURSOS DE TRABALHO

Bombas; Compressores; Controladores; Painéis de

controle; Reatores; Torres; Tubulações; Turbinas; Válvulas.” (Ministério

do Trabalho e Emprego-Secretaria de Políticas Públicas e Emprego,

2010) CBO, Ministério do Trabalho e Emprego,2002,livro 2,pg 405

A Tabela 1 apresenta a Matriz Ocupacional de Atividades da CBO para as

ocupações e que traz “as grandes áreas de atividades e atividades, bem como a sigla de

quem faz o quê naquela família ocupacional (perfil), em forma de planilha” (Ministério

do Trabalho e Emprego-Secretaria de Políticas Públicas e Emprego, 2010).

Complementando então a caracterização legal das atividades desses

profissionais, feita acima através da CBO(Classificação Brasileira de Ocupações, do

Ministério do Trabalho e Emprego), para melhor entendimento da complexidade de suas

funções e das necessidades de seu processo de capacitação, podemos tomar como

referência adicional as habilitações requeridas para participação nos processos seletivos

públicos organizados pela Petrobras para admissão dos seus futuros Técnicos de

Operação, bem como as atribuições constantes de seus editais, uma vez que que a quase

totalidade do parque de refino brasileiro é da Petrobras – Petróleo Brasileiro S.A13.

No último edital14 lançado pela Petrobras para realização de Processo

Seletivo Público para formação de cadastro de reserva em que houve vagas para o cargo

de Técnico de Operação Júnior15 eram citados os exemplos de atribuições:

“Exemplos de atribuições: executar e participar das

atividades de operação das instalações, equipamentos, painéis de

controle, sistemas supervisórios e de monitoramento dentro dos padrões

técnicos estabelecidos e das normas operacionais, controlando variáveis

operacionais, observando a existência de anormalidades, bem como atuar 13

As exceções ficam por conta da Refinaria de Manguinhos, no Rio de Janeiro e Refinaria Ipiranga, no

Rio Grande do Sul

14 Edital 01-Abertura - PSP RH-2/2010

15 No Plano de Cargos e Salários da Petrobras a carreira é formada por profissionais Juniores, Plenos e

Seniores

28

Tabela 2-Matriz Ocupacional de Atividades da CBO para as ocupações - Família Ocupacional

Operadores polivalentes de equipamentos em indústrias químicas, petroquímicas e afins

29

no processo de manutenção suprindo as necessidades de primeiro nível,

direcionados às demais demandas conforme normas pré-definidas,

acompanhando e testando as correções.” (PETROBRAS - PETRÓLEO

BRASILEIRO S.A.-RECURSOS HUMANOS, 2009)

4.2. A formação do Técnico de Operação

O Catálogo Nacional de Cursos “Instrumento cuja proposta é disciplinar a

oferta de cursos técnicos, no tocante às denominações por eles empregadas”

(MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, 2009)agrupou os cursos técnicos até então existentes

conforme suas características científicas e tecnológicas em 12 eixos tecnológicos que

somam ao todo 185 possibilidades de oferta de cursos técnicos apresentando as

denominações que deverão ser adotadas nacionalmente para cada perfil de formação.

“Para cada curso técnico constante do Catálogo foram

destacadas importantes informações, tais como: atividades principais

desempenhadas por esse profissional, destaques em sua formação

técnica, possibilidades de locais de atuação, infraestrutura recomendada e

carga horária mínima.” (MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, 2009)

Anexo ao Catálogo está a tabela de convergência entre as denominações,

relacionando as denominações anteriormente empregadas àquelas empregadas pelo

Catálogo.

Não há no corpo do documento, nem em seu anexo a referência a um curso

específico que anteriormente preparasse ou que atualmente prepare para a função

específica de Técnico de Operação ou Operador de Processo. Dentro do eixo

tecnológico Controle e Processos Industriais encontramos o curso de Técnico em

Petroquímica, onde dentro do campo “Possibilidades de temas a serem abordados na

formação” estão os itens “Tecnologias de processos de refino” e “Operações de

máquinas e equipamentos da indústria petroquímica” e , no mesmo eixo, neste mesmo

campo, no curso de Técnico de Química o Item “Processos industriais”. São, dessa

forma, os cursos técnicos que mais se aproximariam de uma formação específica para as

funções de Técnico de Operação na área de refino. Isso pode ser explicado pelo fato de,

30

conforme citado no item 2.1, as refinarias brasileiras serem quase todas pertencentes a

uma única empresa: a Petrobras-Petróleo Brasileiro S.A e para a qual, por ser uma

empresa estatal e segundo a legislação brasileira vigente, o acesso só pode ser feito via

concurso público, não havendo, portanto, uma possibilidade de empregabilidade via

mercado. Essa possibilidade existe não propriamente na área de refino de petróleo, mas

na chamada área de petroquímica de primeira, segunda e terceira geração, que utiliza

insumos provenientes da indústria do refino e através de outros processos produzem

produtos para utilização nas mais diversas indústrias, desde a indústria de embalagens a

indústria de tintas.

Temos assim que, no último edital16 lançado pela Petrobras para realização

de Processo Seletivo Público para formação de cadastro de reserva em que houve vagas

para o cargo de Técnico de Operação Júnior17 as habilitações que permitiam a

participação no concurso eram : Técnico em Análises Químicas, Automação Industrial,

Eletricidade e Instrumentos Aeronáuticos, Eletroeletrônica, Eletromecânica, Eletrônica,

Eletrotécnica, Fabricação Mecânica, Manutenção Automotiva, Manutenção de

Aeronaves, Mecânica, Mecatrônica, Metalurgia, Petróleo e Gás, Petroquímica,

Plásticos, Química, Refrigeração e Climatização ou Sistemas a Gás.

A formação do Técnico de Operação na área de refino é feita no Brasil, de

uma forma geral então, após processo seletivo público (ou particular, no caso somente

de duas exceções) dentro da própria Petrobras, e a partir de um leque amplo de

formações técnicas, sendo portanto esta a nossa referência de como é desenvolvida a

formação inicial e continuada do Técnico de Operação no Brasil e a estrutura para qual

será desenvolvida a metodologia proposta. Ressalte-se, porém, que a ela pode ser

utilizada para outras áreas onde atuem operadores de processos industriais, em especial

na área petroquímica, onde apesar da diferença de processos, as similaridades com as

carcterísticas (complexidade, diversidade de processos e equipamentos, unicidade das

plantas, etc.) favorece sua utilização. SIBILIDADES DE TEMASEM ABORDADA

FORMAÇÃOOSSIBILIDADES DE TEMAS

16 Edital 01-Abertura - PSP RH-2/2010

31

4.3. Atuação do Técnico de Operação

O contínuo e veloz desenvolvimento tecnológico nas áreas de

eletrônica e informática têm afetado nos últimos anos fortemente todas as áreas

industriais. Na área de petróleo e gás e mais especificamente no refino não foi diferente,

passando as refinarias por um aumento e também uma grande evolução na automação,

propiciando um maior controle de seus processos através das novas tecnologias digitais.

Os sistema de SDCD(Sistemas Digitais de Controle Distribuído), que começaram a ser

implantados nas refinarias brasileiras na década de 90 e hoje já atualizados, a mudança

na visão da forma de controle com o surgimento dos CIC(Centros Integrados de

Controle), que substituíram as casas de controle locais e centralizaram o controle em

único espaço e outras mudanças de grande porte trouxeram maior confiabilidade aos

sistemas, com maior precisão no controle das diversas variáveis, possibilidade de

atuação e respostas mais rápidas, entre outras muitas vantagens, sobre os velhos

sistemas pneumáticos, aos quais muitas vezes substituíram em unidades que sequer

sofreram uma “transição tecnológica” passando pelos sistemas eletrônicos18.

De forma similar a outras indústrias houve também uma expectativa

no que diz respeito ao quanto essas novas tecnologias impactariam na necessidade da

presença do Técnico de Operação. Conforme mostrado no item 3.2 os sistemas e

processos do refino são extremamente complexos. Diversos tipos de equipamentos

sofisticados, trabalhando em condições severas, variáveis físicas e químicas interagindo

continuamente, um produto de entrada no processo, o petróleo, que como todo material

natural não é homogêneo e muitos outros fatores fazem com que existam muitas

possibilidades de ocorrências inéditas. Nestes casos são necessárias, além dos

conhecimentos teóricos e práticos já citados, habilidades específicas desenvolvidas ao

longo dos anos e uma capacidade de análise para a solução do problema. Muitas dessas

ocorrências geram emergências operacionais e as soluções devem ser pensadas

rapidamente, em um ambiente de tensão e risco, simultaneamente a ações que tragam a

18

Em finais da década de oitenta e início da década de noventa partiram as primeira unidades em SDCD

do sistema Petrobras: a primeira na REPLAN(Refinaria de ),em Paulínia e a segunda: a unidade de

Craqueamento Catalítico Fluído (U-1250) da REDUC(Refinria Duque de Caxias). Ambas tinham controle

pneumático que foi substituído pelo SDCD

32

unidade as condições operacionais estáveis ou se for o caso que se proceda a parada da

unidade em condições as mais seguras possíveis.

A área de processos de refino exige um amplo espectro de

conhecimentos em diversas áreas teóricas e aplicadas na formação dos Técnicos de

Operação, além desta função possuir uma série de peculiaridades que tornam necessário

a existência de um bom programa de formação inicial e continuada.

Dentre as múltiplas qualificações citadas acima para cumprir suas

atribuições o Técnico de Operação necessita conhecimentos teóricos gerais como Física

Aplicada (Termodinâmica e Transferência de Calor, Mecânica dos Fluidos,

Eletricidade), Química Aplicada, etc e conhecimentos de processos de

refino(destilação, craqueamento catalítico, tratamentos,etc.-ver item 2.2). Quanto aos

processos de uma unidade de refino, além de conhecimentos teóricos sobre estes

processos, precisa dominar os conhecimentos específicos referentes a esses processos

na unidade em que estiver lotado, uma vez que, apesar dos novos softwares de

automação de projetos, de um modo geral e por razões diversas, não existem duas

unidades de processos iguais (organização física, variáveis de processo, tipo de

equipamentos,etc.,ver item 3.3.2) , ainda que para um mesmo tipo de processo. Além

disso, no aspecto prático atua diretamente junto aos equipamentos, precisando aprender

o funcionamento e operação de bombas, turbinas, fornos, torres,etc. participando

também “no processo de manutenção suprindo as necessidades de primeiro nível,

direcionados às demais demandas conforme normas pré-definidas, acompanhando e

testando as correções.” (PETROBRAS - PETRÓLEO BRASILEIRO S.A.-RECURSOS

HUMANOS, 2009).

No que se refere as peculiaridades da função existem o fato de

freqüentemente o Técnico de Operação vivenciar situações que demandam uma análise

e atuação imediata, onde seus conhecimentos são testados muitas vezes sob pressão, a

grande quantidade de procedimentos operacionais a serem dominados e que podem ficar

por longos períodos sem serem executados, a complexidade dos sistemas e processos na

área de refino, a exclusividade do arranjo das instalações das unidades industriais de

processo,etc.. Todas estas características fazem com que esse profissional necessite,

para um bom desempenho de suas funções de uma formação, tanto inicial quanto

continuada, que seja ampla, atendendo as necessidades de formação teórica do

33

profissional e agregue experiências anteriores para uma boa formação de ordem prática,

que permita o vivenciamento dos procedimentos de campo.

Estes profissionais são responsáveis pelo controle de todo o processo

de produção, atuando nas variáveis de processo(temperaturas, pressões, vazões, etc.),

seja através da atuação em painéis de controle e/ou pela atuação no campo, diretamente

nos equipamentos. O trabalho também é realizado em área de risco, já que as variáveis

de processo por eles controladas alcançam valores elevados e por fatores diversos,

como falhas em equipamentos( bombas que param de funcionar,etc.), podem levá-las a

níveis capazes de gerar um descontrole do processo, podendo acarretar danos aos

equipamentos, aos profissionais e ao meio ambiente. Nessas ocasiões a própria

necessidade de paralisação do processo em condições anormais (chamada parada em

emergência) potencializa o risco de acidentes.

Outra característica da atuação destes técnicos é que tantos são os

processos e procedimentos que é possível que um técnico de operação em função de seu

regime de trabalho, que é de revezamento de turno19, passe anos sem presenciar um

determinado procedimento como, por exemplo, a partida de um grande compressor, que

envolve muito itens e cujo domínio é de grande importância.

Ocorre também que o aspecto prático do treinamento do Técnico de

Operação na área industrial, embora acompanhado por profissionais mais experientes, é

feito diretamente nos equipamentos, sem um sentimento antecipado do que seja

determinada operação.

19 Na Lei 5.811/72 está a origem dos turnos ininterruptos de revezamento. Esta lei estabelece a jornada

de trabalho dos empregados nas atividades de exploração, perfuração, produção e refinação de

petróleo.

O trabalho em turno é caracterizado pela sucessão de grupos de trabalhadores em um mesmo ambiente

de trabalho, permitindo um processo de produção ininterrupto.

Ou seja, o trabalhador cuja jornada de trabalho pode ser diurna ou noturna e que, em função de uma

escala de serviço, esta jornada ocorre, ora na parte da manhã, ora na parte da tarde, ora na parte da

noite é considerado em turno ininterrupto de revezamento.

34

O trecho abaixo, extraído de uma pesquisa feita entre Técnicos de

Operação (KUENZER, 2007) sintetiza bem a visão, a partir dos próprios profissionais

envolvidos na operação, as habilidades necessárias ao bom desempenho do cargo:

“Ao entrevistar operadores, engenheiros e gerentes na

REPAR, é recorrente a compreensão que, em situações de risco

previstas e não previstas, nem sempre é aquele que detém o

conhecimento teórico que atua com mais rapidez e eficiência, no sentido

de voltar o sistema à situação de normalidade com segurança e

confiabilidade, protegendo vidas humanas, o ambiente e os

equipamentos. Nestes casos, vale mais a experiência adquirida ao longo

da trajetória laboral, nem sempre sustentada por sólida formação teórica

na área do refino, mas sustentada por conhecimentos tácitos. É corrente

entre eles, também, a clareza que a formação teórica é necessária, por

que, em tese, melhora as condições de atuação; contudo, há outros fatores

que intervém na capacidade de enfrentar situações de risco, que

extrapolam a dimensão cognitiva, tais como a disposição para atuar, a

estabilidade emocional, a capacidade de atuar em situações de stress, o

comprometimento com o coletivo, e assim por diante. E ainda,

mantendo-se a discussão no domínio cognitivo, está presente a

capacidade para articular a situação a ser enfrentada com outras situações

que contiveram elementos similares, bem como a capacidade para

articular conhecimentos teóricos a conhecimentos práticos, reafirmando a

compreensão de que a simples existência de conhecimentos, sejam

tácitos ou sejam teóricos, não é suficiente para desencadear ações

competentes. E estas competências estarão tão mais presentes quanto

mais ricas forem as experiências vividas, os conhecimentos adquiridos, o

acesso a informações, e assim por diante.”

35

5. CAPÍTULO 5 – ALGUNS ASPECTOS PEDAGÓGICOS

5.1. A formação inicial e continuada

De um modo geral, consideramos que a formação profissional pode ser

dividida em duas fases distintas (MINISTÉRIO DE EDUCAÇÃO;MINISTÉRIO DO

TRABALHO E EMPREGO, 2010):

a. a formação inicial

b. a formação continuada

A formação inicial é aquela etapa necessária para a atuação profissional,

funcionando como um pré-requisito para que o profissional possa exercer a sua

atividade, reunindo o conhecimento e a prática mínimas, suficientes e necessárias para

este desempenho.

A formação continuada é um processo ininterrupto de acúmulo e

transformações de conhecimentos agregados as práticas vivenciadas pelos profissionais.

Segundo o Art. 3º do Decreto 5.154/2004, que regulamenta o Cap. III da

LDB:

“Os cursos e programas de Formação Inicial e Continuada

de trabalhadores, incluídos a capacitação, o aperfeiçoamento, a

especialização e a atualização, em todos os níveis de escolaridade,

poderão ser ofertados segundo itinerários formativos, objetivando o

desenvolvimento de aptidões para a vida produtiva e social.”

(PRESIDÊNCIA DA REPÚBLICA CASA CIVIL SUBCHEFIA PARA

ASSUNTOS JURÍDICOS, 2004)

Quanto aos objetivos da formação inicial e continuada:

“Os cursos e programas de Formação Inicial e Continuada

objetivam:

a. Proporcionar aos trabalhadores, o desenvolvimento

de aptidões para a vida produtiva e social;

36

b. Promover a capacitação, o aperfeiçoamento, a

especialização e a atualização de profissionais nas

áreas da educação profissional e tecnológica;

c. Qualificar e requalificar trabalhadores, preparando-

os para que se dediquem a um tipo de atividade

profissional a fim de promover seu ingresso e/ou

reingresso no mercado de trabalho;

d. Ampliar as competências profissionais de

trabalhadores;

e. Despertar nos cidadãos o interesse para o

reingresso na escola, em cursos e programas que

promovam a elevação de escolaridade e o aumento

da consciência sócio-ambiental” (INSTITUTO

FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E

TECNOLOGIA DE GOIÁS, 2010)

Na apresentação de (INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,

CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS, 2010) Ministério da Educação e do

Ministério do Trabalho e Emprego sobre a Rede Certific-Rede Nacional de Certificação

Profissional e Formação Inicial e Continuada, encontramos a seguinte definição:

“A etapa inicial caracteriza-se como sendo a que, do ponto

de vista acadêmico, credencia o indivíduo a atuar em determinada área

do conhecimento e é adquirida com a conclusão do curso de nível básico,

técnico, tecnológico, licenciatura ou bacharelado. Já a outra etapa de

formação, denominada formação continuada, envolve todas as

aprendizagens decorrentes da atualização permanente, das experiências

profissionais vivenciadas associadas ou não aos cursos de atualização que

ampliam a formação inicial.”

Podemos utilizar esta mesma definição sob o ponto de vista profissional

específico de uma carreira, considerando a formação inicial o primeiro nível de

aprendizagem profissional de uma determinada ocupação, podendo este nível

37

corresponder, no aspecto acadêmico,a qualquer um dos níveis citados na definição

acima, de acordo com as exigências de formação para o cargo a ser ocupado, acrescido

de algum conhecimento adquirido em treinamento específico que lhe permita exercer as

suas atividades. No caso dos Técnicos de Operação, conforme explicado no Capítulo 4,

as exigências mínimas de formação acadêmica prevêem o curso técnico em algumas

determinadas especialidades e o aprendizado específico para exercer a função.Na

verdade é esse aprendizado específico que vai realmente corresponder a formação

inicial do Técnico de Operação.

5.2. A pedagogia do trabalho

A percepção da necessidade de interação entre teoria e prática na

formação inicial e continuada pode ser percebida pelas atribuições do Técnico de

Operação e as características do seu trabalho, já descritas anteriormente(ver Capítulo 4).

Mas busquemos o embasamento teórico para um melhor entendimento desta interação

entre conhecimento teórico e prática para subsidiar a formação de nossa metodologia

para aplicação de Realidade Virtual a formação dos Técnicos de Operação.

Essa aproximação entre teoria e prática, tão necessária a formação e ao

desenvolvimento do Técnico de Operação pode ser analisada a partir de alguns

conceitos oriundos da Pedagogia do Trabalho. Dentre estes destaca-se o conceito de

competência, que segundo Kuenzer é:

“ ...a capacidade de agir, em situações previstas e não

previstas, com rapidez e eficiência, articulando conhecimentos tácitos e

científicos a experiências de vida e laborais vivenciadas ao longo das

histórias de vida. ... vinculada à idéia de solucionar problemas,

mobilizando conhecimentos de forma transdisciplinar a comportamentos

e habilidades psicofísicas, e transferindo-os para novas situações; supõe,

portanto, a capacidade de atuar mobilizando conhecimentos...”

(KUENZER, 2007)

38

Esta definição torna-se especialmente rica para o nosso trabalho que

busca, dentre outros objetivos dar uma base pedagógica a utilização da Realidade

Virtual na capacitação de Técnicos de Operação, por que, conforme a autora, foi

desenvolvida “...com apoio na teoria, mas também nas entrevistas levadas a efeito com

148 operadores...” (KUENZER, 2007)Esta entrevista foi parte de uma pesquisa

realizada na REPAR- Refinaria Presidente Getúlio Vargas, em Araucária, Estado do

Paraná, com Técnicos de Operação em formação inicial que já haviam passado pelo

treinamento teórico, chamado formação básica e estavam vivenciando a parte prática no

campo, chamada formação específica, e seus facilitadores, Técnicos de Operação

experientes. Estes dois módulos correspondem na verdade a formação inicial dos

Técnicos de Operação, conforme as definições dadas anteriormente.

Dentre diversas observações interessantes e importantes desta pesquisa

podemos destacar a “falta de articulação entre teoria e prática” nessa formação inicial”

(KUENZER, 2007)nessa formação inicial, segundo a visão dos novos Técnicos de

Operação.Além disso cerca de 60% dos entrevistados, colocam que esta articulação,

caso houvesse ocorrido desde o início do processo de formação, faria com que os

conteúdos teóricos tivessem maior significado. Em relação as sugestões para um

próximo curso, 75% pediram essa mesma alteração, confirmando a opinião de

operadores experientes também entrevistados.

Os Técnicos de Operação novos manifestaram também, segundo a

pesquisa, uma maior afinidade com as disciplinas da formação básica que têm maior

“relação visível com a área de trabalho” (KUENZER, 2007), como as referentes a

equipamentos. Apontam também a falta de motivação na formação básica e o oposto na

formação específica em função das aulas práticas:

“É importante destacar que, de modo geral, os novos

operadores reconhecem que tiveram um bom embasamento teórico; o que

apontam é a necessidade de uma melhor integração deste conhecimento

com a prática desde o início do curso, em particular questionando o

significado das disciplinas de caráter básico.

A percepção dos novos operadores coincide com a dos

facilitadores, operadores experientes que os receberam na operação

assistida; embora reconheçam a superioridade do curso com relação à sua

39

própria formação e a cursos anteriores, ainda apontam uma maior

necessidade de articulação entre teoria e prática.” (KUENZER, 2007)

Percebemos aqui um fator determinante que influenciou o

desenvolvimento do curso de formação: o motivacional relacionado a interação entre a

teoria e a prática. Como já foi dito anteriormente as necessidades de conhecimento do

operador são muitas e abrangem muitas áreas de conhecimento. Assim a carga de

conhecimento teórico necessária é alta e imprescindível e não é rejeitada, segundo a

pesquisa, pelos Técnicos de Operação, onde é dito que “...A concepção dos operadores

não exclui a posse do saber teórico, que chamam de teoria do processo, dada a

complexidade e risco da atividades de refino...” (KUENZER, 2007).Mas leva a um

nível de desmotivação quando apresentada isolada de um sentido prático. A Realidade

Virtual tem, pelas suas características de interatividade e imersão, de tornar o

aprendizado mais interessante e motivador e neste caso específico fazer, virtualmente,

esta ligação entre teoria e prática.

Além desse amplo conhecimento teórico e prático conforme a definição

dada acima por Kuenzer para competência, são necessárias para adquiri-las também

“habilidades psicofísicas” como equilíbrio emocional, capacidade de atuação sob

pressão, etc. A possibilidade da Realidade Virtual de criar situações de risco sob

controle pode ajudar a desenvolver tais habilidades.

5.3. Aplicabilidade ao trabalho do Técnico de Operação

A pesquisa realizada por Kuenzer (KUENZER, 2007) (KUENZER,

2007) na REPAR fornece interessantes subsídios para uma validação dos princípios

adotados na proposta deste trabalho conforme será desenvolvido no Capítulo 6, ou seja ,

a necessidade de uma construção multidisciplinar que leve em consideração o

conhecimento tácito dos operadores bem como a construção em cima de bases

pedagógicas consistentes sob pena de subutilizar o recurso da Realidade Virtual. Nesta

pesquisa, desenvolvida a partir de entrevistas feitas com 148 Técnicos de Operação

daquela refinaria do sistema Petrobras, são ratificadas, com utilização de metodologia

científica, diversas percepções do autor deste trabalho, baseadas em sua experiência

como Técnico de Operação de refino, no período de 1988 a 1993, na Refinaria Duque

de Caxias e em conversas informais com outros Técnicos de Operação.O trabalho de

40

são analisadas diversas questões relativas a como era desenvolvida formação dos

Técnicos de Operação, quais as expectativas em relação construção de um novo modelo,

além de outras questões, a partir da percepção dos Técnicos de Operação novos e

antigos. Exatamente por ter sido desenvolvido no público alvo a ser atendido pela

metodologia desenvolvida neste trabalho e no mesmo objetivo básico, que é a melhoria

da qualidade da formação inicial e continuada de Técnicos de Operação, embora com

outro foco, fornece alguns pontos, sob o olhar pedagógico, que ratificam as grandes

possibilidades da utilização da Realidade Virtual no treinamento de Técnicos de

Operação. Analisaremos, então, alguns desses pontos, relacionando-os com aspectos da

Realidade Virtual e sua aplicabilidade no treinamento profissional dos Técnicos de

Operação.

Ao citar e comentar Kopnin em seu trabalho, Kuenzer, afirma:

“Ou, como afirma Kopnin, o “pensamento como relação

teórica do sujeito com o objeto, surge e se desenvolve à base da interação

prática entre eles” (Kopnin, 1978). Ou seja, não há pensamento fora da

atividade humana; esta interação tem caráter material, concreto-sensorial,

passível de verificação empírica, uma vez que provoca mudanças no

objeto, e ao mesmo tempo, no sujeito.” (KUENZER, 2007)

A “visualização” do processo pelo Técnico de Operação ocorre,

basicamente, pela interpretação do comportamento das variáveis de processo(vazão,

temperatura, pressão, etc). Um Técnico de Operação “pensa” , “imagina” naturalmente

o processo, uma vez que este não são visíveis , pois ocorrem dentro dos equipamentos,

além do que “não há pensamento fora da atividade humana”.

Seria correto dizer que A Realidade Virtual pode ser uma ferramenta

poderosa para auxiliar o pensamento como “interação prática” entre o objeto e o sujeito,

uma vez que pode potencializar o caráter material e concreto-sensorial dessa interação

e, conseqüentemente do conhecimento teórico.

Sob o olhar da Realidade Virtual, temos também a afirmação de Tori, et

al.:

“Apesar de haver uma forte tendência na simulação do

real nas aplicações de realidade virtual, a realização do imaginário é

41

também de fundamental importância, em função das dificuldades de se

comunicar conceitos e idéias inexistentes e de seu potencial de inovação.

Até há alguns anos atrás, a única maneira de se retratar o imaginário era

descrevê-lo verbalmente ou, quando possível, desenhá-lo ou representá-

lo de maneira restrita como desenhos, esculturas, maquetes, animações

ou filmes, com muitas limitações, seja de custo, de produção ou de

interação.” (TORI, KIRNER e SISCOUTTO, 2006)

A representação em realidade virtual dos diversos processos que

ocorrem em uma unidade industrial da área de refino do petróleo, enquadra-se

perfeitamente nessa possibilidade de “representação interativa e imersiva do

imaginário” (TORI, KIRNER e SISCOUTTO, 2006), já que pretende mostrar os

diversos fenômenos físico-químicos que ocorrem no interior dos equipamentos durante

estes processos de forma dinâmica e com possibilidade da atuação dos Técnicos de

Operação, como se estivessem de fato na unidade industrial, fazendo as alterações

necessárias ao processo e “vendo” as respostas a suas atuações, o que no mundo real só

pode ser verificado quantitativamente através das alterações dos valores apresentados no

painel das consoles, nas casas de controle, ou através das indicações dos instrumentos

de campo. A associação da avaliação quantitativa dos fenômenos a uma “visualização”

dos mesmos pode conferir, certamente, um nível de excelência ao processo de ensino-

aprendizagem.

“ E, entre a teoria e a práxis... insere-se uma mediação: o

trabalho educativo, que se dá como resultado da interação entre

consciências e circunstância, entre pensamento e bases materiais de

produção, entre superestruturas e infraestruturas.

Sobre esta forma de compreender, Vázquez mostra que

“uma teoria é prática na medida em que se materializa, através de uma

série de mediações, o que antes só existia idealmente como conhecimento

da realidade ou antecipação ideal de sua transformação” (KUENZER,

2007)

A indicação em um instrumento de campo, a tendência de

comportamento em um gráfico(“trend”) no painel da sala de controle, por exemplo, são

os indicadores de como estão ocorrendo eventos que não são vísiveis pois ocorrem

42

dentro dos equipamentos. Assim, essa correlação entre as variáveis e o melhor

entendimento dos fenômenos só ocorrerá através da manipulação dos valores das

variáveis, o que o Técnico de Operação em formação inicial, no formato atual dessa

formação, só veria quando estivesse de fato atuando no campo ou no painel. A

atividade do Técnico de Operação envolve uma forte relação entre prática e teoria.

43

6. CAPÍTULO 6 - A REALIDADE VIRTUAL

6.1. Definição e conceitos

Com o advento e desenvolvimento exponencial dos computadores e sua

capacidade de processamento, todo o interesse humano em representações da realidade

ou do imaginário, desenvolvidos ao longo da história nas mais diversas formas de

expressar idéias, seja pela comunicação de fatos (desenhos primitivos), de forma

artística(desenhos, pinturas, cinema, teatro, etc.) ou técnica (desenhos de projeto),

ganharam um importante aliado. Sua capacidade de juntar textos, imagens, sons, vídeos

e animações, gerando a multimídia fez com que formas de expressão diversas

convergissem em torno dele aliadas ao desenvolvimento extraordinário dos vídeo-

games e sua capacidade de interação:

“...Não demorou para que todas essas tecnologias

convergissem e, rompendo a barreira da tela do monitor, passassem a

gerar ambientes tridimensionais interativos em tempo real, através da

realidade virtual...” (TORI, KIRNER e SISCOUTTO, 2006)

São muitas as definições adotadas para Realidade Virtual, baseadas em

focos diversos, segundo TORI et al.:

“Realidade virtual é uma interface avançada para

aplicações computacionais, que permite ao usuário a

movimentação(navegação) e interação em tempo real, em um ambiente

tridimensional, podendo fazer uso de dispositivos multisensoriais, para

atuação ou feedback” (TORI, KIRNER e SISCOUTTO, 2006)

Chamamos de interação a capacidade do usuário alterar aspectos do

ambiente virtual através de determinadas ações as quais o computador tem capacidade

de detectar e reagir as mesmas imediatamente. O exemplo mais simples dessa

interatividade é a navegação onde o usuário apenas se “desloca” pelo ambiente virtual,

sem gerar modificações em nenhum de seus componentes, utilizando algum dispositivo

de captura ou um mouse, por exemplo, para obter novos pontos de vista do ambiente

virtual. A interação, propriamente dita, ocorre quando o usuário “explora, manipula e

44

aciona os objetos virtuais, usando seus sentidos, particurlamente os movimentos

tridimensionais de translação e rotação do corpo humano.” (TORI, KIRNER e

SISCOUTTO, 2006).Para isso utiliza desde dispositivos convencionais como mouse,

teclado, o próprio corpo, através de comandos de voz ou dispositivos de captura, ou

dispositivos especiais como luvas.

A imersão é relacionada com a sensação do usuário de estar dentro do

ambiente virtual, sendo tão mais forte quanto mais as relações tempo-espaço com o

ambiente virtual se aproximarem da realidade, ou seja, com respostas as suas ações no

ambiente virtual, como deslocamentos, por exemplo, em um tempo que não gere

desconforto. Relaciona-se também, tão mais fortemente quanto for o isolamento das

influências do mundo real. Aqui, também, essas sensações podem ser conseguidas, em

maior ou menor escala, através de dispositivos convencionais, como monitores e

mouses ou dispositivos mais sofisticados como capacetes de visualização.

Figura 7 - Realidade Virtual não imersiva Figura 8 - Realidade Virtual imersiva com

c/ monitor (TORI, KIRNER e e SISCOUTTO, 2006) capacete e luvas(TORI, KIRNER SISCOUTTO,2006)

Além dessa possibilidade de imersão em ambientes de simulação do real

propiciada pela realidade virtual, existe também a possibilidade da representação do

imaginário para comunicação de conceitos e idéias inexistentes e de trabalhar com

dimensões acima da capacidade humana, ampliando-a em intensidade, no tempo e no

espaço. A possibilidade de representação de fenômenos de dimensões tanto ao nível de

sistemas solares, quanto de células, bem como a capacidade de acelerar a passagem do

tempo para processos seculares ou de enxergar em câmera lenta ocorrências ultra-

45

rápidas, amplia o poder de conhecimento desses fenômenos, partindo-se de modelos

gerados adequadamente.

O conhecimento pré-existente do usuário sobre o comportamento do

mundo físico também é um diferencial no aprendizado através da Realidade Virtual, já

que o mesmo será utilizado na sua interação com o mundo virtual, tornando a

experiência a mais natural possível.

Existe, porém, como já foi dito anteriormente, a necessidade da utilização

de aparatos tecnológicos, que podem ser mais ou menos complexos, para que possa

ocorrer a interação e a imersão, mas que de qualquer forma representam uma limitação,

já que, obviamente, retiram um tanto da naturalidade da relação com o ambiente

interativo . Ainda assim permitem a realização de tarefas antes consideradas

impossíveis.

Figura 9 - Realidade Virtual com óculos estereoscópicos passivos e tela de projeção(TORI, KIRNER e SISCOUTTO, 2006)

A necessidade destes dispositivos também demandam custo, que varia

com a complexidade e sofisticação dos dispositivos, gerando uma limitação econômica.

Deve-se, assim, fazer uma análise adequada dos objetivos a serem alcançados, definindo

os níveis de imersão e interatividade apropriados para se fazer uma escolha que ofereça

a melhor relação custo-benefício para o projeto.

46

6.2. A Realidade Virtual na área de ensino

A utilização da Realidade Virtual para fins educativos já tem sido alvo

de diversas pesquisas:(PANTELIDIS,1996), (LOCKWOOD AND KRUGER, 2008),

que, de um modo geral, apontam ganhos na aprendizagem quando comparadas com as

formas tradicionais deste processo e até mesmo com outros recursos educacionais via

computador. As pesquisas de (BYRNE, 1996), feitas com estudantes de ensino médio

que usaram a Realidade Virtual, de forma interativa, em experiências de Química em

que visualizavam e manipulavam moléculas, apresentaram resultados relativos a

retenção do conteúdo, após cerca de três meses, superiores a estudantes que utilizaram

outros meios, como sistemas audiovisuais, para tentar aprender o mesmo conteúdo

(BYRNE, 1996). Além disso, ou seja, das avaliações quantitativas do potencial do uso

dos recursos da Realidade Virtual para o ensino, iniciou-se também uma discussão

reflexiva sobre suas possibilidades e implicações nas formas de ensinar, que vêm

sofrendo uma transformação radical diante dos novos recursos à disposição e sua

constante evolução proporcionando a todo instante novas possibilidades pedagógicas:

“Pensadores como LÉVY(1999) e pesquisadores da área

de educação como CLARK(2006) e GEE(2006) apontam para o uso de

simulações e realidades virtuais, como possibilidades de aproveitamento

dos recursos computacionais disponíveis e conseqüente melhoria da

qualidade dos materiais didáticos em contextos educativos ou EAD on

line.” (NOBRE, HAGUENAUER e CUNHA, 2011)

A necessidade de uma metodologia que preveja suporte pedagógico

para a implantação de um aprendizado baseado em Realidade Virtual ou que a utiliza

como ferramenta já encontra respaldo em outros textos. CARDOSO e JR,

(2009)afirmam:

“A discussão da utilização da Informática na educação e

treinamento deve considerar muitos fatores, sob pena de falsas soluções

serem apontadas como efetivas. A simples utilização de uma tecnologia

não é a solução para os problemas, logo, informatizar o material

tradicional (anteriormente aplicado em educação/treinamento presencial),

sem uma adequada alteração das técnicas de ensino, não é solução por si

só (ROBLES ET AL., 1997). O risco declarado consiste em confundir a

47

entrega de informação com aprendizado, alijando elementos essenciais,

tais como resolução de problemas, criatividade e imaginação dos

instrutores e dos alunos (BORK; BRITTON, 1998). Neste contexto,

tecnologias como a Realidade Virtual (RV) e a Realidade Aumentada

(RA) vêm apresentando diferenciais importantes (LIN ET. AL. 2008).”

(CARDOSO e JR, 2009)

Desse modo, passada a fase do “encantamento tecnológico”, estudos

mais profundos já dão uma visão crítica possibilitando através do resultado de suas

pesquisas a construção de novos modelos que incorporem de fato elementos úteis ao

processo de ensino-aprendizagem, tirando sofisticações desnecessárias que, para os

casos de treinamento em empresas como este, objeto dessa pesquisa, na área do refino

de petróleo, representam também custos mais elevados.

A adequação desses recursos pode significar a possibilidade ou não de

adoção de uma solução informatizada de um modo geral, e de Realidade Virtual em

especial, na formação inicial e continuada de profissionais, pois como dito

anteriormente (ver item 6.1) os recursos tecnológicos para interatividade representam

também uma limitação econômica para a implantação de um sistema em Realidade

Virtual.

Tais tecnologias provêm da combinação de programas

computacionais, computadores de alto desempenho e periféricos específicos, para a

geração dos ambientes gráfico realísticos e a interatividade do usuário com o mesmo,

através de canais multisensoriais que podem atuar na visão, audição, tato, olfato ou

paladar (CARDOSO e JR, 2009).

Assim, a Realidade Virtual fornece possibilidades para a ampliação do

ambiente educacional e/ou de treinamento transformando-o em um ambiente de

exploração, descoberta, observação e construção do conhecimento, sob novos e

inovadores ângulos possibilitando ao aprendiz, através desta nova visão, uma melhor

compreensão do objeto de estudo. Através da experimentação prática, essa tecnologia

atua fortemente no processo de aprendizagem, colaborando, ampliando e acelerando o

domínio dos conteúdos.

48

6.2.1. A Realidade Virtual na Educação

Os aspectos de interação, imersão e navegação descritos no item 6.1

são os vetores nos quais está baseada a potencialidade da utilização da Realidade

Virtual na Educação. São eles que permitem que o estudante explore e aprenda inserido

no próprio ambiente do tema objeto de seu estudo, dentro do contexto do mesmo,

experimentando e construindo o conhecimento a partir da interatividade com o ambiente

virtual (NOBRE, HAGUENAUER e CUNHA, 2011)

A partir das características dos recursos da Realidade Virtual podemos

enumerar alguns benefícios específicos para a utilização com fins educacionais

(CLARK,2006):

1) tornar o aprendizado mais interessante e divertido,

melhorando a motivação e atenção;

2) redução de custos, quando a utilização do objeto e do

ambiente real for mais dispendiosa que a simulação;

3) possibilitar que se faça coisas impossíveis de serem feitas no

mundo real;

4) acelerar o aprendizado;

5) integrar habilidades e conhecimento;

6) aumentar a retenção através do reforço;

7) aumentar a retenção através do realismo

8) melhorar a transferência de aprendizagem para o mundo real;

9) acessar o conteúdo de aprendizagem em qualquer lugar e em

qualquer tempo(no caso de Realidade Virtual na Internet)

10) eliminar riscos e perigos para o ambiente, para o professor ou

para o aprendiz

Um aspecto importante para um melhor aproveitamento do material

educativo produzido com a utilização de recursos computacionais e em especial da

Realidade Virtual seria sua flexibilidade. Modelos, tanto no aspecto pedagógico que

antecipa a criação da solução educacional, quanto os modelos virtuais, sua geometria e

suas diversas interações, que possam ser reutilizados em diversas soluções

educacionais, reduzindo os custos de criação e modelagem geométrica, a partir de

padrões que possam ser facilmente identificáveis e reaproveitados.

49

NOBRE, HAGUENAUER e CUNHA, 2011 propõe uma metodologia

com estas características baseada em quatro aspectos dos quais três deles referem-se ao

aspecto pedagógico:

1) o modelo pedagógico da Aprendizagem Significativa de David

Ausubel(1980)

2) a autoria centrada no professor;

3) o formato baseado em Objetos de Aprendizagem;

Segundo a proposta estes conceitos se adéquam a utilização de

ambientes virtuais de aprendizagem. O modelo pedagógico desenvolvido por Ausubel

se baseia nas seguintes premissas:

1) a existência de um conhecimento prévio relacionável com um

novo corpo de conhecimento é mais fácil de ser compreendida

e lembrada;

2) a adoção do modelo ausbeliano não implica na alteração

radical do tradicional modelo em sala de aula, por ele chamado

de aprendizagem verbal receptiva de um corpo de

conhecimento;

3) a aprendizagem é centrada no aluno

4) estratégias de ensino que permitem a alteração do tempo de

aprendizagem, tanto por parte do professor quanto por parte do

aluno, são as melhores;

5) o conceito de Organizadores Prévios, materiais introdutórios,

apresentados antes do próprio material a ser aprendido, porém

com maior abstração e generalidade;

Em relação a autoria centrada no professor defende, que apesar da

dificuldade da instrumentalização do professor com as novas ferramentas e recursos

computacionais a disposição, e que a “preparação de bons conteúdos para e-learnig

também requer uma linguagem apropriada para a Internet: um conjunto de habilidades

que não fazem parte da formação dos professores, pelo menos por enquanto” (NOBRE,

HAGUENAUER e CUNHA, 2011), considera que este deve assumir este papel, sendo o

protagonista deste processo, acreditando em uma “tendência das interfaces gráficas de

50

cada vez mais oferecer autonomia ao usuário comum” (NOBRE, HAGUENAUER e

CUNHA, 2011).

Essa posição, contraria a alternativa, adotada atualmente em que

equipes multidisciplinares, composta por designers instrucionais, ilustradores,

modeladores, programadores, que interagindo com o professor tentarão dar forma ao

conteúdo imaginado por ele.

“No caso específico de sistemas interativos para educação,

o designer também precisa ter conhecimentos pedagógicos, pois o

sistema deve se fundamentar em alguma teoria de como as pessoas

aprendem. (Santos, 2003).

Contudo, mesmo um designer que integre essas

competências e habilidades não teria sentido sem a participação do

professor, pois é a autoria dele que vai dar o acabamento final ao projeto.

Assim sendo, é preciso também prever sua criatividade e seu saber

pedagógico(Marins, 2003).” (NOBRE, HAGUENAUER e CUNHA,

2011)

Citando a necessidade dessa complementariedade entre os

profissionais das diversas disciplinas para o desenvolvimento de jogos para treinamento

profissional MICHAEL e CHEN (2006)afirmam:

“Normalmente, desenvolvedores de “games” não são

educadores e educadores não são desenvolvedores de “games”. Os

resultados de um grupo tentar produzir por conta própria no domínio do

outro são raramente exemplares( ainda que existam exceções).

Entretanto, pela combinação de habilidades do desenvolvedor de

“games” com as do educador, “serious games” podem ser uma força no

ensino de estudantes de todas as idades.”

De qualquer forma, seja desenvolvendo as habilidades necessárias a

criação individual de seu próprio material de aprendizagem ou integrado a uma equipe

de especialistas, não se pode abrir mão da participação criativa do professor autor e na

materialização do seu projeto deve ser centrada a criação do material, desde uma

animação até um jogo para treinamento(“serious games”, ver item 5.2.2.2)

51

Os Objetos de Aprendizagem oferecem como sua maior vantagem a

possibilidade de reutilização, pois tratam-se de pedaços “completos” de informação, ou

seja, com início, meio e fim.

6.2.2. A realidade virtual na área de capacitação profissional (formação inicial e

continuada)

6.2.2.1. Histórico

A disputa cada vez mais acirrada por vantagens competitivas, através

da modernização de seus processos e sistemas de produção, através do emprego de

equipamentos cada vez mais complexos e sofisticados, tem exigido um nível mais

elevado de especialização de seus recursos humanos, além da necessidade de constante

atualização, para o quê os métodos tradicionais de formação inicial e continuada, talvez

já não possam dar uma resposta adequada por ser necessária uma transferência de

conhecimentos maior, mais complexa em um espaço de tempo menor, precisando para

isso ser mais eficiente.

A utilização de sistemas de Realidade Virtual para treinamento já não

é mais tão recente, ou pelo menos seus princípios, utilizados no passado em

equipamentos hoje considerados pouco sofisticados. Dentre as muitas aplicações

possíveis que empresas e Universidades resolveram pesquisar a partir da criação do

primeiro computador, o ENIAC, em 1930 e o crescente aprimoramento desta máquina,

culminando com o lançamento do PC , pela IBM, no início da década de 1980, com a

sua popularização e aumento constante de capacidade de processamento, estavam o

desenvolvimento de soluções para a área de representação gráfica, nas suas mais

diversas possibilidades (artísticas: Laposky , nos Estados Unidos,cria em 1950, com a

utilização de um osciloscópio, as primeiras obras de arte com utilização de tecnologia,

técnicas: o sistema Sage de monitoramento aéreo surge em 1955, também nos Estados

Unidos , etc). O próprio termo Computer Graphics foi criado dentro do meio

corporativo, por Hudson, da Boeing, em 1959. Em 1967, é criado na NASA, a Agência

Espacial Norte Americana, por Rougelet, o primeiro simulador de vôo interativo. Nos

anos seguintes o aumento exponencial da capacidade de processamento dos

computadores, além de sua utilização comercial, proporcionou resultados importantes

para o desenvolvimento da área de computação gráfica, aprimorando a qualidade das

52

representações e já proporcionando através dos primeiros jogos(games) a interatividade.

Tudo isto já sob a forma de produtos no mercado da área de entretenimento: em 1966,

foi lançado o Odissey, primeiro console caseiro para jogos, em 1972 Bushnell funda a

ATARI e em 1979, George Lucas, diretor e produtor de cinema, cria a Lucas Film,

especializada na criação de efeitos especiais para a indústria cinematográfica. Essa

mistura tem trazido até os dias de hoje resultados positivos para as diversas áreas

envolvidas.

“Coube a um cineasta, na década de 1950, a concepção do

primeiro dispositivo que propiciava a imersão dos sentidos do usuário em

um mundo virtual tridimensional, a um engenheiro, na década de 1960, a

construção do primeiro capacete de realidade virtual e aum profissional

misto de artista e cientista da computação, na década de 1980, a proposta

do termo que veio a consolidar-se como denominação da área tema deste

livro....diversas áreas de pesquisa e desenvolvimento também se

apropriam e se beneficiam dos avanços da tecnologia de RV, como os

jogos de computador, as interfaces home-máquina e as artes.” (TORI,

KIRNER e SISCOUTTO, 2006)

A partir daí diversas pesquisas e produtos comerciais vêm sendo

desenvolvidos e aperfeiçoados nas mais diversas áreas de conhecimento, ao longo

desses anos. Especificamente na área de formação inicial e continuada, objeto deste

trabalho podemos , por exemplo , citar o uso militar de sistemas desse tipo, para

simulação e combate desenvolvidos pela British Aerospace Real para treinamento dos

cadetes britânicos (KALAWSKY, 1993), o treinamento de operadores de radares Sense

8 (Sense8, 1996) ou o treinamento desenvolvido pelo DARPA(Defense Advanced

Research Projects Agency – USA ) para soldados na operação de tanques de guerra pelo

projeto SIMNET (PIMENTEL & BLAU, 1994; MOSHELL et al., 1994).

No treinamento corporativo são citados sistemas de Realidade Virtual

utilizados por empresas como Nabisco Food, de alimentos(East Hanover, N.J.), ou

Motorola, fabricante de chips e outros componentes eletrônicos, que também na década

de noventa já utilizavam sistemas de Realidade Virtual para treinarem seus empregados

no local de trabalho, economizando milhões de dólares em viagens (Netto, et al., 1998).

53

Nesta década de 1990, mereceram destaque no meio acadêmico duas

pesquisas que desenvolveram sistemas para treinamento de procedimentos utilizando

Realidade Virtual: tratam-se dos trabalhos de Jeff Rickel(Johnson; Rickel, 1997;Rickel;

Johnson, 1998) e o trabalho de Lin, hon e SU (1996) . No primeiro o autor utiliza um

personagem virtual animado, chamado Steve, que se movimentava em um ambiente

virtual e era capaz de executar alguns gestos simples, como apontar objetos do cenário

virtual. Utilizado inicialmente para capacitação na operação de um compressor de alta

pressão, sua evolução passando a reconhecer comandos, realizar expressões faciais e

executar movimentos mais próximos dos movimentos humanos, fizeram com que

pudesse ser utilizado em outro tipo de simulador, cujo objetivo era treinar marinheiros

americanos a enfrentar situações de conflito, tomando decisões sob pressão (Belloc,

2011).

No trabalho de Lin, Hon e Su (1996) era possível em um ambiente

virtual manipular uma máquina fresadora de três eixos, para usinagem de pequenas

peças, podendo, assim seus usuários praticarem procedimentos de usinagem. Nesta

pesquisa foi feita uma comparação da aprendizagem dos estudantes que foram treinados

no ambiente virtual com outros dois grupos: um treinado por um instrutor e outro

treinado através de manuais convencionais. Os resultados mostraram que os resultados

do treinamento virtual eram compatíveis com o treinamento feito por instrutores e

superiores ao treinamento feito através dos manuais.

Também data da década de 1990 a utilização pela Agência Espacial

Norte Americana(NASA) de Realidade Virtual , pela primeira vez, no treinamento de

pessoal para procedimentos em uma missão espacial: tratava-se do treinamento da

equipe de manutenção do telescópio espacial Hubble, descrito por Loftin e Kenney, em

publicação de 1995 (Belloc, 2011).

A partir da década de 2000 a demanda gerada pelo sucesso da

pesquisas na área de Realidade Virtual aplicada a treinamentos, fez com que diversas

instituições, que já desenvolviam trabalhos relativos a Realidade Virtual,

desenvolvessem ferramentas específicas para treinamento em ambientes virtuais, dos

quais destacam-se o GVT(Generic Virtual Training) (2005) desenvolvido pelo francês

INRIA (Instituto Nacional de Pesquisa em Informática e Automação) em parceria com o

Centro europeu de Realidade Virtual e o Grupo privado Nexter e a plataforma

54

VDT(Virtual Development and Training Platform), desenvolvida pelo alemão

Fraunhofer IFF. Este último criou nesta época o Centro de Desenvolvimento e

Treinamento Virtual (VDTC), especializado em aplicações para treinamento. A

plataforma desenvolvida neste centro, a VDT, já é utilizada em aplicações para

capacitações diversas, como manutenção de transformadores, operação de fornalhas

industriais e manutenção de aeronaves e o GVT, francês, para mais de 50

procedimentos, em equipamentos diversos. (Belloc, 2011)

No Brasil, já temos instituições, centros de pesquisa e empresas

voltadas para o desenvolvimento de treinamento com utilização de Realidade Virtual.

Podemos citar, como exemplo o Centro de Tecnologia SENAI-RJ -Automação e

Simulação do SENAI (Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial), no Rio de

Janeiro, onde são oferecidas diversas ferramentas de visualização 3D e imersão para

desenvolvimento de simuladores em Realidade Virtual de diversos tipos. Lá encontra-

se também o, atualmente, mais moderno simulador de estabilidade e emergências para

treinamento de operadores em simulação de operações em unidades semi-submersíveis,

FPSO/FSO e Jack-up20 do mundo, desenvolvido pela ASET-Aberdeen Skills and

Enterprise Training Limited, de Aberdeen, Escócia.

6.2.2.2. Jogos para treinamento (“Serious Games”)

Segundo o filósofo Huizinga, um jogo pode ser definido como uma

atividade que compreende as seguintes características (HUIZINGA, 1955):

1. É voluntária

2. Não é real

3. É imersiva ou toma toda a atenção de seus jogadores 20

FPSO - Floating Production Storage and Offloading, em português Unidade Flutuante de

Armazenamento e Transferência é navio projetado para utilização na indústria petrolífera para a

explotação (produção), armazenamento de petróleo, gás natural ou ambos e escoamento da produção

atavés da transferência para outros navios chamados aliviadores. As FSO (Floating Storage and

Offloading, Unidades Flutuantes de Armazenamento e Transferência) são utilizadas apenas para

armazenamento e alívio.

Jack-up – São plataformas auto-elevatórias compostas basicamente de uma balsa que possui ima

estrutura de apoio, ou pernas, que podem , ao serem acionadas atingirem o fundo do mar para ,em

seguida, elevar a plataforma acima do nível do mar, até uma altura segura ,fora da ação das ondas.

55

4. É realizada dentro de determinados limites de tempo e lugar

5. É baseada em regras

6. Social, cria um grupo social de jogadores ou tende a levar as

pessoas envolvidas com um tipo particular de jogo a

identificarem-se como um grupo

Ele também faz referências a um tipo de jogo que, junto as

características gerais citadas acima, se aproxima do que hoje conhecemos como

“games”: chama-os de “forma mais elevada” de jogos, que descreve como “uma

competição por algo ou a representação de algo” (MICHAEL e CHEN, 2006).

Segundo MICHAEL e CHEN (2006) podemos então definir games da

seguinte forma:

“ Em resumo, “games” são uma atividade voluntária,

claramente separada da vida real, criando um mundo imaginário que

pode ou não ter alguma relação com a vida real e que absorve totalmente

a atenção de seus jogadores. São jogados dentro de um tempo e lugar

específico, segundo regras estabelecidas e que criam grupos sociais a

partir de seus jogadores.”

Surgido nos últimos anos como uma nova área da indústria de mídia

criativa os “serious games” vêm tornando-se cada vez mais populares nas áreas de

educação, negócios, segurança etc. Embora, inicialmente, não tenha havido um

consenso sobre uma definição para “serious games”, há uma concordância da maioria

de que são jogos ou sistemas interativos desenvolvidos como jogos com tecnologia de

jogos e princípios de design para um fim primário que não puro entretenimento

(KANKAANRANTA e NEITTAANMÄKI, 2008).

Segundo MICHAEL e CHEN (2006):

“Serious games são mais do que apenas “edutainment”,

que era nos anos 1990, a tentativa de lucrar com o crescimento do

mercado de PC multi-mídia e aumento do predomínio de computadores

nas escolas. Serious games abrangem os mesmos objetivos de

“edutainment”, mas ampliam antigas práticas de ensino e o costume de

56

memorizar para incluir todos os aspectos da educação: o ensino, o

treinamento e a informação.”

E, ainda, segundo KANKAANRANTA e NEITTAANMÄKI ( 2008)

“...”serious games” são entendidos como jogos que visam

proporcionar um envolvente, contexto de auto-reforço para motivar e

educar os jogadores. ”Serious games” podem ser de qualquer gênero,

usar qualquer outra tecnologia de jogo, e ser desenvolvidos para qualquer

plataforma. Eles podem ser divertidos, mas normalmente eles ensinam

algo ao usuário. O objetivo central dos ”serious games” é elevar a

qualidade de vida e bem-estar. Como parte da indústria de mídia

interativa, o campo de ”serious games” concentra-se em projetar e

utilizar jogos digitais para fins da vida real e para a vida quotidiana dos

cidadãos nas sociedades de informação. O campo de ”serious games” se

concentra em áreas como educação, negócios, bem-estar, militares, de

tráfego, segurança, viagens e turismo.”

MICHAEL e CHEN (2006) colocam que a característica de

voluntariedade apresentada na definição de um jogo por Huizinga não é freqüente

quando se trata de “serious games”, uma vez que estes são utilizados como parte de um

treinamento necessário para qualificar o treinando a exercer determinada função, ou

mesmo para atualizá-lo em relação a determinados procedimentos e/ou processo

programado por sua empresa. Mesmo em se tratando de profissionais que não o façam

por exigência de um programa corporativo, mas por auto-desenvolvimento a

participação em um treinamento que utiliza ambientes virtuais, embora “voluntária” é

movida por uma necessidade.

Falando a respeito dos “games” de um modo geral, eles citam a

necessidade de um “game” ser divertido, baseado no fato de ser um ato voluntário:

“Uma vez que é uma atividade voluntária, algo que o

jogador escolheu fazer, existe uma implicação de divertimento, ou em

antecipação ou baseada em uma experiência passada. Na ausência de

uma antecipação do divertimento ou uma experiência anterior não

prazerosa, o jogador escolherá não participar do jogo ou encontrar outra

57

coisa para fazer. Em outras palavras, se um jogador não achar um jogo

divertido, é pouco provável que ele o escolha para jogar novamente.

(MICHAEL e CHEN, 2006)

Como, da mesma forma que no caso do “serious games”, na maioria

dos casos, não há essa possibilidade de escolha, os objetivos do treinamento podem ser

extremamente prejudicados pela falta de motivação, fator decisivo para alcançar

plenamente os objetivos de aprendizagem. Assim, de um jogo para treinamento em

especial, em função dessa situação, espera-se que uma das características que ele deve

possuir para alcançar seus objetivos é ser divertido, ou melhor, diríamos ser atrativo. Ou

seja, usar todo o potencial dos recursos das ferramentas de realidade virtual como

fatores de geração de um diferencial de motivação para que se atinja os objetivos de

capacitação.

6.2.3. A realidade virtual na área de petróleo e gás em geral

A busca pelo aperfeiçoamento de processos decisórios, buscando

maior precisão, confiabilidade e diminuição de custos na área de exploração e produção

de petróleo(E&P) levou os pesquisadores noruegueses Mons Midittun e Christopher

Giertsen a procurar soluções para este complexo problema. A já cara e cada vez mais

difícil busca por petróleo na década de 80, precisava ser complementada com decisões

que poderiam definir o sucesso ou não do empreendimento: como e onde perfurar para

obter a máxima produção. Naquela época, apesar do grande avanço das “workstations”,

estas ainda apresentavam limitações em alguns aspectos como a manipulação de objetos

3D com interação 2D e a interpretação de estruturas 3D complexas em uma tela

pequena. Com a criação em 1992, pelo Laboratório de Visualização Eletrônica, da

Universidade de Chicago, de uma CAVE (CAVE Automatic Virtual Environment),

sistema de Realidade Virtual formado por um ambiente em que cada parede é, na

verdade, uma tela de projeção, provocando um alto nível de imersão ao observador

dentro da sala, a companhia norueguesa de petróleo Norsk Hydro enxergou o potencial

da nova tecnologia. A partir de uma parceria com o instituto norueguês Christian

Michelsen de Pesquisa(CMR) para melhoria dos processos relativos a E&P com

utilização de Realidade Virtual, a Hydro adquiriu em 1997 uma CAVE e o Instituto

começou a desenvolver o HydroVR (já utilizado como prova de conceito em 1998),

58

aplicação que alterou os processos dos projetos de E&P, antes com análises seqüenciais

dos diversos profissionais envolvidos, como engenheiros de petróleo, geofísicos, etc.

passando agora a um processo de análise comum, com os dados integrados ao ambiente

virtual, proporcionando uma grande interatividade entre os mesmos.

Em relação ao refino os exemplos citados no Capítulo 2, são

referência da aplicação da Realidade Virtual neste tipo de indústria.

6.3. Justificativas para utilização da Realidade Virtual na formação de Técnicos de

Operação

Diversas características específicas do trabalho dos Técnicos de

Operação relatadas nesta pesquisa (ver item 4.3) geram dificuldades ou a necessidade de

uma abordagem diferenciada para a elaboração de um plano de treinamento ou uma

metodologia eficiente. Conforme descrito no item 6.2 a Realidade Virtual já encontra

em pesquisas diversas respaldo para sua utilização como solução adequada para

algumas dessas dificuldades. Além disso, outros trabalhos indicam que aspectos típicos

da Realidade Virtual potencializam o aprendizado indicando uma superioridade ou

possibilidades de complementação em relação a outras formas de recursos

computacionais utilizados na educação e treinamento( ver item 6.3.5).

Nos itens seguintes será feita uma correlação entre alguns destes

aspectos e as vantagens proporcionadas por eles especificamente na indústria do refino,

além de outros elementos motivadores para seu uso na área de capacitação desta

indústria.

6.3.1. Treinamento seguro

Conforme já foi dito anteriormente, atividades como a indústria do

petróleo em suas diversas fases envolvem riscos patrimoniais, pessoais e ambientais,

mas são ainda necessárias na atual estrutura econômica mundial, não havendo

perspectivas de mudanças no curto e médio prazos. Assim são necessárias ações que

permitam a continuidade das suas operações reduzindo ao mínimo tais riscos. Dentre as

ações sabidamente eficazes e imprescindíveis para que isto ocorra encontra-se a

59

qualificação dos profissionais ligados a este processo, com destaque para os Técnicos de

Operação, por sua responsabilidade direta na condução dos processos dessa indústria.

Os itens 3.3 - Características da indústria do refino e 4.3 - Atuação do

Técnico de Operação descrevem as complexidades da indústria do refino e do trabalho

desenvolvido pelos Técnicos de Operação, percebendo-se que uma das dificuldades

para o treinamento dos profissionais é a de realizar manobras ou procedimentos sem que

se possa parar o processo, ou seja, o treinamento é feito, mesmo com acompanhamento

por um operador experiente, sob risco.

A utilização da Realidade Virtual possibilita uma antecipação do

exercício da manobra ou procedimento e a possibilidade de visualizar e “experimentar”

suas conseqüências sem riscos reais.

Segundo (Nobre, et al., 2011):

“Devido a esse último benefício, redução de riscos, as

simulações têm sido cada vez mais utilizadas em treinamento militar, na

medicina e na aviação, em campos onde decisões e ações dos aprendizes

podem causar danos ou mortes” (NOBRE, HAGUENAUER e CUNHA,

2011)

As atividades do Técnico de Operação enquadram-se nesse nível de

responsabilidade já que, como explicado no capítulo 2, os processos de obtenção de

derivados da indústria do refino envolvem variáveis como pressão, temperatura, vazão

de produtos tóxicos e inflamáveis em níveis elevados.

6.3.2. A compreensão dos fenômenos físico-químicos

Segundo TORI, KIRNER e SISCOUTTO, 2006 referenciando-se a

possibilidade citada no item 5.2.1 de se realizar virtualmente coisas humanamente

impossíveis de serem feitas no mundo real:

“Além disso, no ambiente virtual, os sentidos e as

capacidades podem ser ampliados em intensidade, no tempo e no espaço.

É possível ver, ouvir, sentir, acionar e viajar muito além das capacidades

60

humanas como: muito longe; muito perto; muito forte; muito fraco;

muito rápido ou muito lento. Pode-se, assim, ser tão grande( a nível das

galáxias ou tão pequeno(a nível das estruturas atômicas) quanto se

queira, viajando a velocidades muito superiores a da luz e aplicando

forças descomunais. Ao mesmo tempo, pode-se ampliar a medida do

tempo, para que as pessoas possam observar ocorrências muito rápidas

em frações de segundos, implementando o conceito de câmera lenta, ou

reduzir a medida do tempo, acelerando-o, para observar ocorrências e

fenômenos muito lentos, que poderiam demorar séculos. Para isto, são

utilizadas técnicas de modelagem tridimensional na elaboração dos

objetos e montagem do cenário virtual, por onde o usuário poderá

navegar.”

Em um trabalho onde descreve um sistema de Realidade Virtual

desenvolvido para treinamento dos Técnicos de Operação da refinaria de Schwechat,

Áustria, HOLM, PRIGLINGER e GMBH (2008), cita:

“Treinamento baseado em Realidade Virtual é, em

princípio, usado para treinamento prático, entretanto animações,

visualizações no mundo virtual são meios eficazes para explicar

processos e procedimentos complexos”

Tais recursos oferecem a possibilidade didática de explicar os

fenômenos físico-químicos que ocorrem nos processos, permitindo a interatividade e a

visualização de eventos em níveis microscópicos como aqueles que ocorrem nos

processos de refino “a nível das estruturas atômicas”, como a quebra das cadeias dos

hidrocarbonetos pesados pelos catalisadores, no processo de conversão do

craqueamento catalítico fluido ou a evaporação dos hidrocarbonetos mais leves na

destilação , para melhor entendimento desses fenômenos.

6.3.3. Generalização da prática dos procedimentos

Conforme esclarecido no item 4.3, uma das peculiaridades do trabalho

dos Técnicos de Operação, por trabalharem em sistema de revezamento de turno é a

61

possibilidade de não poder se realizar na prática determinado procedimento se ele

eventualmente não coincidir de ocorrer no seu turno de trabalho. Com a possibilidade de

retratar o ambiente operacional e interagir com ele pode-se fazer com que , dentro de

um plano de treinamento, todos possam realizar virtualmente os procedimentos

considerados importantes para a unidade industrial, fazendo com que o preparo da

equipe para este determinado procedimento não dependa de um fator aleatório.

“As pesssoas, em vez de atuar sobre representações da

aplicação como menus e botões, agora podem ativar aplicações

computacionais, executando ações diretamente sobre elementos

tridimensionais conhecidos como; abrir porta, acionar lavanca, puxar

gaveta, girar botão” (TORI, KIRNER e SISCOUTTO, 2006)

Essas possibilidades abertas pela realidade virtual permitem que as

ações de campo oriundas dos procedimentos operacionais possam ser executadas no

ambiente virtual através de ações típicas do operador na área industrial como: abertura e

fechamento de válvulas, acionamento de bombas, etc.

“Usando-se recursos de programação, é possível a

associação de comportamentos e reações aos objetos virtuais, de forma a

se permitir a interação do usuário com o ambiente virtual. No entanto,

para interagir com o ambiente virtual, o usuário precisa utilizar algum

aparato tecnológico como uma luva, um mouse 3D, ou algum outro

dispositivo de apoio. Esses dispositivos deverão gerar algum elemento

virtual, correspondendo ao cursor dirigido pelo mouse 2D, capaz de

movimentar-se no mundo virtual, sob controle do usuário, visando

exercer ações sobre os objetos virtuais...Para ver o ambiente virtual, o

usuário pode usar o monitor do computador, capacetes de visualização ou

sistemas de projeção.” (TORI, KIRNER e SISCOUTTO, 2006)

A definição da forma de interatividade entre o usuário(Técnico de

Operação em capacitação) e o ambiente virtual(unidade industrial de processo

modelada), ou seja do “aparato tecnológico” necessário estará ligada ao espaço físico

existente, aos recursos disponíveis, ao tipo de treinamento.

62

6.3.4. Disseminação das boas práticas na atuação em anormalidades

Os casos de anormalidades operacionais, como paradas de emergência

por exemplo, embora indesejáveis, são uma fonte riquíssima de conhecimentos e de

preparo para novas situações similares ou para uma possível repetição do evento e que

tradicionalmente eram passados informalmente entre os Técnicos de Operação. A

possibilidade de transformar estas ocorrências de forma sistematizada em situações

simuladas em um ambiente virtual pode permitir que outros profissionais que não

aqueles que de fato conviveram com a situação possam reviver a mesma e treinar a sua

atuação, alem de vivenciar o conhecimento extraído da ocorrência operacional

inesperada.

A criação de um biblioteca de situações emergenciais pode gerar uma

fonte valiosa e motivadora para discussão técnica e formação continuada.

6.3.5. Comparação entre capacitação com Realidade Virtual e capacitação

tradicional

A utilização da Realidade Virtual como ferramenta de capacitação na

formação inicial e continuada de profissionais tem suas características específicas e traz

novas possibilidades , ampliando os recursos para alcançar os objetivos do treinamento.,

em relação aos métodos tradicionais de capacitação. A Tabela 3 apresenta uma

comparação entre diferentes formas de treinamento, destacando algumas características

relevantes destes métodos.

Estudos comparativos e conclusivos entre a utilização da realidade virtual

e de modelos tradicionais de soluções educacionais são raros. Segundo (LEE, WONG e

FUNG, 2010):

“...têm havido poucos estudos que comparam a eficiência

da RV com práticas de ensino que não baseiam-se em RV...Existem

também poucos estudos que investiguem os efeitos das diferenças

individuais no aprendizado baseado em RV...há muita investigação e

desenvolvimento que precisa ser feito. Esses problemas incluem:

63

• Investigar como os atributos da tecnologia RV são

capazes de apoiar e melhorar a aprendizagem de uma forma que os

métodos de ensino convencionais não são e descobrir se o uso de RV

pode melhorar o desempenho pretendido e a compreensão.

• Investigar o impacto da RV sobre alunos com aptidões

diferentes.”

Forma de treinamento Foco principal Vantagens Limitações

Simulador de Realidade Virtual

Treinamento prático

Situações de risco

Envolvimento ativo

Emocional

Aprendizado pela execução

Tentativa e erro

Treinamento e avaliações podem ser realizados juntos

Não necessita de instrutor

Limitado ao que o simulador pode fazer

Custo inicial elevado, dependendo dos equipamentos utilizados, níveis de imersão e de interatividade

E-learning / Ensino baseado na Internet

Treinamento teórico

Avaliações

Treinamento e avaliações podem ser realizados juntos

Não necessita de instrutor

Pode ser feito em casa

Interatividade limitada

Sala de aula Treinamento teórico Atendimento único pra muitos

Baixo custo

Grande quantidade de conteúdo disponível

Aprendizado passivo

Sem treinamento prático

Treinamento no local de trabalho(TLT)

Treinamento prático Vida real

Treinamento diário

Principalmente tarefas rotineiras

Sem situações de risco

Tabela 3 - Comparação entre as possibilidades dos diversos métodos de treinamentos (adaptado de (HOLM, PRIGLINGER e GMBH, 2008))

64

(MIKROPOULOS e NATSIS, 2011) pesquisaram cerca de cinqüenta e

três trabalhos publicados sobre a utilização da Realidade Virtual para fins educacionais

no período entre os anos de 1999 e 2009 e concluiu que embora diversos pesquisadores

concordem que “professores e alunos compartilham uma atitude positiva em relação à

utilização da realidade virtual em ambientes educacionais e EVE (Educational Virtual

Environments) mostraram seu potencial no entendimento de conceitos e para evitar

equívocos dos estudantes” (MIKROPOULOS e NATSIS, 2011) , ainda existe uma

lacuna no entendimento de como esta tecnologia pode ajudar no processo de

aprendizagem. Considera que a própria metodologia de pesquisa educacional para

ambientes virtuais merece um maior aprofundamento para uma correta avaliação das

possibilidades da Realidade Virtual na educação.

E, pode-se dizer, que tais estudos são inexistentes para área específica de

refino. Este fato pode ser associado a tradição do aprendizado nesta área, até bem pouco

tempo, ocorrer em grande parte no campo, com a passagem do conhecimento através do

contato com Técnicos de Operação mais experientes e sem uma estruturação

pedagógica. Conforme explicado no Capítulo 4, esta mudança de visão é recente e tão

recente quanto a própria aceleração do desenvolvimento e conseqüente expansão das

tecnologias de Realidade Virtual e a sua utilização nas áreas de formação profissional

inicial e continuada. Assim, embora já existam treinamentos de Técnicos de Operação

com a utilização de Realidade Virtual, não existem muitos estudos de maior

abrangência sobre suas potencialidades e as bases pedagógicas para seu entendimento e

desenvolvimento. Desse modo alguns trabalhos que investigam o potencial da

Realidade Virtual como ferramenta de ensino em geral e outras áreas que se utilizaram

dessa ferramenta de tecnologia educacional a mais tempo é que já têm alguma

contribuição que permita uma comparação entre os métodos tradicionais de capacitação

e aqueles que se utilizam da Realidade Virtual.

As características peculiares da ampla formação necessária ao Técnico de

Operação, que envolve aspectos técnicos, teóricos e o domínio de práticas de campo,

tornam mais difícil a existência de trabalhos com esta abrangência. Foram, então,

pesquisados trabalhos que envolvem estas diversas dimensões da sua formação,

compondo um quadro que valide a sua utilização para a capacitação deste profissional e

suas vantagens sobre métodos tradicionais

65

(JOU e WANG, 2012) desenvolveram uma pesquisa onde avalia o

desempenho em habilidades técnicas de um grupo de alunos de cursos de graduação,

treinados com a utilização de ambientes de Realidade Virtual, comparativamente a um

grupo de controle treinado em métodos tradicionais de ensino. Foram escolhidos

aleatoriamente cento e cinco estudantes dos quais cinqüenta e dois, também

aleatoriamente formaram o primeiro grupo e cinqüenta e três formaram o segundo,

sendo que ambos receberam aulas do mesmo instrutor durante o mesmo período de um

semestre. Foram aplicados testes de avaliação antes e depois do curso nas seguintes

dimensões: “natureza da tecnologia”, “operação de máquinas”, “seleção de parâmetros

de processo” e “planejamento de processos”, divididos em doze sub-grupos. A Tabela 4

apresenta as médias das avaliações nas diversas dimensões, medindo o desempenho

antes e depois da instrução e a Figura X apresenta estes resultados sob a forma de

gráfico, mostrando o desempenho nas diversas dimensões avaliadas( a escala de

avaliação vai de 0 a 4).

Control group Experimental Categories Items Pre- Post- Pre-M Post-M

Structure of technical skills 2.30 2.56 2.12 2.61 Nature of technology Function of technical skills 2,02 2.23 2.09 2.32 Relationship between technology and 2.42 2.53 2.36 2.69 Operation of machinery 2.37 2.44 2.43 3.02 Operation of machines Operation of multi-function machinery 2.10 2.63 2.20 3.09 Comprehensive operation of machinery 2.00 2.46 2.18 2.98 Identify the parameters 2.35 3.18 2.34 3.86 Selection of process Rationale 2.21 2.85 2.27 3.79 Control of parameters 1.98 2.73 1.99 3.57 Introducing of the issues 2.13 2.67 2.05 3.71 Process planning Proposition of solutions 2.02 2.58 2.00 3.58 Optimization and completion of 1.73 2.43 1.74 3.38

Tabela 4 – Média das avaliações dos pré e pós-testes para os estudantes (JOU e WANG, 2012)

66

Figura 10-Média das avaliações dos pré e pós-testes para os estudantes-gráfico (JOU e WANG, 2012)

Os resultados mostram um desempenho significantemente mais alto para

o grupo que foi instruído com a utilização de ambientes virtuais em três das dimensões

avaliadas .

Em outro estudo que abrangeu trabalhos referentes a pesquisas sobre

aplicação de simulações computacionais para ensino de ciências publicados entre os

anos de 2001 e 2011, (RUTTEN, JOOLIGEN e VEEN, 2012)dividem os mesmos, de

acordo com suas características em quatros grupos para análise: aprimoramento da

instrução tradicional com simulação computacional (incluindo temas instrução

tradicional e atividades de laboratório), diferentes tipos de visualização (incluindo

representação e imersão), diferentes tipos de apoio instrucional e configurações de sala

de aula e cenário de aula (incluindo o engajamento, colaboração e orientação do

professor). Os dois primeiros aspectos visavam responder mais especificamente a

pergunta: “Como a educação científica tradicional poderia ser melhorada com a

aplicação de simulações computacionais ?”, sendo que o primeiro deles buscava uma

avaliação em relação a educação para a ciência tradicional. Em relação a este o estudo

conclui:

“A revisão dos estudos que comparam a aplicação de

simulações de computador com instrução tradicional parecem indicar que

a esta pode ser reforçada com êxito por meio de simulações de

computador. No âmbito do ensino tradicional, eles podem ser um

complemento útil, por exemplo, servindo como uma ferramenta de

exercício ou visualização pré-laboratório. Na maioria dos casos

condições de simulação mostraram melhoria nos resultados de

67

aprendizagem.... No que diz respeito ao domínio cognitivo, o uso de

simulações de computador parece facilitar alunos a compreensão

conceitual, requer menos tempo e melhora a habilidade de prever o

resultado dos experimentos. No que se refere o domínio afetivo,

simulações de computador podem influenciar positivamente a satisfação,

a participação e a iniciativa dos estudantes e melhoram sua percepção do

ambiente de aula.” (RUTTEN, JOOLIGEN e VEEN, 2012)

A Tabela 5 mostra os resultados das pesquisas referentes a este aspecto e

destaca aqueles que por similaridade com o tipo de conhecimentos necessários a carreira

de Técnico de Operação podemos usar como referência. Os resultados mais uma vez

demonstram uma vantagem da utilização dos recursos da Realidade Virtual em relação

aos métodos tradicionais.

Outro dado interessante aprresentado por (NORTON, CAMERON, et al.,

2008) em relação a efetividade do treinamento com utilização de Realidade Virtual

relaciona-se ao tempo de treinamento necessário para tornar o Técnico de Operação

apto. Segundo eles:

“... a experiência tem mostrado uma substancial redução

no tempo necessário para que novos empregados sejam alocados em seus

futuros postos de trabalho. Os treinandos são alocados para as instalações

industriais após 3 anos de treinamento profissional, onde ainda farão 3

anos de treinamento no local de trabalho para tornarem-se empregados

independentes. Desde a introdução do simulador, o tempo de treinamento

no local de trabalho foi reduzido para 2 anos...”

Este valor representa uma redução significativa de cerca de 33% no

tempo de treinamento prático para que o profissional possa desempenhar suas funções

plenamente.

68

Tabela 5-Melhoria de desempenho do ensino tradicional através da simulação computacional (RUTTEN, JOOLIGEN e VEEN, 2012)

69

7. CAPÍTULO 7 – A METODOLOGIA PROPOSTA

7.1. Introdução

7.1.1. Princípios básicos

Este trabalho pretende, a partir da análise dos diversos aspectos

desenvolvidos nos itens anteriores (técnicos , pedagógicos, de mercado,etc.),

proveniente de pesquisa sobre o tema da utilização da Realidade Virtual aplicada a

capacitação de profissionais, propor uma metodologia consistente, interdisciplinar e

fortemente apoiada na união de diversos atores, seja de profissionais ou de recursos

técnicos para incorporar o recurso da Realidade Virtual a formação inicial e continuada

de operadores de processo da área de refino de petróleo.

A utilização da multimídia e mais recentemente da realidade virtual

para a área de educação vem se intensificando junto com o acelerado desenvolvimento

desses recursos escorados em pesquisas acadêmicas e no próprio desenvolvimento

comercial de jogos de entretenimento (“games”), que têm funcionado como grandes

alavancas do incremento dos recursos da realidade virtual (MICHAEL e CHEN,

2006)conforme citado no item 6.2.2.2. O mesmo pode se dizer da sua utilização no

campo da capacitação profissional, seja na formação inicial ou continuada, conforme

atestam vários casos e pesquisas a respeito do assunto citados neste trabalho. No que diz

respeito a área de petróleo e gás e mais especificamente a área do refino não é diferente:

essas aplicações vem crescendo pelos motivos já abordados em 6.2.3e diversas

aplicações vêm sendo desenvolvidas (HOLM, PRIGLINGER e GMBH, 2008)

(WASFY, WASFY e NOOR, 2004) (NORTON, CAMERON, et al., 2008)

(POULIQUEN, BERNARD, et al., 2007). Procurou-se, porém, neste trabalho ampliar o

aspecto metodológico e interdisciplinar para que fossem potencializadas as

possibilidades da utilização da realidade virtual aplicada especificamente a formação

dos Técnicos de Operação, agregando e/ou aprofundando alguns elementos importantes

já detectados em outras pesquisas, como os valores do saber pedagógico (NORTON,

CAMERON, et al., 2008) (KUENZER, 2007) (KUENZER, 2002), do conhecimento

tácito dos profissionais (NORTON, CAMERON, et al., 2008) (HOLM, PRIGLINGER

e GMBH, 2008) (KUENZER, 2007), as técnicas para sistematização de procedimentos

(BELLOC, 2011)e processos (NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA DA

70

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO, 2010) e outras propostas

metodológicas já desenvolvidas anteriormente, para a utilização realidade virtual na

área de ensino, mas com focos menos específicos que o deste trabalho (NOBRE,

HAGUENAUER e CUNHA, 2011).

Assim, para o desenvolvimento da metodologia foram considerados

alguns princípios básicos descritos a seguir:

a. Em primeiro lugar, considerou-se que, conforme descrito

anteriormente, existe um conhecimento tácito desenvolvido pelo profissional e que não

pode ser desprezado. Nesse aspecto relativo a visão dos profissionais baseou-se, além

das percepções do próprio autor como ex-profissional da área de operação de processos

na Unidade de Craqueamento Catalítico da REDUC, em conversas informais e reuniões

de trabalho com Técnicos de Operação novos, antigos e aposentados, que foram

confrontadas e ratificadas quase que na sua totalidade com as pesquisas realizadas por

KUENZER, 2007 na REPAR.

Segundo NORTON, CAMERON, et al. (2008)

“Operadores de processo são exatamente o oposto. Eles

têm um conhecimento próprio de operação... mas falta-lhes um mais

profundo entendimento da teoria ou lógica atrás dos efeitos observados”

A grande quantidade de substâncias, os diversos fenômenos físico-

químicos, a matéria prima não homogênea, o desempenho dos equipamentos, enfim, a

complexidade dos sistemas das unidades industriais da área de refino como um todo,

fazem com que haja um conjunto de fatores cuja a combinação pode gerar uma

infinidade de possibilidades do que podemos chamar “estados operacionais”, aqui

entendidos como a resultante de todos os fatores que compõem condições operacionais

e dos equipamentos em um dado momento. Muitos desses “estados” não afetam a

continuidade operacional, ou seja, pertencem a faixa de controle na qual os Técnicos de

Operação procuram manter as variáveis. Pode ocorrer, porém, do sistema sair desta

faixa devido a alteração em algum dos diversos elementos que compõe esta complexa

rede de elementos do processo e as possibilidades de combinações de elementos

gerando eventos inéditos são enormes, demandando do Técnicos de Operação uma

análise e atuação rápida para sanar ou minimizar as conseqüências deste evento

71

indesejável para trazer a unidade ao estado de continuidade operacional, com segurança.

Essa experiência para um determinado evento pode ser única, uma vez que outra

conjunção dos mesmos elementos que geraram aquele evento pode não ocorrer

exatamente da mesma forma nunca mais. Mas as conseqüências para o processo, os

procedimentos adotados, suas respostas positivas e negativas para o “combate” a

emergência geram uma grande quantidade de conhecimento que pode e deve ser

aproveitado para a formação e aperfeiçoamento dos Técnicos de Operação.

Há também os procedimentos que por ocorrerem esporadicamente,

embora de grande importância por serem geradores de conhecimento, podem não ser

presenciados por uma grande quantidade de Técnicos de Operação ao longo de sua

carreira profissional, em função do regime de turno ininterrupto de revezamento. Cada

um desses eventos também vai gerando um acúmulo de conhecimento específico de

grande utilidade para o desenvolvimento dos profissionais envolvidos e para a equipe, já

que envolve não só o conhecimento prático e teórico sobre o processo e o equipamento,

mas também outras dimensões como o trabalho em equipe.

Assim, a consolidação e valorização desses conhecimentos tácitos já

reconhecidos como de grande importância para o processo de formação dos

profissionais tentarão ser incorporados pela metodologia proposta por este trabalho

através de algumas estratégias, que serão vistas adiante, como a participação efetiva dos

profissionais na definição das necessidades de formação, no desenvolvimento dos

ambientes virtuais, etc., bem como nas propostas de continuidade deste trabalho.

b. Outro princípio considerado é que as enormes

possibilidades e as potencialidades conhecidas e ainda não exploradas da Realidade

Virtual no campo da Educação, seja acadêmica ou profissional, não devem fazer-nos

perder de vista que ela é uma ferramenta e que passada admiração inicial não se pode

considerar que ela por si só terá a possibilidade de transmitir bem o amplo espectro de

conhecimentos necessários para uma boa formação, em especial no caso dos Técnicos

de Operação, sem o apoio do saber pedagógico, sob risco de uma sub-utilização, não

alcançando plenamente o potencial desta ferramenta ou, o que será pior, levando a

orientações erradas.

c. A Tabela 6 apresenta alguns princípios de design

instrucional multimídia (NORTON, CAMERON, et al., 2008) a partir de outros

72

trabalhos diversos e resume alguns itens importantes a serem seguidos na construção

das soluções educacionais em Realidade Virtual, baseados na teoria da carga cognitiva e

na teoria do código dual. A primeira se baseia no fato dos indivíduos possuírem um lim

na capacidade de seus canais de aprendizado, sendo importante evitar-se uma

sobrecarga nesses canais o que pode levar a um sub-processamento das informações. O

segundo baseado na existência de dois sistemas diferentes de processamento, um verbal

e outro visual, que atuam independentes e da integração desses dois modelos mentais é

formado o entendimento.

Princípio Descrição Base teórica

Princípio da representação

múltipla

Explicações em palavras e

figuras são melhores que

palavras e figuras separadamente

Com a exposição a palavras e

figuras, o estudante pode

exercitar os canais visual e

verbal e efetuar a construção das

conexões entre os mesmos,

gerando aprendizado

significativo

Princípio da contiguidade Representações de palavras e

figuras são melhor apresentadas

simultaneamente que

sequencialmente

Estudantes são capazes de

guardar modelos verbais e

visuais na memória ao mesmo

tempo. A diferença de tempo

entre a apresentação dos

formatos resulta na perda de um

dos modelos. Dessa forma os

alunos perderiam a habilidade de

construir conexões entre os dois

modelos.

Princípio da coerência O uso de poucas palavras e sons

pertinentes é melhor que a

aplicação de distrações

supérfluas

Embelezar uma informação com

fatos e sons aumentam carga

estranha, provocando distração e

reduzem o poder de

processamento

Princípio da modalidade Narrações isoladas são melhores

que textos na tela acompanhados

de narrações

Narração emprega somente o

canal cognitivo aural enquanto

narração com texto na tela

aumenta a carga cognitiva no

73

canal visual e no canal verbal

Princípio da redundância Animação e narração trabalham

melhor que animação, narração e

texto na tela

Três fontes de informação

sobrecarregam os caminhos

cognitivos. Apresentar dois

apoios visuais leva ao efeito de

atenção dividida

Princípio da contiguidade

espacial

Palavras impressas são melhor

localizadas próximas a suas

figuras associadas

Separação visual causa um

aumento na carga cognitiva

estranha

Efeito de personalização Aprendizado é reforçado quando

q lição é apresentada como uma

conversação

A linguagem na forma de

conversação requer menos

esforço de processamento

cognitivo. O formato de

contação de estórias é mais fácil

de compreender e lembrar que

outras formas de discurso.

Princípio da auto-referenciação Alunos entendem melhor o

fenômeno ou informação quando

é apresentado em primeira ou

segunda pessoa em vez de na

terceira

O formato de contação de

estórias é mais fácil de

compreender e lembrar que

outras formas de discurso.

Dirigindo-se diretamente aos

estudantes eles se encorajam a

codificar a mensagem como uma

experiência pessoal.

Experiências são mais fáceis de

estruturar em uma rede de

conhecimento.

Tabela 6-Princípio de design instrucional de educação multimídia (NORTON, CAMERON, et al., 2008)

7.1.2. Processos e procedimentos

Conforme já explicado anteriormente(ver Capítulo43) a complexidade

das atividades laborais desenvolvidas pelos Técnicos de preparação, demandam uma

ampla formação teórica e prática.

74

Destacaremos, no entanto, para fins de classificação, dois elementos

dentro da formação necessária aos Técnicos de Operação dentro dos quais conseguimos

enquadrar basicamente todas as necessidades de treinamento dos Técnicos de Operação:

processos e procedimentos.

a. Processos

b. Procedimentos

Segundo ROMERO (2005):

“Do ponto de vista de produção, o processo é geralmente

tomado como o lugar onde os materiais e a energia se juntam para fazer

um produto desejado...

...Qualquer operação ou série de operações que produza o

resultado final desejado é considerada um processo. Geralmente, o

processo consiste na modificação das matérias primas, colocadas na sua

entrada, nos produtos finais, obtidos em sua saída, através do suprimento

de energia, durante um determinado período de tempo.”

No capítulo 3, foram explicados os principais processos da indústria

do refino(destilação,craqueamento, etc.). Utilizaremos aqui essa definição valendo tanto

para aspectos teóricos quanto práticos dos processos, ou seja, tanto a teoria da destilação

quanto processo industrial chamado destilação serão para nossa metodologia tratados

ambos como processos a serem aprendidos pelos Técnicos de Operação em sua

formação.

Um procedimento é uma seqüência de ações, que permitem atingir um

determinado objetivo ou realizar um trabalho e alcançar o resultado esperado. Nas

indústrias temos os Procedimentos Operacionais Padrão definidos por COLENGHI

(1997) como:

“... a descrição detalhada de todas as operações

necessárias para a realização de um determinado procedimento, ou seja, é

um roteiro padronizado para realizar uma atividade. Têm uma

75

importância capital dentro de qualquer processo funcional, cujo objetivo

básico é o de garantir, mediante uma padronização, os resultados

esperados por cada tarefa executada.”

Sobre a utilização de Realidade Virtual para treinamento de

procedimentos, PONDER, HERBELIN, et al., 2003 descrevem alguns grupos nos quais

os treinamentos com utilização de Realidade Virtual podem se enquadrar: os

treinamentos de habilidades físicas e motoras, de procedimentos e habilidades

psicológicas. Este último, também chamado de treinamento de situações ou de tomada

de decisão procura ajudar o profissional a vencer ou diminuir barreiras psicológicas para

o desempenho das suas atividades, submetendo-o “virtualmente” a situações que

possam afetar sua estabilidade emocional.

Em relação aos primeiros, necessitam normalmente de interfaces de

“hardware” sofisticadas, similares aos equipamentos originais, já que a sensibilidade na

atuação nos dispositivos é determinante na assimilação da habilidade necessária ao

desempenho das funções destes profissionais. Um bom exemplo são os simuladores de

vôo.

Quanto aos treinamentos de procedimentos em Realidade Virtual,

segundo BELLOC (2011):

“...o grupo de aplicações que contempla o treinamento de

procedimentos tem como objetivo fazer com que o usuário entenda quais

tarefas ou ações são necessárias para cumprir com um determinado

objetivo, dando ênfase nas dependências existentes entre estas ações e

nas conseqüências decorrentes da execução da ação.”

As atividades e habilidades a serem desenvolvidas na formação inicial

e continuada de Técnicos de Operação com a utilização de Realidade Virtual podem ser

enquadradas simultânea ou separadamente nos treinamentos de procedimentos, por

serem suas tarefas fortemente escoradas nos mesmos, e no treinamento de tomada de

decisões ou de situação, já que, conforme descrito no item 4.3, uma das características

do trabalho dos Técnicos de Operação é, muitas vezes, a necessidade de tomar decisões,

que muitas vezes precisam ser rápidas e sob pressão.

76

Podemos ainda classificar, tanto o processo quanto o procedimento

em:

a. Específicos

b. Gerais

Procedimentos e processos gerais referem-se ao aprendizado dos

princípios fundamentais que norteiam uma prática ou uma teoria. No caso dos

procedimentos gerais um exemplo seria a seqüência de passos tecnicamente correta para

partir um determinado tipo de bomba industrial, enquanto que em relação aos processos

um exemplo seria o processo de destilação. Em ambos os casos estamos falando de um

conhecimento básico prático e teórico, respectivamente, válido para todos os objetos de

estudo enquadrados dentro daquela categoria.

Os processos e procedimentos específicos abrangem aqueles que se

referem e são válidos para um determinado equipamento, sistema ou processo. Como

exemplo de procedimento específico podemos citar a seqüência de passos tecnicamente

correta para partida da bomba de carga(P-506) da Unidade de Craqueamento Catalítico

da REDUC(Refinaria Duque de Caxias) e como processo específico a destilação na

torre fracionadora T-501 nesta mesma unidade. As características desta bomba, como

sua carga, rotação, etc. lhe conferem determinados comportamentos e certas respostas

ao Técnico de Operação que podem fazer com que seja necessário ou valha a pena um

treinamento que simule estas condições, em função de algum passo específico ou algum

detalhe particular na forma de executar algum dos passos do procedimento. Do mesmo

modo em relação ao processo de destilação na T-501, este equipamento foi projetado

para atender um determinado tipo de carga, tem variáveis de serviço com valores de

projeto que devem ser respeitados na sua operação, etc. e um manual próprio de

operação. Conforme dito no item 3.3.2 deste trabalho, de um modo geral, na área de

refino não existem duas unidades iguais em função da diversidade de cargas a serem

processadas, produtos a serem obtidos, etc. Assim, conseqüentemente, a maior parte dos

equipamentos são produzidos especificamente para uma unidade industrial de processo.

No caso da torre T-501 citada acima o processo de destilação ocorrerá, por exemplo,

com valores de controle de variáveis (pressão, temperatura, vazão de refluxo, etc)

diferentes de outras torres similares onde ocorre o mesmo processo básico de destilação.

77

Desse modo podemos ter as seguintes classificações: processos gerais,

processos específicos, procedimentos operacionais gerais e procedimentos operacionais

específicos.

7.1.3. Necessidades de formação dos Técnicos de Operação

Dentro deste quadro podemos dividir as necessidades de formação do

Técnico de Operação nos seguintes aspectos:

a. Formação inicial para capacitação nos processos e sistemas

gerais

b. Formação inicial para capacitação nos procedimentos

operacionais gerais

c. Formação inicial e continuada para capacitação nos processos e

sistemas específicos

d. Formação inicial e continuada para capacitação nos

procedimentos operacionais específicos

Os dois primeiros itens visam atender a formação inicial de novos

técnicos de operação de processos, onde o foco principal é a formação geral, ou seja, o

conhecimento dos diversos processos existentes e simulações de atuação e resposta do

processo, visando o aprendizado da resposta dos processos a alteração das variáveis e

os procedimentos básicos de operação (drenagens, “by-pass”, partidas de equipamentos,

retirada de equipamentos de operação, etc.).

Os dois últimos têm por objetivo a formação continuada de técnicos de

operação de processos já formados e técnicos de operação em formação, porém já em

uma segunda etapa de treinamento, quando já lotados em uma unidade industrial

específica. Neste caso o ambiente pretende recriar virtualmente um sistema existente,

buscando a reprodução mais fiel possível, não só do processo como das respostas a

atuação nas variáveis neste ambiente virtual, em tempo real.

78

7.1.4. Os tipos de ambientes virtuais necessários

No item 7.1.1, que descreve os princípios básicos dessa metodologia e

em outros pontos deste trabalho, citamos que a Realidade Virtual deve ser uma

ferramenta dentro de um trabalho maior de formação profissional e subordinada a

princípios pedagógicos. Desse modo classificamos os tipos de ambiente virtuais a serem

modelados como decorrência das definições dos tipos de elementos necessários a

formação dos Técnicos de Operação (processos e procedimentos), suas classificações

(gerais e específicos), e as necessidades de formação dos profissionais descritas nos

itens anteriores.

Assim, quanto aos ambientes virtuais a serem gerados, temos:

a. os ambientes para simulação de processos e procedimentos

característicos da indústria do refino, podendo para isso ser ou

não utilizado um sistema existente

b. os ambientes específicos para treinamento em uma

determinada unidade industrial, sendo que neste caso deverá

ser utilizado um ambiente virtual que reproduza essa unidade

industrial, objeto do treinamento (WASFY, WASFY e NOOR,

2004)

Diversos trabalhos (STAFFORD e HAUSER, 2010) (HOISET e

GLITTUM, 2008) (HOLM, PRIGLINGER e GMBH, 2008) (BELLOC, 2011) indicam

a possibilidade existente hoje de se aproveitarem modelos de engenharia de projetos

gerados em ferramentas CAD para transformá-los em ambientes virtuais interativos ou

não. Segundo BELLOC (2011):

“Outro fator que contribui para a adoção de treinamentos

virtuais é a vasta utilização de modelos CAD na indústria. A

disponibilidade destes modelos reduz o trabalho necessário para elaborar

os cenários de treinamento, pois grande parte do processo de modelagem

já foi realizado, sendo necessário apenas converter o modelo CAD para

um formato passível de visualização em tempo real.”

Tal proposta adotada nesta metodologia sempre que possível, agrega

valor a ferramenta, aumentando o retorno do investimento, além de diminuir os custos

79

no desenvolvimento da solução educacional. Necessita, porém, de algumas ações que

também devem ser procedimentadas.

7.2. Descrição da metodologia

7.2.1. Etapas

A metodologia desenvolve-se através das seguintes etapas:

a. Definição da equipe interdisciplinar

b. Definição dos processos/sistemas a serem modelados

c. Definição dos objetivos

d. Desenvolvimento dos diagramas

e. Desenvolvimento dos modelos dos ambientes virtuais

f. Testes

g. Validação da equipe interdisciplinar

A Figura 11 mostra uma representação esquemática da proposta

metodológica e os itens seguintes descrevem cada um dos seus passos.

Definição do(s) processo(s) / sistema(s) ou procedimento(s) ou a ser(em) modelado(s)

Processo Sistema

Procedimento

Definição dos objetivos

Diagrama

Diagrama

Desenvolvimento do modelo do ambiente

virtual

Definição da Equipe

Multidisciplinar

Testes

Desenvolvimento dos diagramas

Validação pela Equipe Multidiscipli

nar

Figura 11 - Diagrama esquemático da metodologia proposta

80

7.2.2. Definição da equipe multidisciplinar

A equipe multidisciplinar tem por objetivo obter a complementaridade

de habilidades necessárias para o desenvolvimento das soluções educacionais baseadas

em Realidade Virtual para treinamento dos Técnicos de Operação, buscando preservar a

idéia do professor autor (no nosso caso, o conhecimento teórico-prático dos Técnicos de

Operação mais experientes), conforme discutido no item 6.2.16.2.1

Naquele item estabelecemos uma discussão sobre as habilidades

necessárias ao professor que desejasse desenvolver material de ensino com utilização de

ferramentas baseadas em realidade virtual ou em ambientes virtuais de aprendizagem.

Verificamos que, apesar do surgimento de ferramentas visando facilitar este trabalho e

embora seja importante ou até mesmo o ideal a autoria do professor, seria possível e no

momento mais realista, baseado em algumas propostas existentes, a criação de um

grupo interdisciplinar guiado pelo professor para gerar este material didático, pois “’

para desenvolver conteúdos atraentes são necessárias, além do conhecimento do tema,

habilidades pedagógicas e de design gráfico’,um conjunto de habilidades que não fazem

parte da formação dos professores” (FUCKS, GEROSA e LUCENA, 2000).

No caso da formação inicial e continuada dos Técnicos de Operação

(e provavelmente em muitas carreiras profissionais que demandem um grande

conhecimento prático, associado a bagagem teórica para a boa execução de suas

atividades) , os profissionais mais experientes são os grandes detentores do

conhecimento a ser transmitido. O primeiro princípio básico desta metodologia(ver item

6.1.1) refere-se a este conhecimento tácito citado por KUENZER (2007) e NORTON,

CAMERON, et al. (2008). Não detendo estes os conhecimentos pedagógicos que

defendemos como necessários para a utilização plena e adequada das ferramentas de

Realidade Virtual aplicadas a capacitação dos Técnicos de Operação, bem como das

habilidades de modelagem de ambientes virtuais, preencheremos estas necessidades

optando pela formação de uma equipe interdisciplinar, das quais constarão um

pedagogo, preferencialmente da área de treinamento profissional e um modelador dos

ambientes, além de um coordenador que seja responsável pelo projeto e tenha visão

sistêmica de todo o processo de criação da solução educacional.

81

Descrevemos, desse modo, as atribuições ou o objetivo da presença de

cada um na equipe multidisciplinar: o Técnico de Operação experiente é o detentor do

conhecimento a ser transferido, como foi dito acima corresponde ao professor autor

discutido no item 6.2.1.

O pedagogo vai colocar o conhecimento pedagógico a serviço do

grupo e cuidar para que o objetivo educacional proposto inicialmente seja bem definido

e não se perca nas possibilidades da Realidade Virtual, enquanto o modelador vai, a

partir da compreensão dos objetivos do treinamento e do conhecimento básico do

processo passado pelo Técnico de Operação construir um ambiente virtual que

corresponda a proposta do grupo.

O coordenador deve organizar o processo, fazer com que cada etapa

seja bem definida, verificar que haja um bom entendimento dos objetivos do

treinamento proposto, estimular a troca para a boa compreensão de cada membro da

área de conhecimento que não lhe pertence e validar com a equipe as diversas etapas

que se encerram.

O modelador vai, a partir do entendimento do processo proveniente

das explicações do Técnico de Operação experiente, das orientações do pedagogo, e da

retroalimentação do grupo transformar o projeto de solução educacional no modelo que

sintetize a proposta do grupo.

7.2.3. Definição dos objetivos

Nesta etapa a partir de uma determinada necessidade de treinamento,

define-se de forma precisa o objeto do treinamento, elaborando-se, a partir deste uma

proposta de solução educacional em Realidade Virtual. Deve ficar claro para a equipe

multidisciplinar se a necessidade de treinamento é para formação inicial ou continuada

e o público alvo: se Técnicos de Operação novos ainda sem lotação, novos já lotados

nas unidades ou Técnicos de Operação experientes. Outra informação importante para

esta etapa é a definição de qual o nível de conhecimento que se deseja que o Técnico de

Operação deva possuir após o treinamento.

82

É importante que haja um foco bem definido dessa necessidade de

capacitação para evitar que sejam despendidos esforços e recursos desnecessários no

desenvolvimento da solução educacional em Realidade Virtual, além da análise da

solicitação para verificar se não seria mais interessante uma divisão em duas ou mais

soluções educacionais. Ou, ao contrário, a união de duas ou mais necessidades de

treinamento em uma solução educacional única.

7.2.4. Definição dos processos/sistemas e/ou procedimentos a serem modelados

A partir do entendimento da necessidade de treinamento a equipe

multidisciplinar pode chegar a conclusão que a solução educacional pode englobar mais

de um processo/sistema ou procedimento, ou a combinação de um ou mais

processos/procedimentos, etc.

Com as informações geradas na etapa anterior definem-se os mesmos

e faz-se a classificação dos tipos de processos/sistemas ou procedimentos que deverão

ser modelados, se gerais ou específicos. Define-se, também, qual a solução em realidade

Virtual mais adequada (animação 3D, imersiva ou não e se imersiva qual o nível de

imersão, interativa ou não e se interativa qual o nível de interatividade, etc) e a partir

dessas decisões, quais recursos tecnológicos disponíveis ou possíveis de serem

adquiridos serão usados, sempre adequando estes ao objetivo do treinamento.

7.2.5. Desenvolvimento dos diagramas

O desenvolvimento dos diagramas procura, através de determinadas

ferramentas, dar uma visão geral que consolide a proposta de solução educacional a ser

construída através dos ambientes tridimensionais necessários ao treinamento a serem

criados em Realidade Virtual, de forma a facilitar a sua geração pelo modelador, pelo

melhor entendimento do que estritamente precisa ser modelado traduzindo o resultado

do trabalho da equipe multidisciplinar nas etapas anteriores.

Para isso foram pesquisadas duas teorias: para os processos a dinâmica

de sistemas e para os procedimentos as Redes de Petri, que se adéquam aos objetivos

descritos acima.

83

No caso da primeira utilizou-se também um aplicativo desenvolvido

pelo GINAPE (Grupo de Informática Aplicada a Educação)do NCE-UFRJ(Núcleo de

Computação Eletrônica da Universidade Federal do Rio de Janeiro),coordenado pelo

Prof. Fábio Ferrentini Sampaio.

7.2.5.1. Processos

Como foi explicado no Capítulo 3, para obtenção dos diversos

produtos resultantes dos processos que ocorrem em uma indústria de refino, estes

processos são controlados através de diversas variáveis. Equipamentos como bombas,

compressores, etc., geram ou alteram variáveis como vazões, temperaturas pressões,

etc. que são, de um modo geral, mantidas nos valores desejáveis, ou seja, dentro dos

parâmetros necessários para que sejam obtidos os resultados esperados, através de

controladores(de nível, de pressão, de vazão, etc.), válvulas , dentre outros. Nesse

sistema extremamente complexo a alteração de um desses valores de variáveis, afeta

diversas outras que com elas se inter-relacionam, sendo que quando ocorre um evento

perturbador do sistema que leva alguma variável a uma variação brusca(a parada

repentina em uma bomba, a chamada “queda” da bomba, por exemplo) haverá uma

propagação dessa perturbação em todo o sistema, ou em uma parte do mesmo, que pode

ser suficiente para provocar transtornos como o perda de especificações de produtos, a

parada de unidades ou em casos mais críticos acidentes de processo.

Conforme descrito acima essas variáveis guardam um inter-

relacionamento, cujos valores nas faixas adequadas de trabalho mantêm o sistema

estável e o conhecimento dessas relações é básico para o desempenho dos Técnicos de

Operação. Esse inter-relacionamento que, de certa forma, descreve basicamente o

funcionamento de um sistema, dependendo do mesmo, pode ser bem complexo e

compreender seu comportamento, mesmo que qualitativamente, será também muito

importante para que a equipe multidisciplinar possa ter o entendimento mínimo do

processo, explicado pelo Técnico de Operação experiente que dela fará parte, de forma

que cada um dentro da sua especialidade e atribuições no grupo possa avaliar ao longo

do processo de geração da solução educacional a manutenção dos objetivos definidos

na terceira etapa.

Para isso a geração de uma representação gráfica desse inter-

relacionamento das variáveis seria útil para ambos objetivos: dar um melhor

84

entendimento do processo ao grupo de trabalho e auxiliá-lo a “enxergar” exatamente os

sistemas realmente necessários de serem modelados para obtenção dos objetivos. Além

disso, será também útil ao integrante da equipe multidisciplinar com a função de gerar

o modelo tridimensional, interativo ou não , para que possa ter uma noção mais clara de

qual o comportamento de determinado elemento do ambiente virtual modelado diante

de determinada ação do aluno ou do comportamento de outro elemento do ambiente

virtual. Com este fim utilizaremos a ferramenta WLinkIt, programa livre, desenvolvido

para modelagem em educação, que pelas suas características poderá servir ao nosso

propósito. Descreveremos em seguida alguns conceitos importantes para seu

entendimento.

7.2.5.1.1. Modelagem na Educação

Conceitualmente, na área de Educação, simular é imitar alguma coisa

e para que se possa fazer uma simulação é necessário que se tenha um modelo que possa

representar razoavelmente o objeto, processo, fenômeno, etc. originais.

Em NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO( 2010), encontramos a seguinte

definição para modelo:

“Um modelo representa fatos, eventos, objetos ou

processos que ocorrem no mundo real ou num mundo imaginário e pode

ser físico,..., matemático,..., computacional ou uma combinação de um ou

mais destes tipos. O modelo é, em geral, a simplificação de um objeto ou

fenômeno existente no mundo real. Por ser mais simples do que a própria

realidade, facilita o processo de entendimento e/ou estudo do objeto ou

fenômeno modelado.”

Em Educação, o objetivo é que haja interação, reflexão debate em sala

de aula a respeito do tema objeto da modelagem e da simulação. Essa experiência pode

ser feita em sala de aula de duas formas: a expressiva, onde o próprio aluno cria o

modelo e faz a simulação, e para ao que é levado a desenvolver o pensamento sistêmico

e a exploratória onde o aluno explora um modelo construído por um especialista, pelo

professor ou outro aluno. A nossa proposta metodológica para modelar processos

85

industriais de refino tem em comum com este segundo tipo a criação do modelo pelo

especialista, no caso o Técnico de Operação experiente, porém o objetivo, neste caso, é

dar um a melhor compreensão do processo aos componentes da equipe interdisciplinar,

além de uma visão ampla das relações entre as variáveis que facilite a verificação do

caminho na obtenção dos objetivos, evitando desvios e seja um facilitador para o

modelador do ambiente virtual.

7.2.5.1.2. Tipos de modelos

A Figura 6 mostra uma categorização dos modelos.

Figura 12 - Tipos de modelo (GINAPE- GRUPO DE INFORMÁTICA APLICADA A EDUCAÇÃO/NCE- NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO, 2010)

Os modelos podem ser classificados em estáticos e dinâmicos. O

primeiro tipo refere-se àqueles em que os elementos do sistema não sofrem alterações

ao longo do tempo. O segundo engloba os modelos que buscam representar situações

que sofrem mudanças ao longo do tempo, utilizados para analisar problemas,

antecipando soluções e prevendo resultados, são mais comuns no dia a dia.

Os modelos dinâmicos ainda podem ser classificados em modelos

dinâmicos quantitativos, que buscam representar a relação matemática entre variáveis,

os modelos dinâmicos qualitativos, que ao contrário do anterior, utiliza símbolos

nãoxmatemáticos para representar as relações entre seus elementos, baseando-se em

descrições destes elementos e das suas relações no mundo.

86

Há um terceiro grupo: são os modelos dinâmicos semi-quantitativos

que podem ser definidos como da seguinte forma:

“Os modelos semi-quantitativos usam relacionamentos

ordinais para descrever comportamentos(incrementar, decrementar,

maior que, menos que, relações de causa e efeito, etc.). São os mais

usados para descrever situações do dia a dia e para expor as mudanças

que ocorrem nos sistemas.” (NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO

ELETRÔNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE

JANEIRO, 2010)

A definição desse tipo de modelo dinâmico mostra o quanto o mesmo

seria útil para retratar um processo/sistema de uma unidade de refino, mostrando as

relações entre as diversas variáveis que dele fazem parte. O aplicativo WLinkIt é

utilizado para modelar este tipo de sistemas e foi escolhido neste trabalho, também em

função disto, para ser a ferramenta de pré-modelagem dos processos dentro da

construção da solução educacional.

Esse programa de modelagem baseia-se em uma área de conhecimento

chamada dinâmica de sistemas.

7.2.5.1.3. Dinâmica de sistemas

Desenvolvida como uma disciplina acadêmica por Jay W. Forrester no

MIT(Massachussets Institute of Technology, em 1956, a dinâmica de sistemas é hoje

utilizada em diferentes áreas de conhecimento. Pode ser definida como:

“ A dinâmica de sistemas (sytem dynamics) é um conjunto

de ferramentas e métodos que têm por objetivo a análise e o estudo do

funcionamento de sistemas dinâmicos (sistemas que sofrem alteração ao

longo do tempo).

Na dinâmica de sistemas, um sistema pode ser definido de

forma resumida como um conjunto de elementos que se relacionam entre

si ao longo do tempo e que forma um todo unificado.” (GINAPE-

GRUPO DE INFORMÁTICA APLICADA A EDUCAÇÃO/NCE-

87

NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO, 2010)

Um sistema possui uma estrutura representada pelas relações e

conexões entre seus elementos, sendo chamada de comportamento de um sistema o

modo como ocorrem as mudanças desses elementos ao longo do tempo.

Outros conceitos importantes da dinâmica de sistemas são os de

pensamento sistêmico e feedback ou retroalimentação. O primeiro refere-se a uma

forma de analisar os fenômenos, não de forma linear, enxergando os diversos elementos

separadamente, mas analisando o sistema no seu todo, descobrindo as variáveis que

participam do fenômeno, como estas influenciam e são influenciadas pelas demais

variáveis, verificando a existência de ciclos de eventos, padrões de comportamento. O

desenvolvimento desta capacidade propicia uma melhor análise tanto da estrutura

quanto do seu comportamento.

A retroalimentação se caracteriza pela alteração de informações

originais ao processo serem modificadas pelos resultados, pela saída do processo,

formando um ciclo constante característico de sistemas dinâmicos e mais próximo do

mundo real

Esses conceitos mostram que, embora com outros objetivos, essa

teoria é adequada para a representação dos sistemas referentes aos processos de refino

de petróleo e seu melhor entendimento. Podemos, por exemplo, citar um processo de

destilação e as relações entre o aumento da variável temperatura de fundo de uma torre

de destilação e a variável vazão de refluxo de topo.

Figura 13 - Feedback ou retroalimentação

Ou seja, há uma constante retroalimentação aos controladores de

temperatura do fundo da torre e de vazão de refluxo, para que as variáveis sejam

88

mantidas na faixa ideal para que os diversos “cortes” possam sair dentro de certas

especificações para continuar o processo. Outra observação é que neste exemplo

analisamos um sistema simples que faz parte de um sistema maior que envolve todo o

processo de destilação, com uma quantidade muito maior de variáveis e suas inter-

relações. Este processo de destilação está também integrado ao processo maior da

unidade de destilação da refinaria. Assim podemos, utilizando esta teoria, além de

entender o sistema/processo, definir melhor, as variáveis realmente relacionadas ao

nosso objetivo de estudos.

7.2.5.1.4. Diagramas causais

Os diagramas causais ou diagramas de ciclo causal são uma

representação gráfica utilizada para representar os elementos de um sistema e as

relações entre eles. É composto basicamente por palavras e setas e mostram o tipo de

relação entre cada par de conceitos e estas relações, chamadas enlaces, podem ser de

dois tipos: enlaces reforçadores e enlaces de equilíbrio.

Os enlaces de reforço ocorrem quando na relação entre duas variáveis

do sistema ambos crescem ou decrescem na mesma direção, ou seja, se um deles

aumenta o outro também ou se um deles diminui o outro também diminuirá. Esse

crescimento na mesma direção é representado por um sinal de mais no centro do elo,

que não quer necessariamente significar uma aumento no valor dos elementos, mas uma

alteração similar, seja ela positiva ou negativa. Os enlaces de reforço são também

conhecidos como enlaces de retroalimentação positivos, por proporcionarem um

aumento ou diminuição da condição inicial a taxas crescentes.

Podemos dar como exemplo na área de processo de refino a relação

entre a vazão de catalisador regenerado no “stand-pipe”de regenerado e a temperatura

de craqueamento no processo de craqueamento catalítico. Este processo será usado no

protótipo e está explicado no item 7.1. e seu diagrama causal desta relação está

representado na

89

+

Figura 14 - Enlace de reforço

Os enlaces de equilíbrio ocorrem quando o aumento ou diminuição de

uma variável do sistema provoca o mesmo tipo de alteração em uma segunda variável.

Já o aumento ou diminuição desta segunda variável provoca a alteração inversa na

primeira. De forma similar aos enlaces de reforço, é representado por um sinal de menos

no centro do elo com o significado de comportamento contrário nas mudanças de uma

ou outra variável. Os enlaces de equilíbrio são chamados de enlaces de retroalimentação

negativos, pois tendem a amenizar, com crescimento ou declínio, uma situação inicial,

buscando a estabilidade do sistema. Caracterizam “...os mecanismos que os sistemas

usam para solucionar problemas.” (NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO, 2010)

-

Figura 15 - Enlace de equilíbrio

90

7.2.5.2. Procedimentos - Redes de Petri

As Redes de Petri (ou simplesmente RdP) foram apresentadas por

Carl Adam Petri em sua tese de doutorado intitulada Kommunication mit

Automaten(Comunicação com Autômatos), defendida na Universidade de Bonn em

1962, como uma proposta de modelagem de sistemas. Teve suas primeiras aplicações

desenvolvidas em 1968, pela norteamericana A.D.R. (Applied Data Research, Inc , em

seu projeto Information System Theory, onde muito da notação e da representação hoje

utilizada em RdP foi criada. Os anos setenta marcaram uma expansão das aplicações de

RdP, em especial devido as pesquisas realizadas pelo MIT (Massachusetts Institute of

Technology), em seu projeto MAC, através do grupo de Estruturas Computacionais e os

anos oitenta marcaram a ampliação das possibilidades das RdP, através do surgimento

das RdP de alto nível, levando a sua utilização para os mais variados campos, como

automação de escritórios, bancos de dados,inteligência artificial e sistemas de

informação de maneira geral. Nos final dos anos noventa novas evoluções levaram ao

tratamento de aspectos temporais, inexistentes até então. Em função da diversidade de

variantes em função das muitas aplicações desenvolvidas buscou se a partir de 1995 a

padronização das Redes de Petri, através de uma proposta Prof. Jonathan Billington

levada à ISO, International Standards Organization levada a termo nos anos 2000. As

Redes de Petri são hoje utilizadas nas mais diversas áreas como automação de

escritórios, automação de manufatura, avaliação de desempenho, bancos de dados,

circuitos integrados, protocolos de comunicação, sistemas distribuídos e sistemas de

produção (MARRANGHELLO, 2005).

(BELLOC, 2011)desenvolveu um trabalho onde busca estruturar a

criação de simuladores de procedimentos em Realidade Virtual e compara algumas

técnicas existentes para descrever procedimentos como Objetivos e Restrições, Grafos,

Diagrama LORA E Redes de Petri, gerando a Tabela 7.

Ainda segundo BELLOC (2011): “... as Redes de Petri possuem uma

representação gráfica que pode auxiliar sua utilização por profissionais sem

conhecimento técnico avançado da ferramenta...”, o que se adéqua as necessidades do

91

Objetivos e Restrições

Grafos LORA Redes de Petri

Representação explícita das dependências

Não Sim Sim Sim

Organização em hierarquia Sim Sim Sim Sim

Caminho de retorno Sim Parcial Não Sim

Trechos mutuamente exclusivos Sim Não Sim Sim

Complexidade de utilização¹ Alta Baixa Média Média

Tabela 7 - Comparação entre técnicas para descrição de procedimentos

¹Baseada em tabela de (BELLOC, 2011): “A complexidade destas técnicas também foi classificada de

forma qualitativa, avaliando a quantidade de conceitos envolvidos na utilização destes modelos em

casos reais” (BELLOC, 2011)

grupo multidisciplinar. Além disso:

“ De acordo com os trabalhos estudados, as Redes de Petri

se mostram como uma alternativa interessante para realizar a

representação de procedimentos, pois além de possuírem recursos

suficientes para descrever relações complexas de dependência, o seu uso

já foi consolidado em diversas outras áreas do conhecimento, o que

promove a disponibilização de livros e tutoriais, além de softwares e

ferramentas gratuitas sobre o tema.” (BELLOC, 2011)

As Redes de Petri são formadas basicamente por dois elementos: o

primeiro, chamado transição, é um componente ativo que corresponde a uma ação

realizada no sistema e o segundo, chamado lugar, é um componente passivo que

corresponde a alguma variável de estado do sistema. Para que as ações ocorram existem

pré-condições ou condições das variáveis de estado do sistema, de forma similar após a

ocorrência de uma ação, informações de lugares são alteradas, gerando pós-condições.

Transições e lugares são interligados por setas ou arcos direcionados,

que representam as relações entre estes elementos, sendo que quando os arcos

interligam lugares a transições representam relações entre condições verdadeiras

92

possibilitando que as ações sejam executadas. Ligações no sentido oposto, ou seja, de

transições para lugares representam relações entre ações e condições que se tornam

verdadeiras a partir da execução das ações. A execução das ações, também chamada de

disparo das transições, é controlada pelo número de marcas e sua distribuição nos

lugares. Graficamente os lugares são representados por circunferências ou elipses e as

transições por segmentos de reta, retângulos ou barras (PÁDUA, SILVA, et al., 2004).

Nome do componente Representação gráfica Tipo Correspondência

Transição Ativo Ação

Lugar Passivo Variável de estado

─ ─ Relações entre componentes

Tabela 8 - Elementos básicos das Redes de Petri:Características e representação gráfica

Um exemplo de utilização das Redes de Petri, seria um diagrama que

representasse um procedimento seqüencial como o da Figura 16., onde as ações

referentes a transições T1 a T6, devem ser executadas nesta ordem para cumprimento do

procedimento associado a atividade.

L1 T1 L2 T2 L3 T3 L4 T4 L5 T5 L6 T6

Figura 16 - Exemplo de Redes de Petri representando um procedimento seqüencial

Esse procedimento poderia representar a retirada de uma válvula de

operação, utilizando-se o “by pass”(desvio)21 sendo, neste caso:

L1: Bloqueio do desvio fechado e bloqueios a montante e a jusante da

válvula aberttos

T1: Abrir lentamente 1/3 do bloqueio de desvio

21

Esta é uma manobra operacional muito comum em uma unidades industriais de processo. O by-pass é

um desvio do fluxo normal do fluido conduzido pela tubulação. As válvulas de controle possuem

bloqueios a montante(antes da válvula) e a jusante(após a válvula). O by-pass é uma tubulação que

começa antes do bloqueio a montante e termina após o bloqueio a jusante, possuindo ele também um

bloqueio. Este bloqueio é aberto, enquanto os outros dois bloqueios da válvula são fechados, para que

acha o desvio do fluxo e a válvula possa receber manutenção.

93

L2: Bloqueio do desvio aberta 1/3

T2: Fechar lentamente 1/3 do bloqueio a jusante da válvula

L3: Bloqueio do desvio aberta 1/3 e bloqueio a jusante da válvula

fechado 1/3

T3: Abrir lentamente mais 1/3 do bloqueio de desvio


fechado 1/3

T4: Fechar lentamente mais 1/3 do bloqueio a jusante da válvula


fechado 2/3

T5: Abrir lentamente mais 1/3 do bloqueio de desvio

L6: Bloqueio do desvio totalmente aberta e bloqueio a jusante da

válvula fechado 2/3

T6: Fechar lentamente mais 1/3 do bloqueio a jusante da válvula

L7: Bloqueio do desvio totalmente aberta e bloqueio a jusante da

válvula totalmente fechado

T7: Fechar totalmente o bloqueio a montante

Podemos ter Redes de Petri com trechos alternativos, onde deverá ser

feita uma escolha de entre duas opções possíveis e também com retorno de forma que

o usuário possa voltar a um ponto desfazendo as ações pelas quais optou inicialmente e

escolhendo outra alternativa, conforme mostram a Figura 17 e a Figura 18.

Figura 17 - Exemplo de Redes de Petri representando um procedimento com alternativas

94

Figura 18 - Exemplo de Redes de Petri representando um procedimento com possibilidade de retorno

7.2.6. Desenvolvimento dos modelos dos ambientes virtuais

7.2.6.1. Obtenção do modelo tridimensional

Os modelos tridimensionais básicos que serão gerados inicialmente

para tornarem se ambientes animados e/ou interativos podem ser desenvolvidos em

ferramentas tradicionais para estes fins como o AutoCad, Microstation, 3D Studio,

Blender , etc. Por se tratarem de modelos oriundos de projetos engenharia, a modelagem

através de programas de desenho técnico como AutoCad ou Microstation se torna mais

adequada e de acordo com o nível de realismo necessário aos objetivos da solução

educacional e pode ser feita nesses próprios programas ou então realiza-se a exportação

do modelo para receber acabamento(texturas, luz, etc.), além da animação em

ferramentas mais poderosas para este fim. É importante que a equipe interdisciplinar

defina este nível de acabamento, a partir da explicações do especialista na área, que é o

modelador, sempre com foco nos objetivos da solução educacional, para evitar que seja

gerado trabalho desnecessário.

Neste trabalho acompanhamos diversas pesquisas (STAFFORD e

HAUSER, 2010) (HOISET e GLITTUM, 2008) (HOLM, PRIGLINGER e GMBH,

2008) (BELLOC, 2011) que, conforme citado no item 7.1.4, preconizam a utilização

de modelos tridimensionais já existentes, desenvolvidos em ferramentas

CAD(Computer Aided Design) para reaproveitá-los em treinamentos em ambientes de

Realidade Virtual. Entre as vantagens dessa utilização, podemos citar:

a. A utilização de ferramentas CAD de automação de projetos de

plantas industriais é hoje comum nos novos empreendimentos

da área de refino, além das plantas existentes estarem sofrendo

95

“as built”22 com utilização de modernas tecnologias de

escaneamento a laser23

b. Tais modelos têm potencial, se preparados para tal, para

diversas utilizações (simulações de procedimentos de

montagem, acompanhamentos de paradas de manutenção,

etc.), dentre elas o treinamento de profissionais ligados a

unidade industrial de processo modelada, agregando valor e

aumentando assim o retorno do alto investimento na aquisição

e manutenção dessas ferramentas

c. Com a possibilidade de obtenção dos ambientes virtuais de

forma mais rápida, evitando ou diminuindo consideravelmente

o trabalho de modelagem, abaixam-se os custos do

desenvolvimento da solução educacional

A área de Abastecimento da Petrobras(Petrobras/Abast), que engloba

seu parque de refino(ver item 1.2) vem modelando suas unidades industriais utilizando

o programa PDMS (Plant Design Model Sistem) com o objetivo, dentre outros, de

melhorar a qualidade de seus projetos, evitando retrabalhos, diminuindo inconsistências,

reduzindo prazos, etc.. No entanto os modelos tridimensionais gerados, que são na

verdade também um banco de dados, têm um grande potencial para outras utilizações,

agregando valor e gerando um maior retorno do investimento.

A utilização desses modelos para gerar ambientes virtuais de

treinamento se enquadra neste caso, sendo necessário para isso no entanto algumas

ações que possam viabilizar esta utilização, já que esta modelagem não tem este

objetivo específico, e um procedimento para a transformação destes modelos existentes

22

Termo de Engenharia de Projetos que significa o levantamento do “como construído” para consolidar

na documentação final da obra as alterações de campo que o projeto sofreu durante a mesma em

função de melhorias, ou algum tipo de impedimento, como interferências não detectadas

anteriormente, na fase de projeto. Também, neste caso, serve para o levantamento total de unidades

para adequar a documentação ao novo formato de modelo tridimensional, de onde se gera

automaticamente os desenhos para construção e montagem. Após o escaneamento a laser, que gera

uma “nuvem de pontos” que localiza com precisão os elementos escaneados é feita uma conversão para

a plataforma utilizada pela unidade industrial(PDMS,PDS,etc.) obtendo o modelo CAD

23 Ver item 1.2, página 2, Nota de Rodapé

96

em um ambiente virtual interativo, necessita a verificação de compatibilidades,

possibilidades de exportação, etc. para utilização com os softwares a serem adotados

para gerar ambientes virtuais que dêem resposta em tempo real.

7.2.6.2. A exportação para o programa gráfico

Conforme explicado anteriormente, um dos intuitos deste trabalho é

agregar valor aos modelos já desenvolvidos em softwares de automação de projetos

como o SmartPlant, PDS ou, como no caso das refinarias da Petrobrás, o PDMS,

utilizando-os como uma das alternativas para a construção das soluções educacionais

em Realidade Virtual. Para isto tais modelos precisam ser preparados para serem

utilizados em uma ferramenta que gere estes ambientes virtuais e o primeiro passo é a

exportação para um programa gráfico já que, apesar da visualização, a modelo

tridimensional gerado é na verdade a imagem de um banco de dados.

Esse passo intermediário entre a o modelo original e um modelo em

um programa de representação gráfica nem sempre será necessário. No caso específico

de programas CAD, que assim como o PDMS são na verdade um banco de dados é que

será preciso fazer esta transformação. Embora sejam ambos programas CAD, existe

uma grande diferença entre a forma de trabalhar de ambos e também uma maior

abrangência de objetivos dos programas de automação de projetos como o PDMS, PDS,

SmartPlant, etc. em relação aos programas de representação gráfica para engenharia

como AutoCad e Microstation, ou de animação como 3D Studio Max, Blender, etc.. Os

programas que geram o ambiente virtual interativo normalmente precisam de modelos

gerados nestes últimos tipos.

Poderia-se, por exemplo, a partir de um modelo em PDMS de uma

unidade de processo de uma refinaria, fazer-se no primeiro passo da modelagem a

conversão para o formato DWG, original do programa AutoCAD, da Autodesk, e

posteriormente uma exportação para o formato 3DS, original do 3D Studio Max,

também da Autodesk e por fim, através do formato Collada para o Quest3D, onde seria

desenvolvido o ambiente virtual interativo e as animações.24

24

No capítulo 7 são descritos os detalhes do desenvolvimento do protótipo

97

De forma similar ao protótipo desenvolvido neste este trabalho Hoister

et al (HOISET e GLITTUM, 2008) partem de um modelo gerado no PDMS para

desenvolver um ambiente virtual para treinamento seguro na área de segurança

industrial. Em seu sistema foi feita a conversão para o formato V7 DGN, do

Microstation, e deste para um modelo em VRML(Virtual Reality Modeling Language).

“Uma conversão automática de um modelo CAD tem

algumas falhas. Primeiro, pode ser muito rica em detalhes, o que faz com

que o modelo final em VRML seja muito pesado para ser visualizado em

tempo real. Isto é melhorado pela filtragem do banco de dados do PDMS

na conversão para V7 DGN, normalmente pela entidade peso ou

dimensão. Unidades pequenas, como parafusos e porcas que não são

essenciais em comunicação de risco de gás, são abandonadas.

Equipamentos de processo, como tubulações, reatores e separadores são

mantidos intactos.

Em segundo lugar, a informação de cores no PDMS -

normalmente usadas com propósito de classificação interna de

engenharia - é mantida. Isto pode levar a um modelo de aspecto estranho,

com cores brilhantes, artificiais. Alguma edição manual e aplicação de

textura no modelo em VRML levará um visual mais realista” (HOISET e

GLITTUM, 2008)

Em relação a primeira observação há realmente a necessidade de uma

adequação do modelo desenvolvido no PDMS, sendo esta uma das ações necessárias

para que possamos utilizar de forma adequada e potencializada a ferramenta onde será

feita a geração do ambiente virtual interativo. A visualização da planta industrial no

PDMS é na verdade uma interface gráfica de um banco de dados onde são guardadas

todas as informações sobre os elementos da montagem virtual da planta industrial.

Assim, ao gerarmos a visualização de um tubo, estamos na verdade definindo um tubo

específico, com suas especificações de material, schedule25 , classe de pressão26, etc.,

além das informações de características geométricas e de localização espacial e de

25

Espessura da parede de um tubo

26 Pressão máxima para a qual um tubo foi fabricado para suportar

98

cores. Na conversão são extraídas no formato adequado, apenas estas duas últimas que

são as que nos interessam realmente para a utilização no programa de computação

gráfica adotado e para os nossos objetivos.

Para se ter uma idéia da importância desta filtragem, comparando

geometricamente, as informações armazenadas necessárias para a visualização de um

tubo, são em bem menor quantidade que para a visualização de um parafuso ou de uma

porca sextavados27, por exemplo, sendo que para a fixação de um tubo flangeado28, de

um modo geral, necessita-se de diversos parafusos e porcas sextavadas, em ambos os

lados do tubo. Esta relação depende do diâmetro do tubo, mas pode chegar a dezenas de

porcas e parafusos por um tubo, o que significaria , tanto para o programa gráfico

intermediário, quanto para a ferramenta onde será criado ao ambiente virtual, uma

quantidade enorme de informação, importante para o modelo de engenharia, mas

desnecessária para o modelo a ser utilizado na criação da solução educacional.

Quanto a segunda observação, na nossa metodologia ela será avaliada

pela equipe multidisciplinar. No caso do trabalho de (HOISET e GLITTUM, 2008)

houve esta necessidade de dar um tratamento realístico ao cenário virtual, em função do

objetivo específico a que se propunha o treinamento. Em muitos casos as cores

originais, ou com alterações que se julguem necessárias, poderão ser interessantes para

determinado tipo de objetivo, como aprendizado de alinhamento29 de unidades

industriais, por exemplo.

7.2.6.3. A exportação para o programa gerador do ambiente virtual

Com o cenário virtual de treinamento pronto faz-se a exportação do

mesmo para um programa que comporte a criação de ambientes virtuais interativos,

27

Parafuso sextavado: com a cabeça em formato hexagonal; porca sextavada: com formato hexagonal

28 Fixado ou unido a outros equipamentos(tubos, vasos, bombas, através de flanges. Flanges são

elementos de união entre duas peças de tubulação, normalmente parafusados, usados em pares para

efetuar esta união e permitem a desmontagem sem agredir a tubulação.

29 Chama-se alinhamento, no jargão dos Técnicos de Operação, a localização dos diversos

equipamentos, em especial das tubulações, suas origens e destinos, além de seu conteúdo e fluxo,

associados ao processo. É considerado um conhecimento fundamental para atuação na área de um

modo geral, e em especial em emergências

99

onde será produzida de fato a animação, o game, o ambiente interativo, etc. ou qualquer

outro formato da solução educacional que a equipe interdisciplinar tenha decidido e

elaborado. A escolha desta ferramenta passa por diversos aspectos que vão desde a

disponibilidade de recursos até a compatibilidade para importar os formatos de modelos

nos quais serão gerados os cenários virtuais,etc. Um dos fatores mais importantes a

serem considerados é a possibilidade do programa ser o mais intuitivo possível, não

demandando, por exemplo, conhecimento prévio de linguagens de programação.

A linguagem VRML (Virtual Reality Modeling Language), “...é uma

linguagem usada para descrever objetos em três dimensões e combiná-los em cenários

de mundos virtuais...”, sendo “...possível criar simulações interativas que incorporam a

física do movimento..” (NOBRE, HAGUENAUER e CUNHA, 2011). Recurso já

tradicional para este fim e já utilizado em trabalhos provenientes de exportações do

programa PDMS, via formato compatível com o DWG , nativo do AutoCad, encontra

em nosso propósito algumas objeções. Segundo (NOBRE, HAGUENAUER e CUNHA,

2011):

“Os principais desafios para a utilização de VRML no

contexto educacional são: (1) alcançar a qualidade gráfica, pois uma das

principais metas do bom design é estabelecer credibilidade (Nielsen,

2000); (2) conhecer a linguagem VRML, pois, muito embora editores

como Cosmo Worlds 2.0 facilitem a criação dos objetos tridimensionais,

eles são ainda pouco intuitivos e exigem do desenvolvedor um

conhecimento significativo da linguagem.” (NOBRE, HAGUENAUER e

CUNHA, 2011)

E, ainda afirma:

“O desenvolvimento de uma metodologia de projeto é um

dos desafios para o desenvolvimento de Objetos de Aprendizagem

utilizando Realidade Virtual, pois mesmo com a utilização de editores, a

criação de objetos de conteúdo em VRML ainda necessita de

conhecimentos técnicos pouco acessíveis ao professor, mesmo que ele

possua alguma proficiência em informática.” (NOBRE, HAGUENAUER

e CUNHA, 2011)

100

Mesmo adotando uma equipe multidisciplinar, com um membro

especialista para cuidar dos aspectos referentes ao ambiente virtual, ferramentas mais

amigáveis podem diminuir prazos e custos da criação do ambiente virtual interativo ou

não, da animação ou outra opção que tenha sido decidida pelo equipe multidisciplinar.

Programas como o Quest 3D, por exemplo, apresentam esta característica, como

ausência da necessidade de programação.

7.2.6.4. A criação do ambiente virtual

Nesta etapa, já com um entendimento básico do sistema, além do

apoio do Técnico de Operação experiente, com uma definição clara dos objetivos do

treinamento, bem como do que deve ser consolidado no modelo para alcançar estes

objetivos, com o apoio pedagógico do membro da equipe especialista e, por fim, com

uma visão geral do que será modelado obtida através dos diagramas causais, no caso da

modelagem de processos/sistemas, ou das Redes de Petri, no caso de procedimentos, o

profissional responsável pelo desenvolvimento do modelo em Realidade Virtual, poderá

executá-lo.

7.2.7. Testes

O modelo, uma vez pronto, deverá ser testado, em especial no que diz

respeito a correção das inter-relações das variáveis descrita nos diagramas causais e a

seqüência correta dos procedimentos expressa nas Redes de Petri. Os testes serão feitos

também para verificação do atendimento a outros aspectos definidos pela equipe

durante as fases anteriores, como nível de interatividade, nível de imersão, etc. , ou seja,

atendimento geral as definições dadas pela equipe multidisciplinardisciplinar para que o

modelo alcançasse o objetivo proposto.

7.2.8. Validação da equipe interdisciplinar

A partir dos testes realizados e do resultado final do ambiente virtual

desenvolvido a equipe interdisciplinar poderá reavaliar alguns pontos e optar por

alterações , para melhor atendimento ao objetivo ou aprovar o modelo e considerar o

trabalho concluído.

101

8. CAPÍTULO 8 – UTILIZAÇÃO DA METODOLOGIA

Com o intuito de fazer uma avaliação da proposta metodológica, foi

formado um grupo multidisciplinar com o propósito de desenvolver uma solução

educacional para o ensino de um processo específico de uma unidade de processo da

REDUC (U-1250) denominado FCC (Fluid Catalitic Crackeament - Craqueamento

Catalítico Fluido), escolhido informalmente pelos próprios operadores.

O objetivo era que através das reuniões do grupo utilizando a

metodologia fosse avaliado o nivel de entendimento do processo a ter sua solução

educacional montada e a avaliação do grupo sobre a proposta metodológica.

8.1. O processo escolhido : craqueamento catalítico

Conforme citado no item o craqueamento é um processo de conversão,

ou seja, busca através da diminuição do peso e do tamanho da estrutura molecular do

hidrocarboneto a obtenção de derivados. No caso do craqueamento catalítico fluido

estas alterações na estrutura molecular são conseguidas através da utilização de um

catalisador que entrando em contato com a carga da unidade, sob determinadas

condições, promove a quebra das cadeias carbônicas pesadas.

Esse processo ocorre em um equipamento chamado de conjunto

conversor, que pode ser de diversos tipos (Orthoflow,Stacked,Side by Side, etc.), com o

mesmo princípio básico, mas com estruturas diferentes. O conjunto conversor da

unidade de Craqueamento Catalítico Fluido da REDUC é do tipo side by side que é

formado por um reator e um regenerador montados nesta posição relativa(um ao lado do

outro) . No reator ocorrem as reações de conversão propriamente ditas, com as

alterações moleculares desejadas ao longo da parte do reator chamada riser, em função

do contato dessas reações ocorrerem enquanto catalisador e carga, em contato íntimo,

ascendem ao longo do mesmo após entrarem ambos por sua parte inferior, enquanto no

conversor, propriamente dito, o catalisador é recuperado através da queima com ar

quente do coque que o envolveu durante o processo de reação.

102

Riser

Vaso separador

Conjunto ConversorUFCC REDUC

Reator

Regenerador

Striper

HC

p/ f

raci

onad

ora

Gas

com

bust

ãop/

cald

eira

deC

O

Figura 19 - Conjunto Conversor - Unidade de Craqueamento Catalítico Fluido - REDUC - Refinaria Duque de Caxias

Figura 20 - Esquema de funcionamento do conversor tipo side by side

8.2. A equipe interdisciplinar

103

A equipe interdisciplinar prevista na metodologia foi formada pelos

seguintes profissionais: a pedagoga industrial Valéria Figueiredo dos Santos Ferreira, da

Universidade Petrobras, o Técnico de Operação Senior, da Unidade de Craqueamento

Catalítico da Refinaria Duque de Caxias Raul de Carvalho e o Desenhista Industrial

Renan Leser, sob a coordenação do autor deste trabalho. Foram feitas cinco reuniões

com os seguintes objetivos:

1ª reunião: apresentação dos conceitos de Realidade Virtual, dos

objetivos e relevância da proposta metodológica

2ª reunião: Definição do processo ou procedimento a serem

modelados a partir da lista feita pelos Técnicos de Operação: o processo escolhido foi o

craqueamento catalítico. Explicação do mesmo pelo Técnico de Operação Raul

Carvalho

3ª reunião: Explicação pelo Coordenador do grupo sobre Dinâmica de

Sistemas e o aplicativo WLinkit. Geração dos diagramas causais do processo através do

programa WLinkit

4ª reunião: Apresentação do protótipo pelo modelador, o Desenhista

Industrial Renan Leser. Solicitadas pequenas alterações.

5ª reunião: Nova apresentação do protótipo pelo modelador, com

atendimento as solicitações da equipe multidisciplinar, testes e validação da equipe.

104

9. CAPÍTULO 9 – CONCLUSÃO E COMENTÁRIOS FINAIS

9.1. Conclusão

Diversos trabalhos pesquisados (YAHAYA, 2006) (JOU e WANG,

2012) (AUSBURN e AUSBURN, 2008)demonstram que ainda há um vasto campo a ser

pesquisado, no que diz respeito as possibilidades da Realidade Virtual como ferramenta

de capacitação na formação inicial e continuada de profissionais, no que diz respeito a

aspectos pedagógicos, em especial na avaliação do desempenho da aprendizagem em

relação aos métodos tradicionais de ensino profissional. Há também outros poucos

trabalhos (LEE, WONG e FUNG, 2010)que procuram criar uma métrica que permita

melhorara esta avaliação.

As pesquisas existentes apontam , de um modo geral, para um

desempenho superior no aprendizado daqueles cujo processo de aprendizado utilizou-se

de soluções educacionais que envolviam ambientes virtuais (MIKROPOULOS e

NATSIS, 2011) (JOU e WANG, 2012) (RUTTEN, JOOLIGEN e VEEN, 2012).

Uma discussão que se apresenta, ainda com uma lacuna a ser

preenchida é o modo de desenvolvimento das soluções educacionais que pretendam

utilizar esta ferramenta . Este trabalho apresentou uma proposta metodológica, que

busca sintetizar diversas pesquisas que trataram de vários aspectos deste tema de forma

esparsa. Assim algumas dimensões como a autoria do professor, as práticas mais

adequadas para utilização de elementos de mídia , as avaliações das vantagens da

utilização de recursos de ambientes vurtuais, etc. colocadas como importantes fatores

para o sucesso do desenvolvimento das soluções educacionais criadas com utilização de

ambientes virtuais, foram discutidas e consolidadas na montagem da proposta

metodológica, visando dotá-la das referências hoje existentes em relação ao assunto.

Importante lembrar que este desenvolvimento foi feito através da

convergência desses diversos aspectos em torno da metodologia, como citado acima,

bem como da adaptação desses vários conceitos, desenvolvidos muitas vezes para áreas

de ensino mais acadêmico ou outras áreas profissionais, para aplicação em uma área

profissional muito específica e com grandes peculiaridades (Técnico de Operação) e

para a qual, existem poucos trabalhos desenvolvidos e os existentes mais voltados para

105

a implementação do ambiente virtual do que uma discussão procedimental ou

pedagógica que o preceda.

Foram então buscadas soluções que se adaptassem as características

peculiares das funções do Técnico de Operação,baseado em alguns trabalhos e em

especial na pesquisa realizada por Kuenzer junto a Técnicos de Opereração, a respeito

do capacitação dos mesmos e da própria experiência passada do autor como Técnico de

Operação. Uma delas foi a opção pelo grupo multidisciplinar, que procura suprir,

complementar as habilidades necessárias para que o detentor do conhecimento, que

neste caso, no lugar do professor, está o Técnico de Operação experiente, possa ter

transformada em solução educacional com utilização de Realidade Virtual este

conhecimento.

Segundo algumas (NORTON, CAMERON, et al., 2008)pesquisas

esse conhecimento tácito do Técnico de Operação é fundamental para a manutenção da

memória do conhecimento de uma unidade, em função das particularidades de cada

uma, já que, como foi explicado no trabalho, não existem duas unidades totalmente

iguais e mesmo semelhantes têm comportamentos diferentes.

Outro aspecto importante focado pelo trabalho é a definição correta

dos objetivos da solução educacional, para que através do bom entendimento pelos

membros do grupo multidisciplinar do sistema/processo ou procedimento a ser

modelado e das possibilidades oferecidas de nível de realismo, interação e imersão,

possam ser escolhidos os recursos adequados que viabilizem a solução, sem custos

adicionais desnecessários.

A metodologia mostra-se consistente, baseando-se no conhecimento

pedagógico construído até agora sobre a aplicação da Realidade Virtual para

treinamento,. Assim, buscou-se tratar alguns aspectos levantados para utilização de

Realidade Virtual na área de educação profissional e especificamente na formação do

Técnico de Operação: a autoria do professor(no caso o Técnico de Operação, detentor

do conhecimento, pela criação do grupo multidisciplinar), a inserção do saber

pedagógico para potencializar a Realidade Virtual em treinamentos ( pela utilização do

conhecimento pedagógico acumulado até o momento para utilização de Realidade

Virtual), a inserção do conhecimento tácito do Técnico de Operação, como elemento

fundamental na geração das soluções educacionais para formação desses profissionais

106

(pela construção da solução educacional a partir de seus conhecimentos, como professor

autor ou,neste caso, como o detentor do conhecimento).

Como trabalho futuro é importante uma avaliação mais profunda da

eficiência da construção de soluções educacionais utilizando-se esta metodologia,

através de sua aplicação prática no treinamento de Técnicos de Operação, e verificação

de sua eficiência por avaliações de reação, avaliações de impacto,etc. ou outras

metodologias mais específicas como aquelas apresentadas neste trabalho (LEE, WONG

e FUNG, 2010) (AUSBURN e AUSBURN, 2008) (JOU e WANG, 2012) em algumas

pesquisas para que se possa conhecer a real contribuição da metodologia na

potencialização do uso da Realidade Virtual na formação inicial e continuada dos

Técnicos de Operação.

107

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DISSERTA O-CARLOS ANTONIO DE SOUZA...

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