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Oct 04, 2023

Construindo um recipiente para coleta de água do zero

Opensource.com Minha equipe da Politécnica de Cingapura construiu um recipiente de coleta de água para o módulo Engenharia e Design, como parte do programa da Academia de Engenharia. A equipe era composta por quatro membros

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Minha equipe da Politécnica de Cingapura construiu um recipiente de coleta de água para o módulo Engenharia e Design, como parte do programa da Academia de Engenharia. A equipe era composta por quatro membros de diferentes disciplinas: Thomas e Ryan do Diploma em Engenharia Mecânica, e Hwee Peng e eu, Ajay, do Diploma em Engenharia Elétrica e Eletrônica. O projeto levou vários meses para ser concluído, de dezembro de 2015 a fevereiro de 2016.

O programa Academia de Engenharia é oferecido aos melhores alunos da Escola de Engenharia Elétrica e Eletrônica, bem como da Escola de Engenharia Mecânica e Aeronáutica da Politécnica de Cingapura. O programa visa transmitir habilidades de uma infinidade de disciplinas: elétrica, eletrônica, mecânica, química, design e negócios.

A declaração do projeto que nos foi apresentada no início do semestre foi: “Projetar um veículo que possa coletar duas amostras de água, a um metro e a dois metros debaixo d’água”. Isto representou um desafio para nós, pois havia muitas complexidades do veículo nas quais precisávamos pensar, e foi um empreendimento enorme.

No entanto, acolhemos o desafio de braços abertos. Sabíamos que isso colocaria todo o nosso conhecimento à prova e exigiria a busca por ainda mais informações por conta própria. Este artigo irá delinear o processo iterativo de planejamento e prototipagem e mostrar o fruto do nosso trabalho.

Tivemos muitas ideias depois de exercermos a nossa visão, listando todos os desafios que provavelmente enfrentaríamos e, em seguida, apresentando as soluções correspondentes. Afinal, seria um veículo que flutuaria ou submergiria na água. Uma vez que a água entra em cena sempre que qualquer componente eletrônico estiver em causa, a impermeabilização é fundamental. Em retrospectiva, é divertido que tenhamos considerado a ideia de um veículo submersível em vez de apenas uma simples embarcação flutuante, dada a quantidade de restrições que tínhamos em termos de tempo, materiais e métodos de fabricação.

Para o corpo principal da embarcação, optamos por utilizar tubos de policloreto de vinila (PVC) para a base da embarcação e acrílico para formar a estrutura de suporte principal. Descobrimos que o PVC era um material relativamente barato, mas flutuante, e em uma rede de tubulação fechada reteria o ar dentro dele, o que ajuda ainda mais na flutuabilidade. Queríamos usar peças de acrílico porque eram fáceis de fabricar e proporcionavam suporte estrutural adequado. Tudo o que precisávamos era de um desenho esquemático 2D e o cortador a laser poderia fazer o resto do trabalho.

Inicialmente, planejamos utilizar válvulas solenóides de 12V para regular a entrada de água nos contêineres. No entanto, descobrimos que as válvulas que nos foram fornecidas pelos nossos professores não funcionaram conforme pretendido por uma razão peculiar. Todos os componentes pareciam estar funcionando bem, no entanto, as válvulas não permitiam que a água fluísse livremente, apesar de termos realizado testes extensivos. Suspeitamos que isso tivesse algo a ver com a resistência do solenóide dentro deles, ou talvez fosse devido a uma grande falha de projeto desde o início.

Como a compra de novas válvulas estava fora do nosso orçamento e teria introduzido uma série de outros problemas, voltamos às pranchetas e fizemos mais pesquisas sobre amostradores de água.

Descobrimos o amostrador de água Van Dorn, que é um método engenhoso de coleta de água, que trabalha com elasticidade e mecanismo de liberação rápida. Simplificamos ainda mais o projeto para adaptá-lo em nossa embarcação.

O gráfico abaixo mostra como o contêiner é operado. Ele é abaixado por uma corda de náilon e ao atingir a profundidade desejada, um mensageiro (um peso) é enviado caindo ao longo da corda para atingir a alavanca que seria liberada de sua posição encravada e faria com que o recipiente se fechasse, prendendo a água dentro isto.

Optámos por colocar os contentores na água até às respectivas profundidades e recolher as amostras de água enquanto o corpo principal da embarcação permanecia a flutuar. Primeiro pensamos em usar um braço para abaixar o contêiner e depois trazê-lo de volta. No entanto, isto só teria sido possível se utilizássemos a válvula solenóide como parte do reservatório de água.