LABORATÓRIO VIRTUAL DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

por Raphael Viana Cruz publicado 02/04/2024 14h48, última modificação 02/04/2024 14h57

Dr. Rodrigo Martins Fernandes (Orientador)

A utilização de ferramentas digitais aplicadas no ensino de disciplinas técnicas e propedêuticas ampliou-se, acelerada pela pandemia de COVID-19 devido às aulas remotas deste período. Os laboratórios virtuais são uma tecnologia consolidada, porém demandam aplicação de recursos financeiros para aquisição, também ocorrendo baixa oferta de soluções voltadas a dispositivos móveis. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de laboratório virtual multiplataforma aplicado aos cursos da área elétrica e a disciplina de Instalações Elétricas do Instituto Federal Fluminense, sem custos, replicando o setor e bancada didática utilizada em aula. Como metodologia de desenvolvimento foi aplicado o Modelo-V, utilizando a ferramenta de modelagem tridimensional Blender e o motor de jogos Unity ao processo. No primeiro momento foi realizada a modelagem 3D de 19 ambientes que compõem o setor, 1 bancada didática e 6 práticas apresentada na disciplina. Após modelagem foi realizada a construção do simulador baseado no método de análise de circuito denominado de Equação de Tableau, assim possibilitando a análise da prática montada pelo discente. No motor de jogos foi realizada a construção de 30 cenas, assim tornando a aplicação modular e facilitando sua manutenção. Para simulação dos comportamentos no ambiente virtualizado foram desenvolvidas 28 classes em C#. Como plataforma destino, a aplicação foi compilada para o sistema operacional Windowns, podendo ser instalado localmente ou acessado via servidor web e em Android para instalação em dispositivos móveis. Nos testes propostos o trabalho demonstrou viabilidade de aplicação e foi aprovado, podendo ser aplicado em atividades presenciais e remotas, trazendo segurança aos discentes e servindo de modelo para os demais laboratórios do curso.

Palavras-chave: Laboratório Virtual, Instalações Elétricas, Motor de Jogos, Unity.

The use of digital tools applied in the teaching of technical and propaedeutic disciplines has expanded, accelerated by the COVID-19 pandemic due to the remote classes of this period. Virtual laboratories are a consolidated technology, but they require financial resources to be acquired, and there is also a low offer of solutions aimed at mobile devices. This work aims to develop a multiplatform virtual laboratory applied to courses in the electrical area and the Electrical Installations discipline at the Instituto Federal Fluminense, free of charge, replicating the sector and didactic bench used in class. As a development methodology, the VModel was applied, using the three-dimensional modeling tool Blender and the Unity game engine to the process. In the first moment, 3D modeling of 19 environments that make up the sector, 1 didactic bench and 6 practices presented in the discipline were carried out. After modeling, the construction of the simulator was carried out based on the circuit analysis method called the Tableau Equation, thus enabling the analysis of the practice set up by the student. In the game engine, 30 scenes were built, thus making the application modular and facilitating its maintenance. To simulate behaviors in the virtualized environment, 28 classes were developed in C#. As a target platform, the application was compiled for the Windows operating system, and can be installed locally or accessed via a web server and on Android for installation on mobile devices. In the proposed tests, the work demonstrated the feasibility of application and was approved, being able to be applied in face-to-face and remote activities, bringing security to the students and serving as a model for the other laboratories of the course.

Keywords: Virtual Laboratory, Electrical Installations, Game Engine, Unity.

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