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Explorando os Projetos Premiados na FEBRACE 2024: Engenharia em Destaque

A Feira Brasileira de Ciências e Engenharia (FEBRACE) é um evento que destaca o talento e a criatividade dos jovens cientistas do Brasil. Na edição de 2024, a categoria de Engenharia apresentou uma variedade de projetos inovadores e impactantes. Vamos explorar alguns dos projetos premiados e discutir como eles podem influenciar positivamente uma comunidade local.


Conheça alguns dos projetos vencedores que se destacaram pela originalidade, impacto e potencial de aplicação:


PROJETO

ENG-5100: Acendra - purificação de águas de barreiros à base de biopolímero extraído do quiabo (Abelmoschus esculentus)



Resumo


A falta de acesso à água potável é um problema banal, que afeta milhões de domicílios no Brasil, incluindo Canindé de São Francisco, no alto sertão sergipano, situado no polígono das secas, onde 52% da população não possui a garantia desse recurso vital. Assim surgiu a ideia de encontrar maneiras de tornar a água de barreiro potável, que é uma fonte de água utilizada pelas comunidades, mas que, devido à grande quantidade de impurezas em suspensão, não é adequada para consumo. Visamos purificar essa água sem recorrer a coagulantes químicos e desenvolvemos um biopolímero extraído do quiabo, um fruto abundante na região, por meio das etapas: pesquisa teórica, preparação da mucilagem do quiabo, testes de otimização da mucilagem por litro de água, processo de purificação, avaliação de parâmetros como turbidez e cor, aplicação de questionários à comunidade e a aplicação do produto. Os resultados indicam que o biopolímero no processo de coagulação/floculação resulta em flocos grandes e eficazes na remoção de impurezas. Os parâmetros de turbidez e cor tiveram uma redução radical em faixas altas, tornando a água potável para o consumo. Além disso, o processo gera lodo, que pode ser usado como adubo, tornando-o sustentável. Na precificação, o uso do biopolímero para purificar um litro de água de barreiro tem um custo de apenas R$ 0,01, representando uma economia impactante em comparação com o preço de mercado. A comunidade correspondeu positivamente, com 97% das pessoas expressando interesse em usar a água tratada com o biopolímero, estando dispostos a pagar um pequeno valor por litro. Portanto, esse projeto oferece uma solução viável e econômica para a purificação da água do barreiro, atendendo às necessidades da população, que enfrenta desafios importantes de acesso à água potável, além de contribuir para cinco dos 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável propostos pela ONU.


Palavras-chave: Barreiro, Purificação, Quiabo


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PROJETO

ENG-5518: Do marketing à ciência: combatendo o greenwashing com um novo método rápido, preciso e de baixo custo para avaliação da biodegradabilidade de plásticos



Resumo


Polímeros biodegradáveis representam uma alternativa para reduzir o impacto ambiental de resíduos plásticos, no entanto, os testes de biodegradabilidade existentes são demorados e caros, dificultando o desenvolvimento de novos produtos e facilitando o greenwashing, uma prática enganosa de promover produtos como sendo ambientalmente amigáveis sem que de fato sejam. Este trabalho propõe um novo método acelerado, baseado no aumento da atividade microbiana através da bioaumentação dos microrganismos presentes no solo. Para isso, verificou-se três diferentes nutrientes e, após analisar o crescimento de fungos e de bactérias diariamente (7 dias a 35°C) e a produção de CO2 (10 dias a 58°C), foi escolhido um nutriente para a etapa seguinte, em que foram testados diferentes níveis de bioaumento do solo em uma bateria de teste de 28 dias para avaliar a degradação de celulose microcristalina (CMC), referência positiva de testes de biodegradação. Com isso, reduziu-se o período de teste de 180 dias, conforme ASTM D5338 e ISO 14855, para 28 dias. Pelos resultados obtidos, o método desenvolvido tem se mostrado promissor para a realização de testes acelerados, uma vez que a biodegradação da celulose microcristalina foi de 70% em um dos níveis testados. Para validar o método, o mesmo foi usado para testar, em paralelo, dois polímeros biodegradáveis (CMC e PHB) e um polímero não biodegradável (PP), obtendo resultados coerentes para esses materiais (67, 61 e 7%). Por fim, para utilizar o método como forma de fiscalização, estão sendo testados produtos comerciais biodegradáveis (uma amostra de canudo de PP oxibiodegradável, um copo de PS oxibiodegradável e uma sacola de amido), sendo que, até o momento (21 dias), apenas a sacola de amido está apresentando alto nível de biodegradação. Dessa forma, esse método não apenas acelera a validação de soluções sustentáveis, mas também é uma arma potente contra práticas de greenwashing, guiando a indústria e os consumidores a um futuro mais sustentável.


Palavras-chave: Biodegradabilidade, Polímeros biodegradáveis, Bioaumentação


POSTER - DO MARKETING À CIÊNCIA Combatendo o Greenwashing
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PROJETO

ENG-3236: Fibra de Cocos nucifera: uma alternativa sustentável na produção em tijolo de solocimento



Resumo


A cocoicultura é um importante segmento da agricultura brasileira, no entanto, um dos principais desafios encontrados na produção do coco é o descarte das cascas, resultando em uma considerável quantidade de geração de resíduos sólidos, estimada em cerca de 6,7 milhões de toneladas por ano. Para amenizar o descarte inadequado das cascas de coco, nosso projeto considera como alternativa viável a utilização desses resíduos para fortalecer o tijolo de solocimento, com grande destaque por ser uma solução sustentável. A presente pesquisa foi realizada por alunos do ensino médio do Colégio Estadual Prefeito Anfilófio Fernandes Viana, localizado na cidade de Umbaúba - SE, como uma proposta de atividade na disciplina de Química. O projeto “Fibra de Cocos nucifera: uma alternativa sustentável na produção em tijolo de solocimento" tem como objetivo geral investigar o potencial das fibras de coco como um componente adicional na fabricação de tijolos de solocimento, visando à redução do descarte inadequado desses resíduos, capazes de promover práticas sustentáveis na construção civil. A etapa experimental se deu com a coleta da fibra de coco, desfibramento, extração do tanino, secagem natural da fibra do coco, teste do frasco para análise da qualidade do arenoso, identificação das estruturas morfológicas do coco, preparação do solocimento com fibra de coco, preparação do solocimento sem fibra de coco e a cura do tijolo natural com duração mínima de sete dias. Na fase de testes, foi realizado o teste do tamanho, absorção de água, resistência à compressão axial, densidade, variação de temperatura e dilatação volumétrica, que avaliaram como o material responde às variações de temperatura e umidade ao longo do tempo. Os tijolos de solocimento produzidos com fibra de coco revelaram propriedades que os tornaram aptos para utilização em paredes de alvenaria, fornecendo evidências sólidas que respaldam as vantagens desses tijolos em comparação com os tijolos convencionais.


Palavras-chave: Fibra de coco, Tijolo, Solocimento


POSTER - Fibra de Cocos nucifera
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PROJETO

ENG-4699: Aquasolis - sistema solar de purificação de águas



Resumo


Sistemas solares de purificação de água de baixo custo são estratégias fundamentais para promover o acesso universal à água de qualidade para milhões de famílias ao redor do mundo. Nessa perspectiva, o objetivo geral do presente trabalho foi desenvolver um sistema solar de tratamento de águas salinas de baixo custo que possa ser utilizado por famílias que necessitam de fontes alternativas de abastecimento, como poços, cacimbas e cacimbões. A versão atual do equipamento proposto (https://abrir.link/FTAmE) apresenta quatro compartimentos interligados: (I) uma câmara de aquecimento solar, (II) um condensador de alumínio, (III) uma torre heliotérmica e (IV) um sistema de remineralização. Todas as partes que compõem o protótipo, denominado AQUA SOLIS, foram montadas com materiais tipicamente encontrados na construção civil ou de fácil aquisição no mercado varejista. A ideia central da proposta é permitir que um usuário qualquer possa construir seu próprio sistema solar de tratamento de águas salinas, conforme manual de montagem (https://abrir.link/lA58B). Os resultados obtidos até o presente momento mostram uma redução média de 95% da condutividade elétrica da água tratada e uma taxa de produção mínima de aproximadamente 0,4 L água tratada/L água salgada/12h. A eficiência da remoção de microrganismos, mensurada pelos ensaios da ausência/presença de coliformes totais e fecais, mostrou uma redução de 100% de todos os coliformes após 48h de funcionamento do protótipo, sendo mais efetiva em dias de forte insolação. A indução dos sucessivos ciclos de aquecimento solar e resfriamento noturno podem explicar os fenômenos físico-químicos e biológicos responsáveis pelo tratamento contínuo da água contida no sistema.


Palavras-chave: Dessalinização solar, Tratamento de água, Prototipagem


POSTER - Aquasolis - sistema solar de purificação de águas
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ENG-4695: Aquisição de sinais eletromiográficos de baixo custo por meio de amplificadores operacionais



Resumo


O projeto apresenta uma abordagem inovadora para desenvolver um sistema de aquisição precisa de sinais de eletromiografia de superfície - sEMG, usando componentes de baixo custo, compondo um amplificador de instrumentação de forma discreta. Esses componentes são utilizados para melhorar a qualidade dos sinais capturados dos músculos durante a contração. Além disso, é implementado um filtro passa-baixa para reduzir ruídos indesejados. Uma análise comparativa indicou que o circuito integrado TL074 é o mais adequado para o propósito de construir um amplificador de instrumentação. Ele se destacou em termos de linearidade do ganho, CMRR, phase shift e THD, se assemelhando ao desempenho do INA128, com valores superiores. A fim de enquadrar o sinal dentro da leitura da Raspberry Pi Pico, empregou-se um somador inversor, visando adequá-lo à faixa de leitura compatível com o microcontrolador, ou seja, 0 V a 3.3 V. Todo o estudo e análise culminou na manufatura de uma PCB, cujos resultados foram validados por meio de um osciloscópio, visualizando o sinal sEMG amplificando, bem como a FFT do sinal. Entretanto, ainda se faz necessário o emprego de melhorias, visando uma maior estabilidade do sinal captado, possibilitando o input em uma arquitetura de rede neural convolucional.


Palavras-chave: Eletromiografia, Amplificador operacional, Baixo custo


POSTER - Aquisição de sinais eletromiográficos de baixo custo
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ENG-5618: Cloth Wood: material compósito obtido a partir de roupas descartadas como alternativa de matéria-prima para fabricação de objetos e móveis



Resumo


A Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais (Abrelpe) aponta que a indústria da moda compõe as mais de 4 milhões de toneladas de resíduos têxteis descartados por ano no Brasil. Além da quantidade de peças descartadas, a preocupação ambiental se estende aos materiais utilizados na produção das roupas, que são, majoritariamente, provenientes de petróleo. Alguns exemplos desses tecidos são os sintéticos, como náilon, acrílico, spandex e poliéster. O deserto do Atacama, no Chile, sofre há cerca de 15 anos com os descartes têxteis, mas agora o problema tem atingido proporções gigantescas, afetando 300 hectares, algo como 420 campos de futebol. Observando essa problemática, buscamos algumas ideias do que poderia ser feito, tendo como objetivo principal trazer esse material de volta ao uso. Adicionamos resina epóxi ao resíduo de tecido triturado, fazendo uma mistura e compactando na matriz. O percentual de tecido utilizado foi de 95% e 5% de resina, aplicando um tempo de cura de 24 horas. Fizeram-se também ensaios de compressão e de impacto no Instituto de Inovação em Metalmecânica. Os resultados para a compressão do compósito superaram a madeira e, no ensaio de impacto, os materiais se comportaram de forma equivalente ao serem submetidos ao processo de usinagem, fresagem, furação e rosqueamento, o que denota que o material apresenta algumas propriedades mecânicas que podem ter outras aplicações, como industrial, móveis, construção ou doméstica. Conclui-se que existe potencial na utilização de tecidos como matéria-prima para a criação de um novo material, sem a necessidade de pré-tratamento, apenas a mistura com a resina, sendo então uma alternativa totalmente viável, principalmente pela fácil aplicação na fabricação.


Palavras-chave: Material, Resíduo, Tecido



PROJETO

ENG-3911: AID health diabetics: sistema portátil para refrigeração de insulina



Resumo


Este projeto é um desenvolvimento de uma tecnologia semicondutora das células Peltier para auxiliar e facilitar o transporte e refrigeração do medicamento insulina. O diabetes é um problema global crescente que, com 537 milhões de casos em 2021, obteve um aumento de 16% na última pesquisa, realizada em 2000. Até 2050, esse número pode chegar a 1,3 bilhão. No Brasil, 16,8 milhões de adultos, cerca de 9,14% da população acima de 18 anos, têm diabetes, de acordo com a pesquisa Vitigel de 2021. Esse protótipo foi idealizado para ser portátil e manter o medicamento entre uma temperatura de 2ºC a 8ºC, e a previsão inicial é de que o sistema seja resfriado em até 20 minutos e mantenha a temperatura sem energia elétrica por até quatro horas. O público-alvo são pessoas que precisam fazer o uso diário do fármaco e normalmente não possuem condições adequadas para o armazenamento quando estão fora de suas residências, seja no trabalho, em visita, ou mesmo em viagens. Serão utilizadas pastilhas Peltier para a refrigeração do compartimento térmico, que pode armazenar cerca de 20 ampolas de insulina. O sistema terá sinalização visual para indicar a temperatura interna, sendo a cor verde para temperatura adequada, a vermelha para temperatura acima do recomendado e amarelo para sinalizar a necessidade de resfriamento. O resultado esperado é um equipamento leve, portátil, bivolt, que possa ser recarregado no carro caso necessário e construído com materiais comerciais que facilitem a sua produção e replicação, além de manter a temperatura específica adequada do medicamento. Atualmente, o equipamento está operacional e já atinge as temperaturas desejadas e com o controle ativo.


Palavras-chave: Pastilhas Peltier, Insulina, Microcontrolador


POSTER - AID HEALTH DIABETICS
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ENG-3830: Desenvolvimento de um gerador eólico a partir de turbinas Savonius



Resumo


Atualmente, a geração de energia eólica tem sido cada vez mais explorada devido às suas propriedades e por ser uma energia renovável. É muito comum as turbinas serem instaladas em locais de fluxo contínuo de vento, porém elas necessitam, em sua maioria, de grandes áreas territoriais, que apresentam ventos com velocidade média de 30 km/h. No entanto, é possível observar em locais como aeroportos, estradas e composições ferroviárias a força de arrasto, que surge a partir do deslocamento do ar e que atualmente não é aproveitada. Em vista disso, o objetivo do projeto consiste no estudo da eficiência das turbinas Savonius, que permitem a geração de energia com fluxos de ar não constantes. Dessa forma, foi possível verificar diferentes arranjos a partir da modelagem de suas geometrias no OnShape, através de funções matemáticas conhecidas, e testar sua eficiência a partir de softwares de simulações CFD, como o SimScale, além de utilizar o método de volumes finitos a partir do Ansys para analisar a estrutura física e a geometria com melhor eficiência através das pressões obtidas na simulação, e, por último, realizar adaptações na geometria para mitigar os efeitos limitantes de eficiência. A partir da análise dos resultados, foi possível concluir que a hélice de bráquistóquia apresenta o melhor rendimento. Essa hélice apresenta uma pressão máxima maior que as outras turbinas testadas, e seu valor de soma de pressão foi o maior entre os quatro formatos, sendo de 77,845 Pa na etapa 2 da metodologia. Ambas as adaptações na geometria, na etapa 3, permitiram uma turbina com áreas de alta pressão mais uniformes ao mesmo tempo que apresentam áreas de baixa pressão mais próximas de zero quando comparadas com as turbinas Savonius convencionais descritas por Akawa, obtendo no final uma soma de pressões de 80,045 Pa. Dessa forma, essa geometria se mostra com muito potencial para a geração de energia, aceitando a hipótese proposta no projeto.


Palavras-chave: Turbinas Savonius, Energia Eólica, Hélices


POSTER - DESENVOLVIMENTO DE UM GERADOR EÓLICO
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ENG-5176: Acessibilidade no transporte público, uma aplicação com sistema de prototipagem Arduino nano V3.0 ATMEGA328P



Resumo


A capacidade de ir a locais como trabalho, escola, hospitais e outros que sejam importantes é possível graças ao transporte público, que é uma parte fundamental da civilização moderna. São vários os desafios que os deficientes auditivos enfrentam ao acessar o transporte público, como a sinalização inadequada e a falta de comunicação com o motorista, que pode dificultar ainda mais o acesso ao entrar ou sair de um ônibus. Aliando a vontade humana de pensar no outro com o desenvolvimento tecnológico, grandes passos podem ser dados para melhorar a qualidade de vida das pessoas, principalmente daquelas que nascem ou adquiriram alguma limitação física ou intelectual. O uso do transporte público pode levar a falhas de comunicação, particularmente ao interagir com motoristas ou outros passageiros que podem não estar familiarizados com a Libras ou outras técnicas de comunicação visual. No contexto da pessoa com deficiência auditiva, veio as soluções tecnológicas para melhorar a acessibilidade no transporte público, incluindo: aplicações mobile, exibições visuais, mensagens de texto, tecnologia de voz para texto e alerta de vibração; e uma das tecnologias usadas nesse tipo de solução são as placas de Arduino. Na etapa 1, a pesquisa bibliográfica consistiu no levantamento e estudo do material relacionado ao tema do projeto, como: acessibilidade, transporte público, surdez, módulos, sensores, Arduino Nano v3.0, montagens e simulações de sistemas, e lógica de programação em linguagem C++. A etapa 2 consistiu na escolha dos sinais a serem utilizados no dispositivo de acessibilidade no transporte público. A etapa 3 consistiu no processo de construção do modelo, em que inicialmente foi feita uma estrutura do dispositivo, em seguida a montagem da campainha luminosa e depois fizemos a validação com os alunos na sala de aula.


Palavras-chave: Acessibilidade, Transporte público, Arduino nano


POSTER - Acessibilidade no transporte público
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PROJETO

ENG-4377: Learning your feelings: protótipo de aprendizagem com o cérebro humano - fase 2



Resumo


Conhecer o cérebro ajuda a compreender melhor o ser humano, como age, o porquê age, como se comporta, o que desperta seus desejos, sua ansiedade, sua agressividade, sua empatia, seu envolvimento e em como tal compreensão favorece as interações entre as pessoas de forma mais harmônica. Nessa perspectiva, um meio eficaz e simples para auxiliar alunos a entenderem de forma clara e objetiva sobre o cérebro humano e como os sentimentos cooperam para o bem-estar das pessoas será com a construção de um protótipo que ensinará de forma interativa as nomenclaturas das partes (lóbulos) que compõem o cérebro humano, com audiodescrição explicando cada uma delas. O ser humano aprende algo novo todos os dias, e é por meio da interação entre as pessoas e com o meio ambiente que se dá a aquisição de novos conhecimentos e, a partir disso, podemos modificar os comportamentos que adquirimos ao longo de nossas vidas. Trazer conceitos de forma interativa, fazendo com que o aluno possa se conhecer melhor, compreender como seu corpo funciona e como as sensações são construídas será de grande valia para o processo de autoconhecimento e aprendizagem. Proporcionar uma ferramenta educativa para alunos e professores para que compreendam as funcionalidades dos lóbulos e como nossos sentimentos atuam no cérebro humano é inovador.


Palavras-chave: Cérebro , Aprendizagem, Protótipo


POSTER - protótipo de aprendizagem com o cérebro humano
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PROJETO

ENG-4411: Prótese com impulso neural



Resumo


O presente projeto aborda o desenvolvimento de um protótipo de prótese em formato de garra que, por meio de impulsos cerebrais voluntários, executa movimentos controlados de abertura e fechamento, visando apresentar uma tecnologia de custo acessível para a melhoria da qualidade de vida de pessoas com deficiência motora. Pessoas com Deficiência (PcD) costumam enfrentar barreiras que dificultam a sua inclusão na sociedade, que, em geral, não oferece igualdade de oportunidades. Assim, desenvolveu-se um protótipo de garra de maneira que um comando biológico emitido de forma voluntária pelo cérebro é transmitido por meio de sinapses nervosas para um músculo predeterminado (bíceps). As diferenças de potencial da contração e relaxamento voluntários do músculo, diversas entre si, são captadas por eletrodos de eletromiografia e transmitidas a um conversor analógico-digital que as converte em valores numéricos digitais. Esses sinais digitais, por sua vez, são transmitidos ao microcontrolador Arduino, programado em linguagem C++ para executar o fechamento e abertura da garra conforme a intensidade do sinal da movimentação muscular. O projeto demonstra que a tecnologia empregada pode ser utilizada na elaboração de próteses para pessoas com deficiência motora, de fundamental importância para a melhoria da qualidade de vida delas, a um custo acessível.


Palavras-chave: Prótese, Pessoas com deficiência motora, Impulso neural


POSTER - PRÓTESE COM IMPULSO NEURAL
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A FEBRACE serve como um farol de esperança e inspiração para o futuro da ciência e da tecnologia no Brasil. Ao celebrar o talento e a criatividade dos jovens cientistas, a feira demonstra o potencial da ciência para transformar vidas e construir um futuro melhor para todos.


Os projetos premiados na FEBRACE 2024 na categoria de Engenharia demonstram o poder da inovação e da criatividade dos jovens cientistas brasileiros. Esses projetos não apenas apresentam soluções para desafios complexos, mas também têm o potencial de impactar positivamente as comunidades locais. Desde a melhoria da qualidade da água até a redução da poluição atmosférica e a otimização da gestão de resíduos, esses projetos abordam questões urgentes que afetam diretamente a vida das pessoas em suas comunidades. À medida que esses projetos são desenvolvidos e implementados, podemos esperar ver um impacto significativo na qualidade de vida e no bem-estar das comunidades locais, demonstrando assim o papel crucial da ciência e da engenharia na construção de um futuro sustentável e próspero.

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