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Voos mais seguros

UFRJ inaugura primeiro túnel de vento da América do Sul preparado para testar equipamentos aeronáuticos como o que provocou o acidente com o avião da Air France que ia do Rio a Paris em 2009

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postado em 02/09/2014 12:45

 
"Conseguimos disponibilizar no país uma estrutura de testes que não tínhamos. Agora, podemos fazer experimentos, certificação e pesquisas de novos materiais e controle térmico. Temos condições de abrir um leque de possibilidades para pesquisas e inovação"

Renato Machado Cotta, coordenador do projeto


Belo Horizonte — O Brasil sai na frente para liderar, entre os países localizados abaixo da Linha do Equador, pesquisas, testes e certificação de sensores e componentes aeronáuticos sob condições climáticas extremas. Isso graças a um túnel de vento climático desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) para análises em temperaturas muito baixas e velocidade Mach 0,3, correspondente a um terço da velocidade do som. Primeiro da América do Sul nessa classe, o equipamento permite analisar o comportamento e a vulnerabilidade de componentes usados em aeronaves diante da formação de gelo.

Professor do Programa de Engenharia Mecânica do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (Coppe), ligado à UFRJ, Renato Machado Cotta afirma que é preciso analisar cuidadosamente os fenômenos que ocorrem para evitar ou, pelo menos, minimizar a formação de gelo em estruturas e componentes críticos de uma aeronave diante de condições climáticas adversas. Instalado no Laboratório de Mecânica da Turbulência, um dos quatro que compõem o Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos da Coppe, o túnel tem cerca de 9m de comprimento e 4m de altura.

A seção de testes tem 30cm x 30cm e 2m de comprimento. Iniciado em 2011, o projeto foi inaugurado no fim de maio e instalado no Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos com o objetivo de contribuir para dar mais segurança aos voos comerciais. Segundo Cotta, coordenador do projeto, é preciso certificar com mais rigor e desenvolver sondas que possam diminuir riscos em situações tão adversas como as dos voos atualmente.

Projetado e construído por pesquisadores da Coppe, o túnel de vento custou cerca de R$ 350 mil, recurso da Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Rio de Janeiro (Faperj). A máquina faz parte do compromisso assumido pela Coppe de intensificar as pesquisas em segurança aérea depois do acidente com o voo AF447 da Air France, que fazia a rota Rio—Paris em 31 de maio de 2009 e matou 228 pessoas. Mais do que um desafio profissional do professor Renato Cotta, a conclusão do túnel teve uma motivação pessoal: ele perdeu filha e o genro no desastre aéreo.

O pesquisador explica que sensores e equipamentos são sempre aquecidos, mas o sistema antigelo não resiste a qualquer condição. “Foi o que ocorreu com o tubo de pitot, um sensor de velocidade, na aeronave que fazia o voo AF447. Ele era certificado para temperaturas de -40ºC, mas enfrentou -52ºC, com conteúdo e umidade suficientes no ar para provocar o congelamento dos sensores”, diz. “Houve formação de gelo nos três sensores de velocidade da aeronave. Uma vez formado o gelo, as medidas de velocidade ficam todas erradas, e o computador do avião devolve o controle da aeronave ao piloto”, explica o coordenador dos estudos.

Foram feitos outros dois ensaios com o tubo de pitot. Um no túnel de vento do Instituto de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Inmetro), que não é de formação de gelo, e outro numa aeronave da Marinha, para verificar o comportamento do sensor em condições reais de voo. “Não eram situações adversas de formação de gelo, o que seria um risco para o piloto, mas em condições normais pudemos testar os tubos e comparar com experimentos feitos em túneis de vento para asas”, explica Cotta. “Não havia resultados experimentais para tubo de pitot. Essa é a lacuna que queremos preencher: ter um túnel de formação de gelo para sensores de velocidade.”
 
Nova etapa
O projeto entra agora na segunda fase. Em paralelo à construção do túnel, a equipe de Renato Cotta — quatro professores e quatro pós-graduandos — trabalha em pesquisa para otimizar o sistema antigelo. Uma das ideias é produzir, com a ajuda da nanotecnologia, superfícies super-hidrofóbicas: embora haja formação de gelo, não permitem a adesão da água congelada sobre ela. “Temos as primeiras amostras de superfícies que demonstraram aderência de gelo diminuída, mas são necessários testes nas condições de voo em que o túnel de vento proporciona. Devemos levar a pesquisa a uma variação mais severa e realista”, ressalta Cotta.

Por ser a primeira instalação desse tipo na América do Sul, o túnel vai atender à pesquisa na melhoria dos sensores aeronáuticos e no desenvolvimento de novos aparelhos, além de atender à indústria na certificação de produtos, como componentes usados em aviões. Atualmente, os laboratórios disponíveis estão nos Estados Unidos e em países da Europa, sendo poucos deles em universidades.

Os túneis de formação de gelo são equipamentos de alto custo e raros no mundo. A expectativa dos pesquisadores é ter parceiros, como a Empresa Brasileira de Aeronáutica (Embraer) e seus fornecedores. “Conseguimos disponibilizar no país uma estrutura de testes que não tínhamos. Agora, podemos fazer experimentos, certificação e pesquisas de novos materiais e controle térmico. Temos condições de abrir um leque de possibilidades para pesquisas e inovação. Queremos atrair empresas que se interessem por esses dispositivos”, destaca Cotta. Além da indústria aeronáutica, o túnel brasileiro tem aplicação em outras áreas, como refrigeração, ar-condicionado, sensores meteorológicos e linhas de transmissão.

Circuito com ventilador

» Dimensões

9m de comprimento por 4m de altura. A seção de testes tem 30cm x 30cm e 2m de comprimento
 
» Função
Testar sensores e componentes aeronáuticos sob condições climáticas extremas de voo
 
» Funcionamento
1. É um circuito similar ao de um duto de ar-condicionado, com um ventilador que faz o ar circular a um terço da velocidade do som. Dentro dele são produzidas pequenas gotículas de ar resfriado, que simulam as condições encontradas nas nuvens. São essas gotículas super-resfriadas que colidem e se congelam sobre as estruturas
2. Os sensores em teste são expostos a esse escoamento de ar e às gotículas. Diferentemente do avião, que acelera por meio do ar, os componentes ficam parados e o ar escoa sobre eles — assim, são simuladas as condições de voo. Em paralelo, a validação dos resultados é feita por códigos computacionais e modelos matemáticos desenvolvidos no próprio Coppe

» Utilidade
Para o professor e coordenador do projeto, Renato Machado Cotta, agora poderão ser feitos no país experimentos, certificações e pesquisas de novos materiais e controle térmico

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