Cientistas se mobilizam para construir aeronaves menos poluentes - Ciência e Saúde
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Correio Braziliense

Cientistas se mobilizam para construir aeronaves menos poluentes

Série do Correio mostra o que tem turbinado os laboratórios, como a possibilidade de trocar pesadas peças metálicas por opções de plástico


postado em 31/12/2017 08:00

Carlos Junqueira Júnior, da USP, criou ferramenta para reduzir ruídos(foto: USP/Divulgação)
Carlos Junqueira Júnior, da USP, criou ferramenta para reduzir ruídos (foto: USP/Divulgação)

 
A invenção é resultado da teimosia. Defendida por Santos Dumont, a ideia pode ser usada para explicar o passado e o futuro da aviação. Uma das maiores criações da história permite ao homem percorrer milhares de quilômetros em poucas horas, cruzando oceanos e continentes pelos ares. Mas gera também impactos negativos, como a poluição, que têm motivado cientistas a buscar formas mais eficientes e inteligentes para reformular o transporte aéreo.

Um dos objetivos mais visados é a redução do peso das aeronaves, já que as mais leves gastam menos combustível e, consequentemente, emitem menos poluentes. Para isso, cientistas buscam materiais que possam substituir o aço, matéria-prima básica dos aviões. Um deles é o polímero CRP, cuja criação é liderada por Boris Bulgakov, pesquisador do Departamento de Química da Universidade Estatal de Moscovo, na Rússia.

O novo material é altamente resistente ao calor e mais durável que metais comuns. Pode ser usado para diversas aplicações, mas um dos principais focos dos criadores é desenvolver peças de aviões. “Ele é mais leve e resistente que os metais e, portanto, os substituiria nas áreas em que o peso faz diferença. As aeronaves modernas têm até 50% de metais em sua composição, e as militares, até 82%”, diz ao Correio Bulgakov.

O CRP foi apresentado em um estudo publicado, em 2016, na revista Journal of Applied Polymer Science. O projeto segue no laboratório, com a confecção de protótipos de turbinas e outras peças aéreas. “A diminuição da massa de uma aeronave é boa para a economia e para a ecologia. Outro ponto importante é que esse material não se corrói nem fica ‘cansado’. A fadiga do metal já causou vários acidentes aéreos”, destaca o cientista.

Tinta leve
Sobre a pesada carcaça, há ainda a tinta, que também influencia consideravelmente no peso de uma aeronave. Um Airbus A380, por exemplo, que consegue transportar 835 passageiros, recebe quase uma tonelada de tinta. Tentando reduzir esse impacto e, consequentemente, o peso dos aviões, pesquisadores da Alemanha desenvolveram uma tinta feita de nanopartículas que, além de leve, deixa a aeronave mais resistente à radiação ultravioleta (UV) e às mudanças de temperatura nos ares.

“Ela é aplicada em todo o revestimento externo do avião, de modo que nenhuma outra camada de material é necessária. Além disso, essa tinta pode ser usada em superfícies tridimensionais, que são mais complexas, sem gerar problemas”, explica Volkmar Stenzel, um dos criadores e pesquisador do Instituto Fraunhofer para Engenharia de Fabricação e Pesquisa de Materiais Aplicados.

O projeto rendeu aos cientistas o prêmio Joseph von Fraunhofer 2010, dedicado a inovações tecnológicas. A equipe trabalha no aperfeiçoamento da tinta e faz estimativas que reforçam a utilidade do material. Segundo eles, se aplicada nos aviões em funcionamento no mundo atualmente, a tinta economizaria um volume de 4,48 milhões de toneladas de combustível por ano.

Realidade
Especialista em transporte e professor da Universidade do ABC, em São Paulo, José Alex Santanna acredita que soluções como a russa e a alemã fortalecem uma área que já é realidade na aviação: o uso de materiais menos agressivos ao planeta. Para ele, pelos trabalhos em desenvolvimento no Brasil e no exterior, novas ideias surpreenderão nos próximos anos. “Todos os aviões mais modernos têm materiais mais eficientes do que os usados no passado, como espécies de polímeros, que são mais leves e resistentes. A tendência é esta: ter peças mais flexíveis que impeçam, por exemplo, rachaduras, tenham melhor rendimento e não peguem fogo. Acredito que mais materiais vão surgir com esse objetivo, e cada vez mais refinados”, opina.

Santanna também destaca que outra importante vantagem no uso de materiais mais leves é a facilitação do descarte. “No Brasil, esse ainda não é um problema tão grave, mas vemos em outros países a dor de cabeça que se tornaram os cemitérios de aeronaves. Reduzir o peso dos aviões e minimizar a eletrônica usada neles é algo que facilita o processo de reciclagem, porque, com a redução de volume, a compactação se torna mais fácil”, explica. “Ter que mexer com metais nobres e separá-los é algo complicado e caro. Por isso, facilitar esse processo pode reduzir custos consideráveis”, complementa.
 
Combate à poluição sonora 
 
A poluição sonora provocada pelas aeronaves também é alvo de cientistas. Reduzi-la ou exterminá-la é um dos desafios de especialistas da aerodinâmica e da aeroacústica. Os ruídos produzidos hoje são bem menores do que no início do transporte aéreo, mas a sociedade e o mercado querem mais.

“Aeroportos do mundo inteiro estão restringindo o acesso a aeronaves com altos índices de ruído. Sendo assim, montadoras de aeronaves têm trabalhado para se adaptar a essas novas regras e não perder mercado, e parcerias têm sido criadas entre a indústria e a academia com objetivo de desenvolvimento de ferramentas para análise de geração de ruído e de técnicas para o desenvolvimento de aeronaves silenciosas”, ressalta Carlos Junqueira Júnior, pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), da Universidade de São Paulo (USP), em São Carlos.

Junqueira Júnior pesquisa para reduzir os ruídos emitidos por aviões. Ele explica que o barulho produzido pelas turbinas e pelos motores é consequência do jato emanado por esses dispositivos. O cientista brasileiro e colegas desenvolveram uma ferramenta computacional que realiza simulações desse processo, uma análise essencial para descobrir formas de reduzir os ruídos produzidos pelas aeronaves, segundo ele.

“Os resultados dessa simulação são tratados usando uma abordagem matemática que possibilita realizar extrapolações de variação de pressão. Essa extrapolação possibilita uma análise do ruído gerado pelo motor do avião em uma região distante desejada. Sendo assim, é possível avaliar diferentes configurações de geometria e regimes de funcionamento de motores aeronáuticos com objetivo de reduzir a produção de ruído do mesmo”, explica.

Segundo Junqueira Júnior, o processo poderá resultar em estratégias eficientes para que aeronaves se adéquem às novas restrições. Para regular os ruídos das aeronaves, por exemplo, o órgão Federal Aviation Administration (FAA), nos Estados Unidos, utiliza uma série de padrões para serem seguidos pelas aeronaves americanas. Eles são aplicados quando uma aeronave está adquirindo a certificação de aeronavegabilidade, obrigatória para as futuras decolagens. Segundo o cientista brasileiro, medidas nesse sentido deverão ser adotadas por outros países. “A indústria já vem modificando, com sucesso, o nível de geração de ruído das aeronaves produzidas para se adequar, sem atrasos, às futuras restrições”, ressalta. 

"Vemos em outros países a dor de cabeça que se tornaram os cemitérios de aeronaves. Reduzir o peso dos aviões e minimizar a eletrônica usada neles é algo que facilita o processo de reciclagem”
José Alex Santanna, especialista em transporte e professor da Universidade do ABC, em São Paulo

Uso acumulado
Trata-se de um efeito acumulativo. Ocorre quando o metal é usado repetidas vezes em uma aplicação, e a tensão gerada depois de um número específico de ciclos pode causar falhas. As chances de a fadiga ocorrer, gerando danos, também pode aumentar quando o calor é intensificado.

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