O navio oceanográfico Alpha Crucis, adquirido pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) para o Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IO-USP), ganhará até o final de 2014 um simulador que permitirá estudos das manobras marítimas da embarcação em diferentes condições de vento, correnteza e ondas. Para auxiliar em seu desenvolvimento, um modelo em escala reduzida acaba de ser submetido a ensaios no túnel de vento do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) para a avaliação das forças aerodinâmicas e hidrodinâmicas na embarcação. O projeto do desenvolvimento do simulador é também financiado pela Fapesp, e é realizado em parceria entre a Escola Politécnica e o IO, dentro do núcleo de pesquisa NAP-OceanoS da USP.
Ensaios no túnel de vento do IPT utilizaram uma embarcação modelada na escala 1:40
Os coeficientes de força e momento obtidos nos ensaios de caracterização realizados pelo IPT serão usados no simulador para predizer as forças ambientais que ventos e correntezas exercem sobre o navio, e esses dados serão cruzados com os resultados dos testes de desempenho a serem feitos no tanque de ondas da Escola Politécnica/USP, a fim de auxiliar no desenvolvimento do modelo matemático do simulador do Alpha Crucis.
“O simulador será empregado para operações de ancoragem e também estudará condições como navegação em alto mar, inclusive em situações de tempestades”, explica o professor do Departamento de Engenharia Mecatrônica e Sistemas Mecânicos da Poli-USP, Eduardo Aoun Tannuri. “Ele será uma ferramenta de estudo e predição de como o navio se comportará em diferentes operações e condições ambientais, dando suporte ao planejamento da operação do navio”.
A embarcação de dimensões originais de 64 metros de comprimento por 11 de largura, com capacidade para deslocar até 972 toneladas, pertencia originalmente à Universidade do Havaí e tinha a denominação de Moana Wave. Após a sua compra pela Fapesp dentro do Programa Equipamentos Multiusuários (EMU) por US$ 11 milhões, o navio passou por reformas e voltou à operação em maio de 2012 em substituição ao Professor W. Besnard, utilizado em estudos oceanográficos de 1967 até 2008, ano em que sofreu um incêndio e ficou sem condições operacionais de pesquisa.
Para a realização dos ensaios no túnel de vento foi modelada uma embarcação na escala 1:40. Os valores das forças e momentos foram determinados fixando o modelo reduzido do Alpha Crucis em uma balança extensiométrica com seis graus de liberdade – as medições das três componentes de força (de arrasto, transversal e sustentação) e das três componentes do momento (rolamento, arfagem e guinada) são necessárias para a coleta de informações das ações do vento e da correnteza sobre o modelo. O conjunto balança + modelo foi fixado na mesa giratória do túnel de vento e os testes foram realizados de 0º até 360º com passos de 15º. Os ensaios foram feitos para um único calado na escala do protótipo, neste caso 3,5 metros.
Nos ensaios da ação de correnteza realizados no túnel de vento, o casco do modelo reduzido foi ensaiado emborcado e posicionado em uma seção de testes com baixa turbulência do ar, para se aproximar das condições do escoamento do mar; já nos ensaios de desempenho hidrodinâmico, a serem realizados no tanque de ondas, serão instalados propulsores e motores na maquete, e também haverá maior similaridade de escoamento da água.
Para a realização dos ensaios aerodinâmicos da embarcação, os pesquisadores do túnel de vento simularam a camada limite atmosférica e modelaram as características do vento de acordo com as particularidades do ambiente onde circula a embarcação para a execução dos ensaios estáticos. “Foram feitas medições da camada limite tanto com o Tubo de Pitot, para a obtenção de informações do perfil de velocidades médias, quanto com o anemômetro de fio quente para coletar dados principalmente da turbulência”, explica Gabriel Borelli Martins, pesquisador do Laboratório de Vazão do IPT.
Os testes realizados no IPT foram referenciados em função da NBR 6123:1988, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). A norma brasileira estipula as condições exigíveis na consideração das forças devidas à ação estática e dinâmica do vento para efeitos de cálculo de edificações, mas é passível de ser adaptada a outras situações – a rugosidade dos terrenos é classificada em cinco classes pela norma e, no ensaio da embarcação, foi modelado um terreno da categoria I (mar calmo, lagos, rios e pântanos sem vegetação), que são superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de cinco quilômetros de extensão, medida na direção e sentido do vento incidente.
