O engenheiro naval e assistente de pesquisa Adriano Axel Pliopas Pereira, do Laboratório de Hidrodinâmica do Centro de Engenharia Naval e Oceânica do IPT, participou do Programa de Desenvolvimento e Capacitação no Exterior (PDCE) do Instituto com o objetivo de estudar a geração de ondas multidirecionais e a manobralidade dos navios. Os estágios foram realizados na Yokohama National University, a YNU no Japão, e no Insean, instituto italiano de pesquisas de engenharia naval e marítima, sediado em Roma.
Com financiamento da Fundação de Apoio ao IPT (Fipt), o primeiro estágio de três meses foi feito na cidade de Yokohama entre setembro e novembro de 2011, e teve como foco os estudos de geração de ondas multidirecionais. A universidade japonesa dispõe de um tanque de provas com características diversas em relação ao do IPT – a estrutura brasileira tem 280 metros de comprimento e 6,6 metros de largura e a construção em Yokohama tem 100 metros de comprimento e nove metros de largura. No entanto, o grande diferencial não está nas dimensões, mas nos equipamentos instalados: o Departamento de Engenharia Naval da YNU conta em seu laboratório com uma série de pequenos blocos que executam movimentos independentes para a geração das ondas, enquanto no IPT a criação das ondas é feita por um dispositivo mecânico em peça única tipo cunha.
“Os ensaios feitos no Japão com esse equipamento são importantes para estudos de casos extremos, de mares mais agitados, em que se manifestam fenômenos que, em engenharia, são chamados de não linearidades”, afirma Pereira. “Não temos o dispositivo para a geração das ondas multidirecionais, mas isso não impede o laboratório de estudar estes eventos e alcançar boas aproximações, com uma abordagem relativamente mais simples”.
Conhecer a estrutura de pesquisas no Japão foi importante para quebrar o estereótipo de que as instalações laboratoriais do exterior dispõem sempre dos equipamentos mais modernos. Segundo o pesquisador, o laboratório japonês possuía uma série de máquinas que seriam consideradas obsoletas no Brasil, tal como o controlador eletrônico do gerador de ondas, ao lado da tecnologia de última geração. “Eles mantêm tudo o que está disponível em perfeito estado de funcionamento, utilizando todos os recursos disponíveis”, resume ele.
Disposição para inclusão de Adriano (na foto, de camiseta vermelha) nos projetos da YNU chamou a atenção do pesquisador no Japão
O pesquisador chama a atenção para a disposição de inclusão oferecida pelos anfitriões japoneses para o conhecimento de diferentes projetos: ele participou também de atividades experimentais em geração de energia a partir de ondas do mar, pouso de emergência de aviões na água e estabilização de navios em ondas, que não estavam previstas. Uma série de visitas a laboratórios de engenharia naval com estrutura semelhante ao IPT, estaleiros e a centros de pesquisas como o Jamstec, no qual são fabricados os submarinos que chegam a profundidades de dez quilômetros, também colaboraram para o aumento da capacitação do pesquisador. “Conheci em três meses como é a forma de trabalho na universidade, nos institutos de pesquisas e nas indústrias”, completa ele.
SEGUNDA ETAPA- A chegada de Pereira ao Insean aconteceu em primeiro de dezembro de 2011 e seus três meses de estudos em Roma estiveram voltados à manobrabilidade naval, que já era um tema desenvolvido pelo pesquisador no Brasil. A manobrabilidade de um navio pode ser definida como a capacidade de controlar seu curso conforme desejado e de realizar manobras com segurança em portos e áreas de águas restritas.
A escolha da instituição da Itália foi motivada pelas diversas atividades realizadas dentro da temática tanto em laboratório, com o uso do Planar Motion Mechanism, o PMM, que está disponível no Centro de Engenharia Naval e Oceânica do IPT, quanto pela tradição na execução de ensaios de manobras com modelos livres radiocontrolados, prática que está sendo desenvolvida no IPT e na qual o pesquisador tem atuação direta.
O PMM é um carro auxiliar do tanque de provas destinado a ensaios de hidrodinâmica, capaz de induzir movimentações previamente programadas em um modelo de embarcação – como o movimento de um navio está sempre confinado ao plano da superfície da água, uma primeira aproximação para suas manobras pode considerar apenas o movimento para frente e para trás, o movimento lateral e a rotação para a esquerda ou para a direita.
O conjunto dos três é estudado em mecânica como "movimento plano do corpo rígido", daí a denominação PMM. “É um equipamento no qual o modelo de embarcação é acoplado para que ele possa se mover em diversas direções, o que permite simular as manobras dos navios. Como os movimentos são forçados externamente, os ensaios conseguem reproduzir movimentos puros e realizar medições de esforços específicos”, explica o pesquisador.
Apesar de executar ensaios semelhantes aos do tanque de provas do IPT, a instituição italiana fundada em 1927 trabalha com modelos de embarcações de maiores proporções, na faixa de uma e duas toneladas – no laboratório do Centro de Engenharia Naval e Oceânica, os pesos variam de 200 a 500 kg. Por conta de suas dimensões, as medições de inércia de rotação utilizam diferentes balanças.
Quando se faz um ensaio dinâmico, em que a embarcação se movimenta, não é apenas seu peso total que importa, mas também as chamadas inércias, que são valores referentes à distribuição de peso. Assim como a massa de um corpo está associada à facilidade ou dificuldade com que se pode movimentar este corpo pelo espaço, sua inércia está associada à facilidade ou dificuldade com que ele pode ser rotacionado.
O laboratório italiano emprega balanças separadas para medir a inércia de rotação em torno do eixo vertical e em torno do eixo lateral. “Tive a oportunidade de conhecer no Insean a balança de inércia do tipo mesa rotativa, que é empregada para medir a inércia de rotação em yah dos modelos. Além disso, eles me mostraram como o equipamento foi desenvolvido e tive acesso a relatórios de análises de erros e à execução de calibrações”, afirma o pesquisador.
O estágio no Insean também foi importante para mostrar como são similares os problemas enfrentados por pesquisadores italianos e brasileiros ao empregar o PMM. Segundo Pereira, as medições no laboratório do IPT das forças longitudinais nos modelos apresentam frequentemente dificuldades específicas. “Pude comprovar que este é um gargalo comum na execução dos ensaios, e não um erro que estava sendo cometido pela nossa equipe. O motivo está nas restrições físicas que impedem a medição simultânea com qualidade de forças de magnitudes diferentes, em direções diversas”, explica ele. Para resolver o problema, as equipes do Insean recorrem a informações provenientes de ensaios próprios da instituição e fazem uma verificação cruzada de dados.
A tradição italiana em ensaios de modelo livre também foi uma experiência nova para o pesquisador brasileiro. Este tipo de teste é feito em espaço aberto por meio da instalação de um equipamento de radiocontrole, o que libera o modelo de embarcação para a execução de qualquer tipo de movimento. Próxima a Roma, no sudoeste da capital italiana, a região chamada Castelli Romani abrigou diversos vulcões e tem hoje alguns lagos, entre os quais o Lago de Nemi, com 1,5 km de diâmetro. “Esta é uma região protegida de ventos, sem correntezas, e também está restrita à navegação pelo fato de ter um microambiente próprio, mas as equipes do Insean têm acesso permitido para ensaios”, afirma Pereira.
Para o pesquisador, que colabora para o desenvolvimento desta linha de pesquisas no Brasil, em parceria com a Escola Politécnica da USP, o conhecimento de trabalhos em que foram coletadas estimativas de manobra e derivadas hidrodinâmicas por meio do PMM e a posterior execução de ensaios de modelo livre para comparação dos dados foi uma rara oportunidade de desenvolvimento profissional.
