O Projeto: Túnel de Vento

O que é o Túnel de Vento

Créditos: NASA.

"Wind tunnels are large tubes with air moving inside. The tunnels are used to copy the actions of an object in flight. Researchers use wind tunnels to learn more about how an aircraft will fly.(...) Some wind tunnels are big enough to hold full-size versions of vehicles. The wind tunnel moves air around an object, making it seem like the object is really flying."

"Os túneis de vento são tubos largos, pelos quais o ar se move internamente. Os túneis são utilizados para copiar as ações (simuladas) de um objeto em vôo. Pesquisadores utilizam túneis de vento para aprender mais sobre como uma aeronave irá voar. (...) Alguns túneis de vento são grandes o suficiente para suportar veículos em seu tamanho original. O túnel de vento movimenta o ar ao redor de um objeto, fazendo parecer com que ele esteja realmente voando." 

(May, SANDRA. "What Are Wind Tunnels?", 2015, NASA.)

A história do Túnel de Vento FEA/FUMEC

Em 2013, na gestão do Prof. Luiz de Lacerda, que compreendeu a importância da busca por melhorias na qualidade de ensino, pesquisa, e recursos disponibilizados aos alunos, designou uma verba para a fabricação de um túnel de vento a pedido do Prof. Luiz Dutra, que idealizou e deu início ao projeto, através de cálculos e estudos analíticos de fluidodinâmica, em função da potência do motor WEG-23 CV, que foi doado pelo Prof. Eduardo Mesquita, atual Diretor Geral da FEA/FUMEC.

Desde o início, a filosofia de projeto foi orientada para a inexistência de "caixas-pretas", o que significou um aprofundamento técnico na criação de tecnologias de fabricação e otimização de desempenho. Desta forma, foram desenhadas e projetadas, três diferentes tipos de hélices que estão em fase final de cálculo estrutural e futura fabricação nas oficinas de metal/madeira e plásticos/compósitos dos cursos de Engenharia Mecânica e Aeronáutica.

Em 2014, a balança de medição seria importada dos EUA, mas apesar das várias tentativas, sua compra ficou inviabilizada, devido à alta valorização da moeda de câmbio internacional. Desta forma, motivados pela filosofia de projeto "caixa-preta", iniciamos uma pesquisa sobre o estado da técnica de balanças para túnel de vento, já idealizando sua fabricação na nossa oficina. Essa filosofia é caracterizada pela redução da dependência de fornecedores externos em sistemas estratégicos, que se traduz pelo não pagamento de royalties, impulsionando a criação de tecnologia nacional. Além, é claro, da grande facilidade na viabilização física destes projetos, dentro das nossas possibilidades/limites de fabricação e montagem.

O ano de 2015 foi pontuado pela fabricação dos nove módulos do tubo de Venturi em compensado naval e acabamento em resina epóxi, das estruturas de treliça em metalon que irão suportar os respectivos módulos e dos sistemas de amortecimento vibracional. Foram compradas uma série de peças como mancais de rolamento do eixo da hélice, parafusos variados de fixação e coxins. Ainda em 2015, o projeto da balança foi concluído em Solid Works. O sistema de medição é caracterizado pela utilização de três "Strain Gages" que medem as forças de sustentação, arrasto e momento de arfagem. Incorporamos ao projeto, tecnologias de redução de atrito para o aumento das qualidades tribológicas de medição. Com isto, estaremos otimizando o grau de confiabilidade necessário para a homologação da balança, em virtude da possibilidade de prestarmos serviços técnicos na área ao mercado. Foram utilizados no sistema de comandos, softwares de gerenciamento e placas programáveis "open source", a fim de otimizar a qualidade das medições dos testes e o funcionamento geral da balança/modelo.

Atualmente, estamos usinando em alumínio aeronáutico as peças que compõem a estrutura da balança. O túnel terá 12 metros de comprimento, razão de contração igual a cinco, a seção de testes possui uma área de 0,27 m² (0,45 x 0,6 m) e velocidade máxima de 50 m/s, abrangendo uma faixa de modelos em escala reduzida que permitirá boa fidelidade nos resultados em relação à forma original do objeto em teste. 

Espera-se que a partir do início do próximo semestre, em 2017, estarão finalizadas a fabricação do túnel de vento e da balança de medição. Posteriormente, procederemos à montagem do sistema completo que incluirá uma sala de controle com sistemas de fotografia sequencial, filmagens e sala multimídia para observação dos testes. O túnel de vento estará localizado nas dependências da FACE II no campus da rua Cobre, 200. Pretende-se cumprir a previsão de entrar em funcionamento até o mês de junho de 2017.

Perguntamos então, ao Prof. Coordenador Luiz Dutra, algumas questões pertinentes:

Qual é a importância do Túnel de Vento para a Universidade?

Propiciar o aumento da cultura de pesquisas e artigos científicos na FEA/FUMEC tanto na graduação, extensão e pós-graduação, além de beneficiar os alunos com uma visão sistêmica dos processos de criação e projeto durante o curso. Favorece a demanda pela interdisciplinaridade entre diversas áreas do conhecimento justificando as tendências do mercado atual.

Existem demandas para a utilização do Túnel de Vento no mercado nacional?

Sim, com a melhoria do P&D da indústria nacional, abrem-se novas oportunidades de projetos e pesquisas nas indústrias, fomentadas pelos órgãos de desenvolvimento econômico, além de trazer a possibilidade de novos negócios em consultoria técnica e fonte de pesquisa acadêmica que beneficia os alunos de forma direta. A tendência atual de criação de encubadoras e "start-ups" beneficiadas pelo incentivo do governo de Minas Gerais através do pólo aeronáutico de Lagoa Santa e centro aduaneiro de Confins, além do incentivo de criação e estabelecimento de empresas de perfil aeronáutico na região de Itajubá e "avionics" e eletroeletrônicos na região de Santa Rita de Sapucaí. Otimização de projetos de nacionalização de equipamentos na área. Estamos assistindo também um aumento gradual de indústrias de aviões "homebuilt". 

Quais os cursos beneficiados pelo Túnel de Vento?

Em primeiro lugar, as Engenharias Aeronáutica, Mecânica, Civil e também Arquitetura, com extensão à Engenharia Ambiental e Bioenergética. Projetado para análises de fluido-dinâmica em modelos aeronáuticos, da mobilidade terrestre, e marítima, o túnel poderá também, simular aspectos de conforto ambiental e climatização de áreas urbanas ou ambientes internos. Pode também auxiliar nos projetos de sistemas eólicos e geradores de energia, além de equipamentos e acessórios esportivos. Estudos avançados de dutos e geometrias variáveis.

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