Dos túneis de vento à simulação computacional: o caminho do sucesso da BrasilSat
Túneis de vento são equipamentos que simulam os deslocamentos de ar e a carga de vento sobre estruturas para a análise do desempenho aerodinâmico.
De forma geral, o túnel de vento é uma espécie de câmara com um sistema de ventilação interno capaz de enviar o ar por meio de tubulações a fim de testar a performance de algum objeto de estudo.
Os primeiros túneis de vento surgiram no final do século 19, no início da pesquisa aeronáutica, quando houve uma grande demanda pelo desenvolvimento das grandes aves – os aviões, como ficaram conhecidas as revolucionárias máquinas metálicas que rasgavam o céu.
Avión III de Clement Ader, expuesto en el Museo de Artes del Conservatorio Nacional de Artes y Oficios, París.
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O surgimento dos túneis de vento;
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As aplicações dos túneis de vento;
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A evolução dos túneis de vento;
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Da simulação real à simulação virtual;
- A estratégia de simulação de uma empresa líder no mercado nacional de antenas.
O túnel de vento como a mudança de paradigma
O túnel de vento era visto como um meio de reverter o paradigma usual: em vez de o ar ficar parado e um objeto se mover a toda velocidade, o mesmo efeito seria obtido se o objeto parasse e o ar se movesse rapidamente. Dessa forma, um observador estacionário poderia estudar o objeto voador em ação e medir as forças aerodinâmicas impostas a ele.
O desenvolvimento de túneis de vento acompanhou o desenvolvimento do avião.
A evolução dos aviões durante o período da Segunda Guerra Mundial, em grande parte, é devida aos ensaios em túneis de vento. Assim como o desenvolvimento dos aviões e mísseis supersônicos durante a Guerra Fria.
Dos aviões para naves terrestres
Mais tarde, o estudo em túneis de vento deixou de ser algo tão custoso em relação ao passado e passou a ser utilizado por várias indústrias, principalmente as do setor automotivo.
O estudo com os automóveis não era tanto para determinar as forças aerodinâmicas em si, mas, principalmente, para determinar maneiras de reduzir a potência necessária para mover o veículo nas estradas a uma determinada velocidade.
Nestes estudos, a interação entre a estrada e o veículo desempenha um papel significativo, e essa interação deve ser levada em consideração ao interpretar os resultados do teste.
Numa situação real, a estrada está se movendo em relação ao veículo, mas o ar permanece parado em relação à estrada, enquanto que no túnel de vento o ar se move em relação à pista, já na pista está estacionária em relação ao veículo de teste.
Alguns túneis de vento de teste automotivo incorporaram correias móveis sob o veículo de teste em um esforço para aproximar a condição real, e dispositivos muito semelhantes são usados em testes de túnel de vento de configurações de decolagem e pouso de aeronaves.
Simulação em túneis de vento para todos
Testes em túnel de vento de equipamentos esportivos também foram predominantes ao longo dos anos, incluindo tacos de golfe, bolas de golfe, trenós olímpicos, ciclismo, bicicletas e estratégias de corrida.
Os avanços na modelagem de dinâmica computacional de fluidos (CFD) em computadores digitais de alta velocidade reduziram a demanda por testes de túnel de vento.
No Brasil, temos em Curitiba, na matriz da BrasilSat, a construção da maior câmara de testes do Brasil e um dos maiores túneis de vento da América Latina.
Do tipo circuito fechado, com uma câmara de ensaio de seção quadrada de 2,4m x 2,4m, com 4 ventiladores de 2,0m de diâmetro, com potência nominal de 93kW, com capacidade de gerar ventos de até 234 km/h.
Constituido em alvenaria, o Túnel possui uma área total de 805m² e permite avaliar os efeitos da carga de vento em modo estático e dinâmico, determinação do coeficiente de arrasto, efeitos como ressonâncias e vibrações, bem como as perturbações oriundas de rajadas de vento.
Este modelo de túnel de vento permite aplicações em diferentes áreas da engenharia, como:
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Telecomunicações;
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Civil;
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Energia;
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Petróleo;
- Automobílistica.
A comprovação via simulação computacional
“Simulação computacional é a forma mais eficiente, rápida, barata e eficaz de se fazer projetos.”
Emilio Abud Filho
Vice-Presidente de Tecnologia BrasilSat Harald SA.
Mesmo com um poderoso campo de testes, a BrasilSat opta pelo uso de simulação computacional por um simples motivo: um projeto baseado em cálculos de engenharia e simulações computacionais é a forma mais eficiente e eficaz de se fazer projetos.
A BrasilSat utiliza ferramentas computacionais dedicadas para síntese, para análise e para otimização. A maior parte de seus softwares de síntese são proprietários e são elaborados visando estruturas específicas, ou seja, são softwares que sintetizam (ou desenham) estruturas específicas.
A partir desta primeira síntese, a companhia apresenta rotinas de otimização que visam melhorar o desempenho da estrutura, sintetizada a partir de uso de vários processos numéricos como o método do gradiente.
Uma vez concluída a etapa de síntese, a estrutura é analisada e refinada em seus mínimos detalhes em softwares de simulação, evitando-se assim os altos custos de prototipagem e de gasto de tempo.
Uma vez que o trabalho no ambiente de simulação é concluído, se inicia então a execução dos protótipos e a fase experimental de testes.
Se encontrada alguma discrepância entre os resultados teóricos e os experimentais, normalmente é verificado primeiramente se não há erro na documentação do projeto, e/ou na execução do protótipo, pois raramente se encontrará que o problema se encontra na fase de simulação, pois esta é extremamente precisa.
É necessário estar no mais alto patamar tecnológico e ao mesmo tempo oferecer estes produtos com o menor preço possível, e não há como atingir este posicionamento sem cuidar de cada detalhe de projeto, com 100% de precisão. Só dá para fazeristo através de uso sistemático de ferramentas computacionais de simulação, afirma Emilio Abud, Vice-Presidente de Tecnologia BrasilSat Harald SA.
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