Prédios ganham suspensão ativa hidráulica

A suspensão ativa para a construção civil poderá ser usada em coberturas de estádios, edifícios de grande altura, fachadas muito largas ou em pontes.

Prédios com suspensão ativa

Em 2009, engenheiros da Universidade de Stuttgart, na Alemanha, apresentaram um conceito inovador de construção adaptativa, similar ao conceito de suspensão ativa dos automóveis.
Usando elementos estruturais inteligentes, eles propõem construir estruturas que possam se adaptar às condições ambientais.
Além disso, a proposta dessa construção inteligente é obter a capacidade máxima de carga com um consumo mínimo de materiais.

Estrutura adaptativa

Agora, com a colaboração de engenheiros da empresa Bosch, eles demonstraram na prática que seu conceito é viável, construindo uma estrutura que desafia os sonhos dos mais arrojados arquitetos.
Eles construíram uma concha de madeira que é muito mais fina do que qualquer coisa considerada possível até hoje.
Com uma espessura de apenas quatro centímetros, a cobertura se estende por uma superfície de mais de 100 metros quadrados.
A extrema finura da concha foi possível graças à utilização de uma estrutura adaptativa.

Cargas de pico

Na construção civil, as estruturas sempre foram concebidas para suportar uma tensão máxima muito precisa.
Esse tipo de estresse, no entanto, geralmente só ocorre muito raramente e apenas por um curto período.
Com isto, uma grande parte dos materiais de construção usados hoje serve apenas para suportar essas cargas de pico extremamente raras, o que faz com que elas sejam efetivamente necessárias apenas muito raramente.
O objetivo das estruturas ultraleves e adaptativas é alcançar uma economia drástica dos materiais sem perda da capacidade de suportar essas cargas de pico.
E, estruturalmente, há ainda outro benefício: a estrutura ganha uma capacidade de reação a cargas dinâmicas muito maior, o que é obtido através da manipulação ativa da estrutura.

A manipulação ativa da estrutura é obtida através de elementos hidráulicos instalados nos pontos de apoio da cobertura.

Suspensão hidráulica

No caso da concha de madeira, esta manipulação ativa é obtida através de elementos hidráulicos instalados nos pontos de apoio da cobertura.
Esses elementos geram movimentos que compensam de maneira muito precisa as deformações e tensões dos materiais causadas pelo vento, chuva, neve ou outras cargas.
Sensores registram continuamente o estado de carga em vários pontos da estrutura, acionando automaticamente os movimentos para neutralizar as variações de carga, reduzindo assim as deformações e a tensão dos materiais.
Segundo os engenheiros, essa suspensão ativa para prédios poderá ser aplicada em muitas áreas da construção civil, como em coberturas de estádios, em edifícios de grande altura, em fachadas muito largas ou em pontes.

Fonte: Inovação Tecnológica.

Simulador de navio treinará operadores em situações de risco

O simulador inclui dados dos navios, da operação e das condições ambientais dos locais onde é realizado o transbordo de petróleo.


Operação de alívio

Com tecnologia 100% nacional, engenheiros da Escola Politécnica da USP desenvolveram um Simulador Virtual Offshore para treinamento de operadores de navios que atuam em operações de alívio de petróleo - transferência de óleo da plataforma para o navio petroleiro.
O sistema reproduz, virtualmente e com exatidão, as dificuldades de uma embarcação petroleira em alto mar, como condições de tempo, ondas, ventos e correntes marítimas.
Uma operação de alívio pode durar um dia inteiro, ou seja, em uma operação completa pode haver inversões de direção de ondas e ventos, chuvas etc.
Isso exige precisão e segurança, o que impõe grande exigência no treinamento dos operadores.

Evolução dos simuladores

Segundo o professor Eduardo Aoun Tannuri, o projeto resulta de uma parceria da USP com a Transpetro.
"O simulador foi desenvolvido para atender as necessidades da empresa, que já possui em sua sede, no Rio de Janeiro, três outros equipamentos semelhantes a este, também desenvolvidos e construídos em nossos laboratórios", lembra Tannuri.O simulador offshore incorpora a tecnologia desenvolvida em outro projeto, o Simulador de Navegação de Comboios Fluviais concebido para treinar operadores de embarcações de transporte de combustíveis na hidrovia Tietê-Paraná.
Ambos utilizam modelos matemáticos que são resultado de estudos de mais de 20 anos. "Uma das principais evoluções deste novo simulador é em relação ao grau de qualidade gráfica", conta o professor.

O sistema completo do simulador inclui três grandes telas e uma bancada com todos os controles de um navio petroleiro, reproduzindo com fidelidade a cabine da embarcação.

Simulador de navio

O sistema completo do simulador inclui três grandes telas e uma bancada com todos os controles de um navio petroleiro, reproduzindo com fidelidade a cabine da embarcação.
Ao todo, são cinco manches e um joystick que permitem ao operador o controle de posicionamento do navio.
O sistema tem capacidade para simular todas as condições possíveis de mar e de tempo, como chuvas, altura de ondas, etc. "Além disso, o programa também permite que sejam simuladas avarias no navio para que o operador tome decisões rápidas e acertadas", descreve Tannuri.
O programa inclui modelos virtuais de três gerações de navios petroleiros da Petrobras: Ataulfo Alves, Stavanger e os novos navios que irão operar na Bacia de Santos.
Além dos navios, o simulador offshore possui modelos virtuais das plataformas da Petrobras P-50, P-35, localizadas a mais de 100 quilômetros da costa, e de monoboias, que são pequenas estações de alivio de petróleo que ficam mais próximas ao litoral.
Além dos modelos matemáticos dos navios e plataformas, que estão inseridos no software, o sistema também possui parâmetros ambientais dos locais simuladas. "Isso foi possível graças aos dados meteorológicos disponibilizados pela própria Petrobras. São modelos matemáticos robustos e com informações de longos espaços de tempo que estão inseridas no modelo virtual", informa Tannuri.

Fonte: Inovação Tecnológica.

Aviões hipersônicos vão se tornar realidade?

Os passageiros do avião hipersônico A2 não terão janelinhas à disposição porque o atrito da fuselagem com o ar fará a temperatura superar os 1.000 ºC

Era pós-Concorde

Quando o Concorde foi aposentado em 2003, o transporte aéreo supersônico tornou-se uma coisa do passado.
Mas logo começaram os trabalhos para projetar um avião de passageiros que possa ir mais longe e mais rápido o que o próprio Concorde.
Será que algum dia aviões supersônicos ou hipersônicos se tornarão uma realidade?
A Agência Espacial Europeia (ESA) está levando a sério a meta de criar um avião de passageiros hipersônico, que voe mais de cinco vezes mais rápido do que a velocidade do som, e seis vezes mais rápido do que um avião normal.
O projeto é muito mais ambicioso do que os testes de voo hipersônico mais recentes, feitos com protótipos que são basicamente motores estatojato, como o X-51A ou o HTV2, que atingiu Mach 20, ambos da NASA, ou o australiano HyCAUSE.
A própria Airbus tem seu conceito de avião hipersônico, chamado ZEHST.

Neil Armstrong, mais famoso por ter sido o primeiro homem a pisar na Lua, também pilotou o X-15. [Imagem: NASA]

X-15

Se os planos forem adiante, não é a primeira vez que se tenta um voo hipersônico tripulado.
Em 1960, os testes foram feitos no X-15 - um híbrido meio avião, meio míssil - que transportava um piloto e que conseguiu voar por 90 segundos antes que o combustível do seu foguete acabasse.
Seus criadores acreditavam que esse teste era o anúncio de uma nova era, de uma era de uma aviação civil de alta velocidade.
Mas, mais de 50 anos depois, um avião de passageiros hipersônico ainda não foi construído, quanto menos testado.
A física dos voos hipersônicos
Agora, uma equipe liderada pela própria ESA, conhecida como Lapcat, está trabalhando em um avião chamado A2, que poderia decolar de onde o X-15 parou.
O problema é que a tecnologia necessária para superar a velocidade do som - conhecida como Mach 1 - é extremamente complexa.
"O número Mach é a chave", diz o especialista em aerodinâmica do Imperial College de Londres, Paul Bruce. "Quando você vai abaixo de Mach 1, e então passa a voar acima de Mach 1, a física muda."
"Quando você vai para Mach 5 ou 6, as leis começam a mudar mais uma vez," explica o engenheiro.
Em velocidades hipersônicas, gases e metais se comportam de forma muito diferente. Motores de avião que trabalham bem em velocidades subsônicas - cerca de Mach 0,85, ou 913 quilômetros por hora - não funcionam nesse regime.
Ocorre que um avião que pretenda voar cinco ou seis vezes mais rápido do que a velocidade do som também precisa de um motor que possa decolar, obviamente em velocidade subsônica, acelerar para supersônica, e atingir uma velocidade de cruzeiro hipersônica.
Outro problema é o calor. Quando o ar se move ao longo do chassi do avião em alta velocidade, o atrito faz com que sua temperatura suba muito rapidamente - a mais de 1.000 C, de forma que a camada externa do avião tem que ser construída para resistir a temperaturas muito altas.

Custo do hidrogênio

Mas será que haveria alguém disposto a pagar o preço da passagem de um avião hipersônico?
Muitos acreditam que não, e pesquisas indicam que as empresas, os maiores interessados em potencial, estão mais interessadas em economizar custos do que em ganhar algumas horas de seus executivos - que, de qualquer modo, continuam trabalhando em seus computadores e se comunicando por seus celulares durante as viagens.
A Reaction Engines, que faz parte do consórcio Lapcat, se defende dizendo que o custo de voo hipersônico deverá ser equivalente a uma passagem da atual classe de negócios.
Mas os céticos dizem que isto pressupõe a descoberta de alguma técnica nova e muito mais barata para produzir o combustível do A2, que deverá ser hidrogênio líquido.
Atualmente, para produzir hidrogênio suficiente para abastecer 10 voos hipersônicos diários do Reino Unido até a Austrália exigiria até 20% de toda a eletricidade disponível no Reino Unido, segundo um cálculo lá realizado.

Perto demais

Você pode se perguntar então, porque fazer cálculos do Reino Unido até Austrália, se rotas como Londres ou Paris até Nova Iorque são as principais rotas de negócios do mundo?
É porque o A2 não será capaz de voar da Europa para Nova Iorque porque a distância é curta demais para que ele alcance a altitude necessária.
Ainda assim, o projeto Lapcat já recebeu €10 milhões de financiamento da Comissão Europeia. O orçamento dura até 2013, quando a viabilidade do projeto será revista antes que possa continuar.
"Em 2013 conseguiremos demonstrar que a tecnologia crítica não é mais um ponto de bloqueio," afirma Johan Steelant, coordenador do projeto. "Mas é claro que existem diferentes sistemas e subsistemas que ainda precisam ser provados."
Os engenheiros acreditam que podem superar esses problemas, mas vai levar décadas: não se espera que o A2 voe antes de 2040.

Se o avião hipersônico A2 não decolar, a Reaction Engines pretende usar o conhecimento gerado no projeto de avião-foguete reutilizável, chamado Skylon, capaz de levar cargas até a Estação Espacial Internacional - mais um na lista de candidatos a sucessor dos ônibus espaciais.

Como testar um avião hipersônico

Testar como os metais se comportam em altas velocidades é extremamente difícil.
Aviões subsônicos são testados em túneis de vento, mas soprar vento de um ventilador na velocidade hipersônica exigiria uma quantidade imensa de energia.
Como alternativa, engenheiros criaram uma arma de alta pressão que atira ar em um material de teste em alta velocidade.
Eles têm apenas alguns milissegundos para capturar o efeito usando fotografia de alta velocidade e sensores de temperatura.

Motor do avião hipersônico A2

A Reaction Engines projetou um motor híbrido que irá utilizar uma turbina, como a do Concorde, para a decolagem e para acelerar o avião até velocidades supersônicas.
Em seguida, um foguete é disparado, levando a aeronave a Mach 6 ou mais.
O conjunto, batizado de Sabre, será alimentado por hidrogênio líquido.
Ele vai queimar o hidrogênio puxando ar da atmosfera, dispensando tanques de oxigênio.

Números Mach

O número Mach é a velocidade de uma aeronave em relação à velocidade do som viajando pelo ar.
Mach 1 é a velocidade do som - cerca de 1.236 km/h, dependendo de vários fatores, incluindo temperatura e altitude.
Mach 2 é o dobro da velocidade de som, Mach 3 é três vezes a velocidade do som, e assim por diante, sempre levando em consideração os demais fatores.

Energia solar transforma CO2 em combustível para carros

Um sistema integrado eletro-microbiano produz combustível a partir do CO2 e da luz do Sol.

Eletricidade para carros

Carros elétricos não são aviões, mas eles certamente já teriam decolado se a tecnologia das baterias não estivesse praticamente estacionada nos últimos anos.
Mas está tomando corpo uma ideia que parece estranha à primeira vista, mas que tem potencial não apenas para explorar a energia solar, como também para alimentar os carros a combustão atuais com um combustível que será, essencialmente, gerado por eletricidade.
A ideia consiste em armazenar a eletricidade em combustíveis líquidos, que poderão então ser queimados por motores a combustão normais.
Ou seja, os carros poderiam ser indiretamente alimentados por eletricidade, sem que precisassem ser convertidos em veículos elétricos.
E o alcance disso pode ser ainda maior, uma vez que a fonte para a produção desse combustível líquido é o dióxido de carbono, que todo o mundo gostaria de varrer para debaixo do tapete - ao menos a parte gerada pelo homem - para tentar evitar o aquecimento global.
Uma demonstração de que isto é tecnicamente possível foi realizada pela equipe do Dr. James Liao, da Universidade da Califórnia em Los Angeles (EUA).

CO2 vira combustível

Liao e seus colegas desenvolveram uma técnica que usa eletricidade para converter dióxido de carbono em isobutanol.
Se for usada energia solar, o processo essencialmente imita a fotossíntese, convertendo a luz do Sol em energia química.
A fotossíntese é um processo que ocorre em duas etapas - uma etapa com luz e uma etapa às escuras. A reação clara converte a energia da luz em energia química, enquanto a reação escura converte CO2 em açúcar.
"Nós conseguimos separar a reação com luz da reação escura e, em vez de usar a fotossíntese biológica, nós usamos painéis solares para converter a luz do Sol em eletricidade, depois em um intermediário químico, e então usamos esse intermediário para alimentar a fixação do dióxido de carbono para gerar o combustível," explica Liao.
Segundo ele, seu esquema pode teoricamente ser mais eficiente, em termos da energia produzida, do que a fotossíntese natural.

Biorreator

Nem tudo é artificial nesse novo método. Os cientistas modificaram geneticamente um microrganismo litoautotrófico, conhecido como Ralstonia eutropha H16, para produzir isobutanol e 3-metil-1-butanol no interior de um biorreator.
O biorreator usa apenas dióxido de carbono como fonte de carbono, e apenas eletricidade como entrada externa de energia.
O desenvolvimento agora anunciado é um passo significativo em relação a uma pesquisa anterior divulgada pelo grupo, quando eles demonstrar o papel promissor das bactérias para a produção de um combustível alternativo.
Teoricamente, o hidrogênio produzido por energia solar pode ser usado na conversão do CO2 para sintetizar combustíveis líquidos com alta densidade de energia, também usando os microrganismos geneticamente modificados.
Mas as demonstrações em laboratório não têm conseguido passar para escalas maiores devido à baixa solubilidade, pequena taxa de transferência de massa e, sobretudo, pelas questões de segurança envolvendo o hidrogênio.
"Em vez de usar hidrogênio, nós usamos o ácido fórmico como intermediário. Nós usamos eletricidade para produzir ácido fórmico, e então usamos o ácido fórmico para induzir a fixação do CO2 nas bactérias, no escuro, para produzir isobutanol e alcoóis," explica Liao.
"Nós demonstramos o princípio, e agora queremos aumentar sua escala. Este é o nosso próximo passo," conclui o pesquisador.

Salve o CO2

Em 2010, outra equipe apresentou uma versão similar deste conceito, baseado em um óxido de terras raras:

-->Reator imita plantas para produzir combustível solar

Duas outras pesquisas recentes merecem destaque nessa busca de transformar o CO2 de rejeito indesejado em energia útil:

-->CO2 pode substituir petroquímicos usando técnica "diagonal"

-->Dióxido de carbono é transformado em combustível usando energia solar

Sacolas plásticas podem ser recicladas em fibras de carbono

Reciclagem high-tech

O material usado nas sacolas plásticas pode gerar fibras de carbono com múltiplas geometrias, abrindo ainda mais o leque de aplicações de um dos materiais considerados de mais alta tecnologia na atualidade.

O polietileno usado em sacolas plásticas pode ser reaproveitado para a produção de um material muito mais valioso do que o próprio material original: fibras de carbono.
As fibras de carbono estão entre os materiais mais "high-tech" da atualidade, presentes em carros de corrida, equipamentos esportivos, aviões e sondas espaciais.
As sacolas plásticas, por outro lado, estão sendo banidas porque não são recicladas adequadamente, ainda que não exista ainda um substituto ambientalmente vantajoso para elas.
Amit Naskar e seus colegas do Laboratório Oak Ridge, nos Estados Unidos, desenvolveram um processo que não apenas permite a utilização do polietileno para a fabricação de fibras de carbono, como também possibilita ajustar o produto final para aplicações específicas.
"Acreditamos que nossos resultados trarão para a indústria uma técnica flexível para fabricar fibras tecnologicamente inovadoras em inúmeras configurações, de aglomerados de fibras a não-tecidos de fibra de carbono," disse Naskar.

Sulfonação

O novo processo, que está em processo de patenteamento, é descrito como uma "combinação de tecelagem multicomponente de fibras com uma técnica de sulfonação".
O produto final pode ter seu contorno superficial, assim como o diâmetro de cada filamento, ajustado com precisão durante o processo de fabricação - a precisão dessa manipulação alcança a escala dos nanômetros.
Outra possibilidade é a fabricação de materiais porosos, adequados para filtragem, catálise e colheita eletroquímica de energia.
"Nós mergulhamos o aglomerado de fibras em um ácido contendo um banho químico, onde ele reage e forma uma fibra negra que não irá se fundir novamente. É essa reação de sulfonação que transforma as fibras do plástico em uma forma não fundível," explica Naskar.
"Neste ponto, as moléculas plásticas se ligam, e não irão fundir ou fluir com novo aquecimento. A temperaturas muito altas, essa fibra retém a maior parte do carbono, enquanto a maior parte dos outros componentes volatiliza em diferentes compostos ou gases," complementa.
Ao falar sobre as aplicações possíveis do material reciclado, o pesquisador é lacônico: "as possibilidades são virtualmente ilimitadas".

Veículo a hidrogênio passa no teste das ruas

O veículo a hidrogênio foi submetido a condições reais de operação na cidade de Basel, durante três meses, inteiramente operado pelos funcionários da companhia de limpeza.

Tira-teima

Engenheiros suíços realizaram o primeiro teste de longa duração, em condições reais de operação, com um veículo a hidrogênio.
Embora sejam comuns em campanhas de marketing das principais indústrias automobilísticas, há vários entraves tecnológicos rumo à viabilização total de um carro a hidrogênio.
Pelo menos esse é o consenso entre os especialistas.
Mas os engenheiros do instituto EMPA não se deram por vencidos e decidiram testa um carro a hidrogênio com a tecnologia disponíveis hoje, e verificar se o que já está disponível não seria bom o suficiente.

Robustez

A tecnologia de célula a combustível a hidrogênio e motores elétricos foi incorporada em um veículo utilitário, dedicado à limpeza de ruas.
O veículo foi submetido a condições reais de operação na cidade de Basel, durante três meses, inteiramente operado pelos funcionários da companhia de limpeza.
O resultado foi melhor do que o esperado: ele só teve que ir para a oficina uma única vez, para troca de uma bomba de água e do conversor de tensão entre a célula a combustível e as baterias.
Segundo os técnicos, o teste demonstrou que as células a combustível estão prontas para serem usadas em aplicações reais do dia-a-dia, particularmente em nichos de aplicação, como nos utilitários de serviços públicos.

Economia de combustível

A principal vantagem do veículo a hidrogênio é a economia de combustível.
Em vez de 5 a 5,5 litros de diesel por hora - equivalente a um consumo energético de 180-200 MJ/h - o utilitário a hidrogênio gastou entre 0,3 e 0,6 kg de hidrogênio por hora - equivalente a 40-80 MJ/h.

Deve ser levado em conta que o custo inicial do veículo a hidrogênio é três vezes maior do que o mesmo modelo a diesel. Mas os engenheiros argumentam que as células a combustível, um componente importante do custo inicial, custam hoje um décimo do que custavam há 10 anos, e essa tendência está se mantendo.
No quesito emissão de poluentes, embora as células a combustível só emitam vapor de água como resíduo, é necessário levar em conta que o hidrogênio hoje é produzido pela reforma do gás natural. Ainda assim, o veículo a hidrogênio emitiu 40% menos CO2 do que a versão a diesel, levando em conta todo o ciclo.

Sem vazamentos

Não foi detectada nenhuma ocorrência de vazamento de hidrogênio, nem mesmo nas estações de reabastecimento, que eram operadas pelos próprios funcionários do serviço de limpeza da cidade, que usavam o veículo.
Os testes continuarão em outra cidade, uma vez que os engenheiros pretendem observar o comportamento do veículo a hidrogênio conforme suas peças se desgastam, a fim de calcular o custo total no tempo de vida do veículo.

Turbina eólica voadora vai buscar ventos nas alturas

Seus criadores a chamam de pipa, ela se parece com um avião, mas é na verdade uma turbina eólica voadora.

Pipa eólica

Uma empresa emergente acaba de demonstrar com sucesso que o seu projeto inovador de uma "pipa" geradora de energia funciona de verdade.
A pipa, que mais se parece com um avião, foi projetada para voar ancorada por um cabo especial, formado externamente por fibras muito resistentes, para segurar a pipa eólica, e internamente por fios condutores, para trazer a energia gerada para baixo.
Conceitualmente, trata-se de uma turbina eólica voadora, com a mesma área útil - a área das lâminas do rotor, para aproveitar os ventos - que uma turbina eólica terrestre comum.

Turbina eólica voadora

Mas há algumas vantagens significativas.
A primeira é que a pipa eólica ficará a uma altitude entre 250 e 600 metros, onde os ventos são mais fortes e mais consistentes em qualquer parte da Terra.
A segunda é que sua parte avião garante um controle preciso das suas asas e flaps, colocando-a em um voo circular, o que significa que ela se adapta continuamente às variações do vento.

A turbina eólica voadora possui controles automatizados de voo que a permitem realizar continuamente uma trajetória circular, funcionando sempre como a ponta da pá de uma turbina eólica convencional.

Apesar de corresponder a uma turbina eólica terrestre em termos de potência, as pás da turbina eólica voadora exigem apenas 10% do material em sua construção.
Isso, segundo a Makani Power, responsável pelo projeto, garante que uma de suas AWTs (Airborne Wind Turbine) custa menos do que uma turbina convencional.
Os cálculos indicam que a ponta de cada uma das pás de uma turbina eólica é a parte responsável pela maior parte da geração de energia - é por isso que elas são cada vez maiores, de forma a ampliar seu raio de ação.
"A turbina eólica voadora da Makani tira proveito desse princípio, colocando pares de pequenas turbinas/geradores sobre uma asa, ela própria funcionando como a ponta da pá de uma turbina eólica convencional. A asa voa através do vento em círculos verticais, ampliando a capacidade de geração," afirmam os engenheiros da empresa.

A empresa agora está trabalhando na construção de um protótipo capaz de gerar 600 kW.

Libélula e helicóptero

Uma das possibilidades de uso inclui manter a pipa-avião-eólica ancorada sobre bases instaladas no mar.
Quando os ventos não forem favoráveis, ela pode se recolher automaticamente, pousando como uma libélula sobre essa base.
Quando as condições de vento se normalizarem, ela usa seus geradores como motores, e suas pás como hélices, para subir como um helicóptero. Ao "pegar o vento", ela passa automaticamente ao modo gerador de energia.
Tendo realizado com sucesso os primeiros testes, a empresa afirma que agora está trabalhando em um protótipo de 600 kW.

Fonte: Inovaçãotecnológica