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Doutor da Poli desenvolve turbinas eólicas mais silenciosas

Trabalho premiado pela USP ajuda a diminuir um dos grandes problemas da utilização do vento como fonte de energia, a poluição sonora

O Brasil é um dos países que mais utilizam energia renovável para atender a toda a sua demanda. A matriz energética do País está entre as mais “limpas”, com 45,3% de sua produção proveniente de fontes renováveis como recursos hídricos, biomassa e etanol, ou seja, a que menos utiliza combustíveis fósseis, como óleo e gás, para suprir a energia necessária para iluminar cidades, permitir que as indústrias funcionem, e abastecer os lares dos brasileiros. Pensando no desenvolvimento de fontes de energia renovável pela indústria brasileira, o engenheiro Joseph Youssif Saab Junior desenvolveu a tese de doutorado “Ruído de bordo de fuga – desenvolvimento e aplicação de ferramenta para avaliação e projeto de aerofólios para turbinas eólicas”, que propõe soluções para otimizar a geração de energia eólica, solucionando um dos maiores problemas na sua implementação: o ruído aerodinâmico produzido pelas turbinas em movimento.

O trabalho foi orientado pelo professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Poli-USP, Marcos de Mattos Pimenta, e recebeu o prêmio principal no último prêmio Tese Destaque USP, cuja cerimônia oficial foi realizada no dia 28 de setembro, no auditório do Conselho Universitário, na Reitoria da USP.

Ao longo dos cinco anos de pesquisa, o doutorando realizou uma extensa pesquisa bibliográfica sobre o assunto, cobrindo 30 anos de produção de conhecimento na área, o que pode servir como base para projetos futuros na área, e participou de eventos específicos da indústria de energia eólica, onde descobriu quais os principais desafios enfrentados no projeto e fabricação de turbinas, e assim optou por se dedicar à questão do ruído aerodinâmico de bordo de fuga, por ter experiência na área de mecânica dos fluídos. Seja na região Nordeste ou Sul, os locais que possuem as condições naturais mais propícias para a instalação de fazendas eólicas no País são densamente habitados, o que torna a poluição sonora um transtorno para as comunidades vizinhas. Joseph ressalta que “85% da população está na costa leste, exatamente onde estamos instalando vários parques eólicos”.

Tendo em vista este desafio para a ampla utilização dessa fonte energética renovável - já que a eficiência do equipamento cresce com seu tamanho, mas o ruído também-, o pesquisador desenvolveu uma modelagem matemática que, na forma de um programa de computador,  prevê, ainda em fase de projeto, quanto ruído o aerofólio a ser empregado na turbina emitirá, antes mesmo de ser fabricado. Utilizando o próprio software, o pesquisador desenvolveu a família de aerofólios SP (Saab-Pimenta) que tem aerofólios mais silenciosos e mais eficientes do que os conhecidos para grandes turbinas eólicas, o que confere inovação ao trabalho.

Além desta questão da poluição sonora, o pesquisador observou que as turbinas eólicas não são projetadas no Brasil, ou seja, a indústria, na maioria das vezes, apenas fabrica os equipamentos aqui a partir de projetos feitos no exterior. “Para cada tonelada de minério de ferro exportado, o Brasil recebe 75 dólares, enquanto uma tonelada de equipamento tecnológico exportado pode gerar receita da ordem de um milhão de dólares, no caso de uma aeronave, por exemplo. O nosso país precisa mudar o perfil de um exportador de commodities para um exportador de tecnologia”. Para alcançar este cenário ideal, o engenheiro defende ser imprescindível o domínio da tecnologia. “Precisamos saber projetar uma turbina eólica e poder fabrica-la, e não apenas receber os projetos prontos”.

Outra proposta  da tese é a de ajudar o Brasil a estabelecer uma legislação de ruído ambiental apropriada para turbinas eólicas, o que ainda não existe. “Quando um país não tem uma legislação específica sobre uma nova tecnologia, aplica-se a geral, o que não é apropriado e pode gerar uma série de problemas. No trabalho fazemos uma indicação de como deveria ser feita a legislação brasileira de ruídos de turbinas eólicas”.

Sobre o software – No desenvolvimento do modelo e na sua programação, Joseph optou por desenvolver um sistema que atendesse à demanda da indústria eólica em termo de agilidade nos cálculos, de forma a permitir estudos de otimização, e também de oferecer à indústria e aos pesquisadores um sistema em código aberto, de forma a possibilitar o seu uso colaborativo, e ajudar a disseminá-lo. O modelo foi implementado no software aberto chamado QBlade, criado na Universidade Técnica de Berlim (TU-Berlin), que calcula o desempenho de uma turbina eólica e permite análise estrutural, mas que não contemplava a parte aeroacústica. “Fizemos a parceria com a Universidade Técnica de Berlin, e introduzimos no QBlade um módulo, chamado PNoise (Poli-Noise), que realiza a análise de ruídos emitidos pelas pás das turbinas eólicas”. O pesquisador conta que a taxa de downloads do software QBlade  cresceu com a contribuição desenvolvida em sua pesquisa, e já teve mais de 17 mil downloads desde a sua disponibilização com a versão aumentada. “Acreditamos que estamos agregando valor às indústrias de todo o mundo, porém a nossa ideia é incentivar a indústria brasileira a fazer aqui as suas turbinas eólicas”.

Sobre as turbinas e aerofólios desenvolvidos – Para obter condições realistas de operação dos aerofólios em turbinas de grande porte, durante o projeto da família de aerofólios SP, Joseph desenvolveu o projeto aerodinâmico de três turbinas eólicas, a Poli 100, Poli 180 e a Poli 220, denominadas com o nome da Escola e em função do diâmetro da turbina. “Desenvolvi essas turbinas básicas, que estão disponíveis na tese e podem ser acessadas por qualquer estudante do mundo para fazer suas pesquisas, pois as indústrias não fornecem os dados completos dos seus equipamentos”. Os aerofólios da família SP foram testados comparativamente no software desenvolvido, revelando reduções significativas de ruído nas condições de operação, e foram  patenteados pela Agência USP de Inovação. Um deles emite um ruído audível para algumas famílias de pássaros, de forma que, na prática, pode funcionar como um alerta aos animais para evitarem se aproximar das turbinas.

“Os aerofólios propostos têm melhor desempenho tanto em termos de aerodinâmica e produção de energia, quanto em emissão e ruídos. Só é possível alcançar isso por meio da tecnologia”, explica o pesquisador. 

 

Tese da Poli-USP propõe dessalinização de água para indústria petroquímica

O projeto de Carlos Eduardo Pantoja recebeu menção honrosa no prêmio Tese Destaque USP e foi orientado pelo docente Marcelo Seckler

O setor industrial é o terceiro maior consumidor de água no mundo, perdendo apenas para a utilização humana e para a agropecuária. Uma típica refinaria, por exemplo, gasta aproximadamente 760 m³ da água para cada 1000 m³ de petróleo processado, o que torna os métodos para a reutilização da mesma um tema estudado frequentemente pela academia. Foi o que fez Carlos Eduardo Pantoja, doutor pelo Departamento de Engenharia Química (PQI) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP). A tese resultante de suas pesquisas recebeu uma menção honrosa no último prêmio Tese Destaque USP, cuja cerimônia oficial acontecerá no dia 28 de setembro, às 14 horas, no auditório do Conselho Universitário, na Reitoria da USP.

“O trabalho de Pantoja tem uma importância ambiental muito grande. Ele estuda um problema que necessita de solução imediata, como é o caso da reutilização de um recurso que se encontra cada vez mais escasso no planeta”, afirma Marcelo Seckler, orientador de Pantoja. O pesquisador se concentrou em criar um modelo matemático que permite projetar sistemas de dessalinização de água por meio de um método que está muito próximo de se tornar comercialmente viável: o de destilação por membranas.

A tese é fruto de um projeto de parceria de Secker com o Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes). Segundo Pantoja, há um grande interesse do setor na temática devido ao amplo emprego da água dessalinizada em atividades como “meio refrigerante (resfriamento de processos), alimentação de caldeiras (geração de vapor) e limpeza de equipamentos”. Ainda de acordo com ele, a não reutilização da água tratada pode chegar a inviabilizar um empreendimento, devido ao custo cada vez mais elevado da água fornecida pelas concessionárias.

 Atualmente, o método mais difundido para a dessalinização das águas que serão reutilizadas pela indústria é denominado osmose reversa. Apesar de vantajoso, ele não é totalmente eficiente em soluções com altas concentrações de sais, pois além de gerar um efluente líquido mais concentrado, não é viável para tratar de alimentações muito concentradas, devido às altas pressões demandadas. É aí que entra o método estudado por Pantoja. A destilação por membranas consegue tratar esse efluente concentrado e, assim, “gerar um descarte praticamente zero de líquido”.

            As vantagens das membranas vão além. O pesquisador explica que, em termos de energia, a quantidade necessária é quase a mesma do que em processos evaporativos tradicionais. Contudo, por tratar de temperaturas moderadas – cerca de 50°C a 70ºC – e de pressões quase atmosféricas, os módulos das membranas podem ser fabricados com materiais simples e baratos, como o polipropileno e até PVC. Há ainda a possibilidade, segundo ele, de serem utilizadas fontes de calor residuais da indústria ou até mesmo da energia solar, barateando ainda mais o processo.

            Sobre o projeto – Pantoja dedicou-se, em seu trabalho, na criação de uma metodologia matemática que aperfeiçoa e padroniza a destilação de sais por meio das membranas de acordo com as particularidades da composição de cada água a ser tratada.

O método se baseia em membranas microporosas hidrofóbicas, ou seja, avessas à água. De um lado delas, fica a solução salina. Do outro, água pura a uma temperatura mais baixa.

            A diferença de temperaturas entre os dois lados provoca o chamado gradiente de pressão de vapor – facilidade com que o líquido tem de evaporar a uma determinada pressão –, o que faz com que a água contida na solução salina, que é mais quente, evapore e passe pelos poros da membrana, fazendo com que a solução salina fique concentrada até seu limite, quando os sais são cristalizados.

“Dá para simplesmente pegar a água a ser tratada e evaporá-la em um evaporador tradicional. O problema é que isso tem que ser feito de uma forma muito intensiva e a um custo energético muito grande. O que não ocorre com as membranas”, explica o pesquisador.

Para ele, o reuso total da água na indústria é uma aplicação estudada recentemente pela academia, mas com aplicações comerciais muito prováveis de acontecerem em um futuro próximo. Por isso a ideia de otimizar o método em diferentes níveis. “Concebi uma metodologia de projeto de forma a ter algo mais adequado às particularidades dos efluentes, dependendo da concentração salina e de que tipo de sal você quer separar”.

Para atingir o objetivo, ele estabeleceu parâmetros operacionais que visam o melhor desempenho energético e a retirada da maior quantidade de água possível sem que haja a incrustação, que ocorre quando os sais cristalizados obstruem os poros das membranas.

Esse seria, aliás, o grande empecilho que ainda impossibilita a aplicação da tecnologia em escala industrial, aos olhos de Pantoja. “A incrustação de sais pouco solúveis na membrana acaba reduzindo radicalmente o desempenho do processo. Para minimizar este efeito, já existem diversos estudos sendo produzidos”.

Para seu orientador, a tese é de extrema relevância para os estudos que já foram publicados anteriormente sobre o tema e também para aqueles que ainda serão produzidos, uma vez que resume, em uma teoria, a projeção de uma unidade que se utiliza do método da destilação por membranas. “Ele basicamente usa um fundamento da ciência para formular uma solução prática de Engenharia”, finaliza Seckler.

 

140 projetos são apresentados no SIICUSP 2017

A primeira etapa do Simpósio Internacional de Iniciação Científica e Tecnológica da USP contou com a participação de estudantes da graduação para a apresentação de seus projetos de IC

Realizado entre 19 e 22 de setembro na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), o Simpósio Internacional de Iniciação Científica e Tecnológica da USP (SIICUSP) na área de Engenharia fechou o seu último dia com 46 apresentações. Ao todo, foram 140 trabalhos avaliados. Agora, os estudantes aguardam a etapa internacional. Quem participará dessa etapa serão 15% dos trabalhos melhores avaliados e indicados pela Comissão de Pesquisa da Escola, que irão concorrer a Menção Honrosa e vagas em simpósios a serem realizados no exterior.

Gilberto Francisco Martha de Souza, docente da Poli e Presidente da Comissão de Pesquisa, responsável pela coordenação do evento na Unidade, expressou sua satisfação com os resultados da edição de 2017. “Durante os vários dias de realização do SIICUSP da Poli foram apresentados trabalhos de excelente nível. Muitos bolsistas de Iniciação Científica mostraram uma grande maturidade, indicando que o processo de iniciação científica foi importante para a formação do aluno e que a Escola está contribuindo com a Sociedade na geração de engenheiros com grande capacidade de execução de atividades de pesquisa e inovação. Os resultados mostram, também, que futuramente a Escola poderá ter excelente pesquisadores em nível de mestrado e doutorado”, afirmou.

Este ano, houve um aumento de quase 10% no número de inscritos, mesmo com uma queda no número de alunos bolsistas. Isso demonstra que os estudantes entendem a importância para sua formação e carreira desenvolver um projeto e participar da maior mostra de iniciação científica e tecnológica do País.

O evento contou com o apoio de professores e funcionários da Escola para a sua realização, além do pessoal do ATPCE - Assistência Técnica de Pesquisa, Cultura e Extensão, em especial do Serviço de Pesquisa, responsável pela coordenação executiva, desde o recebimento das inscrições, cadastramento de avaliadores, gerenciamento das arguições, via web, de 45 alunos em intercâmbio e do evento como um todo, de forma a garantir o cumprimento das regras determinadas pelo Edital da Pró-Reitoria de Pesquisa. O pessoal do Serviço de Comunicação Social cuidou da logística do evento.

Cada departamento cedeu voluntários que colaboraram na organização do espaço em cada prédio e no contato com os avaliadores de cada área, cuja participação também foi intensa: foram aproximadamente 200 docentes, pesquisadores, doutores, estudantes de doutorado e pós-doutorandos, selecionados por representantes dos departamentos na Comissão de Pesquisa da Poli.

O primeiro dia ocorreu no hall do prédio de Engenharia Metalúrgica e de Materiais e contou com 31 presentes. O segundo foi no prédio da Mecânica com 22 projetos apresentados. A quinta-feira reuniu 41 apresentações no prédio da Engenharia Elétrica, enquanto o último dia aconteceu no prédio da Engenharia Civil com a maior quantidade de participantes: 46. A porcentagem de presença atingiu 60% do número de inscritos.

Confira as fotos do dia aqui

 

Prorrogado o período para inscrição de chapas para chefia do Departamento de Engenharia Mecânica

Devido ao fato de haver apenas uma chapa inscrita para a eleição da chefia do Departamento de Engenharia Mecânica, composta pelos professores doutores Decio Crisol Donha (Chefe) e Raúl González Lima (Vice-Chefe), em atendimento ao disposto na portaria a DIR 2212 de 13/09/2017, haverá um novo prazo para inscrição, de 26.09.17 a 05.10.17, hipótese em que poderão ser apresentadas candidaturas compostas também de Professores Doutores, membros do Conselho do Departamento.

 

Captura e armazenamento de gás carbônico é tema de fórum na Poli

Professor da Universidade de Tóquio falou a respeito doque está sendo estudado sobre a tecnologia no país asiático

Reter e armazenar em formações geológicas subterrâneas o gás carbônico (CO2), o maior contribuinte para o aquecimento da temperatura e as mudasnças climáticas globais, é uma alternativa promissora que vem sendo discutida cada vez mais pela academia e empresas. Representantes da Universidade de Tóquio, do governo do estado de São Paulo, da Shell e do Research Centre for Gas Innovation (RCGI) se reuniram no 20º Mitsui Bussan Forum, realizado nesta sexta-feira (22/09) na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) para apresentar as principais pesquisas desenvolvidas pelas instituições na área.

A captura e o armazenamento de CO2 – em inglês, Carbon Capture and Storage Process, ou CCS – desperta grande interesse brasileiro por ser recente em termos científicos e tecnológicos, porém muito promissor. Isso porque o gás natural formado no pré-sal contém grande quantidade de gás carbônico, o que tornam necessárias as pesquisas que envolvem separação, captura e armazenamento desse CO2 em reservas offshore.

Com o objetivo principal de promover o debate e o compartilhamento de conhecimento entre os diversos setores presentes – governo, academia e indústria –, o Fórum contou com apresentações dos participantes, que mostraram diferentes pontos de vista a respeito do CCS.

Para o professor José Roberto Castilho Piqueira, diretor da Poli, essa iniciativa é muito importante para o Brasil, que necessita de um maior aprofundamento do tema, já que o País está expandido a produção de petróleo no pré-sal, o que torna urgente o desenvolvimento de tecnologias de captura e armazenamento de carbono. “Espero que o dia de hoje contribua para ampliar o conhecimento científico brasileiro na área. A presença da Universidade de Tóquio poderá significar, ainda, um fortalecimento das relações com as universidades japonesas”, ressaltou.  

Dirceu Abrahão, subsecretário de Petróleo e Gás do estado de São Paulo, reforçou a fala de Piqueira ao afirmar que “esse pode ser um futuro próximo no Brasil, uma vez que a indústria de petróleo e gás vem crescendo cada vez mais no país”..

Apresentações – Toru Sato, professor da Universidade de Tóquio, trouxe ao público dois exemplos práticos de CCS que foram realizados no Japão. Um dos projetos foi feito cidade de Nagakota, localizada na província de Niigata, enquanto a outra experiência em CCS foi desenvolvida em Tomakomai, em Hokkaido. Ele explicou que, devido à legislação do país dar prioridade às associações pesqueiras locais, muito fortalecidas devido à importância da pesca para a economia, as reservas onde é injetado o CO2 têm que ficar longe da costa, há uma distância mínima dos pescadores.

Ele mostrou ainda algumas linhas de pesquisa que estão sendo desenvolvidas em torno dessas reservas, como sistemas para o monitoramento do gás carbônico e tecnologias que evitam o vazamento do mesmo envolvendo seu hidrato, ou seja, o CO2 associado com moléculas de água. Quando perguntado a respeito do financiamento desses estudos, Sato revelou que o alto custo do empreendimento foi apoiado pelo Meti (Ministry os Ecnonomy, Trade and Industry of Japan).

Julio Meneghini, diretor científico do RCGI, sediado na Poli-USP, ficou responsável por apresentar o centro de pesquisa. Ele explicou que a atuação do grupo se baseia em três pilares – pesquisa, conhecimento e inovação. Também mostrou um panorama da matriz energética brasileira, destacando as fontes de energia mais usadas no Brasil e comparando o País com o panorama mundial. Ele ressaltou que o Brasil se diferencia por não utilizar tanto o carvão como fonte de energia como o resto do mundo.

O RCGI tem uma nova linha de pesquisas, em que trabalhará com a CCS. São 16 novos projetos relacionados ao gás carbônico que abordam o seu monitoramento nas reservas, separação, entre outros. “A população está crescendo e cada vez mais precisa de energia. Por outro lado, o meio ambiente também pede cuidados. Saber conciliar as duas coisas é um dos desafios da ciência”, apontou.

Ao dar a sua opinião a respeito da utilização do gás natural, ele disse que o País ainda enfrenta alguns problemas, que fazem com que ele tenha que importar o recurso de nações como a Bolívia. Para o pesquisador, esses gargalos seriam resolvidos se o Brasil soubesse como separar eficientemente o CO2 do metano e contasse com um sistema complexo de logística para o transporte do mesmo.

As questões econômicas que envolvem a CCS foi o tópico levantado pelo professor do IEE-USP Edmilson Moutinho dos Santos. Segundo ele, o fato do tema ser novo e ainda precisar de estudos e produções acadêmicas mais aprofundadas pode ser enxergado como um problema pelo mercado. “Porém, a visão econômica serve para ser desafiada pela ciência”, contrapôs.

Dentre os benefícios que a CCS traria para o Brasil, Moutinho destacou a questão ecológica: por ser uma tecnologia que ajuda na sustentabilidade ambiental, o fato de o País apoiar e se envolver com a iniciativa seria positivo no âmbito diplomático. “Nós temos habilidade para desenvolver tecnologias no sentido da CCS. Liderar a área seria muito importante para o Brasil”.

O evento contou ainda com mais apresentações de pesquisadores do RCGI, da Poli e da Shell.  

 

Workshop da Poli Júnior é reconhecido como melhor da categoria em evento da área

Encontro Paulista de Empresas Juniores reuniu mais de 300 estudantes na última semana em Itu.

A Empresa Júnior da Escola Politécnica da USP, Poli Júnior, realizou, no sábado, dia 16 de setembro, um Workshop com o tema "Mercado: Definição de Personas", no Encontro Paulista de Empresas Juniores, em Itu, SP. O evento reuniu mais de 800 estudantes do Estado de São Paulo.

Participaram do workshop, ministrado pelos alunos da Poli Luis Fernando Tofano Jardim e Eric Imai, um total de 180 estudantes. O treinamento aplicado pela Poli Júnior recebeu o troféu de primeiro lugar, como reconhecimento pelo melhor workshop da categoria aplicado durante o Encontro.

O treinamento abordou conteúdos sobre o mercado destas organizações estudantis, principalmente voltado para a área comercial. “Temos bastante experiência com captação de projetos e clientes, porém para esse workshop focamos no tema”, relata Matheus Velasco, diretor comercial da Poli Júnior.

“Persona envolve um conceito voltado para a área de Marketing em que você elenca as características do seu cliente ideal. Com os dados sobre ele, finalmente, temos uma persona que será usada para encontrar esses clientes no mundo real”. 

 

NAP.Mineração apresenta soluções de sustentabilidade e inovação em congresso da área

Núcleo de Pesquisa para a Mineração Responsável da USP participou da Exposibram 2017

Soluções que prezam pela sustentabilidade, competitividade e inovação foram apresentadas pelo Núcleo de Pesquisa para a Mineração Responsável da USP (NAP.Mineração) e pelo EMBRAPII Tecnogreen/USP na 17ª Exposição Internacional de Mineração (EXPOSIBRAM) e no Congresso Brasileiro de Mineração, realizado de 18 a 21 de setembro, em Belo Horizonte (MG). Os pesquisadores do NAP.Mineração afirmam que essas três linhas estão totalmente alinhadas às demandas apresentadas no Congresso, e constataram grande interesse dos visitantes do estande na abordagem do grupo.

Alexandre Passos, geólogo e pesquisador do Núcleo, conta que, durante o evento, foram realizadas reuniões com empresas e instituições que podem auxiliar no fomento a transformação da mineração em uma atividade sustentável, tais como o Banco de Desenvolvimento de Minas Gerais (BDMG), a Companhia de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais (CODEMIG) e a Federação das Indústrias de Minas Gerais (FIEMG). “A Unidade EMBRAPII Tecnogreen/USP, juntamente com instituições de fomento e empresas ligadas ao setor de mineração, podem trazer para esse processo linhas de financiamento à inovação que podem contribuir fortemente para a mudança do perfil da mineração no Brasil”, ressalta.

O NAP.Mineração é sediado na Escola Politécnica da USP e tem por objetivo transformar áreas de garimpo e lavra artesanal em pequenas operações de mineração responsável, com uma abordagem inovadora de gestão integrada das atividades de exploração mineral, lavra de minas, tratamento de minérios, governança e sustentabilidade no contexto da pequena mineração.

O chefe do departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo, professor Giorgio de Tomi, explica que o Núcleo faz parte da Unidade EMBRAPII Tecnogreen/USP, que juntamente com instituições de fomento e as empresas ligadas ao setor de mineração, trará contribuições essenciais para a mudança do perfil da mineração no Brasil. "Durante o evento foram realizadas reuniões com empresas e instituições que podem auxiliar no fomento a transformação da mineração em uma atividade sustentável, tanto a nível estadual como a nível federal. Como resultado direto da participação do NAP.Mineração neste evento, foram encaminhadas novas oportunidades de formalização de convênios de pesquisa e de colaboração técnico-científica com mais de 30 empresas do setor", complementa Tomi.

 


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