IPT moderniza laboratório de ensaios navais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/12/2010

Ensaio de propulsor em condições de cavitaçãoNULL de bolhas nas pás da hélice é responsável por vibrações e erosão do material.
[Imagem: IPT]

O IPT está reinaugurando seu túnel de cavitação do IPT, usado para testes de embarcações.

Depois de 47 anos de atividades, o laboratório foi totalmente reestruturado e será reaberto com uma estrutura remodelada e modernizada.

Teste de cavitação

O túnel consiste em um circuito fechado de água, fabricado em aço, montado de forma a permitir a instalação de um modelo de propulsor em sua seção de teste.

A água em circulação dentro do túnel torna possível medir os parâmetros de operação da hélice (empuxo e torque) não só na chamada condição estática, mas em todas as faixas de operação.

Em determinadas condições de rotação e pressão interna, é possível ocorrer o fenômeno da cavitação, ou seja, a água muda para o estado gasoso, onde a pressão local é mais baixa que a pressão de vaporização da água. Formam-se bolhas que produzem vibrações, diminuem a eficiência do propulsor e podem causar a erosão do material.

Velocimetria

A estrutura principal do túnel de água é a mesma desde 1963, com comprimento de 8 metros e 6 metros de altura.

A lista de equipamentos para os testes, no entanto, inclui agora células de carga, manômetros, uma nova bomba de vácuo para controle das condições internas e, principalmente, o sistema de velocimetria por imagem de partículas (PIV, de particle image velocimetry).

Trata-se de uma técnica que lança mão de emissões de feixes de laser para a medição de campos de velocidade em escoamentos, de forma não-intrusiva.

Para recriar as condições exigidas no túnel para os ensaios, o pesquisador Marco Antonio P. Carmignotto, do Laboratório de Tecnologia Naval do IPT, explica que é necessária a reprodução da chamada "esteira nominal", isto é, o escoamento na área da popa da embarcação onde o propulsor é instalado.

A esteira é caracterizada com o sistema de medição de mapas de velocidades em escoamento, o PIV, e ajustada até que se reproduzam as condições reais de operação.

Novas técnicas

Entre o período de quase um ano entre a reinauguração das novas instalações do CNaval e a execução do primeiro ensaio no túnel de cavitação, os pesquisadores dedicaram-se a testes de caracterização da estrutura e dos equipamentos de medição.

Foram comparadas novas e antigas técnicas em um processo de benchmarking para validação de parâmetros e certificação dos próprios métodos do Instituto, antes da retomada dos serviços no único laboratório da América Latina.

"Pelo fato de o PIV ser uma técnica nova de medição, fizemos estudos de comparação com práticas consolidadas, como o tubo de Pitot", explica Adriano Axel P. Pereira, do Laboratório de Hidrodinâmica do IPT. "Existem diferenças na comparação entre diferentes tecnologias: enquanto o tubo de Pitot fornece valores médios e localizados, o PIV informa as velocidades de todo o campo de escoamento. No entanto, foi importante comparar semelhanças e diferenças para propiciar um domínio maior em hidrodinâmica, garantindo qualidade dos resultados para ensaios com as mais diversas velocidades e rotações nas hélices".

Propulsores

Em paralelo aos investimentos em nova instrumentação, os propulsores ensaiados no túnel de cavitação passaram a ser fabricados no próprio IPT com o auxílio da máquina de prototipagem rápida recentemente adquirida dentro do Projeto Multiusuários (Finep e Petrobras).

Moldes são agora construídos no novo equipamento para a confecção de hélices de metal, um requisito necessário em razão das condições mais rigorosas do túnel de cavitação - isso acelerou o tempo de construção das peças e tornou viável o estudo de uma gama maior de geometrias dos modelos.

Mais tópicos