28 maio

O aço em baixas temperaturas

Com o projeto ‘Efeito de temperaturas subzero nas propriedades tensão-deformação do aço-estrutural ASTM A516 Gr 70’, o engenheiro mecânico Lucas Bronzatto Adorno investigou a alteração na resistência e na ductilidade de um aço estrutural típico de vasos de pressão para operações com temperaturas negativas até -85ºC em seu trabalho de Iniciação Científica. Finalizada em 2012, a pesquisa foi desenvolvida com orientação do professor Gustavo Donato e recebeu bolsa do Centro Universitário da FEI. Um ano depois, o aluno concluiu a graduação. O pesquisador explica que as estruturas submetidas a baixas temperaturas são, muitas vezes, projetadas e avaliadas com base em propriedades mecânicas obtidas em temperatura ambiente, o que pode incorrer em perda de realismo nas previsões de falha e vida. Esse cenário torna a investigação de relevância. Nos países com invernos rigorosos a importância do estudo é direta, pois as condições climáticas podem expor os equipamentos a temperaturas negativas da ordem das estudadas. Entretanto, até mesmo no Brasil, caracterizado por clima tropical, a expansão de gases em válvulas e outros acessórios de vasos de pressão e dutos podem causar congelamento local com severa redução de temperatura e potencial para mudança nos micromecanismos de fratura e nas propriedades dos materiais. Para avaliar as propriedades de tensão/deformação em baixas temperaturas, Lucas Adorno realizou ensaios de tração em corpos de prova fabricados com o aço em investigação sob as condições climáticas desejadas. Para tornar possível a execução dos testes, o pesquisador desenvolveu uma câmara climática alimentada por nitrogênio líquido para exposição do material a baixas temperaturas. Para tornar os ensaios ainda mais precisos, o engenheiro desenvolveu e calibrou, na própria FEI, os transdutores de deformações (denominados clip-gages) adequados para a instrumentação das amostras dentro da câmara de ensaio. Os corpos de prova foram submetidos a temperaturas de até -85ºC. Segundo o engenheiro, as propriedades mecânicas obtidas evidenciaram variação inversamente proporcional às temperaturas testadas, além de validarem a câmara e os transdutores como recursos confiáveis para testes em baixas temperaturas na Instituição. “Um projeto de Iniciação Científica faz diferença para a formação do aluno. Gostei muito de trabalhar com projetos, além de ter desenvolvido folderes e apresentações”, reforça Lucas Adorno.

Reconhecimento

Com o conteúdo oriundo de seu projeto de pesquisa, o engenheiro venceu a etapa brasileira do Young Person’s World Lecture Competition, concurso organizado pelo Instituto de Materiais, Minerais e Mineração (IOM3), em parceria com a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração, que reúne jovens cientistas para a apresentação de palestras. Com o título ‘Relevância em quantificar propriedades mecânicas considerando baixas temperaturas para aplicações seguras e eficientes de ações estruturais’, Lucas Adorno destacou a importância de seu estudo. A competição foi realizada em abril de 2013 na Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM). Como prêmio, o pesquisador ganhou uma viagem a Londres para participar do Romantic Chemistry Exhibition, realizado em maio do ano passado, e a classificação para disputar a final mundial da competição, em 31 de outubro de 2013, em Hong Kong.

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Matéria publicada na revista Domínio FEI – Nº18 (pág 28)

27 fev

Rumo ao espaço

A radiação pode ser gerada por fontes naturais ou por dispositivos construídos pelo homem, podendo ser classificada em duas categorias: ionizante e não ionizante. A não ionizante é caracterizada pela baixa energia e está presente em ondas eletromagnéticas, como luz, calor e ondas de rádio. Já a radiação ionizante tem como propriedade a energia em quantidade suficiente para a interação com átomos neutros, com os quais interage nos meios em que se propaga. Neste caso, a energia é passível de arrancar elétrons dos átomos, processo em que o mesmo deixa de ser neutro e passa a ter uma carga positiva.

A radiação ionizante pode ser exemplificada pelas partículas alfa e beta e pelos raios gama, raios-X e também pelos nêutrons, não possui cor, cheiro, som e é indolor. Altamente penetrante, é utilizada nas áreas da saúde, indústria, agricultura, pesquisas de cronologia da Terra e geração de energia. Além disso, está presente no espaço, sendo conhecida como radiação ionizante cósmica ou galáctica. Em elevadas altitudes, pode ser prejudicial a atividades aéreas, como aviões, e também à órbita de satélites, uma vez que tem a capacidade de danificar os dispositivos eletrônicos existentes nos equipamentos e comprometer o seu funcionamento. Com o propósito de estudar dispositivos robustos à radiação ionizante, o Centro Universitário da FEI desenvolve pesquisas sobre o assunto nos níveis de Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado, nos departamentos de Física e Engenharia Elétrica.

A Instituição explora essa linha de estudos há 12 anos, desde que o Brasil começou a sofrer embargos externos para a compra de itens eletrônicos e de componentes de uso espacial, provocando atrasos no desenvolvimento de projetos de interesse nacional. Os pesquisadores do Centro Universitário afirmam que a integração entre os dois campos do saber é essencial para o desenvolvimento de estudos sobre dispositivos robustecidos, uma vez que a Física detém os conhecimentos sobre radiação, enquanto a Engenharia Elétrica se incumbe dos dispositivos eletrônicos. Integração é também o termo que define os esforços de autoridades brasileiras, órgãos públicos, instituições de ensino e pesquisadores para que o País conquiste sua autonomia na criação e fabricação de transistores para uso espacial.

Uma das iniciativas é o projeto Circuitos Integrados Tolerantes à Radiação (CITAR), iniciativa do governo federal que reúne, entre outros, Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, Agência Espacial Brasileira (AEB), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Fundação de Amparo à Pesquisa no Estado de São Paulo (FAPESP), Agência Brasileira da Inovação (FINEP), Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP), Centro de Tecnologia Renato Archer, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e Instituto de Estudos Avançados (IEAv), com a possível participação do Centro Universitário da FEI, em breve. A iniciativa, que objetiva a consolidação de recursos e qualificação de mão de obra no Brasil para projetos na área, foi organizada em metas e prevê gastos da ordem de R$ 20 milhões de 2013 a 2015.

Segundo a professora doutora Marcilei A. Guazzelli da Silveira, do Departamento de Física da FEI, o projeto recebe o maior investimento já feito pelo País em um programa espacial com esta finalidade. A docente integra, juntamente com o professor doutor Roberto Baginski Santos, chefe do Departamento de Física, a equipe de qualificação do projeto na área de raios-X, com a administração do equipamento disponível no Centro Universitário para testes e formação de profissionais, e também em testes com prótons e íons pesados utilizando os aceleradores de partículas do IF-USP. Além disso, a Instituição conta com a participação do professor doutor Salvador Gimenez para o desenvolvimento da Meta 3 do projeto, referente à chave de potência com limite de corrente. No amplo conceito proposto pelo CITAR, também está incluída a tese de doutorado desenvolvida na FEI pelo engenheiro eletricista Luis Eduardo Seixas, que trabalha com pesquisas na área no Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, na Divisão de Concepção de Sistemas de Hardware, espaço que pertence ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação.

Doutorando avalia efeitos em dispositivos semicondutores e circuitos integrados

Com o tema ‘Desenvolvimento de um sistema de caracterização elétrica dos efeitos da radiação ionizante em dispositivos semicondutores e circuitos integrados’, orientado pelo professor doutor Salvador Gimenez com colaboração da professora doutora Marcilei Guazzelli, o pesquisador Luis Eduardo Seixas objetiva a criação de um sistema automatizado, reconfigurável e inédito para armazenamento de informações sobre circuitos integrados analógicos, digitais ou mistos, com o propósito de facilitar o acesso às alterações das características elétricas para avaliação da robustez de cada um deles. Para tanto, planeja a criação de um hardware flexível para a avaliação de medidas elétricas, conectado via barramento PCI estendido de um computador para leitura dos dados adquiridos em softwares com linguagens gráficas. “É um sistema versátil, que pode ser utilizado para análise de dispositivos eletrônicos, além de ser de fácil reconfiguração”, afirma o pesquisador, ao explicar que o sistema será compacto e poderá ser embarcado para medição em aeronaves.

O engenheiro realiza estudos das normas que dispõem sobre os ensaios para a caracterização de transistores, a fim de executar testes práticos. Na FEI, são feitos ensaios no equipamento de raios-X, fonte energética controlada e segura, que foi totalmente calibrada para poder ser aplicada nessa área de pesquisa. “Os dispositivos são submetidos a diferentes doses de radiação e também à variação de taxas de dose”, observa. A calibração do equipamento é feita pela professora Marcilei Guazzelli, que também é interface do Centro Universitário no Instituto de Física da Universidade de São Paulo para a realização de testes de radiação ionizante no acelerador de partículas, chamado Pelletron. Os dispositivos estudados pelo doutorando também serão submetidos a essa tecnologia e a fontes de Cobalto 60, recurso de energia natural e limitado que desempenha ação similar à dos raios-X, porém, em menor intensidade, conforme o que é estabelecido em normas de estudos internacionais.

Em seu primeiro ano de doutorado, Luis Eduardo Seixas está trabalhando na fase de testes da pesquisa. As avaliações são feitas em dispositivos comuns e também em dispositivos que possuem layouts diferenciados, tecnologia desenvolvida pelo professor doutor Salvador Gimenez em colaboração com pesquisadores belgas, em 2010, e já exploradas em outros estudos de pós-graduação orientados pelo docente. “Os novos desenhos potencializam o efeito do transistor, elevando o valor de corrente elétrica”, avalia. Os transistores desenvolvidos pelo professor doutor Salvador Gimenez possuem formatos de diamante, octogonal e peixe, diferente da formatação quadrada empregada na fabricação dos mesmos. Nessas novas configurações, já patenteadas pelo pesquisador, o dispositivo tem diminuição da área vulnerável à radiação ionizante, o que eleva a sua capacidade. Os resultados obtidos por meio dos testes serão comparados, a fim de determinar quais dispositivos apresentam mais robustez à radiação ionizante, para formar a base de dados da Plataforma de hardware/software.

12 set

A evolução da robótica

Considerada a terceira revolução industrial, a robótica está amplamente presente na indústria – de carros a alimentos –, nas quais os robôs são responsáveis por tarefas que exigem extrema precisão, como soldas, forjas e pinturas. Além disso, está entre as mais modernas ferramentas da Medicina e propicia que máquinas e médicos dividam os centros cirúrgicos, permitindo que os procedimentos sejam muito mais seguros e menos invasivos. Agora, tem início uma nova revolução da robótica, com o desenvolvimento de pesquisas que visam deixar os robôs ainda mais próximos das pessoas. O Brasil tem aumentado as pesquisas relacionadas à robótica, tecnologia e Inteligência Artificial nas últimas décadas e, com isso, começa a se tornar referência internacional. O desafio dos próximos anos é aliar a produção científica ao desenvolvimento tecnológico, já que os sistemas robóticos deixam de ser máquinas com operações específicas e pré-programadas para serem capazes de se locomover e interagir com objetos e indivíduos. Referência por manter importantes estudos nesta área, o Centro Universitário da FEI trabalha com linhas de pesquisas para fazer robôs atuarem de forma mais autônoma. Com o tema ‘Raciocínio espacial para múltiplos robôs’, o projeto coordenado pelo professor doutor Paulo Eduardo Santos, docente do Departamento de Engenharia Elétrica da FEI, e financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), tem como objetivo implantar um sistema robótico com múltiplos pontos de vista de robôs autônomos. “Um robô terrestre terá determinado ponto de vista da cena e vai traduzi-lo em informação para guiar o posicionamento e a navegação dos robôs aéreos que, simultaneamente, farão o mesmo. A soma dessas informações resultará em uma base de conhecimento único, capaz de extrair informações e executar inferências”, explica. Segundo o professor, embora seja direcionada para a comunidade científica mundial, a indústria também poderá se beneficiar desta pesquisa e aplicá-la em inúmeros ambientes. “É possível utilizar este conhecimento em uma linha de montagem com sensores que precisam se comunicar, em sistemas de comunicação aérea, em veículos autônomos não tripulados na busca e no resgate de pessoas, no patrulhamento de florestas, na vigilância das fronteiras marítimas e terrestres e, em longo prazo, até mesmo no desenvolvimento de um sistema automático de monitoramento em, por exemplo, grandes eventos esportivos”, enumera. A pesquisa, que teve início em agosto de 2012 e tem participação de alunos de Iniciação Científica, mestrado e doutorado, assim como pesquisadores de pós-doutorado, está direcionada a várias vertentes que se somarão no decorrer do processo. “Há diversos trabalhos em desenvolvimento, entre eles sistemas de comunicação e controle automático dos robôs aéreos, proposta de sistemas de satisfação de restrições espaciais e sistema que identifica e faz com que os robôs se reconheçam”, pontua o coordenador. Os estudos sobre a semântica dos comandos já começaram e, com base nos dados dos robôs, já foi definido um conjunto de expressões espaciais. O próximo passo é captar a imagem do campo de visão e traduzir expressões em termos de lógica probabilística.

Conhecimento compartilhado

Lucas Malassise Argentim, do 7º ciclo de Engenharia de Automação e Controle, é um dos alunos de Iniciação Científica participantes do estudo. “Tenho pesquisado de que forma os robôs aéreos podem cumprir as tarefas designadas sem que haja interferência humana. O quadrirotor deve ser capaz de voar autonomamente dadas quaisquer condições do ambiente. Como aluno de Iniciação Científica, busco extrair o máximo dessa pesquisa para meu crescimento em áreas não percorridas durante a graduação”, relata. Já o aluno de mestrado em Engenharia Elétrica, Abel Augusto Ribeiro Guimarães, está trabalhando na visão dos robôs e sua pesquisa consiste em avaliar como poderão enxergar a mesma cena e se comunicar para a troca de informações. Para o estudante, o mais importante desta participação é o alcance de conhecimento que a pesquisa vai possibilitar, o que complementará de forma robusta seu aprendizado. Doutoranda da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (POLI-USP), a estudante Valquíria Fenelon desenvolve seu trabalho nos laboratórios da FEI com coorientação do professor doutor Paulo Eduardo Santos. “Estou em um momento que preciso encontrar algo novo que contribua efetivamente para a robótica, ampliando informações e agregando valores”, afirma a aluna, cuja função no projeto é trabalhar na interpretação de imagens para deixar os robôs mais autônomos. Embora não esteja totalmente vinculado ao projeto, o pós-doutorando Murilo Martins utiliza a FEI como instituição sede para o desenvolvimento da sua linha de pesquisa. O pesquisador trabalha no desenvolvimento de software e algoritmos buscando aplicações e resultados práticos. “Depois de passar por todas as etapas de aprendizado, vejo que cada processo foi fundamental para meu crescimento profissional. Ser pesquisador em tempo integral me permite contribuir de forma efetiva para o desenvolvimento da Ciência”, ressalta.

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Matéria publicada na revista Domínio FEI – Nº15 (pág 24)

14 mar

Prática e Pesquisa

A experiência e o empenho dos professores fazem a grande diferença para alunos do curso de Engenharia Mecânica Automobilística da FEI, dentre eles Ricardo Bock, que usa seu extenso conhecimento em prol dos estudantes. O docente é reconhecido pela ousadia e pelos 30 carros que construiu no Centro Universitário, entre eles um roadster teleguiado com 550 HP de potência. À frente da coordenação do curso, o professor doutor Roberto Bortolussi incentiva a participação dos alunos nas competições SAE Mini Baja e Fórmula SAE para fixação de conceitos e desenvolvimento de pesquisas verdadeiramente inovadoras.

O desenvolvimento dos carros competitivos resultaram em várias teses de mestrado. Entre os trabalhos desenvolvidos estão a dissertação ‘Simulação de um veículo sob diferentes geometrias de direção’, desenvolvida pelo engenheiro Hugo Leonardo Mendes Martins; ‘Análise comparativa da influência da torção de um chassi de Fórmula SAE no comportamento dinâmico do veículo’, de Marcos Paulo Gaspar Fernandes Pinheiro; e ‘Aquisição de dados em um veículo de competição Fórmula SAE’, de Rafael Serralvo Neto.

Atualmente, o professor do curso de graduação da FEI, Carlos Rodrigues, investiga em sua tese de doutorado na FEAGRI-Unicamp o comportamento dinâmico de um pneu agrícola quando sujeito a forças transversais, para diferentes pressões de insuflamento em duas condições de solo, uma deformável e a outra não. Em sua investigação, o docente visa melhorar a estabilidade lateral de tratores de rodas em terrenos declivosos. Os testes dinâmicos necessários utilizam um trator, mais conhecido por SHAK, construído na FEI pelo professor como projeto de formatura, sendo utilizado em seu mestrado e, agora, no doutorado após algumas alterações. O aluno Vinicius Pecorari Coelho, atualmente cursando o sétimo ciclo, trabalha no mesmo tema em sua Iniciação Científica.

Orientados pelo docente, outros estudantes desenvolvem trabalhos de Iniciação Científica, Iniciação Acadêmica e conclusão de curso de altíssimo nível. Um desses trabalhos, desenvolvido pelo aluno do sétimo ciclo Vinicius de Almeida Lima, terá artigo apresentado no próximo congresso da SAE Brasil, em março de 2012. O estudo refere-se à prática da elevação das suspensões traseiras de caminhões adotada por alguns usuários no Brasil. Assim como Vinicius, seu colega Marcos Blanco Fernandes, também do sétimo ciclo, considera as pesquisas muito positivas para a formação profissional, fixação de conceitos e ampliação de conhecimentos. Em seu trabalho de Iniciação Científica, Marcos determinou a potência, o torque e o consumo específico gerado pelo uso de diferentes concentrações de biodiesel no motor de um caminhão comercial leve.

A experiência e o empenho dos professores
fazem a grande diferença para alunos do curso
de Engenharia Mecânica Automobilística da FEI,
dentre eles Ricardo Bock, que usa seu extenso
conhecimento em prol dos estudantes. O docente
é reconhecido pela ousadia e pelos 30 carros que
construiu no Centro Universitário, entre eles um
roadster teleguiado com 550 HP de potência. À
fren te da coordenação do curso, o professor doutor
Roberto Bortolussi incentiva a participação dos
alunos nas competições SAE Mini Baja e Fórmula
SAE para fixação de conceitos e desenvolvimento
de pesquisas verdadeiramente inovadoras.
O desenvolvimento dos carros competitivos
resultaram em várias teses de mestrado. Entre os
trabalhos desenvolvidos estão a dissertação ‘Simulação
de um veículo sob diferentes geometrias
de direção’, desenvolvida pelo engenheiro Hugo
Leonardo Mendes Martins; ‘Análise comparativa
da influência da torção de um chassi de Fórmula
SAE no comportamento dinâmico do veículo’,
de Marcos Paulo Gaspar Fernandes Pinheiro; e
‘Aquisição de dados em um veículo de competição
Fórmula SAE’, de Rafael Serralvo Neto.
Atualmente, o professor do curso de graduação
da FEI, Carlos Rodrigues, investiga em
sua tese de doutorado na FEAGRI-Unicamp o
comportamento dinâmico de um pneu agrícola
quando sujeito a forças transversais, para diferentes
pressões de insuflamento em duas condições

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