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Novas soluções tecnológicas para processos produtivos

Nesta seção, estão reunidas as novidades em máquinas, equipamentos e sistemas que serão apresentadas na Feira Internacional de Máquinas Ferramenta e Sistemas Integrados de Manufatura – Feimafe 2015, que acontece em maio, em São Paulo. Com os lançamentos antecipados na edição de abril, você tem a oportunidade de conhecer 117 soluções que serão apresentadas na mais expressiva feira de máquinas-ferramenta da América Latina. Por meio da Revista NEI, é possível se inteirar das tendências do setor metalmecânico, organizar sua visita à feira e proporcionar até mesmo àqueles que não puderem comparecer ao evento conhecer os novos produtos da área.

Para agregar ainda mais conhecimento, além de agrupar na edição notícias de novos produtos do setor de máquinas-ferramenta, a equipe de reportagem de NEI conversou com especialistas de processos produtivos para apresentar nesta abertura as tecnologias do setor que ganham importância na indústria atualmente.

Segundo o prof. Rodrigo Lima Stoeterau, do Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – USP, são elas: máquinas para usinagem por jato d´água com cinco eixos; tornos CNC com árvores indexados e ferramentas ativas para operações de torno-fresamento e torno brochamento; tornos de múltiplos cabeçotes; tornos automáticos CNC; e o uso cada vez mais amplo de robôs em operações de usinagem, principalmente na retificação de superacabamentos em geometrias complexas, como as encontradas em moldes e matrizes. Outro ponto destacado por ele é a integração da usinagem tanto convencional, com ênfase no fresamento, quanto a Laser com processos de soldagem,  tratamento térmico e estruturação superficial com Laser em uma única estação de trabalho.

“O desenvolvimento e a integração de ferramentas ativas para retificação em tornos e fresadoras também têm se mostrado uma tendência”, acrescentou Stoeterau. “Isso deve ser associado a máquinas rígidas com elevada exatidão de posicionamento, o que permite a usinagem completa em materiais de alta dureza e cerâmicas vítreas com requisitos ópticos. A integração do processo de retificação de máquinas, como tornos e fresadoras CNC, permite que sejam substituídas as retificadoras clássicas, dando maior flexibilidade às máquinas, geração de formas e produção.”

Para acrescentar, Durval Uchôas Braga, engenheiro mecânico e professor doutor da Universidade Federal de São João del-Rei, citou a usinagem nanométrica de materiais no estado endurecido e com altas velocidades de corte. Soma-se a essas novidades a preocupação com a redução do consumo de água e energia nas máquinas, que, além de colaborar com o meio ambiente, resulta em economia de custos.

Stoeterau informou que os grandes centros de pesquisas na Europa, em especial o WZL RWTH Aachen, o Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, o Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK e o ETH Zürich – IWF têm se mostrado bastante ativos no desenvolvimento de máquinas-ferramenta para as necessidades futuras da indústria. Para ele, uma novidade que chama a atenção é a simulação total de máquinas-ferramenta, desde tempos e movimentos de fabricação até previsão de vida da ferramenta e de danos de superfícies nas peças, tudo integrado em um único pacote. A simulação total da usinagem permite a integração em ambiente de Fábrica 4.0 ou Fábricas Digitais.

O professor da USP acrescentou que as incertezas na política e economia brasileira – devidas também à estagnação do setor petrolífero, alta do dólar e recessão – podem tornar a importação de bens de capital menos atrativa ao empresário nacional. “Resta saber se os fabricantes nacionais terão estímulo e capacidade para suprir o mercado com máquinas tecnologicamente modernas”, alertou.

Bens de capital mecânicos

Em fevereiro, o faturamento bruto da indústria brasileira de máquinas e equipamentos foi de R$ 6 bilhões, aumento de 6,5% sobre o mês anterior. Na comparação com o mesmo mês do ano passado, foi 7,3% maior. No bimestre, em relação a 2014, o crescimento foi de 5,4%. Os dados foram divulgados pela Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos – Abimaq.

O resultado das exportações de fevereiro de US$ 791 milhões foi 0,9% maior que o registrado em janeiro. Comparando com o mesmo mês do ano anterior, caíram 24,5%. No bimestre, em relação ao mesmo período de 2014, despencaram 27,7%. Mas, mesmo com o resultado acumulado abaixo de 2014, as exportações mantiveram participação elevada (37%) no total das vendas, acima da média histórica de 32%. Quanto às importações, em fevereiro somaram US$ 1,824 bilhão. No mês, a queda foi de 30,3%.

Específico sobre a indústria de máquinas-ferramenta, o faturamento nominal de fevereiro de 2015 foi de R$ 128 milhões, contra R$ 104 milhões do mesmo mês de 2014. O faturamento nominal de 2014 foi de mais de R$ 688 milhões; as exportações, de R$ 427 milhões; as importações, de R$ 2,5 bilhões, e o consumo aparente; de R$ 2,7 bilhões.

José Velloso, presidente executivo da Abimaq, ressaltou que, apesar de todos os desafios impostos pelo atual cenário econômico no Brasil, o momento é propício para exportações devido a fatores como a retomada de crescimento dos Estados Unidos e da União Europeia e ao câmbio mais favorável, que pode levar ao aumento da competitividade de alguns setores. Além disso, há previsão de crescimento para alguns países prioritários do programa Brazil Machinery Solutions – BMS, como Chile, Colômbia, Peru, México e EUA. O BMS é uma parceria entre a Abimaq e a Agência Brasileira de Promoção de Exportações e Investimentos – Apex Brasil que visa à promoção das exportações brasileiras de máquinas e equipamentos. Em março, foi lançada a Campanha Esforço Exportador 2015, uma iniciativa da BMS.

Velloso concluiu que, como a retomada do mercado interno deve demorar a acontecer, devido às incertezas da economia local e mundial, as empresas devem se preparar o quanto antes para o mercado externo.


Mistura de tinta com composto em cápsulas inibe corrosão de metais

O engenheiro Fernando Cotting impediu a corrosão de metais com uso de tinta com cápsulas de poliestireno envolvendo um composto de cério e silanol. A pesquisa ocorreu no Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para título de mestrado. Quando a superfície metálica sofreu impacto mecânico, as microcápsulas se romperam e a substância inibidora entrou em ação. O revestimento das estruturas apresentou características de autorreparação (self-healing). Para Cotting, uma das principais aplicações do inibidor é na proteção de dutos e tanques de armazenamento de petróleo, o que levou o estudo a receber o Prêmio Petrobras de Tecnologia.

“O cério já é utilizado no combate à corrosão, enquanto o silanol é destinado à produção de filmes”, disse Cotting. “As vantagens desse composto são: materiais agem em sinergia e concentração pequena de cério, que é pouco abundante na natureza, podendo reduzir os custos de fabricação sem afetar a eficiência do produto”.

Segundo a professora Idalina Vieira Aoki, que orientou a pesquisa, “atualmente os inibidores costumam ser misturados diretamente com as resinas, porém eles sofrem reações químicas que impedem a atuação e prejudicam o desempenho das tintas”. Neste caso, as cápsulas podem ser adicionadas à tinta durante sua fabricação ou ser misturadas antes da pintura.

Para encapsular o inibidor, foi feito processo de emulsão múltipla. “Na primeira etapa, o composto de cério e silanol em solução aquosa foi misturado com poliestireno dissolvido em solvente orgânico”, contou o engenheiro. Também foi utilizado tensoativo para garantir a estabilidade da mistura, na qual se formaram micelas esféricas que serviram de “molde” para a formação das microcápsulas. “Uma vez que o poliestireno dissolvido envolveu o inibidor, formando as microcápsulas, a solução passou por uma nova emulsão, com adição de mais água, que foi aquecida para permitir a separação do solvente e a consolidação da parede das microcápsulas.”


Bateria de célula de combustível com menos platina pode custar 50% menos

Pesquisa da Escola Politécnica – Poli da Universidade de São Paulo – USP propõe reduzir os custos das chamadas baterias de célula de combustível. Duradouras, mas atualmente muito caras, ainda não conseguiram entrar no mercado de dispositivos móveis de maneira definitiva por causa do preço proibitivo da platina, um de seus principais componentes. No mercado internacional, 28 gramas podem custar US$ 1.500. Agora, a tese de doutorado do químico Adir José Moreira, na Poli, poderá levar à fabricação de baterias de célula de combustível tão eficientes quanto as melhores do mercado, com menor quantidade de platina e, portanto, mais baratas.

O físico Ronaldo Domingues Mansano, professor do Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos da Poli e orientador de Moreira, acredita que a tecnologia pode estar no mercado em menos de um ano. “Basta que uma empresa esteja disposta a elevar a escala do nosso método”, disse. “Infelizmente no Brasil não há empresas interessadas nesse tipo de tecnologia e estamos tentando estabelecer conversas com representantes internacionais.”

Baterias de célula de combustível são chamadas assim porque geram energia a partir de um combustível que pode vir de fonte externa, como o hidrogênio, por meio de um processo eletroquímico e um facilitador, a platina. O metal separa o hidrogênio em prótons e elétrons. Uma membrana permite a passagem apenas dos prótons. Enquanto isso, os elétrons são obrigados a passar por outro caminho, gerando a corrente elétrica.

A célula de combustível pode usar hidrogênio para gerar energia, por isso especialistas a consideram fonte de energia renovável. A célula tem como produto final uma substância muito bem-vinda ao ambiente, a água.

Como a grande quantidade de platina torna a célula muito cara, além de muito do material ficar desperdiçado dentro da célula, Moreira conseguiu aumentar a atividade química da platina nas baterias de célula de combustível. Por meio de uma técnica desenvolvida no laboratório da Poli, ele reduziu o tamanho das partículas. “Por causa disso conseguimos atingir a mesma eficiência, mas com menor quantidade de platina”, comentou Moreira. “Quanto menor o tamanho das partículas, mais eficiente é o desempenho da célula. Partículas pequenas facilitam as reações eletroquímicas, partículas grandes as dificultam.”

As partículas criadas pelo químico são chamadas de nanopartículas e foram geradas a partir de um filete de platina e depositadas juntamente com um material à base de carbono diretamente em uma membrana, a mesma usada nas baterias de célula de combustível. Quão organizadas essas partículas são depositadas na película e na membrana é um dos fatores cruciais para o rendimento final da bateria.

Moreira conseguiu depositar nanopartículas de platina de forma organizada em um filme de carbono sobre essa membrana obtendo bons resultados. “Com um quarto da platina que normalmente se usa na fabricação de baterias de célula de combustível, conseguimos 50% do desempenho”, afirmou. “Agora, vamos aperfeiçoar nossa técnica para conseguir uma organização melhor das nanopartículas e do filme de carbono.” “Acredito que possamos reduzir o preço das baterias em relação as que existem atualmente no mercado em 50%.”


Parceria com instituição canadense, Poli/USP terá centro de treinamento de ROV em 2014, em Santos

Devido à demanda por mão de obra especializada para a exploração de petróleo e gás no pré-sal – que será concentrada em grande parte na Bacia de Santos, de acordo com Giorgio de Tomi, professor do Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – USP –, a instituição desenvolveu parceria com o Marine Institute do Canadá para formar técnicos especializados na operação de Remotely Operated Vehicle – ROV.

O recém-inaugurado campus da USP em Santos, que alocará o curso de Engenharia de Petróleo, contará com a Academia ROV, coordenada por Tomi, a ser inaugurada em 2014, com uma turma-piloto de 12 a 20 pessoas. Os alunos cursarão dois semestres no Brasil e três semestres no Canadá. O plano da USP é diminuir gradualmente os cursos especializados no Canadá até que a Academia ROV esteja em pleno funcionamento em até cinco anos, com todos os cursos teóricos e práticos sendo oferecidos no Brasil.

Segundo Tomi, a princípio, o único requisito para se inscrever é ter diploma de 2º grau, boas notas e aptidão para trabalhar em equipe. Para a turma-piloto, a seleção será feita por especialistas, por meio de documentação e entrevistas pessoais. O processo seletivo começará no início de 2014, mas o anúncio deverá ser feito no 2º semestre de 2013, em data a ser anunciada.

Conforme os resultados, o processo será ajustado para as próximas turmas. A quantidade de vagas dos futuros grupos dependerá dos recursos levantados junto à iniciativa privada.

O Marine Institute do Canadá criou programa para capacitar formandos do ensino médio na carreira de técnico e piloto de ROVs. Com duração de dois anos, o curso engloba física, matemática, comunicação oral, eletrotécnica e oceanografia, além de aprendizado de sistema, operação e manutenção de ROVs, segurança e inspeção elétrica, hidráulica, lançamento e recuperação, comunicação eletrônica, controle eletrônico, segurança e pilotagem. O curso é seguido por estágio prático para consolidar os conhecimentos e as habilidades necessárias para a formação.


Poli/USP inaugura Laboratório de Controle de Processos Industriais

10, dezembro, 2010 Deixar um comentário

Ensaios são de interesse de diversos setores, a exemplo das indústrias química, petroquímica, de papel e celulose, de tratamento de água e efluente.

A Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli/USP) inaugurou ontém (9/12), em São Paulo, o Laboratório de Controle de Processos Industriais. Vinculado ao Departamento de Engenharia de Telecomunicações e Controle, é formado basicamente por duas plantas pilotos que deverão ser usadas para fins de pesquisa aplicada, sobretudo entre os alunos de doutorado, mestrado e iniciação científica da Poli.

Segundo o coordenador do Laboratório, o professor Claudio Garcia, a primeira planta simula o tratamento de efluentes industriais a partir de um processo de neutralização de pH, permitindo o estudo de algoritmos de controle e de modelos matemáticos relacionados ao comportamento dinâmico do processo.

Essa planta, que emprega softwares e sistemas de instrumentação e controle similares aos usados em refinarias da Petrobras, conta com uma grande variedade de instrumentos, incluindo medidores de vazão, nível, pH, pressão, temperatura e condutividade.

“Ela funciona de modo semelhante a uma planta real de tratamento de efluentes que colhe a água de um rio ou lago, utiliza essa água em seus processos que tornam a solução ácida e, antes de jogá-la novamente no lago ou no rio, tem que neutralizá-la com o auxílio de uma base. A planta piloto do laboratório fará basicamente esse trabalho de neutralização do pH da água”, explica Garcia.

A segunda planta é voltada ao controle de vazão de água. “Essa segunda planta é formada essencialmente por duas válvulas de controle, com diferentes níveis de atrito, que buscam controlar a vazão de fluido em um circuito fechado de circulação de água”, conta.

“As perturbações na vazão são causadas por uma terceira válvula de controle, que opera como um dispositivo de perturbação. O objetivo dessa planta é estudar e avaliar algoritmos para quantificar e compensar o atrito em válvulas de controle”, afirma Garcia.

A planta piloto permite, portanto, o estudo de como melhorar a operação de válvulas de controle que estejam submetidas a atrito excessivo, situação típica de válvulas muito antigas ou com problemas de manutenção. As válvulas de controle são amplamente empregadas em plantas de processo por indústrias químicas, petroquímicas, de papel e celulose, de tratamento de água e efluentes, alimentícias e farmacêuticas.

Esse tipo de análise, explica Garcia, interessa muito à indústria e “a nova planta piloto do laboratório da Poli possibilitará verificar como seria possível prolongar a operação de um processo em uma indústria com válvulas ruins, que já estão operando há muitos anos e que não podem ser substituídas até que haja uma parada total da planta para manutenção.”

Segundo o professor Claudio Garcia, foram investidos no laboratório cerca de R$ 400 mil, recursos estes advindos da própria Escola Politécnica e de doações de fabricantes e fornecedores de instrumentos e sistemas decontrole.

Confira os mais recentes lançamentos de válvulas de controle e sistemas para tratamento de efluentes.