{"id":20228,"date":"2021-06-28T15:24:52","date_gmt":"2021-06-28T18:24:52","guid":{"rendered":"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/?p=20228"},"modified":"2021-11-19T18:24:13","modified_gmt":"2021-11-19T21:24:13","slug":"novo-modelo-de-turbina-sem-pas-melhora-eficiencia-e-tornaria-avioes-mais-seguros","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/novo-modelo-de-turbina-sem-pas-melhora-eficiencia-e-tornaria-avioes-mais-seguros\/","title":{"rendered":"Novo modelo de turbina sem p\u00e1s melhora efici\u00eancia e seguran\u00e7a de avi\u00f5es a jato"},"content":{"rendered":"<p>Cada detalhe num avi\u00e3o \u00e9 decisivo tanto em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 seguran\u00e7a quanto efici\u00eancia e custos de produ\u00e7\u00e3o. A vida de centenas de pessoas pode estar em jogo em voos de carreira e a constru\u00e7\u00e3o de uma grande aeronave envolve valores muito altos. Um Airbus A380, o maior avi\u00e3o de passageiros em opera\u00e7\u00e3o na atualidade, n\u00e3o sai por menos de 445,6 milh\u00f5es de d\u00f3lares, ou 2,42 bilh\u00f5es de reais. Mesmo um avi\u00e3o de carreira de menor porte envolve custos muito altos, como o E170 da Embraer, menor jato da companhia, que sai ao custo de 46,3 milh\u00f5es de d\u00f3lares (R$ 252 milh\u00f5es).<\/p>\n<blockquote class=\"alignright\"><p>O eixo central da turbina \u00e9 substitu\u00eddo por um duto interno livre que possibilita empregar o efeito de amplifica\u00e7\u00e3o de ar para aumentar o fluxo de gases e consequentemente o empuxo gerado para movimentar a aeronave.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p><\/blockquote>\n<p>Nos projetos de aeronaves as turbinas t\u00eam grande destaque, tendo papel central no grande desenvolvimento da avia\u00e7\u00e3o civil a partir de 1953 quando o primeiro avi\u00e3o comercial com motores a jato foi apresentado. Uma turbina, em termos muito simples, capta o ar e o pressuriza, misturando com combust\u00edvel para que a queima ocorra. Esta rea\u00e7\u00e3o pode chegar aos mil graus e empurra uma grande quantidade de ar para tr\u00e1s dando impulso para que a aeronave possa voar.<\/p>\n<p>Nesse processo as p\u00e1s da h\u00e9lice da turbina tem um papel muito importante, funcionando basicamente com o mesmo princ\u00edpio de um ventilador convencional para empurrar o ar. Mas seria poss\u00edvel uma turbina que funcionasse sem essas p\u00e1s? N\u00e3o s\u00f3 \u00e9 poss\u00edvel como um projeto desenvolvido pelo professor Cyro Ketzer Saul, do Departamento de F\u00edsica da UFPR, acaba de ter sua patente registrada e promete trazer v\u00e1rias vantagens frente \u00e0s turbinas convencionais, tanto em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 a seguran\u00e7a quanto aos custos de produ\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<p><iframe loading=\"lazy\" title=\"Dispositivo H\u00edbrido de Propuls\u00e3o a Jato (DHAPJ)\" width=\"810\" height=\"456\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/FpK3kksFiNc?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe><\/p>\n<h2>Inova\u00e7\u00e3o permite opera\u00e7\u00e3o em menores temperaturas o que reduz custo de produ\u00e7\u00e3o<\/h2>\n<p>O projeto, batizado de Dispositivo H\u00edbrido Axial de Propuls\u00e3o a jato, foi resultado de oito anos de pesquisas, desde sua concep\u00e7\u00e3o inicial em 2013, e utiliza o mesmo princ\u00edpio dos ventiladores sem p\u00e1s, desenvolvidos pela empresa Dyson. O que parece ser algum tipo de magia \u00e9, na verdade, a aplica\u00e7\u00e3o precisa de princ\u00edpios da mec\u00e2nica de flu\u00eddos que apresenta vantagens em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 forma tradicional de empurrar o ar utilizando as p\u00e1s de uma h\u00e9lice.<\/p>\n<blockquote class=\"alignright\"><p>&nbsp;<\/p><\/blockquote>\n<p>A nova turbina \u00e9 similar a uma turbina convencional, mas seu eixo central foi substitu\u00eddo por um duto interno livre que possibilita empregar o efeito de amplifica\u00e7\u00e3o de ar para aumentar o fluxo de gases e consequentemente o empuxo gerado para movimentar uma aeronave.<\/p>\n<figure id=\"attachment_20254\" aria-describedby=\"caption-attachment-20254\" style=\"width: 810px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/imagem_noticia.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-large wp-image-20254\" src=\"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/imagem_noticia-819x1024.png\" alt=\"\" width=\"810\" height=\"1013\" srcset=\"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/imagem_noticia-819x1024.png 819w, https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/imagem_noticia-240x300.png 240w, https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/imagem_noticia-768x960.png 768w, https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/imagem_noticia.png 1080w\" sizes=\"(max-width: 810px) 100vw, 810px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-20254\" class=\"wp-caption-text\">O modelo H\u00edbrido Axial de Propuls\u00e3o a Jato \u00e9 uma turbina sem p\u00e1s que oferece maior seguran\u00e7a e uso de materiais de menor custo na fabrica\u00e7\u00e3o. Infogr\u00e1fico: Ag\u00eancia de Inova\u00e7\u00e3o da UFPR.<\/figcaption><\/figure>\n<p>\u201cO conceito de \u2018amplifica\u00e7\u00e3o de ar\u2019, cujo nome foi cunhado pela empresa Dyson, corresponde a uma associa\u00e7\u00e3o entre o Efeito Coanda, a viscosidade do ar e diferen\u00e7as de press\u00e3o, permite incrementos consider\u00e1veis da vaz\u00e3o dos gases e isto por sua vez aumenta o empuxo produzido. A empresa Jetoptera, que emprega o mesmo princ\u00edpio de \u2018amplifica\u00e7\u00e3o de ar\u2019 em estruturas acionadas por motores el\u00e9tricos fala em amplifica\u00e7\u00f5es de at\u00e9 10 vezes\u201d, explica Saul.<\/p>\n<p>O conceito foi desenvolvido com o foco em aeronaves comerciais, como aquelas citadas no in\u00edcio da mat\u00e9ria, mas tamb\u00e9m pode ser adaptado para uso em menor escala.A nova turbina \u00e9 similar a uma turbina convencional, mas seu eixo central foi substitu\u00eddo por um duto interno livre que possibilita empregar o efeito de amplifica\u00e7\u00e3o de ar para aumentar o fluxo de gases e consequentemente o empuxo gerado para movimentar uma aeronave, combinando energias t\u00e9rmica e el\u00e9trica para produzir a propuls\u00e3o a jato.<\/p>\n<figure id=\"attachment_20244\" aria-describedby=\"caption-attachment-20244\" style=\"width: 335px\" class=\"wp-caption alignright\"><a href=\"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Coanda_Spoon.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" wp-image-20244\" src=\"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Coanda_Spoon-627x1024.jpg\" alt=\"\" width=\"335\" height=\"547\" srcset=\"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Coanda_Spoon-627x1024.jpg 627w, https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Coanda_Spoon-184x300.jpg 184w, https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Coanda_Spoon-768x1254.jpg 768w, https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Coanda_Spoon-941x1536.jpg 941w, https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Coanda_Spoon.jpg 1024w\" sizes=\"(max-width: 335px) 100vw, 335px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-20244\" class=\"wp-caption-text\">O Efeito Coand\u0103, utilizado na inova\u00e7\u00e3o, \u00e9 a tend\u00eancia de um flu\u00eddo seguir o formato de um objeto &#8220;se agarrando&#8221; \u00e0 sua superf\u00edcie. Foi descoberto por Henri Coand\u0103 e tem diversas aplica\u00e7\u00f5es na \u00e1rea da avia\u00e7\u00e3o, como no formato das asas das aeronaves, que utilizam o mesmo princ\u00edpio,<\/figcaption><\/figure>\n<p>Ele explica que, no novo modelo, os gases de combust\u00e3o, em alta temperatura, s\u00e3o misturados com o ar frio j\u00e1 na entrada do motor, de modo que quando eles chegam na entrada do compressor, logo antes de entrar na turbina, suas temperaturas est\u00e3o muito reduzidas. Tal redu\u00e7\u00e3o permitiria utilizar materiais mais baratos j\u00e1 que n\u00e3o enfrentariam altas temperaturas.<\/p>\n<p>Saul destaca as vantagens que este tipo de m\u00e1quina pode ter por operar em temperaturas menores. \u201cA opera\u00e7\u00e3o da turbina, que \u00e9 o componente do motor convencional que recebe os gases das c\u00e2maras de combust\u00e3o, ocorre em temperaturas muito elevadas (acima de 1000\u00ba C), e isto implica no uso de ligas resistentes a elevadas temperaturas e constru\u00e7\u00f5es complexas das p\u00e1s, permitindo inje\u00e7\u00e3o de ar frio para isolar seu contato com os gases superaquecidos em alta press\u00e3o\u201d, completa.<\/p>\n<p>Outra vantagem \u00e9 a possibilidade de acionamento descontinuo das c\u00e2maras de combust\u00e3o, uma esp\u00e9cie de revezamento, que pode reduzir ainda mais a temperatura m\u00e9dia de opera\u00e7\u00e3o dos componentes da turbina.<\/p>\n<h2>Sem p\u00e1s no caminho, modelo amplia seguran\u00e7a de voo<\/h2>\n<p>Um dos fatores que causam maior preocupa\u00e7\u00e3o na avia\u00e7\u00e3o \u00e9 a colis\u00e3o com objetos durante os voos que acabam muitas vezes sugados pelas turbinas. Aves em torno de aeroportos s\u00e3o uma preocupa\u00e7\u00e3o constante. O modelo desenvolvido por Saul permite que objetos sugados passem direto pela turbina, diminuindo muito as chances de que causem danos significativos.<\/p>\n<footer>\n<blockquote class=\"alignright\"><p>&#8220;A inexist\u00eancia de p\u00e1s no caminho da passagem dos gases reduz consideravelmente os danos provocados por suc\u00e7\u00e3o de objetos estranhos&#8221;<\/p>\n<footer><cite>Cyro Ketzer Saul, professor do Departamento de F\u00edsica da UFPR<\/cite><\/footer>\n<p>&nbsp;<\/p><\/blockquote>\n<p>\u201cSem d\u00favida, a inexist\u00eancia de p\u00e1s no caminho da passagem dos gases reduz consideravelmente os danos provocados por suc\u00e7\u00e3o de objetos estranhos. Para um objeto estranho, (\u2026) o motor aeron\u00e1utico convencional (Turbofan, por exemplo) em rota\u00e7\u00e3o \u00e9 como uma parede e a colis\u00e3o usualmente rompe algumas p\u00e1s, desequilibrando o motor e obrigando o pouso nos casos menos graves. No caso do dispositivo proposto, um objeto succionado que n\u00e3o colidisse com as paredes internas do duto interno livre, sairia na outra extremidade apenas queimado\u201d, explica o pesquisador.<\/p>\n<p>Depois de obter a patente, com o apoio da Ag\u00eancia de Inova\u00e7\u00e3o da UFPR, Saul explica que os pr\u00f3ximos passos v\u00e3o no sentido de buscar parcerias com empresas que tenham interesse e capacidade de produzir a turbina em escala comercial. Ele acredita que com as vantagens do modelo ser\u00e1 poss\u00edvel chamar a aten\u00e7\u00e3o dos grandes construtores de aeronaves.<\/p>\n<h2>V\u00eddeo sobre o novo conceito de turbina em ingl\u00eas<\/h2>\n<\/footer>\n<p><iframe loading=\"lazy\" title=\"YouTube video player\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/Ah8MHQTM1No\" width=\"560\" height=\"315\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Cada detalhe num avi\u00e3o \u00e9 decisivo tanto em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 seguran\u00e7a quanto efici\u00eancia e custos de produ\u00e7\u00e3o. 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