3, 2, 1: DESCOLAGEM CONFIRMADA

E disse: “Ó gente ousada, mais que quantas / No mundo cometeram grandes cousas, / Tu, que por guerras cruas, tais e tantas / E por trabalhos vãos nunca repousas, / Pois os vedados términos quebrantas / E navegar meus longos mares ousas, / Que eu tanto tempo há já que guardo e tenho, / Nunca arados d’estranho ou próprio lenho.”

(Camões, 1572)

Cinco séculos separam estes dois eventos, mas o espírito, a tenacidade e a audácia é a mesma, é o não con-formismo com o nosso canto de conforto, é o desafio de abrir novos horizontes, é a vontade de vencermos novos desafios, é a determinação de moldarmos pelas nossas próprias mãos o futuro do nosso presente, é o não querer ser apenas mais um grão de areia arrastado pelas vagas do tempo, que nos levaram a marcar a nossa presença tanto no ar como no espaço.

O mundo atual é muito mais do que o caos, desgraças e calamidades que os média transmitem diariamente, é pelo contrário um mundo riquíssimo em novas oportunidades. Cabe-nos a nós escolhermos se queremos ser submersos pelas constantes ondas de oportunidades que passam por nós, ou se preferimos cavalgar na crista destas ondas. Esta última foi a escolha efetuada pelo LABET – Laboratório de Ensaios de Termodinâmica e Aeroespaciais do ISQ

A ESA (European Space Agency) estava na altura a desenvolver o seu programa IXV (Intermediate eXperimental Vehicle), protótipo de um vaivém espacial para efetuar um primeiro voo para recolha de dados e testes de novos materiais resistentes às tão adversas condições de reentrada na atmosfera.

Tínhamos conhecimentos e experiência nesta área? Não tínhamos, mas tínhamos experiência de testes e dominávamos as linguagens universais da engenharia: a matemática e a física. Também sabíamos que este desafio seria a nossa melhor oportunidade de internacionalizarmos a nossa atividade do Espaço e assim darmos um salto quali-tativo e quantitativo que o nosso mercado nacional não iria permitir.

Assim, e após termos efetuado um rápido estudo de investimentos necessários, bem como a sua respetiva viabilidade face às oportunidades de negócios futuros, iniciámos a sua implementação. Tivemos o cuidado de tentar, sempre que possível, desenvolver internamente todas as ativi-dades, nomeadamente as relacionadas com o controlo e aquisição de dados, para que nos fosse possível em qualquer altura configurarmos de forma autónoma os equipamentos para futuras necessidades específicas dos nossos clientes.

INVESTIMENTOS CRUCIAIS

Adquirimos uma câmara de alto vácuo  10-6 mbar com corpo duplo para permitir aquecimento ou arrefecimento externo, munida de variadíssimas flanges de acesso, para futuras necessidades de instrumentação, passagem de potência elétrica e tubagens criogénicas. Nesta câmara já foram feitos ensaios em vácuo e com temperaturas que vão desde os -150 °C aos + 1200 °C, bem como determinação de calor específico em vácuo e temperaturas extremas de vários materiais utilizados na indústria espacial.

A existência desta câmara de vácuo polivalente e a facilidade de a podermos mudar e adequar a ensaios personalizados tornou-a num equipamento de elevada procura, nomeadamente no mercado internacional, bem como conduziu a um crescente mercado nacional de novos componentes, não só para a indústria aeroespacial como também para outras indústrias de desenvolvimento de novos materiais e tecnologias, permitindo a rea-lização de ensaios a custos mais baratos e sem a necessidade de deslocação a laboratórios estrangeiros.

Foi igualmente adquirido na altura um shaker com mesa horizontal e um expansor vertical guiado com potência máxima de cerca de 290 Kw, equipado com sistema de aquisição de dados LMS (o standard na indústria aeroespacial), que permite efetuar, para além dos ensaios convencionais Seno e Random, também ensaios de Análise Modal Operacional para afinação dos modelos matemáticos de projeto. Este shaker foi ainda munido de uma câmara climática que permite efetuar ensaios de vibração com controlo de temperatura entre os  -40 °C e os +150 °C.

Neste shaker fizemos a análise modal operacional de vários painéis de proteção térmica, bem como do nariz do IXV, para determinação das frequências próprias naturais e suas respetivas formas modais. Nesta análise modal, determinámos que a primeira frequência natural se encontrava na faixa do 60 Hz, o que coincidia com a frequência do próprio lançador Vega. De imediato foi alertada a equipa de projeto italiana para esta coincidência, que teria consequências negativas no lançamento do IXV.

Determinação de calor específico em vácuo e temperaturas extremas

Assim, alterando a compactação das fibras de silício isolantes, foi possível mudar a rigidez deste “nariz do IXV”, fazendo com que o seu primeiro módulo de ressonância se afastasse da zona crítica dos 60 Hz. Neste shaker, para além de ensaios na área espacial, como por exemplo os efetuados aos novos painéis dos tanques criogénicos do novo Ariane (CUST – Cryogenic Upper Stage Tanks) e às novas tubeiras de escape em fibras de carbono de satélite e naves, muitíssimos outros ensaios têm sido realizados, quer a indústrias internacionais quer a indústrias nacionais (automóvel, componentes para satélites, equipamentos elétricos, certificação de componentes de aeronaves para a Força Aérea, equipamentos militares, unidades de produção de frio, entre outros), que agora têm facilmente acesso a um dos maiores shakers existentes na Península Ibérica e Europa.

Ainda dentro do programa IXV, houve a necessidade de se efetuarem ensaios de tração aos “Stand Off”, fixadores dos painéis isolantes ao corpo exterior da nave. Mas mais uma vez este ensaio exigia que as temperaturas variassem desde a temperatura ambiente até aos 1000 °C.

Para isso foi inteiramente projetado e desenvolvido pelo LABET um sistema próprio, à medida. Foi também necessário desenvolver todo um sistema para permitir efetuar o estudo da migração dos gases e medição da permea-bilidade no interior das placas isolantes do IXV, por forma a garantir a sua integridade durante a rápida depressão originada na rápida subida do lançador.

Dentro do programa de certificação do IXV coube ao LABET efetuar também os ensaios térmicos de reentrada na atmosfera, ao “nariz” e às placas isolantes do bojo inferior da nave. Para isso foi construído no LABET, segundo projeto próprio, uma mufla capaz de atingir os 1200 °C e rampas de aumento de temperatura em tudo idênticas ao esperado durante a reentrada.

Este ensaio e respetiva monitorização permitiu analisar o comportamento esperado em termos de distribuição de temperaturas, quer no interior das placas de proteção de reentrada quer ao nível do interface do isolamento da superfície externa da nave, durante e após este grande regime transiente originado durante a reentrada.

“Tratou-se de uma curta missão com um grande impacto”, sublinhou na altura Gaele Winters, Diretor de Lançamentos da ESA.

É assim que, a 11 de fevereiro de 2015, após uma curta mas importantíssima missão bem-sucedida, Portugal ombreia de igual para igual com os seus parceiros europeus no desbravar desta nova fronteira.

CAPACITAR PARA RESPONDER TAMBÉM AOS DESAFIOS DA AERONÁUTICA

Mas o sonho não ficou apenas por aqui. Graças à experiência adquirida pelo ISQ e ao sucesso obtido face a este tipo de ensaios, uma nova e importante porta começou a entreabrir-se. A indústria aeronáutica começou também a olhar para nós e como parceiro de ensaios a componentes aeronáuticos.

E o desafio surge de um fabricante aeronáutico, de um dos gigantes mundiais do sector, a Embraer.

Eis-nos de novo face a um desafio: projetar e construir, à medida, um laboratório para ensaios de estruturas aeronáuticas, capaz de efetuar ensaios estáticos e de fadiga a grandes componentes de aeronaves, bem como desenvolver todo um novo programa e sequência de ensaios específicos para esta área. Após visitas técnicas à Embraer e a outros laboratórios de ensaios aeronáuticos, concluímos que os sistemas mais avançados e utilizados pelos principais fabricantes são os sistemas de controlo de hidráulicos MTS e o sistema de aquisição de dados HBM, tendo o ISQ optado pelos mesmos.

Paralelamente foi desenvolvido o projeto e a construção de um chão estruturado, assim como as restantes infraestruturas necessárias a um laboratório deste tipo.

Simultaneamente o LABET, em conjunto com outros laboratórios e equipas do ISQ e em parceria com a engenharia da Em-braer, começou a desenvolver o projeto e as infraestruturas necessárias à realização particular do ensaio que iríamos efetuar: o ensaio de uma semi-asa em material compósito. Cerca de pouco mais de um ano, o laboratório, equipado com o sistema MTS de hidráulicos e com o sistema de aquisição de dados HBM, foi acreditado de acordo com a AS/EN 9100, bem como auditado e aprovado pela Embraer.

Em meados de 2015 estava finalmente tudo preparado para serem iniciados os ensaios desta semi-asa. Rodeados por uma equipa de engenheiros da Embraer Compósitos de Évora e da Embraer S.A. do Brasil, que haviam projetado e construído esta semi-asa, assim como por uma outra equipa da área de ensaios da Embraer S.A. Brasil, era chegado o momento por todos mais ansiado e ao mesmo tempo o mais crítico. Nunca o premir uma tecla enter foi tão angustiante…

Paralelamente complementava-se o projeto dos RIGs de suporte do artigo de teste e iniciava-se a construção destas estruturas metálicas soldadas. Apesar das suas dimensões e peso, o rigor dimensional e a qualidade das soldaduras com penetração total, para garantirem o perfeito posicionamento do artigo de teste e uma resistência aos ensaios de fadiga (vários milhões de ciclos), obrigaram a um acompanhamento integral na fase de construção de especialistas do ISQ em soldadura e em controlo 100% por ultrassons.

Um ensaio completamente novo, nunca antes efetuado em Portugal, operado por um complexo programa de controlo de hidráulicos, onde as variáveis introduzidas foram aos milhares, desde a configuração dos PIDs (loop de controlo por feedback Proportional Integral Derivate), todas as cargas que compunham os vários voos, as combinações de voo e os dados de calibração de todos os parâmetros, bem como a previsão e definição de todos os patamares de alarme e/ou shut down em caso de anomalia, tudo isto, e apesar de inúmeras e repetidas validações por toda a equipa de ensaios do LABET, deixava sempre uma pergunta suspensa no momento de premir o enter: Falhou ou faltou alguma coisa?

Qualquer falha poderia simplesmente destruir o artigo de teste, peça única e de preço incalculável, tal como todo o investimento e crédito do ISQ seria arrasado nesse momento.

Confiantes, porém, na excelente equipa e no profissionalismo demonstrado ao longo dos tempos em tantos ensaios novos e não standard executados com pleno êxito, e tendo a certeza que neste caso não tínhamos deixado qualquer folga para a Lei de Murphy, o enter foi pressionado…

E tudo funcionou na perfeição! Os ensaios estáticos foram um êxito, não havendo qualquer falha na programação de todo o sistema de controlo de hidráulicos MTS ou aquisição de dados HBM.

Mais uma vez o LABET havia cumprido com êxito o seu desígnio, mais uma vez o ISQ fez jus à sua longa tradição de honrar os compromissos e resolver os desafios técnicos colocados pelos seus clientes, tornando o que parecia impossível e um mero sonho numa nova e concreta realidade, que continuará a alicerçar o nosso futuro.

E POR FALAR NO FUTURO…

Falando no futuro, uma nova e promissora oportunidade foi concretizada através de um protocolo de colaboração entre duas entidades de relevo na área da engenharia nacional, o ISQ e o CEIIA – Centro para a Excelência e Inovação na Indústria Automóvel.

Como primeiro reflexo prático desta parceria e graças à experiência adquirida com o ensaio da semi-asa, o ISQ começou a executar os ensaios de qualificação de alguns componentes KC 390 avião de transporte militar da Embraer. Foram já efetuados com êxito ensaios de choque e limite estático do leme de profundidade “elevator” deste aparelho, encontrando-se a decorrer os ensaios de fadiga e os ensaios de tração “Load Bearing” a variadíssimos provetes representativos deste modelo.E assim, aliando conhecimentos complementares, conjugando esforços, trabalhando em equipa e acreditando em nós próprios, conseguiremos recolocar Portugal no seu lugar de mérito que a história lhe reservou, como muito bem canta o poeta…

TELMO NOBRE

TELMO NOBRE

DIRETOR DO LABET LABORATÓRIO DE ENSAIOS DE TERMODINÂMICAE AEROESPACIAIS
TELMO NOBRE

Latest posts by TELMO NOBRE (see all)

0 respostas

Deixe uma resposta

Quer contribuir para a discussão?
Sinta-se a vontade para contribuir!

Deixar uma resposta