BASE DE PESQUISA EM ENGENHARIA DA MOBILIDADE UFRN

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1 BASE DE PESQUISA EM ENGENHARIA DA MOBILIDADE UFRN Ari Antonio da Rocha, Francisco de Assis O. Fontes e Cleiton Rubens F. Barbosa ari@digi.com.br Universidade Federal do Rio Grande do Norte Base de Pesquisa em Engenharia da Mobilidade Campus Universitário NATAL (RN) ffontes@ufrnet.br cleiton@ufrnet.br Resumo: Após a realização de diversos projetos isolados de engenharia da mobilidade, foi necessário ampliar a interação entre pesquisadores da área, além de incorporar conhecimentos de setores complementares. Nesse sentido, foi criada uma Base de Pesquisas que reúne grupos atuantes na área da mobilidade, incluindo também profissionais de outros setores. Nos últimos anos foram construídos diversos protótipos de veículos e obtidas importantes vitórias nacionais e internacionais em competições acadêmicas Mini Baja e AeroDesign (SAE). Atualmente, além desse treinamento do alunado nas referidas competições, estão sendo implementados também novos projetos voltados tanto ao atendimento de necessidades regionais, quanto à solução de problemas mais complexos, como o desenvolvimento de uma fuel cell. Esse fato vem estimulando a produção científica e contribuindo para a melhoria na qualidade de ensino. A partir desse tipo de esforços, além de preparar melhor os alunos para a vida profissional e criar um novo estímulo para os professores, o curso de Engenharia Mecânica-UFRN, até então considerado como mediano, destacou-se na avaliação do MEC em 1999, classificado como o 5º do país e o melhor da região Norte-Nordeste. Palavras chave: Ambiente colaborativo, Pesquisa tecnológica, Educação motivadora. FCU - 56

2 1. INTRODUÇÃO No atual modelo de sociedade, que privilegia o conhecimento, os cursos de Engenharia Mecânica, terão que romper com o tradicionalismo que os caracterizou até recentemente e promover mudanças para se adequar às novas demandas sociais e ambientais. Na UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte, graças ao apoio financeiro obtido junto à FINEP no âmbito do PRODENGE/REENGE, foi promovida uma mudança de foco do ensino para a aprendizagem, para alcançar avanços mais significativos. Graças a esse apoio, foi possível adquirir instrumental técnico e máquinas operatrizes, que permitiram a renovação dos laboratórios e oficinas necessários para aprofundar a aprendizagem, por meio da aquisição de novas habilidades e conhecimentos. Esse fato representa um marco de referência, a partir do qual vem sendo verificado um processo de mudanças mais efetivo, em virtude de ações que favoreceram atividades de aplicação da aprendizagem em sala de aula, mesmo quando inicialmente vinculadas a interesses mais restritos, manifestados por grupos de professores e alunos, como foi o caso da participação na competição acadêmica Mini Baja SAE-BR, a partir de 1996, quando se passou a dedicar maior atenção ao setor da mobilidade. O empenho do grupo pioneiro nessa atividade, decorrente do entusiasmo que se conseguiu gerar junto aos estudantes, permitiu a obtenção de uma série de resultados altamente positivos. Isso surpreendeu até mesmo aos que mantinham as expectativas mais otimistas, pois, desde o início de sua participação, foi considerada a melhor equipe estreante e, nos anos subseqüentes, esteve sempre entre as equipes mais bem colocadas, conquistando por três anos consecutivos o direito de representar o Brasil na competição mundial, realizada pela SAE-International, nos EUA, prova que venceu no ano de CRIAÇÃO DA BASE DE PESQUISA EM ENGENHARIA DA MOBILIDADE O processo tardio de desenvolvimento do setor industrial na região Nordeste, dentro do modelo de apoio à indústria convencional, hoje em claro declínio, foi responsável pelo fato de que a industrialização fosse incipiente, limitada principalmente aos setores têxtil e de agropecuária. No Estado do Rio Grande do Norte, que fica fora dos eixos principais de desenvolvimento (que no Nordeste se concentrou ao longo de rodovias e ferrovias), o grupo de docentes e pesquisadores que implantou o Sistema Estadual de C&T, tentou transformar essa aparente desvantagem numa instigante oportunidade: instalar um pólo específico destinado a indústrias avançadas, preferencialmente de base tecnológica. Essa estratégia faz parte de um grande projeto, cuja fase inicial começou a ser estruturada/implementada há cerca de duas décadas, visando criar um sistema estadual de C&T, com abrangência em diversos campos: político (capítulo de Ciência e Tecnologia na Constituição Estadual, criando um Fundo para incentivar o desenvolvimento científico e tecnológico); institucional (criação da Secretaria de Estado e do Conselho Estadual de Ciência e Tecnologia); planejamento estratégico (modernização do ensino tecnológico, apoio à implantação de infraestrutura para atividades científicas) e operacional (celebração de convênios e parceria entre os setores governamental, educacional e empresarial). Em virtude desse tipo de acontecimentos, além da efetiva melhoria do curso de Engenharia Mecânica, que passou a constar entre os melhores do país (de acordo com a avaliação global realizada pelo MEC), foi possível que se identificasse a possibilidade de ocupação de um nicho de mercado, graças à ampliação do campo de atuação institucional da Universidade, na área da Engenharia da Mobilidade Antecedentes A evolução desse tipo de ação permitiu uma intensa aproximação com outros setores da própria área, como a Metrologia, o Sistema CAD-CAM em convênio com o Governo do Estado, cuja implantação foi favorecida pelo desempenho e aos bons resultados alcançados, que facilitaram a obtenção de licença para a utilização de diversos software, oficinas de manufatura e, mais recentemente, a implantação de um completo e moderno Laboratório de Realidade Virtual. Abriu-se desse modo um importante campo de trabalho para os egressos, seja por meio da celebração de convênios para a certificação de veículos especiais, para atendimento dos revendedores oficiais das montadoras de autoveículos atuantes no Estado, na área de manutenção, etc. FCU - 57

3 2.2. Criação da Base de Pesquisa A necessidade de reunir profissionais de setores diferentes num mesmo tipo de trabalho terminou fazendo com que as ações, de forma natural, convergissem para a criação de uma base de pesquisas que, por vinculação direta ou por meio da prestação de consultorias, fosse capaz de abrigar os distintos aspectos que o desenvolvimento de projetos voltados à temática da mobilidade exige. Desse modo, a base pode contar hoje com o seguinte quadro de pesquisadores, todos com titulação em cursos de pós-graduação (ou em fase de conclusão): Membros da Base cinco engenheiros mecânicos: Cleiton Rubens Formiga Barbosa, PhD Francisco de Assis Oliveira Fontes, MSc (doutorando) Ulisses Corrêa de Oliveira Filho, MSc (doutorando) Lúcio Ângelo de Oliveira Fontes, MSc Severino José de Almeida, MSc um arquiteto/designer: Ari Antonio da Rocha, PhD Consultores e Colaboradores um engenheiro mecânico: André Laurindo Maitelli, PhD um engenheiro eletrônico: Luiz Ortiz Salazar, PhD um doutorando em automação: Arlindo Pereira de Araújo, MSc quinze alunos de graduação em engenharia mecânica (dos quais cinco são bolsistas de iniciação científica) Interação com outros setores do conhecimento O desenvolvimento dos projetos dos veículos exigiu a adoção de uma nova forma de trabalho participativo, associado a outros setores da engenharia e disciplinas afins, como a aplicação de conhecimentos de ergonomia no dimensionamento dos postos de trabalho; de design na pesquisa de formas e cores; o desenvolvimento de componentes e equipamentos eletrônicos, etc. Logo nos primeiros anos de atuação, participaram do grupo alunos de arquitetura e engenharia elétrica, que cursavam disciplinas voltadas a esses campos. Esse embrião emulou um processo mais abrangente de interação com outros setores, tanto voltado a atividades complementares, como, por exemplo, design e marketing, como em termos de pesquisas aplicadas à mobilidade, campo em que já se inicia um processo de intensa aproximação com as áreas de Engenharia Elétrica, para o desenvolvimento de novos motores e equipamentos para telemetria, de Engenharia de Materiais, no uso de compósitos e de outros materiais para componentes estruturais, ou ainda no de projeto e simulação, com os grupos de CAD-CAM e de Realidade Virtual. 3. PROJETOS EM DESENVOLVIMENTO A Base de Pesquisa de Engenharia da Mobilidade está realizando atualmente novos projetos de veículos para usos e aplicações especiais, como o de um sistema de motorização híbrido (gás natural/elétrico) que será o embrião para o projeto de uma célula combustível (fuel cell), o de uma perfuratriz móvel para poços semi-artesianos, bem como o de uma série de aplicações de sistemas e estruturas voltadas a veículos utilizados por empresas de serviços públicos, em operações de manutenção. FCU - 58

4 3.1. Veículos em desenvolvimento Veículo da fórmula Mini Baja SAE: A fórmula Mini Baja foi criada pela SAE-International, em 1972, com a finalidade de despertar junto aos alunos dos cursos de Engenharia Mecânica, o interesse pelo projeto e construção de autoveículos. Tem sido um importante fator na preparação de profissionais para atuar junto à indústria automobilística, tanto formando pessoal técnico para trabalhar junto às montadoras, quanto para os que se destinam às indústrias de autopeças. Consiste numa competição de caráter acadêmico que reúne faculdades e escolas de engenharia e tecnologia, onde são considerados todos os fatores de projeto, tais como desenvolvimento computacional e de engenharia, design, ergonomia, manufatura, marketing e custos, etc. O resultado deste trabalho é apresentado e testado por meio de uma atividade competitiva, que inclui provas estáticas, como a defesa dos relatórios do projeto, aspectos estéticos, conforto do piloto, acessibilidade aos componentes mecânicos, etc. Além dessas, são realizadas provas dinâmicas de aceleração, frenagem, velocidade máxima, capacidade de superar rampas de até 45º, etc. A prova final consta de uma corrida do tipo Enduro, com quatro horas de duração, que serve para testar a durabilidade e robustez do conjunto. A equipe vencedora é a que soma maior pontuação no conjunto dessas provas, através de uma média ponderada dos resultados de cada uma das atividades. Introduzida no Brasil em 1995, pela SAE Brasil, tem sua realização anual no Autódromo de Interlagos, São Paulo, e garante aos dois primeiros colocados o direito de representar o país na prova internacional, realizada em junho, nos EUA. Nos 28 anos de existência da competição, somente no ano de 1998, com a vitória da equipe Mini Baja da UFRN, esta prova não foi vencida por equipes norte-americanas, tendo levado o presidente da SAE-International, Ronald Leonard, na cerimônia de premiação da prova de 1998, a emitir o seguinte comentário: o projeto da equipe brasileira impõe um novo padrão, a ser perseguido pelas equipes norte-americanas na categoria Mini Baja. Na Base de Pesquisa vem sendo tratado como um projeto permanente, no qual a experiência de um ano, serve como referência para a introdução de aperfeiçoamentos e inovações para o ano seguinte. Além disso o trabalho de motivação, realizado palestras junto a outras instituições de ensino do Norte/Nordeste, além de promover visitas à UFRN e franquear os laboratórios acadêmicos, garantiu ao grupo uma posição de efetiva liderança regional Veículo AeroDesign SAE: A fórmula AeroDesign também criada pela SAE International, foi introduzida no Brasil em Como no caso do Mini Baja, tem a finalidade de despertar o interesse no projeto e fabricação de veículos junto aos alunos dos cursos de Engenharia Mecânica, mas mantendo o foco na preparação de pessoal para a indústria aeronáutica. A competição acadêmica que se realiza anualmente e consiste na construção de um modelo de aeronave do tipo cargueiro, em escala reduzida, com cerca de 2 m. de envergadura (distância entre as extremidades das asas). Mantém, respeitadas suas peculiaridades, similaridade com as referidas para o projeto anterior, consistindo na realização de provas estáticas e dinâmicas. As provas de vôo verificam a capacidade máxima de carga que consegue elevar, voando num percurso previamente determinado O projeto começou a ser implantado na Base de Pesquisa no ano de 1999, tendo sido construído um primeiro protótipo que participou da competição internacional que se realizou nos EUA, em junho de 2000, como forma para que os alunos adquirissem experiência para as provas nacionais que se realizam anualmente no mês de outubro, na qual a equipe Car-Kará conseguiu a 4ª posição, dentre mais que 30 de participantes. Também vem sendo tratado como projeto permanente, no qual a experiência de cada ano, serve como referência para a proposta de futuros aperfeiçoamentos e inovações Veículo Híbrido: Tendo presente os problemas de poluição atmosférica e sonora que a motorização acelerada vem provocando nos centros urbanos, sobretudo nas grandes metrópoles, estão sendo iniciados os trabalhos para a criação de um novo veículo, em condições de atenuar esse tipo de situação. FCU - 59

5 Reunindo condições de uso do gás natural, produto disponível na região (o Estado do Rio Grande do Norte é o maior produtor do país e conta com um pólo ativo do CT-Gás/SENAI), associado a um sistema de tração elétrica, este projeto deverá destinar-se à construção do protótipo de um veículo híbrido, com motorização a gás natural/elétrico. O motor convencional trabalha em regime constante de rotações, na faixa ideal para a otimização da relação consumo/emissão de gases X rendimento, na geração de energia para movimentar o(s) motor(es) elétrico(s). Estes, além de silenciosos e não poluentes, reduzem as perdas mecânicas verificadas na transmissão do movimento para as rodas, tornando ainda a tração mais suave. Sua aplicação, nesta fase experimental, pretende privilegiar o uso em veículos utilitários (para transporte de mercadorias, ou prestação de serviços públicos), mas a instigante possibilidade de ser usado para o transporte de passageiros, também deverá ser desenvolvida no futuro, assim como outras alternativas que possam implicar no desenvolvimento de veículos para uso predominantemente urbano. Mais que isso, o projeto tem uma finalidade de caráter acadêmico de particular interesse, que consiste na preparação de um profissional apto a utilizar seu potencial de iniciativa, na elaboração de propostas inovadoras e criativas e não somente no treinamento para ações convencionais, permitindo a preparação de massa crítica para projetos futuros mais ousados como os de células combustíveis ( fuel cell ) Programação para desenvolvimento futuro Perfuratriz Pneumática móvel: Um dos mais graves problemas do país, que vem sendo estudado nos últimos dois séculos, é o do enfrentamento da seca, que ao longo de nossa história, tem prejudicado a atividade econômica em todo o Semi-Árido. O Nordeste tem sido a região mais afetada por esse problema, que inicialmente foi enfrentado com ênfase no combate à seca e não com a da convivência com esse fenômeno. Uma das soluções adotadas é a dos açudes, com barragens aos fluxos de água, limitadas pela localização em propriedades privadas, associada às desvantagens da elevada taxa de insolação, provocando evaporação e salinização. Isso reforça a necessidade de revisão das políticas adotadas de modo a valorizar o aproveitamento dos recursos naturais existentes, de forma racional, de modo a promover o desenvolvimento equilibrado e sustentável. Contribuindo para essa mudança de postura, está sendo proposto o projeto de uma perfuratriz pneumática móvel, que permita que os poços de água possam ser perfurados em locais próximos à sua utilização desse bem, com melhor distribuição territorial, permitindo a utilização dos mananciais abundantes de água do subsolo. O protótipo deverá ser constituído por dois veículos utilitários leves (pequenos caminhões): um transportando o sistema de compressores, preferencialmente acionados por motor movido a gás natural; o outro dotado de sapatas de apoio e um braço articulado contendo a torre de perfuração, acionada por um sistema pneumático. Para o desenvolvimento deste projeto, está sendo negociada a celebração de um convênio com uma empresa italiana, fabricante de veículos utilitários leves Veículos leves de serviço: A partir do ano de 2001, está sendo programado o desenvolvimento de um conjunto de projetos complementares de veículos leves, destinados à realização de serviços públicos. A utilização desses veículos seria destinada à realização de tarefas específicas, que exigem equipamentos especiais para sua realização. Desse modo, o veículo com sapatas de apoio e um braço articulado (semelhante ao da perfuratriz pneumática) poderá ser usado para finalidades diversas, como na manutenção da rede elétrica local, substituição de lâmpadas de iluminação pública, manutenção do sistema telefônico. Um veículo com caçamba articulada e motor auxiliar, deverá servir para a coleta seletiva de lixo (sobretudo na periferia das cidades), bem como limpeza e aspiração de parques e praças. Posteriormente outros tipos de uso também poderão ser atendidos Célula Combustível ( Fuel Cell ): A programação de médio prazo prevê a consolidação do grupo de pesquisadores, com a finalidade de realizar projetos de maior complexidade, como o desenvolvimento de células combustíveis. Nesse sentido, a experiência com o projeto do veículo híbrido tem papel fundamental. O grupo de pesquisadores está assimilando um tipo de linguagem que permitirá reduzir as dificuldades para a consecução dos objetivos propostos. A meta inicial prevê criar uma massa crítica qualificada, pois já ficou evidente que a busca de novas fontes energéticas determinará o panorama futuro para o setor. 4. CONCLUSÕES BÁSICAS FCU - 60

6 As atividades de aprendizagem e trabalho participativos garantiram aos alunos de Engenharia Mecânica da UFRN a aquisição de habilidades, permitindo a melhoria do ensino e criação de melhores condições para os egressos, junto ao mercado de trabalho. Isso foi possível graças à implantação do Programa REENGE, de melhoria e renovação da educação tecnológica, que agora terá prosseguimento através do PAEPE, criando novas oportunidades para a difusão de uma nova mentalidade, empreendedora, para criar melhores oportunidades para a ampliação das condições de competitividade do país. Agradecimentos A Base de Pesquisa em Engenharia da Mobilidade é o resultado de um longo trabalho que contou com a colaboração de diversos setores, tanto internamente quanto fora da Universidade. A gratidão inicial é com relação ao apoio do Programa REENGE, que foi decisivo para a implantação do Projeto Mini Baja SAE no Brasil, apoiando a ampliação e modernização de laboratórios acadêmicos, bem como a melhoria e renovação do suporte computacional e das oficinas utilizadas no treinamento do alunado. Os agradecimentos se estendem também ao Conselho Estadual de Ciência e Tecnologia, órgão vinculado à Secretaria de Ciência e Tecnologia do RN, que através de convênios e recursos do Fundo Constitucional do setor, juntamente com entidades como o SEBRAE-RN e empresas industriais e de serviços da região, sempre garantiram o apoio financeiro indispensável para a participação efetiva do grupo nessas atividades. No âmbito da UFRN, diversos setores convergiram para tornar possível esse trabalho, como o impulso inicial do Departamento de Engenharia Mecânica e do Centro de Tecnologia, que garantiram as condições para a instalação do grupo. A administração superior da instituição, que nunca deixou de dar seu aporte, muitas vezes decisivo para a consolidação dos trabalhos. FCU - 61