Defesa & Geopolítica

ITA: TURBINA TR3500 — UMA HISTÓRIA DE SUCESSO

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Regina França – Assessoria de Imprensa do ITA

Atendendo aos amigos: Orlov e Khann

O ano de 2008 entra para a história do ITA como um marco do domínio tecnológico no desenvolvimento e a fabricação de turbinas aeronáuticas para uso em aeronaves de 1000 kg ou mais.

É no Laboratório de Combustão do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) que está instalado o protótipo do primeiro motor aeronáutico fabricado no Brasil. Fruto de um projeto bem sucedido, hoje é possível demonstrar a capacidade tecnológica alcançada por aqueles que contribuíram durante todo o processo de desenvolvimento do motor, fato este selado com a visita do presidente Lula, no dia 27 de setembro de 2008.

Para melhor compreender de onde surgiu esta idéia que ganhou adeptos e se transformou em um projeto relevante para o setor aeronáutico, o iteano Homero Santiago Maciel (Turma 76, Engenharia Eletrônica) — professor titular  do ITA e coordenador do Projeto “Turbina TR3500” — relata esta história.

Como tudo começou

 No ano de 2002, estive no Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes), no Rio de Janeiro, acompanhado pelo engenheiro Alberto C. Prereira Filho (iteano, Turma 83, meu aluno de mestrado à época), onde apresentamos uma proposta de tecnologia de plasma para uma gama de engenheiros daquele conceituado centro de pesquisa. Eu acabava de assumir a direção da Pós-Graduação do ITA e procurava abrir uma porta para parcerias do ITA com aquela empresa, a exemplo do que já existia entre o Cenpes e outras instituições brasileiras de ensino e pesquisa. Na oportunidade, a proposta em pauta mencionava a aplicabilidade de plasma em turbinas a gás.

Foi quando o gerente Michel Fabiansk, ao ouvir a palavra “turbina”, demonstrou muito interesse em apoiar e desenvolver uma microturbina no País, ou seja, o que era para ser um projeto de plasma tornou-se um projeto de turbinas a gás. Ao retornarmos a São José dos Campos, iniciamos imediatamente um planejamento em que o Alberto, com seu forte espírito empreendedor, e há mais de 16 anos trabalhando em desenvolvimento de produtos (concebeu e coordenou o projeto da bomba BLG 204, no Instituto de Aeronáutica e Espaço do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial, IAE/CTA) ficou encarregado de montar a equipe técnica que enfrentaria este novo desafio.

Eu atuaria na coordenação institucional do programa — contratos, infra-estrutura, envolvimento de professores, alunos, etc. A equipe começava a se formar. Alberto convidou seu antigo parceiro de projetos no IAE: o experiente engenheiro Milton Sanches (iteano, Turma 78) — há mais de 15 anos desenvolvendo e fabricando pequenas turbinas para aeromodelos. Francisco Domingues (iteano, Turma 84), à época Major da Aeronáutica e engenheiro responsável pela manutenção e ensaios de motores aeronáuticos no Parque de Material Aeronáutico de São Paulo, por estar na ativa, participaria de forma indireta, ajudando a equipe com suas opiniões, experiência e apoio naquele Parque. Para completar a equipe, havia necessidade de um engenheiro de mecatrônica que fosse capaz de desenvolver o controle.

Na oportunidade, surgiu o aluno de mestrado no ITA Mairum Médici (graduado pela Universidade Metodista de Piracicaba, Unimep, 2001), cujo sonho era participar de um grande projeto no ITA. Mairum, imediatamente, com apoio e as orientações do professor Luiz Carlos Sandoval Góes (iteano, Turma 75), mergulhou fundo na área de controle. Sua tese de mestrado não poderia deixar de ser o controle de uma turbina a gás. Qual turbina? Aquela que a equipe se propunha a desenvolver para a Petrobras. Deu certo.

A equipe demonstrava potencial capacidade de integrar o sistema e  dominar o controle da primeira turbina que estaria para nascer no ITA. Com mais alguns garotos técnicos, a maioria oriunda do Centro de Educação Profissional Hélio Augusto de Souza (CEPHAS), o grupo que constava de 11 pessoas, estava formado. Os professores Pedro T. Lacava, Jefferson de O. Gomes, Amílcar P. Pimenta, Alfredo R. de Faria (iteano, Turma 93) e Luiz C. Sandoval Goes (iteano, Turma 75) estavam prontos para apoiar em questões específicas do projeto.

O desenvolvimento do projeto

Em 2003, sob os auspícios da Petrobras, surgiu o contrato do projeto cujo objetivo era o desenvolvimento e a fabricação de uma turbina laboratorial com três grandes metas: (i) dominar o processo de fabricação de câmara de combustão, (ii) dominar a vibração do motor e (iii) projetar e desenvolver o sistema de controle da turbina. O projeto proposto, àquela época, não foi simples.

Apesar de se tratar de uma máquina de apenas 52 kW de potência de eixo, ela continha três eixos, dois que trabalhavam a 70.000 rpm, para atender às duas geradoras de gases e o eixo de potência a 6.000 rpm. O motor possuía injeção parcial acionando o rotor de potência. Após um ano de trabalho intenso, nas dependências do Laboratório Geraplasma, associado ao Departamento de Física do ITA, sem hora marcada, ou dia para trabalhar (incluindo aí até alguns domingos), o projeto foi entregue e aceito pela Petrobras. A máquina estava dominada, foi um sucesso!

 No Geraplasma continuamos os ensaios da pequena turbina, e, pensando nos próximos desafios em desenvolvimento nesta área — a manufatura de peças para turbina a gás —, a equipe não cochilou. Assim, pensando nos possíveis projetos vindouros, o engenheiro Alex Sandro de Araújo Silva — mestrando do ITA, orientado do Prof. Jefferson de Oliveira Gomes, Divisão de Engenharia Mecânica do ITA — a convite do engenheiro Alberto, foi encarregado de estudar e dominar o processo de fabricação de superfícies complexas, tipo compressores, em máquinas 5 eixos. Alex aceitou e sua tese de mestrado foi justamente o processo de usinagem cinco eixos de superfícies complexas, típicas de rotor para turbinas a gás.

 Mas nem tudo foi festa. No período 2004-2005, por uma reestruturação na Petrobras ocorreram mudanças na gerência do setor que nos apoiava e, com isso, o projeto sofreu uma parada. 2005 foi um ano difícil para uma equipe que vinha se dedicando com exclusividade ao projeto que parecia ter um brilhante futuro. Para sobreviver, e não dispersar o time foi feito um acordo entre os participantes que dependiam de remuneração via orçamento do projeto: todos unidos em busca de pequenos serviços remunerativos, mas unidos. E acredite, deu certo.

Outras fontes de financiamento

Durante o período de maiores dificuldades de financiamento (um ano e meio), acolhemos a equipe no ITA, mantendo-a comprometida com atividades de estudos e pesquisa, no sentido de evitar a dispersão das competências técnicas e científicas adquiridas com o projeto Geraplasma. Mantido esse apoio institucional do ITA, eis que surge, em fins de 2005, um potencial parceiro “peso pesado”, agora interessado em desenvolver uma turbina estacionária de 1.000 kW.

Foi uma alegria, acabavam-se aqueles momentos de falta de objetivo e angústia. Interlocuções capitaneadas pela empresa Sygma  junto à VALE, então representada pelo Diretor James Pessoa — executivo de extraordinária visão estratégica e espírito de brasilidade —, levaram ao início de entendimentos que envolveriam o apoio da segunda maior empresa brasileira ao novo projeto de turbina estacionária.

O ponto de partida foi uma reunião na Reitoria do ITA em que o diretor James, acompanhado de diretores da Sygma, entre os quais José Carlos Argolo (iteano, Turma 89), foram recebidos pelo Reitor Reginaldo dos Santos (iteano,Turma 70) e o Vice-Reitor Fernando Toshinori Sakane (iteano, Turma 68). Mais uma vez o ITA, através de sua Reitoria, mostrou-se capaz de reconhecer a nova janela de oportunidades que se abria para a participação do Instituto na construção da soberania nacional, emprestando seu prestígio e competência, como instituição de ensino e pesquisa, a favor de uma nova empreitada de relevância estratégica para a tecnologia nacional. Seguiu-se o estabelecimento da parceria Sygma&Polaris, em que a empresa Sygma atuaria na gestão do projeto, cabendo à Polaris Engenharia — cuja base técnica era a própria equipe liderada pelo engenheiro Alberto — a elaboração e execução física do projeto da turbina estacionária denominado TVRD 1000.

Paralelo a isso, o Brigadeiro Costa Filho (iteano, Turma 76, Subdiretor de Capacitação do CTA), entusiasta do grupo, com seu apoio político e institucional, lutava pela aprovação, no Fundo Setorial Aeronáutico, de um projeto de turbina aeronáutica nos moldes estratégicos proposto pela equipe de engenheiros do ITA. Este grupo, então formalizado através de uma empresa, a Polaris Engenharia, incubada na Petrobras-Revap.

Incentivo a outras iniciativas

É importante destacar que durante a temporada de crise que a equipe atravessou, procurei motivar o grupo para o desenvolvimento de certas tecnologias de plasmas e a resposta foi rápida, chegando ao desenvolvimento de reatores a plasma, fontes de potência e outros dispositivos, incluindo o domínio da tecnologia de plasma-rotex — um modelo de plasma não-térmico — que, pela sua exclusividade rendeu dividendos à equipe. Nesta área, eles desenvolvem um queimador a plasma para a Petrobras, além de outros trabalhos na área de energia e meio ambiente.

Como se não bastasse, a divulgação dos resultados de nossos trabalhos nessa área foi motivo da inclusão dos pós-graduandos sob minha orientação e do Prof. Pedro Lacava, no seleto grupo internacional de Combustão Assistida a Plasma, cujo encontro anual acontece todo mês de setembro nos EUA. Muito me orgulho de ter sido escolhido membro do comitê internacional (Steering Commitee) para organização dos eventos/atividades internacionais nessa área, sendo o maior desafio a que nós, do comitê, nos propusemos enfrentar é a futura criação de um “International Center of Plasma Technology”. Vale mencionar que turbinas a gás já está incorporando ignitores e injetores a plasma sendo um dos objetivos da equipe incorporar essas inovações em nossos desenvolvimentos. Aliás, a turbina aeronáutica exibida ao presidente Lula já conta com ignitor a plasma.

Os novos projetos

O projeto TVRD1000, sob os auspícios da VALE e com base na parceria Sygma&Polaris, ao lado do ITA e da Fundação Casimiro Montenegro Filho (FCMF), teve início, em meados de  2006. Não posso deixar de mencionar o apoio decisivo do nosso Reitor, Reginaldo dos Santos (iteano, Turma 70), e do jovem Brigadeiro Venâncio (iteano,Turma 78), que acabava de assumir, no CTA, o posto deixado pela saída do Brigadeiro Costa Filho. Com a intervenção deles as dificuldades para firmar as parcerias institucionais foram superadas. Investimentos foram feitos pela Sygma&Polaris nas dependências do IAE, possibilitando a instalação da equipe que passou a utilizar infra-estrutura própria para o desenvolvimento e ensaios de turbinas.

Neste mesmo ano, com o contrato finalmente formalizado junto à Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), foi aprovado o projeto da Turbina Aeronáutica TR3500. Mais uma vez contamos com o apoio do Reitor do ITA que, atuando junto à Divisão de Engenharia Aeronáutica, viabilizou, através de recursos próprios do Instituto, a construção do novo Laboratório de Combustão, onde serão instaladas as turbinas do ITA. Este Laboratório assegurava a contrapartida da instituição no projeto aprovado pela Finep.

Assim, a equipe inicia o ano de 2006 com forte alento para enfrentar o desenvolvimento de um projeto de turbina estacionária, a TVRD1000, mantendo também a responsabilidade de interveniente no desenvolvimento de uma turbina aeronáutica, a TR3500.

Naquele momento a equipe é ampliada. Para reforçar o grupo de engenheiros, o Alberto convida mais um iteano (“bixo”, Turma 02), o engenheiro Antonio Hadade Neto, a deixar a WEG Motores para integrar a equipe, ficando responsável, juntamente com Mairum, da parte de controle das turbinas. O iteano Nehemias (Turma 78), aliado da equipe, assume, sob contrato com a Polaris, os trabalhos de simulação dos sistemas de turbina. Pesquisadores do IAE têm contribuição importante como a do engenheiro Monteiro, nos cálculos dos rotores de turbina e do engenheiro Marco Aurélio, nos cálculos de desempenho de uma nova concepção de turbina estacionária. O iteano Sala Minnuci (Turma 83), com sua equipe, marca a presença do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) ao contribuir com os estudos e ensaios sobre compressão supersônica.

Como resumo dessa parte da história, a TVRD1000 (a gás natural) foi ligada pela primeira vez em 25 de maio de 2007, um domingo, às 20h45. A TR3500, recentemente instalada no novo Laboratório de Combustão entregue pelo Prof. Paulo Rizzi (iteano, Turma 69), chefe da Divisão de Engenharia Aeronáutica do ITA, teve a primeira partida a gasolina no dia 13 de outubro deste ano, e a querosene de aviação, dois dias depois, com desempenho satisfatório.

O desenvolvimento das novas turbinas não seguiu a mesma concepção tecnológica da turbina feita para a Petrobras

A idéia que nasceu no grupo foi bastante estratégica: iniciar os dois projetos a partir de um conjunto compressor e turbina, casados, já que no Brasil não dispomos de banco de ensaio para componentes de turbinas a gás. Com isso, seria testada a nova câmara de combustão. O fato de os parâmetros da compressão e da exaustão ser interdependentes permitiria ajustes na câmara até normalizar o funcionamento da nova máquina, reproduzindo a eficiência nominal do conjunto casado.

A partir daí, novos compressores e novos rotores de turbinas seriam reprojetados e novas máquinas surgiriam completamente nacionais, pois os demais componentes a equipe já dominara. Deu certo. Mais recentemente um novo modelo já surgiu a TVSE1000, versão aprimorada da TVRD1000, totalmente nacional, atualmente em fase de ensaios. Ou seja, essa estratégia viabilizou os projetos de turbina estacionária e turbina aeronáutica, uma vez que por este caminho a equipe pôde economizar em tempo e dinheiro.

O futuro

Os próximos passos consistem em continuar buscando apoio para este trabalho, pois ele não pode nem deve parar por aqui. Com este resultado alcançado, o País desponta como potencial fabricante de um motor restrito a empresas de países do primeiro mundo, e para se fortalecer é preciso que haja apoio e continuidade nos projetos. A turbina aeronáutica, por exemplo, necessita ser certificada. Para tal, espera-se que continuem os incentivos, agora para a homologação.

Quanto a turbinas estacionárias, o caminho para progressos maiores já foi aberto. O sucesso no funcionamento da TVRD1000 motivou os patrocinadores a apostarem no desenvolvimento de uma base fabril no Brasil. Uma nova empresa, a Vale Soluções em Energia (VSE), instalada no Parque Tecnológico de São José dos Campos, tem entre seus objetivos desenvolvimentos na área de energia, incluindo aí a possibilidade de mini-térmicas com base em turbinas a gás.

Sabemos que temos um longo caminho de desenvolvimento para se chegar a uma mini-térmica a turbina com potencial para competir no mercado de energia, mas o primeiro passo foi dado com o domínio tecnológico obtido com a construção da TVRD1000, seguida da construção de uma versão aprimorada, a TVSE1000. Na área aeronáutica, a TR3500 demonstra que podemos progredir rápido. Diferentemente do que ocorreu com relação ao desenvolvimento de turbinas em outros países, não precisaremos de décadas para atingir um produto autóctone e competitivo.

Finalmente, costumo afirmar que qualquer  empreendimento tem grande chance de sucesso se contar com a tríade de sustentação: conhecimento — recursos — gestão. Hoje temos um enorme capital intelectual mobilizado para desenvolvimentos na área de turbinas — os projetos envolvem dezenas de participantes, entre engenheiros, técnicos, professores/pesquisadores e alunos. A gestão, exercida pelas empresas parceiras e intervenientes, mostrou-se profissional, própria de instituições privadas de primeira linha.

Até o momento os recursos foram adequados, a tríade foi sustentada e os resultados são tangíveis, como apresentamos acima. Ressalte-se, no entanto, que a gênese de um processo construtivo multi-institucional exitoso como esse não pode prescindir dos fundamentos morais alinhados com os vetores do processo da criação de conhecimento e inovação, ao lado do virtuoso pendor cívico de construção da cidadania e da soberania no País. Ao ITA e ao CTA cabe o reconhecimento pela sustentação desses valores e por prestar-se berço desse relevante empreendimento estratégico que apenas se inicia.

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Fonte: ITA 

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