Tese da Engenharia sobre análise de danos com sensores inteligentes é premiada

Bancada experimental para detectar falhas provocadas em máquinas rotativas usando o sistema de detecção de danos. (Foto: Arquivo do professor)

Você conseguiria imaginar um estudo que produzisse diagnósticos sobre as condições físicas de funcionamento de um viaduto ou que fizesse a leitura da saúde das estruturas metálicas de um avião? É o que propõe a tese de doutorado do professor Diogo de Souza Rabelo: um sistema inteligente de detecção de falhas estruturais. A pesquisa começou a ser desenvolvida em 2012 no mestrado e foi concluída em 2017, no Programa de Pós-Graduação da Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Ela propõe a diminuição de custos de manutenção preventiva ou preditiva de estruturas através de um monitoramento que permite a redução de falhas catastróficas, ferimentos, ou até mesmo a perda de vidas humanas.

A publicação “Técnicas Avançadas de Normalização de Dados Aplicadas ao Método de Monitoramento de Integridade Estrutural Baseado em Impedância Eletromecânica” recebeu, no dia 31 de outubro, a nomeação para o prêmio ABCM Embraer, por menção honrosa como melhor tese de doutorado. A entrega da premiação acontecerá no dia 27 de novembro, durante o Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências Térmicas (Encit 2018), sediado em Águas de Lindóia-SP, entre os dias 25 e 28.

O estudo

A tese de doutorado dedica-se ao monitoramento de integridade de estruturas, e tem como objetivo principal identificar possíveis falhas, com a finalidade de melhorar a robustez a influências externas. “Esta é uma área de grandes desafios da engenharia contemporânea, onde busca-se detectar, localizar e identificar danos estruturais em tempo real através do uso de sensores compostos de materiais inteligentes, neste caso são os denominados sensores piezelétricos”, explica Rabelo, que atualmente ocupa a função de professor na Universidade Federal de Goiás (UFG).

Esses sensores trabalham numa faixa de alta frequência, o que proporciona grande sensibilidade a danos incipientes. Entretanto, são altamente susceptíveis a interferências causadas por mudanças de condições ambientais ou operacionais da estrutura monitorada. Eles são instalados sobre as estruturas  (ou incorporados internamente a elas), e então buscam identificar mudanças estruturais advindas de mecanismos de falha, tais como fadiga, corrosão e outros impactos.

Técnicas como essa podem ser aplicadas em diversas estruturas para reforçar o cuidado com a vida humana, na construção de aviões, pontes, viadutos, barragens, prédios, parques de diversões, entre outros, de modo a garantir que ações preventivas sejam tomadas para aumentar a segurança, reduzir o tempo de inatividade (como no caso de aeronaves), minimizar custos operacionais e de manutenção.

O estudo foi feito com a orientação do professor Valder Steffen Junior e coorientação do professor Roberto Mendes Finzi Neto, da Faculdade de Engenharia Mecânica da UFU. Rabelo passou por um período sanduíche no Departamento de Engenharia Aeroespacial da University of Michigan, nos Estados Unidos.

Câmara climática onde acontecem os testes sob temperatura controlada. (Foto: Arquivo do pesquisador)

As técnicas de processamento digital dos sinais baseiam-se numa corrente promissora de  ensaios não destrutivos chamada monitoramento de integridade estrutural baseado em impedância eletromecânica, que busca tornar o sistema de detecção de danos mais confiável no processo de diagnóstico da saúde estrutural.

Rabelo relata que “esta e outras técnicas vêm sendo estudadas e desenvolvidas nas últimas duas décadas, por vários pesquisadores ao redor do mundo, que têm levantado esforços para receberem aprovação definitiva e superar questionamentos sobre seu desempenho. Esta lacuna pode ser superada através da profunda investigação das aplicações, acompanhada de estudos de confiabilidade”.

A maior parte da pesquisa foi feita no Laboratório de Mecânica de Estruturas – Prof. José Eduardo Tannús Reis (LMEST) da Femec/UFU. Outros experimentos foram realizados no Laboratório de Estruturas Adaptativas, Inteligentes e Multifuncionais, no departamento de Engenharia Aeroespacial da University of Michigan.

O prêmio

O Prêmio Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas (ABCM) e Embraer tem o objetivo de reconhecer a contribuição de indivíduos e instituições ao desenvolvimento da Engenharia Mecânica no Brasil. Os agraciados e a instituição têm seus nomes registrados em livro próprio e recebem um diploma em sessão técnica solene do Encit 2018, dedicada à apresentação dos trabalhos vencedores dos Prêmios ABCM de Pesquisa. O prêmio também oferece cobertura de despesas com transporte, hospedagem e inscrição para participação no evento.

“Foi uma felicidade imensa receber essa notícia, até mesmo porque foi a primeira vez que recebi um prêmio. Além da satisfação pessoal, traz valor ao currículo e para progressão de carreira na docência em que recentemente iniciei”, conta Rabelo.

A avaliação dos trabalhos passa por uma comissão constituída por professores, bem como representantes da Embraer, para apreciar os trabalhos submetidos. Os detalhes de formato de avaliação constam em edital. A comissão avalia critérios acerca da qualidade do trabalho, incluindo publicações realizadas como fruto do trabalho de pesquisa.