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MODELOS PARA USO CIENTÍFICO

Edmar Mammini

 

Desde o século 16 se fazem modelos em escala reduzida dos navios que se quer construir para verificar seu desempenho. As escalas mais usadas nesses estudos variam entre 1:10 a 1:100 porém existem exceções como veremos no decorrer do texto.

Seria uma temeridade construir um navio ,mesmo de pequeno porte, sem se fazer uma réplica em miniatura para analisar seu desempenho e por essa razão isso é sempre feito.

 

 

Aqui no Brasil , que seja de meu conhecimento, existem dois construtores de modelos científicos, a saber: o IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo e eu que sou o autor dos artigos neste site. Existem dois tanques para a prova destes modelos um no próprio IPT que possui 400m de comprimento e outro no Rio de Janeiro mas não sei onde exatamente.

Existem modelos de barragens, portos, eclusas e demais obras de engenharia no CTH Centro Tecnológico de Hidráulica, que está intimamente ligado a Escola Politécnica da USP “ Universidade de São Paulo” mas o interessante nesse centro tecnológico é que existe um modelo de um porto, bem conhecido dos brasileiros, é o da Ponta da Madeira, é no Maranhão e fica perto de São Luiz.

 

 

 É o porto que embarca os minérios da serra dos Carajás. Nesse modelo existe não só as obras de engenharia civil em miniatura como também os navios. Tudo está na escala de 1:170, o porque dessa escolha recaiu no que caberia lá dentro na maior escala possível de se fazer. Existem ao todo mais de 20 modelos de navios sendo que 16 deles foram feitos por mim. Todos navegam, uns com motor próprios e outros através de rebocadores.Acredito ser no Brasil, o maior modelo de estudo em engenharia hidráulica que existe, e está entre os maiores do mundo.

 

 

Os modelos para uso científico servem para se estudar tudo o que se queira, como por exemplo, empuxo. Nesse empuxo está incluído todo o sistema de tração como motor, eixo, mancal de escora , hélice, a atuação do leme e daí por diante.

Existem modelos para se testar a carga e como movimenta-la, outros se estuda o formato do casco e o que se chama “o descolamento do filete” que nada mais é do que gerar as ondas que um barco produz na água quando em movimento e este está intimamente ligado a velocidade.

 

 

Existem fórmulas conhecidas e desenvolvidas pelos ingleses que determinam a priori se um casco irá navegar dentro de certas velocidades e que tipo de ondas irá gerar . O mais comum de um barco é navegar em três ondas, uma de proa ,uma no centro e outra na popa, existem barcos que navegam em quatro e outros ainda em duas, os cascos que plainam sobre a água pode-se considerar que geram uma única onda. Os barcos para estudo e desenvolvimento que é um dos de uso científico são sempre feitos de madeira de meia dureza ,isso para que se possa cavar um então enxertar partes; acrescer ou diminuir dimensões, até que navegue como se queira.

 

O que mais se estuda em um barco é a economia de combustível, e isto se consegue com um casco que ofereça dentro da velocidade proposta, a menor resistência possível ao navegar . E esse estudo só se consegue através de testes reais com modelos reduzidos. No presente momento usa-se arquivar em memória de computador uma série de testes realizados e dessa forma se consegue pré estabelecer formas de cascos, mas ainda não se consegue medir sua resistência ao avanço através de computadores. Ainda se faz necessário a construção de um modelo experimental. 

 

 

No tanque de provas existe uma carruagem que é autotracionada e toda instrumentada para as mais diversas medições, ela anda sobre trilhos que são fresados para que não haja calombos ou mossas, e dessa forma ter um movimento suave e constante. Essa carruagem é que traciona o modelo e dele tira todas as medições possíveis de serem feitas. Atualmente tudo está micro processado mas até pouco tempo atrás os instrumentos eram mecânicos e os controles eletro-mecânicos.Muito dos modelos são rádio controlados e para isso se usam equipamentos convencionais porém calibrados e posicionados de acordo com o modelo que ele comanda.

 

 

Também com modelos científicos se treinam os práticos dos portos na manobra de navios de grandes portes. Isso acontece no mundo inteiro. O custo de um modelo desses é bem alto em se comparando com um modelo para hobby é normal um modelo motorizado e rádio-comandado chegar a casa dos US$ 10.000,00 . Tenha em conta que o navio real custa mais de 200 milhões de dólares, e uma avaria devido a uma manobra mal feita irá custar 100 mil dólares, daí, que o custo do modelo para se treinar é ridículo perto do custo do navio.A mesma teoria serve para se pagar um modelo de teste para ver qual o comportamento do barco antes de se construir um troço que não funciona! 

 

 

Dê uma lida no artigo “ Escalas” deste mesmo site e memorize a fórmula para a potência dos modelos com relação aos reais, você ficará assombrado com os valores tão diminutos que irá encontrar, fora isso, certos modelos ficam tão pequenos que se torna impossível construí-los. Entretanto existem artimanhas para se circundar esses problemas que realmente existem. Para elucidar bem, o melhor é citar um exemplo e sua solução. Tecnologia de origem inglesa para se fazer rebocadores virtuais ,isto por ser não factível a construção do mesmo na escala desejada .

 

 Exemplo: um rebocador com 30 m de comprimento na escala de 1:100 terá 30 cm de comprimento uma boca de no máximo 6 cm ; isso impossibilita a motorização do mesmo, só o peso da bateria já supera o seu deslocamento em escala, então? Como fazer? Heis o quebra cabeça!A explicação: como se deseja avaliar o comportamento do navio que está sendo empurrado ou rebocado e não se está estudando o rebocador, substitui-se o rebocador por um jato de ar gerado por uma ventoinha e esta está dentro do navio em estudo. O empuxo do jato de ar deve ser idêntico ao empuxo do rebocador , desta forma a resultante irá ser a mesma.

 

 

Para se estudar o esforço do cabeço tanto do porto como do navio, colocam-se células de carga nas amarras e mede-se o esforço usando-se as leis que regem as escalas.Esse esforço depende das marés( correnteza) pois bem! Os modelos de portos fazem essa água toda ir e vir da forma controlada e desejada .Os modelos para estudo em geral são feios, do ponto de vista dos modelistas, que fazem isso por hobby, mas o que interessa é o desempenho, muitos só possuem o casco, outros tem superestruturas porém sem detalhamento isso porque o que realmente interessa é o bloco, a massa, para se estudar o impacto do vento nessa superestrutura, lembre-se – vento no mar é coisa muito séria- pode ser o fim de um navio.

 

 

Um dos problemas a ser enfrentado nos modelos reduzidos é a marcação do calado. Devido a escala, a largura do risco as vezes é quase igual ao espaço entre elas, dessa forma faz-se necessário imprimir em transfer a marcação com o auxilio de um computador e transferi-la ao casco com uma técnica toda especial, que é meio segredo, mas uma coisa é certa com normógrafos não se consegue gravar essas marcações tão diminutas. Um traço chega a ter menos do que 0,1 mm o normal é cerca de 0,06 e até 0,05 mm . O ideal seria menos ainda mas não ha aderência suficiente, então... um pequeno esfregão a retira. 

 

 

Existem muitas técnicas para se fazer modelos operacionais para estudo, mas como isto é assunto profissional e vale dinheiro passa a ser coisa que não se divulga em um site para modelismo amador como é o caso deste aqui; mas quem estiver interessado no assunto é só consultar o autor e dentro do possível terá a resposta a altura. Faça sua consulta, caso haja necessidade. 

 

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