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terça-feira, 17 de setembro de 2013

Pronto Socorro Tenológico - Tecnologia


PRONTO-SOCORRO TECNOLÓGICO - Tecnologia


Há 93 anos o Instituto de Pesquisas Tecnológicas faz ciência e socorre a indústria brasileira, desenvolvendo técnicas e analisando produtos. Seu currículo inclui carros a gasogênio e a álcool, morteiros e aviões em épocas de revolução e guerra, concretos alternativos e plástico biodegradável, criado com ajuda de bactérias.

Quando o governo brasileiro decidiu substituir os carros a gasolina, utilizados no mundo inteiro, por veículos movidos a álcool, os fabricantes de automóveis rapidamente procuraram adaptar seus motores ao novo combustível. Um exaustivo trabalho conjunto, realizado por instituições de pesquisa espalhadas por todo o país, foi necessário até que os primeiros carros a álcool saíssem das montadoras, em 1979. Alguns meses após o lançamento no mercado, no entanto, o revestimento do tanque de combustível e de todo o caminho que ele percorre até a câmara de combustão, inclusive os carburadores, começou a ser inesperadamente corroído.
Uma solução urgente se fazia necessária para salvar o patrimônio nacional sobre rodas. Isso era um trabalho para o IPT - o Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. Em menos de seis meses, a equipe do Laboratório de Corrosão e Eletrodeposição concluía: um novo revestimento, à base de níquel químico, impediria a corrosão. Para o pessoal do laboratório, chegar a essa resposta não foi como decifrar nenhum enigma - dois anos antes a Ford encomendara uma pesquisa semelhante para resolver esse conflito químico detectado em seus carros, provocado pela mistura de álcool na gasolina. "A corrosão ocorria porque, ao contrário do que calculavam os especialistas, o álcool hidratado não é puro, pois conserva algumas substâncias provenientes de seu processo de fabricação, como o ácido sulfúrico", explica o químico Francisco Di Giorgi, um dos pesquisadores da equipe que envolveu a questão alcoólica.
Toda vez que desaba uma favela, desmoronam encostas de serras, pontes ameaçam cair ou produtos industriais têm sua qualidade contestada, chama-se o IPT. Em seus 82 laboratórios, distribuídos por nove divisões, o ritmo frenético de pesquisa é disfarçado pelo ambiente calmo dos jardins e alamedas arborizadas, que mais fazem lembrar um condomínio fechado, encravado na Cidade Universitária, em São Paulo. Sua história de quase 100 anos confunde-se com o desenvolvimento do país - da indústria à engenharia -, pois é quase sempre do Instituto a última palavra quando há dúvida se um prédio vai continuar em pé ou se um capacete resiste ao impacto de um tombo. "Uma das missões do IPT é dar apoio à indústria como se fosse seu laboratório, analisando a qualidade dos produtos e pesquisando novas tecnologias que possam ser aplicadas nas linhas de produção", diz o engenheiro civil Francisco de Assis Souza Dantas, diretor-superintendente do Instituto. A outra missão importante é dar suporte aos projetos de desenvolvimento regional dos governos federal e estadual - afinal, o IPT é mantido pelo governo do Estado de São Paulo.
A face mais visível do trabalho dos 700 pesquisadores está na atuação do Instituto como pronto-socorro tecnológico Às vezes é preciso ser detetive para resolver mistérios como o da Rede Ferroviária Federal. De repente, inúmeros acidentes graves envolvendo trens, com descarrilamento de vagões-tanques, começaram a acontecer nas proximidades de Brasília. Incapazes de diagnosticar o que causava os acidentes, os técnicos da estatal ferroviária desanimaram ao constatar que todas as medidas de segurança tomadas para conter os desastres como uma rigorosa e regular manutenção das composições e dos trilhos, revelaram-se inúteis. A partir de janeiro deste ano, o laboratório de teste da Divisão de Tecnologia de Transportes começou a medir, com aparelhos chamados rodeiros instrumentados, as complicadas forças verticais e laterais que regem todo o comportamento dinâmico (movimento, aceleração e esforços) de uma composição em movimento e dos trilhos na região.
"Os princípios do deslocamento de um trem não são muito diferentes daqueles que atuam em um navio sob efeito das ondas", diz o engenheiro naval Toshi-ichi Tachibana, coordenador da divisão. "Para o trem, a onda é a irregularidade do trilho." A idéia, então, é descobrir as irregularidades excessivas, seja nos trilhos ou nas rodas, que estão causando os descarrilamentos. "Estamos capacitados para saber tudo sobre qualquer tipo de veículo que se locomove em trilhos", orgulha-se o engenheiro. A Divisão estuda agora a implantação no Brasil de trens com motor linear, já existentes nos metrôs do Japão, Alemanha e Canadá.
É no motor que está a diferença. Em lugar do convencional, com uma parte fixa e outra móvel que faz girar eixos, há um sistema de propulsão que parece um motor "aberto": uma das partes é composta por imãs ao longo do trilho e a outra fica embaixo do vagão, que é empurrado por forças magnéticas criadas entre as duas partes. Na Alemanha, os imãs são supercondutores, o que faz o trem levitar e alcançar velocidades acima de 200 quilômetros por hora. O projeto do IPT ainda não voa desse jeito, mas mesmo sem a forcinha extra da supercondutividade, o metrô com motor linear já é um bom negócio, pois diminuiria o tamanho tanto do trem como do túnel a ser construído.
Segundo Tachibana, essa tecnologia torna 50% mais barato o investimento inicial na construção do sistema metroviário, e já poderia ser aplicada no metrô paulistano. "Fizemos um protótipo num trilho circular de 1,5 metro de diâmetro que funciona perfeitamente", salienta. Antes de atingir o sonho da implantação do supertrem tropical, um trabalho mais palpável acaba de ser efetivado. Os pesquisadores do IPT conseguiram dobrar a velocidade dos trens de passageiros nas ferrovias paulistas, que agora podem atingir até 160 quilômetros por hora. O estudo que incrementou o desempenho dos trens envolveu o exame da dinâmica dos trilhos e das rodas, estipulando as correções que deveriam ser feitas na via férrea, como melhor alinhamento e nivelamento dos trilhos.
O desenvolvimento desse trem supercondutor segue a filosofia do IPT - semelhante à dos japoneses - de que "se existe, é porque alguém fez, e nós faremos igual". Foi preciso, porém, percorrer um caminho cheio de pedras e de histórias curiosas até que um simples laboratório de uma escola de engenharia se tornasse o grande centro de apoio tecnológico do pais. O Instituto nasceu com o nome de Gabinete de Resistência dos Materiais, em 1899, apenas um local para aulas práticas da Escola Politécnica de São Paulo. Não podia ter surgido em melhor hora.
As portas do século XX, o Brasil vivia o desafio dá modernidade - a transição de uma economia agrária, movida a fazendas de café, para o capitalismo, na indústria. "E o fim da escravidão, em 1888, fez com que os escravos deixassem de ser considerados ferramentas para produção", conta o historiador Hélio Júlio Gordon, diretor do Núcleo de Informações Históricas e Memória Técnica do IPT. Houve, então, a necessidade de racionalizar o trabalho, principalmente na área agrícola. Enquanto surgiam equipamentos que mecanizavam as plantações, os centros urbanos precisaram ser adequados para comportar as grandes levas de gente vinda do campo, à procura de trabalho nas indústrias nascentes. A população da cidade de São Paulo, por exemplo, cresceu 10 vezes em trinta anos, passando dos 65 000 habitantes em 1890 para quase 600 000 no início dos anos 20. Nesse período surgiram diversos problemas na infra-estrutura do município, despreparado para acolher tamanho inchaço populacional.
Ruas precisaram ser alargadas, redes de água e esgotos foram reformadas e a rede de iluminação pública teve de ser ampliada. Para dar conta disso, era fundamental que os materiais utilizados pela construção civil brasileira fossem de boa qualidade. Realizou-se então uma série de ensaios medindo a qualidade de cimentos, tijolos, ferros, madeiras e tudo o mais que pusesse em pé obras de engenharia, o que culminou com a publicação do Manual de Resistência dos Materiais, em 1905, primeiro grande trabalho do IPT. A partir daí, o Instituto passou a ser solicitado para fazer cálculos de engenharia para os grandes construtores da época.
Nessa onda, alguns cartões-postais de São Paulo levaram a assinatura IPT. Nas obras da Catedral da Sé, o concreto armado teve analisadas suas características físicas, químicas e mecânicas antes de ser empregado, a fim de se estabelecerem as medidas ideais de cimento, ferro e areia que garantissem a segurança da futura maior igreja paulistana. Em 1926, a palavra do IPT acalmou uma multidão em polvorosa no centro da cidade. O problema era que, durante a construção do Edifício Martinelli, projetado para ser o maior da América Latina, descobriu-se que o jornal Noite, no Rio de Janeiro, estava erguendo um prédio ainda mais alto .Decidiu-se imediatamente aumenta os pavimentos do Martinelli de 15 para 26 - quando então os moradores e trabalhadores da redondeza protestaram, temerosos de que o prédio viesse abaixo. Um laudo do IPT certificou que as estruturas suportariam o acréscimo de andares, e o Martinelli finalmente subiu para a glória.
O Brasil entrava na década de 30 produzindo aço com ótima qualidade que, dependendo de sua finalidade, era submetido a testes de resistência a de formações que envolviam até a análise de sua estrutura microscópica. Nesta época, um fato histórico viria a interferir para sempre no destino do IPT: o movimento da oligarquia paulista em oposição à Revolução de 1930 deu origem à Revolução Constitucionalista de 1932, uma guerra civil com aviões bombardeando a cidade de São Paulo. Submetido a um cerco militar depois de se rebelar contra o governo federal, o Estado de São Paulo ficou proibido de receber de qualquer outra unidade da Federação todo o tipo ou quantidade de alimentos, armas, combustíveis e munição.
As forças estaduais do governador rebelde, Pedro de Toledo, recorreram ao Laboratório de Ensaios de Materiais do IPT para tentar produzir suas próprias armas. Com apoio total do corpo docente e técnico da Escola Politécnica, em menos de dois meses começavam a ir para o front os primeiros veículos blindados, carros de combate, capacetes, morteiros e granadas de fabricação local. Mais de 150 000 granadas chegaram a ser produzidas, num ritmo que superou as 10 000 unidades por dia. Tanto esforço não evitou a derrota dos paulistas, mas das cinzas da luta ficou a eficiência do Laboratório, projetando nacionalmente o potencial técnico do IPT.
Alguns anos depois, o pronto-socorro tecnológico atendia a outra emergência bélica. Estourava a Segunda Guerra Mundial, em 1939, e com ela vinha a necessidade de o Brasil substituir a maioria dos produtos que importava por alternativas nacionais. Trabalhando a toque de caixa, os técnicos do IPT desenvolveram os equipamentos necessários para a produção em escala industrial de gasogênios, aparelhos que transformam carvão num gás que pode substituir a gasolina, e adaptaram os motores dos carros para que funcionassem com esse gás. O desenvolvimento forçado fez surgir também muitos aviões que circulam pelo céu brasileiro até hoje, como o Paulistinha, o Teco-Teco e o Planalto.
Se algumas pesquisas dependeram de situações de emergência para sair do laboratório, hoje é comum vê-las chegar naturalmente ao setor produtivo. É o caso do trabalho dos cientistas envolvidos com o Programa de Biotecnologia, que em menos de um ano criaram um plástico biodegradável, resultado de uma linha de pesquisa de fronteira em todo o mundo. Ao contrário de seu similar europeu, desenvolvido pelo Grupo Ferruzzi - império industrial italiano -, que utiliza como matéria prima básica o amido de milho (a popular Maizena),o plástico biodegradável do IPT tem sua origem em duas bactérias. Alcaligenes ou Pseudomonas.
São bactérias inusitadas. Primeiro porque são seres vivos que produzem plástico - o PHB (polihidroxi butirato), mais conhecido como poliéster, material geralmente sintetizado a partir do petróleo. Segundo, porque fazem isso sob ameaça de morte. A história peculiar acontece no laboratório em três etapas: primeiro, um tanque fermentador recebe continuamente um meio de cultura, composto basicamente de oxigênio, açúcar, nitrogênio e fósforo, mais o inóculo,uma espécie de semente de bactérias. 
Depois que a população de bactérias cresce dentro do tanque, os pesquisadores deixam de acrescentar seus nutrientes essenciais - menos o açúcar - de maneira gradativa, criando um meio inadequado ao seu desenvolvimento. Ao se alimentar somente com açúcar, o metabolismo das bactérias as faz criar dentro delas os grânulos de PHB. "Como forma de defesa dessa condição de estresse nutricional, esses microorganismos acumulam grânulos de polímeros e engordam. Os grânulos chegam a ocupar 80% de sua massa", afirma o engenheiro químico Celso Lellis Bueno Netto, da Divisão de Química do IPT. Quando gordas. as bactérias são separadas do líquido por meio de centrifugação ou filtração, e em seguida os grânulos são isolados e purificados. Secos, eles se parecem com os polímeros derivados do petróleo, utilizados para fazer o plástico tradicional.
Fugir do convencional é mais uma característica desse Instituto. Outra pesquisa que comprova isso utiliza uma tecnologia de última geração, pronta para ser transferida para as indústrias: a metalurgia a plasma térmico. Considerado o quarto estado da matéria, além do sólido, liquido e gasoso, o plasma é um gás ionizado, aquecido pela passagem de corrente elétrica entre dois elétrodos. "É a corrente elétrica cruzando uma região gasosa que forma o plasma", esclarece o pesquisador Luiz Carlos Vicente. Arma poderosa nos filmes da série Jornada nas Estrelas, sua temperatura varia de 3 000 a 30 000 graus Celsius. Temperaturas tão altas, superiores à da superfície do Sol, fazem dele uma ótima ferramenta para fusão e refino de metais e ligas especiais, além de purificar materiais refratários e cerâmicas avançadas.
O IPT atua em tantas áreas que trabalha até debaixo da água salgada. A Petrobrás contratou a Divisão de Transportes para submeter a rigorosos testes todas as plataformas fixas de exploração de petróleo em alto-mar fabricadas no Brasil. Cada uma dessas estruturas tem 6 000 toneladas de aço e 160 metros de altura, quase o tamanho do mais alto edifício paulista, o Itália, no centro de São Paulo. Em um tanque de provas com 280 metros de comprimento por 7 metros de largura, são simuladas, por meio de modelos reduzidos, todas as condições ambientais possíveis que as plataformas poderão enfrentar no oceano, desde uma violenta tempestade até os mais suaves balanços das ondas. Ali também é definido o tipo de operação necessário para colocar a plataforma que está no chão firme em cima do navio que vai transportá-la, sem provocar danos. 

Por dentro do IPT

O trabalho do IPT se distribui em nove divisões, todas com a missão de pesquisar novas tecnologias e testar a qualidade dos produtos para a indústria:

Química - desenvolve e aperfeiçoa processo químicos e biotecnológicos, 

Metalurgia- pesquise processos de obtenção de metais, refino e elaboração de ligas.

Produtos florestais, têxteis e couros - identifica e caracteriza madeiras, fibras e produtos têxteis, além pesquisar celulose.

Tecnologia de transportes -  desenvolve os transportes rodoviário, ferroviário e hidroviário.

Construção civil - estuda a ocupação do solo, faz ensaios mecânicos e análise química dos materiais de construção.

Economia e engenharia de sistemas - analisa a situação dos setores industriais para apoiar projetos do governo.

Geologia e recursos minerais - estuda o meio físico brasileiro, aprimorando as ferramentas de pesquisa mineral.

Geologia de engenharia e mecânica de rochas - faz pesquisas geológicas para estabelecer a melhor forma de ocupação do solo e aproveitamento dos recursos minerais.

Mecânica e eletricidade - avalia equipamentos industriais para conferir suas especificações técnicas


Concreto de coco e lodo

A busca de alternativas ao alto custo das obras públicas no Brasil faz da Divisão de Construção Civil do IPT um celeiro de novas utilizações para velhos materiais. Uma delas aproveita a escória produzida nos altos-fornos das indústrias siderúrgicas - minério de ferro e outras substâncias empregadas na fundição do aço - para fazer cimento. Com esse novo cimento, faz-se também um concreto muito especial. Em vez de aço, esse concreto utiliza como reforço prosaicas fibras de coco, fruta tão popular no Brasil quanto os computadores no Japão. Uma casa erguida em 1989, em São Paulo, mostra que o uso desses novos materiais é seguro e comercialmente viável, capaz de baixar em até 30% os custos na construção de casas populares.

Outra surpresa dos laboratórios é o argamaço, mais um concreto alternativo, fácil de produzir e com resistência compatível à do concreto armado, que utiliza barras de ferro como reforço. Da mesma forma que é feita a argamassa tradicional, são misturados numa betoneira cimento, areia e água. A novidade começa quando, nessa mistura, é acrescentada a palha de aço, resultando numa argamassa até cinco vezes mais resistente que a convencional. "Como o Brasil tem uma das maiores capacidades de produção de palha de aço do mundo, atualmente ociosa, o argamaço parece não oferecer muitos obstáculos para ser utilizado brevemente em obras de engenharia", prevê o pesquisador Carlos Eduardo de Siqueira Tango, o pai da idéia.

Extremamente leve, o argamaço é o material preferido para concretagens em lugares que apresentam problemas de peso. Sua versatilidade permite ainda a aplicação em "orelhões" - as conchas, atualmente feitas com fibra de vidro, que abrigam os telefones públicos. Uma parceria entre os laboratórios da Sabesp - Companhia de Saneamento Básico de São Paulo - e os pesquisadores do IPT resultou num concreto derivado do lodo de esgoto. Ao passar pelas estações de tratamento espalhadas pela cidade de São Paulo, 0 material orgânico do esgoto é separado dos demais resíduos e sintetizado, virando também concreto.

Em caso de emergência, chame o IPT 

Se você desconfia das características de determinado material ou substância que utiliza, seja no uso pessoal ou em matéria-prima para a indústria, o IPT tira a dúvida. Uma de suas mais antigas atribuições é a realização de ensaios, análises e aferições de quaisquer produtos. São muito comuns, por exemplo, análises da composição de metais e ligas metálicas especiais - principalmente para os fabricantes de peças para automóveis - ou trabalhos de medição de teores e pureza de produtos químicos, farmacêuticos e gases. Por isso, os órgãos de defesa do consumidor o consultam freqüentemente.

O reconhecimento desse trabalho culminou com o lançamento do certificado de conformidade e do selo de qualidade IPT, uma proposta do Proqual. um programa que visa apoiar o desenvolvimento de qualidade nas indústrias. Paralelamente ao trabalho do Proqual, funciona há um ano o CAE - Centro de Análises Expeditas -, um sistema de gerenciamento que pretende atuar como um intermediário entre o trabalho dos 82 laboratórios do Instituto e a população. No CAE, qualquer pedido de ensaio, análise ou aferição geralmente demora menos de 48 horas para que o resultado fique pronto. 



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