Você sabia que a Engenharia Mecânica está presente nos navios? Por que o navio não afunda?

Engenharia Naval

É a área da engenharia que cuida do projeto, da construção e da manutenção de embarcações e seus equipamentos. O engenheiro naval projeta a estrutura, os motores e os demais componentes de navios. Para isso, considera o uso a ser dado à embarcação, a quantidade de carga ou de passageiros a ser transportada, a distância a ser percorrida e o local de operação, se em rios, lagos, mares ou oceanos. Na construção, supervisiona os técnicos e os operários, verifica a qualidade da matéria-prima e os métodos de trabalho e acompanha toda a fabricação. Pode também gerenciar o transporte marítimo e fluvial, controlando o tráfego de embarcações e os serviços de comunicação. Outras áreas de atuação para esse profissional são lazer e esportes náuticos, a criação de animais marinhos e a exploração de recursos minerais do oceano, sobretudo o petróleo.

Curso de Engenharia Naval

Esse curso possui dois anos de formação básica com muita física, matemática, computação e química. Em seguida, começam as matérias específicas das engenharias (mecânica de fluidos, termodinâmica e ciência e resistência dos materiais) e da formação profissionalizante (hidrodinâmica, estruturas navais, projeto de navio e plataformas marítimas, construção naval e transporte aquaviário). Em aulas práticas de laboratório, o aluno constrói e testa modelos e maquetes estruturais, não só de embarcações tradicionais como também de submarinos e robôs subaquáticos. O estágio e o projeto de conclusão de curso são obrigatórios.

Engenharia Naval e a UFBA

O Curso de Especialização em Engenharia Naval – CENAV/UFBA foi criado em 2009. O Departamento de Engenharia Mecânica da Escola Politécnica da UFBA é o responsável pela realização do curso.

Porque o navio não afunda?

O navio não afunda porque, na água, ele sofre o efeito de duas forças contrárias: o Peso, que age de cima para baixo e o Empuxo, que age de baixo para cima. O equilíbrio entre essas duas forças faz com que o navio flutue. Além disso, os navios são estruturas ocas, por isso, sua densidade média (considerando a parte de aço e a parte cheia de ar) é menor do que a densidade da água. 

Ao mergulhar um objeto na água, a gente nota que ele sofre a ação de uma força no sentido vertical que o empurra para cima, ou que pareça que o peso do objeto diminui.

Então , se a pressão na parte superior do navio fosse igual a da parte inferior, essas forças se igualariam, a pressão seria nula e o empuxo não teria seu efeito sobre esta embarcação.

Pelo princípio de Arquimedes, sabemos que:

Empuxo = peso do liquido deslocado

É isso o que acontece com as embarcações.

O peso do barco desloca um certo volume de água e provoca uma reação em sentido contrário.

Ou seja: quando um navio está em equilibrio sobre as águas é porque a força dessa pressão ( empuxo ) é igual ao seu peso. Isso significa que o peso do navio está sendo equilibrado pela força de pressão que ele recebe da água.

O casco do navio também é projetado de modo a facilitar seu equilíbrio.

Um navio vazio flutua com uma grande parte do casco fora da água. A medida que vai sendo carregado ele imerge mais e mais.

O peso que o navio transporta também deve ser cuidadosamente organizado para que o navio possa navegar com estabilidade. Então para obter-se maior estabilidade possível, a distribuição de cargas no interior do navio é feita de tal modo que o centro de gravidade se situa o mais próximo possível do fundo do navio.

Além do empuxo, existe a questão da densidade da água. Quando mais densa a água, maior a flutuabilidade. A água salgada é mais densa que a água doce. Isto deve-se ao fato de que na água salgada contém sais dissolvidos. Portanto, a flutuabilidade é maior na água salgada.

A densidade da água doce é 1 x 1 x 103 kg/m3 e a densidade da água do mar é em média 1,03 x 103 kg/m3. Deste modo, uma embarcação utiliza 3% a mais de água em seu lastro (espaço lateral em navios em forma de tanques com divisórias para reserva de água para fornecer equilíbrio e estabilidade ao navio).Portanto essa água de lastro varia entre tipos de embarcações, sistemas portuários e com condições de carga e de mar.

A água de lastro é utilizada em navios de carga como contra-peso para que as embarcações mantenham a estabilidade e a integridade estrutural.

Curiosidades - O maior navio de cruzeiro do mundo 

O maior navio de cruzeiro do mundo pertecente à Royal Caribbean International, foi construído pela STX Europe. O primeiro navio da nova Classe Oasis foi o Oásis of the Seas e o segundo, o seu irmão Allure of the Seas.

O Oasis of the Seas foi lançado ao mar em 30 de Outubro de 2009, em Turku, na Finlândia. O segundo navio, o MS Allure of the Seas foi inaugurado em dezembro de 2010.

A classe Oasis ultrapassou a Classe Freedom, até então a maior em termos de capacidade de transporte de passageiros do mundo.

O navio tem 220 mil toneladas e capacidade para 5 450 viajantes, 16 andares e um parque de vegetação tropical ao ar livre do tamanho de um campo de futebol, chamado de Central Park. O navio foi construído ao longo de três anos e contou com o empenho de 500 desenhistas e milhares de operários, foram necessários 525 mil metros quadrados de aço, 5.000 quilômetros de cabo elétrico e 630 mil litros de tinta. O mais caro, já construído.

Abaixo, algumas características gerais dos novos navios da classe Gênesis.

Peso Carregado: 220000 toneladas

Comprimento: 360 metros

Largura: 47 metros

Altura: 65 metros acima da linha d'água

Geradores: 8 Wartsila V12 de 17500 hp cada

Motores: 4 elétricos de 18 MW (24000 hp cada)

Velocidade: 20.2 nós (aproximadamente 40 km/h).

Capacidade: 8400 passageiros – incluído funcionários e tripulantes

Custo: 900 milhões de Euros

Passageiros: 8.700 aprox. incluindo a tripulação.

Cabines: 2.700 e 28 suites modernas.

Convés: 16 superiores

Andares: 16

Até o próximo post.

Você sabia que a Engenharia Mecânica está presente nos aviões? Por que o avião voa?

Engenharia aeronáutica é o ramo da engenharia encarregado do projeto de aviões, helicópteros e naves espaciais. Sendo o Engenheiro Aeronáutico também capaz de atuar na área aeroespacial.

Engenharia aeronáutica é uma área de estudo complexo que envolve o estudo de projeto de aeronaves, manutenção, certificação de aeronavegabilidade e áreas científicas.

A formação da engenharia aeronautica é bastante semelhante com a formação do engenheiro mecânico. Fazem parte da formação básica de um engenheiro aeronáutico disciplinas de cálculo, geometria analítica, álgebra, equação diferencial ordinária, física, química, eletricidade e magnetismo, estatística, dinâmica, desenho técnico mecânico, metrologia, elementos de máquinas, resistência dos materiais, termodinâmica, trasnporte de calor e massa.

A formação específica que difere, sendo conteúdos direcionados. Estuda-se aeroelasticidade, aerodinâmica, estabilidade e controle, desempenho de aeronaves, manutenção de aeronaves, mecânica de estruturas aeronáuticas, materiais de construção aeronáutica, fadiga e fratura de materiais, sistemas dinâmicos de aeronaves, propulsão.

Projeto Aero-UFBA

O Aero-UFBA é um projeto de desenvolvimento da engenharia aeronáutica na UFBA. Seu objetivo principal é o de promover a formação integral dos alunos de engenharia através da concepção, projeto, fabricação e testes de aeronaves rádio controladas, permitindo aos participantes uma rica aplicação dos conhecimentos adquiridos em sala de aula.

O projeto surgiu em 2001 através de uma iniciativa de alunos e professores para representar a UFBA na competição SAE Brasil de AeroDesign. 
Neste projeto os estudantes também têm uma grande oportunidade de exercitar disciplinas que usualmente não fazem parte dos currículos acadêmicos e que se revelam preciosas para um bom desempenho de profissionais da engenharia. Dentre eles podemos citar o espírito de equipe, liderança, planejamento, capacidade de captar recursos, vender idéias e projetos.

Porque o avião voa?

O principal responsável pelo vôo do avião é o ar. Quando esse aparelho está voando, o ar que passa por suas asas gera uma força para cima, que se equilibra com a força que seu peso faz para baixo, e o sustenta. Mas não é só. O ar produz, ainda, uma força, o arrasto, que se opõe ao movimento para frente do avião. E, para manter uma velocidade constante, os motores fazem uma força no sentido contrário ao arrasto.

O arrasto é uma força que todos nós conhecemos. Ou será que você, ao correr depressa, nunca teve a sensação de que o ar o empurrava para trás? Essa resistência que o ar faz ao nosso movimento é justamente a força de arrasto. Mas como é produzida a outra força, a que joga o avião para cima, impedindo que ele caia?

Dois fatores são responsáveis por isso e ambos estão relacionados ao movimento do ar na asa. Em primeiro lugar, o ar dá um impulso na asa, que é levemente inclinada para cima. Se você, em um dia com muito vento, esticar sua mão, meio inclinada, poderá verificar isso ao vivo: uma força a empurrará um pouco para trás, mas também um pouco para cima. Quem a joga para trás é o arrasto, mas quem a empurra para cima é a força que proporciona sustentação ao avião.

O outro fator que ajuda a manter o avião no ar é a pressão. Quando o avião está em movimento, o ar passa tanto pela parte superior das suas asas – que é arredondada e, portanto, mais comprida – quanto pela parte de baixo, que é praticamente reta e mais curta. Na parte de cima da asa, o ar alcança uma velocidade maior do que na parte de baixo. Talvez você não saiba, mas, quanto maior a velocidade do ar, menos pressão ele gera. Assim, na parte de cima da asa, o ar produz uma pressão menor do que na parte de baixo. Resultado? É gerada uma força de baixo para cima, que empurra o avião para o alto: a força de sustentação!

Os dois fatores que dão sustentação ao avião, porém, apenas surgem quando ele atinge uma certa velocidade. Por isso, as pistas de decolagem são longas e retas: para a aeronave se tornar cada vez mais veloz.

Curiosidade - Maior avião de passageiro do mundo.

O maior avião do mundo de passageiros é o A380, da fabricante Airbus. A aeronave já esteve pelo Brasil e impressionou os especialistas em aviação.

Segundo a fabricante francesa, a América Latina terá uma demanda de 20 aeronaves de grande porte, como o Airbus A380, nos próximos 20 anos.

O A380 tem capacidade para tranposrtar 525 passageiros, em três classes. O modelo conta com dois andares e possui grande autonomia de voo, sendo considerado o avião que apresenta o menor consumo de combustível por passageiro. O A380 também tem um nível reduzido de ruídos.

A Airbus comunicou que, para receber o modelo A380, o Brasil deverá adequar seus aeroportos. O maior avião comercial de passageiros já é viável em 77 aeroportos do mundo.

Até o próximo post.