Uma equipe de pesquisadores e estudantes de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Lavras (UFLA) está construindo, no próprio câmpus, um túnel de vento que servirá como laboratório para formação prática e pesquisas em aerodinâmica e aeroelasticidade. Estruturas desse tipo permitem que engenheiros testem soluções para reduzir o consumo de combustível de aeronaves, aumentar a vida útil de turbinas eólicas e prevenir falhas em estruturas expostas a ventos fortes, contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e sustentáveis nas áreas de aviação e geração de energia.

Uma série de etapas técnicas do equipamento, desenvolvido a partir de um projeto de pesquisa coordenado pelo professor da Escola de Engenharia (EEng) Maurício Francisco Caliri Junior, com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig), já foi concluída. Entre elas estão o planejamento, as simulações em computador e a montagem física do sistema no Laboratório de Sistemas Multi Físicos (LSM).

A avaliação inicial do funcionamento do túnel de vento confirmou a qualidade do instrumento. No entanto, o equipamento ainda passará por ajustes, refinamentos e pela instalação de instrumentação específica para possibilitar estudos aeroelásticos mais avançados. Neste momento, ele funciona como uma base para futuras pesquisas, e as próximas etapas do projeto estão previstas para serem desenvolvidas ainda em 2026.

De acordo com o professor Maurício, a iniciativa busca fortalecer o ambiente de pesquisa nas Engenharias e, ao mesmo tempo, criar um campo de prática diferenciado para os estudantes envolvidos.

“Entre os principais diferenciais de desenvolver o equipamento na própria universidade estão a redução de custos e o conhecimento técnico adquirido pela equipe durante todo o processo de desenvolvimento e execução do projeto. Essa construção in loco também facilita não só a operação, mas futuras manutenções e atualizações, já que os parâmetros e limites técnicos do equipamento são conhecidos. Com isso, o túnel tem potencial para atender diferentes tipos de estudos aerodinâmicos, tanto na graduação quanto na pós-graduação, ou em pesquisas que demandem um fluxo de ar controlado”, explica.

Um túnel de vento e sua aplicabilidade

O túnel de vento é um equipamento utilizado para estudar o comportamento do ar em movimento quando entra em contato com diferentes estruturas, como asas de aviões, turbinas eólicas ou componentes de veículos. Na prática, ele permite reproduzir, em laboratório, situações semelhantes às enfrentadas por essas estruturas em operação, de forma controlada e segura. Dentro do túnel, modelos em escala são expostos a correntes de ar cuja velocidade, direção e estabilidade podem ser ajustadas, possibilitando a observação de forças, vibrações e deformações que, no mundo real, ocorreriam em condições muito mais complexas. Além de aplicações aerodinâmicas, os túneis também são utilizados no estudo de outros fenômenos físicos, tais como a transferência de calor, que ocorre, por exemplo, em trocadores de calor automotivos (radiadores e condensadores).

Esses testes são fundamentais para estudar fenômenos que, em campo, dependem de variáveis difíceis de controlar, como velocidade do vento, pressão e estabilidade do fluxo de ar. O equipamento construído pela equipe da UFLA é um túnel de vento do tipo subsônico, capaz de realizar experimentos com velocidades do ar que chegam a aproximadamente 190 km/h, ou seja, abaixo da velocidade do som. Além de atingir essa faixa de velocidade, o túnel se mostrou eficiente no condicionamento do fluxo de ar que chega à seção de testes, garantindo baixa turbulência e boa estabilidade, condições essenciais para a realização de experimentos confiáveis

Desenvolvido como uma infraestrutura voltada à pesquisa científica, o equipamento foi concebido para receber, ao longo do tempo, novos módulos de teste e sistemas de instrumentação direcionados ao estudo de fenômenos aerodinâmicos e aeroelásticos relacionados ao movimento do ar e às forças que ele exerce sobre corpos sólidos, por meio da análise das deformações e vibrações dessas estruturas. Essas e outras possibilidades de expansão fazem do túnel uma base em evolução para futuras pesquisas na UFLA, especialmente nas áreas de aviação, geração de energia e desenvolvimento de estruturas leves e resistentes.

O desenvolvimento da ideia e resultados até o momento

Inicialmente, foram utilizados cálculos analíticos para definir o formato do túnel de vento, bem como o tamanho e a potência necessários para que o instrumento atendesse aos objetivos da pesquisa. Posteriormente, essas estimativas foram verificadas utilizando ferramentas virtuais de engenharia assistida por computador (os chamados “programas de CAE”, do inglês Computer Aided Engineering) que permitiram simular tanto o comportamento estrutural da bancada quanto o escoamento do ar em seu interior, garantindo que o equipamento fosse seguro, eficiente e adequado para experimentos científicos. 

Após essa fase de projeto, o túnel foi efetivamente construído com base nos trabalhos realizados pelos estudantes de graduação em Engenharia de Controle e Automação e Engenharia Mecânica, que atuaram no dimensionamento e na execução do projeto.

Os testes mostraram que a velocidade do ar dentro da seção de teste ficou próxima do valor definido, alcançando aproximadamente 83% do esperado, em condições específicas. As medições também indicaram que o vento na área de experimentos apresenta um perfil uniforme, baixo nível de turbulência, com variação mínima da velocidade do ar, inferior a 1%, assegurando condições adequadas para a realização de estudos técnicos e científicos.

“Os estudos realizados com o túnel de vento estão ligados à área da aerodinâmica, que investiga como o ar exerce forças sobre os objetos em movimento. Essas forças influenciam diretamente o consumo de combustível de aeronaves, a estabilidade de estruturas e o desempenho de equipamentos expostos ao vento”, explica o professor. “Ao compreender melhor esses efeitos, torna-se possível projetar máquinas mais leves, resistentes e eficientes, reduzindo custos operacionais e impactos ambientais”. 

Além da aerodinâmica, outro aspecto importante da pesquisa envolve a aeroelasticidade, área que analisa como o vento pode provocar vibrações em estruturas. Em determinadas condições, essa interação entre o ar em movimento e a estrutura sólida pode gerar oscilações indesejadas, capazes de comprometer a integridade dos equipamentos. Esses fenômenos são especialmente relevantes para a engenharia aeronáutica e industrial, pois afetam estruturas que precisam ser, ao mesmo tempo, leves e muito resistentes. “O estudo desses comportamentos é essencial para prevenir falhas estruturais e aumentar a segurança dos sistemas”, reforça Maurício. 

A pesquisa é desenvolvida em colaboração com o professor Volnei Tita, da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EEsc-USP), referência nacional e internacional na área de estruturas aeronáuticas. Também participaram do projeto o técnico Davidson Silveira e Silva, o estudante Giann Pedro Dias Martins Alem e os egressos da UFLA Luis Gustavo Guidelli Revolti, Nethaniel Anderson Silva e Isadora Carvalho Rezende Borges.

Esse conteúdo de popularização da ciência foi produzido com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais - Fapemig.