• DISPOSIÇÃO APLICADA EM TURBINA HIBRIDA A GÁS E VAPOR
  
  • DEPOSITANTE: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • NATUREZA:MODELO DE UTILIDADE
  • PEDIDO DE DIVISÃO: N.º MU8900671-2
  • DATA DE DEPÓSITO: 15/04/2009
• PÓS-COMBUSTOR A PLASMA
  
  • DEPOSITANTE: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • NATUREZA: PATENTE DE INVENÇÃO
  • PEDIDO DE DIVISÃO: N.º PI 0900162-0
  • DATA DE DEPÓSITO: 02/02/2009
• DISPOSIÇÃO APLICADA EM TURBINA A GÁS REGENERATIVA DE FLUXO DIRETO
  
  • NATUREZA: PATENTE DE INVENÇÃO
  • PEDIDO DE DIVISÃO: N.º MU 8800314-0
  • DATA DE DEPÓSITO: 25/02/2008
• INJETOR A PLASMA EM ESTADO TRANSIENTE
  
  • TITULAR: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • PI (PATENTE DE INVENÇÃO) – N.º 0604804-8
  • DEPOSITO: 17/11/2006
  • PUBLICAÇÃO: 07/01/2008
  • CONCESSÃO: 09/01/2007
  • EXAME TECNICO: 17/11/2006
• CONFIGURAÇÃO APLICADA EM MOTOR TURBOÉLICE
  
  • DEPOSITANTE: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • CAMPO DE APLICAÇÃO: SETOR AERONÁUTICO
  • PEDIDO DE DIVISÃO: N.º DI 6904592-5
  • DATA DE DEPÓSITO: 08/12/2009
• CONFIGURAÇÃO APLICADA EM PALHETA PARA TURBINA
  
  • DEPOSITANTE: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • CAMPO DE APLICAÇÃO: UTILIZADA EM TURBINAS PREFERENCIALMENTE A GÁS DE
• CONFIGURAÇÃO APLICADA EM TURBINA
  
  • DEPOSITANTE: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • CAMPO DE APLICAÇÃO: SEGMENTO INDUSTRIAL NO CAMPO DE GERAÇÃO DE ENERGIA.
  • PEDIDO DE DIVISÃO: N.º DI 6901363-2
  • DATA DE DEPÓSITO: 16/04/2009
• CONFIGURAÇÃO APLICADA EM MOTOR AERONÁUTICO
  
  • DEPOSITANTE: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • CAMPO DE APLICAÇÃO: O MOTOR EM QUESTÃO TEM O SEU CAMPO DE APLICAÇÃO DEFINIDO NA INDÚSTRIA DA AVIAÇÃO.
  • PEDIDO DE DIVISÃO: N.º DI 7002569-0
  • DATA DE DEPÓSITO: 15/06/2010
• CONFIGURAÇÃO DE ROTOR DE TURBINA PALHETADO
  
  • TITULAR: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • DI (DESENHO INDUSTRIAL) – N0 6803809-7
  • DEPOSITO: 25/08/2008
• DISPOSITIVO E PROCESSO A PLASMA INTERMEDIÁRIO DE VAPOR D´ÁGUA DO MAR PARA PERFURAÇÃO DE ROCHAS EM ÁGUAS PROFUNDAS
  
  • TITULAR: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • PI - N0 1001482-9
• PROCESSO PARA TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS BASEADO EM REATOR COM TECNOLOGIA DE PLASMA
  
  • TITULAR: POLARIS IND. E COM. DE COMPONENTES MECÂNICOS LTDA. EPP
  • PI 0803036-7
• CONFIGURAÇÃO APLICADA EM TURBINA
  
  • TITULAR: ALBERTO CARLOS PEREIRA FILHO
  • DI BR 30 2012 002543 5
• CONFIGURAÇÃO APLICADA EM TURBINA
  
  • TITULAR: ALBERTO CARLOS PEREIRA FILHO
  • DI BR 30 2012 002542 7

DEPOIMENTO DO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA (ITA)
TURBINA TR3500 — UMA HISTÓRIA DE SUCESSO
O ano de 2008 entra para a história do ITA como um marco do domínio tecnológico no desenvolvimento e a fabricação de turbinas aeronáuticas para uso em aeronaves de 1000kg ou mais
17/10/2008 17:29 — É no Laboratório de Combustão do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) que está instalado o protótipo do primeiro motor aeronáutico fabricado no Brasil. Fruto de um projeto bem sucedido, hoje é possível demonstrar a capacidade tecnológica alcançada por aqueles que contribuíram durante todo o processo de desenvolvimento do motor, fato este selado com a visita do presidente Lula, no dia 27 de setembro de 2008.
Para melhor compreender de onde surgiu esta idéia que ganhou adeptos e se transformou em um projeto relevante para o setor aeronáutico, o iteano Homero Santiago Maciel (Turma 76, Engenharia Eletrônica) — professor titular do ITA e coordenador do Projeto “Turbina TR3500” — relata esta história.

Como tudo começou
No ano de 2002, estive no Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes), no Rio de Janeiro, acompanhado pelo engenheiro Alberto C. Prereira Filho (iteano, Turma 83, meu aluno de mestrado à época), onde apresentamos uma proposta de tecnologia de plasma para uma gama de engenheiros daquele conceituado centro de pesquisa. Eu acabava de assumir a direção da Pós-Graduação do ITA e procurava abrir uma porta para parcerias do ITA com aquela empresa, a exemplo do que já existia entre o Cenpes e outras instituições brasileiras de ensino e pesquisa. Na oportunidade, a proposta em pauta mencionava a aplicabilidade de plasma em turbinas a gás. Foi quando o gerente Michel Fabiansk, ao ouvir a palavra “turbina”, demonstrou muito interesse em apoiar e desenvolver uma microturbina no País, ou seja, o que era para ser um projeto de plasma tornou-se um projeto de turbinas a gás. Ao retornarmos a São José dos Campos, iniciamos imediatamente um planejamento em que o Alberto, com seu forte espírito empreendedor, e há mais de 16 anos trabalhando em desenvolvimento de produtos (concebeu e coordenou o projeto da bomba BLG 204, no Instituto de Aeronáutica e Espaço do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial, IAE/CTA) ficou encarregado de montar a equipe técnica que enfrentaria este novo desafio. Eu atuaria na coordenação institucional do programa — contratos, infra-estrutura, envolvimento de professores, alunos, etc. A equipe começava a se formar. Alberto convidou seu antigo parceiro de projetos no IAE: o experiente engenheiro Milton Sanches (iteano, Turma 78) — há mais de 15 anos desenvolvendo e fabricando pequenas turbinas para aeromodelos. Francisco Domingues (iteano, Turma 84), à época Major da Aeronáutica e engenheiro responsável pela manutenção e ensaios de motores aeronáuticos no Parque de Material Aeronáutico de São Paulo, por estar na ativa, participaria de forma indireta, ajudando a equipe com suas opiniões, experiência e apoio naquele Parque. Para completar a equipe, havia necessidade de um engenheiro de mecatrônica que fosse capaz de desenvolver o controle. Na oportunidade, surgiu o aluno de mestrado no ITA Mairum Médici (graduado pela Universidade Metodista de Piracicaba, Unimep, 2001), cujo sonho era participar de um grande projeto no ITA. Mairum, imediatamente, com apoio e as orientações do professor Luiz Carlos Sandoval Góes (iteano, Turma 75), mergulhou fundo na área de controle. Sua tese de mestrado não poderia deixar de ser o controle de uma turbina a gás. Qual turbina? Aquela que a equipe se propunha a desenvolver para a Petrobras. Deu certo. A equipe demonstrava potencial capacidade de integrar o sistema e dominar o controle da primeira turbina que estaria para nascer no ITA. Com mais alguns garotos técnicos, a maioria oriunda do Centro de Educação Profissional Hélio Augusto de Souza (CEPHAS), o grupo que constava de 11 pessoas, estava formado. Os professores Pedro T. Lacava, Jefferson de O. Gomes, Amílcar P. Pimenta, Alfredo R. de Faria (iteano, Turma 93) e Luiz C. Sandoval Goes (iteano, Turma 75) estavam prontos para apoiar em questões específicas do projeto.

O desenvolvimento do projeto
Em 2003, sob os auspícios da Petrobras, surgiu o contrato do projeto cujo objetivo era o desenvolvimento e a fabricação de uma turbina laboratorial com três grandes metas: (i) dominar o processo de fabricação de câmara de combustão, (ii) dominar a vibração do motor e (iii) projetar e desenvolver o sistema de controle da turbina. O projeto proposto, àquela época, não foi simples. Apesar de se tratar de uma máquina de apenas 52 kW de potência de eixo, ela continha três eixos, dois que trabalhavam a 70.000 rpm, para atender às duas geradoras de gases e o eixo de potência a 6.000 rpm. O motor possuía injeção parcial acionando o rotor de potência. Após um ano de trabalho intenso, nas dependências do Laboratório Geraplasma, associado ao Departamento de Física do ITA, sem hora marcada, ou dia para trabalhar (incluindo aí até alguns domingos), o projeto foi entregue e aceito pela Petrobras. A máquina estava dominada, foi um sucesso!
No Geraplasma continuamos os ensaios da pequena turbina, e, pensando nos próximos desafios em desenvolvimento nesta área — a manufatura de peças para turbina a gás —, a equipe não cochilou. Assim, pensando nos possíveis projetos vindouros, o engenheiro Alex Sandro de Araújo Silva — mestrando do ITA, orientado do Prof. Jefferson de Oliveira Gomes, Divisão de Engenharia Mecânica do ITA — a convite do engenheiro Alberto, foi encarregado de estudar e dominar o processo de fabricação de superfícies complexas, tipo compressores, em máquinas 5 eixos. Alex aceitou e sua tese de mestrado foi justamente o processo de usinagem cinco eixos de superfícies complexas, típicas de rotor para turbinas a gás.
Mas nem tudo foi festa. No período 2004-2005, por uma reestruturação na Petrobras ocorreram mudanças na gerência do setor que nos apoiava e, com isso, o projeto sofreu uma parada. 2005 foi um ano difícil para uma equipe que vinha se dedicando com exclusividade ao projeto que parecia ter um brilhante futuro. Para sobreviver, e não dispersar o time, foi feito um acordo entre os participantes que dependiam de remuneração via orçamento do projeto: todos unidos em busca de pequenos serviços remunerativos, mas unidos. E acredite, deu certo.

Outras fontes de financiamento
Durante o período de maiores dificuldades de financiamento (um ano e meio), acolhemos a equipe no ITA, mantendo-a comprometida com atividades de estudos e pesquisa, no sentido de evitar a dispersão das competências técnicas e científicas adquiridas com o projeto Geraplasma. Mantido esse apoio institucional do ITA, eis que surge, em fins de 2005, um potencial parceiro “peso pesado”, agora interessado em desenvolver uma turbina estacionária de 1.000 kW. Foi uma alegria, acabavam-se aqueles momentos de falta de objetivo e angústia. Interlocuções capitaneadas pela empresa Sygma junto à VALE, então representada pelo Diretor James Pessoa — executivo de extraordinária visão estratégica e espírito de brasilidade —, levaram ao início de entendimentos que envolveriam o apoio da segunda maior empresa brasileira ao novo projeto de turbina estacionária. O ponto de partida foi uma reunião na Reitoria do ITA em que o diretor James, acompanhado de diretores da Sygma, entre os quais José Carlos Argolo (iteano, Turma 89), foram recebidos pelo Reitor Reginaldo dos Santos (iteano,Turma 70) e o Vice-Reitor Fernando Toshinori Sakane (iteano, Turma 68). Mais uma vez o ITA, através de sua Reitoria, mostrou-se capaz de reconhecer a nova janela de oportunidades que se abria para a participação do Instituto na construção da soberania nacional, emprestando seu prestígio e competência, como instituição de ensino e pesquisa, a favor de uma nova empreitada de relevância estratégica para a tecnologia nacional. Seguiu-se o estabelecimento da parceria Sygma&Polaris, em que a empresa Sygma atuaria na gestão do projeto, cabendo à Polaris Engenharia — cuja base técnica era a própria equipe liderada pelo engenheiro Alberto — a elaboração e execução física do projeto da turbina estacionária denominado TVRD 1000.
Paralelo a isso, o Brigadeiro Costa Filho (iteano, Turma 76, Subdiretor de Capacitação do CTA), entusiasta do grupo, com seu apoio político e institucional, lutava pela aprovação, no Fundo Setorial Aeronáutico, de um projeto de turbina aeronáutica nos moldes estratégicos proposto pela equipe de engenheiros do ITA. Este grupo, então formalizado através de uma empresa, a Polaris Engenharia, incubada na Petrobras-Revap.

Incentivo a outras iniciativas
É importante destacar que durante a temporada de crise que a equipe atravessou, procurei motivar o grupo para o desenvolvimento de certas tecnologias de plasmas e a resposta foi rápida, chegando ao desenvolvimento de reatores a plasma, fontes de potência e outros dispositivos, incluindo o domínio da tecnologia de plasma-Rotex® — um modelo de plasma não-térmico — que, pela sua exclusividade rendeu dividendos à equipe. Nesta área, eles desenvolvem um queimador a plasma para a Petrobras, além de outros trabalhos na área de energia e meio ambiente.
Como se não bastasse, a divulgação dos resultados de nossos trabalhos nessa área foi motivo da inclusão dos pós-graduandos sob minha orientação e do Prof. Pedro Lacava, no seleto grupo internacional de Combustão Assistida a Plasma, cujo encontro anual acontece todo mês de setembro nos EUA. Muito me orgulho de ter sido escolhido membro do comitê internacional (Steering Commitee) para organização dos eventos/atividades internacionais nessa área, sendo o maior desafio a que nós, do comitê, nos propusemos enfrentar é a futura criação de um “International Center of Plasma Technology”. Vale mencionar que turbinas a gás já estão incorporando ignitores e injetores a plasma sendo um dos objetivos da equipe incorporar essas inovações em nossos desenvolvimentos. Aliás, a turbina aeronáutica exibida ao presidente Lula já conta com ignitor a plasma.

Os novos projetos
O projeto TVRD1000, sob os auspícios da VALE e com base na parceria Sygma&Polaris, ao lado do ITA e da Fundação Casimiro Montenegro Filho (FCMF), teve início, em meados de 2006. Não posso deixar de mencionar o apoio decisivo do nosso Reitor, Reginaldo dos Santos (iteano, Turma 70), e do jovem Brigadeiro Venâncio (iteano,Turma 78), que acabava de assumir, no CTA, o posto deixado pela saída do Brigadeiro Costa Filho. Com a intervenção deles as dificuldades para firmar as parcerias institucionais foram superadas. Investimentos foram feitos pela Sygma&Polaris nas dependências do IAE, possibilitando a instalação da equipe que passou a utilizar infra-estrutura própria para o desenvolvimento e ensaios de turbinas.
Neste mesmo ano, com o contrato finalmente formalizado junto à Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), foi aprovado o projeto da Turbina Aeronáutica TR3500. Mais uma vez contamos com o apoio do Reitor do ITA que, atuando junto à Divisão de Engenharia Aeronáutica, viabilizou, através de recursos próprios do Instituto, a construção do novo Laboratório de Combustão, onde serão instaladas as turbinas do ITA. Este Laboratório assegurava a contrapartida da instituição no projeto aprovado pela Finep.
Assim, a equipe inicia o ano de 2006 com forte alento para enfrentar o desenvolvimento de um projeto de turbina estacionária, a TVRD1000, mantendo também a responsabilidade de interveniente no desenvolvimento de uma turbina aeronáutica, a TR3500.
Naquele momento a equipe é ampliada. Para reforçar o grupo de engenheiros, o Alberto convida mais um iteano (“bixo”, Turma 02), o engenheiro Antonio Hadade Neto, a deixar a WEG Motores para integrar a equipe, ficando responsável, juntamente com Mairum, da parte de controle das turbinas. O iteano Nehemias (Turma 78), aliado da equipe, assume, sob contrato com a Polaris, os trabalhos de simulação dos sistemas de turbina. Pesquisadores do IAE têm contribuição importante como a do engenheiro Monteiro, nos cálculos dos rotores de turbina e do engenheiro Marco Aurélio, nos cálculos de desempenho de uma nova concepção de turbina estacionária. O iteano Sala Minnuci (Turma 83), com sua equipe, marca a presença do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) ao contribuir com os estudos e ensaios sobre compressão supersônica.
Como resumo dessa parte da história, a TVRD1000 (a gás natural) foi ligada pela primeira vez em 25 de maio de 2007, um domingo, às 20h45. A TR3500, recentemente instalada no novo Laboratório de Combustão entregue pelo Prof. Paulo Rizzi (iteano, Turma 69), chefe da Divisão de Engenharia Aeronáutica do ITA, teve a primeira partida a gasolina no dia 13 de outubro deste ano, e a querosene de aviação, dois dias depois, com desempenho satisfatório.

O desenvolvimento das novas turbinas não seguiu a mesma concepção tecnológica da turbina feita para a Petrobras
A idéia que nasceu no grupo foi bastante estratégica: iniciar os dois projetos a partir de um conjunto compressor e turbina, casados, já que no Brasil não dispomos de banco de ensaio para componentes de turbinas a gás. Com isso, seria testada a nova câmara de combustão. O fato de os parâmetros da compressão e da exaustão serem interdependentes permitiria ajustes na câmara até normalizar o funcionamento da nova máquina, reproduzindo a eficiência nominal do conjunto casado. A partir daí, novos compressores e novos rotores de turbinas seriam reprojetados e novas máquinas surgiriam, completamente nacionais, pois os demais componentes a equipe já dominara. Deu certo. Mais recentemente um novo modelo já surgiu, a TVSE1000, versão aprimorada da TVRD1000, totalmente nacional, atualmente em fase de ensaios. Ou seja, essa estratégia viabilizou os projetos de turbina estacionária e turbina aeronáutica, uma vez que por este caminho a equipe pôde economizar em tempo e dinheiro.

O futuro
Os próximos passos consistem em continuar buscando apoio para este trabalho, pois ele não pode nem deve parar por aqui. Com este resultado alcançado, o País desponta como potencial fabricante de um motor restrito a empresas de países do primeiro mundo, e para se fortalecer é preciso que haja apoio e continuidade nos projetos. A turbina aeronáutica, por exemplo, necessita ser certificada. Para tal, espera-se que continuem os incentivos, agora para a homologação.
Quanto a turbinas estacionárias, o caminho para progressos maiores já foi aberto. O sucesso no funcionamento da TVRD1000 motivou os patrocinadores a apostarem no desenvolvimento de uma base fabril no Brasil. Uma nova empresa, a Vale Soluções em Energia (VSE), instalada no Parque Tecnológico de São José dos Campos, tem entre seus objetivos desenvolvimentos na área de energia, incluindo aí a possibilidade de mini-térmicas com base em turbinas a gás.
Sabemos que temos um longo caminho de desenvolvimento para se chegar a uma mini-térmica a turbina com potencial para competir no mercado de energia, mas o primeiro passo foi dado com o domínio tecnológico obtido com a construção da TVRD1000, seguida da construção de uma versão aprimorada, a TVSE1000. Na área aeronáutica, a TR3500 demonstra que podemos progredir rápido. Diferentemente do que ocorreu com relação ao desenvolvimento de turbinas em outros países, não precisaremos de décadas para atingir um produto autóctone e competitivo.
Finalmente, costumo afirmar que qualquer empreendimento tem grande chance de sucesso se contar com a tríade de sustentação: conhecimento — recursos — gestão. Hoje temos um enorme capital intelectual mobilizado para desenvolvimentos na área de turbinas — os projetos envolvem dezenas de participantes, entre engenheiros, técnicos, professores/pesquisadores e alunos. A gestão, exercida pelas empresas parceiras e intervenientes, mostrou-se profissional, própria de instituições privadas de primeira linha. Até o momento os recursos foram adequados, a tríade foi sustentada e os resultados são tangíveis, como apresentamos acima. Ressalte-se, no entanto, que a gênese de um processo construtivo multi-institucional exitoso como esse não pode prescindir dos fundamentos morais alinhados com os vetores do processo da criação de conhecimento e inovação, ao lado do virtuoso pendor cívico de construção da cidadania e da soberania no País. Ao ITA e ao CTA cabe o reconhecimento pela sustentação desses valores e por prestar-se berço desse relevante empreendimento estratégico que apenas se inicia.

Matéria Jornal Valor Econômico
publicado em 20/03/2009
Jornal Valor Econômico de 20/03/2009
Caderno Empresas & Tecnologia
Virgínia Silveira


Polaris e ITA concluem protótipo de turbina para aeronaves civis.
Projeto de tecnologia estratégica para o país terá R$ 116 milhões na segunda fase
O Brasil já está migrando para o rol de países que desenvolvem e certificam turbinas aeronáuticas. O Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), em conjunto com a empresa Polaris Tecnologia, finalizou o desenvolvimento do primeiro protótipo de um turboreator de 350 quilos de empuxo, equivalente a uma potência de 1300 HP. Agora os pesquisadores trabalham no desenvolvimento de um motor turboélice de 1000 HP para equipar veículos aéreos não tripulados.
Um dos méritos desse projeto, segundo o diretor de Empreendimentos do Comando-geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA), brigadeiro Venâncio Alvarenga Gomes, foi descobrir as competências que o Brasil possui para fabricar partes e componentes da turbina no próprio país. “Atividades como a usinagem do compressor, ignitor a plasma, a fusão do disco da turbina em liga especial e o balanceamento exigido pelas normas internacionais, são alguns dos exemplos dessa competência adquirida pelas indústrias brasileiras”, explicou.
Trata-se de um projeto estratégico, na medida em que existem hoje apenas cinco países no mundo com o domínio da tecnologia de desenvolvimento e certificação de motores aeronáuticos. “Numa segunda etapa, a turbina, batizada de TR3500, poderá equipar futuros projetos de aeronaves civis”, disse Alberto Carlos Pereira Filho, diretor da empresa Polaris.
As turbinas que equipam as aeronaves da Embraer são fornecidas por empresas estrangeiras, caso da canadense Pratt & Whitney (linha de jatos executivos e Supertucano), a americana GE (jatos 170 e 190) e a inglesa Rolls Royce (ERJ 145, Legacy 600). Os motores representam em torno de 20% a 30% do valor de uma aeronave.
“A TR3500 demonstra que podemos progredir rápido. Diferentemente do que ocorreu com relação ao desenvolvimento de turbinas em outros países, não precisaremos de décadas para atingir um produto autóctone e competitivo”, comenta Homero Santiago Maciel, coordenador geral do projeto no ITA.
O projeto do motor aeronáutico brasileiro teve início em 2003 com o desenvolvimento de uma turbina a gás para a Petrobras. “O objetivo desse projeto era dominar o processo de fabricação da câmara de combustão, a vibração do motor e o desenvolvimento do sistema de controle da turbina”, explica. A Petrobras apoiou a ideia e investiu R$ 850 mil na sua execução.
Na fase de preparação do protótipo da turbina aeronáutica, foram investidos R$ 3 milhões, dos quais R$ 1,7 milhão através da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep); R$ 750 mil do ITA e R$ 550 mil da Polaris. “A próxima etapa do projeto, avaliada em R$ 116 milhões, prevê a construção de 11 laboratórios avançados na área de testes para turbinas, infraestrutura necessária para garantir o processo de homologação dos motores”. Segundo o diretor da Polaris, esse tipo de laboratório ainda não existe no Brasil. Os recursos estão sendo negociados com a FINEP.
A tecnologia envolvida no projeto das turbinas do ITA também gerou frutos para a Vale Soluções em Energia (VSE). A empresa patrocinou o desenvolvimento do protótipo de uma turbina a gás estacionária, na faixa de potência de 1 MW, para geração de energia elétrica. Batizada de TVRD 1000, a turbina a gás da VSE foi testada em maio de 2007. O sucesso da operação motivou a empresa a apostar na construção de uma base fabril no Parque Tecnológico de São José dos Campos.
Segundo o coordenador do programa de interface entre as empresas e o CTA, Homero Santiago Maciel, o objetivo da VSE é o desenvolvimento de uma família de turbinas para minitérmicas, com potencial para competir no mercado de energia.
A Petrobras, de acordo com Pereira Filho, também é parceira da Polaris no desenvolvimento de uma turbina a gás acima de 3 MW, um projeto orçado em R$ 80 milhões. “Hoje, a Petrobras possui cerca de 180 turbinas importadas e gastam aproximadamente US$ 300 milhões na manutenção desses equipamentos”.
As turbinas brasileiras, segundo Pereira Filho, seriam usadas pela Petrobras na geração de energia elétrica para suas plataformas e para manter a pressão na linha de bombeamento de petróleo. “A empresa usa compressores gigantescos que são acionados por turbinas a gás”.
Criada por engenheiros do ITA, a Polaris é uma empresa de alta tecnologia que funciona como incubada da Petrobras, nas instalações da Refinaria Henrique Lage (Revap), em São José dos Campos. Além da turbina a gás, a Polaris desenvolve para a estatal de petróleo um queimador que gera fonte térmica de calor para que a empresa possa utilizar óleo pesado sem poluir o meio-ambiente.

REVISTA SAE – ABR 2010
Turbina propelida a etanol para uso em aeronaves
Enviado por Pedro T. Lacava e Homero S. Maciel
Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA


ITA e Polaris vencem desafio e testam, com sucesso, turbina aeronáutica nacional usando etanol
Um dos grandes desafios brasileiros no campo dos motores era a fabricação de uma turbina a gás de escala compatível com aeronaves do mercado e que despertasse o interesse comercial — privilégio de poucos países. Este desafio está sendo superado por uma equipe do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), em parceria com a empresa Polaris Engenharia.
A equipe ITA-Polaris contou com o apoio da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) para desenvolver e fabricar o protótipo desta turbina aeronáutica (TR3500) — um exemplo de inovação tecnológica: pesa 96 quilos e tem a capacidade de gerar 3500N de empuxo, o suficiente para fazer decolar uma aeronave de 1,2 toneladas.


Pioneirismo
Constatado o sucesso da utilização de gasolina e querosene de aviação, recentemente a equipe transpôs uma barreira tecnológica, ao concluir, com pioneirismo, ensaios preliminares do motor utilizando o etanol – um bicombustível bem brasileiro. O coordenador do Projeto TR3500, Prof. Homero Santiago Maciel, ressalta que “com o sucesso destes ensaios avançamos mais um degrau no domínio dessa tecnologia. Afinal, fazer funcionar e controlar uma turbina com etanol não é uma tarefa simples, pois esse combustível, de características peculiares, é ainda pouco conhecido quando aplicado em turbinas a gás.” Diante dos resultados positivos Homero conclui: “Precisamos agora realizar ensaios de longa duração e aprimorar o protótipo visando à futura certificação do motor”. O importante foi constatar, nesses ensaios preliminares, a satisfatória estabilidade de combustão e as respostas positivas durante as acelerações e desacelerações, gerando o empuxo esperado, ou seja, o resultado superou as expectativas Incentivador e entusiasta deste trabalho, o Reitor do ITA, Dr. Reginaldo dos Santos, declarou: “Os mentores e fundadores do Instituto foram movidos pelo sonho de dotar o País de uma indústria aeronáutica. Vemos este sonho realizado com a criação da Embraer. Agora, antes de completar 60 anos de sua fundação, a escola e seus egressos unem esforços e demonstram capacitação para levar o País a um patamar mais elevado no que se refere à tecnologia aeronáutica. A pretendida homologação da TR 3500 fortalecerá a trajetória de realizações do ITA em direção ao pleno domínio nacional de tecnologias aeronáuticas”.

Próximos passos
O sucesso alcançado no desenvolvimento do protótipo motivou a FINEP a aprovar mais uma etapa do projeto contemplando a maturidade do modelo de engenharia do motor aeronáutico TR3500, tipo turbojato, estabelecendo os recursos necessários para que a equipe transforme este modelo de engenharia em produto nacional. Falta pouco, afirma o diretor da Polaris, Alberto Pereira, que ressalta: “Com o próximo recurso FINEP, fabricaremos mais três unidades completas, sendo estas uma evolução do modelo de engenharia, consistindo na melhoria de componentes críticos, tipo compressor de alto desempenho, câmara de combustão e turbina, visando melhor desempenho e maior eficiência. Para tanto, estes motores serão submetidos a ensaios de longa duração em regime estacionário e ensaios exaustivos em regime transitório que visam, sobretudo, assegurar confiabilidade ao produto, para sua posterior certificação. O novo compressor a ser projetado e fabricado consiste de um modelo que utiliza o estado da arte da tecnologia de compressores centrífugos de alto desempenho. A câmara de combustão será modificada visando a sua melhoria com a tecnologia pré-mix, ou seja, uma queima estagiada, utilizada em muitas das turbinas mais modernas hoje no mundo, possibilitando uma grande redução de emissão de poluentes. A turbina, por sua vez, será redimensionada para atender as novas condições operacionais impostas pelo compressor de alto desempenho e condições térmicas, produzindo maior eficiência” Estas etapas refletem a busca por soluções economica¬mente viáveis e pouco poluentes e agregam inovações que permitirão desenvolver um motor nacional competitivo. Para encarar esse desafio, a Polaris, além do apoio do ITA, contará com empresas parceiras e especialistas nas mais diversas aéreas do conhecimento, como fundição, usinagem, softwares, simulações, compondo uma capacitação genuinamente brasileira. Milton Sanches, engenheiro da Polaris, afirma que “este novo desafio será vencido no espaço de aproximadamente dois anos, se não nos faltar apoio, pois somos uma equipe dedicada. O Brasil pode confiar!”. Ao mencionar que para alcançar o domínio de uma tecnologia há um preço imposto, o diretor da empresa, Alberto Carlos Pereira Filho, enfatiza os se¬guintes pressupostos básicos: perseverança, conhe¬cimento, prática, paciência e, sobretudo, forte espí¬rito de equipe. E complementa: “o prêmio é a supe¬ração, o progresso experimentado a cada dia – os re-sultados tangíveis fortalecendo a confiança da equipe, compondo enfim um ciclo virtuoso de reali¬zações e progresso – isto é gratificante”.

Relevância Tecnológica e Estratégica
O sucesso desse projeto trará um enorme benefício estratégico para o país. Atualmente, as Forças Armadas brasileiras necessitam realizar diversos testes de mísseis ar-ar e terra-ar para que os mesmos possam ser aferidos e homologados. Para tanto, devem ser utilizadas aeronaves movidas a motores a jato, que tornem os testes mais realistas, mas que, devido aos riscos e danos envolvidos, tais aeronaves não podem ser tripuladas. Infelizmente, o país, até o presente momento, não tem uma aeronave sem piloto de alto desempenho, movida a turbojato. Qual a conseqüência disso? Uma enorme dependência em relação a fornecedores estrangeiros, com perdas de divisas. Além disso, os altos preços limitam a quantidade de testes, atrasando os programas nacionais de defesa. Com a consolidação do TR3500, de forma imediata e eficaz, pode-se suprir essa necessidade das Forças Armadas brasileiras com a produção de Veículos Aéreos Não Tripulados propulsionados a turbojatos nacionais, liberando o país de importação desses equipamentos, de custo muito maior e ainda sujeitos a riscos de embargos internacionais impostos por nações detentoras dessas tecnologias. Com um produto totalmente nacional, ficam mais fáceis o desenvolvimento e a fabricação de VANTs, os quais poderão ser utilizados em diversas outras missões, além das militares, como vigilância de fronteiras, transporte de cargas em áreas remotas e de alta periculosidade, aplicações em agricultura, policiamento, supervisão de redes de distribuição de energia, dentre outras. Com a tecnologia adquirida e dominada é possível, ainda, num futuro bem próximo, que motores de maiores potências, nacionais, sejam desenvolvidos e utilizados em aeronaves diversas, existentes no mercado nacional e fora dele. Resulta, como conseqüência, menos custos, mais divisas e soberania ao país. Adicionalmente, o primeiro passo para uma turbina flex nacional foi dado como indicam os ensaios preliminares do turborreator TR3500 alimentado a hidrocarbonetos e etanol. Urge, assim, perseverar no desenvolvimento e certificação de uma turbina propelida a bicombustível, especialmente o etanol, porquanto seria solução econômica e exemplo de inovação tecnológica brasileira ao mundo carente de tecnologias ambientalmente favoráveis. A capacitação adquirida com esses desenvolvimentos poderá, enfim, sustentar uma escalada de domínio tecnológico de turbomotores que contemple a industrialização até mesmo de motores com potências maiores e mais versáteis, tipo o turbofan, consentaneamente à política de adensamento da cadeia produtiva no setor aeroespacial e de defesa.

Polaris Indústria de Componentes Mecânicos e Serviços Ltda
A Polaris é uma empresa de engenharia com foco em inovação tecnológica. Iniciou suas atividades com apoio do SEBRAE, que incubou a empresa acreditando na sua proposta ousada que era desenvolver turbinas a gás no País. A oportunidade de concretizar o sonho da equipe surgiu quando um seu projeto de turbogerador foi estrategicamente repassado a uma empresa interessada em turbina a gás estacionária, para fins de geração de energia elétrica. Com apenas seis anos de atividades, a Polaris já registrou 11 patentes e 4 outras estão em andamento. Desenvolveu, fabricou e ensaiou quatro turbinas a gás, dentre elas esse motor aeronáutico TR3500 – o xodó dos seus engenheiros. No desenvolvimento de turbinas a gás, a empresa avança em capacitação para fabricar turbinas comercialmente competitiva