Sobre o Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica de Fluidos

O Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos (NIDF) busca integrar as atividades acadêmicas de seus laboratórios associados. Respeitadas as individualidades dos laboratórios — por meio de seus coordenadores (chefes) — o NIDF busca desenvolver ações que permitam a troca de conhecimento e experiência entre os vários grupos que o compõe. Em particular, o NIDF se esmera em fomentar a interação entre os seus vários grupos de pesquisa em um ambiente de rigor acadêmico e ética na condução de pesquisa.

Uma condição necessária para um pesquisador fazer parte do NIDF é, portanto, estar associado a um dos laboratórios associados. Outra condição necessária é ser capaz de demonstrar liderança em pesquisa, dentro dos cânones da ética acadêmica e científica. Um aspecto importante na formação de recursos humanos especializados nas universidades e centros de pesquisa é a manutenção de um ambiente onde o rigor metodológico é regra, onde a confiança nos resultados obtidos não pode ser contestada; onde as publicações não são meras repetições de si mesmas e — muito importante — não são plágio do trabalho alheio. Outra condição, é estar genuinamente interessado na geração de conhecimento científico sofisticado.

Assim, o NIDF procura coordenar de modo integrado as atividades acadêmicas realizadas nas instalações prediais pertencentes ao Laboratório de Escoamentos Multifásicos em Tubulações (LEMFT), ao Laboratório de Separadores Compactos (LSC) e ao Laboratório de Tecnologia de Poços (LTEP) nos Blocos 2 e 4 do CT2 da UFRJ. Esses três laboratórios são credenciados pela ANP e suas construções foram financiadas por convênios específicos celebrados com a Petrobras. O LabMEMS, o L-RAP e o LIAP ocupam instalações do LTEP no Bloco 4 do CT2.

Com o fórum de discussões estabelecido pelo NIDF, regras de convivência administrativa e acadêmica podem estabelecidas entre os vários coordenadores de laboratórios de modo que a manutenção da infraestrutura disponibilizada pelo LEMFT, LSC e LTEP possa ser consorciada para o benefício geral. O NIDF não é um laboratório ele próprio (pois não possui instalações físicas), mas uma instância superior de consulta (não de decisões; essas precisam ser tomadas pelos chefes dos laboratórios) para a harmonização de interesses coletivos diversos.

nosso objetivo

O Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos enseja uma ação transversal cujo objetivo precípuo é fornecer condições ideais de pesquisa a todos os grupos atuantes em dinâmica dos fluidos localizados nos centros de ciências da natureza e tecnológico da UFRJ. De fato, a ubiquidade dos escoamentos de fluidos na natureza e na tecnologia é um fato inegável. Portanto, uma característica vulgar dessa atividade de pesquisa é sua abrangência; a mecânica dos fluidos é uma matéria de investigação científica que permeia os institutos de matemática, de física, de meteorologia, em departamentos de engenharia química, mecânica, civil, nuclear, naval, metalúrgica, de petróleo e de produção.

Impactos Provocados

O estabelecimento de um núcleo interdisciplinar para a descrição de fenômenos de escoamentos de fluidos exerceu um impacto enorme na comunidade científica brasileira. O presente autor não possui qualquer conhecimento sobre iniciativa semelhante no território nacional. Em particular, não existe em qualquer instituição de pesquisa no Brasil um elenco tão diversificado de pesquisadores reunidos em torno de um tema de pesquisa comum, pelo menos, nas engenharias. Guardadas as devidas proporções, o NIDF – Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos – poderá funcionar como um excelente efeito demonstrativo para iniciativas semelhantes futuras.

Justificativa e Relevância

A Mecânica dos Fluidos é uma matéria bastante complexa que requer preferencialmente para o seu tratamento o concurso de competências múltiplas. Para o avanço do conhecimento é, pois, necessário que condições materiais e humanas existam para a troca de experiências e práticas. A UFRJ possui como característica intrínseca uma alta qualidade em seus cursos de graduação e de pós-graduação, com indistinto destaque para as áreas básicas e para as engenharias.

Recentemente, os enormes avanços de certos setores da economia brasileira têm colocado muita pressão sobre o mercado profissional para a formação de recursos humanos e para a geração de conhecimento específico em tópicos relacionados à mecânica dos fluidos. Demandas das indústrias do petróleo, aeronáutica, química, dos temas relacionados aos recursos hídricos, à nanotecnologia e à ciência do meio ambiente têm exigido uma qualificação cada vez mais avançada dos profissionais existentes bem como das instalações dedicadas à elucidação dos problemas oriundos dessas aplicações.

Em certas áreas, em particular, essa demanda chegar a ser crítica. Exemplos típicos são os problemas relacionados à elevação artificial de escoamentos multifásicos e aos escoamentos ao redor de corpos esbeltos ou rombudos.

A presente iniciativa, como descrita anteriormente, institui um centro de conhecimento capaz de oferecer uma reposta eficaz a todos esses anseios. Portanto, o NIDF – Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos, estabelece um centro de pesquisa que possui competência suficiente para resolver os problemas gerados pela demanda industrial, além de garantir a condução de seus assuntos em um nível elevado o bastante para gerar conhecimento original e formar pessoal altamente qualificado.

O estudo de sistemas dinâmicos não lineares possui um grande destaque nas ciências naturais; eles se encontram no coração de muitos problemas importantes, em particular, no escoamento de fluidos. As equações de Navier-Stokes, sabemos, possuem dimensões infinitas, dimensões essas que representam o número de parâmetros necessários para descrever a configuração de um sistema em um dado instante de tempo. Em oposição aos sistemas lineares, os sistemas não-lineares obedecem a leis complicadas que não podem ser obtidas apenas por intuição ou argumentos elementares. O problema matemático de estudar o comportamento de escoamentos complexos para largos intervalos de tempo tem conservado os pesquisadores bastante ocupados nos últimos trinta anos. Sob o ponto de vista da engenharia, soluções devem ser obtidas em escalas de tempo muito mais reduzidas. Para isso, frequentemente os profissionais recorrem a procedimentos ad hoc que devem, pois, ser desenvolvidos a partir de extensas campanhas experimentais juntamente com muitos argumentos construtivistas, dimensionais e assintóticos. A disponibilização de instalações físicas capazes de permitir essa sofisticada formulação dos fenômenos fluidos é crucial para um bom termo de pesquisas e desenvolvimentos. A justificativa geral para a construção de facilidades laboratoriais de alto nível fica, portanto, claramente exposta.

Outro ponto extremamente relevante diz respeito ao elevado custo para a aquisição de instrumentação científica para a medição dinâmica de escoamentos. Com a aglomeração de todos os aparatos em um único laboratório evita-se a duplicidade de instrumentação, podendo-se assim operar de um modo muito mais eficiente. Do ponto de vista da geração de conhecimento científico original, a presente proposta possui a relevância de instituir um centro de referência para a mediação das propriedades da dinâmica de escoamentos que servirá como pólo central para a modelação de escoamentos de interesse prático. Sob o ponto de vista da relevância da geração de conhecimento tecnológico e da inovação, a presente proposta viabiliza ações futuras com o intuito específico de desenvolver instrumentação para a mediação das propriedades dinâmicas de escoamentos baseadas em velocimetria térmica (VT), velocimetria laser doppler (VLD) e velocimetria por imagem de partículas (VIP). A reunião de engenheiros mecânicos, elétricos/eletrônicos e físicos sob um mesmo guarda-chuva foi utilizada para buscar a construção de: 

1) anemômetros de fio-quente com controle inteiramente digital de sua operação, 

2) um sistema de miniVLD de baixa potência e portátil e, 

3) um sistema VIP baseado na plataforma computacional MathematicaTM. 

Todos os sistemas projetados possuem concepção inovadora. Em paralelo ao desenvolvimento de instrumentos, um grande esforço foi feito na área de programação científica para o desenvolvimento de simuladores de sistemas multifásicos completos (aplicações nas indústrias nucleares e de petróleo).

Deve-se ainda enfatizar que o NIDF, como composto, é genuíno. Todos os pesquisadores envolvidos militam diligentemente em mecânica dos fluidos. Alguns fazem desta atividade quase que sua atividade exclusiva de pesquisa.

Adicionalmente, podemos destacar as seguintes ações relevantes subsequentes que serão cumpridas como consequência da instalação do NIDF:

• A construção de instalações para a acomodação de aparatos e instrumentos experimentais já existentes que garantam a sua operação em condições desejáveis (consolidação das aplicações em ar);

• A construção de dois novos aparatos experimentais: um canal d’água e um circuito para escoamentos multifásicos (expansão para aplicações em água);

• A aquisição de novos instrumentos de medição (ascensão ao estado da arte); 

• A construção de novos instrumentos de medição (obtenção do domínio tecnológico) (PIV, MiniLDV);

• A consolidação de ações transversais com ênfase na formação de recursos humanos com características multidisciplinares.

Financiamento

O NIDF – Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos conta com um financiamento inicial fornecido pela FINEP. Sua consolidação depende de financiamento complementar de outras agências de fomento e da indústria em geral, incluindo a própria Finep, a Galp, o CNPq, a Queiroz Galvão, a ANP, a Shell, a Petrobras e a Faperj.