Unicamp desenvolve primeiro software brasileiro para simular cenários de explosão

Pesquisadores das faculdades de Engenharia Química (FEQ) e de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp desenvolveram conjuntamente o primeiro software brasileiro – segundo no mundo - capaz de simular cenários de explosão. A ferramenta, cujo pedido de proteção intelectual já está em andamento, pode ser utilizada para o cumprimento de diferentes objetivos, entre eles o de prevenir e de investigar episódios envolvendo explosões. Dois dados curiosos sobre a tecnologia é que ela foi concebida aproveitando a ideia inovadora da colisão de objetos em videogames e com a participação de estudantes de ensino médio, além dos de graduação e pós-graduação.

A história relacionada ao desenvolvimento do programa, que está inserido na área denominada Computational Fluid Dynamics (CFD), pode ser considerada, em boa medida, a história da própria ciência brasileira. Isso porque o trabalho envolveu criatividade, cooperação, superação de adversidades e, por suposto, pouco dinheiro. “Na realidade, afora as bolsas de estudos, nós não contamos com um centavo sequer de recursos das agências de fomento. Fizemos tudo com a estrutura disponível e, claro, com bons cérebros”, relata o professor Sávio Vianna, da FEQ, coordenador do trabalho.

A ideia inicial do desenvolvimento do software partiu da aluna de doutorado de Vianna, Tatiele Ferreira. Ela escreveu o código tendo por base o escoamento e a geração da turbulência provocada por explosão causada por vazamento de gás inflamável. Ocorre que era preciso o desenvolvimento de um segundo código que parametrizasse a geometria da área a ser analisada. Vianna procurou, então, o amigo Rogério Gonçalves dos Santos, docente da FEM, que indicou o seu aluno de mestrado, Victor Damatto Moreira, para integrar o esforço.

Foi de Damatto a ideia de utilizar o algoritmo responsável por promover a colisão dos carrinhos nos videogames para parametrizar a geometria. Dito de maneira simplificada, por meio do princípio do choque e do não choque, o código captura os detalhes da geometria do espaço considerado, ponto a ponto. Para cada parte analisada há a resolução de uma equação, que por sua vez alimenta a resolução da equação de outra parte. “É isso o que chamamos de malha. O que o algoritmo faz é comparar o ponto da geometria com o ponto da malha, para ver se há colisão. Se houver, não vai resolver o problema porque se trata de um domínio sólido. Se não houver, eu resolvo a equação para o fluido”, detalha Tatiele.

Para o professor Vianna, o uso do algoritmo de videogame foi “uma ótima sacada” de Damatto. “As pesquisas vinham se desenvolvendo de uma forma muito positiva, mas infelizmente o Victor faleceu antes de concluirmos o projeto. Como essa parte da pesquisa estava sob a responsabilidade dele, ficamos um tanto perdidos inicialmente. Eu e a Tatiele tivemos que abrir o código e estudá-lo detalhadamente para entendê-lo. Foi uma tarefa muito difícil de ser cumprida, tanto do ponto de vista pessoal quanto prático, mas felizmente conseguimos finalizar o trabalho”, conta o docente.

De acordo com o professor Rogério Santos, pesquisas como esta demandam necessariamente abordagens multidisciplinares. “Algumas áreas ou temas de pesquisa não podem ser divididos como as engenharias (Civil, Química, Mecânica etc). Nesses casos, frequentemente precisamos somar saberes e competências para encontrarmos respostas às perguntas que vão surgindo. Penso que este projeto foi o pontapé inicial para que o meu grupo e o grupo do professor Sávio desenvolvam novos estudos em conjunto”, afirma.

Simulações

Tatiele esclarece que o programa possibilita simular uma explosão nos mesmos parâmetros de um episódio real. A dinâmica do evento foi reproduzida em animações criadas pelos estudantes de ensino médio, Luis, Isabella e Sofia, que participam do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica – Ensino Médio (Pibic-EM) oferecido pela Unicamp. O recurso demonstra o vazamento de uma nuvem de gás, seguida de explosão e consequente onda de choque. A ferramenta também simula a intensidade com que a área e os equipamentos próximos são afetados. “Isso é importante porque pode orientar, por exemplo, a fase de projeto civil da planta industrial. Se a simulação mostra que a onda de choque segue numa determinada direção, a informação serve de indicativo para que as rotas de fuga sejam estabelecidas na direção contrária”, pondera a pesquisadora.

O software também pode ser útil, continua Tatiele, para investigar as condições em que ocorreu uma explosão. “Além disso, como o programa trata da questão de escoamento de fluidos, nós imaginamos que ele também pode ser usado em situações que envolvam elementos como água e gases. Uma possibilidade é simular o comportamento da ventilação natural a partir do projeto de uma residência. Identificando como o ar circula pelos ambientes projetados, é possível determinar em que pontos as janelas devem ser instaladas, de forma a otimizar o arejamento”, pontua o professor Vianna.

O docente faz questão de reforçar a satisfação por ter participado desse projeto, que gerou uma importante tecnologia para o Brasil. “Todas as etapas do estudo levam as cores verde e amarela. Isso é importante porque revela a nossa capacidade. Até aqui, quem quiser ter acesso a esse tipo de ferramenta terá que comprar um produto norueguês e ainda pagar US$ 70 mil por ano para renovar a licença de uso. Se o nosso software for licenciado, nós brasileiros não precisaremos mais desembolsar tanto dinheiro”, explica.

Tatiele revela que uma empresa-filha da Unicamp, como são chamados os empreendimentos nascidos da iniciativa de ex-alunos e ex-professores da Universidade, a DPR Engenharia, demonstrou interesse no licenciamento da tecnologia. Se isso ocorrer, o programa poderá se transformar em produto comercial. A DPR é uma startup que oferece serviços de simulação numérica e computação científica visando à redução de custos e otimização de projetos e processos industriais. As providências relativas à proteção intelectual e posterior licenciamento do software desenvolvido pelos pesquisadores da FEQ e FEM estão sob os cuidados da Agência de Inovação Inova Unicamp.

Animação reproduz a dinâmica de explosão provocada pelo vazamento de gás inflamável