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Inovação Uniemp

versão impressa ISSN 1808-2394

Inovação Uniemp v.2 n.5 Campinas nov./dez. 2006

 

 

Desenvolvimento de aços elétricos para abrir novos mercados

 

 

por BRUNO BUYS

 

 

A ATIVIDADE INDUSTRIAL QUE MAIS CONSOME AÇOS ELÉTRICOS É A FABRICAÇÃO DE COMPRESSORES DE GELADEIRA

Durante o ano de 1996, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) financiou o projeto "Desenvolvimento de Aços Elétricos", liderado pelo engenheiro metalurgista Fernando José Gomes Landgraf, então no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). O projeto, parceria entre o IPT e a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), buscava o desenvolvimento de aços de maior eficiência energética para a construção de motores, geradores e transformadores elétricos, dentro do programa Parceria para Inovação Tecnológica (Pite). Com incentivos da ordem de R$ 90 mil e uma contrapartida de R$ 75 mil da CSN, o objetivo do projeto era o aprimoramento dos aços elétricos fabricados pela siderúrgica, uma área estratégica que viabilizaria a abertura de um novo mercado para a empresa.

Aços elétricos são os aços especialmente fabricados para "amplificar" o campo magnético induzido pela aplicação de energia elétrica. Eles estão presentes nas peças centrais de motores elétricos e sua função é transformar energia elétrica em energia mecânica. Porém, como em praticamente todo processo de transformação de energia, existe uma perda. Um motor elétrico que é magnetizado e desmagnetizado 60 vezes por segundo (60 Hz), acaba aquecendo-se, e esse calor representa uma energia perdida. É um efeito colateral indesejável que o aprimoramento dos aços elétricos procura minimizar.

O projeto liderado por Fernando Landgraf buscou modelar matematicamente os fatores de fabricação do aço que podem influenciar suas propriedades magnéticas. Entre os mais importantes está a textura cristalográfica, (ou seja, a organização espacial das partículas que compõem o material) que também é o fator mais difícil de controlar. Outros fatores também importantes são a quantidade e o tamanho médio das impurezas que o aço apresenta, e os defeitos cristalinos de fabricação.

 

INSTITUTO DE PESQUISA - EMPRESA

A engenheira Nilza Sabioni, do Centro de Pesquisas da Companhia Siderúrgica Nacional, considera muito importante a interação com o IPT. "Do ponto de vista prático, este trabalho permitiu à CSN conhecer melhor as características de qualidade do seu produto já comercializado e posicioná-lo em relação a fornecedores de todo o mundo. O mais interessante é a troca de informações e experiências e a demonstração clara de como essa sinergia gerada faz com que os resultados apareçam com mais velocidade. Esse intercâmbio de conhecimentos é o que há de mais positivo em todo esse processo".

Em relação ao apoio dado pela agência paulista, Nilza destaca que "essa é uma linha de financiamento que possibilita que centros de pesquisa de referência, como o IPT, desenvolvam trabalhos científicos em parceria com empresas importantes no cenário nacional, contribuindo para o avanço tecnológico do país". Para Landgraf, "o auxílio da Fapesp foi fundamental para o sucesso do projeto. A partir desse apoio montamos o sistema de medida de propriedades magnéticas. Esse sistema foi o que nos permitiu entender o que acontecia dentro dos materiais conforme as experiências com variações do processo de fabricação, que eram realizadas tanto no laboratório do IPT como na CSN".

O grupo do IPT teve êxito também em um outro objetivo do projeto, o de elaboração de uma metodologia para a interpretação das perdas energéticas separadas por parcelas. Com o desenvolvimento dessa metodologia foi possível interpretar com maior precisão o quanto de energia é perdida no funcionamento de um motor elétrico, ao longo da "histerese" magnética — termo que pode ser entendido como o caminho que a energia faz. Em maior detalhe, a técnica que o IPT desenvolveu permite relacionar as perdas elétricas com as variáveis da micro-estrutura do material (vide figura). O tamanho, o número e a orientação espacial dos cristais que compõem o aço elétrico são o alvo dessa análise.

 

 

Desde a conclusão do financiamento, em fevereiro de 1997, boa parte do esforço de pesquisa tem se dirigido para a questão da orientação dos cristais componentes do aço elétrico. É um parâmetro difícil de ser controlado e exerce importante influência nas propriedades magnéticas do material. Um aço elétrico ideal deveria ter todos os seus cristais orientados com uma de suas superfícies paralela à superfície do material. Isso, porém, é difícil de obter, e os tratamentos finais para se conseguir lâminas de aço de 0.5mm de espessura eventualmente impõem uma degradação da orientação obtida nas etapas anteriores. Para contornar esse problema novos estudos foram feitos e, em 2003, o grupo conseguiu ordenar satisfatoriamente 20% dos cristais. Um avanço considerável se levarmos em conta que até então os aços produzidos tinham cerca de 5% de cristais corretamente ordenados.

 

APLICAÇÕES

A atividade industrial que mais consome aços elétricos é a fabricação de compressores de geladeiras. Como o Brasil é um grande exportador desses eletrodomésticos, a pesquisa vai satisfazer uma demanda estratégica dos produtores nacionais, ao mesmo tempo em que permitiu à CSN comercializar uma nova classe de produtos, com faturamento anual de US$ 3,5 milhões.

Além de compressores, o aprimoramento da eficiência de motores elétricos atendeu à necessidade de conservação de energia elétrica em nosso país: segundo dados da Empresa de Pesquisa Energética (do Ministério de Minas e Energia), para o consumo de energia elétrica de 2005, a atividade industrial (onde está a maioria dos motores elétricos) respondeu por 44% do consumo total de energia elétrica. No mesmo período, para efeito de comparação, o consumo residencial foi de 24%.

 

PESQUISA NO SETOR PRIVADO

Landgraf conta que hoje a pesquisa na área avança rapidamente no Brasil. "Na época, o grupo do IPT era basicamente o único grupo acadêmico, e hoje já existem vários outros grupos. Os centros de pesquisa das indústrias estão muito avançados também. Em particular, o centro de pesquisa da Acesita tem uma enorme competência na área de aços elétricos e já alcançou uma série de resultados de impacto mundial".

Na metalurgia, a noção geral de que a indústria não faz pesquisa é completamente equivocada. Segundo Landgraf, quando a Acesita foi internacionalizada, o investimento em pesquisa aumentou. Isso contraria outra noção, a de que "a desnacionalização das indústrias acarretaria o fim dos centros de pesquisa". Pelo menos nessa área específica de atividade industrial, os exemplos brasileiros têm mostrado o contrário dessa noção corrente, finaliza.