Um experimento de pesquisadores da EPFL confirmou uma teoria que tem sido usada em mecânica por mais de meio século - apesar de nunca ter sido totalmente validada. A equipe agora pode usar a teoria de maneiras mais ousadas e inovadoras em sua busca para desenvolver sistemas de energia cada vez melhores.

Algumas teorias são amplamente utilizadas, embora nunca tenham sido validadas experimentalmente. Um exemplo é a chamada teoria do sulco estreito, ou NGT, que explica como os rolamentos lubrificados a ar funcionam em sistemas mecânicos.

A teoria foi proposta em 1965, mas, até recentemente, ele havia sido testado apenas parcialmente ou indiretamente. Pesquisadores do Laboratório de Projeto Mecânico Aplicado (LAMD) da EPFL, baseado na Microcity em Neuchâtel, já fecharam uma lacuna que persiste na literatura científica há mais de 50 anos. A equipe publicou suas descobertas no jornal Sistemas Mecânicos e Processamento de Sinais .

Por que demorou tanto para validar a teoria? "No momento, os engenheiros se contentaram em observar que a teoria funcionava, "diz Eliott Guenat, um assistente de doutorado na EPFL e o autor principal do artigo. "Mas tudo mudou, porque as peças mecânicas que estamos desenvolvendo hoje são muito mais avançadas e complexas. "

A teoria do sulco estreito foi proposta em 1965 por J. H. Vohr e C. Y. Chow, dois engenheiros da Tecnologia Mecânica com sede em Nova York, Inc. A teoria explica o funcionamento de rolamentos de munhão ranhurados em espinha, ou HGJBs - um tipo de rolamento lubrificado a ar que suporta peças rotativas em sistemas mecânicos. Existem muitos tipos diferentes de rolamentos, mas os HGJBs são os mais promissores para o desenvolvimento de máquinas rotativas de velocidade ultra-alta porque o rotor é apoiado em uma almofada de ar gerada pelo eixo rotativo. "O que torna os HGJBs especiais é que eles não causam desgaste porque não há contato, "explica Jürg Schiffmann, quem dirige o LAMD. "No meu laboratório, estamos usando este projeto para desenvolver os sistemas de energia do futuro. "

Validando a teoria

Para validar a teoria do groove estreito, os pesquisadores montaram um rotor apoiado por vários HGJBs em uma plataforma de teste, definindo girando em 100, 000 rotações por minuto. Próximo, eles usaram um sistema de vibração para vibrar o rotor e observaram como ele reagia. As observações permitiram calcular os coeficientes de rigidez e amortecimento dos mancais, que eles compararam com as previsões da teoria. Eles descobriram que o NGT tendia a superestimar marginalmente ambos os valores.

"Fomos capazes de quantificar até que ponto a teoria se mantém, "diz Guenat." Agora que reforçamos nosso entendimento, podemos pegar a teoria e aplicá-la na indústria e na pesquisa de novas maneiras. "

Guenat planeja conduzir mais experimentos para fazer novas medições. "Em vez de usar rolamentos lubrificados a ar, vamos fazer o experimento novamente com refrigerante, um gás usado em bombas de calor, ", explica." A ideia é confirmar que a teoria não se sustenta apenas no ar, mas também em um meio com propriedades químicas e físicas marcadamente diferentes. "

Elegante em sua simplicidade

NGT é uma teoria matematicamente elegante que provavelmente nunca teria visto a luz do dia se os engenheiros apenas agora tivessem se interessado em rolamentos lubrificados a ar. "Nos dias de hoje, colocamos nossos dados em um computador e deixamos o processador fazer o trabalho pesado, "explica Guenat." Mas mesmo com o poder de processamento moderno, chegar ao resultado levaria vários minutos. Com NGT, podemos fazer o mesmo em apenas alguns segundos. ”A teoria totalmente validada poderia ter aplicações inovadoras no projeto de sistemas de energia.