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Laboratórios

Laboratório de Hidráulica

 

O laboratório realiza, há mais de meio século, atividades de pesquisa e de formação de recursos humanos para o Exército Brasileiro e para a sociedade com o suporte das suas instalações, plenamente operacionais, além de apoios específicos, a seguir discriminados:

a) Atividades de formação de recursos humanos e de pesquisa:
- aulas práticas, em complemento ao ensino teórico, para os alunos que cursam o PPGT nas áreas de Hidráulica Fluvial e de Obras Hidráulicas e Portuárias, além daqueles de graduação do IME em Engenharia de Fortificação e Construção, Engenharia Química, Engenharia Mecânica, Engenharia Cartográfica e Engenharia Elétrica, e da PUC-Rio e da UERJ.
- dissertações de mestrado em parceria com empresas e outras universidades, além de trabalhos de iniciação à pesquisa e projetos de final de curso para a graduação.

b) Instalações e equipamentos:
- 4 circuitos fechados para simularem aproveitamentos hidrelétricos completos, cada um deles com um tipo de turbina hidráulica: 1 com turbina Francis e caixa espiral, 1 com turbina Francis sem caixa espiral, 1 com turbina Pelton e 1 com turbina Michell-Banki.
- no campo das turbo-máquinas hidráulicas, circuitos para a simulação de sistemas de bombeamento, utilizando turbo-bombas centrífugas de pequeno, médio e grande porte.
- 2 canais hidráulicos de declividade variável, 1 módulo hidrológico para simulação de chuvas e infiltração de água no solo e 1 equipamento para testes de trajetória de jatos de água. Destacam-se equipamentos para testes em hidrostática e propriedades dos fluidos, circuitos para estudo de perdas de carga de escoamentos em tubos, viscosímetros Saybolt, Engler e Höppler, bocais, vertedores, tubos de Pitot, molinetes, pluviômetros e estação de tratamento de água compacta.
- no campo da dinâmica dos fluidos computacional (CFD-Computational Fluid Dynamics), o laboratório utiliza os modernos softwares de CFD: ANSYS, CFX, Fluent e HEC-RAS para simulações, e desenvolve ferramentas computacionais próprias para aplicações específicas.

c) Apoios específicos:
Os alunos militares do PPGT participam ativamente em atividades de projeto, manutenção e capacitação de recursos humanos em hidráulica e meio ambiente para o Exército Brasileiro e o Ministério da Defesa.

 

Laboratório de Materiais de Construção e Concreto


Os alunos do PPGT utilizam o laboratório planejando e realizando experimentos quando desenvolvem suas dissertações de Mestrado e complementam a teoria nos trabalhos das diversas disciplinas.

Os equipamentos necessários ao controle tecnológico permitem tanto a avaliação das características físicas e mecânicas dos materiais empregados na construção civil, como madeira, concreto, aço e materiais compósitos, quanto do comportamento de elementos estruturais, por meio de modelos reduzidos. Os principais equipamentos são 4 máquinas universais de ensaio (capacidades de 1000 kN, 500 kN, 300 kN e 250 kN), 3 prensas (capacidades de 5000 kN, 1000 kN e 100 kN) e 4 atuadores hidráulicos (capacidades de 1000 kN (dois), 250 kN e 50 kN), além de sensores para medição de deslocamento, da aceleração e da deformação dos elementos estruturais.

Convém ressaltar que a prensa de 5000 kN é uma das poucas existentes no país, sendo muito utilizada para a realização dos ensaios com concreto de alta resistência, inclusive por outras instituições de ensino; a máquina universal de 300 kN apresenta todos os dispositivos para ensaios de peças de madeira segundo a NBR 7190, e a prensa de 100 kN e os 4 atuadores possibilitam a realização de ensaios com carregamentos estáticos e dinâmicos.

Para os ensaios de tração, compressão, flexão e cisalhamento de diferentes materiais de construção utilizam-se as outras máquinas universais, além de uma laje de reação de 4,0m x 3,5m para ensaios com os atuadores.

Todos os equipamentos são acoplados a sistemas de aquisição de dados e apresentam controle de carga por deslocamento ou por força.

Empresas privadas apoiam o laboratório com materiais para os projetos da linha de pesquisa Materiais e Estruturas para Infraestrutura de Transportes. Evidências desse apoio são as empresas LafargeHolcim (cimento para concreto), MC Bauchemie Brasil e Basf Construction Chemical Brasil (adições e aditivos para concreto), Rogertec (adesivos, aditivos e fibras), Maccaferri (fibras de aço), Stratus Compostos Estruturais e Cogumelo (barras longitudinais, a primeira, e estribos pultrudados de material compósito de fibra de vidro e resina, as duas), Geobrugg (fibras de poliolefina) e Premag Sistema de Construções (disponibiliza o pátio da fábrica, materiais e mão-de-obra para a concretagem de vigas com dimensões maiores do que 2m de comprimento)..

A verba orçamentária do Exército Brasileiro e o apoio financeiro de órgãos de fomento, tais com a Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) garantem a manutenção de todos os equipamentos.

Os alunos de graduação da SE/2 e os de pós-graduação em Engenharia de Materiais e em Engenharia de Defesa do IME, assim como os de graduação e pós-graduação em engenharia civil de outras instituições de ensino, por exemplo, UERJ e PUC-Rio realizam, no laboratório, trabalhos de pesquisa complementares, desenvolvem dissertações de Mestrado, atividades de iniciação à pesquisa e trabalhos de final de curso.

Equipamentos do Laboratório de Materiais de Construção e Concreto


Laboratório de Solos

 

Os alunos do PPGT da área de concentração Infraestrutura de Transportes, tanto da linha de pesquisa Infraestrutura dos Sistemas de Transportes quanto da linha Materiais e Estruturas para Transportes desenvolvem pesquisas para as dissertações de mestrado, referentes, por exemplo, ao comportamento resiliente de solos tropicais em pavimentação rodoviária, aos agregados artificiais de argila calcinada e ao comportamento de misturas asfálticas.

O Laboratório de Solos dispõe de todos os equipamentos necessários à realização dos ensaios de caracterização completa, compactação, CBR, adensamento, permeabilidade, cisalhamento direto, compressão triaxial estático e compressão triaxial com carga repetida.

O equipamento triaxial dinâmico permite não somente a programação de ciclos de carga com velocidade controlada para estudos e pesquisas relativos ao comportamento resiliente de solos tropicais brasileiros utilizados em pavimentação rodoviária, principalmente na região amazônica, quanto à avaliação automatizada da vida de fadiga de corpos de prova de misturas asfálticas. Esse equipamento insere o IME no restrito rol de universidades que o possuem. Em 2019 foi iniciado o processo de importação de um novo equipamento com previsão para chegar ao laboratório em fins de 2020.

Um moderno sistema de aquisição de dados, com oito canais de entrada para células de carga, transdutores de pressão e sensores de deformação, permite a automatização da maioria dos equipamentos de ensaios convencionais. Destaque-se que as prensas de adensamento são automatizadas com um transdutor de deslocamentos e um sistema de aquisição de dados dedicado, além de um programa de monitoramento de leituras, concebido especialmente para esse tipo de ensaio.

O laboratório dispõe de uma sala para ensaios à temperatura controlada, onde são realizados os ensaios de adensamento e ensaios triaxiais com controle de temperatura. Além dos equipamentos para os ensaios de laboratório, há aqueles para instrumentação e monitoramento de campo, tais como o GPR (Ground Penetration Radar) com 2 antenas, 1 leitora de fibra ótica e 1 sonda inclinométrica.

O Laboratório de Solos atende ao curso de graduação da SE/2, bem como ao curso de especialização dos sargentos que atuam nos Batalhões de Engenharia de Construção, espalhados pelo país.


Laboratório de Ligantes e Misturas Betuminosas

 

Os alunos do PPGT têm à sua disposição os mais modernos equipamentos de análise dos materiais empregados em pavimentação asfáltica, em mais de 200 m2 de área construída, que atendem aos alunos de graduação e atraem parcerias para pesquisas e cooperação acadêmica, como as atuais com a PUC/Rio, a COPPE/UFRJ e a UFOP.

Entre os principais, destacam-se o viscosímetro rotacional, a estufa de filme fino rotativo (RTFOT), os ductilômetros, os fornos, os extratores de betume, os destiladores, os penetrômetros para classificação de solos, o aparelho simulador de tráfego LWT, o aparelho de abrasão por via úmida WTAT, os compactadores Marshall, o compactador giratório, a prensa de fadiga por compressão diametral, os extratores de amostra, os banhos-maria, o Light Weight Deflectometer (LWD), aqueles para ensaio Bailey de análise de granulometria de agregados e o conjunto tipo Abson para recuperação de ligantes asfálticos. Convém ressaltar que empresa Angloamerican doou um conjunto completo do equipamento Soxlet com capacidade de 4.000 ml.

Para caracterização de ligantes asfálticos e de comportamento de misturas betuminosas, o laboratório tem um moderno sistema de ensaios triaxiais de carga repetida, com o qual se realizam estudos relativos à resiliência de materiais usados nas diversas camadas do pavimento, bem como de comportamento à fadiga de misturas asfálticas nos revestimentos. Mais, os equipamentos não convencionais para estudo de envelhecimento e de caracterização de asfaltos modificados por polímeros permitem pesquisas relativas ao comportamento de ligantes e de revestimentos asfálticos brasileiros.

O laboratório é capaz de realizar estudos relativos à manutenção e à restauração de pavimentos asfálticos, bem como toda a caracterização de agregados pétreos convencionais e alternativos para pavimentação; entre os materiais alternativos citam-se: borracha moída de pneu, cinzas volantes, escória de aciaria, escória de ferroníquel, escória de manganês, resíduos de produção de ardósia e fibras de côco.

Destaque-se que o IME adquiriu, em 2019 (com previsão de entrega em maio de 2020), o método Superpave, considerado o mais moderno método de dosagem de misturas asfálticas do mundo, um compactador de misturas asfálticas do tipo giratório, ou por amassamento, ao custo de US$ 30.000,00, o qual permite a realização de dosagem de misturas por esse método, tornando o Laboratório de Ligantes e Misturas Betuminosas do IME um dos poucos a dominar, no Brasil, essa nova tecnologia.

No momento em que o IME passou a integrar a Rede Temática de Tecnologia em Asfalto, da qual fazem parte as mais importantes universidades brasileiras, a Petrobras, por meio de um convênio de cooperação técnica, garantiu a viabilização financeira da aquisição dos e da realização das obras no laboratório, que se tornou capaz para realizar todos os ensaios de caracterização dos diversos tipos de ligantes asfálticos (cimento asfáltico de petróleo, emulsão asfáltica e asfalto diluído), além de poder desenvolver estudos e projetos relativos à dosagem e ao comportamento mecânico de misturas asfálticas, a frio e a quente, pelo método Marshall. Atualmente, o IME encontra-se na terceira fase de pesquisa da Rede Temática em tecnologia de Asfalto, cujo objetivo é o estudo e a modelagem da deformação permanente em pavimentos.

Além da Petrobras, as seguintes empresas tornaram-se parceiras do laboratório na realização de projetos de pesquisa cujo objeto principal é a utilização de materiais alternativos em pavimentação com as seguintes empresas: SENAI/Votorantim Metais, para utilização da cinza da caldeira a coque; Samarco, para utilização de resíduos arenosos da mineração de ferro; Companhia Siderúrgica do Atlântico (atual Ternium) e Harsco, ambas para utilização de escória de aciaria da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN).

Para o Exército Brasileiro, por meio das Organizações Militares do Sistema de Obras de Cooperação do (SOC), os trabalhos do laboratório contribuíram para garantir a qualidade da pavimentação do Caminho das Neves em Santa Catarina, da restauração da BR-135 MA e da reconstrução da BR-319/AM, da BR-317/RO e da BR-101/PE.

 

Laboratório de Ensino e Pesquisa em Engenharia Ferroviária (LABFER)

 

Os alunos do PPGT utilizam os recursos do LABFER para a aquisição de conhecimentos na área ferroviária, relacionados à via permanente, notadamente o principal software de simulação, o Arena, empregado para aumentar a eficiência da operação dos pontos críticos do sistema, como estações e pátios.

O Exército Brasileiro tem uma grande tradição na implantação de obras ferroviárias por meio dos Batalhões Ferroviários, um dos destinos dos Oficiais que terminam o Mestrado em Transportes.

Para o levantamento da situação de vias permanentes, principalmente visando a análise e a prevenção de descarrilamentos, o LABFER possui Régua de Bitola, GPS de Precisão, Nível Digital, Voidmeter, Versine e Miniprof, cujos dados de levantamentos são analisados pelo software dedicado Vampire (Dynamic Vehicle Design and Evaluation).

O LABFER define tecnicamente os materiais e equipamentos compatíveis com novos esforços solicitantes, além de pesquisar e ensinar modos eficientes de operá-los para ampliar a capacidade de carga, otimizando o sistema, o que requer ampliação de pátios de cruzamento e de terminais, aumento da capacidade por eixo, reforço das obras-de-arte e da superestrutura ferroviária, estudo de ligas especiais para aparelhos de choque e tração, além de trilhos, rodas e mancais.

Os alunos do PPGT, como atividade suplementar, podem frequentar o Curso de Especialização em Transporte Ferroviário de Carga e o Curso de Análise e Prevenção de Descarrilamento, promovidos pelo LABFER.

 

Laboratório de Meteorologia Aplicada e Redução de Riscos e Prevenção de Desastres Naturais (LAMP)

 

O Laboratório de Meteorologia Aplicada e Redução de Riscos e Prevenção de Desastres Naturais (LAMP) foi criado em 2020 voltado para ensino e pesquisa na área de Meteorologia Aplicada a Redução de Riscos e Prevenção de Desastres Naturais. O LAMP desenvolve conhecimento científico em temas como: hidrometeorologia; previsão de chuva a curto prazo; redução de riscos e desastres; análise e comparação de dados pluviométricos oriundos de redes de pluviômetros e de radares meteorológicos; análise da variabilidade espaço-temporal de dados meteorológicos; gestão integrada de recursos hídricos e serviços ecossistêmicos; meteorologia aeronáutica; entre outros.

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