VOO 2283 DA VOEPASS - Guilherme Lima da Silva – Formação de Gelo em Aeronaves em Voo – 16/08/24

[Música] Oi pessoal bem-vindos a mais uma entrevista com asas comigo Cláudio lukz e com o kovalski Vivemos um momento triste após a tragédia do voo 2283 da vo pass com a do ATR 72 TR 500 que é de Cascavel para Guarulhos agora sexta passada dia 9 de agosto com a morte de todas as 62 pessoas a Bordo os quatro tripulantes mais 58 passageiros fica aqui Inclusive a nossa solidariedade às famílias nesse momento tão difícil essa entrevista não é para discutir o acidente Afinal todo acidente aeronáutico Exige uma investig ação minuciosa e apurada e o Brasil tem um excelente órgão para isso o centro de investigação e prevenção de acidentes aéreos o Cipa da Aeronáutica temos isso muito claro em ásias e assim não tomamos abordagens apressadas ou sensacionalistas e até para mim irresponsáveis às vezes de conjecturar sobre causas dessa tragédia que inclusive foi vista ao vivo infelizmente por um amigo e colaborador nosso morad em Vinhedo mas o acidente tem trazido muito forte o assunto importantíssimo na Aviação da formação de gelo sobretudo das asas e dos sistemas das aeronaves para evitar isso no dia 9 aliás sabemos que na região onde houve a tragédia havia sido reportada uma condição Severa de formação de gelo então é para isso para conversarmos sobre o que é essa questão de formação de gelo ou icing como ocorre seu perigo e como se lida com isso na engenharia das aeronaves que vamos conversar com o especialista no assunto o engenheiro aéreo espacial Guilherme Lima da Silva com mais de 25 anos na indústria ele iniciou a sua carreira na Embraer em 1997 participando de programas como os do AMX erj 145 das aeronaves de sensoreamento e alerta radar da FAB dos ejet e até da modernização dos F5 e o seu mestrado e doutorado na Universidade de São Paulo a USP foram exatamente em simulação de antigelo tendo sido também pesquisador visitante na California state University Long Beach e fundando em 2007 a empresa ats a aerothermal solution fornecedora de soluções especializadas para projetos aeroespaciais e de gelo em todo o mundo então Guilherme seja muito bem-vindo aqui em entrevista com asas bom muito obrigado por você tá aqui com a gente Guilherme eu queria começar então te pedindo para explicar o que é esse fenômeno de formação de Gelo ok obrigado Cláudio eh É uma honra est aqui eu sempre assisto o seu programa eh a formação de gelo ela se dá porque existem gotículas subresfriamento [Música] pode ser o estabilizador horizontal pode ser a asa pode ser a entrada do motor né pode ser uma antena pode ser uma entrada de ar do ar condicionado né então assim que ela atinge ela congela Hum porque elas está num equilíbrio meta estável tá é é como se tivesse uma montanha russa mas o pico da montanha russa não é um ponto seria uma bacia Entendi então então se você tá nessa montanha russa e dá um toquinho para cima ela cai de novo e cai pra estabilidade Então ela tá meta estável na hora que ela bate por exemplo na no bordo de ataque da asa ela congela por causa do Choque tá então ela sai do Estado metaestável ela lembra Putz eu devia est gelo eu devia est congelada eu devia estar congelada E aí ela vai pro congelamento existe esse é o tipo de gelo rim que é um gelo que você tem no refrigerador aqueles refrigeradores antigos juntavam gelinho Branco sim né esse gelinho branco é o gelo R Por que que ele é branco porque ele tem ar dentro do Gelo Então as gotinhas batem e um ar ficam junto com as gotinhas preso nelas então a pedra de gelo tem ar dentro então ela tem um densidade mais baixo e ela tem a aparência op ou branca aí o gelo glaze o gelo glaze é um pouco mais complicado e é um pouco mais perigoso PR aviação tá depois eu vou te falar porquê o gelo glaze a gota bate ela está perto de 0 gra existe um aquecimento cinético porque a velocidade da Gota tem uma entalpia de estagnação Então ela fica perto de 0 gra né E aí na hora que ela fala assim ah eu vou congelar estou em 0 gra aí ela vai congelar eh mas aí ela libera no congelamento a a entalpia de solidificação E aí ela aquece a água então a o próprio congelamento aquece a água e não acontece Nossa então atrasa o congelamento então a a Gotinha ela anda em cima da asa Ah e forma ou um filme d'água ou um filete né E aí como ela anda ela troca calor com o ambiente e aí ela congela aí ela congela Então ela congela além do ponto de impacto tá ela o pessoal técnico Diz ela congela a jusante do ponto de impacto entendi aí você tem para você fazer um sistema de antigelo por exemplo você tem que estudar o ponto de impacto das gotículas que é chamado impingement e isso com o ângulo baixo de ataque baixo e um ângulo alto ataque aí você varre o bordo de ataque e varre também a distância que as gotículas podem andar certo e aí você protege essa área com o sistema de antigelo ou degelo tá tá então é esse gelo glaze é um gelo que forma eh que o pessoal chama Ice horns que são os chifres do Gelo então eles TM eh uma estrutura que tem dois chifres e é extremamente nociva para aerodinâmica E a sustentação porque você imagina que o bordo de ataque devia ser lisinho ele tem uma estrutura que tem dois chifres isso destrói a sustentação da aeronave o gelo rim por outro lado ele é tipo uma carapaça Então dependendo do Gelo rim se o gelo rim tá apontado para baixo por exemplo ele aumenta a sustentação ele atua como se fosse um slat sim sim sim é é como se fosse um slat se ele forma uma coisa virada para baixo ele vira um slat baixo vira um slat né e mas pra cima já estraga aerodinâmica né ah eu eu esqueci de falar o gelo Rim é um gelo opaco branco e o gelo glaze é um gelo transparente cristalino porque mais difícil de ser visto Inclusive inclusive um dos gelos glaze que mais afeta a vida dos pilotos é o Clear Ice que é o gelo claro que fica na em cima da asa antes da decolagem E aí o piloto Inclusive tem pilotos que não fazem a inspeção o Walk around e saem com esse gelo e esse gelo também é nocivo à sustentação então gelo glaze é sinal de problemas de su sustentação o gelo rimme maioria dos casos é mas alguns casos não tá o gelo glaz ele é transparente ele é cristalino Mas ele tem essa estrutura mais complexa por qu porque explicando a física melhor o congelamento depende da convexão externa certo conveção de calor então é transferência de calor do filme de água ou do filete de água pra atmosfera pro ambiente externo e isso o ponto de congelamento Geralmente se dá na transição laminar turbulenta onde você tem um aumento do coeficiente de transferência de calor do laminar pro turbulento que é um degrau E aí ele congela ali então nós fizemos pesquisas na USP que demonstram que o ponto de transição é geralmente o ponto do chifre tá Ah tá e aí você pode imaginar o negócio é bem mais complexo porque o chifre também afeta o escamento externo e afeta o impacto das gotículas o impingement então é um é um cachorro mordendo o próprio rabo então na hora que começa o chifre ele se retroalimenta sim porque vai bater mais gotículas ali agora Me explica uma coisa é no caso da asa da aeronave certo existe a formação de gelo sobre a asa e sob a asa certo Quais são as implicações dessas diferenças sim é é a principal é assim no meio aeronáutico no jargão da área você diz que gelo em cima da asa é perda de sustentação e gelo embaixo da asa é arrasto certo porque a superfície que contribui pro Ar ir mais rápido e portanto diminuir a pressão é a parte de cima da asa a parte de baixo ela meio que fornece a pressão positiva tá E ali mas ele existe um efeito o efeito do arrasto na aerodinâmica mas se o o avião tem uma motorização boa é só colocar mais motor no caso do Gelo embaixo gelo embaixo porque você tá tendo um problema de arrasto de arrasto É como se você tivesse uma carga externa sendo levada Exatamente exatamente uma bomba uma bomba um tanque externo sim um dispositivo qualquer aí é uma questão de potencia Mantena sim sim uma antena tem muita antena debaixo da você vê que tem muita muitos aviões que tem na fuselagem ou embaixo da asa né Tem antena também radomes em cima da fuselagem em cima da Asa em cima da exato na fuselagem Você às vezes tem um radome sim um um radar Zinho certo que de localização de de varredura mas em cima da asa geralmente não tem tá então quer dizer ao da asa basicamente é uma seria uma questão de potência se a aeronave tem potência suficiente você consegue gerenciar esse problema exato A não ser que o avião for sub motorizado Ah sim sim Falta potência agora em cima da Asa em cima da asa geralmente e não se instala antenas Mas e a questão desse gelo em cima da asa é aí destrói a camada limite e destrói E a sustentação aí causa Stall olha só tem mais um problema hã que existe uma condição chamada super large droplets que são gotículas entre 40 microns e 100 microns né Por que 40 microns porque a gotícula normal de uma nuvem é 20 microns então ela é o dobro ela é o dobro do tamanho 40 microns a 100 microns caramba é uma gotona então é uma gotona Ela não é uma gota de chuva que tem milímetros de diâmetro Mas é uma é uma gotícula super grande então é super large droplets sld tá então o jargão da área é sld essa sld quando ela é presente na nuvem ela ela por met qu de nuvem ela tem de duas a três vezes mais água do que uma gota de 20 mícrons normal então é a tal da condição Severa de gelo sever I se vir Ice condition né então a condição Severa de gelo Essa sld é uma das condições a outra condição é granizo outra é chuva Congelante né então e ela vem bate aí devido ao efeito da entalpia de solidificação ela não congela na hora porque tem muita água água chegando e a entalpia de solidificação depende da quantidade de água que chega então você tem mais massa mais entalpia e a ela vai fazer o quê vai congelar depois tá E aí essa essas aeronaves por exemplo elas tem o limite aqui do do sistema de gelo que é esse é o de gelo pneum sim de borracha sim que infla né que infla e destrói o gelo quebrando o gelo então ele trabalha num ciclo ele acumula gelo aí acumulou o gelo 60 segundos depois ele infla quebra o gelo quebra o gelo aí ele diminui aí diminui volta ao normal aí acumula gelo então ele faz um ciclo sim mas o que acontece essa água não congela dentro na área desse troo ela congela para trás área para trás ela congela na asa aqui atrás tá E aí Destrói mesmo a sustentação aí que acontece na hora que o sistema atua ele libera a área o bordo de ataque o bordo de ataque mas atrás na interface entre o sistema e a asa fica um gelo continua rolando o gelo lá e aí fica um degrau aí esse degrau pior ainda quer dizer é exato e esse degrau causa um descolamento da camada limite sim que pode cobrir o Airon pode cobrir o Flap E aí Tira tudo isso de atuação se tiver no estabilizador horizontal pode cobrir o profundor sim e aí O o que o avião fica sem comando sim ele fica ficam inoperantes deixa de ter função aerodinâmica é eu vou aumentar a sustentação aciona o Flap Pô o Flap não funciona não adianta nada então ao invés de colocar Flap 15 tem que colocar Flap 25 sim você vai tentar fazer uma curva ão não responde porque o aeron tá já tá tá contaminado por essa esse descolamento aí já virado já né E você não consegue compensar do outro lado né tá E às vezes com motor você consegue Mas enfim eh Então essa condição sld é a do severo o o o gelo Severo né condição de gelo Severo né Essa condição Normalmente quando ela é identificada a orientação é que as aeronaves desviem dela né exatamente as aeronaves novas já são certificados para ela que é o Far 25 apêndice o Mas elas eles TM a maioria deles tem que sair da condição é então eu tava vendo isso que essa certificação é é uma certificação que tipo assim ela funciona tipo assim a aeronave entra naquela coisa e a certificação diz que ela ela consegue ter o tempo de sair exato mas não é que é para ela ficar voando nessa situação não exato Ela já tem que aí diminuiu a altitude e procurar um lugar de pouso certo ou seja a gente subentende então que as aeronaves anteriores a essa nova certificação isso e que não atendem a ela a orientação seria nem entrar nem entrar Exatamente porque não está certificado ex para essa condição e e não vai conseguir aguentar não vai não não vai conseguir ter nem esse tempo para sair não tem não não é de projeto então e essas aeron aves mais antigas elas T que evitar e voar nessas condições certo se não der para evitar se for detectado de última hora ou ou se houve né algum problema na planejamento do voo É saia sai de forma correta tá né então tem existem mecanismos de escapar dessas nuvens feitos pela NASA certo com base nos acidentes que acontecerem nos anos anos 90 nos grandes lagos nos Estados Unidos sim exatamente agora o o radar meteorológico de uma aeronave comercial normal ele detecta esse severe icing ele detecta gelo ele detecta gelo é o sever icing eu eu não sei eu não tenho a informação tá então quer dizer essa questão de estar havendo essa situação de sever Ice seria uma questão do controle aéreo através do da meteorologia orientar os aeronautas falar olha exato exato evita aquela área área X tal de tanto a tanto porque ali ex é o radar do da aeronave é mais simples né é exato porque o radar é mais simples Por exemplo essa ferramenta que detecta para você ter uma ideia não é todo base ou toda aeroporto que tem também o o o algoritmo de computador para detectar a a condição Severa tá são eh é como nos Estados Unidos que é o National weather service sim né então lá eles têm um site que você pode acessar e ver se tem sld ou não certo certo esse Alerta a origem desse alerta de sld a princípio ele parte de uma de radares de de sistema de informação meteorológico de controle aéreo de terra de terra Eles é que lançam o alerta exato mas falando em em em Sistemas de proteção contra gelo hã Você tem nas asas né que nem essas áreas pretas aqui tá aqui ó também tem uma área preta que são os estabilizadores horizontais sim você tem na entrada do motor aqui embaixo ó Ah sim tem o bocal al tem o bocal aqui de entrada de ar também tem proteção os parabrisas também tem um aquecimento né as sondas pitô tat e de ângulo de ataque também tem tem é né e antenas radares né geralmente o o nariz o avião nose con o cone não tem o o radome ali o radome não tem eh porque começa porque tem um outro efeito que eu não falei o efeito que é a sustentação o efeito do arrasto que o gelo embaixo é arrasto em cima sustentação mas eu tem o efeito do desprendimento de gelo Hum então se você for colocar alguma nessa aeronave aqui é mais difícil falar mas tem umas aeronaves com motor na traseira certo que qualquer gelo que desprender vai para dentro do motor vai para dentro do motor E aí pode apagar o motor sim um jato executivo tipo por exemplo por exemplo que a maior parte deles tem essa configuração lá atrás até porque são de ruído tal são atrás exato fica mais confortável né Sim sim e E aí nós podemos falar que você tem um um tamanho de gelo que o motor vai suportar sem apagar certo agora você imagina que você tem um gelo imenso se formando numa região da aeronave uma antena por exemplo um radome e esse os dois gelos os dois gelos se desprende ao mesmo tempo e apagam os dois motores Nossa então é é um chamado aeronáutico uma causa comum então você tem que fazer por projeto evitar causas comuns C então Se isso for calculado com simulação e que que o tamanho do Gelo desprendido já é perigoso para pro Motor operar você tem que colocar um aquecimento para diminuir o tamanho do Gelo certo então você vai colocar um aquecimento na antena um aquecimento às vezes no suporte da antena tem antenas que tem quatro pezinhos seis pezinhos esse suporte de antena geralmente tem sistema de gelo antigelo ou gelo né A A A Escolha entre antigelo e degelo Depende muito da quantidade de potência que você tem certo que vem do motor tá então você ou vai sangrar ar comprimido do motor ou você vai sangrar sangrar não é a palavra ou você vai extrair e potência elétrica então ou você tem um aquecimento Ou você tem uma expulsão mecânica certo existem sistemas de antigelo que não são tão usados mas existem são experimentais que são pequenos martelinhos né que batem na superfície exposta ao gelo e aí eles destróem né existem vários sistemas experimentais mas os mais comuns são o o térmico de ar quente onde você tem o ar sangrado do motor o ar de lid eh através de um tubo Piccolo eh impingindo na superfície interna do bordo de ataque tá e aquecendo aquecendo o sistema elétrico que você tem aquecedores e o sistema de bu que é esse aqui sim que são pneumáticos e inflam para destroir o gilo certo agora você tava comentando antes da gente começar a entrevista a respeito da que vamos assim via de regra né a manobra da aeronave é abaixar a altitude é E por que abaixar a altitude porque basicamente a força aerodinâmica é meio de R V quadrado vezes o coeficiente ou o coeficiente de arrasto ou o coeficiente de sustentação esse rol é a densidade e quando você tá em altitude a densidade é menor quando você abaixa a altitude a densidade é maior portanto você aumenta a força de sustentação por exemplo tá então ajuda na sustentação do avião o outra o pessoal fala em gelo a velocidade é vida sim sim então para escapar do Stall tá muitas vezes não todas as vezes sim muitas vezes você tem que acelerar a aeronave né então você acelera a aeronave e ganha velocidade a velocidade é ao quadrado então é meio de R V quadrado Então ou você atua na densidade ou ou você atua na na velocidade uma das formas de você acelerar a aeronave é você colocar ela no como o seu CL o coeficiente de sustentação tá prejudicado você ou você compensa com densidade ou com velocidade certo então a a frase é velocidade é vida certo em gelo ah per existe casos de T iing de de empenagem que aí você abaixa o o nível da aeronave mas diminui velocidade né eh mas eh São casos mais raros mais raros tá casos da da das asas geralmente é abaixar a velocidade e a abaixar a altitude e aumentar a velocidade e aumentar a velocidade e aí você consegue escapar da condição escapar da condição é e ou ir até o próximo Aeroporto é quer dizer esse problema de de icing realmente é um assunto muito sério né porque ficou sério nos anos 90 né que teve o acidentes do do Saab 340 do ATR sim do do embra 120 né Brasília nos Estados Unidos né E fora que outros aviões turboélice menores e de uso executivo ou uso pessoal tal certo mas eh é a gente pode dizer que tipo assim nos anos 90 porque antes pode ter acontecido muita coisa nesse sentido mas não tinha sido exato esclarecido né exato É nos anos 90 chegou-se à conclusão que a condição de sld era ou de gelo Severo era crítica era crítica para alguns tipos de aeronaves né e é essa criticalidade depende muito de aeronave para aeronave e de tipo de aeronave para tipo de aeronave certo certo por exemplo um bong 777 ou 787 nem precisaria de sistema de antigelo porque a asa ela é tão espessa ou ou grossa né É que as gotas de água já não batem mais porque ela desviam ah mas por redundância e por segurança eles têm o sistema lá ah certo A tá então quanto menor A aeronave menor é a asa mais crítica A gelo É porque tem a chance do da da água realmente atingir a asa é nós chamamos de eficiência de coleta então é Quanta água tem ao longe que vai bater na sua aeronave então sim Quanta água tá vindo por met Quad aqui tá atingindo por met Quad aqui no avião certo certo então essa criticalidade aumenta ou esse eficiência de coleta aumenta com asas mais finas tá tá tá então quer dizer que na verdade não seria nem o caso de dizer que uma aeronave a hélice eh é mais Eh vamos dizer assim mais propensa a esse problema do que aeronave a jato a questão é é mais o tamanho da aeronave tamanho exato Se você pegar um antonov 22 por exemplo que é cheio de hélice isso ou um tupolev Bear exato eles não vão tem a esse problema não porque é uma aeronave grande com uma asa exato muito espessa não vai ter fora que a margem de sustentação pode ser até maior é né então a a área de asa portanto a força de sustentação de um avião grande tem muita margem Então esse esse risco do Ice é na verdade ele é vamos di assim mais relacionado ao tamanho da aeronave exato do que ao modo de propuls dela exatamente tá totalmente Ah eu esqueci de falar as aeronaves com eh propellers né o hélices eles têm o sistema de proteção no élice nas hélices É sim sim sim né no bordo ali no bordo do hélice né então a a pá né a pá do hélice tem eh um sistema de proteção que pode ser de expulsão ou pode ser aquecimento elétrico tá igual em rotores de helicóptero né também que tem também tem também nas P isso tem que ter tem que ter inclusive é toda uma discussão hoje em relação aos carros voadores e vitol sim sim né então porque também se o se o o avião é elétrico não existe a fonte pneumática Ah então você tem que gastar a bateria que você ia voar você tem que gar tava para aquecer a asa certo certo então a o fa e a easa os órgãos de certificação que são o topo Mundial certo Eles estão chegando num num acordo para que qual que é a condição de escape tá aí de novo é aquela condição que você certifica a aeronave para escapar da conção para escapar doção de gelo não para passar no meio tá tá então agora Você tocou aí nesses eh veículos novos né Eh de mobilidade aí aérea Deixa eu te perguntar uma coisa essa questão do Ice porque por exemplo esses veículos como evtol da Embraer tudo da da i eles estão sendo previstos para voar numa altitude bem mais baixa exato do que qualquer aeronave comercial né ex exato aí tem isso altera o perigo do icing altera altera eh o diâmetro eh a temperatura que que que vai encontrar o gelo né existe uma relação altitude temperatura tá então existe um envelope chamado envelope de gelo mas esse envelope de gelo tá sendo adaptado agora pros evols tá ou os carros voadores ou os mobilidade urbana avançada tá eh e para por quê Porque existe um teto dessa aeronave exatamente que você falou então o o teto é 10. 000 5. 000 15.

000 né existe existem regras para determinar em Qual atitude vai se d o escape tá tá né Então dependendo do teto da aeronave a a altitude é uma tá E aí você tem uma velocidade máxima uma velocidade calibrada máxima que você vai certificar com o gelo para sair da condição certo mas a gente poderia dizer que esse tipo de aeronave voando normalmente numa altitude muito mais baixa que que uma aeronave comercial ela normalmente está menos sujeita a esse problema você pode dizer que sim né é o ponto aí mais crítico pro gelo é na velocidade de cruzeiro ou velocidade não principalmente holding né dessas aeronaves comerciais é em torno de 17. 000 20. 000 pés tá á o máximo 21.