Diferencial - Da cave de mecânica III ao pódio do Mónaco: uma década de TSB

Autoria: Ângela Rodrigues (LEFT), Catarina Andrade (LMAC), Mariana Lameiro (Estudos Gerais)

Entre os diferentes núcleos do Técnico dedicados à mobilidade sustentável e à inovação, o Técnico Solar Boat (TSB) destaca-se por prototipar barcos. O Diferencial conversou com um diretor técnico, dois líderes de áreas e um consultor, no ano em que o TSB completa uma década da sua formação. João Alpendre, diretor técnico do departamento de Design e Compósitos, Sara Serpa, líder de Sistemas Mecânicos, Mariana Horta, líder do departamento de Gestão e Marketing, e Vasco Oliveira, consultor do departamento de Sistemas Elétricos, contam-nos como é que um núcleo que inicialmente com 8 membros, conta atualmente com 62.

Da sala de aula para o CTN

A jornada foi iniciada em 2015, numa sala no piso 0 do pavilhão de Mecânica III, e levada a cabo por 8 estudantes de Engenharia Naval, na ânsia de pôr em prática aquilo que iam aprendendo nas aulas, e que procuravam mais do que apenas a criação de protótipos para competição, sem nunca largar o horizonte da sustentabilidade. A apresentação do primeiro protótipo viria a acontecer dois anos depois, em 2017, com a exibição do São Rafael 01, movido a energia solar.

Hoje, o TSB é um núcleo com mais recursos, que juntou à sala de Mecânica III uma sala pequena no Taguspark, mas é no polo de Loures, no Campus Tecnológico e Nuclear (CTN), que os 62 membros, distribuídos por 5 áreas: Sistemas Elétricos, Sistemas Mecânicos, Sistemas de Hidrogénio, Design e Compósitos, Gestão e Marketing, fazem a magia acontecer. Aos três protótipos da primeira classe criada (São Rafael) acrescem os dois São Miguel (a hidrogénio), um autónomo da classe São Pedro e o mais recente, que será tanto solar como a hidrogénio, que pertencerá à classe São Gabriel, ao qual fazem votos de um dia vir a ser autónomo também.

A base do projeto: uma visão open source aliada à inovação

Para desenvolverem o seu trabalho, a equipa de “trolhas determinados”, como se auto-caracterizam, reúne-se a cada duas semanas, ao mesmo tempo que cada área se reúne todas as semanas.

Todo o projeto é open source, seguindo a ideologia de que “se somos alunos, estamos a aprender e queremos que os outros alunos consigam aprender […] e se o que nós aprendemos e usamos dá para nós, então de certeza que vai ajudar outras pessoas”, contam-nos. Inclusive, já receberam mensagens de agradecimento de todo o mundo.

Ao tentarem aplicar mais desenvolvimentos aos seus protótipos, a equipa destaca que o processo habitual é “construir em cima dos nossos próprios erros”, tentando responder às necessidades dos barcos, e não tanto “acompanhar a vanguarda do mercado”. “Nós temos uma ideia, achamos que é a última bolacha do pacote, executamos, vemos ao executar que afinal se calhar poderíamos ter pensado melhor e quando a implementamos ficamos mesmo certos de que «Eu devia ter feito isto de maneira diferente».”

Foi com este espírito inovador que surgiram as 4 classes: São Rafael, São Miguel, São Pedro e São Gabriel.

A classe São Rafael começou por ser um barco flutuante, sendo-lhe mais tarde introduzidos hydrofoils com struts, uma componente estrutural usada para resistir à compressão, que dá sustentação e estabilidade a estruturas, o que permitiu que para além de uma classe solar, conseguisse também voar, tornando-se uma classe solar voadora. O seu casco foi desenhado para ser aerodinâmico, voando a uma altura de cerca de 50 centímetros da superfície da água.

Os São Miguel têm vários prémios de innovation e funcionam com os sistemas desenhados pela própria equipa. No entanto, este é o que reporta mais perdas de energia.

Relativamente à passagem da energia solar para o hidrogénio, Vasco admitiu ter sido um desafio, pois “arranjar materiais compatíveis com hidrogénio é muito complexo”, dado ser um gás altamente explosivo e as suas moléculas muito pequenas. Para facilitar esta transição, foi criada a área de sistemas de hidrogénio.

A classe mais recente, São Gabriel é uma amálgama das já existentes. É voador, terá uma fuel cell integrada, com os sistemas todos desenhados à volta, uma bateria de aproximadamente 600V, e dimensões de 8 m x 2,5 m, com 3 tripulantes. O São Gabriel 01, o primeiro protótipo desta classe, por albergar baterias de alta tensão, precisará de cuidados redobrados. Ao contrário daquilo que se possa pensar, baterias de alta tensão matam mais do que hidrogénio. Neste sentido, estarão a bordo sistemas muito capazes de monitorizar com alta precisão o estado da bateria.

Sendo o tema da segurança tão relevante, o TSB aproveita para alertar para o potencial risco de incêndio causado por baterias de lítio “espalhadas” pela cave de mecânica III, onde são armazenadas.

Ao contrário das baterias, que podem ser carregadas pela equipa, é necessário alguém externo para encher as garrafas de hidrogénio a 200 bar. O TSB tem a responsabilidade de se certificar que têm “os manómetros e as válvulas bem calibradas e operacionais”. Este tipo de material é bastante caro, o que provoca um “acréscimo de problemas logísticos”. Os entrevistados mostram o seu entusiasmo perante esta vertente energética, pois é “muito interessante poderes ter uma garrafa de um gás a bordo capaz de armazenar vários kWh de energia, o que seria equivalente a 30 ou 40 quilos de baterias, numa garrafa de 9 litros”.

Competições (e outros eventos)

Os protótipos desenvolvidos pelo TSB destinam-se a competições, mas antes disso vêm os testes. Tratando-se de protótipos, e não de barcos registados, é necessário obter autorizações extra da capitania, bem como arranjar um barco de apoio para que os protótipos possam entrar no rio ou no mar, dentro das normas. Quando nada disto funciona, é às barragens que recorrem, uma vez que não se regem pelo mesmo código que os rios e os mares. Neste cenário, é a barragem de Montargil que se revela a solução mais adotada.

As duas principais competições são a Monaco Energy Boat Challenge, que decorre na primeira semana de julho no Mónaco, e Njord [1], que ocorre durante as duas primeiras semanas de agosto na Noruega. No Mónaco, participam as embarcações tripuladas com até 6 metros quadrados de painéis solares, enquanto que as não tripuladas acontecem na Noruega..

No caso da competição do Mónaco, os entrevistados partilham que começam por chegar no fim de semana anterior aos dias do evento e aproveitam para ir à praia e apanhar sol. Depois do descanso, tratam da montagem do barco (havendo sempre detalhes a consertar) e há um período de inspeções técnicas para garantir que podem competir. Posteriormente à competição, ocorre uma gala. Uma das provas do Mónaco é uma prova de endurance, que consiste em fazer o maior número de voltas possível em quatro horas e o objetivo é chegar ao fim com o depósito vazio.

Além das competições internacionais, também há eventos organizados em Portugal. A Odisseia é o principal evento organizado pelo TSB e tem como objetivo apresentar os protótipos aos seus sponsors e outras pessoas, fazendo algumas travessias. Destacam a relevância desta iniciativa: “é uma maneira interessante de verem o financiamento e o material que nos deram posto em prática”. Está a ser planeada uma edição da Odisseia TSB para setembro deste ano, na costa do Algarve, com o São Gabriel. Todos os anos participam também no exercício REPMUS [2], organizado pela Marinha Portuguesa, NATO, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto e Agência Europeia de Defesa. O objetivo principal deste evento é testar veículos não tripulados (para os diferentes meios). Este ano, o TSB irá participar com o seu protótipo autónomo, o SP01.

A relação com núcleos semelhantes

Outro ponto interessante deste tipo de competições que foi destacado é o contacto com equipas de todo o mundo, pessoas diferentes com culturas diferentes, dispostas a conversar e ajudar. Relembram a simpatia dos belgas: “todos os dias davam waffles, fruta […] faziam comida tradicional deles, iam espalhar pelas equipas todas”.

Em termos de recursos, apesar de gostarem de pensar que há igualdade entre as diferentes equipas com que se encontram nas competições, os entrevistados concordam que em Portugal não há o mesmo nível de financiamento que em países como a Holanda “que têm uma indústria naval gigante” ou como a Suíça, que “parece que tem dinheiro infinito”, mas que “fazemos o que conseguimos com o que temos e acabamos por ter os mesmos resultados, se não melhor”. Por outro lado, acrescentam que também se cruzam com equipas com muito mais dificuldades do que eles: “Eu gosto de pensar que estamos cada vez mais na parte de cima dos espectro. Há muitas equipas italianas, gregas e tudo mais que se portam muito bem em competições, mas é bom lembrar que só têm um protótipo e só estão dedicados àquela classe. E até tem uma certa graça fazer melhor do que os outros e ser um underdog o caminho todo.”

Em relação à troca de conhecimentos, o Técnico Solar Boat é a única equipa open source que compete tanto no Mónaco, como na Noruega, o que reflete que nem todas as equipas concordam com a sua perspetiva de entreajuda. No entanto, há equipas que já os ajudaram bastante no passado, como os holandeses Sunflare Solar Team, que auxiliaram no desenvolvimento de sistemas elétricos.

O fim da época de competições: melhorias, reformas e reutilizações

No final de cada época de competições, os líderes das diferentes áreas e os seus diretores técnicos reúnem com o líder e com os gestores de projetos para decidir o rumo do ano seguinte, “que barcos é que precisam da reforma, que barcos é que faz sentido investir, que barcos é que faz sentido manter, que moldes é que são precisos novos”. Tal como explicam, não são feitos protótipos todos os anos: “um barco é uma coisa em fibra muito dispendiosa e enquanto der para fazer melhorias ao seu interior, nós fazemos. Em termos de sistemas, em termos de baterias, em termos de atuações mecânicas, nós fazemos e iteramos as vezes que forem precisas. Quando achamos que o problema está no invólucro e não no seu interior, está na hora de um novo barco.”

No entanto, a necessidade de demasiadas melhorias não é a única causa das reformas. Este ano, a classe São Rafael foi toda reformada pois, com a existência de vários protótipos, nem sempre é possível trabalhar em todos os barcos em simultâneo. “Às vezes, temos que reformar um para bem dos outros”.

E o que implica a reforma? Se, por vezes, a equipa gosta de manter os modelos ligeiramente operacionais, para o caso de voltarem a querer usá-los, também existem os casos em que são completamente desmantelados para dar vida a um novo protótipo. A reutilização dos sistemas mecânicos nem sempre é fácil, porque foram criados com propósitos mais específicos, porém em “termos de sistemas elétricos, todos os nossos barcos levam baterias, cabos, conversores, ecrãs e sensores de temperatura, por isso o que vai para um muitas vezes é reutilizado”. Veem também esta reutilização de peças como boa sorte, já que os novos barcos carregam um pouco da história dos anteriores.

Impacto e participação estudantil

O processo de recrutamento é independente para as diferentes áreas, os líderes da área decidem o que é que procuram nos recrutas. “Por exemplo, na área de Design e Compósitos temos falta de pessoas de naval que são mais indicadas para o design de casco. Vamos fazer uma tarefa de recrutamento que seja mais específica para o design gráfico”, explicam. Enquanto os recrutas realizam as tarefas, são avaliados e acompanhados, para os membros conseguirem conhecer o recruta e “ver se é ensinável, ver como é que é a vontade de aprender dele e daí para a frente vai passando nos passos de recrutamento e se cumprir todos os nossos requisitos, entra na equipa”.

Embora não tenham preferência em relação ao curso dos estudantes que desejam integrar o TSB, lamentam o baixo número de alunos de Engenharia Naval e Oceânica (curso de Sara Serpa). As características essenciais a ter para ingressar neste núcleo são a vontade de aprender, a motivação e o espírito de equipa e de sacrifício – “o resto é tudo aprendível” diz Mariana Horta. De momento, o curso com o maior número de membros é Engenharia Mecânica, contando também com a participação de estudantes de Engenharia Aeroespacial, Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, entre outros, apesar de comentarem que “o curso não define a pessoa”, “depende do que a pessoa quer desenvolver”.

Para além da persistência, algo que adquirem também são conhecimentos e habilidades técnicas. É também um bom espaço para colocarem as suas aprendizagens teóricas em prática.

Principais desafios e dificuldades

Apesar da grande adesão ao núcleo, também ele sofre com a volatilidade dos seus membros, o que dificulta a passagem de conhecimento entre as diferentes gerações de membros: “Somos estudantes, a nossa vida é muito volátil, os nossos interesses são muito voláteis. Num mês estamos muito empenhados, no seguinte temos mil e um projetos. É uma gestão de conhecimento muito complicada. Não se aprende mesmo nada enquanto não tiveres que fazer sozinho, em situação de stress […] As pessoas mais velhas estão lá demasiadas vezes [nestas situações], o que não obriga as mais novas a darem o step up”.

Uma vez que não têm a ajuda de professores, salientam a importância da perseverança num universo onde a competição é auxiliada por diversas empresas. Apesar do trabalho deste núcleo ser feito maioritariamente pelos seus membros, têm também algumas parcerias. Uma delas é a TAP, que se responsabiliza por fornecer os fornos utilizados pelos membros do núcleo na produção de foils. Outra empresa que também acompanha o projeto desde a sua génese é a Generali Tranquilidade.

No geral, é o núcleo que procura auxílio junto das empresas, de acordo com as suas necessidades para os projetos, acabando por conseguir estabelecer parcerias duradouras. “Oferecemos contrapartidas em termos de exposição, marketing, a meter o logotipo no barco, no nosso atrelado, nas nossas t-shirts, a fazer vídeos nas nossas redes sociais sobre o tipo de patrocínio que nos dão”, declara Vasco.

A relação com as empresas não se fica por aqui, já que há algumas interessadas nos protótipos em si, visto serem projetos inovadores e sustentáveis – nomeadamente, o São Pedro 01, por ser autónomo; alguns até desejam comprá-los. Um dos interessados é a Marinha Portuguesa, o que está relacionado com a participação no REPMUS.

Quando questionados sobre a hipótese de ficarem sem hidrogénio ou terem problemas com os painéis solares, explicaram que, no caso do São Rafael 03, como os painéis são “uma coisa estática”, só seria problemático se estivessem partidos por causa de uma catástrofe, por exemplo. Em relação ao São Miguel, caso tenha falta de hidrogénio, pode ainda recorrer à sua bateria (mas, sem nenhum dos dois, nada feito).

Uma pergunta frequente que recebem é: «Qual é a autonomia dos barcos?». Os entrevistados comentam: “depende de quanto tempo queres esperar ao sol […] a autonomia é infinita”. “O São Rafael dura duas horinhas a andar antes de ter de parar uma hora para carregar”. Apesar de nunca ter ficado sem hidrogénio em competição, revelam que já ficaram com pouca bateria e, por isso, tiveram de “ir ao sabor das ondas de volta para a marina”. Se a maré estivesse no sentido contrário, não teriam tanta sorte, no entanto, há sempre barcos de apoio neste tipo de eventos.

Outra das dificuldades que enfrentam está relacionada com o transporte dos protótipos, algo indispensável para as suas participações em competições. “O primeiro desafio é chegar”, explicam, fazendo, de seguida, referência ao seu patrocinador Transmaia – colaboração essencial para o transporte dos barcos. No entanto, referem também que o São Gabriel tem um comprimento superior ao dos barcos anteriores e, por isso, não será possível transportá-lo nesses camiões. Os protótipos do TSB não podem ser transportados de avião, pois é perigoso levar as baterias através desse meio, logo a viagem deve ser feita por terra. A solução encontrada foi levá-lo de carro do CTN ao Mónaco. O facto do São Gabriel ter um tamanho maior do que os outros protótipos, obrigou a alguns membros do núcleo a adquirirem a carta de condução de categoria B+E.

O transporte já foi um dos impedimento à participação numa competição na Noruega , houve um ano em que apesar de terem o casco acabado, não tinham nem os sistemas prontos nem o transporte assegurado. No entanto, este conjunto de estudantes empenhados não desiste facilmente e lutam até ao fim, tentando sempre levar protótipos funcionais para as competições. Outras peripécias nestas viagens foram também: a caixa do barco regressar partida, não terem conhecimento do paradeiro do barco e os travões do atrelado ficarem presos. Felizmente, estas situações resolveram-se todas.

Os entrevistados admitem também que, com um pouco mais de envolvimento institucional, muitas das “peripécias” poderiam ser reduzidas. Por essa razão, deixam um agradecimento e um apelo ao IST: “das coisas mais importantes que o Técnico exporta, são pessoas que passaram por núcleos de protótipos. [Então pedimos para] cada vez mais investirem nos núcleos de protótipos, irem à procura do que andam a fazer, porque podem não saber e há um grupo de 10 ou 15 que estão a desenvolver uma coisa completamente inovadora na cave de mecânica III e está a passar despercebido e estão com dificuldades financeiras. Os núcleos de protótipos dão reconhecimento ao IST, então o IST também tem de dar de volta.”

Conquistas

Os membros do TSB orgulham-se bastante dos vários pódios conquistados no Mónaco e dos prémios de inovação. Destacam também serem uma das poucas equipas que competem “nas duas classes, ao mesmo tempo”. Reconhecem o seu feito no ano letivo passado: segundo lugar com o São Rafael 03 (apesar de estar “muito velhinho” e ter perdido um foil), e também com o São Pedro 01 na Noruega.

Outra área onde se destacam é no design, tendo já recebido vários prémios que reconhecem isso mesmo.

O progresso do núcleo é descrito como sendo “uma história […] de superação” em que “os nossos troféus foram os nossos barcos”.

Salientaram também o desmolde do São Gabriel 01 no dia do apagão – assim que a eletricidade voltou, as pessoas regressaram ao CTN para continuar o trabalho (que incluía a utilização de uma grua); complementam: “Foi um momento emocionante. Foi um momento especial”.

Projetos futuros (com algumas adversidades)

Os entrevistados concordam que o grande foco futuro está na continuação do desenvolvimento do protótipo São Gabriel que “não só é um dos primeiros barcos a hidrogénio portugueses, [como] é feito por estudantes”. Uma vez que este protótipo é maior que os outros, são levantadas algumas questões: este ano, o São Gabriel não terá hidrogénio porque o TSB não conseguiu financiamento para a fuel cell, que é substancialmente mais cara do que as dos outros protótipos a hidrogénio (classe São Miguel). Tal como explicam, “a fuel cell que vamos ter no São Gabriel tem de ser 10 vezes mais potente do que a que nós temos [no São Miguel 02] e é também 10 vezes mais cara.”. Apesar destas adversidades, o núcleo mantém o entusiasmo com o já conseguido e com as ambições futuras: “não nos podemos esquecer que o São Miguel foi o primeiro barco a hidrogénio na Península Ibérica, o São Miguel 02 foi o segundo, o São Gabriel vai ser o terceiro.”