INPI emite registros e carta-patente de processos desenvolvidos no IEN

O Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) emitiu uma carta-patente de invenção e concedeu três registros de programas de computador relativos a desenvolvimentos realizados por servidores do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN), unidade da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) no Rio de Janeiro. Os documentos, que garantem a titularidade dos inventores, foram publicados entre 24 e 31 de maio. A patente é de um invento desenvolvido pelo Grupo de Ultrassom, da Divisão de Engenharia Nuclear (DENN). Entre os registros, dois são de softwares aplicados a técnicas ultrassônicas e o terceiro integra realidade virtual a um programa de simulação da mesa de controle de um reator nuclear.

Carta-patente: “Processo e sistema de medida de tensão por ultrassom através da refração de ondas com incidência oblíqua”

        As técnicas ultrassônicas estão entre as mais bem-sucedidas para análise não-destrutiva de materiais metálicos. As tensões a que eles são submetidos podem resultar em falhas como desgaste, fratura, corrosão etc. Para identificar e medir as tensões, essas técnicas se baseiam na variação da velocidade das ondas ultrassônicas quando se propagam através do material. Na aplicação usual, é necessário o acesso aos dois lados da peça examinada e o conhecimento da espessura do material.

A patente refere-se a um processo que busca contornar este problema, com acesso a apenas um dos lados do material e sem a necessidade do conhecimento da sua espessura. Na análise de dutos de vapor, óleo ou gás, por exemplo, essa característica gera economia de tempo e recursos.

O princípio em que se baseia a técnica é que a mudança da velocidade de propagação de uma onda ultrassônica de incidência oblíqua, causada pela presença de um campo de tensões, resulta em um desvio do ângulo de refração da onda e, como consequência, em um deslocamento do ponto de chegada do feixe ultrassônico. Desta forma, o estado de tensões do material será dado pelo deslocamento do ponto de chegada.

Outra questão de valor da patente consiste no fato de que esta nova técnica de medida de tensão por ultrassom permite, uma vez que ela trabalha com as ondas longitudinais e as transversais, separar as tensões principais. É diferente dos resultados obtidos pela técnica tradicional, denominada birrefringência acústica, onde são empregadas apenas ondas transversais.

Os inventores são Marcelo de Siqueira Queiroz Bittencourt e Carlos Alfredo Lamy, do Grupo de Ultrassom do IEN, e Linton Patrício Carvajal Ortega e João da Cruz Payão Filho, da Coppe/UFRJ.

Registro: Programa de computador MEDEATRASO

Este programa emprega técnicas de processamento de sinais para calcular, com elevada resolução, o atraso entre dois ecos de uma onda ultrassônica digitalizada. O conhecimento do tempo de percurso, ou seja, o tempo que a onda ultrassônica leva para percorrer um determinado meio é de fundamental importância, por exemplo, na avaliação da porosidade em materiais cerâmicos; na definição da direção de laminação de materiais metálicos; no levantamento de constantes elásticas de materiais metálicos e não metálicos; na medida de vazão de líquidos; na determinação do tamanho de grão de materiais metálicos; na avaliação da maturidade de frutas; na medida da temperatura de sólidos e fluidos; na verificação da espessura da camada de gordura de animais, como os suínos; na determinação da espessura de depósitos no interior de artérias e de veias; na determinação da espessura da camada de gordura em diferentes órgãos do corpo humano etc.

Dentre os métodos matemáticos disponíveis para determinar o atraso em um sinal de ultrassom, o mais simples e intuitivo consiste em escolher dois pulsos consecutivos deste sinal e estabelecer convenientemente em cada um deles um ponto de referência.  A medida do intervalo de tempo entre estes dois pontos fornece o atraso procurado.  Como, na prática, há ruído sobreposto ao sinal de ultrassom, a escolha dos pontos de referência deixa de ser uma questão trivial.  A técnica empregada neste programa dispensa tais pontos de referência e, por isto, fornece resultados com menor erro de medida. O programa foi ainda dotado de uma ferramenta de processamento de sinais capaz de aumentar de forma confiável a resolução desta medida.

O programa MEDEATRASO foi desenvolvido por Marcos Aurélio de Andrade Pinheiro, servidor do IEN, em Matlab e empregado na tese de doutorado do pesquisador Marcelo Bittencourt e também em atividades do Grupo de Ultrassom do IEN.

Registro: Programa de computador ATRASO

O programa ATRASO foi feito em LABVIEW por Ygor Ururahy de Carvalho, então aluno de graduação da UFRJ e bolsista do professor João da Cruz Payão Filho da COPPE, sob a orientação de Marcos Aurélio de Andrade Pinheiro, do IEN. Este programa substituiu o programa MEDEATRASO, por conter algumas funções adicionais e, sobretudo, uma melhor interface com o usuário.

Registro: Programa de computador “Simulação da operação de uma usina nuclear com realidade virtual”

O INPI concedeu registro ao programa de computador desenvolvido por Mauricio Alves da Cunha e Aghina para a sua tese de doutoramento na COPPE/UFRJ, quando teve como orientadores Luiz Landau (Coppe) e Antônio Carlos de Abreu Mól (IEN). A explicação sobre o que este programa faz e sua atratividade é descrita nestes trechos da introdução da tese:

“Devido às normas muito rígidas de segurança de operação de uma usina nuclear, os operadores têm que ser muito bem treinados, para que possam operá-la dentro dos procedimentos de segurança necessários. Este treinamento é feito através de simuladores, que possibilitam a operação, pelo usuário, a mais próxima possível de uma mesa de controle real, e que possam ser inseridas situações de acidentes, para que eles treinem como voltar a usina para uma condição normal de funcionamento.”

“Normalmente são utilizados dois tipos de simulador. O desejado é o ‘full scope’, que é um simulador computacional da dinâmica da usina usado em conjunto com a réplica física da mesa de controle, mas este tipo de simulador envolve um alto custo de construção. O segundo tipo é o que usa janelas sinópticas [resumidas] de varias regiões da mesa de controle original, sendo o seu custo de construção menor, mas tem uma fidelidade menor com a aparência da mesa original.”

Contudo, com o uso da realidade virtual as mesas de controle podem ser modeladas em 3D, fazendo com que a interface do simulador seja bem parecida com a aparência da mesa de controle original, tendo um baixo custo de construção. Este é o objetivo a que a tese se propôs. Foram usadas interfaces naturais para interação do operador com a mesa virtual, com o intuito de que ele não use nenhum dispositivo mecânico para a visualização e atuação com a mesa virtual. Para isto, foram usados procedimentos como: visão computacional para reconhecimento da posição de observação do operador, possibilidade de suas mãos atuarem nos controles da mesa e reconhecimento de voz.

ASCOM/IEN