Pesquisa desenvolvida para a dissertação de mestrado do engenheiro eletricista Marco Antonio Miguel Miranda, defendida na Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC) da Unicamp, formulou um novo princípio de operação para radares meteorológicos. O objetivo do trabalho, orientado pelo professor José Cândido Silveira Santos Filho, com participação dos professores Gustavo Fraidenraich e Michel Daoud Yacoub, foi chegar a equipamentos mais baratos e eficientes que os existentes no mercado, para serem vendidos principalmente para pequenas prefeituras do país. O estudo contou com apoio da empresa Orbisat da Amazônia S.A. e financiamento da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep).

De acordo com o professor Cândido, esta é a primeira pesquisa do gênero realizada na FEEC. “Até então, eu nunca tinha tido a oportunidade de atuar nessa área, embora houvesse alguma similaridade entre o sistema que nos propusemos a desenvolver e o que é normalmente trabalhado na linha de pesquisa que coordeno. Nesse sentido, a cooperação com a Orbisat foi um desafio interessante para o grupo”, afirma. Conforme o docente, a proposta da configuração de um novo sistema partiu da empresa, que tem vasta experiência no desenvolvimento de radares. Ocorre, porém, que os seus pesquisadores vinham enfrentando dificuldades para chegar à modelagem matemática e estatística adequada.

Alguns aspectos não estavam funcionando como o esperado, e os técnicos da Orbisat não sabiam identificar onde estava o problema. “A empresa percebeu, então, que precisava de uma ferramenta analítica para estudar esse sistema, e por isso nos procurou”, conta o professor Cândido. Dito de maneira simplificada, o que a Orbisat pretendia era conceber um radar meteorológico que tivesse baixo custo de fabricação e manutenção e que fosse mais eficiente que os equipamentos convencionais. Os potenciais compradores do equipamento, nesse caso, seriam os pequenos municípios, que poderiam usar os equipamentos, por exemplo, na formulação de planos de contingenciamento contra desastres provocados por tempestades.

Dentro desse conceito, a meta era conseguir que o mapeamento dos 360 graus em torno do radar fosse realizado em menos de um minuto. “Os radares convencionais levam entre 5 e 15 minutos para cumprir essa tarefa. Desse modo, a tela do radar precisa desses mesmos 5 a 15 minutos para ser atualizada, o que é um tempo longo. Na prática, se uma tempestade estiver se aproximando, o operador obterá informações sobre ela somente depois dessa atualização, o que pode retardar um eventual alerta e, consequentemente, uma ação de emergência”, exemplifica o autor da dissertação. O baixo custo do sistema, esclarece Miranda, decorre principalmente do fato de o modelo proposto operar com somente duas antenas fixas. Os equipamentos convencionais ou fazem uso de antenas giratórias, que são pesadas, dispendiosas e exigem alto custo de manutenção, ou de um grande conjunto de antenas fixas, estrutura que também requer significativos investimentos. “Utilizando somente duas antenas fixas, os custos caem de forma importante”, assegura o engenheiro eletricista. Já a maior eficiência do sistema proposto vem justamente do princípio adotado, que não utiliza nem a varredura mecânica feita pelas antenas giratórias e nem a combinação eletrônica de várias antenas fixas.

No caso do estudo realizado na FEEC, os pesquisadores propuseram um princípio de operação diferente, que explora a similaridade entre o que a primeira e a segunda antena “veem”. “Por hipótese, consideremos que as duas antenas estão ‘vendo’ uma nuvem. Nesse caso, existe algo similar entre o que uma e outra ‘enxerga’. O que nós fizemos foi projetar um algoritmo de processamento de sinais capaz de explorar essa similaridade para determinar com maior precisão a posição da nuvem”, pormenoriza o professor Cândido. Antes de chegarem a essa modelagem matemática, porém, os pesquisadores foram a campo para realizar um teste que forneceu parâmetros ao estudo. Eles se dirigiram até São José dos Campos, no interior de São Paulo, para coletar dados brutos obtidos através de radares convencionais. “Esses dados nos auxiliaram na definição da modelagem. Nós chegamos a um modelo simplificado, mas que atendeu bem às nossas expectativas”, assegura Miranda.

De acordo com ele, uma importante contribuição do trabalho foi desenvolver o algoritmo que tivesse a capacidade de tomar a melhor decisão com base nos sinais coletados. Ou seja, a tecnologia confere um tratamento ótimo para os sinais e decide se de fato existe uma nuvem ou qualquer outro fenômeno meteorológico num determinado ângulo. “Os radares convencionais combinam os sinais das antenas antes de realizar o processo de detecção. O nosso sistema vai além, otimizando o processo de detecção antes de combinar os sinais”, reforça o professor Cândido.

A despeito dos avanços obtidos com o estudo, os pesquisadores da FEEC concluíram que ele não é tão promissor quanto a Orbisat imaginava. “Para funcionar da maneira como a empresa pretendia, esse modelo precisaria de um conjunto de antenas tão grande quanto o do sistema convencional, o que não representaria uma vantagem em termos econômicos”, relata o docente da Unicamp. “Uma coisa é a contribuição científica dada pelo trabalho. Outra é gerar uma recomendação para a empresa. De todo modo, a cooperação entre a Faculdade e a Orbisat está tendo continuidade. O próprio Marco Antonio deverá seguir com a pesquisa no doutorado, procurando refinar os princípios de operação do radar”, acrescenta.

O professor Cândido fez questão de ressaltar que esse tipo de parceria entre a academia e a indústria é muito positivo, pois proporciona ganhos em vários âmbitos. Primeiro, contribui para formar recursos humanos qualificados para o país. Segundo, gera conhecimento novo, o que impulsiona o desenvolvimento científico e tecnológico. Além disso, ainda propicia que os estudos tenham uma aplicação e, com isso, tragam benefícios econômicos e sociais para a sociedade.

Publicação
Tese: “Radar meteorológico com antenas fixas: proposta, modelagem e análise de desempenho”
Autor: Marco Antonio Miguel Miranda
Orientador: José Cândido Silveira Santos Filho
Colaboradores: Gustavo Fraidenraich e Michel Daoud Yacoub
Unidade: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC)
Financiamento: Finep
Apoio: Orbisat da Amazônia S.A.