Estudantes de engenharia estão aprendendo a testar virtualmente o comportamento de componentes e projetos antes de construí-los fisicamente por meio da disciplina de Engenharia Assistida por Computador (CAE). A metodologia permite simular situações como aquecimento, pressão, impacto e eletricidade e avaliar diferentes soluções antes da fabricação de um protótipo.

A CAE pode ser entendida como um laboratório virtual construído dentro do computador para a realização de experimentos. Em vez de construir um protótipo físico e submetê-lo a sucessivos testes, o estudante pode criar um modelo virtual, simular diferentes condições e fazer ajustes até chegar a um desempenho considerado adequado. “A CAE permite criar esse laboratório dentro do computador e testar o protótipo virtual até ele apresentar um desempenho aceitável, para somente após isso construir um protótipo físico”, explica o professor Vitor Cristiano Bender, do Departamento de Eletrônica e Computação, responsável pela disciplina.

Segundo o docente, a possibilidade de testar diferentes cenários antes da fabricação reduz a dependência de processos de tentativa e erro, que podem demandar mais tempo e recursos. A simulação permite avaliar como um objeto reage ao calor, à pressão, ao impacto ou à eletricidade em diferentes condições.

Da experiência do laboratório para a sala de aula

A disciplina, criada em 2025, reúne conhecimentos desenvolvidos desde 2013 no CAELab, do Instituto de Energia e Mobilidade (IEM). Entre 2013 e 2024, a experiência com CAE era desenvolvida principalmente em projetos específicos de pesquisa e extensão do laboratório. Com a criação da disciplina, esse conhecimento passou a ser organizado em uma formação estruturada no currículo, ampliando o acesso à metodologia para estudantes que não necessariamente integravam os projetos desenvolvidos pelo grupo.

Para o professor Vitor, a mudança representa a transformação de uma experiência construída ao longo de mais de uma década em uma metodologia de ensino. “Podemos dizer que a criação da disciplina oficial em 2025 representa a organização e democratização desse conhecimento”, afirma.

O que os estudantes conseguem testar

Entre as atividades desenvolvidas estão análises do comportamento de componentes submetidos a condições extremas. Um dos exemplos trabalhados pelos alunos envolve a elevação da temperatura em dispositivos eletrônicos. A partir da simulação, o estudante consegue identificar regiões de maior aquecimento e avaliar alternativas para evitar que a temperatura ultrapasse limites que possam comprometer o funcionamento do componente. Entre as possibilidades estão a adição de ventilação ou o aumento do tamanho de um dissipador de calor.

A proposta é substituir parte dos testes físicos por análises virtuais nas etapas iniciais do desenvolvimento. “Em vez de construir dezenas de circuitos físicos e destruí-los em testes demorados, os alunos que usam CAE podem prever exatamente onde e quando uma peça irá falhar ou sobreaquecer, por exemplo. Isso reduz semanas de testes para apenas alguns cliques e ajustes no modelo virtual”, explica o professor Vitor.

Formação mais próxima da engenharia praticada no mercado

Além de aprender a utilizar ferramentas computacionais, a disciplina coloca os estudantes diante de problemas que fazem parte do desenvolvimento de produtos na indústria. Em vez de trabalhar apenas com equações e situações abstratas, os alunos precisam interpretar resultados de simulações, identificar problemas e avaliar possíveis alterações no projeto.

Para o docente, essa experiência aproxima a formação acadêmica das práticas utilizadas atualmente no setor produtivo. “Essa disciplina conecta os alunos com o mercado porque o estudante deixa de resolver apenas equações no papel e passa a encarar os mesmos desafios complexos que encontrará em uma fábrica ou empresa”, afirma. A formação, segundo ele, permite que o estudante conclua a pós-graduação não apenas conhecendo os fundamentos teóricos, mas também tendo contato com ferramentas e métodos utilizados no desenvolvimento de projetos de engenharia.

A experiência, porém, não se limita às análises térmicas. A disciplina também aborda simulações eletromagnéticas, métodos de elementos finitos e volumes finitos e introdução a projetos multifísicos. O objetivo é desenvolver nos estudantes competências para conceber, planejar, projetar, configurar e analisar resultados de simulações aplicadas à engenharia.

Saiba mais

A disciplina Engenharia Assistida por Computador (CAE) (ELC941) tem 60 horas de carga horária, sendo 30 horas teóricas e 30 horas práticas. O programa inclui simulação numérica aplicada à engenharia, análises eletromagnéticas, transferência de calor, métodos de elementos finitos e volumes finitos e projetos multifísicos. Confira a ementa completa da disciplina no site da UFSM.

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O que começou, em 2016, como uma iniciativa para aproximar as pesquisas desenvolvidas na Universidade Federal de Santa Maria das demandas do setor produtivo transformou-se, ao longo de uma década, em um ambiente de pesquisa, desenvolvimento tecnológico, formação de estudantes e prestação de serviços especializados. Em agosto, o Instituto de Energia e Mobilidade (IEM) da UFSM completa 10 anos de atividades.

Criado em 5 de agosto de 2016, inicialmente com o nome de Instituto de Redes Inteligentes (INRI), o Instituto nasceu da união de pesquisadores interessados em ampliar a conexão entre a Universidade e a indústria. Segundo o diretor do IEM, professor Vitor Bender, o propósito, desde o início, era transformar o conhecimento produzido na Universidade em soluções aplicáveis à sociedade. “O objetivo da criação desse instituto foi uma aproximação maior da Universidade com a indústria, com o setor industrial. Aproximar as pesquisas que a Universidade desenvolve do setor industrial e transformar as pesquisas em produtos”, explica.

Na época, a estrutura era formada por dois laboratórios. Dez anos depois, o Instituto conta com sete laboratórios, além de uma infraestrutura que foi ampliada, recebeu novos equipamentos e ganhou uma usina fotovoltaica. O crescimento também aparece no número de pessoas envolvidas. Atualmente, 66 estudantes de graduação e aproximadamente 44 de pós-graduação frequentam o Instituto. Ao longo de sua trajetória, mais de 300 estudantes já passaram por seus laboratórios.

A expansão das atividades também levou a uma mudança de identidade. Com o avanço das pesquisas para além das redes elétricas inteligentes, começaram as discussões para que o nome representasse melhor a atuação do Instituto. Após um processo de consultas e reposicionamento institucional, em 2025, o INRI passou a se chamar Instituto de Energia e Mobilidade (IEM). “A área de atuação do Instituto já tinha extrapolado as limitações daquele nome. Pensamos em um nome que fosse mais abrangente, mais atual e que estivesse alinhado com o presente e o futuro do setor elétrico e da evolução da energia elétrica”, afirma Bender.

A nova identidade acompanha áreas que ganharam espaço nas pesquisas nos últimos anos, como mobilidade elétrica, sistemas de armazenamento de energia, geração fotovoltaica e tecnologias relacionadas à transição energética.

Estrutura para pesquisa e desenvolvimento

Os laboratórios do IEM atuam em diferentes etapas da pesquisa e do desenvolvimento de tecnologias ligadas à energia. Entre eles está o Laboratório de Recursos Energéticos Distribuídos (DERLab), voltado a temas como geração fotovoltaica, armazenamento em baterias e integração desses sistemas à rede elétrica.

O DERLab possui estrutura para ensaios de inversores fotovoltaicos, equipamentos responsáveis pela conversão da energia produzida pelos painéis para utilização pelos consumidores. Segundo Bender, é o maior laboratório do Brasil nessa área de ensaios. O espaço também é um dos dois laboratórios do Instituto acreditados pelo Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro).

Outro ambiente é o Laboratório de Simulações em Tempo Real (RTSLab), que utiliza equipamentos capazes de reproduzir digitalmente estruturas elétricas, como subestações ou redes de distribuição de uma cidade. Os chamados “gêmeos digitais” permitem realizar testes e analisar, em tempo real, como os sistemas responderiam a diferentes condições.

Já o Laboratório de Mobilidade Elétrica desenvolve pesquisas relacionadas à eletrificação de veículos, incluindo carros e máquinas agrícolas. Entre as frentes de atuação estão sistemas de recarga, gerenciamento de energia, eletrônica embarcada e desenvolvimento de propulsores elétricos.

O Instituto também conta com o Laboratório de Alta Tensão, que realiza pesquisas e ensaios em equipamentos como transformadores, reatores, isoladores e geradores e também é acreditado pelo Inmetro; o Laboratório de Engenharia Assistida por Computador (CAELab), que utiliza simulações para analisar aspectos como aquecimento e esforços mecânicos antes da fabricação de equipamentos; e o Laboratório de Altas Correntes, voltado, entre outras atividades, a testes de curto-circuito e pesquisas relacionadas à segurança envolvendo arco e choque elétricos.

Além da infraestrutura laboratorial, o IEM mantém uma equipe administrativa com 12 profissionais. Conforme o vice-diretor do Instituto, Daniel Arenhardt, essa estrutura permite que os pesquisadores concentrem seus esforços nas atividades técnicas. “O pesquisador deve se preocupar em pesquisa, enquanto isso nossa equipe oferece suporte à gestão dos projetos, recursos humanos, compras, comunicação e relação com as fundações de apoio”, relata.

Cerca de R$ 40 milhões captados em dez anos

A aproximação entre a Universidade e o setor produtivo, que esteve na origem do Instituto, permanece como um dos pilares de sua atuação. Desde 2016, aproximadamente R$ 40 milhões foram captados pelo IEM, conforme Arenhardt. Desse total, cerca de R$ 36 milhões estão relacionados a projetos de pesquisa e desenvolvimento (P&D), enquanto o restante corresponde principalmente à prestação de serviços laboratoriais.

Os recursos são utilizados, entre outras finalidades, para bolsas de estudantes, manutenção da infraestrutura e aquisição de equipamentos, criando condições para a realização de novos projetos e parcerias. Entre as empresas que mantêm ou já desenvolveram parcerias com o Instituto estão representantes da indústria e do setor elétrico, como WEG, Huawei, Ecco Soma e Zagonel, além de concessionárias como CPFL, RGE e Equatorial.

Um dos exemplos dessa relação é o projeto desenvolvido pela UFSM em parceria com a startup Ecco Soma para aumentar a participação da energia fotovoltaica em microrredes abastecidas também por geradores a diesel. A tecnologia desenvolvida permite ampliar a participação da energia solar nesses sistemas, reduzindo a necessidade de combustível.

Segundo o professor Jonas Tibola, associado ao IEM e integrante do projeto, foi desenvolvido um conversor capaz de atuar junto à microrrede, absorvendo ou fornecendo energia de acordo com as necessidades do sistema. A solução possibilita ampliar a participação da energia fotovoltaica de cerca de 30% para até 70%.

Outro diferencial é a utilização de supercapacitores no lugar de baterias convencionais. A proposta foi pensada especialmente para sistemas isolados, como os existentes na região amazônica, onde a durabilidade dos equipamentos e a necessidade de substituição e descarte de baterias representam desafios adicionais. “O objetivo é reduzir o consumo de combustível. O principal diferencial talvez seja não usar baterias. Utilizamos supercapacitores, que têm uma vida útil muito maior, evitando também a questão do descarte das baterias”, explica Tibola.

Pesquisa que também forma profissionais

Se a aproximação com a indústria orientou a criação do Instituto, a formação dos estudantes é apontada pela direção como o objetivo que conecta as diferentes atividades realizadas no IEM. Graduandos, mestrandos e doutorandos participam diretamente das pesquisas, do desenvolvimento de tecnologias e da prestação de serviços. “As pessoas que desenvolvem pesquisas, que realizam os serviços, são alunos de graduação e pós-graduação. Com isso, conseguimos dar uma formação qualificada para esses alunos. Essa aproximação com a indústria tem feito com que os alunos do Instituto tenham um ingresso fácil no mercado de trabalho”, destaca Bender.

Essa experiência é vivenciada pelo estudante de Engenharia Elétrica João Lucas de Jesus, bolsista do IEM há três anos. Ao longo desse período, ele já passou por diferentes áreas e funções dentro do Instituto e, atualmente, atua no setor comercial, onde mantém contato direto com empresas e demandas da indústria. “Estar no IEM desde o início da graduação me deu a oportunidade de passar por diferentes áreas e entender um pouco de cada etapa do trabalho. Hoje eu tenho um contato mais direto com a indústria e consigo entender melhor como aquilo que aprendemos na sala de aula chega às empresas. Essa experiência tem sido muito importante para a minha formação e para me preparar para o mercado de trabalho”, relata João Lucas.

Para o vice-reitor da UFSM, professor Tiago Marquezan, que também foi um dos responsáveis pela criação do Instituto, essa formação conectada às demandas externas é um dos principais impactos de estruturas como o IEM. “A gente vê na prática a formação do estudante que participa desses projetos. Quando ele sai daqui, seja da graduação, mestrado, doutorado ou pós-doutorado, sai com outro perfil de mercado. E ele é disputado pelo mercado ao sair daqui. Porque aqui a gente forma líderes”, afirma Marquezan.

O vice-reitor também ressaltou que a atuação do Instituto vai além de seus laboratórios e envolve grupos de pesquisa, programas de pós-graduação e pesquisadores de diferentes áreas. “Os projetos e desafios da sociedade não são únicos de uma única área. Eles são múltiplos e, se a gente conseguir trabalhar nesses múltiplos projetos, nas diferentes engenharias e até fora das engenharias, a gente responde muito mais aos anseios da nossa sociedade”, destacou.

De olho nos próximos dez anos

Depois de uma década de expansão, o IEM projeta os próximos passos mirando áreas que devem ocupar espaço cada vez maior no setor energético. Entre as prioridades estão a mobilidade elétrica e os sistemas de armazenamento de energia. “O Instituto procura sempre estar alinhado à tecnologia e ao setor elétrico. Tudo que envolve energia e mobilidade, procuramos acompanhar para que nossos laboratórios estejam atualizados e possam prestar serviços úteis à comunidade industrial. Estamos percebendo um futuro muito promissor na área da mobilidade elétrica e também no armazenamento de energia”, projeta Bender.

Para marcar a primeira década de atividades, o IEM realizou, na noite de 12 de agosto, um coquetel comemorativo que reuniu professores, pesquisadores, estudantes, egressos, colaboradores e parceiros que participaram da construção do Instituto ao longo de sua trajetória.

Além de celebrar as conquistas acumuladas desde 2016, o encontro foi um momento para reconhecer as pessoas que contribuíram para o desenvolvimento do IEM e olhar para os desafios que devem orientar sua próxima década.

Texto: Isadora Bortolotto, estudante de Jornalismo e voluntária da Agência de Notícias
Fotos: Gabriele Mendes, estudante de Jornalismo e voluntária da Agência de Notícias
Edição: Mariana Henriques, jornalista

Santa Maria recebeu, nesta sexta-feira (19/09), o SolarButterfly, o maior veículo movido a energia solar do mundo. A tripulação do veículo, que partiu da Suíça, está na reta final de uma jornada de quatro anos ao redor do planeta, tendo percorrido até então mais de 86 mil quilômetros em 43 países. O grupo foi recebido na UFSM por professores e estudantes do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Centro de Tecnologia (CT).

Depois da chuva do começo da manhã, o sol voltou junto da chegada do veículo - fundamental para recarregar as baterias do SolarButterfly, que conta com 80m² de painéis solares. O veículo ficou estacionado em frente ao prédio principal do CT e esteve aberto para visitação da imprensa e dos estudantes. À tarde, a equipe fez uma apresentação, no auditório Pércio Reis, onde os suíços Simon Hofmann e Reto Baumann compartilharam as experiências da expedição e responderam perguntas.

O SolarButterfly

Com formato inovador, o SolarButterfly é uma tiny house autônoma em forma de borboleta, com 9 metros de comprimento. O projeto é rebocado por um carro elétrico e é abastecido por asas solares retráteis, que geram energia suficiente para percorrer até 200 km por dia sem qualquer emissão de poluentes. Idealizado pelo pioneiro solar Louis Palmer e desenvolvido pela Universidade de Lucerna (HSLU), na Suíça, é o primeiro veículo do mundo construído em grande parte com garrafas PET recicladas retiradas do oceano.

Em seu interior, a casa sobre rodas conta com uma cozinha completa, quatro camas, chuveiro e espaços de trabalho e oficina. A missão central do projeto, uma iniciativa de uma ONG (https://solarbutterfly.org/), é promover a sustentabilidade e apresentar ao público soluções economicamente viáveis para os problemas causados pelas mudanças climáticas. Envolvendo uma equipe de mais de 100 pessoas, o projeto do SolarButterfly já reuniu centenas de inovações de fácil aplicação e vem visitando escolas em vários continentes para sensibilizar os jovens acerca das tecnologias sustentáveis.

Simon Hofmann, um dos tripulantes do SolarButterfly, aponta que "a ideia nasceu durante a pandemia, com a visão de demonstrar que já é possível viajar e viver completa e suficientemente sem o uso de energia vinda de combustíveis fósseis". Ele explica a origem do nome, uma metáfora sobre a transformação que deve inspirar o modo de vida dos humanos:

"Como uma borboleta, que se transforma ao longo de sua jornada, coletamos também outras soluções que encontramos em todo o mundo, que já existem e que funcionam para frear o aquecimento global e para dar à próxima geração um planeta para viver em uma situação confortável. E isso é incrível! Por exemplo, encontramos um engenheiro na Alemanha que construiu pequenas turbinas em forma de peixe que, inseridas nos riachos, geram energia para vilarejos inteiros. Na Finlândia, descobrimos um inventor que está aquecendo areia em silos durante o verão e no inverno ele usa o calor para gerar aquecimento e energia para sua casa".

Após passar pela África e desembarcar recentemente no Uruguai, o SolarButterfly segue viagem pelo Brasil até Belém (PA), para a COP 30, em novembro, com destino final na Colômbia. Simon destaca: "Estamos indo a Belém para participar da próxima Conferência do Clima, onde políticos de todo o mundo estão se juntando. Gostaríamos de apresentar para eles o projeto SolarButterfly e todas as soluções que já coletamos, para lhes dizer que agora é hora de parar de falar e começar a agir, as soluções estão aqui". Até o fim da viagem, a equipe pretende totalizar os 100 mil quilômetros rodados, levando a mensagem da sustentabilidade.

CT-UFSM: protagonismo em mobilidade sustentável

O Centro de Tecnologia da UFSM foi escolhido como ponto de parada estratégico devido ao seu protagonismo nas pesquisas sobre mobilidade alternativa à combustão. Além do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, anfitrião da visita e um dos melhores cursos da área no país, há outras iniciativas de destaque na área. Dentre elas: o Instituto de Energia e Mobilidade (IEM, antigo INRI), que desenvolve projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovação em parceria com o setor industrial e elétrico; as pesquisas do Grupo de Pesquisas em Motores, Combustíveis e Emissões (GPMOT); e o novo grupo de competição, Bombaja H2, que está desenvolvendo um protótipo movido a hidrogênio. A acolhida à equipe envolveu também membros do Ramo Estudantil do IEEE UFSM.

Simon disse que a decisão de vir a Santa Maria se deu por sugestão de Louis Palmer, que é quem organiza o roteiro da viagem. "É uma universidade enorme, serve bem para nosso projeto e eu espero que nosso projeto também sirva para sua Universidade; estou orgulhoso de estar aqui", afirmou Simon.

Por Subdivisão de Comunicação do CT/UFSM.
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