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Document type: Dissertação
Title: Desenvolvimento de uma centrífuga humana movida a exercício para treinamento de pilotos e pesquisas aeroespaciais
Author: Albuquerque, Marcelo Possamai 
Advisor: Russomano, Thais
Abstract (native): O ser humano está adaptado a viver em uma aceleração gravitacional aproximada de 9,81 m/s², sendo ela equivalente à 1G. Caso ele sofra o efeito de acelerações de valor superior ou inferior a esse valor problemas de ordem fisiológica podem ocorrer. O agravamento desses problemas fisiológicos depende diretamente do eixo corporal afetado, a intensidade das acelerações e o tempo de aplicação das mesmas. Foguetes e aviões de caça são os equipamentos atuais que mais aplicam acelerações nocivas. Assim, para treinar a resistência do corpo humano à força G e desenvolver pesquisas na área, são utilizadas centrífugas humanas. Esses equipamentos executam movimentos circulares em torno de um eixo, produzindo uma reação inercial à aceleração centrípeta que é utilizada para simular uma força G. As centrífugas humanas vêm sendo utilizadas na fisiologia aeroespacial desde a metade do século 20. Porém, treinamentos com pilotos e pesquisas nacionais nessa área são deficitários no Brasil, uma vez que o país não possui esse tipo de equipamento. Então, para suprir essa necessidade, uma centrífuga humana foi construída no Centro de Microgravidade/FENG da PUCRS. O equipamento foi denominado Centrífuga Albuquerque e foi construído dentro de um orçamento de baixo custo, possuindo boa mobilidade comparada a outros modelos convencionais de centrífugas. Os elementos principais da Centrífuga Albuquerque são: uma Base, um disco ao redor da Base, rodas sobre o disco e um Braço sobre estas rodas, de raio 2,5 m Existe também um eixo central que interliga a Base e o Braço, de forma a permitir o movimento rotatório do Braço. Em um dos lados do Braço o voluntário ficará alocado em uma cadeira e, no outro lado, ficará um sistema de contrapesos para equilibrar as cargas do equipamento. A Base tem formato piramidal e serve para sustentar a estrutura do Braço. Ao redor da Base, encontra-se o disco, sobre o qual estão as duas rodas presentes no Braço, que servem para distribuir as cargas de ambos os lados sobre o eixo. Os eixos do sistema foram construídos em Aço 1045 e as demais estruturas em Aço 1020. A estrutura da centrífuga é capaz de suportar voluntários com pesos de 120 kg. O peso total do equipamento é calculado em aproximadamente 300 kg. O movimento da Centrífuga Albuquerque é gerado através de um equipamento de tração humana, sem a utilização de nenhum tipo de motor mecânico ou elétrico. Esse equipamento é composto por dois dispositivos que simulam as pedaladas de uma bicicleta, sendo um deles localizado externamente à centrífuga e o outro em seu interior, posicionado junto à extremidade de um dos 7 lados. Assim, o voluntário que estará sob o efeito de uma gravidade simuladatambém realizará exercícios físicos. Após testes de funcionamento do sistema, sem a presença de seres humanos em seu interior, isto é, utilizando apenas a tração externa, conclui-se que o equipamento é capaz de alcançar acelerações próximas à +3 Gz.
Abstract (english): The human body is adapted to live at an approximate gravitational acceleration of 9.81 m/s², this being equivalent to 1G. Physiological problems can occur if the body is subjected to the effects of a greater or lesser acceleration than this value. The degree of these physiological problems directly depends on the body axis affected, the intensity of acceleration and the length of time it is applied. Current equipment that can apply harmful acceleration forces includes rockets and fighter jet aircraft. Human centrifuges can be used in order to improve the resistance of the human body to this G-force, and also to develop research in this area. These devices perform a circular motion about one axis, producing an inertial reaction to the centripetal acceleration that is used to simulate G-force. Human centrifuges have been used in aerospace physiology since the middle of the 20th century. Pilot training and national research in this area are deficient in Brazil, however, as the country is lacking in this type of equipment. Thus, with this in mind, a human centrifuge was built at the Microgravity Centre/FENG PUCRS. The equipment, called the Albuquerque centrifuge, was built within a low cost budget and has good mobility in comparison to other conventional centrifuge models. The main elements of the Albuquerque centrifuge are: a base, a circular platform around the base, wheels supported on the platform, and an arm with a radius of 2.5 m situated above these wheels. There is also a central axis that connects the base and the arm, allowing the rotational movement of the arm. A subject will be positioned in a chair at one end of the arm, whilst a system of counterweights will be used at the opposite end to balance the equipment load. The base has a pyramid format and acts as the support for the arm structure. The circular platform around the base supports the two wheels that extend down from the arm, and these serve to distribute the load on both sides on the axis. The system axes were constructed using 1045 steel and the other structures using 1020 steel. The structure of the centrifuge is able to support the weight of a volunteer up to 120 kg. The total weight of the equipment itself is estimated to be about 300 kg. The movement of the Albuquerque centrifuge is generated by means of human-powered equipment, without the use of any form of mechanical or electrical motor. This equipment comprises of two devices that simulate the pedaling of a bicycle, one being located externally to the centrifuge, and the other being fitted internally and positioned at one end of the arm. Thus, the volunteer can also perform physical exercise whilst being under the influence of simulated gravity. Having tested the system without the presence a person onboard, that is to say, using external traction only, it is concluded that the equipment is capable of achieving an acceleration close to +3Gz.
Keywords: ENGENHARIA ELÉTRICA
MICROGRAVIDADE
FORÇA CENTRÍFUGA
GRAVITAÇÃO
MEDICINA AEROESPACIAL
PILOTOS (AERONÁUTICA) - TESTES
CNPQ Knowledge Areas: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: BR
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Citation: ALBUQUERQUE, Marcelo Possamai. Desenvolvimento de uma centrífuga humana movida a exercício para treinamento de pilotos e pesquisas aeroespaciais. 2012. 140 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2012.
Access type: Acesso Aberto
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/3042
Issue Date: 30-Mar-2012
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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