Foram fornecidos cabos multicoaxiais, montados e semirrígidos para geração de radiofrequência e ligação de equipamentos.
Texto e edição por: Rosângela Ribeiro Gil
imprensa@afdatalink.com.br
Arte e fotos por: Cristina Camacho
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A Datalink orgulha-se de ter fornecido cabos para a maior e mais complexa infraestrutura científica do Brasil, o Projeto Sirius, do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), que integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP). A Datalink forneceu cabos multicoaxiais de LMR195, cabos montados como jumper de RG316 com SMA e N macho e cabos semirrígidos azul com conectores SMA macho para o LNLS. “Além dos cabos, fizemos o serviço de instalação. Os nossos cabos multicoaxiais foram utilizados para gerar sinal de radiofrequência (RF) para impulsionar o elétron, e montados foram usados para ligar o equipamento que gera o sinal com os instrumentos”, explica o engenheiro Edson Borges, gerente de Tecnologia e Inovação da Datalink.
Imagem dos cabos fornecidos para o projeto Sirius. Crédito: Datalink.
Para ele, foi uma experiência importante e inédita para a equipe da empresa que acompanhou e deu assistência, junto com os profissionais do LNLS, a todo o processo de implantação. Depois das fabricações dos cabos, a Datalink enviou duas equipes. “A primeira passou os cabos nas calhas elétricas, já a segunda fez a montagem e instalação. Participei da última equipe, minha função era inspecionar e testar os cabos junto com um profissional do Sirius”, lembra Borges.
O projeto Sirius permitirá a realização de pesquisas de fronteira, contribuindo para a solução de grandes desafios científicos e tecnológicos, como o desenvolvimento de medicamentos e tratamentos para doenças, novos fertilizantes, espécies vegetais mais resistentes e outras tecnologias para agricultura, fontes renováveis de energia, entre muitas outras aplicações, com potencial para gerar grandes impactos econômicos e sociais. Ele é aberto à comunidade científica brasileira e internacional.
Engenheiro Edson Borges que acompanhou a instalação dos cabos em frente à sede do LNLS, em Campinas. Crédito: Acervo pessoal.
Após o desenvolvimento dos cabos para o projeto Sirius, a Datalink obteve projeção internacional e foi escolhida para desenvolver e fabricar os cabos que controlam o feixe de elétrons da fonte de luz síncrotron da Australian Synchrotron, na Austrália. Borges observa que os cabos, para esse tipo de aplicação, exigem particularidades sensíveis na blindagem para evitar interferências de sinais externos, bem como nos materiais usados com o objetivo de deixá-los altamente flexíveis. Borges reforça que a equipe da Datalink se sente muito orgulhosa “por ter contribuído com o desenvolvimento da ciência nacional e mundial”.
Sirius está abrigado num prédio de 68.000 m², com técnicas de obras civis mais sofisticadas já construídas no País. Isso se deve por causa das exigências de estabilidade mecânica e térmica sem precedentes, desafiando a engenharia brasileira.
Linha do tempo – Construção do Sirius
Crédito: CNPEM.
Para falar mais sobre o projeto Sirius e a experiência da utilização dos cabos da Datalink, entrevistamos o engenheiro Sérgio Rodrigo Marques, coordenador da área de Instrumentação Eletrônica e Software do CNPEM.
Dá encomenda até a instalação dos cabos no Sirius, como foi ou tem sido a experiência com a Datalink?
A parceria entre o CNPEM e Datalink, durante todos estes anos, transcorreu de maneira muito suave, sem percalços. Foram projetados, montados e instalados milhares de cabos coaxiais ao longo dos aceleradores de partícula que compõem as fontes de luz. O índice de problemas foi muito baixo e quanto a isso ficamos sempre muito satisfeitos com a rápida resposta e soluções fornecidas pela equipe Datalink quando eram acionados para alguma verificação em campo.
O senhor poderia nos falar como se deu a aproximação do LNLS e a Datalink?
Importante mencionar que o Sirius é a segunda fonte de luz síncrotron do Brasil, e da América Latina. A primeira fonte de luz síncrotron a operar, no Hemisfério Sul, e que funcionava aqui no campus do CNPEM [em Campinas], foi desativada, em 2019, após mais de 20 anos de operação para usuários do mundo todo.
Nessa primeira máquina, usávamos cabos e conectores coaxiais de outro fornecedor nacional para alguns dos sistemas de instrumentação de radiofrequência e diagnóstico de feixe. Mas a experiência não foi boa. Após alguns anos de operação, tivemos de migrar para fornecedores internacionais e realizar um complicado processo de substituição de cabos coaxiais e conectores de alguns sistemas.
Em 2015, iniciamos um processo de busca por novos fornecedores, que reuniu algumas poucas empresas internacionais e a brasileira Datalink. Após avaliação de protótipos e uma longa fase de interação com as equipes de engenharia de todas as empresas, a Datalink foi escolhida por apresentar uma solução mais vantajosa em termos técnicos e financeiros.
Engenheiro, o senhor poderia nos explicar a utilização dos cabos da Datalink na operação do acelerador de elétrons do Sirius?
O projeto Sirius é uma das três únicas fontes de luz síncrotron de quarta geração do planeta. Existem outras duas em operação: o MAX-IV, na Suécia, e o ESRF-U, na França. Dezenas de outras fontes de luz, menos avançadas, estão em operação no Hemisfério Norte.
Uma fonte de luz síncrotron é composta por um complexo de aceleradores de partículas. Uma característica primordial dessas máquinas é a estabilidade estrutural do prédio, que deve estar totalmente isolado de interferências externas, como a vibração ou movimentos mais lentos que possam ser induzidos por rodovias próximas, vento, chuva, gradientes térmicos etc. Qualquer interferência desse tipo aparece como um distúrbio na posição do feixe de elétrons que vai causar perda de qualidade da luz síncrotron produzida.
Engenheiro Sérgio Rodrigo Marques dentro do Linac, acelerador linear do Sirius. Crédito: Divulgação | CNEM.
Para medir a estabilidade do feixe de elétrons que circula nos aceleradores do Sirius, são usados monitores de posição de feixe, cuja sigla em inglês é BPM. Cada BPM gera quatro sinais de radiofrequência [RF] que, quando computados, fornecem a posição do feixe naquele ponto específico do acelerador. Nos 520 metros de circunferência do acelerador principal existem mais de 160 BPMs, cada um produzindo quatro sinais de RF cuja potência absoluta está na casa das dezenas de microwatts.
Podemos dizer que é aí que começa o desafio da engenharia: calcular a posição do feixe significa medir as diferenças de amplitude entre esses tênues sinais de RF com uma grande precisão. Em outras palavras, se o cabo ou conector coaxial, por algum motivo, ao longo do tempo, provocar pequenas variações na atenuação do caminho dos sinais, mesmo que isso gere diferenças da ordem de nano Watts somente em algum dos quatro sinais num BPM, isso será interpretado pelo sistema como uma mudança de posição do feixe. O sistema de correção da órbita do feixe atuará para corrigir esta falsa mudança provocando distúrbios na luz síncrotron.
Um BPM tem funcionamento similar a um sistema de geoposicionamento global (GPS), porém, ao invés de se basear no tempo de transmissão e recepção dos diferentes sinais de diferentes satélites, o BPM se baseia na diferença de amplitude de diferentes sinais vindos de diferentes antenas. Ao invés de ter satélites posicionados a muitos quilômetros de distância e ter alguns poucos metros de exatidão, os BPMs possuem antenas separadas de poucos centímetros e determinam a posição do feixe com resolução da ordem de poucos nanômetros.
A nova fonte de luz síncrotron brasileira está planejada para colocar o Brasil na liderança mundial desse tipo de projeção de luz. O senhor poderia nos explicar o objetivo de toda essa infraestrutura e como a sociedade brasileira pode se beneficiar do empreendimento?
Uma das funções do projeto Sirius é elevar o patamar da ciência brasileira. O projeto bilionário é financiado pelo governo federal e com certeza representa a ferramenta mais versátil hoje disponível na América Latina para pesquisas científicas, ou seja, num único lugar é possível concentrar muitas aplicações de alto impacto do Brasil.
Fontes de luz síncrotron são equipamentos multidisciplinares de grande porte que produzem uma luz de amplo espectro, que vai desde os raios infravermelhos, passando pelos ultravioletas, até os raios-X. Essa diversidade de “cores” da luz e suas características únicas de intensidade e brilho permitem o estudo da matéria em praticamente todas as áreas, em nível atômico.
Linha do tempo – Instalação dos cabos da Datalink
Crédito: CNPEM
Cientistas que pesquisam questões nas áreas de energia renovável, saúde, agricultura, sustentabilidade e meio ambiente precisam fazer análises em uma escala de átomos e moléculas que só é possível com esse tipo de acelerador de partículas. Materiais mais leves e resistentes, melhores fármacos, equipamentos de iluminação mais eficientes e econômicos, melhores fertilizantes e instrumentos menos poluentes são exemplos do que pode ser pesquisado em detalhes no Sirius.
O senhor também poderia discorrer sobre o ineditismo do projeto Sirius e como ele significou novos desafios em pesquisas e também à engenharia nacional?
O complexo de aceleradores do Sirius é formado por milhares de componentes espalhados em diversos sistemas, desde a automação industrial que controla a temperatura do prédio dentro de limites pré-estabelecidos de variação até sistemas super precisos de movimentação que funcionam sob ultra alto vácuo, no mesmo nível de vácuo que se tem na superfície da lua.
Os aceleradores de partículas são compostos por mais de mil eletroímãs alimentados por fontes de energia super estáveis. Vinte ímãs permanentes – que não precisam de fontes de energia para produzir campo magnético – com cerca de 1,3 toneladas cada, compostos de magnetos de NbFeB (neodímio ferro boro) também fazem parte do acelerador.
O sistema de câmaras de vácuo dos aceleradores do Sirius compreende mais de 1300 metros de tubos de cobre de alta pureza ou aço inoxidável seguindo rígidas tolerâncias mecânicas e níveis de limpeza, já que o feixe de elétrons viaja a velocidades próximas à da luz, 300.000 km por segundo, percorrendo o interior destas câmaras de vácuo e não podendo sentir sobressaltos devido a soldas ou junções das diferentes peças. Diversos sensores de temperatura, pressão, humidade etc. monitoram em tempo real a “saúde” de todos os equipamentos. Todos os grandes componentes do acelerador são suportados por berços de aço e concreto especial muito estáveis, especialmente projetados para reduzir vibração.
Todos os equipamentos do acelerador possuem alguma interface de comunicação e são conectados a um sistema de controle com capacidade de ler ou aturar simultaneamente em dezenas de milhares de pontos diferentes. Quase 200 mil variáveis ligadas a este sistema de controle são registradas algumas vezes por segundo num sistema de arquivamento de dados. Um sofisticado sistema de segurança à prova de falhas protege os componentes críticos do acelerador bem como impede o acesso de pessoal não autorizado a áreas específicas. Isso tudo sem mencionar o próprio prédio que abriga o Sirius, uma obra prima da engenharia civil brasileira, cuja fundação principal é isolada do restante do terreno do CNPEM e composta por cerca de 1300 estacas de concreto de 15 metros de comprimento, dispostas sob quase três metros de solo modificado com alto grau de compactação, incluindo o piso que suporta os aceleradores, de 90 centímetros de espessura. Inúmeros outros sistemas e componentes fazem parte desse grandioso projeto.
Ambas as fontes de luz, a primeira na década de 1990 e o Sirius, alguns anos atrás, foram construídos com alto grau de nacionalização, mais de 80% dos recursos financeiros foram investidos no Brasil. A grande diferença é que o Sirius contou com uma forte presença da indústria nacional em diversas áreas, que foi convidada a participar dos desafios de engenharia. Muitas vezes as empresas foram capacitadas e receberam treinamentos para que pudessem produzir, em grande quantidade e com padrão de qualidade adequado, os componentes do Sirius.
Empresas de prestação de serviço de usinagem de precisão para peças que trabalham em ambiente de vácuo são necessárias não só para aceleradores de partícula, mas para a indústria, por exemplo, farmacêutica. Algumas destas empresas existem no Brasil graças às oportunidades trazidas pelo projeto Sirius. Muitos exemplos como esse mudaram as capacidades produtivas das empresas parceiras do Sirius ao longo dos anos de projeto e construção dos aceleradores.
Linha do tempo – Inauguração do Sirius
Crédito: Datalink.
Atualmente, como está operacionalidade do Sirius?
O Sirius foi projetado para ter até 38 estações experimentais operando simultaneamente. Estas estações possuem nomes que remetem à fauna e flora brasileira, outro diferencial interessante do projeto. Na primeira fase de operação do Sirius, 14 estações experimentais foram previstas, dentre as quais sete estão em comissionamento, ou seja, já estão realizando pesquisas com usuários externos, mas a infraestrutura ainda está sendo testada e validada. As estações atualmente em comissionamento são: Carnaúba, Ema, Cateretê, Ipê, Imbuia, manacá e Mogno. Duas estações estão em projeto, a Sapê e Jatobá. As outras, Cedro, paineira, Quati, Sabiá e Sapucaia estão em fase de montagem.
Sobre o LNLS
Criado em 1984, o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), que integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP), uma Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), foi responsável pela construção e operação da primeira fonte de luz síncrotron do Hemisfério Sul. Chamada UVX, a fonte de luz operou de 1997 a 2019, beneficiando cerca de mil pesquisadores a cada ano. Ao longo desta trajetória, o LNLS buscou atrair pesquisadores e engenheiros, cuja capacitação promovesse o desenvolvimento de campos tecnológicos importantes para o País.
O LNLS também desenvolveu localmente o conhecimento sobre a construção dos aceleradores e das linhas de luz, com a produção de componentes e equipamentos no Brasil, sempre que possível. Essa estratégia reduziu o custo de construção de sua primeira fonte de luz síncrotron, além de permitir o domínio do conhecimento para a manutenção e atualização da máquina e da instrumentação científica ligada a ela. O conhecimento técnico-científico acumulado ao longo dessas três décadas, por cientistas, engenheiros, técnicos e especialistas em diversas áreas do conhecimento, tornou possível o desenvolvimento do Sirius, um equipamento científico extremamente sofisticado e mundialmente competitivo.
