Autor: Barracuda Composites

A junção de placas planas pré-fabricadas do tipo K-lite pode ser feita através de perfis com vários formatos, ângulos e acabamentos. Estes perfis são principalmente utilizados para junções e acabamentos no interior do barco, como módulos, divisórias, camas, camarotes e pisos.

Estes perfis de junção podem ser fabricados em diferentes tipos de materiais, porém os mais encontrados no mercado são de plástico, fibra de vidro e alumínio. Também podem ser fabricados em fibras de carbono, que se adaptam muito bem aos painéis K-lite com honeycomb Nomex, laminados pelo método de infusão.

Atualmente, existe uma variedade de maneiras de unir painéis a perfis. Eles podem ser simplesmente encaixados, colados ou fixados com adesivos, rebites ou parafusos. A primeira opção não admite grandes esforços, já as uniões coladas suportam maiores tensões e, por fim, as junções com adesivos a base de epoxy oferecem uma boa qualidade estrutural.

As vantagens de utilizar essas uniões são a facilidade e velocidade de montagem dos painéis, possibilitando ao construtor uma economia substancial de mão-de-obra e maquinário. Isso é facilmente percebido se compararmos a quantidade de mão-de-obra utilizada para a construção de um interior com chapas de compensado e o mesmo trabalho feito com placas planas pré-fabricadas do tipo K-lite com núcleos de espuma de PVC e unidas com perfis industrializados.

Determinar qual a melhor resina de laminação para o reparo talvez seja a decisão mais difícil a se tomar. Existem uma dezena de prós e contras na lista de possíveis resinas utilizadas para reparo cosmético e estrutural de um barco.  Durante muitos anos quase todos os reparos de barcos fabricados com resina poliéster ou estervinílicas eram feitos com o mesmo tipo de resina base da construção, até porque não havia muitas opções disponíveis para os construtores (mesmo os profissionais).

Até pouco tempo atras não existiam as resinas epoxy de laminação que existem hoje e, a maioria delas, eram sistemas de resina e endurecedores formulados para a fabricação de adesivos viscosos e que quase nunca conseguiam oferecer boa resistência à flexão. Elas também não eram formuladas para curar em temperatura ambiente, e fazer pós cura em um reparo em céu aberto é bem complicado.

Não resta dúvida que as resinas à base de epoxy têm um maior poder de adesão e, por isto mesmo, são muito procuradas para reparos maiores que comprometem grandes áreas da estrutura do casco. Por melhor que sejam formuladas as resinas poliéster, infelizmente elas não tem o poder de adesão de um radical epoxy. Entretanto, a escolha da resina epoxy não deve ser feita somente pelo o preço do produto. A maior parte das resinas epoxy disponiveis em revendas não são apropriadas para reparo estrutural em material composto pois não desenvolvem boa resistência a tração, e tem um enorme potencial de dificultar a impregnação correta das fibras devido à alta viscosidade.

Em geral as resinas epoxy aderem perfeitamente bem sobre laminados de resina poliéster ou estervinílica, mas o contrário não é verdade. As resinas epoxy desenvolvem em sua superficie um tipo de “blush” oleoso que e incompatível com a reação da resina poliéster.

Se o reparo for executado com resina epoxy, então todo o restante do trabalho deve ser feito com a mesma resina. Se houve reforços ou colagens secundárias na área do reparo ele deve ser feito com epoxy. Talvez isto limite um pouco o uso deste produto, pois muitos construtores iniciantes não têm muita experiência com este tipo de material e seu procedimento de laminação.

Caso o construtor tenha que atender uma emergência de seu estaleiro, ele precisa planejar com antecedência a composição do seu ‘kit de reparo’ levando em conta o que será feito e quais as características do local em que a embarcação está docada. De qualquer modo esse é um kit básico que o construtor sempre deve ter em mãos. Essa lista também se aplica a quem estiver em cruzeiros longos e quer ficar livre de ter que procurar os materiais perto da marina que o barco fundear.

O kit de reparo, deve ser composto por 500 g de massa epoxy com endurecedor à prova d’água, um tubo de selante e um rolo de fita adesiva de PVC. Para pequenos cruzeiros, metade dessas quantidades é aceitável, para grandes cruzeiros leve sempre o dobro. Cargas ou espessantes podem ser de grande ajuda se usados corretamente na confecção de massas de aparelhamento ou colagem. Cab-O-Sil®, Aerosil®, microballons, microfibras são alguns tipos de cargas bastante usados em reparos. Abra o kit em casa e trabalhe nas instruções de mistura, escreva de forma clara em uma ficha guardada junto com o kit. Lembre-se que nem todo mundo é um expert. Não espere por uma emergência para descobrir como uma resina funciona. Adquira material extra e sempre leia as instruções antes de usar os produtos.

A maior parte dos materiais usados no reparo de cascos de fibra de vidro são praticamente os mesmos necessários à construção. Portanto, kits de reparo normalmente contém mantas e tecidos de fibra de vidro, resina poliéster, gelcoat, catalisadores e tintas podem ser aplicados sempre com bom resultado. Resinas a base de epoxy têm sido cada vez mais aplicadas em reparos, em razão do seu alto poder de colagem. Entretanto sempre fique atento para ter um kit compacto e que não vai gerar muito peso a bordo!

A forma do casco é definida de acordo com a sua aplicação. Existem basicamente três tipos de casco: de deslocamento, de semi-deslocamento e de planeio. Linhas mais arredondadas são desejadas em cascos de deslocamento, como é o caso dos trawlers e traineiras de pesca, que possuem sua velocidade limitada pelo seu comprimento e deslocamento. No caso de barcos a vela, as linhas são esbeltas na proa, enquanto na popa são arredondadas e cheias para gerarem uma formação de ondas ideal para a sua performance, tanto no contravento quanto no vento de popa.

 Algumas embarcações operam em condições intermediárias, entre o planeio e o deslocamento, e possuem cascos de semi-deslocamento. Estes cascos têm formas também intermediárias, com proas arredondadas e popas mais planas com menos volume.

No caso de cascos planadores, as linhas são projetadas com fundo plano, para poderem planar com mais facilidade, e a forma em “V” do fundo é definida de acordo com o tipo de mar onde a embarcação irá operar. Caso você queira passear com a família em águas abrigadas, então um casco com fundo plano e pouco “V” será a melhor opção de desempenho. Por outro lado, se o objetivo é pescar em águas agitadas com muita formação de ondas, então é melhor escolher um casco com uma boa dose de “V” para fornecer uma navegação confortável e segura.

A maior parte dos problemas superficiais em barcos construídos em série é provocada pela má aplicação do gelcoat, que é a camada mais externa de acabamento do casco. No caso de um casco atacado por bolhas a melhor opção é a utilização de um revestimento a base de resina epoxy.

Existe atualmente uma grande variedade de produtos específicos para esta finalidade, entretanto, qualquer resina epoxy sem solventes, pode também fazer o trabalho, mas tenha certeza de que o sistema escolhido, de resina e endurecedor, vai conseguir curar em um filme bem fino. Dependendo do tipo de mistura ou qualidade do endurecedor vai ser difícil conseguir uma boa cura e dureza final do revestimento e o trabalho terá sido em vão.

Se possível, inicie o trabalho imediatamente após ter retirado o barco da água. Remova toda a superfície do gelcoat contaminado abaixo da linha d’água, usando uma lixadeira, mas com muito cuidado para não ferir as camadas de fibra de vidro. A remoção do gelcoat acelerará o processo de secagem do laminado.

Lave o casco com água doce e espere por algumas semanas até a secagem completa do laminado. Em localidades com grande incidência de umidade é interessante instalar uma tenda plástica que cubra toda a área da obra, colocando no interior um desumidificador e aquecedores. A garantia do sucesso do reparo está diretamente ligada ao grau de secagem do casco.

Para monitorar a quantidade de umidade no casco pode se utilizar um medidor de umidade que ao percorrer a superfície do casco detecta se ele ainda apresenta qualquer grau de umidade. O tempo de secagem pode variar entre duas e oito semanas dependendo do estado do casco, embora cascos muito atingidos pela osmose possam necessitar de mais de quatro meses de secagem.

Após ter certeza de que ele está pronto para o reparo, aplique duas a três camadas de resina epoxy, com aproximadamente 0.2 mm por camada, cumprindo rigorosamente o intervalo de aplicação entre demãos. Depois de ter impermeabilizado o casco, lixe ligeiramente o fundo e aplique duas demãos de primer epoxy e em seguida a tinta anti-incrustante, isso criará uma camada espessa que dificultará a entrada de água.

A temperatura do ambiente de laminação é uma condição crucial para um bom trabalho. O ideal seria que todas as laminações fossem feitas em situações com controle de temperatura a fim de uniformizar o processo de cura, permitindo uma curva de cura ideal da resina, evitando distorções na peça e desgaste dos moldes.

O resultado de uma laminação com temperatura controlada só mostrará seus benefícios alguns anos após o barco ser lançado ou quando este estiver sujeito a severas condições de operação, e por essa razão é difícil de convencer a um fabricante em modificar seu padrão corrente de construção.

Para qualquer construção em fibra, a temperatura de trabalho deve ser mantida constante ou, pelo menos em uma determinada faixa. Para resina poliéster, a temperatura mínima varia entre 15 e 18 ºC, mas é possível laminar a temperaturas mais baixas usando maiores taxas de catalisador e acelerador ou ainda resinas de alta reatividade. A maior razão para não laminar peças abaixo destas condições é que as propriedades do laminado ficarão muito aquém dos seus valores ideais, o que se reflete diretamente em um problema na segurança e performance do barco.

Enquanto algumas resinas precisam ser curadas em temperaturas elevadas, aquelas utilizadas na construção de barcos devem ser trabalhadas idealmente a uma temperatura constante de 25ºC. Isto irá proporcionar uma cura homogênea sem distorções ou desmoldagem precoce.

Dependendo do tipo de construção, a pós-cura com temperatura elevada (depois da cura inicial a temperatura ambiente) pode trazer benefícios para o laminado. Esta prática irá acelerar o processo de maturação durante o endurecimento, aumentando as propriedades finais do laminado.

Para barcos de produção que utilizam materiais tradicionais, a pós-cura é normalmente dispensada, mas quando os barcos são feitos com produtos de alta performance, como resinas e adesivos a base de resina epoxy ou mesmo estervinílicas, ela é sempre muito importante. Resinas usadas nesses trabalhos, e sujeitas a pós cura, podem apresentar um ganho de propriedades mecânicas em mais de 20%.

Embora uma temperatura mais alta dentro da sala de laminação aumente a taxa de cura da matriz de resina, nada irá substituir o uso da proporção correta de catalisador dentro da resina. A melhor configuração é curar a resina em uma temperatura estável durante o seu primeiro período de cura e depois submeter o laminado a um processo de pós-cura.

A ventilação na área de laminação é importante não somente para manter o ambiente agradável para os laminadores, mas também para remover os gases liberados pelos produtos químicos. Muitas das resinas emitem gases fortes que podem ser prejudiciais à saúde com a exposição contínua e confinada. Para laminações pequenas e esporádicas, a ventilação natural é suficiente, mas para um trabalho intenso e em série, a ventilação forçada deve ser feita com mangueiras flexíveis que podem ser direcionadas para dentro dos moldes na área de laminação.

Construtores amadores, trabalhando ao ar livre não precisam se preocupar com esse aspecto, embora a temperatura e a umidade ainda sejam problemas a serem resolvidos. Vapores que se formam dentro de grandes moldes durante a laminação podem ser removidos com um simples ventilador, o que certamente irá garantir melhores condições de trabalho e cura do laminado.

Pouca iluminação é uma das piores situações que um construtor pode experimentar. A dificuldade de se trabalhar nestas condições só é sentida quando um grave defeito aparece. Neste ponto já é tarde demais para correções. Para que os defeitos sejam observados e removidos enquanto a laminação é feita deve sempre haver iluminação boa e uniforme em toda a área de fabricação.

Entretanto, o construtor deve evitar incidência direta de luz solar sobre as áreas de laminação ou mesmo durante o processo de cura. O aumento de temperatura provocado pelo sol incidindo diretamente no laminado, ou mesmo sobre o molde, pode modificar o tempo de cura e as propriedades finais do laminado. A incidência de luz solar direta sobre uma peça em processo de cura também pode modificar o padrão de geltime da resina e causar empenos graves que depois não vão poder ser consertados.

O uso de materiais para o isolamento térmico, posicionados sob o convés e o teto da cabine, proporciona um ambiente agradável, seja no verão ou no inverno, mesmo que não haja ar condicionado a bordo. Estes materiais na maioria das vezes espumas sintéticas são fabricadas de poliestireno expandido, lã de vidro, poliuretano ou mesmo a própria espuma de PVC que faz parte estrutural do convés.

O construtor, principalmente de barcos de grande porte, deve ter em mente que o dimensionamento do sistema de ar condicionado é resultado do isolamento térmico de todas as faces de uma cabine. Assim, nada melhor que utilizar construções do tipo sandwich que proporcionam um ganho duplo, tanto no aumento de resistência mecânica, quanto na economia da carga térmica, uma vez que as propriedades físicas e mecânicas das espumas de PVC apresentam excelentes características de isolamento.

Ao escolher os materiais que vão na estrutura da sua embarcação, o construtor deve reservar atenção especial ao isolamento térmico e acústico. Ele pode gerar conforto a um baixo custo, e poupar recursos que seriam utilizados sistemas de refrigeração e aquecimento.

Sempre que tiver a possibilidade o construtor deverá dar prioridade aos produtos sintéticos, de modo a evitar o excesso umidade, que pode causar o apodrecimento dos forros e mobílias da embarcação. Barcos construídos a base de materiais metálicos, como aço e alumínio, devem sempre procurar opções de isolamento térmico que evitem ao máximo o aumento de peso total da estrutura.

Toda vez que houver um aumento no peso total da embarcação, o construtor poderá estar alterando o seu centro de gravidade, possivelmente comprometendo o barco, desencadeando novos reparos em outros pontos para que tudo fique balanceado e equilibrado.

Materiais compostos oferecem o melhor conjunto de desempenho estrutural e cosmético para construção de embarcações, além de apresentarem alta durabilidade no ambiente hostil de operação. No entanto, quando submetidos a impactos, os materiais compostos nem sempre são capazes de absorver a energia e distribuí-la de forma eficiente ao longo da estrutura, o que os torna sujeitos a alguns danos pontuais.

Esses danos podem acontecer em grandes áreas, pequenos pontos ou apenas em locais cosméticos. Se os danos não forem catastróficos, é fácil e rápido de realizar reparos com materiais compostos seguindo algumas instruções simples.

Se os danos forem cosméticos, é possível reparar facilmente com a aplicação de massas poliéster ou epoxy com cargas ou aditivos e em seguida pintura. Um detalhe importante nesse tipo de situação é a necessidade do uso de uma resina compatível com a estrutura original para que ela possa refletir as deformações e tensões que a nova estrutura será submetida.

Um outro ponto importante é que embarcações antigas que utilizam compensado naval estão sujeitas ao apodrecimento da madeira pela entrada de água no laminado. Se isso acontecer, recomenda-se que a madeira também seja substituída por espumas PVC, que não absorvem água e umidade.

No caso de pequenos reparos ou delaminações no laminado original é preciso realizar um “tap test” para verificar a extensão do problema. O tap test é basicamente um teste feito com um pequeno martelo de cabeça redonda para determinar as diferenças de ruído na estrutura e verificar a presença de delaminações no interior do laminado. 

Feito isso, o prosseguimento do reparo deve, em seguida, promover a limpeza da superfície a ser reparada com acetona ou outro solvente para garantir que todas as impurezas sejam removidas. É importante esperar até que todo solvente evapore e não haja resíduos sobre a área a ser trabalhada. 

Após o lixamento, a superfície deve passar por uma limpeza novamente. Nesse ponto, os procedimentos de reparo são um pouco diferentes em situações em que o construtor tem acesso a um ou aos dois lados do reparo. No caso de acesso aos dois lados, o molde pode ser construído em uma chapa de compensado ou MDF para que possa se curvar à geometria da embarcação, se necessário. A fixação pode ser feita com fitas ou com parafusos nas arestas e sua superfície deve ser preparada com desmoldante.

Se não houver acesso pelos dois lados é importante que o molde não seja preparado com desmoldante e seja fabricado com material compatível com a resina de reparo. Para colagem do núcleo, pode ser utilizado um adesivo a base de resina epoxy com agente tixotrópico de sílica ou uma massa de colagem a base de resina poliéster com microesferas.

Com o adesivo curado, é possível realizar a laminação das camadas de reparo. Deve ser executada da mesma maneira que reparos em laminado sólido, inclusive utilizando uma manta em contato com o núcleo para ancorar os reforços. As camadas devem se sobrepor em escala para acompanhar a inclinação do chanfro.

O último passo é a laminação do reparo na face interna, seguindo os mesmos passos anteriores. A superfície deve ser preparada com chanfro de proporção 12:1 e o mesmo número de camadas estruturais devem ser laminadas.

Quando for necessário substituir o núcleo, a escolha deve ser sempre por uma densidade igual ou superior que a original. Não é necessário chanfrar o material sandwich, a não ser que ele possua uma resistência diferente do restante do casco. Se esse for o caso, o chanfro deve ter uma proporção mínima de 4:1. A nova peça de espuma deve ser colada ao reparo usando uma massa compatível com o restante da estrutura.

Tecidos biaxiais são boas opções pela facilidade de moldagem. É sempre recomendado utilizar a mesma sequência do laminado estrutural ou ao menos combinar os tecidos para que a rigidez seja equivalente ao restante do barco. A resina mais recomendada para reparos estruturais é a epoxy por possuir a melhor adesividade em qualquer superfície.

As melhores opções de resina epoxy são aquelas curadas com aminas e que tem uma proporção de mistura de 3:1 (300gr de resina para 100gr de endurecedor). Com os tecidos pré-cortados e o molde em sua posição preparado com desmoldante, é possível começar a laminação sobre a área a ser reparada.

O reparo em regiões de grandes espessuras deve ser feito em etapas, não ultrapassando 4 mm por vez. Isso garante que não haja pontos de alta concentração de calor, o que poderia prejudicar a cura ou as propriedades do laminado ao redor do reparo. Após a laminação das camadas de tecido, o construtor pode utilizar uma camada de peel ply para preparar a superfície para os processos de acabamento.

Os procedimentos para reparos podem ser consultados em mais detalhes no livro Manual de Construção de Barcos e também em outros posts do blog!

Os sistemas a base de epoxy são uma classe de resinas termofixas com amplo espectro de viscosidade, reologia e velocidade de cura, o que possibilita seu uso em uma grande variedade de aplicações como, por exemplo, resinas de laminação, adesivos, selantes, tintas e vernizes. Por incrível que pareça, apenas 5% das resinas epoxy consumidas no mundo são utilizadas para laminação de materiais compostos e desse universo 90% é utilizada na fabricação de pás eólicas.

Resinas epoxy podem ser definidas como todas aquelas em que as ligações químicas ocorrem através de grupos de radicais epoxy. No estado básico, essas resinas podem ser líquidas ou sólidas. No estado sólido, elas são termoplásticas, com a habilidade de serem dissolvidas pelo calor e endurecidas pelo resfriamento. Sua conversão para o estado sólido ocorre através do processo de polimerização pela adição de um endurecedor que inicia uma reação irreversível de ligação entre as moléculas. Os endurecedores compõem parte da estrutura polimérica final da resina, portanto sua escolha possui influência no desempenho mecânico das peças finalizadas.

A taxa de resina/endurecedor é muito diferente de outras resinas e, dependendo do sistema utilizado, pode variar em 100:12, 100:25, 100:30 e até mesmo 100:50 partes em peso de resina e endurecedor. Para o construtor de barcos as resinas que costumam apresentar melhores características mecânicas a temperatura ambiente costumam variar a proporção resina endurecedor de 100:25 até 100:33.

O gel time da resina epoxy pode variar entre poucos minutos e várias horas, conforme a necessidade do construtor. Essa grande vantagem em relação a outros sistemas de resinas pois o tempo de cura pode ser controlado pela escolha do tipo de endurecedor, que pode ser lento, médio ou rápido. Uma combinação de endurecedores pode ser utilizada para que se alcance um tempo de gel intermediário e adequado para uma determinada peça. Um erro muito comum cometido pela maioria dos laminadores é aumentar ou diminuir a proporção de endurecedor indicada pelo fabricante para modificar o tempo gel. Ao contrário das resinas poliéster e estervinílicas, a proporção resina/endurecedor não pode sofrer alteração.

Com seu gel time variando entre 15 minutos e 12 horas, as resinas epoxy possuem formulações adequadas para laminações manuais, vacuum bag e até mesmo infusão.

Há uma certa resistência por parte dos construtores de barcos de produção seriada em usar resinas epoxy por questões de custo, mas atualmente já se encontram opções com propriedades mecânicas excelentes para laminação e cura à temperatura ambiente com um custo bem acessível embora a resina seja apenas uma pequena parte do custo total do barco. No caso de utilização de fibras como Kevlar® e carbono, este valor é baixo ao levar em consideração a melhora significativa de performance no laminado.

Se esse tipo de resina for utilizado com precisão é possível se obter teores de fibra até duas vezes maiores que nos laminados convencionais em resina poliéster, o que também proporciona melhores propriedades mecânicas e necessidade de uma quantidade menor de fibras de reforço para o mesmo trabalho. Assim, computando o peso final do laminado, peso da resina, resistência e velocidade de construção, é possível concluir que a diferença em termos de custo das resinas poliéster e epoxy pode não ser tão discrepante.

Às vezes passa despercebido, até mesmo para o construtor experiente, o dilema do fabricante de espuma de PVC de usar cor neutra ou usar uma cor para cada densidade. No inicio da fabricação das espumas de PVC na década de 1970, as espumas eram todas de cor neutra, independente da densidade. Na época, as formulações e a produção não eram tão sofisticadas como hoje, e a decisão de manter todas as densidades de cor neutra (creme) era bem aceita.

Com o passar do tempo, e com o uso mais frequente deste material para a fabricação de barcos, notou-se que em um único modelo de barco os construtores utilizavam 2 ou 3 densidades diferentes de espuma. Depois que elas eram processadas e cortadas para a serem coladas na estrutura sandwich, o restante do material, ou a sobra das placas, não tinha nenhuma identificação, dificultando a sua reutilização com segurança, uma vez que não se sabia quais eram suas densidades.

Depois disto um dos fabricantes de espuma decidiu “colorir” a espuma para codificar cada densidade e assim ficou mais fácil para todos os construtores identificarem qual o “tipo” de espuma estava sendo usada em cada parte do barco, além de facilitar o reaproveitamento das sobras no projeto seguinte.

Hoje em dia as opiniões divergem e existe um fabricante que não usa corante na espuma e outro que usa…  veremos nos próximos anos como fica essa tendência de codificar ou nas as espuma!

No último post do blog abordamos a trama do tipo Twill (Sarja), como é o tecido e suas aplicações e manuseio. Este post será dedicado a trama Plana que é outro tipo de tecelagem muito comum e também muito relevante para estruturas que exijam alta performance.

A trama plana consiste em cabos intercalados em direções ortogonais que se dispõem em um padrão onde os cabos da trama cruzam acima e abaixo do cabo do urdume. Esse tipo de trama tem o maior número de cruzamentos (crimp) por unidade de área.  A variedade de construção desse tipo de tecido é vasta, permitindo utilizar filamentos e cabos com as mais diversas características e pesos. A trama plana possui aplicações em todos os segmentos que envolvem alta performance e acabamento estético como pranchas de surf, skates e bicicletas e também carros, embarcações e aeronaves de lazer e militar.  Esse tipo de trama pode ser balanceado (com as duas direções com o mesmo número de cabos) ou ter uma das direções com mais cabos e mais resistência.

Uma das variações mais comuns é a trama plana basket que é formada por dois cabos no urdume contra dois cabos na trama. Esse tipo de arranjo proporciona maior estabilidade e menor número de cru­zamentos, sendo utilizado em vários tecidos de fibras aramida, híbrida, vidro e carbono. Esse tipo de trama tem variações de 2×2 ou 4×4. A configuração desbalanceada desse tipo de trama pode ser 2×1 ou 3×1.

Tecidos estruturais podem possuir diferentes tipos de tramas, direções dos filamentos e distribuição dos mesmos. É muito importante que o projetista leve em consideração as forças e esforços que a peça estará sujeita para que ele possa selecionar e posicionar os tecidos de forma que eles possam proporcionar a resistência que a estrutura necessita. A trama é chave para fabricação de laminados de alta performance sendo uma forma bem sim­ples de garantir o reforço estrutural.