Tecidos estruturais estão disponíveis numa grande variedade de tramas que possuem diferentes características mecânicas. O tipo de trama que o construtor vai escolher para um determinado projeto interfere na praticidade com que o tecido é impregnado e com a facilidade que ele faz curvas.
Os tecidos de trama twill são identificados pelo tipo de configuração e desenho diagonal. Visto perpendicularmente a aparência do tecido é de uma construção plana diagonal. Apresenta baixa porosidade e boa estabilidade, sendo recomendada para laminações onde seja necessária dupla curvatura. Nesse tipo de trama, um dos lados do tecido conforma melhor do que o outro. O tipo mais simples é construído na trama 2×1, onde dois cabos atravessam um cabo da direção do urdume. Quanto mais cabos usados na direção do urdume, maior vai ser a inclinação diagonal.
Também chamados de sarja, cada fio cruza duas, três, quatro ou mais cabos perpendiculares a este. Esta combinação promove uma estética muito apreciada para ser usada em laminações onde o tecido fica aparente. Se na sua configuração de construção ela cruza apenas duas vezes, a trama é chamada de satin; se ela cruza três ou quatro vezes é denominada crowfoot. Se durante a tecelagem os fios passam uns sobre os outros mais que cinco vezes, ela chama-se satinH5.
O construtor deve observar sempre se o tecido que será utilizado tem a mesma quantidade de fios nas duas direções. Isto determina se o tecido é balanceado ou não. Neste tipo de tecido, a abertura entre os cabos é essencial para o resultado final da laminação. Tecidos muito frouxos tendem a abrir buracos durante a laminação, oferecendo ao laminado áreas ricas em resina, o que pode causar deformações e empenos na sua peça.
Um dos maiores problemas de falhas em laminados de material composto é a ausência de compatibilidade entre fibras e resinas. O problema acontece tanto nos tecidos de fibras de vidro, aramida, híbridos e carbono.
Qualquer fibra é desenvolvida e produzida com um ligante químico, que faz com que a resina de laminação ou infusão consiga colar nos filamentos de tecido. Mesmo que durante o processo de tecelagem das fibras, elas passem por etapas abrasivas que removem parcialmente este acabamento, a fibra muitas vezes segue com sua compatibilidade comprometida. O mais importante neste caso é saber se a fibra que está sendo utilizada tem compatibilidade com a resina que será utilizada, pois nem sempre é o caso.
Mesmo fibras de vidro, que são uma matéria prima muito básica na fabricação de embarcações, podem ter centenas de tratamentos superficiais que melhoram sua adesão, podendo se tornar incompatíveis com resinas específicas. A maior parte das fibras de vidro são tratadas com ligantes químicos para ter compatibilidade com resinas poliéster mas, com o grande uso deste tecido na indústria de fabricação de pás de energia eólica, que utiliza resinas epoxy, muitos tecidos não aderem a resina poliester. O fato mais comum é que os laminados depois de impregnados, manualmente ou por infusão, fiquem esbranquiçados.
O que acontece é que a resina poliéster não consegue “colar” em filamentos de vidro com o tratamento superficial em epoxy. Como a maioria dos construtores sabe, as resinas epoxy conseguem aderir satisfatoriamente sobre laminados de poliéster, mas o contrário não é verdade.
O problema é que muitos construtores de barcos que utilizam resina poliéster, tentando baratear a construção, adquirem, por vezes, sobras de produtos destinados ao mercado de energia eólica resultando em laminados secos e propensos a delaminações, com baixa quantidade de esforço sobre eles.
Normalmente, no processo de infusão um laminado bem impregnado tem somente 35% de resina então, qualquer incompatibilidade entre as fibras e a resina de laminação vai produzir um laminado pobre em resina, com quantidades por vezes abaixo de 20%. Um laminado deste tipo, falha sob cargas de compressão e pode deixar bolhas aparecem através do gelcoat externo. O resultado é a perda total da peça, sendo impossível o reparo.
Por outro lado, quando se trata de fibras de carbono, a grande maioria é produzida com ligantes compatíveis à resina epoxy. Portanto é muito difícil que ocorram falhas de compatibilidade entre tecido e resina.
Resinas estervinílicas possuem proximidade com resinas epoxy, ambas compartilham materiais similares em suas composições. No entanto, não é certo que um laminado produzido com resina estervinílica terá compatibilidade com tecidos fabricados com ligante para resina epoxy.
Ainda existem os casos em que muitos fabricantes de tecido utilizam filamentos de segunda categoria, ou sobras de outros produtos, criando uma fibra com enorme potencial de delaminação nas estruturas. Estas falhas por incompatibilidade entre resina e fibras ocorrem de modo súbito e drástico que, no caso de barcos, pode gerar uma emergência em alto mar. Portanto, na hora de selecionar o tipo de fibra e resina, é preciso saber se ambos têm compatibilidade e se os filamentos serão aderidos uns aos outros pela matriz de resina. Deve-se prestar atenção e dedicar tempo pesquisando sobre seus fornecedores e a procedência dos tecidos que vendem. Comprar tecidos de
Antes da aplicação da pintura de base, independente do tipo de tinta a ser utilizado, é preciso preparar a superficie do casco. O lixamento serve para corrigir imperfeições, retirar a pintura antiga, se for o caso, e também melhorar a aderência da camada de tinta que promoverá o acabamento final.
Passada esta etapa, e corrigidas pequenas imperfeições, rachaduras e trincas, caso existam, aplica-se a pintura de fundo. O número de demãos e a espessura delas depende muito do produto utilizado e do fabricante. Sendo assim, é imprescindível que as recomendações do fabricante sejam seguidas rigorosamente, caso contrário, o resultado final poderá ficar comprometido. A preparação do casco é outro fator vital na hora da pintura, para que seja evitada qualquer possibilidade da tinta se desprender do casco.
Nem só de tintas e vernizes vive uma boa pintura. Os equipamentos usados e a forma de aplicação também são importantes na obtenção de um resultado final satisfatório. O uso de pistola é o mais indicado para pintores sem muita experiência.
A pintura com pincel ou rolo só deve ser feita se o pintor estiver realmente muito acostumado com esse tipo de serviço. Antes de mais nada, deve-se saber que existem tintas de acabamento específico para uso com pincel. Tentar utilizar pincéis com um produto formulado para aplicação com pistola é desastre na certa. Mas se o construtor for experiente com este tipo de pintura vai ser necessário utilizar um pincel de seda que retenha uma quantidade razoável de tinta ou verniz. Sua largura, dependendo da peça, pode ser de 2 a 5 polegadas.
Antes de usar um pincel novo, remova os pelos soltos batendo vigorosamente o pincel contra a palma da mão ou esfregando-o entre as suas mãos. Então molhe o pincel com um solvente compatível com o tipo de tinta que será utilizado, para retirar partículas de poeira. Remova bem o excesso, lave o pincel com água e sabão, enxague-o bem e penteie-o cuidadosamente para remover qualquer trança dos fios do pincel. Garanta que todo o pelo esteja alinhado e solto. Após cada uso, limpe-o com o mesmo solvente. Finalmente, lave com sabão, enxague, penteie e embrulhe em papel. Deixe secar antes de guardar, sempre deitado ou pendurado, nunca apoiado sobre seus pelos. Isto pode parecer um exagero, mas é uma sistemática que somente profissionais podem entender.
Se o construtor não tiver prática na aplicação com o rolo, a tendência é que durante a pintura se forme sobre o casco uma superfície com pequenas bolhas, como uma espécie de esponja. Um pintor experiente elimina essas bolhas com um pincel, imediatamente após a passagem do rolo. Se ele não tiver experiência, provavelmente boa parte da pintura não ficará perfeita. Em termos de salubridade, não há qualquer inconveniente em pintar epoxy e poliuretano através de pistola, mas o operador deverá usar equipamento de segurança.
A tecnologia de fabricação de tintas nos dias de hoje é tão avançada que não há nenhum problema para se desenvolver um sistema de pintura com propriedades específicas para qualquer aplicação. Para barcos, o número de variações possíveis é praticamente infinito, e existem no mercado formulações que atendem a maior parte dos requisitos.
Com um desenvolvimento maciço em tecnologia neste setor, a opção de produtos cresceu. Por isso, é muito importante que o usuário escolha o produto correto para o trabalho, bem como os métodos certos para a preparação, aplicação, diluição e limpeza. Muitas pessoas criticam os produtos de alta performance injustamente, quando as reclamações deveriam ser dirigidas a má aplicação. Se o construtor está à espera de um acabamento primoroso, ele deve estar ciente que mais tempo e esforço serão gastos na preparação da superfície.
Em geral, qualquer pintura tem duas funções: proteger a superfície e proporcionar uma aparência estética agradável. No caso de um barco de serviço, o último requisito pode ser de menor importância. Em certas circunstâncias, algum requisito de proteção tende a ser sacrificado em favor de uma aplicação de baixo custo. O ambiente marítimo é agressivo e degradante, e para haver uma proteção completa, a pintura deve resistir à absorção de água, vapor, ataque químico, raios ultravioletas, abrasão e avarias mecânicas.
Outro aspecto igualmente importante é que a pintura precisa ter propriedades de adesão sobre a superfície a ser protegida. Para fins estéticos, a pintura deve oferecer um alto brilho e deve reter esse acabamento o maior tempo possível, sem esfarelar, amarelar ou rachar. Nesse caso, é preciso trabalhar para evitar ao máximo porosidade na superfície externa. As causas de aparecimento de porosidade são várias e, normalmente, recaem sobre uma mistura mal diluída e na baixa qualidade do sistema de aplicação.
A qualidade da colagem dos elementos de estruturas sandwich é um ponto fundamental para a eficiência desse tipo de construção.
Os adesivos estruturais são capazes de realizar a união de cascos e conveses, fixação de anteparas e outros elementos estruturais de forma muito eficiente pois são capazes de distribuir as tensões desenvolvidas por áreas maiores, possibilitando a construção de estruturas mais leves e resistentes. Seu requisito mecânico mais importante é a resistência ao cisalhamento, uma vez que, ao colar dois elementos estruturais, é importante que nem o adesivo nem as interfaces falhem.
Além da resistência ao cisalhamento, o adesivo também deve ser flexível, mas não muito elástico, e possuir baixa contração. Após curado, deve suportar todas as condições ambientais que a embarcação enfrenta, ou seja, deve resistir à umidade e temperaturas extremas.
Dentre as opções de adesivos disponíveis no mercado, o epoxy é o que apresenta o melhor desempenho. Todo construtor deve ter em mente que o custo do adesivo representa apenas uma fração do gasto total para construção de uma embarcação e a escolha do produto correto influencia no peso, facilidade de processamento e na segurança estrutural da embarcação.
Os adesivos à base de sistemas epoxy possuem um excelente poder de adesão em diversos materiais além de apresentarem contração menor que 1%. Isso, combinado com sua resistência ao cisalhamento, faz com que sejam capazes de preencher espaços de até 6 mm, formando junções com grande resistência à delaminação.
O sucesso das colagens também está relacionado às condições de realização do processo, que devem respeitar as especificações dos fabricantes. A umidade relativa (UR) do ar não deve ser maior que 80%, mas melhores resultados são alcançados com UR abaixo de 60%. Os materiais a serem colados devem estar livres de umidade e o adesivo deve apresentar boa “molhabilidade” para facilitar a aplicação e penetrar na superfície de colagem. Há uma grande variedade de endurecedores que permitem ajustar o tempo de cura do adesivo de alguns minutos até algumas horas, de acordo com a necessidade do construtor.
É fundamental que, durante o processo de colagem, o construtor seja um perfeccionista. Cada detalhe fará diferença na performance do barco, ao ponto que, uma mera imperfeição que passe despercebida, poderá resultar em uma dor de cabeça enorme nos processos seguintes da construção.
As espumas de PVC são um dos tipos de núcleo sandwich mais utilizado na construção em materiais compostos e especialmente em embarcações. As últimas formulações disponíveis oferecem enormes vantagens para a construção de laminados de alta performance, como carros, trens, embarcações, aeronaves e geradores de energia eólica. Algumas espumas de PVC oferecem quase o mesmo desempenho estrutural e baixo peso que os honeycombs utilizados na indústria aeroespacial, além de permitir a laminação direta sobre sua superfície, e o mais importante, com um custo bem menor.
As espumas de PVC possuem altíssima resistência à compressão e ao cisalhamento, além de excelente resistência química e permitem uma deformação por cisalhamento de até 50% o que as tornam insuperáveis onde se necessita resistência dinâmica. Sua temperatura de operação varia entre –40°C e 120°C embora algumas espumas possam ser curadas a mais de 160°C . Além disso, sua formulação e produção fazem com que elas tenham 100% de células fechadas, o que impede a absorção de água.
Estas espumas sintéticas são produzidas a partir de uma mistura de polímeros e resinas à base de policloreto de vinila (PVC) em um processo computadorizado que garante a precisão na formulação dos componentes químicos. A partir deste ponto, a mistura é colocada em pequenas formas metálicas, onde passa por um processo de aumento de temperatura e pressão. Logo após, é expandida com vapor d’água, curada em ambientes climatizados e estabilizados termicamente, antes de ser levada para processamento e corte. O processo de fabricação de uma espuma deste tipo leva de três a quatro semanas até os blocos estarem prontos para serem trabalhados. Dependendo da densidade da espuma, o tempo pode chegar a oito semanas.
As espumas de PVC são fabricadas em diversas densidades, as mais comuns são 40, 45, 60, 80, 100, 130, 160, 200 a 250 kg/m³. Cada densidade é codificada por uma cor diferente e suas espessuras variam de 3 até 75mm.
É lógico que existe uma variedade imensa de outros produtos feitos a partir deste mesmo material e eles podem ser solicitados de acordo com sua aplicação específica. Existem vários tipos de corte disponíveis no mercado, alguns exemplos são DC, DCI, GSP, GS, GSN, GSNS ou GSH, cada um desses cortes possui sua função dentro do seu projeto e método de fabricação. As espumas com cortes para infusão são projetadas para atender a permeabilidade da resina dentro do laminado, com perfurações e ranhuras para conduzir a resina pela peça. A configuração de cortes longitudinais e transversais possibilita que o projetista possa direcionar a frente de resina para onde ele achar mais interessante ou onde houver uma maior concentração de fibras com baixa permeabilidade.
Uma das maiores vantagens da utilização de materiais compostos é poder otimizar suas características ortotrópicas para que os laminados individuais sejam posicionados nas direções onde se necessita maior resistência. Com isso é possível reduzir a quantidade de material “desnecessário” onde as tensões são baixas e reduzir o peso das peças.
Materiais isotrópicos, que exibem resistência igual em todas as suas direções, como os materiais metálicos, não conseguem produzir uma otimização das tensões nas direções mais solicitadas em uma estrutura, porque pela sua própria característica molecular eles desenvolvem a mesma resistência em qualquer direção. Embora a ortotropia seja uma dádiva da ciência em proporcionar a flexibilidade de se colocar a quantidade de material desejada em cada direção ela também promove alguma dificuldade em fazer os cálculos corretos da resistência e rigidez de uma estrutura.
Hoje em dia com a amplitude de opções de tecelagem existem tecidos de fibra de vidro e fibra de carbono fabricados nas direções de 0 graus (unidirecional), tecidos biaxiais de 45/-45 graus e 60/-60 graus, e unidirecionais de 90 graus em diversas gramaturas e combinações. Esta variedade de opções permite ao projetista uma larga variedade de possibilidades de se projetar um laminado eficiente.
Para que isso seja possível, é necessário saber com uma boa exatidão a direção, sentido e grandeza da carga, assim como, as características mecânicas dos materiais em suas respectivas direções. Como já vimos em posts anteriores, o regime de navegação hidrodinâmico exerce um complexo conjunto de forças na estrutura das embarcações e essas forças podem ser dimensionadas com ajuda de sistemas estatísticos para determinação das acelerações verticais e finalmente as pressões atuantes na estrutura.
Vale aqui ressaltar que muitos projetistas optam por simplicidade utilizar dados sugeridos por sociedades classificadoras, mas essas normas costumam utilizar fatores de segurança altos e muitas vezes irreais, somente visando o lado da segurança, mas desprezando a otimização de peso da estrutura. Também as características dos materiais utilizados nos projetos podem ser obtidas via literatura de fabricantes ou até mesmo de forma analítica através da regra das misturas, que é sempre um ótimo ponto de partida.
Projetos mais complexos sempre vão exigir uma abordagem diferente e mais precisa até porque o custo dos materiais passa a ser uma variável importante para a produção da estrutura. Como se faz necessário projetar um laminado mais otimizado, principalmente no que se refere ao peso final do componente, é necessário refinar o cálculo ao máximo. Para isto, o projetista deve utilizar a geometria original da peça, as corretas condições de contorno, carregamento e finalmente as características dos materiais.
Tanto a geometria, carregamentos externos e internos e as condições de contorno podem ser definidas através do projeto original e características de navegação da embarcação. Já as características mecânicas precisam ser ensaiadas com o máximo de precisão e utilizar sempre que possível corpos de prova produzidos nas mesmas condições que a estrutura vai ser fabricada. Utilizar condições especiais de pressão e temperatura para a fabricação dos laminados que vão ser ensaiados vai “mascarar” os resultados práticos dos valores obtidos nos testes que nunca vão se concretizar na fabricação da estrutura ou mesmo na repetição dela quando for o caso.
Tudo começa na preparação dos laminados para gerar os corpos de prova que serão ensaiados. Como muitos fatores influenciam na característica de um material composto, é recomendado que esses laminados sejam produzidos de maneira mais próxima possível do laminado da peça final e se possível produzido pela mesma pessoa ou equipe que vai laminar.
A próxima etapa é produzir os corpos de prova respectivos para cada tipo de teste desejado. Os mais comuns são os de resistência a tração, compressão e cisalhamento, e obviamente os seus módulos de elasticidade. É muito importante observar as normas corretas para a realização de cada teste de acordo com cada material ensaiado.
Os testes de tração normalmente são realizados em laminados sólidos através da norma ASTMD638, e consiste em tracionar corpos de prova de 250mm x 25mm x 3mm até a ruptura. Durante o teste são medidos a tensão aplicada pela máquina de ensaio e a deformação resultante da aplicação dessa força.
Através desses dados é possível gerar o gráfico de Tração x Deformação do material e obter as tensões de escoamento, máxima e de ruptura, assim como o módulo de elasticidade de tração e coeficiente de Poisson. Mais detalhes sobre essas grandezas são explicados no post “A Diferença Entre Resistência e Rigidez”.
O teste de compressão, que normalmente é realizado de acordo com a norma ASTMD3610, segue os mesmos princípios do de tração, aplicando-se uma força axial no corpo de prova, só mudando a direção da força, que agora comprime ao invés de tracionar.
As tensões de cisalhamento, surgem em um corpo quando ele é submetido à um par de forças que agem em lados opostos com a mesma magnitude. Desta forma o teste de cisalhamento, levando em consideração a norma de ensaio ASTMD5379, consiste em aplicar uma força em uma das extremidades de um corpo de prova, enquanto a outra extremidade é engastada.
Dada a natureza da operação de embarcações, suas estruturas normalmente não estão submetidas a pura e simplesmente tração ou compressão ou cisalhamento. A realidade é que as cargas aplicadas pelo regime de navegação dinâmica criam um regime de flexão, ou seja, uma das faces está submetida à tração, enquanto a outra está submetida à compressão e o núcleo sofre com tensões de cisalhamento. Mais informações sobre esses tipos de esforços podem ser notadas no post “Tensões Normais e de Cisalhamento”.
Desenvolver um conjunto de moldes para a produção de um determinado modelo de barco é uma tarefa complexa, e longa. A maioria dos grandes estaleiros tem sua própria divisão para fabricação de moldes, onde também são editados os manuais de construção, especificando informações e detalhes sobre como cada modelo deve ser construído. Isto inclui o passo a passo da construção, das camadas que vão ser laminadas, das proporções de fibra e resina e o peso final da estrutura. Um conjunto de informações desta podem necessitar de várias páginas e diagramas.
No caso de pequenas fábricas a fabricação dos modelos e dos moldes fica mesmo por conta de uma equipe de técnicos qualificados, encarregados das seções de modelagem. Contratar uma empresa para desenvolver moldes e protótipos ainda não é uma ideia costuma ser bem aceita no mercado náutico mas existe hoje um pequeno número de empresas que já prestam esse tipo de serviço.
Antes de mais nada, o fator econômico da fabricação dos moldes é importantíssimo. Geralmente, moldes são construídos quando se pretende fazer peças em série, aliando agilidade com eficiência no processo produtivo. No caso de embarcações, mais do que quatro ou cinco unidades já são economicamente suficiente para que construtores optem pela fabricação de um barco através de moldes. No caso dos barcos do tipo one-off ou protótipos, feito sob medida, gastar tempo e dinheiro com modelos acaba não compensando, uma vez que a qualidade de um barco construído nesse sistema pode ser tão boa ou mesmo muitas vezes superior aos fabricados em série.
Decidindo-se finalmente pela fabricação de um conjunto de moldes, o construtor deve escolher que tipo de construção, materiais e sistemas de moldagem que melhor se adaptam à construção desse novo modelo. Outro fator importante é descobrir qual é a experiência anterior do construtor e o que ele espera do produto final que os moldes produzirão.
É sempre importante ter um conjunto de moldes perfeitos, mas por outro lado não faz sentido desenvolver um conjunto de alta qualidade com um custo elevado se o construtor está pensando em produzir um barco utilizando materiais de baixa qualidade, ou não tem experiência ou conhecimento para produzir embarcações de alto nível.
Geralmente um conjunto de moldes não se resume apenas as ferramentas do casco e convés, mas também devem estar incluídos contramoldes do interior, banheiros, peças do comando, fly bridge, targa, liners dos tetos, da cozinha, os sistemas de longarinas e das bases dos motores. O custo aproximado para desenvolver um conjunto completo, com quase vinte moldes deve levar em conta as alterações de projeto que são muito comuns e podem fazer com que os preços subam consideravelmente.
Outro detalhe é que o custo total não varia linearmente com o tamanho do barco. Se você pretende saber, por alto, quanto custará um molde, a conta mais rápida é calcular o valor do molde sendo de seis a oito vezes o valor final da peça acabada. Note que isto é apenas uma aproximação, já que o custo de um molde inclui também projeto, engenharia, detalhamento, design, modelagem, plug e, finalmente, o molde.
É um longo caminho a ser percorrido. Se custo indiretos forem incluídos nesta conta, o valor dos moldes pode chegar facilmente a dez vezes do valor da peça. É imprescindível uma boa planilha de custos, que inclua todo o processo produtivo dos moldes para determinar o preço, a mão de obra e o tempo gasto para se chegar ao produto final.
O Gel Time é uma das características mais importantes de qualquer resina, é simplesmente o tempo efetivo no qual a resina está disponível para ser aplicada antes de iniciar o processo de polimerização.
O controle do Gel Time é de extrema importância na definição do processo construtivo a ser utilizado. Em processos como Spray Up e Laminação Manual o laminador precisa de resinas com o tempo de trabalho mais curto para que a resina não fique “viva” tempo demais, e com isso, não escorra e não reaja com outros elementos como o Gel Coat. Já em processos como Vacuum Bagging e Infusão o tempo de trabalho precisa ser mais longo.
No caso do Vaccum Bagging, é preciso ter tempo o suficiente para impregnar todo o laminado, além da montagem dos materiais consumíveis e aplicação do vácuo. A Infusão a Vácuo requer ainda mais controle sobre o Gel Time. É necessário ter tempo o suficiente para impregnar todo o laminado, mas também não tempo demais pois pode gerar um desperdício de resina. Pode-se dizer que uma infusão foi bem-sucedida quando a resina entra em gel exatamente no momento em que ela toca as linhas de vácuo.
Para garantir todo esse controle é sempre recomendado a realização do Teste de Gel Time. Esse teste muito comum nas resinas a base de poliéster ou estervinilicas tem diversos objetivos sendo um dos principais, garantir que a resina cure de acordo com os dados fornecidos pelos fabricantes na sua folha de especificação e manuseio. Esse simples teste pode evidenciar um problema na cura da resina e evitar a perda de material durante uma laminação. Outro objetivo muito importante do teste é definir a quantidade exata de catalisador a ser utilizado em uma infusão a vácuo para garantir que a resina não entre em gel antes de impregnar toda a peça ou que fique “viva” por muito tempo após o final da infusão.
A realização do teste em si, é bem simples sua forma mais comum é descrita abaixo.
O primeiro passo é a separação de três amostras contendo 100g de resina cada, e é essencial que essas amostras sejam pesadas com precisão para evitar resultados errados.
O segundo passo é definir a quantidade de catalisador a ser testado. Normalmente resinas poliésteres e éster-vinílicas variam essa quantidade em 0,8% a 2,5%, sendo que os limites inferiores e, principalmente, superiores dificilmente são os escolhidos. Com isso o mais comum é se testar as proporções de 1,0%, 1,5% e 2,0%.
O terceiro passo é medir a temperatura e umidade ambiente, esses dados vão influenciar bastante no perfil de cura da resina. Com relação a temperatura, quanto maior a temperatura ambiente, menor vai ser o Gel Time, sendo o ideal estar o mais próximo possível dos 25°C e evitar ao máximo temperaturas abaixo dos 20°C entretanto por motivos de reprodução das condições de fabricação ele pode ser efetuado em temperaturas mais elevadas. Com relação a umidade, é recomendado que a mesma seja mantida sempre abaixo dos 70%.
O quarto passo é catalisar as amostras de resina, mas antes, é importante ter em mãos um termômetro para medir a evolução de temperatura das amostras e algo onde se possa anotar essas medidas. É crucial definir o intervalo de medição da temperatura, em resinas com o Gel Time curto, pode-se medir a cada 1 ou 2 minutos enquanto em resinas com Gel Time mais longo, podemos aumentar esse intervalo para até 5 minutos. Outra possibilidade é utilizar um termopar acoplado em um aparelho para medir a evolução e curva de temperatura contra o tempo de polimerização.
Agora é só catalisar as amostras, garantindo que todas as três sejam catalisadas ao mesmo tempo e que o catalisador seja muito bem misturado na resina. Após a catalisação, é preciso medir a evolução da temperatura a cada intervalo de tempo definido e verificar com precisão em quanto tempo e a que temperatura cada amostra entra em gel.
É importante continuar acompanhando a evolução da temperatura mesmo após o gel para também determinar o pico exotérmico da resina com a quantidade determinada e catalisador. Essa característica é muito importante para se saber a maior temperatura que uma região com acúmulo de resina pode chegar durante a laminação. É recomendado evitar temperaturas muito altas para que não ocorra impressão das fibras (print thru) ou deformações e empenos na peça.
O teste de Gel Time é indicado para garantir a conformidade da resina com o que está descrito no manual de utilização do fabricante e por isso é recomendável que seja realizado um teste a cada lote novo de resina. Além disso, quando se utiliza infusão a vácuo, é importante realizar esse tipo de teste a cada infusão o mais próximo possível do horário da infusão para que a temperatura e umidade ambiente sejam as mais parecidas possíveis.
Antes da aplicação da pintura de base ou primer é preciso lixar o casco e fazer a preparação adequada independentemente do tipo de tinta a ser utilizado. O lixamento serve para corrigir imperfeições, retirar a pintura antiga e também melhorar a ancoragem, ou seja, aumentar a aderência da camada de tinta que promoverá o acabamento final.
Passada esta etapa e corrigidas pequenas rachaduras e trincas, caso existam, aplica-se a pintura de fundo. O número de demãos e a espessura delas depende muito do produto a ser utilizado, do fabricante dos produtos e da diluição. Logo, é imprescindível que as recomendações do fabricante sejam seguidas rigorosamente, caso contrário, o resultado final poderá ficar comprometido. A preparação do casco é outro fator vital na hora da pintura, para que se evite qualquer possibilidade da tinta se desprender do casco.
O trabalho de aparelhamento com lixa é um mal necessário e infelizmente quanto mais tempo for dedicado a essa tarefa, melhor será a aparência do barco. O trabalho de lixamento e preparação realmente dá muito trabalho! Danos à saúde estão envolvidos nesse trabalho, por isso, espera-se que o construtor siga as recomendações de segurança e utilize sempre máscara de proteção contra inalação de poeira e os EPIs indicados.
Ao trabalhar no aparelhamento com lixa é crucial atentar-se para não provocar buracos ou irregularidades na superfície. Caso enfrente esse tipo de problema, preencha com massa até tudo ficar nivelado para facilitar o trabalho de acabamento. Quando estiver utilizando a massa para nivelamento, procure sempre produtos que produzam pouca distorção térmica e, mesmo assim, não tente preencher irregularidades mais acentuadas de uma vez.
As lixas normalmente são numeradas e vão do número 24 (mais grossas) a 2000 (mais finas). As de grãos, na faixa entre 24 e 150, são de óxido de ferro e devem ser usadas a seco. As outras, de 100 a 2000 são de óxido de alumínio e devem ser utilizadas com água. Para superfícies com pintura antiga, é recomendado usar lixas na faixa de 60 a 220. Inicie com lixamento a seco e termine com lixas d’água.
Note também, que existem lixas específicas para o uso em superfícies de madeira e metais. Ao lixar peças de madeira, o acabamento mais suave pode ser obtido com uma lixa manual após usar uma com a máquina. Lembre-se que qualquer quantidade de tinta ou verniz nunca conseguirá esconder um acabamento irregular.
Para um trabalho de primeira classe com verniz, a madeira deve estar 100% lisa. Jamais utilize uma lixa mais grossa do que o necessário, você estará gastando tempo e material. Sempre comece o trabalho com lixas mais grossas e termine com uma mais fina e nunca o contrário. Ao passar uma lixa para outra, limpe a superfície para poder acompanhar e avaliar o desenvolvimento do trabalho de acabamento.
Subempreitar o trabalho de preparação do casco é definitivamente uma das maiores dores de cabeça de qualquer construtor. Nenhum pintor gosta de perder tempo lixando qualquer superfície, eles sempre arranjarão um jeito de aplicar logo a tinta e culpar a pintura antiga pelos defeitos aparentes. Isto é um erro grave que se perpetua em todos os estaleiros de reparo no mundo todo. Existem exceções, mas são raras. O trabalho de preparação requer paciência e, acima de tudo, técnica.
Conhecido como release film, block film ou perforated film, ele acaba tendo as três funções ao mesmo tempo. Além de permitir a passagem de resina e retirar a quantidade exata de resina do laminado ele também é usado para desmoldar todo o pacote de consumíveis depois do laminado curado.
A seleção do tipo de filme é importante para prevenir a adesão de todos os materiais consumíveis no laminado evitando a possibilidade de perda da peça. Os filmes são fornecidos com diversas densidades de perfurações para possibilitar o construtor a otimizar a quantidade de resina que fica no laminado e a que vai ser absorvida pelo sistema de vácuo.
Embora muitos construtores optam por não utilizar esse material, pelo custo adicional no processo de laminação, é necessário muita atenção para regular a pressão de vácuo e evitar um alto grau de sangramento da resina o que deixará o laminado seco enquanto uma baixa taxa de vácuo irá gerar um teor de fibras baixo e uma quantidade excessiva de resina no laminado.
Por isto a intenção de cortar custos pela não utilização deste filme deve ser bem avaliada pois os resultados podem ser desastrosos. Mesmo que o sistema de vácuo seja distribuído por toda a borda do molde ainda assim vão existir pressões diferentes dentro da bolsa e cada ponto do laminado vai ter uma compactação diferente e um teor de resina variável. A pressão nunca é constante em toda a área e esta diferença pode gerar maior ou menor concentração de resina podendo acarretar em resistências diferentes e potenciais problemas de empeno e deformação da peça.
A fração em volume ou em peso deve ser calculada antes da seleção do filme perfurado que deve ser dimensionado para deixar a quantidade correta de resina no laminado. A verificação da quantidade de resina retirada da peça pode ser feita pelas manchas deixadas no material absorvente (breather).
O filme perfurado deve ser colocado sobre a peça com uma folga de no mínimo 25% para permitir que ele se acomode durante a pressão de vácuo. Caso ele fique muito esticado, pode surgir uma ponte criando um volume adicional para ser preenchido com resina. Normalmente todos os materiais descartáveis devem ser dimensionados dessa forma permitindo uma folga entre 25 e 50% para evitar pontes, rasgos e outros danos ao material.
O post anterior do blog abordou modos de falha que os projetistas devem ter em mente quando estiverem dimensionando estruturas sandwich, incluindo falhas nas faces, por cislahamento transversal, por impacto pontual e flambagem do painel.
Continuando a discussão, é preciso abordar a flambagem das faces por cisalhamento, que pode ser causada pelo colapso do núcleo com resistências insuficientes ao cisalhamento e a compressão. Outra causa é a falha da interface adesiva que fica entre as faces e o núcleo, que pode fracassar na transferência dos esforços e sobrecarregar as faces e acarretar no colapso desses elementos.
O enrugamento das faces pode ter duas razões, começando com a falha por falta de resistência a compressão do núcleo que causa uma flambagem côncavas na face. A flambagem que causa um enrugamento convexo pode ocorrer pela diferença de módulo de elasticidade do adesivo em tensão e do núcleo em compressão.
Por fim, a flambagem intracelular é um problema que ocorre apenas em núcleos de células abertas, como é o caso dos honeycombs. A combinação desse material com células abertas muito grandes e faces de baixa espessura pode causar uma deformação que se propaga para células adjacentes e induz o enrugamento a face. É importante ter esse fenômeno em mente, sobretudo nos eficientes p ainéis de Nomex com faces de prepreg que devem ter espessura suficiente para alcançar uma rigidez adequada.
Apesar dos fenômenos listados não serem os únicos modos de falha governantes em estruturas sandwich, eles são alguns dos principais fenômenos que os projetistas devem observar no momento de dimensionar os elementos desses painéis. Para entender melhor os esforços que cada um dos elementos está submetido, é possível a série de posts do blog sobre o assunto.
A eficiência e os esforços que as estruturas sandwich enfrentam ao longo de sua vida útil foram detalhadamente discutidas no blog, mas é importante saber quais são os principais modos de falha desse tipo de construção, como é possível evitá-los e o que deve ser reforçado no caso de um reparo.
Um dos modos de falha mais comuns dos painéis é a ruptura das faces, causada por resistência insuficiente à tração ou compressão. Ou seja, ocorre pelo uso incorreto dos fatores de segurança tanto em relação às propriedades mecânicas do laminado quanto às considerações feitas sobre o carregamento de flexão que atua no painel.
Esses são os mesmos motivos que causam a falha por cisalhamento transversal, porém as propriedades mecânicas superestimadas são relacionados ao material de núcleo, que é o responsável por suportar esse tipo de esforço.
A aplicação de um impacto pontual, ou seja, de um carregamento concentrado normal à face, pode causar uma falha se o material de núcleo não apresentar resistência à compressão o suficiente. Para evitar esse fenômeno deve-se selecionar um núcleo de maior resistência ou encontrar uma maneira de distribuir esse impacto em uma área maior do painel.
Outro modo de falha comum em estruturas sandwich é a flambagem. Ela ocorre quando a espessura do painel em conjunto com a rigidez ao cisalhamento do núcleo é muito baixa em relação as cargas aplicadas. Para evitar esse fenômeno, é necessário conhecer muito bem os carregamentos que atuam na estrutura e as propriedades dos materiais utilizados, assim como determinar adequadamente as dimensões do painel, principal as espessuras do núcleo e das faces.
O post da próxima semana vai abordar outros três modos de falha que os projetistas devem ter em mente no momento em que forem dimensionar os painéis sandwich. Mais detalhes sobre o assunto podem ser encontrados no capítulo exclusivo sobre o tema no livro Processo de Infusão a Vácuo em Composites.
