barcos - metodo de construção

8/22/2019 Barcos - Metodo de construo

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Jorge Nasseh

Rio de Janeiro, 2007


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2007 Jorge Nasseh

Todos os direitos desta edio reservados Jorge Nasseh.P.O.Box 5214, Rio de Janeiro, RJ, CEP 22072-970, Rio de Janeiro.

www.barracudatec.com.br

Texto e CoordenaoJorge Nasseh

Edio GeralCecilia Veiga

Projeto de CapaBrbara Cotta

Isis Karol

DiagramaoBrbara CottaCecilia Veiga

Isis Karol

IlustraesJorge Nasseh

RevisoClio AlbuquerqueMaria Elisa Nunes

Catalogao de Livros na Fonte

Nasseh, Jorge. Barcos - Mtodos Avanados de Construoem Composites / Jorge Nasseh.- Rio de Janeiro. 2007.

1.Barcos - Construo - Manuais, guias, etc. I. Ttulo.


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SUMRIO

S

Prefcio

1 Introduo

2 Consideraes do Projeto e MateriaisIntroduoConsideraes IniciaisPesoDistribuio de PesoTeor de FibrasPropriedades Direcionais das Fibras

Relao Tenso x DeformaoCisalhamento InterlaminarPropriedades Dinmicas de FadigaResinasResina PolisterResinas EstervinlicasResinas EpoxyMecanismos de CuraFatores que Influenciam a Reao de CuraMtodos de Teste e Controle de ResinasPromotores e AceleradoresIniciadores e CatalisadoresDosagem RecomendadaComo Medir a Cura de um LaminadoGrau de CuraTemperatura de Transio Vtrea (Tg)Temperatura de Distoro Trmica (HDT)Ps-CuraPerfil de Temperatura Durante a CuraO Processo de Ps CuraBinmio Tempo x Temperatura

Como Fazer a Ps-CuraA Ps-Cura por Exposio ao SolAgentes de CuraMateriais SandwichTipos de Materiais SandwichNcleos de MadeiraNcleos de Espuma de PVC

Espuma de PVC Renicell EEspuma de PVC Tipo HDEspuma de PVC Tipo H

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Sumrio Barcos - Mtodos Avanados de Construo em Composites

Fibras de Vidro Tipo R e SFibras Aramidas Tipo Kevlar e TwaronFibras de CarbonoTipos de ReforoTecidos

Tipos de TramaTrama PlanaTrama Twill e SatinTrama UnidirecionalTrama MultiaxialTrama Hbrida

Materiais de Ncleo Tipo Colmia - Honeycomb

Fibras de ReforoFibras de Vidro Tipo E

Espuma de PVC Tipo HCP EEspuma de PVC Tipo HPEspuma de PVC Tipo HT

Honeycomb Tipo NomexHoneycomb Tipo Aramida (Kevlar)Honeycomb de Alumnio

3 Construo em Strip PlankingHistrico do MtodoDesenhando Planos para Construo em Strip PlankingConvertendo Planos para uso do Strip PlankingFerramentasSeleo das Espumas para os StripsTipos de Resinas para Construo em Strip PlankingTipos de ReforosO Problema dos OverlapsLaminao Longitudinal x Laminao TransversalConstruo da Base ou PicadeiroCorte das Cavernas - Desconto das EspessurasMontagem das Cavernas

Ajuste das Cavernas no Nvel Vertical

Strip de Apoio na Linha de Centro e BordaCorte dos Strips e Definio das LargurasEmenda LongitudinalDesmoldante sobre as CavernasColocao do Strip Inicial e Fixao com ParafusosColocao do Segundo StripMassa de Colagem dos StripsMontagem dos StripsConstruindo um Bordo de cada vezFechamento na Linha de Centro e Roda de Proa

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Jorge Nasseh Sumrio

Removendo Pregos e ArruelasLixando a SuperfciePreparando o Incio da Laminao

Material Descartvel para LaminaoLaminao Mista de Strip Planking e Panel Planking

Virando o CascoLaminao InternaConstruo com Placa Plana

Laminao do Convs

4 Construo a VcuoProjeto de Construo e Escolha do Mtodo Construtivo

Vantagens do Vacuum Bag x Hand layupAutoclave x Vacuum BagClculo de Frao em Volume e Frao em PesoCusto Hand Layup x VcuoTeoria do Processo a VcuoMaterial Descartvel

Filmes de VcuoFilmes PerfuradosPeel Ply

Breather

Chapeamento do FundoRipa do ChineForrao do CostadoLixando a SuperfcieLaminao ExternaMassa e Acabamento

Laminao do Fundo e CostadoLaminao

Montando as BalisasPlacas e RipasLateral da Cabine

Acabamentos e Detalhes FinaisLaminao ExternaLaminao Interna

Laminao de Peas SimplesColagem do Core ou 100% Laminao a VcuoSkin Coat - Molde Macho ou One-OffConstruindo em uma EtapaLaminao do Convs

Quantidade de Vcuo - Block FilmMontagem da Rede de Vcuo - Tomadas de Vcuo

Tacky TapeConexes e Vlvulas

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Espessura do FundoEspessura da QuilhaOverlap no ChineEspessura dos TecidosNmeros de Reforos Longitudinais e TransversaisDimenses Padro das Estruturas do Fundo

5 Construo pelo Mtodo de InfusoEscolha do Mtodo ConstrutivoHistriaFundamentos da Infuso

Vantagens do Processo de InfusoResistncia x Teor de FibrasFrao em Peso e Frao em Volume

Infuso com uma Linha Principal

Modelo Matemtico de Fluxo - Flow ModelMeio de Escoamento da Resina - Tipos de Fibra, Resina e CoreInfuso com Linhas SeqenciaisPropriedades da Matriz de ResinaMontagem das Linhas, Bolsa de Vcuo e TrapsTeste de Integridade do Molde e Leak Detector

Aspectos Cosmticos da Infuso - Skin CoatLaminao das Estruturas InternasCheck ListInfuso com Mltiplas Linhas de ResinaLinhas de Vcuo em SrieLinhas Principais e Secundrias de ResinaCompressibilidade de Laminados SlidosEspessuras de Reforos no Processo de InfusoInfuso com Laminados SlidosInfuso de ConvesesInfuso com Mltiplas Linhas de Resina e VcuoInfuso por PartesPreparao da Resina

6 Determinao de Espessuras

Alinhamento e Compactao das FibrasTeoria do Processo

Calculando Detalhes EstruturaisGrficos de Espessuras - Clculo PrticoNmero EstruturalEspessura do Costado

Laminao por PartesLaminao InternaLaminao Interior - Open Carbono

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Jorge Nasseh Sumrio

7 Detalhes Estruturais

Tabelas de Converso

Agradecimentos

Anotaes

Quantidade de Anteparas e EspessurasColagem das AnteparasConstruo em Sandwich

Construo do ConvsConstruo do CostadoConstruo do FundoMdulo de Seo

IntroduoDetalhe de Montagem entre Casco e Convs

Detalhe de Passagem de Longarinas e AnteparasDetalhe de Reforos em L e T

Detalhe de Construo entre Fundo e CostadoDetalhe de Construo de SprayrailsDetalhe da Construo de Quinas no CostadoDetalhe da Montagem de Pisos e ConvsDetalhe de Montagem na BordaDetalhe de Montagem de Sadas de CascoDetalhes de Fixao de FerragensDetalhe de Fixao da Quilha

Detalhe de Montagem de Anteparas

Detalhe de Construo de ConvsDetalhe de Gaiutas e Tampas

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1 INTRODUO

Foram vrios os motivos que me levaram a escrever este novo livro, mas o primeiro foi, com certeza,o sucesso que o livro Manual de Construo de Barcos obteve at agora. Eu sempre achei que umlivro que ensinasse o que demorei anos para aprender fosse ser de grande valia, mas nunca imagineique um livro escrito em portugus fosse ser vendido em todo o mundo.

Alguns anos se passaram depois da primeira edio do Manual de Construo de Barcos, por istomesmo vrios barcos j foram construdos com a ajuda dele e dos engenheiros e tcnicos que tra-balham comigo. Lembro quando comecei meu trabalho na Barracuda, e como foi difcil convenceros construtores a utilizar um novo processo de construo que focasse no uso de materiais levese resistentes ao invs de materiais convencionais como bra de vidro, resina polister e madeira.

Atualmente milhares de barcos construdos com esta tecnologia em todo mundo comprovam queo esforo feito neste sentido levou a indstria de barcos do Brasil a um estgio de importnciamundial. Temos hoje vrios estaleiros produzindo barcos com padres globais e exportando paraboa parte do restante do mundo. Muitos dos construtores e laminadores que esto cheando os

maiores estaleiros do pas foram treinados por engenheiros com os quais tive o prazer de trabalhar.O melhor deste trabalho que muitos deles tm uma boa noo sobre como construir qualquerbarco de alta performance usando as tcnicas mais avanadas disponveis, mas ainda conhecempouco da teoria que est por trs destas inovaes. E este conhecimento que possibilita ousar, terconana e experincia na arte de construir barcos.

Nos ltimos tempos todos os construtores de barcos tm passado por uma srie de desaos para

minimizar o consumo de materiais, reduzir a quantidade de horas de construo, criar um ambien-

te limpo para os funcionrios e, nalmente, gerar lucro para suas empresas. Isto no fcil paraqualquer tipo de indstria, mas terrivelmente penoso para quem trabalha com produtos ligadosao segmento de lazer. Construir bem e gerar lucro matria das mais difceis quando o produtoem questo se chama barco.

No estgio em que nos encontramos, tenho pelo menos 20 outros engenheiros e experts em cons-truo de barcos ao redor do mundo trabalhando comigo 24 horas por dia que permite trocarexperincias e aprender com os acertos e principalmente com os nossos erros. Ningum, nem omaior dos maiores est livre de falhar, mas avaliar e saber corrigir o que deu de errado torna umconstrutor experimentado e competente.

H trs meses quando decidi a escrever este novo livro, e o intitulei como Barcos Mtodos Avan-

ados de Construo em Composites, tinha em mente passar a informao que muitos construtoresme requisitavam. Existem hoje poucos estaleiros que conseguem ser lucrativos usando tcnicas deconstruo derivadas daquelas dos primrdios da construo em bra de vidro. Todos sabem que

os dias esto contados para processos amadores que envolvem horas e horas de trabalho artesanalsem qualicao. Procurar tecnologias e processos que possibilitem o bem-estar dos funcionrios,

lucratividade para as empresas sem prejuzo para o meio ambiente o dever de todo empresrio,construtor amador ou semi-prossional.

Este livro tem a inteno de mostrar algumas das tcnicas mais empregadas por construtorespro-ssionais, mas tambm mostra os passos fundamentais de uma tcnica de construo que pode ser


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Introduo Mtodos Avanados de Construo em Composites

utilizada por amadores, e torna possvel construir um barco em pequeno espao de tempo comuma grande margem de sucesso.

O primeiro captulo do livro, sobre engenharia de materiais, uma extenso do Manual de Cons-truo de Barcos, mas adiciona vrios tpicos interessantes sobre as propriedades mecnicas delaminados construdos no sistema a vcuo e ps-curados com resina epoxy. Boa parte do captulorefere-se ao uso de bras de carbono e seus compostos laminados no sistema a vcuo ou infuso.

Cada vez mais eu acredito que os dias dos laminados manuais esto no m e que o uso da bra de

vidro vai car cada vez mais restrito s aplicaes de baixa tecnologia ou onde bras de carbono

no tm espao devido ao custo.

Barcos construdos com bras de carbono ou bras aramidas tm um desempenho extremamente

superior ao dos barcos construdos com resina polister e bra de vidro. Quem utiliza um barco

com uma tecnologia mais avanada feito de materiais com maior grau de engenharia no retornapara laminados de bra de vidro, infelizmente. O captulo sobre materiais ainda detalha o uso de

vrios tipos de tecidos de carbono, aramida e vidro com resinas epoxylaminadas a vcuo e ps--curadas em alta temperatura, o que indica uma tendncia de uso de procedimentos aeronuticosna maior parte das aplicaes em barcos.

Tambm foi dada grande ateno para as diversas conguraes de materiais sandwich, principalmenteespumas de PVC utilizadas hoje em barcos de produo seriada e que se encaixam perfeitamente

no processo de laminao por infuso. O avano na fabricao das espumas de PVC permitiu que

os barcos passassem para um estgio superior de performance. difcil achar um barco produzidoque no possua em seu casco a tecnologia de construo em sandwich. Tanto a tecnologia de fabri-cao destas espumas, quanto a sua utilizao em processos que permitem fabricar partes com opadro aeronutico, tm permitido que estaleiros prossionais em todo o mundo possam processar

laminados com menor quantidade de trabalho. Laminados fabricados com bras como carbono e

aramida associadas ao uso de resinas epoxy apresentam metade do peso e uma frao do trabalhode um barco produzido em laminado convencional de bra de vidro.

As excees cam por conta de laminados de tecidos biaxiais com resina polister ou estervinlicalaminados por infuso e curados com alta temperatura. Mesmo utilizando uma tcnica avanadacom materiais econmicos, possvel associar materiais simples com um extraordinrio ganho deperformance. Cada vez mais construtores prossionais tm notado que o uso de presso e tempe-ratura sobre os laminados podem torn-los bem mais resistentes e leves que os padres usuais deconstruo. Neste livro tento sempre mostrar a possibilidade de usar presso e temperatura comovariveis simples e econmicas para produzir barcos melhores.

Nos captulos sobre fabricao, eu decidi focar um processo por vez, pois co mais conante

no resultado desta forma de abordagem para construtores semiprossionais e amadores. O pro -cesso de fabricao em strip plankingoupanel planking realmente uma das formas mais rpidas eecientes de se construir um barco ou um prottipo que possa gerar uma srie de bem-sucedidos

cascos. Durante os ltimos anos participei de uma srie de projetos que usavam ou adaptavam atcnica que acabei herdando de um grande construtor, e pelo que entendo foi quem a introduziuem escala prossional. Depois de fabricar alguns barcos com este processo e ver bons construtores

prossionais adaptando o seu uso me convenci de que existe uma srie de variaes sobre o tema

que pode ser explorado na direo de se construir rpido e barato com materiais nobres. Comcerteza nos prximos anos vamos acabar descobrindo possibilidades que iro ajudar construtoresde diversas qualicaes a utilizar este sistema na construo de barcos de todos os tipos.

Como informao direta para os fabricantes que primam por uma construo de classe, inseri umcaptulo exclusivo sobre construes a vcuo que explora o uso desta tcnica na construo de


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Jorge Nasseh Introduo

barcos a motor e a vela. No resta nenhuma dvida que este tipo de laminao pode proporcionaruma resistncia superior aos laminados fabricados atualmente e gerar um consumo de materialextremamente baixo quando se utilizam bras de alto mdulo de elasticidade. Tanto casco como

convs, assim como anteparas e reforos estruturais podem ser fabricados utilizando a pressoatmosfrica para se obter laminados com metade do peso daqueles fabricados manualmente.

Tentei sempre dentro do escopo do livro mostrar fotos que possibilitem o acesso a vrios tpicoscomplexos e vericar a sua aplicao por meio de construes realizadas pela equipe de engenha-ria da Barracuda. Tenho certeza que a seqncia de fotos publicadas neste livro nica entre osmanuais de construo espalhados por muitos pases e publicados em diversas lnguas, tornandoa leitura ainda mais compreensvel. Vericar os detalhes nas fotos permite que os construtores

aprendam e desenvolvam suas prprias solues em construes futuras. Eu sempre acrediteique existem diversas possibilidades de se construir a mesma pea utilizando tcnicas, seqncia edetalhes diferentes de construo. Mesmo onde trabalho, cada um dos engenheiros decide comoe onde utilizar determinado material e processo, o que no necessariamente coincide com minhasidias. Certamente os leitores no devem tomar minha opinio como palavra nal sobre qualquer

assunto, e eu caria feliz se pelo menos as transcritas neste livro levassem os construtores a desen-volver suas prprias solues.

No decorrer dos captulos sempre tento mostrar o lado econmico das solues de engenhariade modo que seja possvel construir um barco de qualidade superior sem as penalidades do custoexcessivo, contudo cada um deve julgar o valor de pensar e detalhar antecipadamente cada passoda construo, e nunca imaginar que pode fazer tudo sozinho. A ajuda de um bom projetista delinhas ou um expert estrutural pode modicar o padro de construo de um barco e proporcionarum ganho em tecnologia inigualvel.

O captulo sobre infuso trata de uma tecnologia cada vez mais consagrada e aplicada por constru-tores prossionais, talvez em um futuro prximo a maioria dos barcos seja construda deste modo.

Durante os ltimos anos acabei construindo ou participando da construo de uma centena debarcos por infuso de tamanhos que variam entre 25 e 120 ps, todos com tremendo sucesso. O

time de engenheiros da empresa em que trabalho hoje pode ser considerado como um dos melho-res do mundo e com vrios recordes em rea de infuso. A partir do treinamento que recebemos,conseguimos gerar um excelente nvel de tecnologia que garantiu nossa participao em projetosem vrios outros pases com extraordinrio ndice de sucesso.

Detalhamos ainda no captulo o processo de infuso e a tecnologia desenvolvida pela Barracudaem barcos que variam entre 25 e 400 m2de rea com tempo de infuso menor que uma hora, o quemostra uma enorme reduo em termos de fora de trabalho, tempo e consumo de matria-prima.

Os dois ltimos captulos do livro so diretamente ligados ao uso de tcnicas de construo edimensionamento de estruturas em composite, preferencialmente em sandwichonde tento mostrar as

possibilidades de clculo estrutural simplicado para a maioria dos barcos em questo. O leitor deveentretanto estar atento para que nenhum destes clculos seja tomado como resultado nal, e sim

como uma aproximao inicial para futuros desenvolvimentos junto com projetistas, construtorese engenheiros.

Aproveitei a oportunidade para adicionar alguns desenhos feitos mo. Durante anos como cons-trutor prossional acabei produzindo e guardando para mostrar aos laminadores minha forma de

realizar junes e detalhes estruturais. Eu entendo que hoje em dia a possibilidade de gerar estesdesenhos em computador talvez fosse melhor, mas eu no poderia deixar de listar os problemas esolues que vrios dos meus colaboradores nesta jornada utilizaram, concordaram e discordaram.


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Introduo Mtodos Avanados de Construo em Composites

Espero que a leitura deste livro possa mostrar vrias situaes com que me deparei durante a minhavida prossional de construtor e como presidente da empresa Barracuda Advanced Composites.

Tenho certeza que muitos vo utilizar estas notas, adaptar novas solues e mesmo criar outrasmais bem-sucedidas. Para todos que chegarem l eu espero ter ajudado a construir melhor, mais

leve e mais rpido.

Boa sorte,

Jorge NassehBarracuda Advanced Composites

Rio de Janeiro, BrasilAbril/2007


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2CONSIDERAES DO PROJETO E MATERIAIS

Introduo Escolher o tipo de material para construir determinado barco muitas vezes no uma tarefa fcil,devido variedade de opes existentes, como ao, alumnio, madeira, bra ou mesmo a combi -nao de todos eles. Apesar da maior parte desses materiais estar no mercado h vrias dcadas e

no inclurem modicaes substanciais em sua formulao bsica ou no seu manuseio, surpre-endente notar que a maior parte das pessoas no possui um conhecimento correto sobre o uso de

cada um deles.

Geralmente, para a construo de um barco, ou talvez de uma pequena srie, existe um nmero

enorme de opes, embora, dentre todas, a bra de vidro seja a mais popular. No existe nada deerrado em construir barcos de madeira, ao ou alumnio, at mesmo ferro-cimento ou outro material

alternativo. No entanto, do ponto de vista econmico, existem poucas opes que possam superarbarcos fabricados em bra de vidro e, no que se refere ao investimento e valor de revenda, barcosconstrudos em bra tm, certamente, a menor depreciao ao longo do tempo.

Na realidade, qualquer tipo de construo segura, quando todos os elementos e etapas do processoso planejados. No existem materiais bons ou ruins, seguros ou no, mas sim projetos e construobem-feitos ou malfeitos.

Na hora de decidir a respeito da utilizao de determinado material, comum considerar o projeto,tipo de construo e matrias-primas de uma forma global. Seria muito difcil separar tais variveise, freqentemente, cada projeto tem um nmero limitado de opes disponveis. O construtor devesempre considerar que a diferena entre o custo de fazer bem-feito e malfeito muito pequena.

Um bom planejamento e uma boa superviso podem tornar a construo muito mais eciente.No levar em conta o custo de mo-de-obra, ainda que em muitos locais os salrios sejam baixos,


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Captulo 2 Barcos - Mtodos Avanados de Construo em Composites

um erro bsico, pois o tempo consumido e o custo da mo-de-obra podem ser superiores ao

custo do material.

Nos ltimos anos, os materiais compostos tm encontrado um lugar importante como materialde engenharia para vrias aplicaes em diversos tipos de indstrias. Dentre elas, a construo debarcos tem sido uma das mais importantes. O sucesso da utilizao de materiais compostos parafabricao de barcos devido a um grande nmero de vantagens que esses materiais tm quandocomparados a outros tipos.

AramidaBBCBCB

ABB

AB

AAAC

CarbonoAAAAAACAAB

ACCAC

VidroBCBCBCB

AACCAB

AA

FIBRAS DE REFORO - PROPRIEDADES COMPARATIVAS

Alta Resit. a TraoMdulo de TraoResistncia a CompressoMdulo de CompressoResistncia a FlexoMdulo de FlexoResistncia ao Impacto

Resist. Interlaminar ao CisalhamentoResistncia ao CisalhamentoDensidadeResistncia a FadigaResistncia ao FogoIsolamento TrmicoExpanso TrmicaCusto

A = Excelente B = Aceitvel C = Baixo

Uma das principais vantagens sobre materiais como ao e alumnio a variedade de estruturas quepode ser conseguida combinando materiais bsicos. Entretanto, a grande diferena em relao a

outros tipos de materiais se deve ortotropia, que signica que o material pode resistir de formadiferente quando submetido a cargas em diferentes direes. possvel, ento, construir uma em-barcao mais leve e resistente, colocando bras apenas nas direes onde existam foras atuando.Essa caracterstica oferece tanto ao projetista como ao construtor a oportunidade de ajustar osmateriais s especicaes de cada pea e ao tipo de processo de moldagem, alm de fazer umacombinao que seja mais resistente para o barco. Os materiais compostos ainda possuem outrasgrandes vantagens quando comparados com outros produtos para construo de embarcaes.Podem ser citadas, por exemplo, a excelente resistncia e relativa rigidez para sua densidade; sofceis de utilizar, so muito leves, fceis de reparar, tm uma boa resistncia corroso e s intem-pries e tm tambm uma grande resistncia abraso.

Os materiais compostos tm sido utilizados para a construo do casco, convs e outras peas do

interior. Na maioria das vezes, peas fabricadas com materiais compostos so produzidas com au-xlio de moldes, por isto vrias formas complicadas podem ser desenvolvidas, e seria praticamente

impossvel, ou melhor, dicilmente seria possvel mold-las com qualquer outro tipo de material.Isso d uma vantagem e uma liberdade adicional para o projetista explorar um grande nmero deformas possveis.

Atualmente, a maior diculdade quando se comea a construir um novo projeto em composites a variedade de produtos e tcnicas disponveis para o construtor. Seja ele prossional ou amador,a diversidade de opes mais um problema que uma soluo. bem verdade que ao se comprarum projeto detalhado a maioria das informaes sobre especicaes, propriedades mecnicas,

ConsideraesIniciais


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Jorge Nasseh Consideraes do Projetos e Materiais

materiais, direo de laminao, quantidade de bra, resina e espessuras j vem listada nos desenhosfornecidos pelo projetista. Mas sempre aconselhvel conhecer as principais variveis de enge-nharia dos componentes envolvidos na construo de um barco fabricado em material composto.

Mesmo que o entendimento dos materiais separadamente seja importante, necessrio tambmconsiderar como eles se complementam, afetam uns aos outros e como o processo de construo

pode determinar a qualidade nal do produto.


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Um dos requisitos mais bvios em um projeto garantir que o barco seja sucientemente forte

e seguro para suportar os vrios esforos a que estar sujeito durante o seu uso, seja um pequenobarco de passeio com motor de popa ou um veleiro para dar a volta ao mundo disputando umaregata. Em todos os casos, o construtor deve observar que a segurana vem em primeiro lugar. verdade que barcos de recreio tm requisitos diferentes dos requisitos dos barcos comerciais emesmos dos barcos militares. Nos dois ltimos o tempo de vida da estrutura e mesmo a seguranados passageiros tm um peso diferente. Barcos comerciais de passageiros devem proporcionartotal segurana em termos estruturas, navegabilidade e principalmente resistncia ao fogo para atripulao e passageiros. Barcos militares tm outras prioridades. Mas, acima de tudo no se podedeixar a segurana car em segundo plano quando se considera somente o custo de construo.

Muito se fala na resistncia dos materiais em termos individuais, o que um absurdo quando oconstrutor tem que mixar diversos materiais dentro de uma estrutura complexa. Na prtica, no

a tenso nal de ruptura de determinado material que cria os maiores problemas em um projeto,mas a necessidade de rigidez que algumas vezes difcil de ser alcanada. Construes em materialcomposto no falham de uma hora para outra, a no ser sob fortes impactos. O modo mais comumde falha um decrscimo de propriedades mecnicas ao longo do tempo, devido baixa qualidadede fabricao e dos materiais utilizados. Assim, certo que os efeitos desta baixa qualidade s sero

identicados algum tempo aps o incio do uso da embarcao.

Existem dois tipos de rigidez que devem interessar a quem projeta ou fabrica barcos. A primeira a individual, refere-se a cada painel do casco ou do convs, que precisa resistir aos esforos locais

de exo. A outra a rigidez do casco e do convs como um todo, que devem suportar o carre -


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gamento global de cargas. Na maioria dos casos a primeira a mais importante visto que somenteem barcos de comprimento acima de 20 metros necessrio fazer uma anlise global da estrutura.O termo que utilizamos para medir a rigidez em um material chamado de mdulo de elasticidade.Mdulo de exo diz respeito resistncia exo e mdulo de trao e compresso diz respeito capacidade do material de resistir aos esforos de trao e compresso.


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A rigidez local exo dos painis do casco importante em qualquer barco. Caso os esforosexternos e presses deformem o casco a ponto de alterar signicativamente suas caractersticashidrodinmicas, a performance do caso ser alterada e possivelmente sua estrutura estar sujeita anveis de stress no calculados, podendo induzir vibraes e rudos indesejveis na estrutura. Casoisto acontea, a superfcie suave das linhas do casco estar sendo alterada a todo o momento em

que este passe por uma onda. lgico que esta deformao no visvel, mas certo que existeuma energia sendo desperdiada para deformar o casco em vez de impulsion-lo para frente.

Importante ressaltar, que a rigidez, ou resistncia exo de um painel, depende das suas dimen-ses, rea, espaamento entre apoios, da espessura e mdulo de exo do material. Dessa forma,a variao da rigidez do painel pode ser alcanada com a mudana de qualquer um desses fatores.Em adio a todos estes fatores, o uso de bras de alto mdulo, menor quantidade de espaosvazios no laminado, melhor compactao e ndice de cura apropriado fazem com que os painis da

estrutura tenham propriedades acima do nvel apresentado pela maioria dos barcos de produo

convencional.

A outra varivel envolvida no dimensionamento de um barco, e de difcil previso, a quantidade

de carregamento, distribudo ou concentrado, atuando em cada parte do casco. Normalmente seusam teorias aproximadas para obteno destes valores, so levados em conta o estado de mar,

altura de onda e algumas caractersticas de operao da embarcao. Velocidade tambm umfator determinante nos nveis de presso na estrutura. Obviamente, quanto mais rpido um barconavega, maior ser a energia de impacto gerada pelas ondas.


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Hoje em dia a maior parte das teorias de avaliao de presso e acelerao vertical experimentadaspor uma estrutura esto disponveis para projetistas e construtores. Porm, o uso destas ferramentasexige experincia. Caso contrrio, podem levar a respostas erradas para problemas mal formulados.Muitos programas de gerao de superfcies e linhas oferecem estimativas do clculo de pressesem ondas, embora seu enfoque seja meramente qualitativo. Uma boa anlise de cargas e pressesnecessita de um conhecimento dos nveis de acelerao vertical aplicados nestas estruturas. difcilquanticar este dimensionamento sem o auxlio de medidores xados na estrutura do barco. Pode-mos tomar como exemplo as estruturas de monocascos ou catamarans a vela sujeitos a velocidadesacima de 30 ns. H muitos anos seria impossvel construir barcos com estas caractersticas devido

falta de conhecimento sobre como agem as presses em cada ponto da estrutura. Mesmo que setenha a possibilidade de avaliar a carga local em qualquer painel, no se deve considerar estes valoresde modo absoluto. O maior nvel de presso, ou o pico de presso, somente age em pequena reado laminado e assim mesmo em uma pequena frao de segundos.


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Projetistas e construtores de barcos de alta performance esto, normalmente, voltados para a ne-cessidade constante de rigidez nos painis, projetando e construindo dentro dos limites do material.Fatores de segurana e probabilidade de falha so os grandes aliados para se projetar uma estruturaeciente. Embora nunca se deva desprezar a utilidade dos fatores de segurana comprovados paracargas estticas, dinmicas, de alta freqncia e fadiga, o uso de teoria probabilstica oferece maiorexibilidade para o dimensionamento de estruturas mais leves.

A razo bsica de transversais e longitudinais serem colocadas em um barco reduzir a rea livredos painis entre seus apoios e assim minimizar o nvel de deexes. Existe uma innidade deopes para se construir a parte estrutural ou chassi de um barco. Esta estrutura pode ser feita ou

moldada sobre pers pr-fabricados em compositesou pode ser feita a partir de estruturas sandwichmontadas de forma a criar uma estrutura monobloco e leve de proa a popa. claro que quantomais robusta for a estrutura, seu projeto e sua construo maior peso estar sendo imposto estrutura do casco e menor ecincia ter a embarcao. Do outro lado, o uso de laminados levese de alta rigidez pode proporcionar maior ecincia na construo, menos espao desperdiado,melhor arranjo para tanques e motorizao e nalmente menor peso.

Infelizmente, a laminao desses reforos demorada, quando comparada com o processo relati-

vamente rpido da laminao do casco em si, e por isso tende sempre a adicionar custos extras demo-de-obra. Entretanto, o incremento da espessura do painel em um laminado slido aumenta

consideravelmente o peso da estrutura, resultando em um barco muito pesado. A melhor opo

com certeza a utilizao de estruturas do tipo sandwich, que aumenta muito a rigidez sem gerarsignicativo acrscimo de peso. Tanto os projetistas quanto os construtores de barcos, especialmenteos de performance ou de regata, devem estar sempre preocupados em alcanar a maior rigidezpossvel para os painis com o menor peso possvel. Construtores experimentados combinam aconstruo tipo sandwichcom bras de alta resistncia, associada a um processo de fabricao quepermite um controle mais rgido da espessura, resistncia e peso do laminado.

O outro tipo de rigidez necessria estrutura do barco sua resistncia global. Qualquer barcosofre uma variedade de esforos ao longo de sua vida e em alguns casos eles podem ser substan-

ciais. O conjunto de cargas atuantes na estrutura de um barco um sistema complexo de forase condies de contorno e pode gerar danos locais estrutura do casco. Qualquer material usadona estrutura de um barco deve ter a propriedade de se alongar at certo valor e retornar posiooriginal. Esta propriedade permite que os materiais possam absorver as tenses e manter a estru-tura intacta. Materiais com baixo alongamento so considerados perigosos em uma estrutura emcomposite, embora algumas bras exibam baixos valores de exibilidade mesmo quando laminadascom resinas de alto mdulo.


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O projetista deve ter bastante cuidado quando aumentar a rigidez de parte da estrutura, de modoa evitar que o problema aparea em outras reas com menor rigidez pela transferncia abrupta detenses, que geralmente pode ocorrer de forma inesperada. Um modo adequado de resolver oproblema dimensionar toda a estrutura para que ela tenha o mesmo nvel de exibilidade, o que

ir proporcionar um uxo de tenses constantes e suaves atravs de todo o barco. Isto pode parecersimples, mas envolve alm de uma complicada teoria, o conhecimento preciso dos carregamentosaos quais est sujeita a estrutura.

Existe uma lista de vantagens que podem ser enumeradas quando se reduz o peso na estrutura deum barco, porm o mais importante que este efeito acumulativo. Um veleiro mais leve requer

menos rea vlica para navegar do que um barco semelhante mais pesado. Como resultado da eco-nomia de peso, pode-se utilizar uma mastreao menos robusta e transferir menos carga para osequipamentos de convs, o que possibilitar o uso de ferragens menores e mais leves. Da mesmaforma, o dimetro dos cabos tambm ser reduzido e, conseqentemente, ter menos peso. Asforas agora diminudas, atuando na estrutura devido a uma mastreao menor, podem gerar umaeconomia de peso tambm na laminao de casco e convs, pois as cargas globais na estrutura

baixaro. Como resultado indireto, a utilizao de equipamentos menores e mais leves e reduesde peso na estrutura diminuem a quantidade de materiais e o custo nal do barco.

lgico que isso se aplica tambm a barcos a motor, principalmente aqueles de maior porte, ondea idia de supermotorizar um casco tornou-se obsessiva. Construir um barco leve, com menosmotorizao e combustvel a melhor soluo para quem deseja ter uma embarcao rpida. Outragrande vantagem em se trabalhar em uma reduo geral de pesos poder melhorar as caractersticasde navegao do barco, otimizando a estabilidade e a manobrabilidade.

Embarcaes a motor podem usar economia de peso para reduzir a potncia instalada para umadeterminada velocidade mxima e assim diminuir o peso total e aumentar a economia de combus-

tvel e autonomia. Uma das variveis que afeta diretamente a qualidade de navegao de um barco a acelerao vertical gerada ao longo do seu comprimento. Esta acelerao conseqncia dodesenho do casco, comprimento, velocidade, deslocamento e distribuio de peso. Um barco mais

leve tem a possibilidade de romper com mais velocidade as ondas que o outro. Todavia, quantomaior for a velocidade, maior ser tambm a acelerao vertical dentro do barco que o fator li-

mitante do conforto a bordo. Normalmente, para embarcaes de passageiros se limita o valor daacelerao vertical a 1g (9,81 m/s2), todavia na prtica possvel navegar com aproximadamente3g de acelerao vertical. Valores maiores, somente sob condies de resgate ou aes militares.Barcos deste tipo so dimensionados para velocidades superiores a 50 ns e tm a capacidade denavegar com aceleraes verticais de mais de 60 m/s2.

Peso


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No somente o peso total do barco que interessa ao construtor. A posio de cada peso na estrutura to crtica quanto a performance. Qualquer barco - seja a vela ou a motor - ir caturrar quandoestiver navegando em ondas, e a energia absorvida pelo caturro energia perdida que deveria estarmovendo o barco. Para reduzir este movimento, o peso da estrutura deve ser concentrado o mais

prximo possvel do centro de gravidade do barco, e as extremidades da embarcao mantidas omais leve possvel.

O construtor de um barco de performance tentar sempre reduzir o peso da estrutura nas extre-midades, adicionando peso, se for preciso, no centro da embarcao. O mesmo conceito e preo-cupao descritos anteriormente devem ser aplicados distribuio vertical de peso. O peso da

mastreao e quilha esto distantes do centro de gravidade vertical, o que, queira ou no, ir afetarno movimento de caturro. Na prtica, isso signica que iates com mastros, velas e ferragens maisleves e com lastro carregado internamente ou prximo do topo da quilha tero uma amplitudemenor desse movimento, quando comparados a outros barcos em que no se tenha prestado

ateno a esses detalhes.

O teor de bra em qualquer tipo de laminado de material composto exerce uma das maioresinuncias sobre a resistncia e rigidez do laminado, uma vez que a parcela de bra dentro dolaminado que produz a maior parte da resistncia e rigidez. Assim, quanto mais bra possuir olaminado, melhores sero as propriedades mecnicas. Cada tipo de reforo est associado a umadeterminada frao em volume de resina, visto que existe uma quantidade mnima de resina ne-

Teor deFibras

Distribuiodo Peso


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cessria para impregn-lo e manter todas as bras coladas umas s outras.

Materiais em que as propriedades mecnicas so totalmente dependentes da direo so conhecidoscomo ortotrpicos, em contraste com materiais isotrpicos, como os metais ou um laminado de

manta, que apresentam valores de rigidez e resistncia independentes da direo do carregamento.Essas propriedades direcionais permitem ao projetista maximizar as propriedades do laminadoem uma direo particular para absorver as tenses e fornecer um laminado mais eciente para aestrutura. Informaes apresentadas para laminados reforados com bras de alta performance sonormalmente fornecidas em relao orientao das bras. Algumas vezes, entretanto, proprie-dades transversais tambm so fornecidas para compostos unidirecionais. Tais propriedades so,basicamente, um guia para a performance da resina e para a adeso entre bra e resina.

PropriedadesDirecionais das

Fibras

A relao tenso versus deformao importante para entender o comportamento do material sob

carregamento. Esta relao mostra o comportamento do material, como ele se alonga e falha sobum carregamento conhecido. O mdulo, a tenso mxima de ruptura e a forma de falha dependerodo tipo e quantidade de bra, da natureza da trama, seja ela unidirecional, bidirecional ou aleatria,mas depender tambm das propriedades da resina e, em particular, da sua elasticidade e adeso.

RelaoTenso x

Deformao


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Um laminado tpico linearmente elstico para pequenas deformaes at o limite de propor-

cionalidade, quando a curva diminui sua inclinao. Mas a partir desse ponto o material passa a

sofrer deformaes permanentes e, aps a retirada da carga, no recuperar a sua forma. Quandoo laminado testado e carregado progressivamente, a primeira fase da avaria a delaminao daresina com as bras em ngulo perpendicular direo do carregamento. Com o aumento dacarga, o processo de delaminao desenvolve rachaduras na resina, que levaro perda da adesoentre as bras e a resina. Esse o incio da delaminao e das microssuras que causam a perdade propriedades mecnicas e denem o ponto de avaria permanente que ocorre no laminado. medida que as rachaduras se espalham, o laminado alcana o ponto de ruptura no momento em

que as bras so totalmente partidas.

Curvas de tenso e deformao e valores de testes mecnicos para materiais isotrpicos so inde-pendentes da direo do esforo. Entretanto a maioria dos laminados so ortotrpicos e o processo

de falha depende da orientao das bras em relao carga. Neste caso existiro diferentes curvasde tenso e deformao para cada ngulo de carregamento. Neste ponto ca claro que a tenso deruptura interessa ao projetista, embora seja raramente utilizada como limite de projeto, uma vezque avarias srias j tero ocorrido no laminado antes da tenso de ruptura ter sido alcanada. Almdisso, boa parte do conjunto da resina e bra ir apresentar delaminaes irreversveis.


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Os dois critrios mais importantes, quando se considera a performance da resina, so a capacidadede adeso e o alongamento sob carregamento. Se estas propriedades no forem satisfatrias, as brasse soltaro da matriz de resina em um nvel de tenso muito baixo. A resistncia do composto carreduzida e as rachaduras se espalharo, levando ao colapso total do laminado. A adeso da resina

obviamente deve ser a mais alta possvel, mas a resina tambm deve possuir a habilidade de defor-

mar junto com as bras para que as delaminaes e microssuras sejam adiadas o mximo possvel.

O cisalhamento interlaminar uma propriedade que depende muito da performance da resina e,outra vez, da sua resistncia e poder de adeso. Ela no depende, diretamente, do tipo ou quanti-dade de reforo. A resistncia ao cisalhamento interlaminar a medida de quanto a resina adere acamadas de reforos adjacentes.

O tipo mais comum de resina utilizado na construo de barcos - a polister - no possui proprie-dades de adeso muito boas. Assim, para prevenir a delaminao, intercalam-se camadas de manta

com um maior teor de resina entre os tecidos. Esta a principal razo por que, normalmente, barcos

de produo so construdos com tecidos biaxias combinados com mantas costuradas. As camadas

de manta fornecem orientao aleatria das bras que iro aderir em ambas as camadas de tecido,apesar das propriedades gerais do laminado serem reduzidas pelo uso de um reforo extremamente

ineciente como a manta.

As propriedades de resistncia e rigidez so desenvolvidas para testes mecnicos de curta durao.Entretanto, projetistas e construtores tambm devem considerar propriedades ao longo do tempo,caso a embarcao seja projetada para uma longa vida til. Propriedades geradas a partir de testesmecnicos so de interesse particular para o projetista e para a especicao de laminados de plsticoreforado que experimentam baixos nveis de tenso, mas ocasionalmente podero ter de suportar

tenses mais altas por um pequeno perodo de durao.

Ao se projetar um barco, deve-se considerar que a estrutura tambm dever suportar carregamentoselevados de forma repetida e contnua. Quando um material composto est sujeito a carregamentoscclicos, a deformao permanente do laminado ocorre em tenses mais baixas que os valores dos

testes mecnicos produzidos em curta durao. Por menor que seja o nvel de exigncia e operao,a estrutura de qualquer barco sempre ir experimentar carregamentos cclicos, por isso a resistncia fadiga do laminado deve ser considerada. Muitos materiais, que mostram uma resistncia satisfatrianos testes de curta durao em laboratrio, podem apresentar resultados desastrosos em testes que

incluam efeitos dinmicos.

CisalhamentoInterlaminar

PropriedadesDinmicas de

Fadiga


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As resinas de maneira geral so polmeros sintticos que foram desenvolvidos nos ltimos 60anos e uma caracterstica comum aos polmeros ter cadeias muito longas, resultantes da unio demuitos segmentos idnticos. Os polmeros sintticos, de importncia primordial como material deengenharia, geralmente tm estruturas bem simples. A molcula nal do polmero pode ser formadade milhares de unidades repetidas, sendo cada unidade chamada de monmero. As propriedadesfsicas e mecnicas de um polmero dependem basicamente da sua estrutura.

A parte reativa do polmero pode dar origem a uma resina que misturada com um material dereforo tal como bra de vidro, bra de carbono ou bra aramida transformada em um materialcomposto. Quando este polmero tem ligaes cruzadas muito fortes para serem rompidas poraquecimento moderado eles so chamados de termoxos, e podem gerar resinas do tipo polister,estervinlica, epoxyou fenlica, etc.

Resinas

Nas matrizes de resina polister o radical ster, o menor segmento de um polister, o resultado dareao de um lcool e um cido com eliminao de gua. O polister, portanto, a ligao qumicaentre vrios steres. Dependendo do tipo de cido utilizado na reao, obtm-se o polister saturadoque d origem s bras, tintas, etc., e o polister insaturado, com pontos altamente reativos quepodem ser curados a frio. Este ltimo quando reforado, apresenta as caractersticas bsicas de um

material estrutural leve, durvel, incrivelmente resistente, que pode ser empregado na fabricaode quase todos os tipos de produto.

Quando se projeta a fabricao de uma resina, h todo um planejamento visando obter determi-nadas propriedades nais. Tudo planejado, desde as matrias-primas utilizadas, a tecnologia daadio, o uso de reagentes, o tempo de reao de modo a se conseguir o peso molecular adequado,a temperatura de reao e muitas outras variveis. Uma vez escolhida a formulao com o intuito

de se obter a resina com as propriedades planejadas, o polmero produzido no reator, obtendo--se um plstico altamente viscoso que posteriormente misturado a um solvente, tornando-se um

lquido de baixa viscosidade de modo a facilitar sua utilizao pelo usurio nal.

A estrutura bsica de um polister insaturado composta de trs componentes: o cido insaturadoque fornece os pontos reativos com ligaes duplas, chamados pontos de insaturao, um glicol,ou bi-lcool, que proporciona o meio para aumentar a cadeia polimrica, e um cido saturado

ResinaPolister


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que determina o grau de espaamento das molculas entre os cidos instaurados. Este plstico dissolvido num monmero que servir, futuramente, pela ao do catalisador, como um agente deinterligao entre seus pontos de insaturao com os pontos de insaturao presentes na cadeiado polister acima mencionado. Portanto, quando o construtor decide usar uma resina, no caso

polister, ele estar especicando a utilizao de um polister insaturado dissolvido em monmerode estireno, vulgarmente chamado de resina de polister insaturado ou simplesmente resina depolister. Geralmente a proporo resina/monmero de estireno pode variar de 70/30%, podendochegar a 50/50% em peso.

CIDOS INSATURADOS

Maleico (anidrido)Fumrico

ATRIBUTOS

Fontes de insaturao (duplasligaes que iro reagir comas duplas ligaes do estireno.Obrigatrio em toda resina depolister insaturado.

GLICIS

Monoetilenoglicol (MEG)

Propilenoglicol (PGI)

Dietillenoglicol (DEG)

Dipropilenoglicol (Di-PGI)

Neopentilglicol (NPG)

ATRIBUTOS

Custo Baixo e Alta Rigidez

Excelente Compatibilidade com

Estireno. Boa molhabilidade.

Custo Baixo e Boa Flexibilidade.

Boa Flexibilidade e Alta Resistncia

Mecnica.

Estabilidade ao UV e resistncia

Hidrlise.

CIDOS SATURADOS

Ortoftlico (Anidrido)

Isoftlico

Tereftlico

Adpico

Bromados ou Clorados

(Clorndrica)

ATRIBUTOS

Baixo Custo e Compatibilidade

com Estireno.

Boa Resistncia Mecnica,

Qumica e gua.

Alto HDT.

Boa Flebilidade e Alta Dureza.

Retardamento de Chama.

SOLVENTES

Estireno

Vinil Tolueno

Metacrilato de

Metila (MMA)

ATRIBUTOS

Baixo Custo.

Boa Resistncia e Rigidez.

Baixa Flamabilidade e Boa

Flexibilidade.


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O construtor ao selecionar a resina polister para uso no processo de laminao por infuso ou stripplanking deve notar que os pontos de insaturao so duplas ligaes qumicas entre dois tomos decarbono adjacentes. Estas duplas ligaes so instveis e facilmente rompidas durante a reao decura. Esta reao qumica se processa temperatura ambiente pela ao de agentes aceleradores einiciadores, conhecidos como catalisadores, adicionados resina no momento do uso. Estas duplas

ligaes existem tanto no polmero propriamente dito, como tambm no monmero de estireno, ena presena do catalisador, que por sua vez incentivado pelo promotor, no caso o cobalto, dispara

uma reao qumica onde o produto nal uma resina termoxa.

Os tipos de resina polister disponveis no mercado so do tipo ortoftlica, isoftlica, e tereftlicae tm suas modicaes nos padres isoftlica com NPG (neo pentil glicol), ortoftlica tereftlica,que usa PET reciclado, e ortoftlica CCPD (diciclopendadieno).

A qumica das resinas estervinlicas foi desenvolvida no nal da dcada de 1950 e incio de 1960,por vrios pesquisadores e cada uma delas teve uma formulao diferente. As primeiras eram to

reativas que no tinham tempo de vida suciente para serem utilizadas. importante salientar quea resina estervinlica tem sua origem numa resinaepoxy,que utiliza um radical bisfenol do tipo A eepicloridrina. As resinas estervinlicas utilizam o mesmo substrato diludo em derivados acrlicos

e monmero de estireno.

Quando comparadas, as resinas de polister insaturado so inferiores s resinas estervinlicas. Asresinas de polister insaturado, como seu prprio nome o diz, so formadas a partir de muitos

steres repetidos em sua estrutura molecular. Os grupos steres so ligaes fracas e podem seratacadas pela gua resultando em baixa resistncia qumica e na hidrlise. Pode-se observar isso nodia a dia, onde ocorrem os problemas de blistering,que a formao de bolhas devido degradaoda matriz de resina pela ao da gua. As resinas polister tm uma faixa de desempenho mdio,apresentando, no entanto, boa facilidade de processamento e baixo custo.

ResinasEstervinlicas

J as resinas estervinlicas tm como base resinas epoxy, portanto, suas propriedades esto inteiramen-te ligadas s propriedades de sua base epoxy, o que resulta em um excelente desempenho mecnico,em boa resistncia hidrlise e a produtos qumicos bsicos. Estas resinas tm alto desempenho,entretanto seu processamento um pouco mais difcil e seu custo mais alto quando comparado

com o das resinas de polister insaturado. Em suma, as resinas estervinlicas apresentam em geralmelhor desempenho mecnico e dureza, maior resistncia hidrlise e melhor estabilidade trmica.


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Da mesma forma que as resinas polister e estervinlicas as resinas epoxyso termoxas de altodesempenho, e contm pelo menos dois grupos epoxynas suas extremidades. Alm das aplicaesde alta performance em estruturas de barcos pelo processo de vacuum bag, infuso eprepreg, estas

resinas so matrias-primas em vrios setores industriais, como a indstria eletroeletrnica, deembalagem, construo civil e transporte.

Embora o uso de resinas epoxytenha aumentado signicativamente na construo de barcos, sejapela utilizao no processo a vcuo ou infuso, as aplicaes de maior volume ainda incluem tin-

tas, recobrimento de pisos, adesivos, equipamentos para indstria qumica, laminados eltricos e

eletrnicos. Existem apenas trs grandes produtores mundiais de resina epoxy,que detm 70% do

mercado, e fornecem a resina bsica para uma dezena de outras empresas que formulam resinas dealta performance para o segmento de composites, de modo que um construtor de barcos possa teracesso mesma tecnologia empregada em estruturas aeroespaciais.

Mesmo que boa parte das resinas utilizadas em laminao de composites seja derivada de algumaformulao de resinas bsicas, elas denitivamente no conseguem desenvolver todo o potencialmecnico que uma resina de baixa viscosidade e alto HDT como as que so usadas para composites.O uso de resinas no especcas para laminao torna o laminado exvel e o deixa com baixaresistncia mecnica, sendo a falta de coeso durante o processo de cura responsvel pela baixaperformance dos sistemas bsicos usados para adesivos industrias e tintas.

ResinasEpoxy


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As resinas epoxymais utilizadas tm como base o diglicidil, ter do bisfenol-A (DGEBA), e sosintetizadas a partir de uma reao entre a epicloidrina e o bisfenol-A.

A relao molar epiclorohidrina/bisfenol-A pode variar em um grande espectro podendo produzirresinas lquidas e slidas. A estrutura de uma matriz de epoxyconsiste de grupos epoxyterminais ede uma unidade de repetio no meio. Como as unidades de repetio, que podem ser incorpora-das molcula, variam entre cada tipo de formulao, elas iro inuenciar nas propriedades naisda matriz nal de resina. A tabela abaixo mostra uma comparao de propriedades e variaes naviscosidade que podem ser obtidas pela variao do valor dos vrios tipos de resinas epoxy.

Resinas epoxypodem tambm ser obtidas com caractersticas multifuncionais, como as resinas glicidilter de novolac, glicidil de aminas trifuncionais ou tetrafuncionais. Estas resinas apresentam altaviscosidade temperatura ambiente, acima de 5.000 cps, e permitem obter materiais com maiorgrau de reticulao em relao a resinas do tipo DGEBA, fazendo com que tenham melhor de -sempenho a altas temperaturas. Estas resinas so utilizadas, na maioria dos casos, para manufatura

de tecidos do tipoprepreg.

Viscosidade da Resina, cpsViscosidade do Endurecedor, cpsViscosidade da Mistura, cpsProporo da Mistura (Peso)

Proporo da Mistura (Vol.)Gel Time, 25C, 150g, min.DurezaResistncia a Trao, psiAlongamento, %Resistncia a Compresso, psiResistncia a FlexoMdulo da FlexoHDT, Room Temp. Cure, CHDT, Post Cure, CImpacto Izod, ft-lb/inContrao, in/in

AR600

AH90

6,000

30

1,500

100A:33B

3A:1B

180

81D

11,600

3.9

19,600

16,800

516,000

65

85

1.24


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Geralmente para o uso de resinas polister, que contenham um polister insaturado dissolvido em

monmero de estireno, ela so aditivadas com inibidores para dar maior estabilidade de armazena-mento, evitando que o monmero e a parte polimrica reajam entre si antes da adio do catalisador.Alm disso, essas resinas tambm podem ou no ser aditivadas com promotores ou aceleradores

pelo prprio fabricante. O exemplo mais conhecido de promotor o octoato de cobalto, ou somentecobalto. Quando as resinas contm promotores so chamadas de promovidas ou pr-aceleradas.

A simples adio de um catalisador numa resina no acelerada ou promovida, pode faz-la reagir.Mas demoraria muito tempo e o resultado seria altamente duvidoso. Assim, as resinas formuladaspara curarem temperatura ambiente devem conter promotores para poder ativar e acelerar o

catalisador. Os promotores agem com a nalidade de acelerar o perxido para formar os radicaislivres. A quantidade de promotor e de catalisador base de um perxido deve ser tal que ele fornea

ao construtor tempo suciente de trabalho, mas tambm tempo de cura reduzido para tornar oprocesso economicamente interessante.

O gel e a cura da soluo de resina de polister ou estervinlica acontecem atravs de uma reaoonde h liberao de radicais livres. Para tanto, usa-se um catalisador do tipo perxido. O iniciadorde perxido se quebra formando radicais livres altamente energizados, acabando por atacar ospontos insaturados do polmero e do monmero. Assim, a reao se propaga comeando a juntaras partes atravs de uma reao de ligao cruzada e tridimensional.

Mecanismosde Cura


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Nesta reao cada radical livre ir imediatamente buscar uma dupla ligao para reagir, podendoencontrar tanto o monmero de estireno, quanto um polmero de polister insaturado. Pela lei daprobabilidade o encontro com o monmero de estireno ser muito maior, j que a mobilidade e opeso molecular dele ser menor quando comparado ao polmero.

Quando a reao cruzada comea, o movimento da soluo se torna restrito depois de determi-nado tempo, saindo do estado lquido para o estado de gel. Esse tempo chamado degel time, que efetivamente o tempo que se tem para trabalhar a resina. Nessa reao cruzada (cross-link), ascadeias de polmeros comeam a se ligar ao monmero de estireno, e este a outros pontos comduplas ligaes, e assim sucessivamente, formando um slido, uma massa compacta que no ir sefundir mesmo com a exposio temperatura, por isto ele chamado de termoxo.

Nesta reao o estireno consumido durante o cross-link, servindo de ponte molecular entre ascadeias de polmeros. Pode haver at oito molculas de estireno formando essas pontes, mas o

normal, numa boa distribuio, oscila entre duas e trs molculas. Geralmente, quando se processauma laminao ou infuso, com grau de catalisao correto, chega-se a um grau de ligao de cercade 80-90%, incluindo o tempo at a desmoldagem da pea. Isto signica que somente 80-90% dasligaes duplas contidas na soluo reagem entre si, havendo liberao de calor, reao conhecida

como exotermia. Em temperaturas ambientes por volta de 25

C, com o passar do tempo, dentro dedois a quatro meses, a pea alcanar por si s um grau de cura de at 95%. Para alcanar o ideal,perto de 100% de cura, h necessidade de submeter o laminado a uma fonte de calor externo talcomo uma estufa ou uma manta trmica. Este processo chamado de ps-cura.

Dentro do polmero lquido os inibidores so usados para retardar essa reao enquanto a resinaestiver armazenada, e tambm enquanto no se adiciona o catalisador ou iniciador. Aps a adio

do iniciador, os inibidores so responsveis por reagir primeiramente com os radicais livres, dan-do um tempo para que o usurio possa trabalhar com a resina no estado lquido, at o ponto que

chamamos degel time, ou tempo de gelicao. Uma vez atingido o ponto de gel, a resina inicia seuprocesso de cura, desenvolvendo a formao de cadeias tridimensionais. A partir da no h mais

condies de trabalho, por isto importante estocar a resina de polister ou epoxyestervinlica em

lugares frescos e escuros. Os radicais livres aparecem mais rapidamente se as resinas de polisterou epoxyestervinlica forem expostas ao calor, luz do sol ou estiverem contaminadas por metais

ou outros materiais aceleradores.


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A cura de uma resina est diretamente ligada ao calor, seja ele fornecido por uma fonte externa,como uma estufa, lmpadas de aquecimento infravermelho, moldes aquecidos, ou ento por umafonte interna, a exotermia, ou seja, o prprio calor liberado pela resina pela quebra das duplas liga-es insaturadas, provocadas pelos radicais livres. As condies de operao do local de trabalho

tambm so muito importantes, pois se a temperatura estiver abaixo de 15 graus C, a cura demorarmais, porm se a temperatura estiver acima de 32 graus C, ogel timee a cura sero mais rpidos.

A mesma relao vlida para a temperatura da resina propriamente dita. Reduzindo a temperatura

da resina pela estocagem em ambiente refrigerado possvel estender o tempo de gelicao daresina. O primeiro passo antes do uso de uma resina averiguar sua temperatura com um term-metro infravermelho. Em seguida medir a temperatura do molde, pois ela tambm pode inuenciarno desempenho da matriz polimrica.

Pode-se tomar como limite de uso as temperaturas entre 15 e 35 graus C. Em termos gerais a ve-locidade de formao do gel e de cura dobrar para cada 10 graus C de aumento da temperatura,e inversamente, reduzindo-se a temperatura em 10 graus C, a velocidade ir diminuir pela metade.Deve-se tomar como temperatura limite inferior de 15 graus C, como patamar mnimo e segurode trabalho, porque abaixo desta faixa a resina no ir curar adequadamente.

Fatores queInfluenciam a

Reao de Cura

A quantidade e a forma do laminado afetam a velocidade de cura de uma resina. Um volume

grande, espesso e compacto ir curar muito mais rapidamente que um laminado no. O laminadono geralmente precisar de uma fonte externa de calor para ajudar na cura. A reao polimricasempre pode ser expressa por uma relao de volume e rea de dissipao de calor. Um bloco de

resina fundido em forma de cubo com 10 cm de aresta ter um litro de volume e uma rea de 600cm2, que ser a rea de troca de calor com o meio ambiente, que ir liberar um certo nmero de

calorias por cm2.

Agora tomemos o mesmo volume de resina, um litro, espalhados em um lme de 1 mm de espes-sura. Isto ir gerar uma rea de 10.000 cm2em apenas uma face. Incorporando a rea em contatocom o molde a rea ser de 20.000 cm2. Ou seja, 33 vezes maior que a rea de transferncia de caloranterior. Assim, a velocidade de dissipao de calor ser muito maior.

Outro item que inuencia na cura do laminado a quantidade e o tipo de catalisador. Normalmente,os fabricantes de resina informam as condies ideais de funcionamento de suas resinas, e em geral

barcos - metodo de construção

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