o que é o v50 e como ele pode salvar uma vida? · É um conceito estatístico muito empregado...
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2 DuPont Protection Technologies – Car Armor Research & Development Data
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O que é o V50 e como ele pode salvar uma vida?
Aplicação em Blindagem Automotiva
O Que é o V50?
É um conceito estatístico muito empregado pelos desenvolvedores de materiais e soluções de
proteção balística. Está ligado ao conceito de limite balístico do material, ou seja, até quanto a
solução suporta um disparo balístico, em termos de velocidade máxima, para um projétil definido,
sem falhar.
Assim, é definida a velocidade máxima com a qual se disparar um projétil contra uma blindagem
sem que ela fure; qualquer pequeno aumento de velocidade a partir desse limite resultará em
perfuração total. Logo, é a velocidade para a qual há 50% de chance de não perfurar; qualquer
energia a mais muda esse comportamento de modo catastrófico;
Como não tem vínculo direto com a norma de homologação ABNT NBR 15.000, é muito provável
que boa parte do público, mesmo aqueles do segmento de blindagem, não conheçam em detalhes
este conceito.
Como é realizado o teste de V50?
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Aplicação em Blindagem Automotiva
A norma de homologação ABNT NBR 15.000 visa a testar qualitativamente uma amostra de
blindagem: Com um número definido de disparos de um dado projétil, respeitando uma faixa de
velocidade padronizados, não pode haver perfuração. Logo, é um teste do tipo “passa – não
passa”;
O limite balístico segundo o conceito de V50, definido pela norma MIL STD 662F, ao contrário da
NBR 15.000, é um teste quantitativo para medir a resistência de uma blindagem. Em sua
metodologia de realização, cabe ao interessado definir a ameaça, ou seja, a munição;
Definida a munição, o teste visa a realizar disparos variando a carga de pólvora e é meta
aumentar a quantidade de pólvora gradativamente até conseguir propositalmente gerar uma
perfuração completa. Quando isso ocorre, passa-se a realizar disparos mais lentos, não
suficientes para gerar perfuração completa. E isso é repetido diversas vezes sempre com intuito
de buscar idealmente “aquela” velocidade para a qual o material deixa de resistir e passa a
falhar com um disparo;
Então, para surpresa de muitos, é um teste em que se deseja furar a blindagem? Isso mesmo.
Mas para tudo há regras e o teste deve ser controlado. Não se pode realizar disparos muito
próximos um dos outros ou das bordas da amostra, nem em quantidade ou velocidades muito
excessivas, sob risco de se introduzir danos desproporcionais ao material.
Qual a importância do V50?
Conhecer o V50 de uma solução balística é ter conhecimento quantitativo, mais nobre, sobre o que deve
proteger vidas. Assim, dentre soluções certificadas qualitativamente pela ABNT NBR 15.000, se pode
conhecer não somente as que suportam os disparos balísticos sem perfuração, mas aquelas que
resistem à perfuração exigindo menos do produto e garantem a proteção a vida com mais segurança;
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O teste de certificação conforme ABNT NBR 15.000, para o nível IIIA, por exemplo para a
munição 9mm 124 FMJ, prevê disparos a no máximo 441 m/s. Mas há soluções que se testadas
a por exemplo, 442 m/s poderão resultar em perfuração, ao passo que outras soluções só
resultarão em perfuração a velocidades muito superiores a 480 m/s;
Por que é importante ter V50 elevado? É fato que o teste de certificação é feito em amostra
nova e se baseia em apenas 5 disparos, todos com distâncias muito bem definidas de borda e
entre disparos. Mas como se comportaria a mesma solução se exposta a condições de uso
real?
Na vida real as blindagens podem ser expostas à umidade, a ciclos importantes de temperatura;
podem se sujeitar a processos de montagem junto à carroceria dos veículos suscetíveis a não
serem tão homogêneos quanto o que se pratica com a amostra padrão de teste nova; o
processo de fabricação da blindagem, como todo processo industrial, pode sofrer variabilidade
e, obviamente, os disparos que a blindagem vier a receber muito raramente vão garantir
distâncias entre bordas e entre outros disparos conforme previsto na norma de certificação,
pois no nível IIIA, por exemplo, estamos falando de sub-metralhadora 9mm, que possui regime
de tiro automático tipo rajada. Por isso, uma solução com maior V50 significa uma solução mais
robusta e segura ao longo do tempo, que mesmo sujeita a alguma degradação ou variabilidade
de processo de fabricaçao e instalação, permanecerá confiável.
Vamos consolidar o conhecimento por meio de um exemplo?
Suponha duas soluções de blindagem certificadas conforme nível IIIA da ABNT NBR 15.000, A e
B. Se ambas são comercializadas com produtos certificados com RETex válido, como saber qual
é mais resistente contra uma dada munição deste nível da NRB? Por meio do teste de V50,
segundo MIL STD 662-F;
Bastaria obter amostras padronizadas de ambas as soluções A e B e medir o V50. A que resultar
em maior V50, é a solução mais robusta;
Mas como calcular o V50 na prática, seguindo a norma? Deve-se considerar a munição 9 mm
FMJ do nível IIIA da ABNT NBR 15.000. É regra que para a solução ser certificada, deve resistir a
5 disparos a velocidade máxima de 441 m/s. Logicamente o objetivo é que o V50 seja maior que
441/m/s, senão já se teria uma solução propensa a falhar no teste de certificação, na condição
de novo! O quanto maior é função do que se valoriza pagar por se ter um bom fator de
segurança durante toda a vida útil da blindagem;
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Na prática, conforme o gráfico a seguir, sempre com o mesmo projétil, é feito um primeiro disparo a
430 m/s, e não há perfuração total. Logo, deve-se preparar a próxima munição com maior
quantidade de pólvora, buscando gradativamente conhecer o momento em que o material muda o
comportamento e falha. O segundo disparo, então, é feito digamos a 458 m/s, sem perfuração.
Prepara-se o terceiro disparo com mais pólvora e este atinge o alvo, que é a blindagem, a 479 m/s e
novamente não se perfura. Como o objetivo é perfurar, segue-se este racional e no quarto disparo,
a 505 m/s, há a primeira perfuração completa. Acabou o teste? Não, mas já se pode desconfiar que
entre 479 e 505 m/s deve estar o limite balístico do material. Mas a meta é realizar mais disparos,
limitado a 12 tiros, para não degradar demais o material e assim garantir uma padronização. Da
mesma forma, os incrementos de velocidade são pequenos, para igualmente não degradar demais o
painel;
Seguindo o teste, se o último disparo perfurou, agora se deve reduzir um pouco a carga de
pólvora para que o disparo seja entre 505 e 479 m/s; assim, tem-se que o quinto disparo ocorre
a 488 m/s e não há perfuração. Assim, o sexto disparo visa a gerar uma perfuração e deve ser
idealmente realizado em velocidade intermediária, no caso, a 495 m/s, com perfuração total.
Esse procedimento é seguido até no máximo o décimo segundo disparo, de modo a se ter
alguns pares de velocidades próximas para as quais há perfuração completa e outros sem
perfuração. Mas e como se chega ao valor de V50, expresso em m/s? Para isso se deve
considerar de 2 a 4 dos maiores valores de velocidade para os quais não se registrou perfuração
e de 2 a 4 dos menosres valores de velocidade para os quais houve registro de perfuração total
da blindagem. Sempre a mesma quantidade de registros para os dois comportamentos: fura /
não fura. E destes se aplica a média simples, aritmética: este é o V50;
No caso abaixo foram considerados 4 pares identificados com as cores verde e vermelha entre
círculo – estes foram os disparos considerados para o cálculo. Como são 4 pares, temos 8
valores de velocidade. Somam-se todos os valores em m/s e se divide por 8; assim, o valor
médio resultou em cerca de 485 m/s – a linha contínua de cor verde. Esse valor é bom? Sim,
pois se no teste de certificação a velocidade máxima ensaiada é de 441 m/s, saber que na
condição novo resiste a 485 m/s é uma informação reconfortante, pois mesmo com uso intenso
ao longo do tempo, o veículo tende a se manter protegido contra essa ameaça;
Mas novamente observando o gráfico a seguir, é possível ver a linha laranja tracejada, como
sendo uma valor de V50 em torno de 490 m/s, acima da linha verde. Logo, uma solução com
esta performance seria uma solução ainda mais robusta que a que possui V50 de 485 m/s;
Como conclusão, se V50 resultar em velocidade dentro da faixa de velocidades do teste de
certificação, não considere esta solução segura, pois estatisticamente há chance elevada de
falhar e nem deveria se ter obtido certificação; mas pode ser quer se tenha conseguido, pois o
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conceito é estatístico e os 5 disparos do teste de certificação podem ter sido pouco para que a
falha ocorresse; mas pode falhar no próximo evento.
Gráfico de comportamento do teste V50.
Determinação do Limite Balístico: Ensaio de 50V
O limite balístico de um material é definido como a velocidade mínima na qual ocorre penetração
completa da proteção balística para um determinado projétil. Devido a impossibilidade de se controlar
precisamente a velocidade de impacto do projétil, e pela existência de uma zona intermediária na qual
este pode tanto penetrar parcial como completamente, adotam-se abordagens estatísticas para
determinação do limite balístico. Tais abordagens levam a utilização da aproximação do limite de 50V ,
que representa a velocidade na qual a probabilidade de penetração total e parcial é a mesma, ou seja, é
de 50%.
O ensaio de 50V é regido pela norma norte-americana MIL-STD-662F, a qual determina os
procedimentos básicos para determinação do limite balístico. A aplicação deste teste é própria para a
pesquisa e desenvolvimento de novas soluções e materiais balísticos, como por exemplo: coletes,
blindagem veicular, capacetes, vidros balísticos e escudos. Para cada tipo de projétil que impacta em
uma determinada solução balística, existirá um diferente limite de 50V . Tal ensaio permite a
determinação quantitativa da margem de segurança adotada no projeto do componente de proteção
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balística. A determinação do limite de 50V não é mandatória segundo as normas NIJ 0101.04 e
NBR15000, que são as normas usualmente utilizadas no Brasil para o desenvolvimento de coletes e
blindagens rígidas, respectivamente.
O limite 50V é particular de cada componente de proteção balística perante um determinado projétil.
Portanto, não há níveis nem ameaças especificadas em norma. Cabe ao desenvolvedor da solução
balística determinar qual seria um valor de 50V adequado para a sua aplicação. Desta forma, como
determinar um valor de 50V mínimo que seja adequado a sua aplicação?
Como executar o teste de V50:
O cálculo do 50V é definido como a média aritmética de um número igual de disparos que resultaram em
penetração completa e parcial dentro de uma dispersão de velocidades definida, formando os ditos
pares de velocidades. Normalmente, no mínimo dois pares de velocidades são utilizados para o cálculo
de 50V . Contudo, quanto maior o número de pares de velocidades obtidos, maior será o índice de
confiança do ensaio.
O primeiro disparo costuma ser dado a uma velocidade de 30m/s acima do valor mínimo esperado para
o limite balístico min
50V . Em caso de penetração completa, o segundo disparo deve ser dado com uma
carga de propelente que corresponda a uma velocidade de 15m/s abaixo da velocidade medida no
primeiro disparo, buscando uma penetração parcial. Em caso do primeiro disparo ter resultado em
penetração parcial, a carga de propelente deve ser aumentada para corresponder a uma velocidade de
15m/s acima do primeiro disparo, buscando penetração total. Incrementos ou decrementos da carga de
propelente, equivalentes a 15m/s na velocidade medida, devem ser realizados até que obtenha-se o
primeiro par de velocidades que corresponderá a uma penetração parcial e uma total.
A partir da obtenção do primeiro par de velocidades, deve-se estreitar a dispersão de velocidades entre
estes dois disparos através da variação da carga de propelente. O ensaio 50V deve ser finalizado
quando o número mínimo de pares especificados forem atingidos dentro de um desvio padrão dos
valores de velocidades satisfatório.
Uma vez concluída a fase de disparos, descarta-se o disparo com penetração parcial com a maior
velocidade medida e o disparo com penetração total com a menor velocidade medida. O valor do limite
balístico 50V será, então, a média aritmética da velocidade dos demais pares obtidos. A figura abaixo
mostra a representação gráfica de um ensaio típico de 50V .
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