Atualmente, a utilização de estruturas de alto desempenho e com baixo peso tem sido feita nas indústrias de transporte (automotiva, aeroespacial, motociclismo), biomédica, esportiva, nuclear, de construção civil, eletro-eletrônicos, entre outras (Rezende e Botelho, 2000). Prevê-se
26 que estes materiais, além de continuarem a ter uma aplicação privilegiada em mercados avançados (militar, espacial e aeronáutico), substituam também, de forma crescente, os materiais tradicionais em aplicações mais vulgares de engenharia (como a construção civil – pontes, reforço e reabilitação de pontes, e os transportes – automóvel todo em material compósito) (Rezende e Botelho, 2000).
Na área aeronáutica, os compósitos são muito utilizados para revestimentos de aeronaves, peças estruturais internas e externas de aeronaves, helicópteros e foguetes, e pára-quedas. Com relação aos ramos da indústria aeroespacial que mais utilizam compósitos, se destacam: aeronáutico comercial 60%, defesa e espaço 20%, recreativo 10% e indústrias em geral 10%. Uma das maiores inovações nesta área foi a aeronave F117, construída em compósitos de fibras de carbono com matrizes epóxi e bismaleimida, apresentando, ainda, a característica de baixa detecção por radares. A geometria desse avião, associada ao uso de materiais compósitos e revestimentos específicos, que favorecem a absorção da radiação eletromagnética na faixa de microondas, ainda hoje são marcos impressivos de inovação das engenharias aeronáutica e de materiais (Rezende e Botelho, 2000).
Na área automotiva, a possibilidade de aplicação de compósitos está na manufatura de um sistema único de estruturas como chassis, carrocerias, tanques de combustível. Na construção civil, é utilizado em reparos e adequações de pontes e edificações danificadas, edificações em áreas sujeitas a abalos sísmicos (minimiza peso e risco de desabamento), hastes, estacas, cordas e tubos de menor peso (como componentes com exigências estruturais) (Rezende e Botelho, 2000).
Uma outra aplicação de materiais compósitos também muito interessante é em células combustível, como eletrodos e outros componentes estruturais, devido à sua excelente resistência à corrosão e boas propriedades térmicas e elétricas. A aplicação dos compósitos em reatores de energia por fusão e fissão também é promissora, por apresentar como características: baixo número atômico, baixa seção de choque com nêutrons, alta estabilidade térmica, resistência à fusão, excelente resistência ao choque térmico, tolerância a danos por nêutrons, baixo coeficiente de expansão térmico, alta resistência mecânica, módulo de elasticidade controlável, resistência à erosão por jateamento de plasmas e baixa liberação de gases. O compósito também pode ser utilizado na confecção de cápsulas de proteção de isótopos utilizados em missões espaciais para gerar calor e eletricidade (Rezende e Botelho, 2000).
Na área médica, os materiais compósitos poliméricos têm encontrado aplicação na confecção de próteses ortopédicas externas e internas (Rezende e Botelho, 2000).
27 Além disso, são muito usados em sistemas de antenas, devido às suas boas propriedades de reflexão de rádio-freqüência, alta estabilidade dimensional e boa condutividade elétrica. Isto inclui antenas parabólicas, subrefletores e estruturas traseiras de emissores de rádio-freqüência. Vêm sendo utilizados como material transparente à radiação eletromagnética na faixa de microondas, sendo aplicados na manufatura de radomes de aeronaves (nariz do avião), tendo como função proteger o radar de busca e imageamento, sem interferir na radiação emitida ou recebida pelo radar (Rezende e Botelho, 2000).
Na área esportiva, os compósitos poliméricos têm sido utilizados na manufatura de artigos esportivos como tacos de basebol, de hóquei, varas de pescar, esqui para uso em esportes
aquáticos e em neve, estruturas de bicicletas, entre muitos outros artigos utilizados nesta área (Rezende e Botelho, 2000).
Uma outra área que vem se beneficiando das propriedades de resistência mecânica e menor peso dos compósitos estruturais é a de construção de plataformas off-shore e de equipamentos
para a extração de petróleo em alto mar. O uso de compósitos tem oferecido muitas vantagens nesta área, permitindo o projeto de tubos com as características desejadas à aplicação, em função da escolha correta da fibra, matriz e da orientação das fibras (Rezende e Botelho, 2000).
Os tubos mais utilizados são de aço, o qual possui grande quantidade de carbono em sua formação. Para não inutilizá-los quando apresentarem problemas e, consequentemente, evitar despejar tubos de aço danificados no meio ambiente, cujo material constituinte prejudica a natureza, é vantajoso repará-los e reutilizá-los.
Nas plataformas de petróleo da PETROBRÁS, por exemplo, há refinarias de óleoduto que apresentam grande quantidade de material inflamável. Logo, realizar um reparo a frio com compósito em vez de soldar os dutos (a altas temperaturas) é uma solução vantajosa, tanto com relação à segurança como com relação à qualidade do reparo. Poucos ambientes industruiais são sujeitos a exigências tão severas em termos de resistência mecânica, química, térmica, a intemperismos e à ocorrência de incêndios quanto o ambiente petroquímico. Por este motivo, está havendo um aumento do uso de produtos fabricados em plástico reforçado/composites nas fases de exploração e produção, abastecimento, energia e manuseio de resíduos ambientalmente danosos. As atividades nacionais de prospecção e extração de petróleo, assim como de distribuição, refino e abastecimento de produtos derivados, associados aos cuidados ambientais imprescindíveis às atividades das plataformas, navios e refinarias, utilizam produtos em PRFV plástico reforçado com fibras de vidro já com certa familiaridade, já que são capazes de sofrer grandes adaptações à alta corrosão marítima, química, altas temperaturas e elevadas exigências mecânicas e de resistência ao fogo. As formas mais comuns assumidas pelo PRFV devem, para
28 uso em ambientes arriscados, obedecer a alguns dos mais exigentes critérios existentes quanto a toxidade, emissão de fumaça, inflamabilidade, condutividade elétrica, degradação por produtos químicos, resistência mecânica. Na prática, a viabilidade de se usar PRFV nestes ambientes é comprovada diariamente por alguns dos mais importantes trasnformadores nacionais e estrangeiros. Como exemplo de aplicação, destaca-se a obra da refinaria Duque de caxias, da PETROBRÁS, em Duque de Caxias (RJ), a qual substituiu por plástico reforçado/composites tubulações corroídas feitas de aço, utilizadas para transporte de água produzida (Faria, 2006). A principal razão que motivou a substituição do aço pelo PRFV foi o risco que poderia causar à área de produção a atividade de soldar tubos novos de aço”, explica Antonio Carvalho, da Reichhold, fornecedor da resina e um dos especialistas que acompanhou a obra (Faria, 2006).
2.2 MODELAGEM MATEMÁTICA