7.3 Produ¸c˜ ao de amostras de tubos
7.3.5 Mapeamento dos tubos
7.3.5.1 Comprimento
O processo de enrolamento filamentar produz amostras com bordas de espessuras irregulares. Isto porque voltas extras s˜ao dadas na borda para permitir a correta entrada dos passos subsequentes. Por isso, ap´os a desmoldagem, as bordas dos tubos foram cortados com uma serra de fita e, portanto, apesar de terem sido produzidas com 1400 mm, possuem um comprimento final, p´os-corte, de 1100 mm.
7.3.5.2 Diˆametro
Apesar dos tubos terem sido fabricados com parˆametros bem definidos e controlados mecanicamente, conforme as tabelas do Apˆendice E, n˜ao ´e poss´ıvel garantir que os diˆametros e espessuras reais obtidos sejam exatamente iguais aos valores nominais desejados. Isto se deve a fatores como a utiliza¸c˜ao de mandris imperfeitos, melhorias implementadas ao longo do processo de produ¸c˜ao, a necessidade de realiza¸c˜ao de raspagem manual do excesso de resina etc.
Para garantir a representatividade das dimens˜oes utilizadas nos c´alculos, cada tubo foi marcado circunferencialmente e longitudinalmente para medi¸c˜ao de espes- suras e diˆametros. Doze pontos foram estabelecidos ao longo de cada borda (a cada 30◦) para medi¸c˜oes de espessura e cinco se¸c˜oes foram estabelecidas ao longo da circunferˆencia do tubo, utilizando a mesma divis˜ao circunferencial, para que as medi¸c˜oes de diˆametro fossem feitas, conforme esquema da Figura 7.6.
Figura 7.6: Mapeamento dos tubos.
A Figura 7.7 mostra o estado final dos 12 tubos produzidos ap´os corte e marca¸c˜ao para medi¸c˜ao. As medi¸c˜oes efetuadas de espessuras podem ser verificadas na Se¸c˜ao D.1 e as medi¸c˜oes de diˆametro podem ser verificadas na Se¸c˜ao D.2, onde tamb´em est˜ao dispon´ıveis as ovaliza¸c˜oes encontradas em cada se¸c˜ao.
Conforme dito, o processo de fabrica¸c˜ao dos tubos foi sendo aprimorado ao longo do estudo e, a partir do terceiro tubo produzido, foram utilizados centralizadores para impedir o cinturamento dos mandris. O efeito dessa melhoria fica bem evidente nos resultados de medi¸c˜oes. A Figura 7.8 apresenta graficamente um resumo da ovaliza¸c˜ao m´axima encontrada em cada tubo, onde ´e poss´ıvel perceber uma grande
Figura 7.7: Estado final dos 12 tubos produzidos.
queda da ovaliza¸c˜ao a partir do Pipe-1C. Nota-se tamb´em uma flutua¸c˜ao dos valores de ovaliza¸c˜ao obtidos, mesmo ap´os o uso de centralizadores. Este fato ocorre, em primeiro lugar, porque as medidas de diˆametro s˜ao obtidas a partir de superf´ıcies irregulares, com concentra¸c˜oes locais de fibra ou resina. Em segundo lugar, os trˆes mandris dispon´ıveis no laborat´orio foram utilizados ao longo do estudo e cada um deles possu´ıa um n´ıvel de ovaliza¸c˜ao distinto. Em terceiro lugar, o n˜ao funciona- mento do sistema de rota¸c˜ao do forno contribuiu para elevar o grau de varia¸c˜ao dos valores de espessuras e diˆametros obtidos, apesar da utiliza¸c˜ao de rota¸c˜ao manual para minorar esse efeito, conforme descrito.
7.3.5.3 Espessura
Os valores de espessuras obtidos ao longo da circunferˆencia de cada borda de cada amostra est˜ao dispon´ıveis na na Se¸c˜ao D.1. A Figura 7.9 apresenta a m´edia das es- pessuras obtidas nas bordas B1 e B2 de cada amostra ao longo de sua circunferˆencia, onde ´e poss´ıvel perceber que, em alguns casos, varia¸c˜oes da ordem de 1mm foram obtidas em uma mesma amostra. Conforme dito, tais varia¸c˜oes eram esperadas em fun¸c˜ao das irregularidades superficiais dos dutos e do defeito do sistema de rota¸c˜ao da amostra no forno. Por estas raz˜oes, a m´edia dos valores medidos foi considerada em cada duto.
Figura 7.9: Perfil de espessuras de cada tubo ao longo da circunferˆencia da borda.
A partir dos valores de espessura medidos, podemos estimar a espessura m´edia das camadas circunferenciais e helicoidais. Como todos os tubos utilizados possuem 4 camadas circunferenciais, podemos expor a espessura de cada duto em fun¸c˜ao do n´umero de camadas helicoidais, conforme apresentado na Figura 7.10. Atrav´es de uma regress˜ao linear deste gr´afico podemos, ent˜ao, obter a espessura m´edia das camadas helicoidais (coeficiente angular da reta) e a espessura m´edia das camadas circunferenciais (coeficiente linear da reta dividido por quatro). Desta forma, foi verificado que as camadas helicoidais s˜ao em m´edia 20% mais espessas do que as camadas circunferenciais.
As espessuras das camadas de um determinado duto foram ent˜ao estimadas a partir de sua espessura total, do seu n´umero de camadas helicoidais e circunferenciais e da considera¸c˜ao de que thelicoidal= 1.2 × tcircunf erencial. Os resultados obtidos est˜ao
Figura 7.10: Ajuste gr´afico para obten¸c˜ao das espessuras das camadas circunferen- ciais e helicoidais.
7.3.5.4 Resumo das propriedades geom´etricas de cada tubo produzido Tabela 7.3: Resumo das propriedades geom´etricas medidas.
Sequencia de Amostra Di ∆0 Espessura Espessura por camada
empilhamento total tc th tc (mm) (%) (mm) (mm) (mm) (mm) 2c-4h-2c Pipe-1A 99.32 1.96 9.10 1.033 1.242 1.033 Pipe-1B 98.89 1.58 9.08 1.031 1.240 1.031 Pipe-1C 100.92 0.81 9.67 1.098 1.320 1.098 3c-4h-1c Pipe-2A 102.10 0.62 9.02 1.024 1.230 1.024 Pipe-2B 102.06 0.66 9.77 1.109 1.334 1.109 Pipe-2C a 102.21 1.02 8.47 1.102 1.236 0.223 4c-4h Pipe-3A 102.23 0.39 8.75 0.994 1.195 - Pipe-3B 102.58 0.35 9.25 1.050 1.262 - Pipe-3C 102.00 0.77 9.12 1.036 1.245 - 2c-2h-2c Pipe-4A b 102.02 0.78 5,97 0.921 1.224 0.841 Pipe-4Bb 102.21 0.43 6.15 1.019 1.084 0.970 Pipe-4C b 102.75 0.72 6.54 0.934 1.368 0.967 a Um dos dois rovings de fibras acabou na etapa final da fabrica¸c˜ao do Pipe-
2C, que ficou praticamente sem camada externa. As espessuras das camadas foram ent˜ao obtidas por micrografia (vide Figura G.6).
bAs espessuras destes dutos foram inicialmente medidas em uma regi˜ao ainda
sob influˆencia da borda. Posteriormente, ao identificar esse erro, as medidas efetuadas atrav´es do micrˆometro foram substitu´ıdas pelas medidas efetuadas por micrografia (Figura G.10, Figura G.11, Figura G.12). Os valores aqui apresentados correspondem a estas ´ultimas medidas.