7.3 Produ¸c˜ ao de amostras de tubos
7.3.1 Processo de enrolamento filamentar
Um equipamento de enrolamento filamentar do fabricante Tecservice foi utilizado para a produ¸c˜ao das amostras de tubos. Durante o processo de produ¸c˜ao, as fibras, ao sa´ırem do roving, passam por um banho de resina e, ao sa´ırem do banho, s˜ao enroladas em um mandril, que gira em rota¸c˜ao constante. O recipiente do banho realiza um movimento retil´ıneo de ida e vinda na dire¸c˜ao do eixo do mandril e a sua velocidade linear determina o ˆangulo de assentamento das fibras.
Foram utilizados mandris bipartidos de De = 4” e L = 2m que s˜ao fixados ao
eixo do equipamento atrav´es de plugs. A utiliza¸c˜ao de mandris bipartidos permite que, ap´os a produ¸c˜ao, os plugs sejam removidos e o mandril colapse, facilitando bastante a desmoldagem das amostras.
Figura 7.1: Processo de prepara¸c˜ao da superf´ıcie do mandril bipartido para a produ¸c˜ao do primeiro tubo (Pipe 1A).
Para facilitar a desmoldagem dos tubos e evitar que a resina entrasse nas frestas do mandril, foram aplicados tecidos desmoldantes sobre o mandril. Os dois primeiros tubos produzidos utilizaram tecidos de Teflon industrial, vide Figura 7.1. Por´em, foi observado que o Teflon industrial amassava durante a desmoldagem e dificultava o processo de retirada do tubo. Por esta raz˜ao, os demais tubos utilizaram camadas intercaladas de fita Teflon comum, fita crepe e tecido TNT. Isto permitiu que uma camada deslizasse sobre a outra, reduzindo o atrito durante a desmoldagem.
Durante a fabrica¸c˜ao da primeira amostra, n˜ao foi feita nenhuma interven¸c˜ao no sentido de reduzir a quantidade de resina depositada sobre o tubo. Entretanto, foi observado que os dispositivos de raspagem da fibra na sa´ıda do banho de resina n˜ao eram suficientes para evitar um excesso de resina e que tal excesso n˜ao era eliminado durante o processo de rota¸c˜ao no forno. A Figura 7.2a mostra o primeiro tubo durante o seu processo de produ¸c˜ao e a Figura 7.2b mostra o seu estado final ap´os ciclo t´ermico no forno. ´E poss´ıvel observar claramente os an´eis formados ao longo deste tubo, devido ao excesso de resina.
A partir do segundo tubo produzido, utilizou-se um processo de raspagem da superf´ıcie do tubo com uma esp´atula de teflon para eliminar o excesso de resina, conforme visto na Figura 7.3a. Este procedimento resultou na obten¸c˜ao de su- perf´ıcies mais lisas e uniformes (vide Figura 7.3b). O excesso de resina era ent˜ao capturado em um balde e o banho de resina era realimentado.
Uma lona pl´astica j´a havia sido instalada na base do equipamento para facilitar a limpeza do ambiente. Com a utiliza¸c˜ao do processo de raspagem, a lona permitiu capturar o excesso de resina que n˜ao fora apanhada pelo balde e ajudar a reabastecer o banho de resina, reduzindo o gasto de resina por tubo produzido. A cada processo de produ¸c˜ao uma nova lona era utilizada para evitar ac´umulo de impurezas.
O laborat´orio dispunha de 3 mandris e todos eles foram utilizados nos processos de produ¸c˜ao. Ao final da produ¸c˜ao das 2 primeiras amostras, mesmo ap´os longas tentativas, n˜ao foi poss´ıvel sacar os tubos dos seus respectivos mandris. Observou-se que isto ocorria devido ao mandril bipartido estar formando uma “cintura” durante o processo de fabrica¸c˜ao, pois as fibras, ao serem enroladas, causavam uma tens˜ao circunferencial que fechava as frestas do mandril bipartido. Como os plugs impedem que esse fechamento ocorra nas extremidades, este fenˆomeno implicava na obten¸c˜ao de amostras com ovaliza¸c˜ao e diˆametro vari´avel ao longo de seu comprimento.
Surgiu ent˜ao a ideia de instalar centralizadores ao longo do comprimento do mandril. Estes artefados, entretanto, deveriam ser de f´acil remo¸c˜ao para n˜ao impe- direm o funcionamento do mandril colaps´avel. Assim, centralizadores de concreto foram fabricados com o aux´ılio de uma conex˜ao PVC de mesmo diˆametro do mandril (Figura 7.4) e instalados no interior do mandril atrav´es de fita dupla face. Ao final de cada processo de fabrica¸c˜ao, os plugs eram retirados e uma barra de madeira era utilizada para quebrar os centralizadores pelo interior do mandril. A utiliza¸c˜ao destes dispositivos reduziu significativamente a ovaliza¸c˜ao dos dutos produzidos.
(a) Produ¸c˜ao sem raspagem do excesso de resina.
(b) Estado final p´os-cura.
(a) Raspagem do excesso de resina.
(b) Estado final p´os-cura.
(a) Processo de fabrica¸c˜ao dos centralizado- res de concreto.
(b) Fixa¸c˜ao dos centralizadores de concreto no interior do mandril bipartido.
(c) Mandril com quatro centralizadores instalados.
Para a produ¸c˜ao de cada tubo foi necess´ario um tempo de prepara¸c˜ao de cerca de 2 a 3 horas para a execu¸c˜ao das seguintes atividades:
• Limpeza geral do ambiente;
• Instala¸c˜ao da lona de capta¸c˜ao da resina excedente;
• Instala¸c˜ao dos centralizadores de concreto no interior do mandril; • Instala¸c˜ao do mandril no equipamento de enrolamento;
• Instala¸c˜ao dos tecidos desmoldantes sobre o mandril (Teflon, fita crepe e TNT); • Limpeza do recipiente do banho de resina com esp´atulas, panos e solventes; • Limpeza do balde de mistura da resina;
• Pesagem e mistura dos componentes (resina, endurecedor e acelerador); • Posicionamento dos fios roving;
• Abastecimento do banho de resina;
• Configura¸c˜ao dos parˆametros do equipamento de enrolamento filamentar; Em seguida, a fabrica¸c˜ao de cada tubo durou cerca de 4 horas cont´ınuas de enrolamento. As sequˆencias de parˆametros usados para a fabrica¸c˜ao de cada um dos tubos est˜ao detalhados no Apˆendice E.
Ap´os o processo de enrolamento, os tubos eram levados ao forno para um ciclo t´ermico de 5 horas a 80◦C, seguido de 8 horas a 130◦C. Ao final, o forno era aberto e aguardava-se um tempo m´ınimo de 1 hora para o completo resfriamento da amostra. As amostras eram ent˜ao retiradas do forno e levadas a uma mesa para retirada dos plugs, quebra dos centralizadores e posterior desmoldagem.