Jorge Nasseh Rio de Janeiro, 2007

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4 2007 Jorge Nasseh Todos os direitos desta edição reservados à Jorge Nasseh. P.O.Box 5214, Rio de Janeiro, RJ, CEP , Rio de Janeiro. Catalogação de Livros na Fonte em Nasseh, Jorge. Barcos - Métodos vançados de Construção Composites / Jorge Nasseh.- Rio de Janeiro Barcos - Construção - Manuais, guias, etc. I. Título. Texto e Coordenação Jorge Nasseh Edição Geral Cecilia Veiga Projeto de Capa Bárbara Cotta Isis Karol Diagramação Bárbara Cotta Cecilia Veiga Isis Karol Ilustrações Jorge Nasseh Revisão Célio lbuquerque Maria Elisa Nunes

5 S SUMÁRIO Prefácio 1 Introdução 2 Considerações do Projeto e Materiais Introdução Considerações Iniciais Peso Distribuição de Peso Teor de Fibras Propriedades Direcionais das Fibras Relação Tensão x Deformação Cisalhamento Interlaminar Propriedades Dinâmicas de Fadiga Resinas Resina Poliéster Resinas Estervinílicas Resinas Epoxy Mecanismos de Cura Fatores que Influenciam a Reação de Cura Métodos de Teste e Controle de Resinas Promotores e celeradores Iniciadores e Catalisadores Dosagem Recomendada Como Medir a Cura de um Laminado Grau de Cura Temperatura de Transição Vítrea (Tg) Temperatura de Distorção Térmica (HDT) Pós-Cura Perfil de Temperatura Durante a Cura O Processo de Pós Cura Binômio Tempo x Temperatura Como Fazer a Pós-Cura Pós-Cura por Exposição ao Sol gentes de Cura Materiais Sandwich Tipos de Materiais Sandwich Núcleos de Madeira Núcleos de Espuma de PVC Espuma de PVC Renicell E Espuma de PVC Tipo HD Espuma de PVC Tipo H

6 Sumário Barcos - Métodos vançados de Construção em Composites Espuma de PVC Tipo HCP E Espuma de PVC Tipo HP Espuma de PVC Tipo HT Materiais de Núcleo Tipo Colméia - Honeycomb Honeycomb Tipo Nomex Honeycomb Tipo ramida (Kevlar) Honeycomb de lumínio Fibras de Reforço Fibras de Vidro Tipo E Fibras de Vidro Tipo R e S Fibras ramidas Tipo Kevlar e Twaron Fibras de Carbono Tipos de Reforço Tecidos Tipos de Trama Trama Plana Trama Twill e Satin Trama Unidirecional Trama Multiaxial Trama Híbrida 3 Construção em Strip Planking Histórico do Método Desenhando Planos para Construção em Strip Planking Convertendo Planos para uso do Strip Planking Ferramentas Seleção das Espumas para os Strips Tipos de Resinas para Construção em Strip Planking Tipos de Reforços O Problema dos Overlaps Laminação Longitudinal x Laminação Transversal Construção da Base ou Picadeiro Corte das Cavernas - Desconto das Espessuras Montagem das Cavernas juste das Cavernas no Nível Vertical Strip de poio na Linha de Centro e Borda Corte dos Strips e Definição das Larguras Emenda Longitudinal Desmoldante sobre as Cavernas Colocação do Strip Inicial e Fixação com Parafusos Colocação do Segundo Strip Massa de Colagem dos Strips Montagem dos Strips Construindo um Bordo de cada vez Fechamento na Linha de Centro e Roda de Proa

7 Jorge Nasseh Sumário Removendo Pregos e rruelas Lixando a Superfície Preparando o Início da Laminação Material Descartável para Laminação Laminação Mista de Strip Planking e Panel Planking Chapeamento do Fundo Ripa do Chine Forração do Costado Lixando a Superfície Laminação Externa Massa e cabamento Virando o Casco Laminação Interna Construção com Placa Plana Laminação do Fundo e Costado Laminação Laminação do Convés Montando as Balisas Placas e Ripas Lateral da Cabine cabamentos e Detalhes Finais Laminação Externa Laminação Interna 4 Construção a Vácuo Projeto de Construção e Escolha do Método Construtivo Vantagens do Vacuum Bag x Hand layup utoclave x Vacuum Bag Cálculo de Fração em Volume e Fração em Peso Custo Hand Layup x Vácuo Teoria do Processo a Vácuo Material Descartável Filmes de Vácuo Filmes Perfurados Peel Ply Breather Tacky Tape Conexões e Válvulas Quantidade de Vácuo - Block Film Montagem da Rede de Vácuo - Tomadas de Vácuo Laminação de Peças Simples Colagem do Core ou 100% Laminação a Vácuo Skin Coat - Molde Macho ou One-Off Construindo em uma Etapa Laminação do Convés

8 Sumário Barcos - Métodos vançados de Construção em Composites Laminação por Partes Laminação Interna Laminação Interior - Open Carbono 5 Construção pelo Método de Infusão Escolha do Método Construtivo História Fundamentos da Infusão Vantagens do Processo de Infusão Resistência x Teor de Fibras Fração em Peso e Fração em Volume linhamento e Compactação das Fibras Teoria do Processo Infusão com uma Linha Principal Modelo Matemático de Fluxo - Flow Model Meio de Escoamento da Resina - Tipos de Fibra, Resina e Core Infusão com Linhas Seqüenciais Propriedades da Matriz de Resina Montagem das Linhas, Bolsa de Vácuo e Traps Teste de Integridade do Molde e Leak Detector spectos Cosméticos da Infusão - Skin Coat Laminação das Estruturas Internas Check List Infusão com Múltiplas Linhas de Resina Linhas de Vácuo em Série Linhas Principais e Secundárias de Resina Compressibilidade de Laminados Sólidos Espessuras de Reforços no Processo de Infusão Infusão com Laminados Sólidos Infusão de Conveses Infusão com Múltiplas Linhas de Resina e Vácuo Infusão por Partes Preparação da Resina 6 Determinação de Espessuras Calculando Detalhes Estruturais Gráficos de Espessuras - Cálculo Prático Número Estrutural Espessura do Costado Espessura do Fundo Espessura da Quilha Overlap no Chine Espessura dos Tecidos Números de Reforços Longitudinais e Transversais Dimensões Padrão das Estruturas do Fundo

9 Jorge Nasseh Sumário Quantidade de nteparas e Espessuras Colagem das nteparas Construção em Sandwich Construção do Convés Construção do Costado Construção do Fundo Módulo de Seção 7 Detalhes Estruturais Introdução Detalhe de Montagem entre Casco e Convés Detalhe de Montagem de nteparas Detalhe de Passagem de Longarinas e nteparas Detalhe de Reforços em L e T Detalhe de Construção entre Fundo e Costado Detalhe de Construção de Sprayrails Detalhe da Construção de Quinas no Costado Detalhe da Montagem de Pisos e Convés Detalhe de Montagem na Borda Detalhe de Montagem de Saídas de Casco Detalhes de Fixação de Ferragens Detalhe de Fixação da Quilha Detalhe de Construção de Convés Detalhe de Gaiutas e Tampas Tabelas de Conversão gradecimentos 361 notações 363

10 Sumário Barcos - Métodos vançados de Construção em Composites

11 1 INTRODUÇÃO Foram vários os motivos que me levaram a escrever este novo livro, mas o primeiro foi, com certeza, o sucesso que o livro Manual de Construção de Barcos obteve até agora. Eu sempre achei que um livro que ensinasse o que demorei anos para aprender fosse ser de grande valia, mas nunca imaginei que um livro escrito em português fosse ser vendido em todo o mundo. lguns anos se passaram depois da primeira edição do Manual de Construção de Barcos, por isto mesmo vários barcos já foram construídos com a ajuda dele e dos engenheiros e técnicos que trabalham comigo. Lembro quando comecei meu trabalho na Barracuda, e como foi difícil convencer os construtores a utilizar um novo processo de construção que focasse no uso de materiais leves e resistentes ao invés de materiais convencionais como fibra de vidro, resina poliéster e madeira. tualmente milhares de barcos construídos com esta tecnologia em todo mundo comprovam que o esforço feito neste sentido levou a indústria de barcos do Brasil a um estágio de importância mundial. Temos hoje vários estaleiros produzindo barcos com padrões globais e exportando para boa parte do restante do mundo. Muitos dos construtores e laminadores que estão chefiando os maiores estaleiros do país foram treinados por engenheiros com os quais tive o prazer de trabalhar. O melhor deste trabalho é que muitos deles têm uma boa noção sobre como construir qualquer barco de alta performance usando as técnicas mais avançadas disponíveis, mas ainda conhecem pouco da teoria que está por trás destas inovações. E é este conhecimento que possibilita ousar, ter confiança e experiência na arte de construir barcos. Nos últimos tempos todos os construtores de barcos têm passado por uma série de desafios para minimizar o consumo de materiais, reduzir a quantidade de horas de construção, criar um ambiente limpo para os funcionários e, finalmente, gerar lucro para suas empresas. Isto não é fácil para qualquer tipo de indústria, mas é terrivelmente penoso para quem trabalha com produtos ligados ao segmento de lazer. Construir bem e gerar lucro é matéria das mais difíceis quando o produto em questão se chama barco. No estágio em que nos encontramos, tenho pelo menos 20 outros engenheiros e experts em construção de barcos ao redor do mundo trabalhando comigo 24 horas por dia que permite trocar experiências e aprender com os acertos e principalmente com os nossos erros. Ninguém, nem o maior dos maiores está livre de falhar, mas avaliar e saber corrigir o que deu de errado torna um construtor experimentado e competente. Há três meses quando decidi a escrever este novo livro, e o intitulei como Barcos Métodos vançados de Construção em Composites, tinha em mente passar a informação que muitos construtores me requisitavam. Existem hoje poucos estaleiros que conseguem ser lucrativos usando técnicas de construção derivadas daquelas dos primórdios da construção em fibra de vidro. Todos sabem que os dias estão contados para processos amadores que envolvem horas e horas de trabalho artesanal sem qualificação. Procurar tecnologias e processos que possibilitem o bem-estar dos funcionários, lucratividade para as empresas sem prejuízo para o meio ambiente é o dever de todo empresário, construtor amador ou semi-profissional. Este livro tem a intenção de mostrar algumas das técnicas mais empregadas por construtores profissionais, mas também mostra os passos fundamentais de uma técnica de construção que pode ser 13

12 Introdução Métodos vançados de Construção em Composites utilizada por amadores, e torna possível construir um barco em pequeno espaço de tempo com uma grande margem de sucesso. O primeiro capítulo do livro, sobre engenharia de materiais, é uma extensão do Manual de Construção de Barcos, mas adiciona vários tópicos interessantes sobre as propriedades mecânicas de laminados construídos no sistema a vácuo e pós-curados com resina epoxy. Boa parte do capítulo refere-se ao uso de fibras de carbono e seus compostos laminados no sistema a vácuo ou infusão. Cada vez mais eu acredito que os dias dos laminados manuais estão no fim e que o uso da fibra de vidro vai ficar cada vez mais restrito às aplicações de baixa tecnologia ou onde fibras de carbono não têm espaço devido ao custo. Barcos construídos com fibras de carbono ou fibras aramidas têm um desempenho extremamente superior ao dos barcos construídos com resina poliéster e fibra de vidro. Quem utiliza um barco com uma tecnologia mais avançada feito de materiais com maior grau de engenharia não retorna para laminados de fibra de vidro, infelizmente. O capítulo sobre materiais ainda detalha o uso de vários tipos de tecidos de carbono, aramida e vidro com resinas epoxy laminadas a vácuo e pós- -curadas em alta temperatura, o que indica uma tendência de uso de procedimentos aeronáuticos na maior parte das aplicações em barcos. Também foi dada grande atenção para as diversas configurações de materiais sandwich, principalmente espumas de PVC utilizadas hoje em barcos de produção seriada e que se encaixam perfeitamente no processo de laminação por infusão. O avanço na fabricação das espumas de PVC permitiu que os barcos passassem para um estágio superior de performance. É difícil achar um barco produzido que não possua em seu casco a tecnologia de construção em sandwich. Tanto a tecnologia de fabricação destas espumas, quanto a sua utilização em processos que permitem fabricar partes com o padrão aeronáutico, têm permitido que estaleiros profissionais em todo o mundo possam processar laminados com menor quantidade de trabalho. Laminados fabricados com fibras como carbono e aramida associadas ao uso de resinas epoxy apresentam metade do peso e uma fração do trabalho de um barco produzido em laminado convencional de fibra de vidro. s exceções ficam por conta de laminados de tecidos biaxiais com resina poliéster ou estervinílica laminados por infusão e curados com alta temperatura. Mesmo utilizando uma técnica avançada com materiais econômicos, é possível associar materiais simples com um extraordinário ganho de performance. Cada vez mais construtores profissionais têm notado que o uso de pressão e temperatura sobre os laminados podem torná-los bem mais resistentes e leves que os padrões usuais de construção. Neste livro tento sempre mostrar a possibilidade de usar pressão e temperatura como variáveis simples e econômicas para produzir barcos melhores. Nos capítulos sobre fabricação, eu decidi focar um processo por vez, pois fico mais confiante no resultado desta forma de abordagem para construtores semiprofissionais e amadores. O processo de fabricação em strip planking ou panel planking é realmente uma das formas mais rápidas e eficientes de se construir um barco ou um protótipo que possa gerar uma série de bem-sucedidos cascos. Durante os últimos anos participei de uma série de projetos que usavam ou adaptavam a técnica que acabei herdando de um grande construtor, e pelo que entendo foi quem a introduziu em escala profissional. Depois de fabricar alguns barcos com este processo e ver bons construtores profissionais adaptando o seu uso me convenci de que existe uma série de variações sobre o tema que pode ser explorado na direção de se construir rápido e barato com materiais nobres. Com certeza nos próximos anos vamos acabar descobrindo possibilidades que irão ajudar construtores de diversas qualificações a utilizar este sistema na construção de barcos de todos os tipos. Como informação direta para os fabricantes que primam por uma construção de classe, inseri um capítulo exclusivo sobre construções a vácuo que explora o uso desta técnica na construção de 14

13 Jorge Nasseh Introdução barcos a motor e a vela. Não resta nenhuma dúvida que este tipo de laminação pode proporcionar uma resistência superior aos laminados fabricados atualmente e gerar um consumo de material extremamente baixo quando se utilizam fibras de alto módulo de elasticidade. Tanto casco como convés, assim como anteparas e reforços estruturais podem ser fabricados utilizando a pressão atmosférica 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 vários tópicos complexos e verificar a sua aplicação por meio de construções realizadas pela equipe de engenharia da Barracuda. Tenho certeza que a seqüência de fotos publicadas neste livro é única entre os manuais de construção espalhados por muitos países e publicados em diversas línguas, tornando a leitura ainda mais compreensível. Verificar os detalhes nas fotos permite que os construtores aprendam e desenvolvam suas próprias soluções em construções futuras. Eu sempre acreditei que existem diversas possibilidades de se construir a mesma peça utilizando técnicas, seqüência e detalhes diferentes de construção. Mesmo onde trabalho, cada um dos engenheiros decide como e onde utilizar determinado material e processo, o que não necessariamente coincide com minhas idéias. Certamente os leitores não devem tomar minha opinião como palavra final sobre qualquer assunto, e eu ficaria feliz se pelo menos as transcritas neste livro levassem os construtores a desenvolver suas próprias soluções. No decorrer dos capítulos sempre tento mostrar o lado econômico das soluções de engenharia de modo que seja possível construir um barco de qualidade superior sem as penalidades do custo excessivo, contudo cada um deve julgar o valor de pensar e detalhar antecipadamente cada passo da construção, e nunca imaginar que pode fazer tudo sozinho. ajuda de um bom projetista de linhas ou um expert estrutural pode modificar o padrão de construção de um barco e proporcionar um ganho em tecnologia inigualável. O capítulo sobre infusão trata de uma tecnologia cada vez mais consagrada e aplicada por construtores profissionais, talvez em um futuro próximo a maioria dos barcos seja construída deste modo. Durante os últimos anos acabei construindo ou participando da construção de uma centena de barcos por infusão de tamanhos que variam entre 25 e 120 pés, todos com tremendo sucesso. O time de engenheiros da empresa em que trabalho hoje pode ser considerado como um dos melhores do mundo e com vários recordes em área de infusão. partir do treinamento que recebemos, conseguimos gerar um excelente nível de tecnologia que garantiu nossa participação em projetos em vários outros países com extraordinário índice de sucesso. Detalhamos ainda no capítulo o processo de infusão e a tecnologia desenvolvida pela Barracuda em barcos que variam entre 25 e 400 m 2 de área com tempo de infusão menor que uma hora, o que mostra uma enorme redução em termos de força de trabalho, tempo e consumo de matéria-prima. Os dois últimos capítulos do livro são diretamente ligados ao uso de técnicas de construção e dimensionamento de estruturas em composite, preferencialmente em sandwich onde tento mostrar as possibilidades de cálculo estrutural simplificado para a maioria dos barcos em questão. O leitor deve entretanto estar atento para que nenhum destes cálculos seja tomado como resultado final, e sim como uma aproximação inicial para futuros desenvolvimentos junto com projetistas, construtores e engenheiros. proveitei a oportunidade para adicionar alguns desenhos feitos à mão. Durante anos como construtor profissional acabei produzindo e guardando para mostrar aos laminadores minha forma de realizar junções e detalhes estruturais. Eu entendo que hoje em dia a possibilidade de gerar estes desenhos em computador talvez fosse melhor, mas eu não poderia deixar de listar os problemas e soluções que vários dos meus colaboradores nesta jornada utilizaram, concordaram e discordaram. 15

14 Introdução Métodos vançados de Construção em Composites Espero que a leitura deste livro possa mostrar várias situações com que me deparei durante a minha vida profissional de construtor e como presidente da empresa Barracuda dvanced Composites. Tenho certeza que muitos vão utilizar estas notas, adaptar novas soluções e mesmo criar outras mais bem-sucedidas. Para todos que chegarem lá eu espero ter ajudado a construir melhor, mais leve e mais rápido. Boa sorte, Jorge Nasseh Barracuda dvanced Composites Rio de Janeiro, Brasil bril/

15 2 CONSIDERÇÕES DO PROJETO E MTERIIS Introdução Escolher o tipo de material para construir determinado barco muitas vezes não é uma tarefa fácil, devido à variedade de opções existentes, como aço, alumínio, madeira, fibra ou mesmo a combinação de todos eles. pesar da maior parte desses materiais estar no mercado há várias décadas e não incluírem modificações substanciais em sua formulação básica ou no seu manuseio, é surpreendente notar que a maior parte das pessoas não possui um conhecimento correto sobre o uso de cada um deles. Geralmente, para a construção de um barco, ou talvez de uma pequena série, existe um número enorme de opções, embora, dentre todas, a fibra de vidro seja a mais popular. Não existe nada de errado em construir barcos de madeira, aço ou alumínio, até mesmo ferro-cimento ou outro material alternativo. No entanto, do ponto de vista econômico, existem poucas opções que possam superar barcos fabricados em fibra de vidro e, no que se refere ao investimento e valor de revenda, barcos construídos em fibra têm, certamente, a menor depreciação ao longo do tempo. Na realidade, qualquer tipo de construção é segura, quando todos os elementos e etapas do processo são planejados. Não existem materiais bons ou ruins, seguros ou não, mas sim projetos e construção bem-feitos ou malfeitos. Na hora de decidir a respeito da utilização de determinado material, é comum considerar o projeto, tipo de construção e matérias-primas de uma forma global. Seria muito difícil separar tais variáveis e, freqüentemente, cada projeto tem um número limitado de opções disponíveis. O construtor deve sempre considerar que a diferença entre o custo de fazer bem-feito e malfeito é muito pequena. Um bom planejamento e uma boa supervisão podem tornar a construção muito mais eficiente. Não levar em conta o custo de mão-de-obra, ainda que em muitos locais os salários sejam baixos, 17

16 Capítulo 2 Barcos - Métodos vançados de Construção em Composites é um erro básico, pois o tempo consumido e o custo da mão-de-obra podem ser superiores ao custo do material. Nos últimos anos, os materiais compostos têm encontrado um lugar importante como material de engenharia para várias aplicações em diversos tipos de indústrias. Dentre elas, a construção de barcos tem sido uma das mais importantes. O sucesso da utilização de materiais compostos para fabricação de barcos é devido a um grande número de vantagens que esses materiais têm quando comparados a outros tipos. FIBRS DE REFORÇO - PROPRIEDDES COMPRTIVS lta Resit. a Tração Módulo de Tração Resistência a Compressão Módulo de Compressão Resistência a Flexão Módulo de Flexão Resistência ao Impacto Resist. Interlaminar ao Cisalhamento Resistência ao Cisalhamento Densidade Resistência a Fadiga Resistência ao Fogo Isolamento Térmico Expansão Térmica Custo ramida B B C B C B B B B C Carbono C B C C C = Excelente B = ceitável C = Baixo Vidro B C B C B C B C C B Uma das principais vantagens sobre materiais como aço e alumínio é a variedade de estruturas que pode ser conseguida combinando materiais básicos. Entretanto, a grande diferença em relação a outros tipos de materiais se deve à ortotropia, que significa que o material pode resistir de forma diferente quando submetido a cargas em diferentes direções. É possível, então, construir uma embarcação mais leve e resistente, colocando fibras apenas nas direções onde existam forças atuando. Essa característica oferece tanto ao projetista como ao construtor a oportunidade de ajustar os materiais às especificações de cada peça e ao tipo de processo de moldagem, além de fazer uma combinação que seja mais resistente para o barco. Os materiais compostos ainda possuem outras grandes vantagens quando comparados com outros produtos para construção de embarcações. Podem ser citadas, por exemplo, a excelente resistência e relativa rigidez para sua densidade; são fáceis de utilizar, são muito leves, fáceis de reparar, têm uma boa resistência à corrosão e às intempéries e têm também uma grande resistência à abrasão. Os materiais compostos têm sido utilizados para a construção do casco, convés e outras peças do interior. Na maioria das vezes, peças fabricadas com materiais compostos são produzidas com auxílio de moldes, por isto várias formas complicadas podem ser desenvolvidas, e seria praticamente impossível, ou melhor, dificilmente seria possível moldá-las com qualquer outro tipo de material. Isso dá uma vantagem e uma liberdade adicional para o projetista explorar um grande número de formas possíveis. Considerações Iniciais tualmente, a maior dificuldade quando se começa a construir um novo projeto em composites é a variedade de produtos e técnicas disponíveis para o construtor. Seja ele profissional ou amador, a diversidade de opções é mais um problema que uma solução. É bem verdade que ao se comprar um projeto detalhado a maioria das informações sobre especificações, propriedades mecânicas, 18

17 Jorge Nasseh Considerações do Projetos e Materiais materiais, direção de laminação, quantidade de fibra, resina e espessuras já vem listada nos desenhos fornecidos pelo projetista. Mas é sempre aconselhável conhecer as principais variáveis de engenharia dos componentes envolvidos na construção de um barco fabricado em material composto. Mesmo que o entendimento dos materiais separadamente seja importante, é necessário também considerar como eles se complementam, afetam uns aos outros e como o processo de construção pode determinar a qualidade final do produto. 19

18 Capítulo 2 Barcos - Métodos vançados de Construção em Composites Um dos requisitos mais óbvios em um projeto é garantir que o barco seja suficientemente forte e seguro para suportar os vários esforços a que estará sujeito durante o seu uso, seja um pequeno barco de passeio com motor de popa ou um veleiro para dar a volta ao mundo disputando uma regata. Em todos os casos, o construtor deve observar que a segurança vem em primeiro lugar. É verdade que barcos de recreio têm requisitos diferentes dos requisitos dos barcos comerciais e mesmos dos barcos militares. Nos dois últimos o tempo de vida da estrutura e mesmo a segurança dos passageiros têm um peso diferente. Barcos comerciais de passageiros devem proporcionar total segurança em termos estruturas, navegabilidade e principalmente resistência ao fogo para a tripulação e passageiros. Barcos militares têm outras prioridades. Mas, acima de tudo não se pode deixar a segurança ficar em segundo plano quando se considera somente o custo de construção. Muito se fala na resistência dos materiais em termos individuais, o que é um absurdo quando o construtor tem que mixar diversos materiais dentro de uma estrutura complexa. Na prática, não é a tensão final de ruptura de determinado material que cria os maiores problemas em um projeto, mas a necessidade de rigidez que algumas vezes é difícil de ser alcançada. Construções em material composto não falham de uma hora para outra, a não ser sob fortes impactos. O modo mais comum de falha é um decréscimo de propriedades mecânicas ao longo do tempo, devido à baixa qualidade de fabricação e dos materiais utilizados. ssim, é certo que os efeitos desta baixa qualidade só serão identificados algum tempo após o início do uso da embarcação. Existem dois tipos de rigidez que devem interessar a quem projeta ou fabrica barcos. primeira é a individual, refere-se a cada painel do casco ou do convés, que precisa resistir aos esforços locais de flexão. outra é a rigidez do casco e do convés como um todo, que devem suportar o carre- 20

19 Jorge Nasseh Considerações do Projetos e Materiais gamento global de cargas. Na maioria dos casos a primeira é a mais importante visto que somente em barcos de comprimento acima de 20 metros é necessário fazer uma análise global da estrutura. O termo que utilizamos para medir a rigidez em um material é chamado de módulo de elasticidade. Módulo de flexão diz respeito à resistência à flexão e módulo de tração e compressão diz respeito à capacidade do material de resistir aos esforços de tração e compressão. 21

20 Capítulo 2 Barcos - Métodos vançados de Construção em Composites rigidez local à flexão dos painéis do casco é importante em qualquer barco. Caso os esforços externos e pressões deformem o casco a ponto de alterar significativamente suas características hidrodinâmicas, a performance do caso será alterada e possivelmente sua estrutura estará sujeita a níveis de stress não calculados, podendo induzir vibrações e ruídos indesejáveis na estrutura. Caso isto aconteça, a superfície suave das linhas do casco estará sendo alterada a todo o momento em que este passe por uma onda. É lógico que esta deformação não é visível, mas é certo que existe uma energia sendo desperdiçada para deformar o casco em vez de impulsioná-lo para frente. Importante ressaltar, que a rigidez, ou resistência à flexão de um painel, depende das suas dimensões, área, espaçamento entre apoios, da espessura e módulo de flexão do material. Dessa forma, a variação da rigidez do painel pode ser alcançada com a mudança de qualquer um desses fatores. Em adição a todos estes fatores, o uso de fibras de alto módulo, menor quantidade de espaços vazios no laminado, melhor compactação e índice de cura apropriado fazem com que os painéis da estrutura tenham propriedades acima do nível apresentado pela maioria dos barcos de produção convencional. outra variável envolvida no dimensionamento de um barco, e de difícil previsão, é a quantidade de carregamento, distribuído ou concentrado, atuando em cada parte do casco. Normalmente se usam teorias aproximadas para obtenção destes valores, são levados em conta o estado de mar, altura de onda e algumas características de operação da embarcação. Velocidade é também um fator determinante nos níveis de pressão na estrutura. Obviamente, quanto mais rápido um barco navega, maior será a energia de impacto gerada pelas ondas. 22

21 Jorge Nasseh Considerações do Projetos e Materiais Hoje em dia a maior parte das teorias de avaliação de pressão e aceleração vertical experimentadas por uma estrutura estão disponíveis para projetistas e construtores. Porém, o uso destas ferramentas exige experiência. Caso contrário, podem levar a respostas erradas para problemas mal formulados. Muitos programas de geração de superfícies e linhas oferecem estimativas do cálculo de pressões em ondas, embora seu enfoque seja meramente qualitativo. Uma boa análise de cargas e pressões necessita de um conhecimento dos níveis de aceleração vertical aplicados nestas estruturas. É difícil quantificar este dimensionamento sem o auxílio de medidores fixados na estrutura do barco. Podemos tomar como exemplo as estruturas de monocascos ou catamarans a vela sujeitos a velocidades acima de 30 nós. Há muitos anos seria impossível construir barcos com estas características devido à falta de conhecimento sobre como agem as pressões em cada ponto da estrutura. Mesmo que se tenha a possibilidade de avaliar a carga local em qualquer painel, não se deve considerar estes valores de modo absoluto. O maior nível de pressão, ou o pico de pressão, somente age em pequena área do laminado e assim mesmo em uma pequena fração de segundos. 23

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