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A fibra de carbono representa uma evolução para a construção de material compostos assim como o desenvolvimento da fibra de vidro pela Owens Corning representou uma revolução para o início da fabricação das primeiras fibras de vidro. Isso porque ele é mais leve, mais forte e mais durável que qualquer outro material disponível no mercado atualmente.

A fibra de carbono foi desenvolvida no início da década de 60 por um consórcio de cientistas americanos, ingleses e japoneses. No entanto, foi patenteada no formato atual somente por volta de 1970, quando foi utilizada para fabricação de foguetes na indústria aeroespacial pela sua grande resistência e por suportar as altas temperaturas de reentrada na atmosfera terrestre. Sua primeira aparição na indústria náutica foi em 1979, para a fabricação de barcos a vela de regata e seu preço era superior a 200 dólares o quilo na época. Nas décadas seguintes começou a ser utilizada na fabricação de aviões comerciais como o Boeing 757, 767 e o Boeing 777, década de 90. Hoje, o Boeing 787 e os Airbus 350 e 380 são fabricados utilizando toneladas de fibras de carbono e seu preço está na faixa de 20 dólares por quilo.

As fibras de carbono são produzidas e comercializadas com diversos tipos de resistência, com espessura 10 vezes mais fina que um fio de cabelo e agrupadas em conjuntos de 3 mil a 50 mil filamentos. O preço de cada configuração, é claro, difere bastante das formas mais acessíveis encontradas na internet.

Em uma visão simplificada, as fibras de carbono são produzidas a partir de uma série de cristais alinhados e utilizada na fabricação de tecidos para a construção de carros elétricos, geradores eólicos, aeronaves, barcos e bens de consumo em geral. Estas características permitem que se fabrique um laminado com a metade do peso e cinco vezes mais resistente que um outro construído em alumínio ou fibra de vidro.

Devido a própria evolução dos materiais e métodos de construção, as fibras de carbono são a evolução natural para a substituição das fibras de vidro nas próximas décadas. Hoje muitos equipamentos são produzidos a partir deste produto, que cada vez ganha mais adeptos. Mesmo com um custo inicial maior, as características das fibras de carbono têm cada vez mais espaço em produtos presentes no cotidiano.

Apesar de muita gente já ter visto e escutado sobre fibras de carbono, poucos sabem como elas são fabricadas. Embora as fibras de carbono tenham a cor preta, existem vários tipos similares, mas não idênticos. A qualidade das fibras de carbono depende da quantidade e alinhamento dos cristais de carbono, podendo ser incrivelmente mais forte que o aço com apenas uma pequena fração do peso e apresentar preços que diferem em até 500%.

A fibra de carbono para aplicação em materiais compostos de alta performance é produzida a partir da transformação de uma molécula de acrílico, pela ação de calor em uma atmosfera sem oxigênio, em um composto de cristais de carbono. O processo começa combinando um monômero de acrilonitrila (PAN) com alguns ácidos para criar um sub polímero da família das fibras de Rayon. Esta mistura inicialmente em forma sólida é dissolvida em agentes orgânicos para formar uma pasta viscosa da cor branca (ao contrário da cor final preta das fibras). Esta gelatina então é então imersa em um liquido coagulante e centrifugada para promover a secagem e o estiramento das fibras e em seguida enroladas em bobinas.

Em seguida, estas fibras esbranquiçadas passam por vários fornos com temperatura acima de 300°C, para serem oxidadas, e depois novamente por outros fornos para serem carbonizadas a uma temperatura superior a 900°C.  Neste estágio as fibras já possuem mais de 90% de cristais de carbono e dependendo do tipo de cozimento elas podem chegar a ter 99% de carbono em sua molécula. As fibras então sofrem um banho para remover a contaminação da carbonização e são tratadas com uma cobertura superficial para que elas possam aderir na matriz de resina durante o processo de laminação.

As colmeias, conhecidas como honeycombs, foram desenvolvidas principalmente para o uso na indústria aeronáutica e aeroespacial, embora exista hoje uma linha desses produtos destinados à construção de barcos. Os honeycombs podem ser construídos de papel impregnados com resina, fibra de vidro, carbono, fibras aramidas, polietileno e alumínio.

Embora o conceito do uso de uma estrutura em forma de colmeia como material sandwich este tipo de material não se presta ao uso no processo de infusão pois todo o interior da célula seria impregnado ou preenchido com resina o que elevaria imensamente o peso da estrutura final.

Materiais de núcleos tipo colmeia possuem uma maior capacidade de compressão e cisalhamento do que qualquer outro com densidade equivalente. Esta é a razão de seu uso em aplicações onde baixo peso e rigidez são importantes.

As células dos honeycombs podem ter vários tipos de configuração, mas as mais usuais são as células hexagonais, triangulares e quadradas. Todas elas possuem boas propriedades mecânicas com baixas densidades, resistência ao impacto e à fadiga. Além disso, as de alumínio e fibras aramidas do tipo Nomex são resistentes ao fogo e possuem temperatura máxima de operação perto de 150°C. As densidades mais usuais das colméias do tipo Nomex são 32, 48, 64 e 96 kg/m³ com células hexagonais que podem ter as seguintes dimensões: 1/8, 1/16 e ¼ de polegadas. 

A matéria-prima básica de colmeis do tipo Nomex é um papel produzido a partir de fibras aramidas e recoberto com uma resina fenólica de alta resistência à temperatura. Há vários materiais que compartilham propriedades estruturais desse tipo, mas as de fibra aramida do tipo Nomex são as que possuem o melhor desempenho.

Uma das variações deste material, que tem tido uma boa aceitação em estruturas de alta performance, são as colméias fabricadas a partir de uma fibra para-aramida ou equivalente, impregnadas com resina fenólica. Este tipo de honeycomb é superior à do tipo Nomex e pode ser encontrado nas densidades 32, 40,48, 72 e 96 kg/m³, e suas propriedades mecânicas são aproximadamente 25% maiores que as do Nomex.

As propriedades mecânicas de todos os materiais do tipo honeycomb são listadas nas direções “L” (longitudinal) e “W” (transversal) e dependendo do tipo de construção e formato de célula, elas podem variar em até 100%. Durante a construção deve ser observada a colocação correta da direção da placa de honeycomb de modo que os requisitos de resistência em ambas as direções sejam atendidos.

Embora alguns construtores iniciantes possam pensar que é possível construir um bom barco com apenas alguns rascunhos ou esboços, deve-se ressaltar que a representação correta e mais indicada  das linhas de um barco é feita a partir de planos. É necessário que as linhas e parte do plano de construção sejam desenhados sempre em escala e plotados de forma que o construtor possa obter, nestes desenhos, todas as informações necessárias à construção do casco. Alguns projetos são ainda oferecidos em escala natural, o que, sem dúvida, facilita a construção, com seus desenhos prontos para serem passados como gabarito para o material das cavernas a ser recortado.

Desenhos em escala natural, geralmente plotados em filmes de mylar, são necessários para aquisição de gabaritos quando um ou mais barcos são feitos utilizando o mesmo plano de construção, ou então na construção de cascos de veleiros de regata, em que o desenvolvimento das linhas deve estar em conformidade com as tolerâncias  das dimensões de alguma regra de performance.

Já se foi o tempo que era necessário ter uma sala de risco dentro do estaleiro, onde certamente o mais qualificado carpinteiro era responsável por desenhar e suavizar as linhas longitudinais do casco. Com a introdução do computador, existem alguns casos em que não há necessidade da representação em escala natural das linhas do casco, uma vez que softwares sofisticados podem fazer o carenamento de toda a superfície em poucos segundos.

Tão importante quanto a temperatura é o nível de umidade durante a laminação. Qualquer quantidade de água, mesmo na forma de vapor, que venha a entrar em contato com um laminado não curado afetará o processo de polimerização da resina e a colagem com as fibras, reduzindo as propriedades físicas e químicas do laminado. Os níveis de umidade que o construtor deve tentar manter na sua fábrica dependerão novamente do grau de sofisticação da laminação.

O uso de desumidificadores e aquecedores na construção de laminados de alta performance é justificável, pois removerá vários litros de água por dia, dependendo do tamanho da área de laminação. Do mesmo modo, todos os materiais de laminação devem ser guardados em condições secas e climatizadas. Cuidado extra deve ser tomado no armazenamento e transporte do material de laminação, quando se mantêm condições controladas de temperatura e umidade.

Nunca se esqueça de que a umidade se condensa no interior dos rolos de fibra quando trazidos de um ambiente frio para um ambiente quente, e que mesmo uma quantidade pequena de condensação é suficiente para evitar a colagem da resina na fibra. Fibras tipo aramida e fibras de carbono são sensíveis, também, à absorção de moléculas de água. O construtor deve certificar-se de que os rolos destes materiais estejam completamente secos antes de serem utilizados.

Historicamente o conceito de estruturas sandwich foi formulado em 1820 por dois franceses, mas somente 110 anos depois foi posto em prática em pequenos aviões que utilizavam faces de asbestos e papelão prensado como material sandwich. Durante a Segunda Guerra Mundial, o avião britânico Mosquito, foi provavelmente o primeiro projeto a usar comercialmente, e em série, o conceito de estruturas sandwich. Boa parte não estrutural do avião era fabricada em chapas sandwich de laminados de madeira compensada fina e balsa, contudo a decisão de escolher este tipo de estrutura e estes materiais foi devido à falta de outras opções e pela escassez de materiais durante a guerra.

Como ilustração, o nome deste tipo de estrutura é devido a um inglês John Montagu, o IV Conde de Sandwich e primeiro Lorde da Marinha inglesa em 1762. Durante a revolução americana, ele passava a maior parte do tempo sobre sua mesa e intercalava pequenas refeições entre as reuniões de estratégia. Este lanche era constituído de uma fatia de carne entre duas faces de pão, e a partir daí tanto o tipo de comida como o de estrutura ganharam o seu nome.

Bem, de qualquer maneira o conceito e os materiais somente foram colocados em prática comercialmente a partir de 1940 com o intuito de reduzir peso em embarcações militares. E somente em 1950, com o aparecimento de resinas e fibras sintéticas, entraram no mercado a madeira balsa e as primeiras espumas de PVC.

Os princípios da construção tipo sandwich foram desenvolvidos a partir da teoria de vigas em forma de “I”. Naquela época, descobriu-se que uma viga podia ficar mais rígida e mais leve com a eliminação de algum material supérfluo, deixando dois flanges horizontais separados por uma alma vertical que os mantinha ligados rigidamente. Essa descoberta foi a causa da queda de uma barreira no desenvolvimento de vários tipos de estrutura e muitas aplicações da engenharia moderna são baseadas nesse princípio. A construção sandwich em um laminado oferece as mesmas vantagens que uma viga “I” em uma estrutura metálica, mas em vez de uma alma e dois flanges, a construção em sandwich faz uso de um material de núcleo de baixa densidade, que é faceado em ambos os lados por laminados sólidos de fibra.

Foi em meados de 1960 com grande parte da teoria escrita e publicada que a tecnologia começou a ser utilizada em escala industrial. A primeira estrutura naval de grande porte somente foi fabricada nos meados da década de 1970, com a construção de uma série de corvetas pela marinha da Suécia. Apesar das diversas vantagens que os laminados de fibra exibem sobre outros materiais, a resistência à flexão não é um dos pontos mais fortes dos plásticos reforçados devido ao baixo módulo de elasticidade.

Meu primeiro barco foi um desastre! Bem, eu tenho de admitir que cometi o erro mais comum de qualquer construtor principiante: tentar fazer ou adaptar, por conta própria, um projeto existente. Eu, sinceramente, não conheço nenhum lugar do mundo onde isso já tenha dado certo, e note que eu tenho andado por todos os lados deste planeta, vendo gente construir barcos de todo tipo e tamanho. Embora a qualidade da minha construção tivesse sido muito boa em termos de material, métodos de fabricação e acabamento, a adaptação do projeto deixou a desejar. Infelizmente, eu só fui reconhecer isso quando acabei de construir o barco e comecei a compará-lo com outros projetos melhores.

Um dos maiores problemas ao se adaptar um projeto, ou tentar fazer um do nada, sem os conhecimentos básicos, é que você superestima seu talento para construir algo que só você irá utilizar. As principais relações de comprimento/boca, alturas, larguras de porta, camas, cabine etc são, invariavelmente, feitas fora das dimensões comerciais usuais encontradas na maioria dos barcos projetados e construídos por profissionais experientes.

Na maior parte das vezes, as variações de escala são pequenas, mas o suficiente para causar danos estéticos. Mesmo que você faça um bom trabalho na sua primeira tentativa de adaptar um projeto, são pequenas diferenças que só um construtor experiente adquire com o tempo, que fazem um barco ter linhas e geometria agradáveis.

Você está pensando em construir um barco? Já sabe qual o projeto que vai utilizar?

Nem só de tintas e vernizes vive a boa pintura. Os equipamentos usados e a forma de aplicação também são importantes na obtenção de um resultado final satisfatório. O uso de pistola é o mais indicado para pintores sem muita experiência. A pintura com pincel ou rolo só deve ser feita se o pintor estiver realmente muito acostumado com esse tipo de serviço. Antes de mais nada, deve-se saber que existem tintas de acabamento específico para uso com pincel. Tentar utilizar pincéis com um produto formulado para aplicação com pistola é desastre na certa.

O que é necessário para uma pintura desse tipo é um pincel de seda que retenha uma quantidade razoável de tinta ou verniz. Sua largura, dependendo da peça, pode ser de 2 a 5 polegadas. Antes de usar um pincel novo, remova os pelos soltos batendo vigorosamente o pincel contra a palma da mão ou esfregando-o entre as suas mãos. Então molhe o pincel com um solvente compatível com o tipo de tinta que será utilizado, para retirar partículas de poeira. Remova bem o excesso, lave o pincel com água e sabão, enxagüe-o bem e penteie-o cuidadosamente para remover qualquer trança dos fios do pincel. Garanta que todo o pêlo esteja alinhado e solto. Após cada uso, limpe-o com o mesmo solvente. Finalmente, lave com sabão, enxagüe, penteie e embrulhe em papel. Deixe secar antes de guardar, sempre deitado ou pendurado, nunca apoiado sobre seus pêlos. Isto pode parecer um exagero, mas é uma sistemática que somente profissionais podem entender.

Se o construtor não tiver prática na aplicação com o rolo, a tendência é que durante a pintura se forme sobre o casco uma superfície com pequenas bolhas, como uma espécie de esponja. Um pintor experiente elimina essas bolhas com um pincel, imediatamente após a passagem do rolo. Se ele não tiver experiência, provavelmente boa parte da embarcação não ficará perfeita. Em termos de salubridade, não há qualquer inconveniente em pintar epoxy e poliuretano através de pistola, mas o operador deverá usar equipamento de segurança.

A tecnologia de fabricação de tintas nos dias de hoje é tão avançada que não há nenhum problema para se desenvolver um sistema de pintura com propriedades específicas para qualquer aplicação. Para barcos, o número de variações possíveis é praticamente infinito, e existem no mercado formulações que atendem a maior parte dos requisitos. Com um desenvolvimento maciço em tecnologia neste setor, a opção de produtos cresceu. Por isso, é muito importante que o usuário escolha o produto correto para o trabalho, bem como os métodos certos para a preparação, aplicação, diluição e limpeza. Muitas pessoas criticam os produtos de alta performance injustamente, quando as reclamações deveriam ser dirigidas a má aplicação. Se o construtor está a espera de um acabamento primoroso, ele deve estar ciente que mais tempo e esforço serão gastos na preparação da superfície.

Em geral, qualquer pintura tem duas funções: proteger a superfície e proporcionar uma aparência estética agradável. No caso de um barco de serviço, o último requisito pode ser de menor importância. Em certas circunstâncias, algum requisito de proteção tende a ser sacrificado em favor de uma aplicação de baixo custo. O ambiente marítimo é agressivo e degradante, e para haver uma proteção completa, a pintura deve resistir à absorção de água, vapor, ataque químico, raios ultravioletas, abrasão e avarias mecânicas.

Outro aspecto igualmente importante é que a pintura precisa ter propriedades de adesão sobre a superfície a ser protegida. Para fins estéticos, a pintura deve oferecer um alto brilho e deve reter esse acabamento o maior tempo possível, sem esfarelar, amarelar ou rachar. Nesse caso, é preciso trabalhar para evitar ao máximo porosidade na superfície externa. As causas de aparecimento de porosidade são várias e, normalmente, recaem sobre uma mistura mal diluída e na baixa qualidade do sistema de aplicação.

Antes da aplicação da pintura de base, independente do tipo de tinta a ser utilizado, é preciso lixar o casco. O lixamento serve para corrigir imperfeições, retirar a pintura antiga e também melhorar a ancoragem, ou seja, aumentar a aderência da camada de tinta que promoverá o acabamento final. Depois de passada esta etapa, e corrigidas pequenas rachaduras e trincas, caso existam, aplica-se a pintura de fundo. O número de demãos e a espessura delas depende muito do produto utilizado e do fabricante. Sendo assim, é imprescindível que as recomendações do fabricante sejam seguidas rigorosamente, caso contrário, o resultado final poderá ficar comprometido. A preparação do casco é outro fator vital na hora da pintura, para que seja evitada qualquer possibilidade da tinta se desprender do casco.

O trabalho de aparelhamento com lixa é um mal necessário e quanto mais tempo for dedicado a essa tarefa, melhor será a aparência do barco. Danos a saúde estão envolvidos nesse trabalho, por isso, espera-se que o construtor siga as recomendações de segurança e utilize sempre máscara de proteção contra inalação de poeira. Ao trabalhar no aparelhamento com lixa, tente não provocar buracos ou irregularidades. Se alguns desses defeitos forem encontrados, preencha com massa até ficarem nivelados com as superfícies adjacentes para facilitar o trabalho de acabamento. Quando estiver utilizando massa para nivelamento, procure sempre produtos que produzam pouca distorção térmica e, mesmo assim, não tente preencher irregularidades mais acentuadas de uma vez.

As lixas encontradas no comércio são numeradas e vão do número 24 (lixas mais grossas) a 2000 (mais finas). As de grãos na faixa entre 24 e 150 são de óxido de ferro e devem ser usadas a seco. As outras, de 100 a 2000 são de óxido de alumínio e devem ser utilizadas com água Para superfícies com pintura antiga, deve-se usar lixas na faixa de 60 a 220. Inicie com lixamento a seco e termine com lixas d’água. Note que existem lixas específicas para o uso em superfícies de madeira e metais.

Quando estiver lixando peças de madeira, o acabamento mais suave pode ser conseguido com uma lixa manual após usar uma com máquina. Lembre-se que qualquer quantidade de tinta ou verniz nunca irá esconder um acabamento irregular. Para um trabalho de primeira classe com verniz, a madeira deve estar completamente lisa. Nunca utilize uma lixa mais grossa do que o necessário, ou então você estará gastando tempo e material. Sempre comece o trabalho com lixas mais grossas e termine com uma mais fina. Nunca o contrário. Ao passar de uma lixa grossa para outra mais fina, limpe a madeira a fim de poder acompanhar o desenvolvimento do trabalho de acabamento.

Uma das maiores dores de cabeça que um construtor pode ter é subempreitar o trabalho de preparação do casco a ser pintado. Nenhum pintor gosta de perder tempo lixando qualquer superfície, eles sempre arranjarão um jeito de aplicar logo a tinta e culpar a pintura antiga pelos defeitos aparentes. Isto é um erro grave que se perpetua em todos os estaleiros de reparo em volta do mundo. Existem exceções, mas são raras. O trabalho de preparação requer paciência e, acima de tudo, técnica.