Entendendo as estruturas de fibra de vidro (PRFV): Da teoria à prática
BLOG DA BRAVER Entendendo as estruturas de fibra de vidro (PRFV): Da teoria à prática junho 12, 2024 O Polímero Reforçado com Fibras de Vidro (PRFV) é um material não convencional que tem se consolidado como uma solução de alta eficiência em diversas indústrias devido às suas propriedades. Na construção civil, o PRFV oferece uma combinação de leveza e resistência que resulta em performance e durabilidade. Neste post, exploraremos o PRFV em detalhes: definição, processo de produção, propriedades, características e aplicações práticas. Boa leitura! O que é PRFV? O PRFV, se configura como uma combinação de resina polimérica termorrígida, como poliéster ou epóxi, combinadas com fibras de vidro. As fibras de vidro podem ser cortadas e distribuídas em direções aleatórias ou mantidas longas e orientadas em uma direção preferencial, dependendo da aplicação. A seguir, apresentamos as principais configurações de reforços com direções preferenciais. Quando combinado com uma matriz polimérica (resina), o resultado é um material que combina a resistência e rigidez das fibras de vidro com a capacidade da resina de distribuir tensões, moldar e proteger as fibras. Principais Métodos de Produção Pultrusão, laminação e injeção são os métodos mais utilizados para criar elementos de PRFV, cada um selecionado com base nas necessidades específicas da aplicação final. Pultrusão É um processo contínuo utilizado para produzir perfis de seção constante. Nele, as fibras de vidro são impregnadas com resina e puxadas através de um molde aquecido . O molde cura o material, resultando em peças longas e uniformes, como perfis estruturais e barras. A Figura 2, abaixo, apresenta um esquema desenho esquemático do processo de pultrusão. Vale destacar que os perfis pultrudados possuem uma alta taxa de produção com consistência dimensional. Entretanto, a estrutura necessária para a produção das peças demanda equipamentos sofisticados para garantir a qualidade da produção. Laminação A laminação manual é uma técnica na qual resina é aplicada manualmente sobre mantas e tecidos de fibra de vidro previamente cortados, colocados em um molde preparado com agente desmoldante. As fibras são impregnadas com resina usando pincéis ou rolos de metal, garantindo a saturação completa e a remoção de bolhas de ar. Esse processo é repetido camada por camada até atingir a espessura e as propriedades desejadas. Ideal para a produção de peças com formas complexas, a laminação manual é relativamente simples e tem baixo custo inicial. No entanto, é intensiva em mão-de-obra e pode ser demorada, resultando em um custo final mais elevado por peça. Injeção O processo de injeção na fabricação de PRFV envolve a preparação de um molde, onde as fibras de vidro são posicionadas e impregnadas com resina líquida. A resina, misturada com um catalisador, é injetada sob pressão ou vácuo para garantir a saturação completa das fibras e a eliminação de bolhas de ar. Após a injeção, a peça é curada até que a resina solidifique, consolidando a estrutura reforçada. Finalmente, a peça é removida do molde e passa por acabamentos para atender às especificações desejadas. Este método é eficiente e preciso, porém, necessita de um investimento inicial considerável. Embora esses métodos ofereçam flexibilidade e alta qualidade de fabricação, os custos associados ao equipamento e à mão-de-obra qualificada ainda são altos. Esta realidade faz com que a produção de PRFV permaneça uma escolha de investimento superior em comparação com o aço, por exemplo, mas compensadora a longo prazo, especialmente em aplicações que exigem materiais com alta durabilidade e leveza. Principais Propriedades Mecânicas As propriedades mecânicas do Polímero Reforçado com Fibras de Vidro (PRFV) são um dos principais motivos de sua popularidade em diversas aplicações industriais. O material possui alta resistência à tração. Em uma comparação direta, vergalhões de aço apresentaram resistência de aproximadamente 500 MPa, enquanto os vergalhões de PRFV chegaram a 800 MPa, quando submetidos à tração. Entretanto, vale destacar que as propriedades do material vão depender do volume de fibras utilizado. Além disso, a resistência mecânica do PRFV é altamente influenciada pelo posicionamento das fibras dentro da matriz polimérica. Esta característica é conhecida como anisotropia, onde as propriedades mecânicas variam conforme a direção da força aplicada. Logo o alinhamento das fibras pode ser orientado para maximizar a força em direções específicas. Estas características fazem com que o projeto demande um olhar diferenciado para garantir eficiência e segurança estrutural. A seguir, montamos um compilado com as vantagens e desvantagens do material. Vantagens Alta resistência à tração: Suporta tensões em níveis equivalentes ao aço, sendo ideal para aplicações que demandem alta capacidade de carga. Baixo peso: Facilita o transporte e a instalação, reduzindo os custos operacionais e estruturais em projetos. Baixa condutividade térmica: Minimiza a transferência de calor e tornando-o ideal para aplicações que exigem controle de temperatura. Neutralidade eletromagnética: Não interfere com sinais eletromagnéticos, o que é essencial para dispositivos eletrônicos e comunicações. Liberdade de formas: Pode ser moldado em diversas formas e tamanhos, oferecendo flexibilidade para designers e engenheiros. Material não combustível: Não propaga chamas. Entretanto seu desempenho em situações de incêndio vai depender da resina utilizada. Alta resistência à ataques químicos: Resistente a corrosão e ataques de substâncias químicas, garantindo longevidade em ambientes adversos. Desvantagens Comportamento anisotrópico: As propriedades variam conforme a direção, o que pode complicar o projeto e análise de peças estruturais. Impossibilidade de dobra e solda: Não pode ser dobrado ou soldado, limitando sua aplicação em processos que requerem junções ou adaptações pós-fabricação. Ruptura frágil: Tende a quebrar de forma abrupta quando atinge sua carga limite, não apresentando nenhuma deformação plástica. Custo inicial: O preço elevado de materiais e processos de fabricação pode ser um obstáculo. Principais Aplicações Devido às suas propriedades únicas já mencionadas como resistência à corrosão, leveza e durabilidade, as aplicações do PRFV abrangem diversos setores e estruturas. Tais como: Indústria Automotiva: O PRFV é usado em painéis de carroceria, componentes estruturais e partes internas para reduzir o peso dos veículos e melhorar a eficiência de combustível. Energia Eólica: Aplicado na fabricação de lâminas de turbinas eólicas, suportando cargas mecânicas e condições ambientais extremas. Um exemplo são as lâminas de grande escala em parques eólicos offshore. Aeronáutica: O PRFV é essencial em fuselagens, asas e outras partes de aeronaves que exigem leveza e solidez estrutural. Em aeronaves comerciais,