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12° Congresso Brasileiro de Polímeros (12°CBPol)

CARACTERIZAÇÃO DE AMOSTRAS DE PET PROVINDAS DO PROCESSOPRODUTIVO DE CABOS DE ANCORAGEM. 

Karine L. Miranda1* De!"#ne P#i$e"in% R&$' M.C. San$ana(

1Centro de Pesquisa & Desenvolvimento Lupatech - CPDL - RS ( karine.miranda@lupatech.com.r  !" Lupatech CSL - RS ( delvone.poitevin@lupatech.com.r  !

# Laorat$rio de %ateriais Polimricos - L'PL - )*R+S - RS ( ruth.santana@u,rs.r  !

Re)&#+ Os cabos de ancoragem de poliéster são largamente utilizados em sistemas de ancoragem de unidadesflutuantes com profundidades superiores a 1 m! onde cabos e amarras de a"o se tornam economicamente in#i$#eis%

 &o decorrer do processo produti#o de cada pro'eto! até 2 em massa do poliéster se torna resíduo! em razão de perdasinerentes ao processo produti#o e necessidade de realiza"ão de ensaios mec*nicos destruti#os para a certifica"ão decada pro'eto% +essa forma! este trabal,o #isa #erificar os contaminantes e a #aria"ão das propriedades apresentadas por amostras pro#indas do processo produti#o% - caracteriza"ão das amostras foi realizada #ia microscopia eletr.nica de#arredura! an$lise termogra#imétrica e calorimetria diferencial de #arredura! onde foi possí#el #erificar a presen"a decontaminantes org*nicos e inorg*nicos! além do aumento do grau de cristalinidade das fibras%

Pa!a"ra),-'a"e/ Caos de 'ncoraem *iras P/0 Caracteria23o%In$r#d&/#

 &o Brasil! a maior parte do petr0leo produzido é decorrente de po"os o,,shore! e destes! grande parte estãoinstalados em profundidades superiores a 1 metros de l*mina d$gua! o ue in#iabiliza a utiliza"ão de plataformasfi3as ou a utiliza"ão de sistemas flutuantes ancorados por lin,as constituídas essencialmente por cabos de a"o eamarras% - solu"ão desen#ol#ida para a e3plora"ão de po"os em $guas profundas e ultra profundas (acima de 1 m del*mina d$gua) é a utiliza"ão de plataformas flutuantes! como por e3emplo! os 4P5Os (unidades flutuantes de produ"ão!armazenamento e descarga) 617% -s unidades flutuantes de produ"ão de#em ser mantidas acima do po"o por meio desistemas de ancoragem constituídos de cabos e amarras fi3adas ao solo submarino por *ncoras e estacas% 8m sistema deancoragem tem a finalidade de restringir deslocamentos ou passeios no plano ,orizontal! #isando garantir a manuten"ãodo posicionamento da unidade flutuante e pro#endo! desta forma! a seguran"a necess$ria para a opera"ão da unidade%

 &o caso dos sistemas de ancoragem por lin,as de amarra"ão! essa restri"ão a estes deslocamentos é conseguida atra#ésda atua"ão de #ínculos físicos entre a unidade flutuante e o solo marin,o% 627

- primeira instala"ão de cabos de ancoragem de poliéster foi realizada pela Petrobras em 199:! nas unidades

P;9 e P;22% &esta ocasião! apenas um trec,o de uma das lin,as de cada unidade foi substituído pelo cabo fabricado comfibras de multifilamentos de politereftalato de etileno (P<=) 6>7% - partir destas primeiras e3peri?ncias! a Petrobras passou a empregar sistematicamente cabos poliméricos para profundidades superiores a : metros em seus sistemas deancoragem% +esde então! a Petrobras contabiliza mais de 1 @m de cabos de poliéster '$ instalados e! de acordo comseu plano de neg0cios! estima;se ue a demanda de cabos e amarras por parte da Petrobras se'a ainda maior para os

 pr03imos : anos% Por apresentarem custo reduzido! bai3a rela"ão massaAresist?ncia e boa resist?ncia flu?ncia e fadiga!os cabos de poliéster t?m sido considerados a mel,or alternati#a para compor as lin,as de ancoragem% O cabo deancoragem polimérico é constituído basicamente pelos elementos apresentado na 4igura 1 67%

 &o presente trabal,o são a#aliadas almas formadas por fios de P<=! #isando;se determinar como as propriedades da fibra #ariam ao longo do processo produti#o%

1 4io b$sico/ fio de poliéster de alta tenacidade%2 Perna da alma/ composta pela união de fios sua#emnte

torcidos%> -lmas (sub;cabos)/ neste e3emplo! constru"ão de 12 pernas e pa"o de tran"a alongado%

<lemento filtrante/ respons$#el pela filtra"ão de partículas para o interior das almas%

: Capa tran"ada/ a constru"ão tran"ada une as almas emum formato circular e pro#e prote"ão e3terna e3tra%

0i&ra 1+ &omenclatura dos componentes constituintes de um cabo de ancoragem%

Par$e E23erien$a!

 &este trabal,o foram caracterizadas fibras de P<= #irgens (4)! fibras do processo produti#o (resíduo) e fibras pro#indas de cabos de ancoragem ensaiados mecanicamente (4C)! para determina"ão da resist?ncia ruptura% -s

amostras a#aliadas! apresentadas na 4igura 2! foram fornecidas pela empresa Dupatec, C5D! localizada em 5ãoDeopoldo! E5% /nsaio %or,ol$ico e /DS das ,iras

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Para a#alia"ão da presen"a de contaminantes e da morfologia das fibras! as mesmas foram a#aliadas atra#és domicrosc0pio eletr.nico de #arredura (F<)! da marca 5,imadzu! modelo 55G;::! operado no modo de elétronssecund$rios (<5) e euipado com analisador de energia dispersi#a <+5 (microssonda)% O <+5 permite uma an$liseuímica pontual ualitati#a eAou ualitati#a;uantitati#a atra#és do espectro de raios;G emitidos pelos elementosuímicos presentes em uma determinada $rea ou ponto da amostra%

 /nsaios trmicos4 DSC e 0+'

-s transi"Hes térmicas das fibras constituintes de duas amostras/ #irgem e pro#indas de cabos ensaiadosmecanicamente foram a#aliadas empregando;se um calorímetro diferencial de #arredura de marca 5,imadzu! modelo+5C;I% 4oram realizadas duas an$lises com ta3a de auecimento constante de 1J CAmin até a temperatura de >J Cem atmosfera inerte com #azão de nitrog?nio de : mDAmin% -lém disso! também foram realizadas an$lisestermogra#imétricas! =K-!  para #erificar a estabilidade térmica e determinar os teores de cargas org*nicas (ensaios sobatmosfera inerte L &2) e inorg*nicas (ensaios sob atmosfera o3idante L ar sintético) presentes nas amostras% Oeuipamento utilizado foi uma balan"a termogra#imétrica marca 5,imadzu! modelo =K- L :M% Os par*metros dean$lise utilizados foram/ ta3a de auecimento constante de 2J CAmin até a temperatura de NJ C em atmosfera inerte eo3idante! com #azão de nitrog?nio e ar sintético! respecti#amente! de : mDAmin%

0i&ra %+  4ibras de Poliéster/ (a) #irgens 40V5! (b) pro#indas do processo produti#o e (c) obtidas de cabos deancoragem ap0s ensaio mec*nico 40C5.

Re)&!$ad#) e Di)-&))/#

 Propriedades trmicas

 &a =abela 1! a seguir! são apresentados os resultados das an$lises realizadas atra#és do +5C% - #ari$#el = f 

refere;se temperatura de fusão! Mf  a entalpia de fusão! Gc o grau de cristalinidade e =c a temperatura de cristaliza"ão%Os #alores subscritos 1 e 2! relacionam;se respecti#amente! a resultados do primeiro e do segundo auecimento% O G c

das amostras foi obtido a partir do pico endotérmico de fusão! atra#és da rela"ão apresentada na <%(1)%

 Xc=∆ H f 

∆ H ° f 

 X 100 (1)

Ta6e!a 1+ Eesultados das an$lises térmicas realizadas #ia +5C%

4ibra1o auecimento Eesfriamento 2o auecimento

=f1

(°C)Mf1

(Ag)Gc

()=c

(°C)Mc

(Ag)=f2

(°C)Mf2

(Ag)

irgem (4) 2:9!QN I!QI >N!>> 199!I2 >N! 2:!Q> >!1I

Cabo de ancoragem (4C)R 2:N!11 :2!>> 2!N9 191!> 2!Q1 2:!I >Q!11

R ap0s ensaio mec*nico

- #ari$#el Mf ° refere;se entalpia de fusão do polímero 1 cristalino (#alor te0rico)! ue no caso do P<=!eui#ale 122 Ag 6:7%

4a5 465 4-5

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(g)! apresentaram uma grande uantidade de partículas sem forma definida aderidas a superfície das fibras% <stas partículas referem;se a resuícios de r$fia de polipropileno pro#indo de i-as e3postos a intempéries! onde asamostras de fibra esta#am dispostas! para posterior #enda a empresas de reciclagem% $ as partículas a#aliadas sobre asuperfície das amostras! nas 4igura  (e) e (,)! são carbetos e 03idos pro#a#elmente originados de poeiras e su'idades

 presentes nas amostras durante o seu armazenamento e manuseio%<mbora! ,a'a a presen"a de contaminantes nas fibras a#aliadas! não foi #erificado ualuer dano morfologia

das mesmas% Por fim! #erifica;se ue! o percentual de carga inorg*nica superior da amostra pro#eniente do cabo(apresentado nos resultados das an$lises termogra#imétricas) é coerente com os resultados obtidos por F<! onde se#erificou um maior teor de su'idades e contaminantes (inorg*nicos) na superfície da fibra%

0i&ra 7+ Smagens das fibras pro#indas de diferentes etapas do processo produti#o de cabos de ancoragem/ (a)! (b) e (c)fibras #irgens! em (d) e (e) fibras tidas com resíduo do processo e (g) e (,) fibras pro#indas de cabo de ancoragemensaiado mecanicamente% <m (f) e (i) apresenta;se o percentual em peso dos elementos constituintes das partículasdestacadas em (e) e (,)% -mplia"ão/ (a)1G! (b) 2G! (c) 2QG! (d) 1G! (e) :G! (g) 1G e (,) 2QG%

C#n-!&)/#

Com base nos resultados obtidos! #erificou;se a presen"a de contaminantes org*nicos (polipropileno) einorg*nicos (carbetos e 03idos) sobre a superfície das fibras pro#indas de cabo de ancoragem ensaiado mecanicamente%-lém disso! de acordo com as an$lises térmicas! o maior percentual de cristalinidade apresentada pelas fibras! implicouem maior estabilidade térmica do polímero%

Arade-ien$#)

Os autores agradecem a Dupatec, C5D pela libera"ão das amostras e autoriza"ão da publica"ão dos resultadosobtidos! e ao DabFat (Daborat0rio de Caracteriza"ão de Fateriais) do CP+D pela e3ecu"ão dos ensaios% 

Re8er9n-ia)

1% S% Tolner@e#ic! +esafios em Uguas Profundas/ <studos da +in*mica de Plataformas e =ubula"Hes -poiam -#an"osna <3plora"ão de Petr0leo em -lto;Far!212!1Q>%

4a5 465 4-5

4d5 4e5 485

<lemento em pesoC Q!I9QCa 92!>>

45 4'5 4i5

<lemento em pesoC ::!:N9O !>4e !>N1

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2% D%4% Maac,V +%=% Poite#inV F%B% Batos% Prospects of sWnt,etic fibers for deepXater mooring% Eio Oil YKas <3po andConference! 21! SBP2Q:Z1%

>% E% E% Eossi! +isserta"ão de Festrado! Cabos de Poliéster para -ncoragem de Plataformas Oce*nicas em Uguas8ltraprofundas! 8ni#ersidade 4ederal do Eio de aneiro! 22%

% P%[% \aXasa@i% =rabal,o de Conclusão de Curso! -n$lise de Din,as de -ncoragem de Plataformas Oce*nicasConsiderando +i#ersos =ramos e o =rec,o <nterrado da Din,a! 8ni#ersidade 4ederal do Eio de aneiro! 21%

:% D%=% +uarte. Recobrimentos de poli (tereftalato de etileno) depositados em aço por aspersão térmica a partir de pós

obtidos em diferentes condições de moagem. Polí meros, 2003, 13, 98-204.

6. D%+% 5ouza% +espolimeriza"ão do poli (tereftalato de etileno)% Polímeros/ Ci?ncia e =ecnologia! 2N!1N! >>;>%