Segunda-feira, 07 Março 2011 18: 43

Construção e Reparação de Navios e Barcos

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construção naval

A construção de um navio é um processo altamente técnico e complicado. Envolve a mistura de muitos ofícios especializados e funcionários contratados trabalhando sob o controle de um contratante principal. A construção naval é realizada para fins militares e comerciais. É um negócio internacional, com grandes estaleiros em todo o mundo competindo por uma quantidade bastante limitada de trabalho.

A construção naval mudou radicalmente desde a década de 1980. Anteriormente, a maior parte da construção ocorria em um prédio ou cais de escavação, com o navio construído quase peça por peça desde o início. No entanto, os avanços da tecnologia e um planejamento mais detalhado possibilitaram a construção da embarcação em subunidades ou módulos que possuem utilidades e sistemas integrados. Assim, os módulos podem ser conectados com relativa facilidade. Este processo é mais rápido, menos dispendioso e proporciona um melhor controle de qualidade. Além disso, esse tipo de construção se presta à automação e à robótica, não apenas economizando dinheiro, mas reduzindo a exposição a riscos químicos e físicos.

Visão geral do processo de construção de navios

A Figura 1 dá uma visão geral da construção naval. O passo inicial é o design. As considerações de projeto para vários tipos de navios variam amplamente. Os navios podem transportar materiais ou pessoas, podem ser navios de superfície ou de subsuperfície, podem ser militares ou comerciais e podem ser movidos a energia nuclear ou não nuclear. Na fase de projeto, não apenas os parâmetros normais de construção devem ser considerados, mas também os riscos de segurança e saúde associados ao processo de construção ou reparo. Além disso, questões ambientais devem ser abordadas.

Figura 1. Fluxograma da construção naval.  

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O componente básico da construção naval é a chapa de aço. As placas são cortadas, moldadas, dobradas ou fabricadas de outra forma na configuração desejada especificada pelo projeto (consulte a figura 2 e a figura 3). Normalmente, as placas são cortadas por um processo automático de corte por chama em vários formatos. Essas formas podem ser soldadas juntas para formar vigas I e T e outros membros estruturais (consulte a figura 4).

Figura 2. Corte automático de chapa de aço na oficina de fabricação. 

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Eileen Mirsch

Figura 3. Flexão de chapa de aço.

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Figura 4. Chapa de aço soldada formando parte do casco de um navio.

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As placas são então enviadas para oficinas de fabricação, onde são unidas em várias unidades e subconjuntos (ver figura 5). Nesta conjuntura, a tubulação, sistemas elétricos e outros sistemas de utilidade são montados e integrados nas unidades. As unidades são montadas usando soldagem automática ou manual ou uma combinação dos dois. Vários tipos de processos de soldagem são empregados. A mais comum é a soldagem por bastão, na qual um eletrodo consumível é usado para unir o aço. Outros processos de soldagem usam arcos protegidos com gás inerte e até mesmo eletrodos não consumíveis.

Figura 5. Trabalhando em uma submontagem de navio

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As unidades ou subconjuntos geralmente são transferidos para uma plataforma ao ar livre ou área de assentamento onde a montagem ou união de conjuntos ocorre para formar unidades ou blocos ainda maiores (consulte a figura 6). Aqui, solda e encaixe adicionais ocorrem. Além disso, as unidades e soldas devem passar por inspeções e testes de controle de qualidade, como radiografia, ultrassom e outros testes destrutivos ou não destrutivos. As soldas consideradas defeituosas devem ser removidas por esmerilhamento, agrupamento de arco-ar ou cinzelamento e, em seguida, substituídas. Nesta fase, as unidades são jateadas com abrasivo para garantir o perfil adequado e pintadas (consulte a figura 7. A tinta pode ser aplicada com pincel, rolo ou pistola de pulverização. A pulverização é mais comumente utilizada. As tintas podem ser inflamáveis ​​ou tóxicas ou representar uma ameaça ambiental O controle do jateamento abrasivo e das operações de pintura deve ser feito neste momento.

Figura 6. Combinação de subconjuntos de navios em blocos maiores

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Figura 7. Jateamento abrasivo de unidades de navios antes da pintura.

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 Judi Baldwin

As unidades maiores concluídas são então movidas para a doca de gravilha, estaleiro ou área de montagem final. Aqui, as unidades maiores são unidas para formar o vaso (veja a figura 8). Mais uma vez, ocorrem muitas soldas e encaixes. Uma vez que o casco esteja estruturalmente completo e estanque, a embarcação é lançada. Isso pode envolver deslizá-lo para a água a partir do navio em que foi construído, inundar o cais em que foi construído ou abaixar a embarcação na água. Os lançamentos são quase sempre acompanhados de grande festa e fanfarra.

Figura 8. Adicionando a proa do navio ao restante da embarcação.

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Depois que o navio é lançado, ele entra na fase de equipamento. Uma grande quantidade de tempo e equipamentos são necessários. O trabalho inclui a instalação de cabeamento e tubulação, fornecimento de cozinhas e acomodações, trabalho de isolamento, instalação de equipamentos eletrônicos e auxiliares de navegação e instalação de propulsão e máquinas auxiliares. Este trabalho é realizado por uma ampla variedade de profissões especializadas.

Após a conclusão da fase de equipamento, o navio passa por testes de doca e mar, durante os quais todos os sistemas do navio são comprovados como totalmente funcionais e operacionais. Por fim, após a realização de todos os testes e reparos associados, o navio é entregue ao cliente.

Fabricação de aço

Segue uma discussão detalhada do processo de fabricação do aço. É discutido no contexto de corte, soldagem e pintura.

Corte

A “linha de montagem” do estaleiro começa na área de estocagem de aço. Aqui, grandes placas de aço de várias resistências, tamanhos e espessuras são armazenadas e preparadas para fabricação. O aço é então jateado com abrasivo e preparado com um primer de construção que preserva o aço durante as várias fases da construção. A placa de aço é então transportada para uma instalação de fabricação. Aqui a chapa de aço é cortada por queimadores automáticos no tamanho desejado (ver figura 2). As tiras resultantes são então soldadas entre si para formar os componentes estruturais do vaso (figura 4).

Soldagem

A estrutura estrutural da maioria dos navios é construída com vários tipos de aço macio e de alta resistência. O aço fornece a conformabilidade, usinabilidade e soldabilidade necessárias, combinadas com a resistência necessária para embarcações oceânicas. Vários graus de aço predominam na construção da maioria dos navios, embora o alumínio e outros materiais não ferrosos sejam usados ​​para algumas superestruturas (por exemplo, casotas de convés) e outras áreas específicas dentro do navio. Outros materiais encontrados em navios, como aço inoxidável, aço galvanizado e liga de cobre-níquel, são usados ​​para uma variedade de propósitos de resistência à corrosão e para melhorar a integridade estrutural. No entanto, materiais não ferrosos são usados ​​em muito menos quantidade do que o aço. Os sistemas de bordo (por exemplo, ventilação, combate, navegação e tubulação) são geralmente onde os materiais mais “exóticos” são usados. Esses materiais são necessários para executar uma ampla variedade de funções, incluindo os sistemas de propulsão do navio, energia de reserva, cozinhas, estações de bombeamento para transferência de combustível e sistemas de combate.

O aço utilizado na construção pode ser subdividido em três tipos: aço macio, de alta resistência e de alta liga. Os aços macios têm propriedades valiosas e são fáceis de produzir, comprar, formar e soldar. Por outro lado, os aços de alta resistência são levemente ligados para fornecer propriedades mecânicas superiores aos aços macios. Aços de altíssima resistência foram desenvolvidos especificamente para uso na construção naval. Em geral, os aços de alta resistência e alto rendimento são chamados de HY-80, HY-100 e HY-130. Eles têm propriedades de resistência superiores aos aços comerciais de alta resistência. Processos de soldagem mais complicados são necessários para aços de alta resistência, a fim de evitar a deterioração de suas propriedades. Varetas de solda específicas são necessárias para aço de alta resistência, e o aquecimento da junta de solda (pré-aquecimento) geralmente é necessário. Uma terceira classe geral de aços, os aços de alta liga, são feitos incluindo quantidades relativamente grandes de elementos de liga como níquel, cromo e manganês. Esses aços, que incluem aços inoxidáveis, possuem valiosas propriedades de resistência à corrosão e também requerem processos especiais de soldagem.

O aço é um excelente material para fins de construção naval, e a escolha do eletrodo de soldagem é crítica em todas as aplicações de soldagem durante a construção. O objetivo padrão é obter uma solda com características de resistência equivalentes às do metal base. Como é provável que ocorram pequenas falhas na soldagem de produção, as soldas são frequentemente projetadas e os eletrodos de soldagem escolhidos para produzir soldas com propriedades superiores às do metal base.

O alumínio encontrou maior aplicação como metal de construção naval devido à sua alta relação resistência-peso em comparação com o aço. Embora o uso de alumínio para cascos tenha sido limitado, as superestruturas de alumínio estão se tornando mais comuns para a construção de navios militares e mercantes. As embarcações feitas exclusivamente de alumínio são principalmente barcos de menor porte, como barcos de pesca, barcos de recreio, pequenos barcos de passageiros, canhoneiras e hidrofólios. O alumínio usado para construção e reparo naval é geralmente ligado com manganês, magnésio, silício e/ou zinco. Estas ligas oferecem boa resistência, resistência à corrosão e soldabilidade.

Os processos de soldagem em estaleiros, ou mais especificamente a soldagem por fusão, são executados em quase todos os locais no ambiente do estaleiro. O processo envolve unir metais levando as superfícies adjacentes a temperaturas extremamente altas para serem fundidas com um material de enchimento fundido. Uma fonte de calor é usada para aquecer as bordas da junta, permitindo que elas se fundam com o metal de enchimento de solda derretido (eletrodo, fio ou vareta). O calor necessário é geralmente gerado por um arco elétrico ou uma chama de gás. Os estaleiros escolhem o tipo de processo de soldagem com base nas especificações do cliente, taxas de produção e uma variedade de restrições operacionais, incluindo regulamentações governamentais. Os padrões para embarcações militares são geralmente mais rigorosos do que para embarcações comerciais.

Um fator importante em relação aos processos de soldagem por fusão é a blindagem do arco para proteger a poça de fusão. A temperatura da poça de fusão é substancialmente mais alta que o ponto de fusão do metal adjacente. Em temperaturas extremamente altas, uma reação com oxigênio e nitrogênio na atmosfera é rápida e tem efeitos negativos na resistência da solda. Se o oxigênio e o nitrogênio da atmosfera ficarem presos dentro do metal de solda e da vareta fundida, ocorrerá a fragilização da área de solda. Para proteger contra esta impureza de solda e garantir a qualidade da solda, é necessária proteção contra a atmosfera. Na maioria dos processos de soldagem, a blindagem é realizada pela adição de um fluxo, um gás ou uma combinação dos dois. Onde um material de fluxo é usado, os gases gerados pela vaporização e reação química na ponta do eletrodo resultam em uma combinação de fluxo e proteção de gás que protegem a solda do aprisionamento de nitrogênio e oxigênio. A blindagem é discutida nas seções a seguir, onde são descritos processos específicos de soldagem.

Na soldagem a arco elétrico, um circuito é criado entre a peça de trabalho e um eletrodo ou fio. Quando o eletrodo ou fio é mantido a uma curta distância da peça de trabalho, um arco de alta temperatura é criado. Este arco gera calor suficiente para derreter as bordas da peça de trabalho e a ponta do eletrodo ou fio para produzir um sistema de soldagem por fusão. Existem vários processos de soldagem a arco elétrico adequados para uso na construção naval. Todos os processos requerem a proteção da área de solda da atmosfera. Eles podem ser subdivididos em processos blindados com fluxo e blindados com gás.

Os fabricantes de equipamentos de soldagem e produtos consumíveis e não consumíveis associados relatam que a soldagem a arco com eletrodos consumíveis é o processo de soldagem mais universal.

Soldagem a arco de metal blindado (SMAW). Os processos de soldagem por arco elétrico com proteção de fluxo se distinguem principalmente por sua natureza manual ou semiautomática e pelo tipo de eletrodo consumível usado. O processo SMAW utiliza um eletrodo consumível (30.5 a 46 cm de comprimento) com um revestimento de fluxo seco, mantido em um suporte e alimentado à peça de trabalho pelo soldador. O eletrodo consiste no núcleo da haste de enchimento de metal sólido, feito de material trefilado ou fundido coberto com uma bainha de pós metálicos. SMAW também é freqüentemente referido como “soldagem com vareta” e “soldagem a arco”. O metal do eletrodo é cercado por um fluxo que derrete à medida que a soldagem progride, cobrindo o metal fundido depositado com escória e envolvendo a área imediata em uma atmosfera de gás protetor. O SMAW manual pode ser usado para soldagem manual (plana), horizontal, vertical e suspensa. Os processos SMAW também podem ser usados ​​de forma semiautomática por meio do uso de uma máquina de solda por gravidade. As máquinas de gravidade usam o peso do eletrodo e do suporte para produzir deslocamento ao longo da peça de trabalho.

Soldagem por arco submerso (SAW) é outro processo de soldagem a arco elétrico com proteção de fluxo usado em muitos estaleiros navais. Neste processo, uma manta de fluxo granulado é depositada sobre a peça de trabalho, seguida por um eletrodo consumível de arame nu. Geralmente, o eletrodo serve como material de enchimento, embora em alguns casos grânulos de metal sejam adicionados ao fluxo. O arco, submerso na manta de fluxo, derrete o fluxo para produzir uma blindagem fundida isolada protetora na zona de solda. Alta concentração de calor permite depósitos de solda pesados ​​em velocidades relativamente altas. Após a soldagem, o metal fundido é protegido por uma camada de fluxo fundido, que posteriormente é removido e pode ser recuperado. A soldagem por arco submerso deve ser realizada manualmente e é ideal para soldar placas em linhas de painel, áreas de placa e áreas de montagem. O processo SAW é geralmente totalmente automático, com equipamentos montados em um carro móvel ou plataforma automotora no topo da peça de trabalho. Como o processo SAW é principalmente automático, uma boa parte do tempo é gasta alinhando a junta de solda com a máquina. Da mesma forma, como o arco SAW opera sob uma cobertura de fluxo granulado, a taxa de geração de fumaça (FGR) ou taxa de formação de fumaça (FFR) é baixa e permanecerá constante sob várias condições operacionais, desde que haja cobertura de fluxo adequada.

Soldagem a arco de metal a gás (GMAW). Outra categoria importante de soldagem a arco elétrico compreende os processos de proteção a gás. Esses processos geralmente usam eletrodos de fio nu com um gás de proteção fornecido externamente, que pode ser inerte, ativo ou uma combinação dos dois. GMAW, também conhecido como gás inerte metálico (MIG), usa um eletrodo de arame consumível, alimentado automaticamente, de pequeno diâmetro e proteção de gás. O GMAW é a resposta para um método há muito procurado de ser capaz de soldar continuamente sem a interrupção da troca de eletrodos. É necessário um alimentador de arame automático. Um sistema de enrolamento de fio fornece uma taxa de enchimento de eletrodo/fio que está em uma velocidade constante ou a velocidade flutua com um sensor de tensão. No ponto onde o eletrodo encontra o arco de solda, argônio ou hélio sendo usado como gás de proteção é fornecido pela tocha de solda. Verificou-se que, para soldar aço, uma combinação de CO2 e/ou um gás inerte pode ser usado. Freqüentemente, uma combinação dos gases é usada para otimizar o custo e a qualidade da solda.

Soldagem a arco de tungstênio a gás (GTAW). Outro tipo de processo de soldagem com proteção de gás é a soldagem a arco de tungstênio a gás, às vezes chamada de Gás inerte de tungstênio (TIG) ou o nome comercial Heliarc, porque o hélio foi inicialmente usado como gás de proteção. Este foi o primeiro dos “novos” processos de soldagem, seguindo a soldagem por eletrodo por cerca de 25 anos. O arco é gerado entre a peça de trabalho e um eletrodo de tungstênio, que não é consumido. Um gás inerte, geralmente argônio ou hélio, fornece a proteção e proporciona um processo limpo e com baixa emissão de fumaça. Além disso, o arco de processo GTAW não transfere o metal de adição, mas simplesmente derrete o material e o arame, resultando em uma solda mais limpa. O GTAW é mais frequentemente empregado em estaleiros navais para soldagem de alumínio, chapas metálicas e tubos e tubulações de pequeno diâmetro, ou para depositar o primeiro passe em uma solda multipasse em tubos e conexões maiores.

Soldagem a arco com núcleo de fluxo (FCAW) usa equipamento semelhante ao GMAW em que o fio é alimentado continuamente ao arco. A principal diferença é que o eletrodo FCAW é um fio de eletrodo tubular com núcleo de fluxo que auxilia na blindagem localizada no ambiente de soldagem. Alguns fios com núcleo de fluxo fornecem blindagem adequada apenas com o núcleo de fluxo. No entanto, muitos processos FCAW usados ​​no ambiente de construção naval exigem a adição de proteção de gás para os requisitos de qualidade da indústria de construção naval.

O processo FCAW fornece uma solda de alta qualidade com taxas de produção mais altas e eficiência do soldador do que o processo SMAW tradicional. O processo FCAW permite uma gama completa de requisitos de produção, como soldagem aérea e vertical. Os eletrodos FCAW tendem a ser um pouco mais caros do que os materiais SMAW, embora em muitos casos o aumento da qualidade e produtividade valha o investimento.

Soldagem a arco plasma (PAW). O último dos processos de soldagem com gás protegido é a soldagem plasma-metal-gás inerte. O processo PAW é muito semelhante ao processo GTAW, exceto que o arco é forçado a passar por uma restrição antes de atingir a peça de trabalho. O resultado é um jato de plasma intensamente quente e em movimento rápido. O plasma é um fluxo ionizante de gás que carrega o arco, que é gerado pela constrição do arco para passar por um pequeno orifício na tocha. O PAW resulta em um arco mais concentrado e de alta temperatura, o que permite uma soldagem mais rápida. Além do uso do orifício para acelerar o gás, o PAW é idêntico ao GTAW, usando um eletrodo de tungstênio não consumível e uma proteção de gás inerte. O PAW é geralmente manual e tem uso mínimo na construção naval, embora às vezes seja usado para aplicações de pulverização de chama. É usado principalmente para corte de aço no ambiente de construção naval (consulte a figura 9).

Figura 9. Corte subaquático com arco de plasma de chapa de aço

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Caroline Kiehner

Soldagem a gás, brasagem e solda. A soldagem a gás emprega o calor gerado pela queima de um gás combustível e geralmente usa uma vareta de enchimento para o metal depositado. O combustível mais comum é o acetileno, usado em combinação com o oxigênio (soldagem a gás oxiacetileno). Uma tocha manual direciona a chama para a peça de trabalho enquanto simultaneamente derrete o metal de adição que é depositado na junta. A superfície da peça de trabalho derrete para formar uma poça derretida, com material de enchimento usado para preencher lacunas ou ranhuras. O metal fundido, principalmente o metal de adição, solidifica à medida que a tocha avança ao longo da peça de trabalho. A soldagem a gás é comparativamente lenta e não é adequada para uso com equipamentos automáticos ou semiautomáticos. Consequentemente, raramente é usado para soldagem de produção normal em estaleiros navais. O equipamento é pequeno e portátil, podendo ser útil para soldagem de chapas finas (até cerca de 7 mm), bem como para tubos de pequeno diâmetro, troncos (chapas) de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), cabos elétricos formas e para brasagem ou soldagem. Equipamentos idênticos ou similares são usados ​​para cortar.

Solda e brasagem são técnicas para unir duas superfícies metálicas sem derreter o metal original. Um líquido é feito para fluir e preencher o espaço entre as duas superfícies e depois solidificar. Se a temperatura do metal de adição estiver abaixo de 450ºC, o processo é chamado de soldagem; se estiver acima de 450ºC, o processo é chamado de brasagem. A soldagem geralmente é feita usando o calor de um ferro de solda, chama, resistência elétrica ou indução. Brasagem usa o calor de uma chama, resistência ou indução. A brasagem também pode ser feita mergulhando as peças em um banho. Juntas soldadas e brasadas não possuem as propriedades de resistência das juntas soldadas. Consequentemente, a brasagem e a soldagem encontram aplicação limitada na construção e reparo naval, exceto principalmente para juntas de tubos de pequeno diâmetro, fabricação de chapas metálicas, trabalhos de marcenaria pequenos e pouco frequentes e funções de manutenção.

Outros processos de soldagem. Existem tipos adicionais de soldagem que podem ser usados ​​no ambiente do estaleiro em pequenas quantidades por vários motivos. soldagem por eletroescória transfere calor através da escória fundida, que funde a peça de trabalho e o metal de adição. Embora o equipamento utilizado seja semelhante ao utilizado para soldagem a arco elétrico, a escória é mantida em estado fundido por sua resistência à passagem de corrente entre o eletrodo e a peça de trabalho. Portanto, é uma forma de soldagem por resistência elétrica. Freqüentemente, uma placa de apoio resfriada é usada atrás da peça de trabalho para conter a poça de fusão. soldagem eletrogás emprega uma configuração semelhante, mas usa um eletrodo revestido de fluxo e CO2 blindagem de gás. Ambos os processos são muito eficientes para fazer automaticamente soldas de topo verticais e são altamente vantajosos para placas mais espessas. Espera-se que essas técnicas recebam uma aplicação consideravelmente mais ampla na construção naval.

Soldagem termite é um processo que utiliza metal líquido superaquecido para fundir a peça de trabalho e o metal de adição fornecido. O metal líquido resulta de uma reação química entre um óxido fundido e o alumínio. O metal líquido é derramado na cavidade a ser soldada, e a cavidade é cercada por um molde de areia. A soldagem por termita é um pouco semelhante à fundição e é usada principalmente para reparar peças fundidas e forjadas ou para soldar grandes seções estruturais, como uma estrutura de popa.

Soldagem a laser é uma nova tecnologia que usa um feixe de laser para fundir e unir a peça de trabalho. Embora a viabilidade da soldagem a laser tenha sido comprovada, o custo impediu sua aplicação comercial até o momento. O potencial para soldagem eficiente e de alta qualidade pode tornar a soldagem a laser uma técnica importante para a construção naval no futuro.

Outra técnica de soldagem relativamente nova é chamada soldagem por feixe de elétrons. A solda é feita disparando um fluxo de elétrons através de um orifício para a peça de trabalho, que é cercada por um gás inerte. A soldagem por feixe de elétrons não depende da condutividade térmica do material para fundir o metal. Consequentemente, tanto os requisitos de energia mais baixos quanto os efeitos metalúrgicos reduzidos no aço são benefícios significativos dessa técnica. Tal como acontece com a soldagem a laser, o alto custo é um grande problema.

Soldagem de parafuso prisioneiro é uma forma de soldagem a arco elétrico na qual o próprio pino é o eletrodo. Uma pistola de soldagem de pinos segura o pino enquanto o arco é formado e a placa e a extremidade do pino se fundem. A pistola então força o pino contra a placa e o pino é soldado à placa. A blindagem é obtida pelo uso de uma ponteira de cerâmica ao redor do pino. A soldagem de pinos é um processo semiautomático comumente usado na construção naval para facilitar a instalação de materiais não metálicos, como isolamento, em superfícies de aço.

Pintura e revestimento final

A pintura é realizada em quase todos os locais do estaleiro. A natureza da construção e reparo naval exige que vários tipos de tintas sejam usados ​​para várias aplicações. Os tipos de tinta variam de revestimentos à base de água a revestimentos epóxi de alto desempenho. O tipo de tinta necessária para uma determinada aplicação depende do ambiente ao qual o revestimento será exposto. Os equipamentos de aplicação de tintas vão desde simples trinchas e rolos até airless pulverizadores e máquinas automáticas. Em geral, os requisitos de pintura a bordo existem nas seguintes áreas:

  • debaixo d'água (fundo do casco)
  • linha de flutuação
  • superestruturas topside
  • espaços internos e tanques
  • decks meteorológicos
  • equipamento solto.

 

Existem muitos sistemas de pintura diferentes para cada um desses locais, mas os navios da marinha podem exigir um tipo específico de tinta para cada aplicação por meio de uma especificação militar (Mil-spec). Há muitas considerações ao escolher tintas, incluindo condições ambientais, gravidade da exposição ambiental, tempos de secagem e cura, equipamentos e procedimentos de aplicação. Muitos estaleiros têm instalações específicas e locais de estaleiro onde ocorre a pintura. Instalações fechadas são caras, mas produzem maior qualidade e eficiência. A pintura ao ar livre geralmente tem uma eficiência de transferência mais baixa e é limitada a boas condições climáticas.

Sistemas de pintura de estaleiros. As tintas são usadas para uma variedade de propósitos em vários locais nos navios. Nenhuma tinta pode realizar todas as funções desejadas (por exemplo, prevenção de ferrugem, anti-incrustação e resistência alcalina). As tintas são compostas por três ingredientes principais: pigmento, um veículo e um solvente. Os pigmentos são pequenas partículas que geralmente determinam a cor, bem como as muitas propriedades associadas ao revestimento. Exemplos de pigmentos são óxido de zinco, talco, carbono, alcatrão de hulha, chumbo, mica, alumínio e pó de zinco. O veículo pode ser pensado como a cola que mantém os pigmentos da tinta juntos. Muitas tintas são referidas pelo seu tipo de aglutinante (por exemplo, epóxi, alquídica, uretano, vinil, fenólica). O ligante também é muito importante para determinar as características de desempenho do revestimento (por exemplo, flexibilidade, resistência química, durabilidade, acabamento). O solvente é adicionado para diluir a tinta e permitir a aplicação fluida nas superfícies. A porção solvente da tinta evapora quando a tinta seca. Alguns solventes típicos incluem acetona, aguarrás mineral, xileno, metiletilcetona e água. As tintas anticorrosivas e anti-incrustantes são normalmente usadas em cascos de navios e são os dois principais tipos de tinta usados ​​na indústria de construção naval. o tintas anticorrosivas são sistemas de revestimento à base de vinil, laca, uretano ou mais novos à base de epóxi. Os sistemas epóxi são agora muito populares e apresentam todas as qualidades que o ambiente marinho exige. tintas anti-incrustantes são usados ​​para prevenir o crescimento e fixação de organismos marinhos nos cascos das embarcações. As tintas à base de cobre são amplamente utilizadas como tintas anti-incrustantes. Essas tintas liberam quantidades mínimas de substâncias tóxicas nas imediações do casco da embarcação. Para obter cores diferentes, pode-se adicionar à tinta fuligem, óxido de ferro vermelho ou dióxido de titânio.

Revestimentos primários de estaleiros. O primeiro sistema de revestimento aplicado a chapas e peças de aço bruto é geralmente o primer pré-construção, que às vezes é chamado de “shop primer”. Essa camada é importante para manter a condição da peça durante todo o processo de construção. O primer pré-construção é realizado em chapas de aço, formas, seções de tubulação e dutos de ventilação. Shop primer tem duas funções importantes: (1) preservar o material de aço para o produto final e (2) auxiliar na produtividade da construção. A maioria dos primers de pré-construção são ricos em zinco, com aglutinantes orgânicos ou inorgânicos. Os silicatos de zinco são predominantes entre os primers inorgânicos de zinco. Os sistemas de revestimento de zinco protegem os revestimentos da mesma maneira que a galvanização. Se o zinco for revestido no aço, o oxigênio reagirá com o zinco para formar o óxido de zinco, que forma uma camada compacta que não permite que a água e o ar entrem em contato com o aço.

Equipamento de aplicação de tinta. Existem muitos tipos de equipamentos de aplicação de tinta usados ​​na indústria de construção naval. Dois métodos comuns usados ​​são os pulverizadores de ar comprimido e sem ar. Os sistemas de ar comprimido pulverizam ar e tinta, o que faz com que algumas tintas se atomizem (sequem) rapidamente antes de atingir a superfície pretendida. A eficiência de transferência dos sistemas de pulverização assistida por ar pode variar de 65 a 80%. Esta baixa eficiência de transferência deve-se principalmente ao overspray, à deriva e às ineficiências do pulverizador de ar; esses pulverizadores estão se tornando obsoletos devido à sua baixa capacidade de transferência.

A forma de aplicação de tinta mais utilizada na indústria naval é o airless spray. O pulverizador airless é um sistema que simplesmente comprime a tinta em uma linha hidráulica e possui um bico de pulverização na ponta; a pressão hidrostática, em vez da pressão do ar, transporta a tinta. Para reduzir a quantidade de excesso de pulverização e derramamento, os estaleiros estão maximizando o uso de pulverizadores de tinta sem ar. Os pulverizadores sem ar são muito mais limpos para operar e têm menos problemas de vazamento do que os pulverizadores de ar comprimido porque o sistema requer menos pressão. Os pulverizadores sem ar têm quase 90% de eficiência de transferência, dependendo das condições. Uma nova tecnologia que pode ser adicionada ao pulverizador sem ar é chamada de alto volume, baixa pressão (HVLP). O HVLP oferece uma eficiência de transferência ainda maior, em determinadas condições. As medições de eficiência de transferência são estimativas e incluem tolerâncias para pingos e derramamentos que podem ocorrer durante a pintura.

Spray térmico, também conhecido como spray de metal ou chama, é a aplicação de revestimentos de alumínio ou zinco ao aço para proteção contra corrosão a longo prazo. Este processo de revestimento é usado em uma ampla variedade de aplicações comerciais e militares. É significativamente diferente das práticas de revestimento convencionais devido ao seu equipamento especializado e taxas de produção relativamente lentas. Existem dois tipos básicos de máquinas de revestimento térmico: fio de combustão e spray de arco. O tipo de fio de combustão consiste em gases combustíveis e um sistema de chama com um controlador de alimentação de fio. Os gases combustíveis fundem o material a ser pulverizado nas peças. o máquina de pulverização de arco elétrico em vez disso, usa um arco de fonte de alimentação para derreter o material pulverizado com chama. Este sistema inclui um sistema de filtragem e compressão de ar, uma fonte de alimentação de arco e controlador e uma pistola de pulverização de chama de arco. A superfície deve ser devidamente preparada para adesão adequada de materiais pulverizados com chama. A técnica de preparação de superfície mais comum é o jateamento a ar com grão fino (por exemplo, óxido de alumínio).

O custo inicial da aspersão térmica costuma ser alto em comparação com a pintura, porém quando se leva em conta o ciclo de vida, a aspersão térmica se torna mais atrativa economicamente. Muitos estaleiros têm suas próprias máquinas de aspersão térmica, e outros estaleiros subcontratam seu trabalho de revestimento térmico. A aspersão térmica pode ser feita em uma loja ou a bordo do navio.

Práticas e métodos de pintura. A pintura é realizada em quase todas as áreas do estaleiro, desde o primer inicial do aço até o detalhamento final da pintura do navio. Os métodos de pintura variam muito de processo para processo. A mistura de tintas é realizada tanto manualmente quanto mecanicamente e geralmente é feita em uma área cercada por bermas ou paletes de contenção secundária; algumas delas são áreas cobertas. A pintura externa e interna ocorre no estaleiro. Cercas de cobertura, feitas de aço, plástico ou tecido, são freqüentemente usadas para ajudar a conter o excesso de tinta ou para bloquear o vento e capturar partículas de tinta. A nova tecnologia ajudará a reduzir a quantidade de partículas transportadas pelo ar. Reduzir a quantidade de overspray também reduz a quantidade de tinta usada e, portanto, economiza o dinheiro do estaleiro.

Áreas de preparação de superfície e pintura no estaleiro

Para ilustrar as práticas de pintura e preparação de superfícies na indústria de construção e reparação naval, as práticas podem ser descritas genericamente em cinco áreas principais. As cinco áreas a seguir ajudam a ilustrar como ocorre a pintura no estaleiro.

Hull pintura. A pintura do casco ocorre tanto em navios de reparo quanto em navios de construção nova. A preparação e pintura da superfície do casco em navios de reparo é normalmente realizada quando o navio está totalmente em doca seca (ou seja, na doca de demolição de uma doca seca flutuante). Para novas construções, o casco é preparado e pintado na posição de construção usando uma das técnicas discutidas acima. Jateamento a ar e/ou água com granalha mineral são os tipos mais comuns de preparação de superfície para cascos. A preparação da superfície envolve o jateamento da superfície a partir de plataformas ou elevadores. Da mesma forma, a pintura é aplicada com pulverizadores e equipamentos de alto alcance, como elevadores, plataformas elevatórias ou andaimes portáteis. Os sistemas de pintura do casco variam no número de demãos necessárias.

Pintura da superestrutura. A superestrutura do navio consiste nos conveses expostos, casas de convés e outras estruturas acima do convés principal. Em muitos casos, andaimes serão usados ​​a bordo do navio para alcançar antenas, casas e outras superestruturas. Se for provável que tinta ou material de detonação caia em águas adjacentes, uma cobertura é colocada. Nos navios que estão sendo reparados, a superestrutura do navio é pintada principalmente enquanto atracado. A superfície é preparada usando ferramentas manuais ou jateamento com bico de ar. Uma vez que a superfície esteja preparada e os materiais de superfície associados e areia sejam limpos e descartados, a pintura pode começar. Os sistemas de pintura geralmente são aplicados com pulverizadores de tinta sem ar. Os pintores acessam as superestruturas com andaimes existentes, escadas e vários equipamentos de elevação que foram usados ​​durante a preparação da superfície. O sistema de cobertura (se aplicável) que foi usado para contenção de explosão permanecerá no local para ajudar a conter qualquer excesso de tinta.

Pintura interna do tanque e compartimento. Os tanques e compartimentos a bordo dos navios devem ser revestidos e repintados para manter a longevidade do navio. O repintura de tanques de navios de reparo requer uma grande quantidade de preparação de superfície antes da pintura. A maioria dos tanques está no fundo do navio (por exemplo, tanques de lastro, porões, tanques de combustível). Os tanques são preparados para pintura usando solventes e detergentes para remover o acúmulo de graxa e óleo. As águas residuais desenvolvidas durante a limpeza do tanque devem ser tratadas e descartadas adequadamente. Depois que os tanques são secos, eles são jateados com abrasivo. Durante a operação de jateamento, o tanque deve ter ar recirculado e o grão deve ser aspirado. Os sistemas de vácuo usados ​​são do tipo anel líquido ou parafuso rotativo. Esses aspiradores devem ser muito potentes para remover a areia do tanque. Os sistemas de vácuo e sistemas de ventilação geralmente estão localizados na superfície do cais, e o acesso aos tanques é feito através de orifícios no casco. Uma vez que a superfície é jateada e o grão removido, a pintura pode começar. Ventilação e respiradores adequados são necessários para todos os tanques e preparação e pintura da superfície do compartimento (ou seja, em espaços fechados ou confinados).

A preparação da superfície da pintura como etapas da construção. Uma vez que os blocos, ou várias unidades, saem da área de montagem, eles são frequentemente transportados para uma área de jateamento onde todo o bloco é preparado para pintura. Neste ponto, o bloco é normalmente jateado de volta ao metal nu (ou seja, o primer de construção é removido) (veja a figura 7). O método mais frequente para a preparação da superfície do bloco é o jateamento com jato de ar. A próxima etapa é a etapa de aplicação da tinta. Os pintores geralmente usam equipamento de pulverização sem ar nas plataformas de acesso. Uma vez aplicado o sistema de revestimento do bloco, o bloco é transportado para a etapa on-block, onde são instalados os materiais de aparelhamento.

Áreas de pintura de peças pequenas. Muitas partes que compõem um navio precisam ter um sistema de revestimento aplicado a elas antes da instalação. Por exemplo, carretéis de tubulação, dutos de ventilação, fundações e portas são pintados antes de serem instalados no bloco. As peças pequenas geralmente são preparadas para pintura em uma área designada do estaleiro. A pintura de peças pequenas pode ocorrer em outro local designado no estaleiro que melhor atenda às necessidades de produção. Algumas peças pequenas são pintadas nas várias oficinas, enquanto outras são pintadas em um local padrão operado pelo departamento de pintura.

Preparação de superfície e pintura em bloco e a bordo

A pintura final do navio ocorre a bordo, e a pintura de retoque frequentemente ocorre no bloco (ver figura 10). A pintura de retoque no bloco ocorre por vários motivos. Em alguns casos, os sistemas de pintura estão danificados no bloco e precisam ser recapados, ou talvez o sistema de pintura errado tenha sido aplicado e precise ser substituído. A pintura em bloco envolve o uso de equipamentos portáteis de jateamento e pintura em todas as áreas de montagem em bloco. A pintura a bordo envolve a preparação e pintura das seções de interface entre os blocos de construção e a repintura das áreas danificadas por soldagem, retrabalho, equipamento a bordo e outros processos. As superfícies podem ser preparadas com ferramentas manuais, lixar, escovar, limpar com solvente ou qualquer outra técnica de preparação de superfície. A tinta é aplicada com pulverizadores portáteis airless, rolos e trinchas.

Figura 10. Retoque de pintura em casco de navio.

SHP20F10

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Equipar

O equipamento pré-montagem de blocos de construção é o método atual de construção naval usado por todos os construtores navais competitivos em todo o mundo. Equipamento é o processo de instalação de peças e vários subconjuntos (por exemplo, sistemas de tubulação, equipamentos de ventilação, componentes elétricos) no bloco antes de unir os blocos nas montagens. O equipamento de blocos em todo o estaleiro se presta a formar uma abordagem de linha de montagem para a construção naval.

O equipamento em cada etapa da construção é planejado para que o processo flua sem problemas em todo o estaleiro. Para simplificar, o equipamento pode ser dividido em três etapas principais de construção, uma vez montada a estrutura de aço do bloco:

  1. equipamento de unidade
  2. equipamento em bloco
  3. equipamento a bordo.

 

Equipamento da unidade é o estágio em que acessórios, peças, fundações, máquinas e outros materiais de equipamento são montados independentemente do bloco do casco (ou seja, as unidades são montadas separadas dos blocos estruturais de aço). O equipamento da unidade permite que os trabalhadores montem componentes e sistemas a bordo no solo, onde têm fácil acesso ao maquinário e às oficinas. As unidades são instaladas no estágio de construção a bordo ou no bloco. As unidades vêm em vários tamanhos, formas e complexidades. Em alguns casos, as unidades são tão simples quanto um motor de ventilador conectado a um plenum e uma bobina. Unidades grandes e complexas são compostas principalmente por componentes em espaços de máquinas, caldeiras, casas de bombas e outras áreas complexas do navio. O equipamento da unidade envolve a montagem de carretéis de tubulação e outros componentes juntos e, em seguida, a conexão dos componentes nas unidades. Espaços de máquinas são áreas do navio onde estão localizadas máquinas (por exemplo, casas de máquinas, estações de bombeamento e geradores) e o equipamento é intensivo. Equipar as unidades no solo aumenta a segurança e a eficiência, reduzindo as horas de trabalho que, de outra forma, seriam alocadas para trabalho em bloco ou a bordo em espaços mais confinados, onde as condições são mais difíceis.

Equipamentos em bloco é a etapa da construção onde a maior parte do material de aparelhamento é instalada nos blocos. Os materiais de equipamento instalados no bloco consistem em sistemas de ventilação, sistemas de tubulação, portas, luzes, escadas, grades, montagens elétricas e assim por diante. Muitas unidades também são instaladas no estágio em bloco. Ao longo do estágio de montagem no bloco, o bloco pode ser levantado, girado e movido para facilitar a instalação eficiente de materiais de montagem nos tetos, paredes e pisos. Todas as lojas e serviços do estaleiro devem estar em comunicação no estágio de construção para garantir que os materiais sejam instalados no momento e no local corretos.

Equipamento a bordo é realizada depois que os blocos são içados no navio em construção (ou seja, após a montagem). Neste momento, o navio está em uma posição de construção (vias de construção ou doca de construção), ou o navio pode estar atracado no cais. Os blocos já estão em grande parte equipados, embora muito mais trabalho ainda seja necessário antes que o navio esteja pronto para operar. O equipamento a bordo envolve o processo de instalação de grandes unidades e blocos a bordo do navio. A instalação inclui levantar os grandes blocos e unidades a bordo do novo navio e soldá-los ou aparafusá-los no lugar. O equipamento a bordo também envolve a conexão dos sistemas de bordo (ou seja, sistema de tubulação, sistema de ventilação e sistema elétrico). Todos os sistemas de fiação são puxados por todo o navio no estágio a bordo.

ensaio

A fase de operação e teste da construção avalia a funcionalidade dos componentes e sistemas instalados. Nesta fase, os sistemas são operados, inspecionados e testados. Se os sistemas falharem nos testes por qualquer motivo, o sistema deve ser reparado e testado novamente até que esteja totalmente operacional. Todos os sistemas de tubulação a bordo do navio são pressurizados para localizar vazamentos que possam existir no sistema. Os tanques também precisam de testes estruturais, que são realizados enchendo os tanques com fluidos (ou seja, água salgada ou água doce) e inspecionando a estabilidade estrutural. Ventilação, elétrica e muitos outros sistemas são testados. A maioria dos testes e operações do sistema ocorre enquanto o navio está atracado no cais. No entanto, há uma tendência crescente de realizar testes em estágios iniciais da construção (por exemplo, testes preliminares nas oficinas de produção). A realização de testes em estágios iniciais da construção facilita a correção de falhas devido à maior acessibilidade aos sistemas, embora testes completos de sistemas sempre precisem ser feitos a bordo. Depois que todos os testes preliminares no cais são realizados, o navio é enviado ao mar para uma série de testes totalmente operacionais e testes no mar antes que o navio seja entregue ao seu proprietário.

Reparação de navios

Práticas e processos de reparo de navios de aço

O reparo de navios geralmente inclui todas as conversões de navios, revisões, programas de manutenção, reparos de grandes danos e pequenos reparos de equipamentos. A reparação naval é uma parte muito importante da indústria naval e da construção naval. Aproximadamente 25% da força de trabalho na maioria dos estaleiros privados de construção naval realiza trabalhos de reparo e conversão. Atualmente existem muitos navios que necessitam de atualização e/ou conversões para atender requisitos de segurança e meio ambiente. Com as frotas em todo o mundo se tornando velhas e ineficientes, e com o alto custo dos novos navios, a situação está pressionando as companhias de navegação. Em geral, o trabalho de conversão e reparo em estaleiros americanos é mais lucrativo do que novas construções. Em estaleiros de construção nova, contratos de reparo, reformas e conversões também ajudam a estabilizar a força de trabalho durante períodos de construção nova limitada, e a nova construção aumenta a carga de trabalho de reparo. O processo de reparo de navios é muito parecido com o processo de construção nova, exceto que geralmente é em menor escala e é executado em um ritmo mais rápido. O processo de reparação requer uma coordenação mais atempada e um processo de licitação agressivo para contratos de reparação naval. Os clientes do trabalho de reparo são geralmente a marinha, proprietários de navios comerciais e outros proprietários de estruturas marítimas.

O cliente geralmente fornece especificações contratuais, desenhos e itens padrão. Os contratos podem ser preço fixo firme (FFP), taxa de prêmio de preço fixo firme (FFPAF), custo mais taxa fixa (CPF), custo mais taxa de premiação (CPAF) ou reparo urgente contratos. O processo começa na área de marketing quando é solicitado ao estaleiro um Solicitação de Proposta (RFP) ou um convite para licitação (IFB). O preço mais baixo geralmente ganha um contrato IFB, enquanto um prêmio RFP pode ser baseado em outros fatores além do preço. O grupo de orçamento de reparação prepara a estimativa de custos e a proposta para o contrato de reparação. As estimativas de licitação geralmente incluem horas de trabalho e salários, materiais, despesas gerais, custos de serviços especiais, dólares de subcontratados, horas extras e prêmios de turno, outras taxas, custos de instalações e, com base nisso, o preço estimado do contrato. Após a adjudicação do contrato, deve ser desenvolvido um plano de produção.

Planejamento, engenharia e produção de reparos

Embora algum planejamento preliminar seja realizado na fase de proposta do contrato, muito trabalho ainda é necessário para planejar e executar o contrato em tempo hábil. As seguintes etapas devem ser realizadas: ler e entender todas as especificações do contrato, categorizar o trabalho, integrar o trabalho em um plano lógico de produção e determinar o caminho crítico. Os departamentos de planejamento, engenharia, materiais, subcontratos e produção de reparos devem trabalhar em conjunto para realizar o reparo da maneira mais oportuna e econômica. A pré-fabricação de tubulações, ventilação, máquinas elétricas e outras é realizada, em muitos casos, antes da chegada do navio. O pré-equipamento e a pré-embalagem das unidades de reparo requerem cooperação com as oficinas de produção para realizar o trabalho em tempo hábil.

Tipos comuns de trabalho de reparo

Os navios são semelhantes a outros tipos de máquinas, pois exigem manutenção frequente e, às vezes, revisões completas para permanecerem operacionais. Muitos estaleiros possuem contratos de manutenção com companhias de navegação, navios e/ou classes de navios que identificam trabalhos de manutenção frequentes. Exemplos de tarefas de manutenção e reparo incluem:

  • jateamento e repintura do casco do navio, borda livre, superestrutura, tanques internos e áreas de trabalho
  • reconstrução e instalação de máquinas principais (por exemplo, motores a diesel, turbinas, geradores e estações de bombeamento)
  • revisões de sistemas, manutenção e instalação (por exemplo, lavagem, teste e instalação de um sistema de tubulação)
  • instalação de novo sistema, adicionando novos equipamentos ou substituindo sistemas desatualizados (por exemplo, sistemas de navegação, sistemas de combate, sistemas de comunicação ou sistemas de tubulação atualizados)
  • reparos, modificação e alinhamento de hélices e lemes
  • criação de novos espaços de máquinas no navio (por exemplo, corte da estrutura de aço existente e adição de novas paredes, reforços, suportes verticais e correias).

 

Em muitos casos, os contratos de reparo são uma situação de emergência com muito pouco aviso, o que torna o reparo de navios um ambiente imprevisível e em movimento rápido. Navios de reparo normais permanecerão no estaleiro de 3 dias a 2 meses, enquanto grandes reparos e conversões podem durar mais de um ano

Grandes reparações e projetos de conversão

Grandes contratos de reparo e grandes conversões são comuns na indústria de reparos de navios. A maioria desses grandes contratos de reparo é realizada por estaleiros navais que têm a capacidade de construir navios, embora alguns estaleiros de reparos realizem reparos e conversões extensivos.

Exemplos de contratos de grandes reparos são os seguintes:

  • conversão de navios de abastecimento em navios-hospitais
  • cortar um navio ao meio e instalar uma nova seção para alongar o navio (ver figura 11)
  • substituição de segmentos de um navio encalhado (ver figura 12)
  • remoção completa, reconfiguração estrutural e equipamento de sistemas de combate
  • grande remodelação do interior ou exterior do navio (por exemplo, revisões completas de navios de cruzeiro de passageiros).

 

A maioria dos grandes reparos e conversões requer um grande esforço de planejamento, engenharia e produção. Em muitos casos, uma grande quantidade de trabalho de aço precisará ser realizada (por exemplo, grande corte da estrutura do navio existente e instalação de novas configurações). Esses projetos podem ser divididos em quatro grandes etapas: remoção, construção de nova estrutura, instalação de equipamentos e testes. Subcontratados são necessários para a maioria dos grandes e pequenos reparos e conversões. Os subcontratados fornecem expertise em determinadas áreas e ajudam a equilibrar a carga de trabalho no estaleiro.

Figura 11. Corte de um navio ao meio para instalação de um novo trecho.

SHP20F11

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Figura 12. Substituição da proa de um navio que encalhou.

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 Alguns dos trabalhos que os subcontratados executam são os seguintes:

  • apoio à reparação naval

  • grandes instalações de sistemas de combate (técnico)

  • Retubulação e reconstrução de caldeiras

  • revisão de compressor de ar

  • remoção e descarte de amianto

  • limpeza de tanques

  • jateamento e pintura

  • revisões do sistema de bombas

  • pequena fabricação estrutural

  • revisões de guincho

  • principais modificações do sistema de vapor

  • fabricações de sistemas (ou seja, tubulação, ventilação, fundações e assim por diante).

 

Assim como nas novas construções, todos os sistemas instalados devem ser testados e operacionais antes que o navio seja devolvido ao seu proprietário. Os requisitos de teste geralmente se originam do contrato, embora existam outras fontes de requisitos de teste. Os testes devem ser agendados, acompanhados para a devida conclusão e monitorados pelos grupos competentes (qualidade interna do estaleiro, operação da embarcação, órgãos governamentais, armadores e etc). Uma vez que os sistemas estejam instalados e devidamente testados, a área, compartimento e/ou sistema pode ser considerado vendido ao navio (isto é, concluído).

Existem muitas semelhanças entre a construção nova e os processos de reparo. As principais semelhanças são que ambos usam a aplicação das mesmas práticas de fabricação, processos, instalações e oficinas de suporte. O reparo de navios e novos trabalhos de construção exigem mão de obra altamente qualificada porque muitas das operações têm potencial limitado para automação (especialmente reparo de navios). Ambos exigem excelente planejamento, engenharia e comunicações interdepartamentais. O fluxo do processo de reparo geralmente é o seguinte: estimar, planejar e projetar o trabalho; trabalho de arrancamento; reforma de estruturas de aço; produção de reparação; teste e tentativas; e entregar o navio. De muitas maneiras, o processo de reparo naval é semelhante à construção naval, embora uma nova construção exija uma quantidade maior de organização devido ao tamanho da força de trabalho, tamanho da carga de trabalho, número de peças e complexidade das comunicações (ou seja, planos e cronogramas de produção ) em torno do fluxo de trabalho da construção naval.

Perigos e Precauções

A construção e reparação naval é uma das indústrias mais perigosas. O trabalho deve ser feito em uma variedade de situações altamente perigosas, como espaços confinados e alturas consideráveis. Muito trabalho manual é realizado envolvendo equipamentos e materiais pesados. Como o trabalho está tão inter-relacionado, os resultados de um processo podem colocar em risco o pessoal envolvido em outro processo. Além disso, grande parte do trabalho é realizado ao ar livre e os efeitos de condições climáticas extremas podem causar ou agravar condições perigosas. Além disso, vários produtos químicos, tintas, solventes e revestimentos devem ser usados, o que pode representar riscos significativos para os funcionários.

Riscos para a saúde

Perigos químicos que representam riscos à saúde dos funcionários em estaleiros incluem:

  • poeiras de operações de jateamento abrasivo
  • exposição ao amianto e fibras minerais em trabalhos de isolamento
  • vapores e névoas de spray de tintas, revestimentos, solventes e diluentes
  • fumos de várias operações de soldagem, queima, soldagem e brasagem
  • exposição a gases utilizados em vários processos de soldagem, queima e aquecimento
  • exposição a produtos químicos tóxicos específicos em resinas epóxi, tintas anti-incrustantes de organo-estanho e cobre, tintas com chumbo, óleos, graxas, pigmentos e similares.

    Riscos físicos devido à natureza manual do trabalho incluem:

    • temperaturas e climas extremos associados ao trabalho realizado ao ar livre
    • perigos elétricos
    • problemas relacionados à ergonomia causados ​​pelo manuseio repetitivo de materiais grandes e volumosos
    • radiações ionizantes e não ionizantes
    • ruído e vibração
    • potencial de deficiência de oxigênio e outros riscos de espaços confinados associados a tanques, fundos duplos e assim por diante
    • quedas e tropeções de trabalho no mesmo nível, bem como trabalhos de grandes alturas.

    Medidas preventivas

    Embora a construção e reparo naval seja uma indústria muito perigosa, os riscos para o pessoal decorrentes desses perigos podem e devem ser minimizados. A base para a redução de riscos é um programa de saúde e segurança bem fundamentado, enraizado em uma boa parceria entre a administração e os sindicatos ou funcionários. Há uma série de abordagens que podem ser utilizadas para prevenir ou minimizar os perigos nos estaleiros, uma vez identificados. Essas abordagens podem ser amplamente divididas em várias estratégias. Controles de Engenharia são empregados para eliminar ou controlar perigos em seu ponto de geração. Esses controles são os mais desejáveis ​​dos vários tipos, pois são os mais confiáveis:

    • Substituição ou eliminação. Sempre que possível, os processos que produzem perigos ou materiais tóxicos devem ser eliminados ou substituídos por processos ou materiais menos perigosos. Esta é a forma mais eficaz de controle. Um exemplo é o uso de materiais não cancerígenos em vez de isolamento de amianto. Outro exemplo é o uso de mesas elevatórias hidráulicas para movimentação de materiais pesados, ao invés do levantamento manual. A substituição de tintas à base de solvente por revestimentos à base de água é frequentemente possível. A automação ou a robótica podem ser usadas para eliminar os riscos do processo.

    • Isolamento. Os processos que não são passíveis de substituição ou eliminação podem, às vezes, ser isolados dos funcionários para minimizar as exposições. Frequentemente, as fontes de alto ruído podem ser realocadas para colocar mais distância entre os trabalhadores e a fonte de ruído, reduzindo assim a exposição.

    • Invólucro. Às vezes, processos ou pessoal podem ser incluídos para eliminar ou reduzir as exposições. Operadores de equipamentos podem receber cabines fechadas para minimizar a exposição a ruído, calor, frio ou até mesmo riscos químicos. Os processos também podem ser incluídos. Cabines de spray de tinta e cabines de soldagem são exemplos de gabinetes de processo que reduzem a exposição a materiais potencialmente tóxicos.

    • Ventilação. Processos que produzem materiais tóxicos podem ser ventilados para capturar os materiais em seu ponto de geração. Esta técnica é amplamente utilizada em estaleiros navais e estaleiros, principalmente para controlar fumos e gases de soldagem, vapores de tinta e similares. Muitos ventiladores e sopradores estão localizados nos conveses das embarcações e o ar é exaurido ou soprado para os espaços para reduzir a exposição a perigos. Freqüentemente, ventiladores são usados ​​no modo de sopro para direcionar o ar fresco para os compartimentos para manter níveis aceitáveis ​​de oxigênio.


    Controles administrativos são usados ​​para minimizar as exposições, limitando administrativamente o tempo gasto pelo pessoal em situações potencialmente perigosas. Isso geralmente é feito pela rotação de pessoal de um trabalho de risco relativamente baixo para um de risco mais alto. Embora a quantidade agregada de tempo de exposição da pessoa não seja alterada, a exposição de cada trabalhador individual é reduzida.

    Os controles administrativos têm seus aspectos negativos. Essa técnica requer treinamento adicional, pois os trabalhadores devem conhecer os dois trabalhos e mais trabalhadores estão potencialmente expostos a um perigo. Além disso, como o número de pessoas expostas a perigos dobrou do ponto de vista legal, as responsabilidades potenciais podem aumentar. No entanto, o controle administrativo pode ser um método eficaz se aplicado corretamente.

    Controles de proteção individual. Os estaleiros devem contar fortemente com as várias formas de proteção individual. A natureza da construção e reparo de navios não se presta às abordagens tradicionais de engenharia. Os navios são espaços muito confinados com acesso limitado. Um submarino em reparo possui de 1 a 3 escotilhas de 76 m de diâmetro, por onde devem passar pessoas e equipamentos. A quantidade de tubo de ventilação que pode passar é severamente limitada. Da mesma forma, em grandes navios, o trabalho é realizado no fundo da embarcação e, embora alguma ventilação possa ser defumada através dos vários níveis para atingir a operação desejada, a quantidade é limitada. Além disso, os ventiladores que empurram ou puxam o ar através da tubulação de ventilação geralmente estão localizados ao ar livre, geralmente no convés principal, e eles também têm capacidade um tanto limitada.

    Além disso, a construção e o reparo de navios não são executados em uma linha de montagem, mas em locais de trabalho separados, de modo que os controles estacionários de engenharia são impraticáveis. Além disso, um navio pode estar em reparo por alguns dias, e a extensão em que o controle de engenharia pode ser utilizado é novamente limitada. O equipamento de proteção individual é amplamente utilizado nessas situações.

    Nas oficinas, pode ser feito um uso mais extensivo das abordagens tradicionais de controle de engenharia. A maioria dos equipamentos e maquinário em oficinas e plataformas de montagem é muito passível de proteção tradicional, ventilação e outras abordagens de engenharia. No entanto, alguns equipamentos de proteção individual também devem ser utilizados nessas situações.

    Segue uma discussão sobre as diversas aplicações de equipamentos de proteção individual utilizados em estaleiros:

    Soldagem, corte e esmerilhamento. O processo básico de construção e reparo de navios envolve cortar, moldar e unir aço e outros metais. No processo, são gerados fumos metálicos, poeiras e partículas. Embora a ventilação às vezes possa ser utilizada, mais frequentemente os soldadores devem utilizar respiradores para proteção contra partículas e fumos de soldagem. Além disso, eles devem empregar proteção ocular adequada para iluminação ultravioleta e infravermelha e outros perigos físicos para os olhos e rosto. Para fornecer proteção contra faíscas e outras formas de metal fundido, o soldador deve estar protegido por luvas de soldagem, roupas de mangas compridas e outras proteções físicas.

    Jateamento abrasivo e pintura. Muita pintura é realizada na construção e reparo de navios. Em muitos casos, as tintas e revestimentos são especificados pelo proprietário do navio. Antes da pintura, o equipamento deve ser jateado com um abrasivo para um determinado perfil que garanta boa aderência e proteção.

    O jateamento abrasivo de peças pequenas pode ser realizado em um sistema fechado, como um porta-luvas. No entanto, a maioria dos componentes grandes são jateados com abrasivo manualmente. Algumas detonações são realizadas ao ar livre, algumas em grandes compartimentos de um prédio ou oficina designada para esse fim e algumas dentro das próprias embarcações ou seções da embarcação. Em qualquer caso, o pessoal que executa o jateamento abrasivo deve usar proteção de corpo inteiro, proteção auditiva e proteção respiratória com alimentação de ar. Eles devem receber um suprimento adequado de ar respirável (ou seja, pelo menos ar respirável de Grau D).

    Em alguns países, o uso de sílica cristalina foi proibido. Seu uso geralmente não é recomendado. Se materiais contendo sílica forem usados ​​no jateamento, medidas preventivas de proteção devem ser tomadas.

    Após o jateamento abrasivo, os materiais devem ser pintados rapidamente para evitar a “ferrugem instantânea” da superfície. Embora mercúrio, arsênico e outros metais muito tóxicos não sejam mais usados ​​em tintas, as tintas usadas em estaleiros geralmente contêm solventes e pigmentos como o zinco. Outras tintas são do tipo epóxi. Os pintores que aplicam estes revestimentos devem estar protegidos. A maioria dos pintores deve usar um respirador de pressão negativa ou positiva para sua proteção, bem como macacão de corpo inteiro, luvas, protetores de sapatos e proteção para os olhos. Às vezes, a pintura deve ser realizada em espaços confinados ou fechados. Nesses casos, proteção respiratória com suprimento de ar e proteção de corpo inteiro devem ser usadas, e deve haver um programa adequado de espaços confinados que exija permissão.

    Perigos aéreos. Os estaleiros têm muitos guindastes e uma grande quantidade de trabalho aéreo é realizado. A proteção do capacete geralmente é necessária em todas as áreas de produção dos estaleiros.

    Itrabalho de isolamento. Sistemas de tubulação e outros componentes devem ser isolados para manter a temperatura dos componentes e reduzir o calor no interior do navio; em alguns casos, o isolamento é necessário para redução de ruído. No reparo de navios, o isolamento existente deve ser removido da tubulação para fazer o trabalho de reparo; nesses casos, o material de amianto é freqüentemente encontrado. Em novos trabalhos, fibra de vidro e fibras minerais são frequentemente utilizadas. Em ambos os casos, proteção respiratória apropriada e proteção de corpo inteiro devem ser usadas.

    Fontes de ruído. O trabalho em estaleiros é notoriamente barulhento. A maioria dos processos envolve trabalhar com metal; isso normalmente produz níveis de ruído acima dos limites de segurança aceitáveis. Nem todas as fontes de ruído podem ser controladas em níveis seguros utilizando controles de engenharia. Assim, a proteção individual deve ser usada.

    Perigos para os pés. Os estaleiros têm uma série de operações e processos que apresentam riscos aos pés. Muitas vezes é difícil e impraticável separar a instalação em áreas de risco para os pés e áreas não perigosas para os pés; sapatos/botas de segurança são normalmente necessários para toda a área de produção dos estaleiros.

    Perigos oculares. Existem muitas fontes potenciais de perigos para os olhos em estaleiros navais. Exemplos são vários perigos de luz ultravioleta e infravermelha de arcos de solda, perigos físicos de várias poeiras e partículas de metal, granalha abrasiva, trabalho com vários banhos de decapagem e metal, cáusticos e sprays de tinta. Devido à natureza onipresente desses perigos, os óculos de segurança são frequentemente necessários em todas as áreas de produção dos estaleiros para simplificação prática e administrativa. Proteção ocular especial é necessária para processos individuais específicos.

    Conduzir. Ao longo dos anos, primers e revestimentos à base de chumbo têm sido amplamente utilizados na construção naval. Embora tintas e revestimentos contendo chumbo sejam raramente usados ​​hoje em dia, uma quantidade significativa de chumbo elementar é usada em estaleiros nucleares como material de proteção contra radiação. Além disso, o trabalho de reparo de navios geralmente envolve a remoção de revestimentos mais antigos que frequentemente contêm chumbo. Na verdade, os trabalhos de reparação exigem muita sensibilidade e preocupação com os materiais que foram aplicados ou utilizados anteriormente. O trabalho com chumbo requer proteção de todo o corpo, incluindo macacão, luvas, gorro, proteção para sapatos e proteção respiratória.

    Construção de barco

    De certa forma, os barcos podem ser considerados navios relativamente pequenos, pois muitos dos processos usados ​​para construir e consertar barcos são muito semelhantes aos usados ​​para construir e consertar navios, apenas em menor escala. Geralmente, aço, madeira e compósitos são escolhidos para a construção de cascos de barcos.

    Composites incluem, em geral, materiais como metais reforçados com fibras, cimento reforçado com fibras, concreto armado, plásticos reforçados com fibras e plásticos reforçados com fibras de vidro (GRPs). O desenvolvimento durante o início da década de 1950 de métodos de colocação manual empregando resina de poliéster curada a frio com reforço de vidro levou a uma rápida expansão da construção de barcos GRP, de 4% na década de 1950 para mais de 80% na década de 1980 e ainda mais atualmente.

    Em embarcações com mais de 40 m de comprimento, o aço em vez da madeira é a principal alternativa ao GRP. À medida que o tamanho do casco é reduzido, o custo relativo da construção em aço aumenta, tornando-se geralmente pouco competitivo para cascos com menos de 20 m de comprimento. A necessidade de margem de corrosão também tende a levar ao peso excessivo em pequenos barcos de aço. Para embarcações com mais de 40 m, no entanto, o baixo custo da construção pesada de aço soldado é normalmente uma vantagem decisiva. A menos que um projeto criativo, materiais aprimorados e fabricação automatizada possam trazer uma redução substancial nos custos, no entanto, parece improvável que os plásticos reforçados com vidro ou fibra se tornem competitivos com o aço para a construção de navios com mais de 40 m de comprimento, exceto quando existem requisitos especiais ( por exemplo, para o transporte de carga corrosiva ou criogênica a granel, onde é necessário um casco não magnético ou onde é necessária uma economia substancial de peso por razões de desempenho).

    GRPs são agora empregados em uma ampla gama de aplicações de cascos de barcos, incluindo lanchas, iates costeiros e oceânicos, barcos de trabalho, lançamentos de pilotos e passageiros e barcos de pesca. O seu sucesso em barcos de pesca, onde a madeira tem sido o material tradicional, deve-se a:

    • custo inicial competitivo, particularmente quando muitos cascos são construídos com o mesmo design, aprimorado pelo custo crescente da madeira e pela escassez de marceneiros qualificados

    • desempenho sem problemas e baixos custos de manutenção resultantes das qualidades à prova de vazamentos e apodrecimento dos cascos GRP, sua resistência a organismos marinhos chatos e baixo custo de reparo

    • a facilidade com que formas complexas, que podem ser necessárias para fins hidrodinâmicos e estruturais ou por razões estéticas, podem ser fabricadas.

    Métodos de fabricação

    A forma mais comum de construção para cascos, conveses e anteparas em cascos grandes e pequenos de GRP é o laminado de camada única reforçado conforme necessário por reforços. Vários métodos de fabricação são empregados na construção de casca simples e cascos sanduíche.

    moldagem por contato. De longe, o método mais comum de fabricação de cascos de GRP de camada única de todos os tamanhos é a moldagem por contato em um molde aberto ou negativo usando resina de poliéster de cura a frio e reforço de vidro E.

    O primeiro passo no processo de fabricação é a preparação do molde. Para cascos de tamanho pequeno e médio, os moldes são geralmente fabricados em GRP, caso em que primeiro é montado um tampão positivo, geralmente de construção em madeira acabada em GRP, cuja superfície externa define com precisão a forma do casco desejado. A preparação do molde é geralmente concluída com polimento de cera e aplicação de uma película de álcool polivinílico (PVA) ou agente desmoldante equivalente. A laminação geralmente é iniciada pela aplicação de gel coat pigmentado de resina de boa qualidade. A laminação é então continuada, antes que o gel coat esteja totalmente curado, usando um dos seguintes processos:

    • Pulverize. Mechas ou reforços de fibra de vidro são pulverizados simultaneamente com resina de poliéster, sendo esta última misturada com catalisador e acelerador na pistola de pulverização.

    • Colocação de mãos. A resina misturada com catalisador e acelerador é depositada livremente sobre o gel coat ou sobre uma camada anterior de reforço impregnado por meio de pincel, rolo ou pistola.

     

    O processo descrito acima pode alcançar a aplicação eficiente de reforço muito pesado (tecido de até 4,000 g/m2 tem sido usado com sucesso, embora para produção em larga escala um peso de tecido de 1,500 a 2,000 g/m2 tem sido preferido), proporcionando uma taxa de laminação rápida com baixos custos de mão-de-obra. Um processo semelhante pode ser aplicado para a colocação rápida de painéis planos ou quase planos e painéis de anteparo. A produção em lote de alguns cascos de 49 m, incluindo a instalação de decks e anteparas, foi alcançada com um tempo de conclusão de 10 semanas por casco.

    Moldagem por compressão. A moldagem por compressão envolve a aplicação de pressão, possivelmente acompanhada de calor, na superfície de um laminado não curado, para aumentar o teor de fibras e reduzir os vazios espremendo o excesso de resina e ar.

    Moldagem de saco a vácuo. Este processo, que pode ser considerado como uma elaboração de moldagem por contato, envolve a colocação sobre o molde de uma membrana flexível, separada do laminado não curado por uma película de PVA, polietileno ou material equivalente, vedando as bordas e evacuando o espaço sob a membrana de modo que o laminado seja submetido a uma pressão de até l bar. A cura pode ser acelerada colocando o componente ensacado em um forno ou empregando um molde aquecido.

    Moldagem em autoclave. Pressões mais altas (por exemplo, 5 a 15 bar) combinadas com temperatura elevada, resultando em maior teor de fibra e, portanto, propriedades mecânicas superiores, podem ser alcançadas realizando o processo de moldagem da bolsa em autoclave (forno pressurizado).

    Moldagem de matriz combinada. O material de moldagem não curado, que em um componente grande, como um casco de barco, provavelmente é uma pré-mistura pulverizada de resina e vidro cortado ou uma pré-forma sob medida de tecido de vidro pré-impregnado, é comprimido entre moldes positivos e negativos combinados, geralmente de construção metálica, com aplicação de calor se necessário. Devido ao alto custo inicial dos moldes, é provável que esse processo seja econômico apenas para grandes séries de produção e raramente seja usado na fabricação de cascos de barcos.

    Enrolamento do filamento. A fabricação neste processo é realizada por enrolamento de fibras de reforço, na forma de uma mecha contínua que pode ser impregnada com resina imediatamente antes do enrolamento (enrolamento úmido) ou pode ser pré-impregnada com resina parcialmente curada (enrolamento seco), em um mandril que define a geometria interna.

    Construção de sanduíche. Cascos sanduíche, conveses e anteparas podem ser fabricados por moldagem por contato, usando resina de poliéster de cura à temperatura ambiente, da mesma forma que as estruturas de revestimento único. A pele externa de GRP é primeiro colocada no molde negativo. Tiras de material do núcleo são embutidas em uma camada de poliéster ou resina epóxi. A fabricação é então concluída colocando-se a pele interna de GRP.

    Resinas de poliéster e epóxi. As resinas de poliéster insaturadas são de longe os materiais de matriz mais comumente usados ​​para laminados estruturais marítimos. Sua eficácia decorre de seu custo moderado, facilidade de uso em processos de fabricação manual ou spray e geralmente bom desempenho em um ambiente marinho. Três tipos principais estão disponíveis:

    1. poliéster ortoftálico, feito por uma combinação de anidridos maleico e ftálico com um glicol (geralmente propileno glicol), é o material de matriz mais barato e mais amplamente utilizado para a construção de pequenos barcos.

    2. poliéster isoftálico, contendo ácido isoftálico no lugar de anidrido ftálico, é mais caro, tem propriedades mecânicas e resistência à água um tanto superiores e é comumente especificado para construção de barcos de alto desempenho e revestimentos de gel marítimo.

    3. Sistemas epóxi bisfenol, em que o ácido ftálico ou anidrido é parcialmente ou completamente substituído por bisfenol A, oferece (a um custo substancialmente mais alto) muito melhor resistência química e à água.

    Perigos de segurança e saúde

    Embora muitos dos perigos químicos, físicos e biológicos na construção naval sejam comuns à construção de barcos, a principal preocupação é a exposição a vários vapores de solventes e poeiras epóxi do processo de fabricação de barcos. A exposição descontrolada a esses perigos pode produzir distúrbios do sistema nervoso central, danos hepáticos e renais e reações de sensibilização, respectivamente. Os controles para esses perigos potenciais são essencialmente os mesmos descritos anteriormente na seção de construção naval, ou seja, controles de engenharia, controles administrativos e controles de proteção pessoal.

     

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