Introdução
A exploração dos recursos marinhos, a construção de equipamentos marítimos e o transporte marítimo são apenas algumas das muitas disciplinas que constituem a indústria vital da engenharia naval. Os equipamentos e componentes de engenharia marítima devem ser capazes de sobreviver a condições extremas devido às duras características naturais do ambiente marinho, que incluem altas temperaturas, névoa salina, alta pressão e umidade. As vedações de borracha são, portanto, um componente de vedação comum em muitas peças de equipamentos de engenharia naval, particularmente nas áreas de impermeabilização, anticorrosão e anti-vazamento. O uso e as dificuldades dos vedantes de borracha na engenharia naval serão examinados neste artigo, juntamente com possíveis soluções.
Aplicação devedações de borrachaem engenharia naval
Vedação à prova d'água de plataformas offshore
As principais instalações para energia eólica offshore, exploração offshore de petróleo e gás e outros projetos são plataformas offshore. Eles devem suportar condições severas, incluindo ondas, tempestades e alta pressão, porque normalmente são erguidos na superfície do mar. As vedações de borracha são empregadas principalmente em plataformas offshore para manter a água fora dos sistemas elétricos e de equipamentos internos e para proteger tais sistemas contra corrosão e falhas.
Anéis, juntas, tiras de vedação e outras vedações de borracha são frequentemente encontradas em plataformas offshore e são utilizadas em juntas de tubulações de água, interfaces de cabos, escotilhas e válvulas. As vedações devem ser muito resistentes à corrosão e à água porque a plataforma offshore fica exposta à água do mar por um longo período de tempo. Borracha nitrílica hidrogenada (HNBR), borracha fluorada e outros compostos são frequentemente utilizados. Em situações com elevados níveis de humidade e sal, estes materiais podem continuar a funcionar bem como selantes.
Proteção de vedação de dutos submarinos
Para o transporte marítimo de gás e petróleo, as tubulações submarinas são infraestruturas cruciais. A construção e manutenção de dutos submarinos dependem fortemente de vedações de borracha. As vedações são empregadas principalmente em acoplamentos de dutos, válvulas, juntas e outros componentes de dutos subaquáticos para impedir a intrusão de água do mar e garantir o trânsito seguro de gás e petróleo.
Juntas de vedação de borracha (como juntas de politetrafluoretileno/PTFE e borracha nitrílica/NBR) podem efetivamente interromper vazamentos de gás e líquido e diminuir a expansão e contração da tubulação causada por pressão externa ou mudanças de temperatura, especialmente nos pontos de soldagem da tubulação e conexões de flange . As vedações de borracha podem ajudar a diminuir o envelhecimento e o desgaste, diminuindo o atrito entre o oleoduto e o solo do fundo do mar próximo.
Aplicação de vedação em equipamentos de energia eólica offshore
Um número crescente de parques eólicos offshore está sendo construído em todo o mundo como uma nova fonte de energia renovável. O desempenho da vedação é especialmente crucial para equipamentos de energia eólica offshore, uma vez que devem operar na água por longos períodos de tempo. As vedações de borracha são utilizadas em juntas de cabos submarinos, geradores, cabines de turbinas eólicas e outros componentes de equipamentos de energia eólica offshore.
As vedações de borracha usadas em equipamentos de energia eólica precisam ser capazes de resistir à corrosão, às intempéries e à alta pressão para resistir à exposição prolongada ao ambiente marinho. As vedações de borracha podem isolar com sucesso a água do mar e evitar que os componentes mecânicos e elétricos fiquem molhados e enferrujam, especialmente quando a cabine da turbina eólica entra em contato com o mar. As vedações de borracha também são frequentemente utilizadas em plataformas flutuantes de equipamentos de energia eólica offshore para garantir a estabilidade e vedação da plataforma.
Vedação de navios offshore e instalações flutuantes
O desempenho à prova d'água e à prova de vazamentos de navios offshore e instalações flutuantes - como plataformas flutuantes de petróleo e gás, hotéis flutuantes offshore, etc. - é essencial para a segurança porque eles estão frequentemente sujeitos a fortes ondas e tempestades. Para manter a água do mar fora do maquinário, vedações de borracha são utilizadas nessas instalações para portas, janelas, caixas de direção, conexões mecânicas, etc.
As vedações de borracha são utilizadas principalmente para impedir o vazamento de água do mar através de aberturas como parafusos e conexões de flange onde o casco do navio encontra o mar. A facilidade de manutenção e substituição das vedações de borracha tornaram-se fatores cruciais de projeto para plataformas offshore e instalações flutuantes porque devem ser patrulhadas e examinadas regularmente.
Desafios enfrentados pelas vedações de borracha na engenharia naval
Apesar de serem comumente utilizados na engenharia marítima, os vedantes de borracha apresentam inúmeras dificuldades quando utilizados em ambientes marítimos adversos. A seguir estão alguns dos principais obstáculos:
Erosão da água do mar e problemas de corrosão
Devido à alta concentração de sal e substâncias corrosivas na água do mar, os materiais de vedação de borracha devem atender a especificações mais rigorosas. Em ambientes de água salgada, os materiais de borracha tradicionais são suscetíveis ao envelhecimento, fragilização e expansão, o que pode levar à diminuição da eficácia da vedação e possivelmente a vazamentos.
Usar materiais de borracha resistentes à corrosão por água salgada, como borracha nitrílica hidrogenada (HNBR) e borracha fluorada (FKM), é a solução para esse problema. Esses materiais podem resolver com eficácia a deterioração das vedações de borracha causada pela água do mar porque são muito resistentes à corrosão e às altas temperaturas.
Desafios do ambiente de alta pressão e alta temperatura
Condições extremamente altas de pressão e temperatura da água são comuns para equipamentos de engenharia marítima, especialmente equipamentos de extração de petróleo e gás em águas profundas. Nessas condições adversas, as vedações de borracha devem continuar a ter forte flexibilidade e capacidade de vedação. No entanto, em ambientes de alta pressão e alta temperatura, os materiais de borracha são propensos ao envelhecimento e à distorção, o que pode levar à falha da vedação.
A equipe de P&D normalmente seleciona materiais de borracha de alto desempenho, incluindo borracha de silicone, borracha fluorada, etc., para resolver essa dificuldade. O uso a longo prazo destes materiais pode preservar as suas capacidades de vedação devido à sua notável resiliência a altas temperaturas e pressões.
Raios ultravioleta e alterações climáticas no ambiente marinho
A eficácia das vedações de borracha também será afetada pelas flutuações de temperatura, umidade e radiação ultravioleta no ambiente marítimo. A borracha pode envelhecer mais rapidamente na presença de radiação ultravioleta, e as vedações de borracha podem expandir, contrair ou mesmo quebrar como resultado de mudanças significativas no ambiente marítimo, incluindo flutuações de temperatura.
As vedações de borracha na engenharia marítima devem passar por testes e modificações específicas de resistência às intempéries para satisfazer esses obstáculos. Por exemplo, a adição de formulações anti-ultravioleta e antioxidante pode aumentar a estabilidade das vedações de borracha em situações de UV e alterações climáticas.
Complexidade de instalação e manutenção
Muitas instalações e manutenção de equipamentos em engenharia naval devem ser feitas no mar e as condições de construção e manutenção são bastante desafiadoras. Resultados de vedação insatisfatórios podem surgir devido a danos nas vedações de borracha durante a instalação. Ao mesmo tempo, a manutenção regular e a substituição das vedações são necessárias devido às características únicas do ambiente marinho.
A substituição e manutenção das vedações de borracha são facilitadas pelo uso crescente de designs padronizados e modulares em projetos marítimos como uma solução para esse problema. Além disso, algumas vedações de borracha de alta qualidade possuem tecnologia de autorreparação que pode reparar parcialmente danos menores, aumentando a confiabilidade e a resistência das vedações.
Resumo e Perspectiva
As vedações de borracha são amplamente utilizadas em navios, equipamentos de energia eólica offshore, plataformas offshore, tubulações subaquáticas e outras instalações. Eles são essenciais para a engenharia marítima. Apesar de as vedações de borracha enfrentarem uma série de dificuldades, incluindo corrosão causada pela água do mar, calor e pressão extremos e mudanças climáticas, essas dificuldades estão sendo progressivamente resolvidas à medida que a tecnologia de materiais e a tecnologia de vedação continuam a evoluir.
A melhoria da resistência à corrosão, resistência a alta pressão, resistência diferencial de temperatura e outros desempenhos receberão mais consideração na pesquisa e desenvolvimento de vedações de borracha no futuro. Além disso, à medida que a engenharia naval avança em ambientes cada vez mais severos e profundos, a investigação também se concentrará na fiabilidade e na vida útil das vedações. Os selos de borracha tornar-se-ão mais importantes na engenharia naval e oferecerão uma garantia mais forte para o desenvolvimento sustentável e a utilização dos recursos marinhos, como resultado da inovação contínua e do avanço técnico.