Caracterização de filamentos de PET, provindos de cabos de ancoragem, submersos na costa brasileira

Abstract

Com o advento de plataformas flutuantes dispostas em laminas d’água, cada vez mais profundas, o desenvolvimento de linhas de ancoragem mais leves, resistentes e economicamente viáveis, foram e estão sendo desenvolvidas, sendo os materiais poliméricos os mais promissores. O poliéster, pela excelente combinação de propriedades (densidade, resistência química, durabilidade, resistência mecânica, custo, etc.) tem-se mostrado como a melhor opção para profundidades de até 2.000 metros. Entretanto, a utilização de cabos poliméricos é uma tecnologia relativamente nova, pois as primeiras instalações realizadas pela Petrobras iniciaram a partir de 1997. Desde lá, muitos testes e simulações foram realizados para avaliar e confirmar o comportamento, durabilidade e segurança destes cabos. Porém, poucas informações estão disponíveis na literatura, a respeito do real comportamento de cabos que estiveram ancorados no ambiente marinho, por diferentes períodos de tempo. Dessa forma, esta dissertação tem como objetivo fornecer mais dados, a respeito da variação das propriedades de fibras constituintes de cabos de ancoragem de poliéster. Para tal, foram caracterizadas fibras virgens, fibras ensaiadas mecanicamente para controle de qualidade e fibras de cabos submersos por 3,5 e 7,0 anos. Os ensaios e as análises apresentados foram realizados para avaliar propriedades óticas (cor, brilho e opacidade), físicas (densidade linear e morfologia), térmicas (grau de cristalinidade, estabilidade térmica, etc.), químicas (composição), mecânicas (alongamento, tenacidade, módulo inicial e força de ruptura) e reológicas (viscosidade e massa molar) dos filamentos. Baseado nos resultados obtidos, pode se verificar alteração na cor (amarelamento) e aumento do brilho, opacidade, estabilidade térmica, grau de cristalinidade, viscosidade e da massa molar dos filamentos ancorados por longos períodos de tempo. Entretanto, embora haja vestígios de degradação nestas fibras, não se observou variação significativa na força necessária para rompê-las. Contudo, estas apresentaram um menor módulo inicial, alongamento e tenacidade de ruptura.

With the advent of floating platforms arranged on water in deeper depths, the development of lighter, durable and economically viable mooring lines, were and have been developed, being the polymeric materials the most promising. The polyester, due to an excellent combination of properties (density, chemical resistance, durability, strength, cost, etc.), has been considered as the best option for depths up to 2,000 meters. However, the use of polymeric cables is a relatively new technology, since the first installations performed by Petrobras took place in 1997. Since then, many simulations and tests were performed to evaluate and confirm the performance, durability and safety of such cables. Nevertheless, few information are available in the literature regarding the actual behavior of cables, that were anchored in the marine environment, for different periods of time. Thus, this dissertation aims to provide more data about the variation of the properties of fibers, which are the constituent of polyester anchoring cables. In order to achieve the goal of this dissertation, virgin fibers, mechanically tested for quality control and fiber cables submerged by 3.5 and 7.0 years were characterized. Tests and analyzes presented were conducted to evaluate optical properties (color, brightness and opacity), physical (linear density and morphology), thermal (degree of crystallinity, thermal stability, etc.), chemical (composition), mechanical (stretching, tenacity, initial modulus and breaking strength) and rheological properties (viscosity and molar mass) of filaments. Based on the obtained results, it was possible observe change in color, brightness, opacity, thermal stability, degree of crystallinity, viscosity and molar mass of filaments. However, although there are traces of degradation in the fibers, no significant variation was observed in the force required to break them. On the other hand, the fibers had a lower initial modulus, breaking elongation and toughness.