Rebites não normalizados podem ter ajudado na tragédia do Titanic

Um automóvel, um avião ou um navio são compostos por diversas estruturas que devem ser unidas de maneira eficiente e segura. Uma união é normalmente desempenhada por juntas que podem ser rebites, parafusos, solda ou adesivo. A principal finalidade deles é a de resistir e transferir esforços de maneira que não sobrecarreguem a estrutura, que está sujeita a diferentes tipos de carregamento tais como: rajadas de vento, vibrações, variações de temperatura e o carregamento próprio especificado pela estrutura da máquina. Assim, o rebite é utilizado quando se deseja transferir carga por cisalhamento e o parafuso por carga axial. A principal vantagem dos parafusos é que tornam o conjunto desmontável e a do rebite é seu baixo peso. O papel das juntas neste tipo de estruturas é de grande importância já que torna viável o uso de peças intercambiáveis e de tamanho reduzido na montagem. No entanto, os rebites e os parafusos são concentradores de tensão na região da união, ficando essa área mais suscetível à ocorrência e propagação de trincas. E, devido a este fenômeno torna as juntas muitas vezes responsáveis pelas falhas estruturais. Por isso, os rebites precisam cumprir a norma técnica em sua fabricação para não haver riscos às pessoas e danos materiais aos equipamentos.

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Mauricio Ferraz de Paiva

Quando do seu lançamento em 1912, o Titanic foi considerado o maior navio de passageiros do mundo, e foi construído a partir das mais avançadas tecnologias disponíveis na época. Mas os rebites usados na sua construção podem não ter sido de boa qualidade.

Pesquisadores que investigam o naufrágio do Titanic descobriram que a construtora pode ter utilizado rebites e materiais similares de qualidade inferior, o que os torna quebradiços e propensos a fraturas. Essa suspeita se confirmou após a leitura dos arquivos do próprio construtor, projetista da Harland & Wolff – empresa responsável pelo Titanic. Na época, não estava muito fácil de encontrar fixadores de qualidade no mercado, pois foram construídos os três maiores navios do mundo de uma vez: Titanic, Olympic e Britannic. Cada um deles precisou de três milhões de rebites para fixar os materiais.

Além disso, foram recuperados 48 rebites do casco do navio para a realização de testes e simulações em computador, comparando-os com outros da mesma época. As descobertas também envolveram os locais onde os rebites foram aplicados. A construtora utilizou fixadores de ferro e aço, mas os de aço foram aplicados apenas no casco central do Titanic, onde as tensões são maiores. Os rebites de ferro ficaram na popa e na proa.

O estudo dos destroços mostra que havia seis costuras abertas nas placas da proa do navio. O dano, segundo o doutor Timothy Foecke, do National Institute of Standards and Technology (NIST), termina próximo ao local onde os rebites de ferro se encontram com os de aço.

Especialistas argumentam que se os rebites fossem melhores provavelmente teriam mantido o Titanic flutuando tempo suficiente para que o socorro chegasse, salvando centenas de vidas. No entanto, a Harland & Wolff rejeitou a acusação. “Não havia nada de errado com os materiais”, afirmou Joris Minne, um porta-voz da empresa. Minne observou que um dos navios irmãos, o Olympic, navegou sem incidentes por 24 anos, até a aposentadoria. O Britannic, porém, não teve a mesma sorte, e afundou em 1916 depois de colidir com uma mina marítima.

Dessa forma, para alguns especialistas, a causa do naufrágio rápido do Titanic foi relacionada a ensaios físicos no aço usado nas placas do navio. Ensaios preliminares feitos por metalúrgicos no Canadá sugeriram que o aço das placas de seu casco tornava-se frágil a cerca de 32°C. Isto contrasta com os aços modernos, onde a temperatura de transição dúctil frágil é de -27°C.

Ensaios mais sensíveis que foram realizados, e que se aproximam mais das características do impacto do Titanic com o iceberg, sugerem que o aço do chapeamento do navio foi suficiente para dobrar-se, ao invés de fraturar. Em meados de 2000, Foecke e, em seguida, Jennifer Hooper McCarty, da Universidade John Hopkins (EUA), concentraram a atenção sobre a composição dos rebites.

Eles combinaram a análise metalúrgica com uma varredura metódica através dos registros da Harland and Wolff, em Belfast, estaleiro onde o Titanic foi construído. Combinando análise física e histórica, eles descobriram que os rebites que fixavam as chapas de aço leve do casco do Titanic, não eram de composição uniforme ou de qualidade, e não tinham sido inseridos de maneira que ficassem igualmente espaçados uns dos outros.

Especificamente, Foecke e McCarty descobriram que os rebites da parte da frente e os da parte traseira, correspondentes a dois quintos do comprimento total do casco, eram de qualidade inferior quando comparados aos usados na parte do meio do casco e, além disso, tinham sido inseridos manualmente. A razão para isto é que, no momento da construção do Titanic, as prensas hidráulicas usadas para inserir os rebites no meio do casco, e que correspondiam a três quintos do navio, não podiam operar em lugares onde a curvatura do casco era muito acentuada, isto é, nas pontas da embarcação. Além disso, pode ter ocorrido simplesmente uma redução de custos.

Os rebites de qualidade inferior eram mais baratos, mas tinham uma maior concentração de impurezas, conhecidas como escória. Esta maior concentração de escória significava que os rebites estariam particularmente vulneráveis às tensões de cisalhamento – justamente o tipo de impacto que foram submetidos naquela noite de abril de 1912.

Ensaios de laboratório demonstraram que nas cabeças destes rebites podem ter surgido pressões extremas, que teriam permitido que as placas de aço se soltassem no casco, expondo suas câmaras internas ao ataque das águas. Outro estudo também procurou demonstrar como os rebites de metal que seguravam o navio se tornaram frágeis nas águas geladas e se romperam com o impacto do iceberg, provavelmente contribuindo para a tragédia.

Devido à importância dos rebites como elementos de fixação permanente, eles devem ser fabricados conforme a norma técnica. A NBR 9580 de 05/2015 – Rebites – Especificação estabelece os requisitos para aceitação e/ou recebimento de rebites normalizados, destinados a uso geral, desde que particularidades não sejam definidas em cada padronização específica. Os requisitos, segundo esta norma, também se aplicam aos rebites não padronizados, desde que haja acordo entre comprador e fornecedor.

Na verdade, na mecânica é muito comum a necessidade de unir peças como chapas, perfis e barras. Qualquer construção, por mais simples que seja, exige união de peças entre si. Entretanto, em mecânica as peças a serem unidas, exigem elementos próprios de união que são denominados elementos de fixação.

Numa classificação geral, os elementos de fixação mais usados em mecânica são: rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas, etc. A união de peças feita pelos elementos de fixação pode ser de dois tipos: móvel ou permanente. No tipo de união móvel, os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas.

É o caso, por exemplo, de uniões feitas com parafusos, porcas e arruelas. No tipo de união permanente, os elementos de fixação, uma vez instalados, não podem ser retirados sem que fiquem inutilizados. É o caso, por exemplo, de uniões feitas com rebites e soldas. Tanto os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente devem ser usados com muita habilidade e cuidado porque são, geralmente, os componentes mais frágeis da máquina.

Assim, para projetar um conjunto mecânico é preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças que irão ser unidas ou fixadas. Se, por exemplo, for unidas peças robustas com elementos de fixação fracos e mal planejados, o conjunto apresentará falhas e poderá ficar inutilizado. Ocorrerá, portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos financeiros.

Ainda é importante planejar e escolher corretamente os elementos de fixação a serem usados para evitar concentração de tensão nas peças fixadas. Essas tensões causam rupturas nas peças por fadiga do material. Um rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça. Pode ser fabricado em aço, alumínio, cobre ou latão, sendo usado para fixação permanente de duas ou mais peças. Compõe-se de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça que pode ter vários formatos.

Unem rigidamente peças ou chapas, principalmente, em estruturas metálicas, de reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte e treliças. A fixação das pontas da lona de fricção do disco de embreagem de automóvel é feita por rebites. Dessa forma, a fabricação de rebites deve ser normalizada seguindo a norma técnica que indica as medidas da cabeça, do corpo e do seu comprimento útil.

Os seguintes fatores determinam a qualidade de rebites: exatidão das dimensões; material; e eventuais exigências especiais. Todas as indicações de qualidade referem-se às exigências de como devem ser fornecidos os rebites.

Os rebites devem ser isentos de falhas na superfície e sem rebarbas, porém, não é necessário eliminar totalmente as rebarbas provenientes do recorte e deformação, desde que não comprometam a aplicação e não sejam combinadas exigências especiais. São permitidas finas camadas de carepas não desfolhantes e pequenas cavidades, desde que não reduzam a rebitabilidade, a resistência e um perfeito assentamento da cabeça e haste do rebite, utilizando-se um processo de rebitagem perfeito.

São permitidas pequenas trincas superficiais nas bordas da cabeça, as quais não comprometem a aplicação, bem como aspectos característicos não evitáveis de cisalhamento na extremidade da haste, decorrentes do processo de prensagem. Para dimensões sem indicação de afastamento, são válidos os requisitos da NBR ISO 2768-2.

Havendo necessidade de uma marcação, esta deve ser objeto de um acordo entre fabricante e consumidor. Os rebites devem ser embalados de forma que estejam protegidos da melhor maneira possível contra danos mecânicos que possam ocorrer durante o transporte. As embalagens para rebites padronizados devem ser identificados pela designação da norma correspondente, além disso a embalagem deve conter a quantidade do conteúdo, bem como o símbolo do fabricante, desde que, em casos específicos, não seja combinado de forma diferente.

A designação e a proteção superficial de rebites devem ser conforme os requisitos de cada padronização específica. A dimensão de referência para os afastamentos permissíveis, conforme Tabela 2 (disponível na norma), é a dimensão unitária indicada em cada uma das normas específicas de padronização. O diâmetro nominal (d1) pode aumentar até atingir o diâmetro do furo de rebitagem, correspondente entre o plano de medição para o diâmetro nominal e o início da curva de concordância sob a cabeça do rebite (dimensão l), ou diminuir no sentido da extremidade do corpo do rebite (d3) até atingir o diâmetro mínimo do arame ou da barra correspondente.

Em rebites com cabeça redonda, abaulada, boleada plana e cabeça escareada, é permitida uma borda cilíndrica com os valores da Tabela 2 (disponível na norma). Deve ser conforme os requisitos de cada norma específica de padronização. A cabeça do rebite deve permitir um dobramento de um ângulo de 30° (90° – 60°), sem que apresente quebra ou trincas na região de concordância entre a cabeça e o corpo.

A resistência à tração e a dureza devem ser conforme os requisitos de cada norma específica de padronização. Os rebites de aço devem ser recozidos para alívio de tensões, desde que não seja combinado de outra forma.

Para a inspeção, as características a serem inspecionadas são a inspeção visual: superfície do rebite: quanto à uniformidade, acabamento e trincas; a embalagem dos rebites: de como devem ser embalados e quanto à identificação, quantidade de peças e símbolo do fabricante. As características dimensionais devem ser verificadas de acordo com as dimensões de cada padronização específica e as especificadas em 5.1.1 a 5.1.4 e 5.2.1 a 5.2.3. A amostragem para a inspeção de lotes de rebites deve ser estabelecida entre o fabricante e o comprador, observando-se os requisitos da NBR 5426.

Mauricio Ferraz de Paiva é engenheiro eletricista, especialista em desenvolvimento em sistemas, presidente do Instituto Tecnológico de Estudos para a Normalização e Avaliação de Conformidade (Itenac) e presidente da Target Engenharia e Consultoria – mauricio.paiva@target.com.br



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