Cientistas avançam em nova tecnologia para indústria petrolífera Inovação

Tubos e dutos diferenciados estão sendo desenvolvidos por pesquisadores da UFRN

Usar um material base como o poliéster, acoplar uma fibra de carbono, inserir um material ligante e ‘rechear’ com partículas minúsculas que possuam propriedades ferrimagnéticas resultou em um produto inovador para a indústria petrolífera desenvolvido por cientistas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), com ineditismo reconhecido pelo Instituto Nacional da Propriedade Intelectual (INPI) neste mês de novembro.

O material tem a função de identificar defeitos estruturais a partir do uso de partículas com propriedades magnéticas em matrizes poliméricas. Essa funcionalidade acontece a partir da presença da ferrita no produto. Assim, quando existir um defeito estrutural, tais como, trincas, fissuras e bolhas que gerem algum tipo de heterogeneidade estrutural, no teste é dado um “alerta” a partir da identificação de um campo magnético fruto da imperfeição.

Esse campo magnético passa a existir em decorrência dos defeitos. Tomando o exemplo de uma fissura, por exemplo, é como se ela deixasse escapar magnetismo, o que tecnicamente denomina-se efeito de vazamento de fluxo magnético. A partir daí, com um detector ou sensor de campo, é possível identificar o tipo de defeito, determinar seu tamanho e a sua localização, pois o material patenteado pelos pesquisadores possui, como diferencial, marcadores magnéticos responsáveis por identificar variação na intensidade do campo magnético. Sobre campos magnéticos, lembremos de imãs, materiais constituídos de substância ferromagnética que repelem ou exercem atração ao seu redor a partir de campos magnéticos.

A possibilidade de identificação é hoje possível em tubulações de ferro, mas inédita em materiais poliméricos – estes últimos apresentam características diferenciadas, como menor peso e resistência à corrosão. A conjunção desses fatores explica a razão pela qual uma das potenciais aplicações do produto patenteado é na fabricação de tubos na indústria de exploração de óleo, gás e derivados, setor que utiliza de um grande complexo de dutos metálicos para realização de suas operações em terra e em mar, tubos onde petróleo, gás natural, os fluidos de processo e derivados são deslocados.

“Ao se adicionar marcadores magnéticos em matrizes poliméricas, torna-se possível a avaliação da integridade do material, através da utilização de equipamentos que utilizam sensores magnéticos para identificar a presença de danos ou de falhas. Assim, permite a inspeção destes materiais utilizando técnicas de ensaios não destrutivos que são sensíveis às alterações de campo magnético”, explica Ana Paula Pereira Fulco.

O estudo que deu origem ao invento foi idealizado, desde a construção da solução, passando pelo aparato de testes utilizado e na própria discussão e análises dos dados, por uma equipe multidisciplinar, com engenheiros e físicos atuando em diversos locais, como o Laboratório de Síntese de Materiais em Pó e Bulk do Departamento de Física da UFRN e o Laboratório de Calorimetria, Transporte e Magnetometria do Departamento de Física da UFPE.

A resina de poliéster é o local onde as partículas de ferrita de bário se dispersam. Foto: Arthur de Souza

Assim, ao lado de Alexandre Ricalde Rodrigues, Carlos Alberto Paskocimas, Fernando Luis de Araujo, Machado, José Daniel Diniz Melo e Suzana Nobrega de Medeiros, Ana Paula forma o grupo de pesquisadores responsável pelo desenvolvimento do novo produto, vinculado ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPGCEM) e cujos titulares são a UFRN e a Universidade Federal de Pernambuco.

Desenvolvimento do produto

O grupo relata que o estágio de desenvolvimento da tecnologia está no nível de pesquisa e projeto, com estudo em laboratório realizados para avaliação de viabilidade envolvendo um modelo para prova de conceito, já construído e testado. Eles identificam que, dentro do contexto de criação de novos produtos, as patentes são importantes para proteger a propriedade intelectual, seja uma invenção ou modelo de utilidade. “Assim, o reconhecimento e proteção da propriedade intelectual incentiva o inventor a prosseguir com suas pesquisas trazendo benefícios diretos à sociedade. A transferência de tecnologia para o setor produtivo é também uma etapa de fundamental importância, para que o invento possa se transformar em produto a ser disponibilizado à sociedade”, pontua o professor Carlos Alberto Paskocimas.

A confecção do novo material começa com dispersão das partículas de ferritas de bário ou de ferrita de estrôncio em uma resina de poliéster ortoftálica – material de baixo custo e excelente compatibilidade com fibras de vidro. Com um agitador mecânico, é feita a mistura para alcançar a homogeneização da resina de poliéster com as partículas de ferrita. O resultado é uma resina de poliéster aditivada com partículas de ferrimagnéticas. Em seguida, acrescenta-se os agentes catalisadores e aceleradores de cura.

A concessão da invenção recebeu o nome de material com adição de marcadores magnéticos para avaliação não-destrutiva de integridade e seu método de fabricação e aplicação. Foto: Arthur de Souza

Subsequente a estas etapas, passa-se a confecção da peça. Aqui, mantas de vidro são estendida, misturadas com a resina de poliéster aditivada sobre a superfície de um molde com formato de disco, em camadas alternadas. Desta forma, as camadas individuais que compõem o referido disco, são sucessivamente construídas, uma posterior a outra em uma placa plana formada por uma manta de fibra de vidro e por fibras de vidro impregnadas com a resina de poliéster aditivada com as partículas de ferrita. Rolos de compactação ajudam na remoção de bolhas e na melhor compactação entre as sucessivas camadas. A confecção do disco é concluída após a deposição de 15 camadas. Depois de completado o processo de cura da resina polimérica, momento em que ela endurece e adquire consistência, a peça é desmoldada.

“Preparamos amostras para ambos compósitos, no caso um com adição de ferrita de bário e o outro com adição de ferrita de estrôncio, com a obtenção de detalhes microestruturais, pois era um passo essencial para o arranjo experimental utilizado para demonstrar o funcionamento do referido invento e, óbvio, para a realização do método não-destrutivo de detecção e medição dos defeitos. Os resultados demonstram que a adição de partículas ferrimagnéticas, ou alternativamente de partículas ferromagnéticas, viabiliza o uso de técnicas de inspeção magnética para realização da inspeção de danos ou detecção de defeitos em peças ou estruturas à base de polímeros ou de compósitos de matriz polimérica”, explica Ana Fulco.

Fonte: ASCOM- Agência de Inovação da Reitoria/UFRN