Wind ::: Newsletter 70 - Informação Técnica

A sua vida pode estar pendurada por um fio, ou esse pode ser o ponto de vista das pessoas que acabaram de lhe perguntar no que é que está a voar. “…parece mais fino que fio de pesca!” exclamam. Tudo o que os não voadores vêm é um fio muito fino, aos seus olhos até parece "fio dental". A realidade é que algumas asas têm recentemente resistido a forças até 16G quando submetidas a testes de carga de ruptura, quer na DHV, quer na Aerotests. Estes valores advém do tecido, das linhas e da forma como são acabados e ligados. Nos últimos anos os pilotos têm falado um pouco sobre os tecidos com que são fabricados os parapentes, mas, quase nunca ou muito pouco falam sobre as linhas que os ligam à asa em si.

Um parapente moderno tem entre 300m e 450m de linhas, dispostas em diversas cascatas que sobem para a asa. Um parapente não tem uma estrutura rígida, por isso o problema para o designer é não só dividir igualmente a carga pelos vários pontos de ligação ao parapente, mas também minimizar a quantidade de linhas usadas para reduzir o arrasto. As asas costumavam ter uma linha por célula, unidas mais abaixo numa bifurcação, que por sua vez poderiam dar origem a outras mais, tentando assim reduzir o consumo de linhas. Após as nervuras diagonais se terem tornado comuns em meados dos anos 90, foi possível colocar linhas de duas em duas ou de três em três células, resultando numa enorme redução no arrasto. A redução das linhas A de 5 por lado para 2 ou 3 significa que as linhas têm que ser muito mais fortes do que anteriormente. A quantidade de linhas usadas numa asa moderna passou quase para metade desde a introdução das nervuras diagonais, bem como, de outros tipos de distribuição de carga. Isto é um enorme paradoxo para os fabricantes de linhas, porque o mercado exige agora linhas muito mais fortes, mais finas, que são de fabrico mais caro. No entanto os fabricantes de parapentes terão de comprar muito menos linha para o mesmo número de parapentes fabricados.

Um pouco de história.

Porquê a redução nas linhas?

A performance dos parapentes melhorou significativamente desde os primeiros retrimados paraquedas que fizeram voos nos alpes franceses em meados dos anos 80. Uma boa parte destas melhorias nas asas foi efectuada na razão de descida, conseguida pela redução do arrasto. Comparado com o início dos anos 90, o consumo de linhas baixou numa média de 40%. A espessura da linha reduziu de 4mm em alguns dos primeiros para-quedas de queda livre para 2,1 / 1,6mm vistos habitualmente nos modernos.
O total de tempo da asa no ar estendeu-se de dezenas para centenas e talvez até milhares, no caso de algumas asas de teste usadas pelos fabricantes.

A anatomia básica de uma linha

Para a maioria dos pilotos, uma linha tem duas partes, uma camisa (capa exterior) sobretudo para protecção, e a alma (interior) que sustenta o peso. Para asas de competição ou por vezes para as cascatas mais acima numa asa, o fabricante pode especificar linhas sem camisa, normalmente para reduzir o arrasto. A desvantagem disto é a redução na resistência à degradação e abrasão provocadas pelas radiações UV, mas a abrasão não é habitualmente um problema para as linhas superiores do parapente porque é pouco provável que toquem no chão.

As linhas são um produto de alta tecnologia, mas que têm de ser cuidadas para manterem a sua força.

Conselhos da Cousin para cuidar das suas linhas:

Não deixe a sua asa perto de fontes de calor – no inverno pode ser o radiador, no verão o seu carro fechado.
Nunca guarde uma asa húmida ou num local húmido. Não seque a asa directamente ao sol, coloque-a à sombra.
Não arraste a sua asa no chão.
Não deixe a sua asa aberta na descolagem durante muito tempo.
Evite torcer as suas linhas e não faça nós ou tranças para a arrumar.
Manobras (orelhas, espirais, fechos de asa e qualquer forma de acro) aceleram o processo de envelhecimento e enfraquecem as linhas. A realização frequente destas manobras requer que aceite as consequências – substituição mais frequente das linhas.
Depois de um grande choque (como um colapso muito grande) é necessária a verificação das linhas.
Qualquer parapente adquirido já usado deve ser submetido a uma verificação das linhas.
Se as suas linhas têm protecção contra encolhimento pelo calor examine com todo o cuidado o limite do encolhimento pelo calor – a ponta leva a danos e fadiga.
Um parapente guardado que não é usado também envelhece.
Cuidado com linhas ultra finas ou sem camisa, especialmente em asas de competição. Estas requerem mais cuidado e danificam-se mais facilmente.

Entendendo o processo que leva á fabricação das linhas de parapente, temos vantagens enormes em saber cuidar bem delas. Ou seja, se não as cuidarmos devidamente, o seu custo de substituição, por exemplo, num parapente mais antigo poderá ir muito mais além do que uma reparação económica.

fig.1

As linhas de parapente são fabricadas usando as técnicas de construção de cordas. A técnica de construção de cordas mais básica envolve a torção das fibras levando-as a formar um fio - fig. 1 (esquerda). Entrelaçar é uma técnica mais avançada e envolve os fios terem de ser passados individualmente por cima ou por baixo de cada um num processo mecanizado para formar uma linha ou corda mais parecida com a da figura 1 (direita). As linhas de parapente são fabricadas por este processo de torcer e entrelaçar. Uma linha sem camisa é produzida como uma trança única. Se a linha tem camisa, a parte de fora é entrelaçada à volta da alma num segundo processo. Torcer e entrelaçar aumenta a força e torna a linha mais fácil de manusear e de se manter unida.

Existe um vasto número de nomes de marcas para as fibras de alta tecnologia usadas nas linhas, e por isso é importante compreender que nomes são semelhantes e fazer a comparação com nomes de outras marcas do mesmo polímero base.
A camisa exterior é feita de poliéster. Nos princípios do parapente toda a linha era feita de poliéster entrelaçado. No entanto, alguns factores contribuíram para o fim do poliéster como o principal material de suporte de carga, entre os quais, a sua elasticidade e pouca força comparado com materiais modernos. É ainda usado no exterior (camisa) porque o exterior apenas suporta 10% da força total da linha. Há agora dois materiais principais usados como fibras na alma, estes são Dyneema, um polietileno de alta densidade, e Technora, Kevlar ou Twaron, todos nomes de marcas para poliamida aromática ou aramid. De agora em diante vamos referir-nos às duas fibras principais simplesmente como Dyneema ou Technora. É fácil ver a diferença já que uma linha Dyneema com camisa tem a alma branca, enquanto a linha Technora terá uma alma amarela acastanhada. Outros materiais possíveis são o Vectran e o Zylon. O Vectran é um poliéster de cristais líquidos com características de elasticidade muito baixas mas peso muito elevado quando comparado com a Dyneema. Hoje em dia ainda está em uso e é especificado por algumas fábricas de parapente. A outra fibra, PBO ou Zylon, deixou de ser usada devido à sua resistência às radiações UV ser muito pobre.

Dyneema tem força elevada, peso baixo, elasticidade baixa, muito boa resistência às radiações UV e é muito boa na resistência a estragos provocados por fadiga e dobra. Tem como desvantagens não ser muito resistente ao calor (amolece aos 144º C e derrete aos 165ºC) e sofre mais alongamento permanente que a Technora, embora a Cousin (construtor de cordas) tenha um processo combinado após entrelaçamento a quente e estiramento, o que reduz o alongamento significativamente. Este processo, cujos pormenores permanecem um segredo bem guardado, tem que ser realizado em condições muito controladas para ter os efeitos desejados.

Technora (um aramid semelhante ao Kevlar) é muito forte, mais que a Dyneema, é muito resistente ao calor (não incendeia nem derrete), e tem elasticidade muito baixa, onde mais uma vez supera a Dyneema. A Technora é 5 vezes mais leve que o aço numa base de força idêntica. Tem as desvantagens de ser mais pesada que a Dyneema, e menos resistente às radiações UV e aos estragos por fadiga e dobra.
Presentemente o avanço no desenvolvimento pretende fazer chegar a Dyneema ao ponto em que anule todas as desvantagens quando comparada com a Technora.

Mais abaixo encontra uma pequena explicação de outros polímeros.

Contudo, tal como a escolha de materiais para uma asa, os fabricantes de parapentes não usam apenas um material para linhas, eles tendem a ter uma variedade de materiais em uso. Podemos ter uma mistura de Technora com camisa, Dyneema com camisa e Dyneema sem camisa numa asa DHV2 ou 2-3 comum.

Agora que sabemos do que um fio é feito, vamos ver rapidamente como por exemplo a Cousin aplica e constrói com estes materiais na sua fábrica. Os filamentos de fio chegam em bobines, e nesta fase são testados quanto à sua qualidade e continuidade. As bobines são carregadas nas máquinas de entrelaçamento. Estas produzem uma alma, ou a linha entrelaçada acabada (no caso de linhas sem camisa). Para produzir uma linha com camisa é necessário um segundo processo de entrelaçamento onde a alma tem uma capa exterior entrelaçada por cima do interior. Ambos os processos de entrelaçamento são contínuos e resultam num longo comprimento de linha a ser enrolado numa bobine.
Um dos mais recentes métodos utilizados para as linhas sem camisa é serem tingidas e revestidas com um composto de poliuretano, que aumenta a resistência às radiações UV e facilita o manuseamento das linhas, tornando-as menos propensas a entrelaçamentos. Isto resulta num produto final muito diferente das linhas sem camisa que se viam na viragem do século.

Um segundo processo de contrução para as linhas Dyneema sem camisa envolve esticá-las em condições extremamente controladas, das quais faz parte um “cocktail “ de temperaturas, conferindo-lhes assim um índice de elasticidade diferente. Este processo resulta num aumento da força e na redução do alongamento permanente com carga, e também reduz o diâmetro das linhas. Este novo processo tem resultados interessantes:

Elasticidade da linha com carga de 12kg reduzida em 78%
Força de ruptura aumentada em 19%
Resistência à abrasão aumentada em 10%
Resistência à dobra aumentada em 9%
Diâmetro reduzido em 5%

As linhas Dyneema com camisa também são sujeitas a este processo, mas só depois da segunda operação de entrelaçamento quando têm a camisa aplicada sobre a alma.
A linha acabada tem depois amostras que lhe são retiradas, que serão então submetidas a diversos testes para assegurar a qualidade do produto. Os testes incluem falha em carga constante, carga de choque e o teste de dobra da DHV onde a linha é sujeita a 5.000 dobras de 150º para cada lado antes de ser testada para resistência à carga de novo.
As linhas saiem com toda a informação necessária inscrita na bobine o que permite que sejam identificados todos os processos de construção até à sua origem. Este controle de identificação é parte do processo exigido para a certificação de qualidade ISO 9002 detido pela Cousin.

Uma linha sem camisa fabricada pela Dyneema com um diâmetro de 0,66mm (sim, pouco mais de meio milimetro) suporta uma força de ruptura de cerca de 56kg e após 5.000 ciclos nos testes DHV ainda suporta até 54kg. Se formos para 1mm (1,12mm) a força aumenta para 172kg, com falha depois dos testes de envelhecimento da DHV reduzida para 153kg. Os valores para as linhas com camisa são diferentes ( mas ainda bastante incríveis), estas incluem uma cobertura de poliester menos forte, por isso os seus valores são mais baixos. Ainda assim, forças de cerca de 128kg para uma linha Dyneema com camisa de 1,1mm estão na ordem do dia.
O processo de costura nas fábricas de parapentes, juntamente com o reduzido diâmetro do mosquetão por onde a linha passa reduz algo esta força na vida real, por isso as linhas são especificadas pelos fabricantes de parapentes com isto em mente.

Algo sobre polímeros.

Aramids – São da família das poliamidas de compostos orgânicos, que também incluem Nylon. São abrangidos pelos polímeros, que são cadeias muito longas de unidades orgânicas repetidas chamadas monómeros.

Polietileno – É um polímero derivado do eteno, o material usado nos sacos de plástico. As moléculas no composto usado para fazer a Dyneema são cadeias muito mais longas do que as que são usadas nos sacos fornecidos nos supermercados para levar as compras para casa. Os sacos de polietileno têm muito mais ramificações nas suas moléculas, bem como cadeias mais curtas. Isto resulta em forças inter-moleculares mais baixas, e a partir daí menor força de tensão.

Poliéster – É outra cadeia longa de composto orgânico, mas com o éster como o bloco básico da construção. Tem largo uso no fabrico de roupa, bem como aplicações no voo livre como Dracon e Mylar (tecido de asa-delta) e Teijin Tetoron, um tecido muito usado no início do fabrico de parapentes.

	Poliamida (PA) 6 e 6.6	Poliester (PES)	Polietileno de alta densidade(HMPE)	Aramid	LCP	PBO
Nome	Perlon Nylon Nylsuisse Enkalon	Diolen Trevira Dacron Tersuisse	Dyneema Spectra	Twaron Kevlar Technora	Vectran	Zylon
Força relativa cN/Dtex	7 - 8	7 - 8.4	28 - 38	20 - 25	22 - 25	37
Gravidade Específica Kg/dm³;	1.14	1.38	0.96	1.44	1.41	1.52
Absorção de água %	1 - 7	0.5 - 2	0	2 - 5	1	0.6
Força relativa com nó %	60 - 65	55 - 60	35 - 50	30 - 40	30 - 35	35 - 55
Resistência à luz	Boa	Muito Boa	Boa	Má	Má	Má
Alongamento %	16 - 27	10 - 16	3.8	2 - 4	3.3	2.5
Resistência à abrasão	Muito Boa	Muito Boa	Boa	Media	Boa	Má

A informação aqui disponibilizada foi obtida e traduzida (parcialmente) de: www.ojovolador.com e www.liros.com
O autor do artigo original, Steve Uzochukwu (UK), é piloto de vôo livre de varios tipos de aeronaves e escritor ocasional para as revistas "Skywings" e "Cross Country". O seu site é www.steveu.org