Galvanizacao por Imersao a Quente na Mineração

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
Campus Itabira
Aislan Lucio Valério
 
Carlos Maurício Leal Redusino
GALVANIZAÇÃO A QUENTE NA MINERAÇÃO:
 
A utilização da galvanização a quente nas estruturas metálicas associadas à mineração
Itabira -MG
2016
 
 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
Campus Itabira
 
Aislan Lucio Valerio
Carlos Maurício Leal Redusino
 
 
GALVANIZAÇÃO NA MINERAÇÃO: 	A utilização da galvanização nas estruturas metálicas associadas à mineração
Projeto de pesquisa apresentado para a
disciplina de Metodologia Científica dos alunos do quarto período de
Engenharia de Materiais cursado na
Universidade Federal de Itajubá.
 
Orientador(a): Priscilla Chantal Duarte Silva
 
 
 
 
 
Itabira-MG
2016
 
Lista de ilustrações
Sumário
1 Introdução.................................................................................................................................
1.1 Problemática................................................................................................................................
1.2 Hipóteses................................................................................................................................
1.3 Objetivo..................................................................................................................................
1.4 Objetivos específicos..............................................................................................................
1.5 Justificativa.............................................................................................................................
2 Referencial teórico....................................................................................................................
3 Metodologia..............................................................................................................................
4 Cronograma...............................................................................................................................
Referências...................................................................................................................................
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 Introdução
A galvanoplastia consiste no processo de revestir um metal de base com a finalidade de protegê-lo do processo de corrosão. Essa tecnologia é utilizada amplamente na indústria química, na qual um metal de sacrifício, com baixa reatividade, não permite que o outro de maior reatividade sofra corrosão.
A corrosão é um processo resultante da ação do meio sobre um determinado material, causando sua deterioração. Cientificamente o termo “corrosão” é utilizado para designar o processo de destruição total, parcial, superficial ou estrutural dos materiais.
Para inibir o processo da corrosão, a estrutura metálica deve ser revestida por metais mais nobres, como o zinco (Zn), o alumínio (Al) ou ligas de Zn e Al. A utilização desses metais para conferir proteção às estruturas metálicas se justifica pelo fato de o zinco e o alumínio se corroerem a uma velocidade inferior à do aço, e também pelo fato de promoverem proteção catódica às estruturas metálicas.
O intuito do projeto de pesquisa é analisar essas reações de óxido-redução no implemento da galvanoplastia de estruturas metálicas para a mineração. As empresas mineradoras, entre outros setores que precisam impedir o desgaste de metais, necessitam desse recurso para evitar problemas estéticos e mecânicos, que poderiam comprometer a estrutura como um todo. Para isso, o projeto visa estabelecer novas perspectivas a respeito da qualidade do material empregado para esse fim, bem como seu custo financeiro dentro da empresa, com o objetivo de garantir a eficiência contra a corrosão com um menor preço.
 
1.1 Problemática
Será que podemos afirmar que o processo de proteção de estruturas metálicas, através do processo de galvanização a quente, é o mais eficaz na redução de perdas por corrosão em empresas de mineração?
1.2 Hipóteses
I - A galvanização por imersão a quente possui vantagens em relação a outros processos de proteção, pela razão de seus custos iniciais de sistema de proteção e ciclo de vida, gerarem uma garantia de proteção durante todo o projeto de Mineração.
II - Sua maior vantagem em relação a outros processos,como Metalização e Eletrodeposição de Zinco é o tempo prolongado sem manutenção.
III - Sistemas que utilizam tintas, ao invés de galvanizar, apresentam falhas após certo período de tempo, necessitando de manutenções que geram custos muito altos para as empresas.
IV - A galvanização a quente pode gerar uma economia de até 50% às companhias num período de até 30 anos.
VI - O Zinco,como componente do meio ambiente, é 100% reciclável e aumenta a vida útil dos produtos de aço,conservando a flora e fauna.
1.3 Objetivo
Este trabalho de pesquisa tem como objetivo mostrar que a galvanização a quente é a melhor opção na proteção de chapas metálicas que serão empregadas nas construções de estruturas para mineração.
1.4 Objetivos específicos
 O projeto almeja mostrar que a galvanização por imersão a quente é a melhor maneira de se proteger estruturas de aço,visando:
I-Custo de manutenção;
II-Durabilidade do processo;
III-Eficácia em relação a outros processos.
1.5 Justificativa
Segundo a reportagem “EUA têm perdas anuais de US$300” do ICZ, os Estados Unidos gastam a quantia equivalente a trezentos bilhões de dólares anuais, pelo fato de não galvanizar suas estruturas de aço, e o Brasil cento e quarenta e sete bilhões de reais que equivalem a quatro por cento de seu PIB. A negligência quanto a esse processo protecional pode levar à morte, em razão da deterioração de uma estrutura que se rompe ao ocorrer a corrosão em uma ponte, por exemplo.
Os gastos com corrosão seriam muito inferiores se fosse utilizado aço galvanizado nos vergalhões, já que o Estado poderia se hesitar de gastar com manutenção. A escolha do tema deste projeto foi a razão da Engenharia de Materiais está ligada a esse assunto junto com outras engenharias, com a finalidade de resolver esses problemas estruturais, podendo criar materiais com proteção própria, como tintas anticorrosivas, ou processos mais eficazes de proteção estrutural. A notícia dada no site do ICZ em relação à manutenção de estruturas por não utilizar esse mecanismo, também justifica a importância da opção.
 
2 Referencial teórico
Aço é uma liga de Ferro com Carbono, contendo ainda outros elementos químicos.
Nos aços, o teor de Carbono situa-se entre 0,008 e 2,000 %; acima de 2,06 % de C, a liga é denominada ferro fundido. O teor dos elementos de liga é dosado de acordo com a finalidade a que se destina um tipo de aço. (PANNONI, 2011).
Os aços podem ser divididos de acordo com seu teor de carbono:
Tabela 1 - Teor de carbono no aço
	Teor de carbono
	Nome popular
	Menos de 0,15 %
	Aço extra doce (Teor muito baixo de Carbono)
	0,15 a 0,25 %
	Aço doce (Baixo teor de Carbono)
	0,25 a 0,40 %
	Aço meio doce (Médio teor de Carbono)
	0,40 a 0,60 %
	Aço meio duro (Alto teor de Carbono)
	0,60 a 0,80 %
	Aço duro (Teor muito alto de Carbono)
	0,80 a 1,20 %
	Aço extra duro (Teor extra alto de Carbono)
Fonte: www.gerdau.com.br/arquivos-tecnicos/12.brasil.es-ES.force.axd Fabio Domingos Pannoni, M.Sc., Ph.D.
A corrosão é o processo de degradação de um determinado material pela ação do meio. Apesar de ocorrer em vários materiais, o nosso foco será na corrosão que ocorre em aços estruturais.
Existem muitas formas de corrosão, e por isso muitas classificações. O que torna o assunto bastante amplo e complexo.
Figura 1: Tipos de corrosão
Corrosão
Uniforme
Localizada
 Macroscópica
Galvânica
Pite
Fresta
Erosão
Dissolução seletiva
Microscópica
Inter granular
Corrosão sobtensão
Fonte: Autores deste projeto
Os metais são encontrados na natureza em forma de minérios (óxidos) e para que possam ter características comerciais, é necessário um gasto de energia no processo de transformação. A corrosão dos metais puros, tanto como a corrosão de suas ligas podem ser entendidas como o processo inverso de sua obtenção, a reversão à um estado de menor energia.
A forma de corrosão mais frequente em aços é a corrosão eletroquímica, que se processa na presença de um eletrólito (água e oxigênio) e à temperatura ambiente. No processo de corrosão eletroquímica é gerada uma “pilha de corrosão”, onde se processam de forma simultânea reações anódicas e catódicas, como pode ser observado na figura 2. 
Figura 2: Reações de oxidação do ferro
Fonte: Manual de proteção de estruturas Gerdau
Controlar a corrosão eletroquímica significa paralisar ou diminuir a intensidade das pilhas de corrosão. (NUNES, 2007). 
A principal forma de inibir a ação de uma pilha de corrosão é isolando a superfície do aço em relação ao ambiente, e isso pode ser feito através da aplicação de revestimentos (tintas, vernizes ou algum metal menos nobre) à estrutura metálica.
A proteção através de tintas (Figura 3), denominada pintura, pode ser utilizada para proteger estruturas metálicas ou não metálicas. Ao endurecer a tinta forma um revestimento sólido que é capaz de proteger o material contra a corrosão, no entanto, devido à porosidade esse revestimento não é muito eficaz, e depois de um tempo o eletrólito atingirá a superfície metálica iniciando a corrosão por baixo da película protetora, além deste fator existe a possibilidade de danos provocados por choques mecânicos, que deixaram o metal exposto ao meio corrosivo.
Figura 3: Proteção por tintas
Metal
Revestimento
Meio corrosivo
(Eletrólito)
 Fonte: Autores deste projeto
O recobrimento do aço por zinco ou ligas de zinco é chamado de galvanização, existem quatro métodos diferentes de aplicação do zinco em superfícies de aço: metalização, galvanização a quente (ou a fogo), eletrodeposição e sheradização. Os dois últimos métodos não são aplicados a estruturas de aço, e o nosso interesse é na galvanização à fogo.
 Após tratamento adequado da estrutura de aço que será galvanizada, com processos como desengraxe, decapagem ácida, jateamento abrasivo e mergulho em fluxante para melhorar o contato entre o zinco e o aço, a estrutura é mergulhada em um banho de zinco com temperatura aproximada de 450 °C. A partir desta temperatura, o zinco reage com o aço, e forma ligas de Zn/Fe que se distribuem em estágios delta, zeta, gama e eta (figura 4)
Figura 4: Revestimento galvanizado e suas fases.
Fonte: Manual de proteção de estruturas Gerdau
A medida em que a estrutura de aço é retirada do banho de zinco, uma camada fina e relativamente pura de zinco adere à camada “eta” de Zn/Fe. Essa camada relativamente pura de zinco, no topo da estrutura, é a responsável por proteger a estrutura duplamente através de uma barreira metálica impermeável que impede que a umidade entre em contato com o aço, e através de uma proteção galvânica.
Se não houver danos ao revestimento de zinco a estrutura permanecerá intacta, sem corrosão, caso o revestimento de zinco seja danificado, no processo de transporte ou montagem da estrutura, a corrosão iniciará onde o aço foi exposto, neste momento a proteção galvânica é iniciada e o zinco começa a sofrer corrosão anódica (proteção catódica), mantendo o aço intacto (figura 5).
Figura 5: Proteção catódica
Fonte: Manual para especificação da galvanização por imersão a quente (ICZ)
A proteção galvânica só é possível porque o zinco é mais eletronegativo que o aço, sendo assim, enquanto existir zinco na estrutura o aço estará protegido (figura 6).
Figura 6: Potencial de eletrodo
 
Fonte: http://darcylainemartins.blogspot.com.br/2011/11/tabela-de-potenciais-padrao-dos.html
Quando o dano ao zinco possui larguras entre 1 mm e 5 mm, e dependendo do eletrólito ao qual a estrutura está exposta, ocorre a “cicatrização” da área danificada, por um recobrimento de sais de zinco que formam uma camada aderente e insolúvel (figura 7).
Figura 7: Passivação de zinco
Fonte: Manual para especificação da galvanização por imersão a quente (ICZ)
3 Metodologia
A pesquisa abordada neste projeto foi a bibliográfica. Esse gênero consiste na abrangência de toda a bibliografia já publicada em relação ao tema. Tem como finalidade, colocar o pesquisador em contato direto com o que foi escrito sobre o tema escolhido, além de examinar o tema com um novo enfoque sobre o problema dado.
 
 
 
5 Cronograma
	
	Setembro
	Outubro
	Novembro
	Introdução
	 x
	
	
	Problemática
	 x
	
	
	Hipóteses
	
	 x
	
	Objetivo
	
	 x
	
	Objetivos esp
	
	 x
	
	Justificativa
	
	
	 x
	Referencial Teórico
	
	
	 x
	Metodologia
	
	
	 x
	Cronograma
	
	
	 x
 
Referências
 
estruturasmetalicas.vilabol.uol.com.br/acos.htm
www.gerdau.com.br/arquivos-tecnicos/12.brasil.es-ES.force.axd Fabio Domingos Pannoni, M.Sc., Ph.D.
www.icz.org.br Instituto de metais não ferrosos
VASCONCELLOS, Paulo. EUA têm perdas anuais de US$ 300. Disponível em <http://www.icz.org.br/galvabrasil/2011/noticias-03.php> 
http://www.icz.org.br/upfiles/arquivos/publicacoes/galvanizacao-por-imersao-a-quente-na-mineracao.pdf 
http://darcylainemartins.blogspot.com.br/2011/11/tabela-de-potenciais-padrao-dos.html
NUNES, L.P. Fundamentos de Resistência à Corrosão. 1ed. Rio de Janeiro: Editora Interciência, Instituto de Petróleo e Gás , ABRACO (Associação Brasileira de Corrosão), 2007.
Associação Internacional do Zinco: www.zinc.org