Proteção de estruturas metálicas

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

FAculdades Campo Real
Arquitetura e Urbanismo
Diego albino polipenco da silva
formas de evitar corrosão e proteger estruturas metálicas contra incêndio
Guarapuava
2019
Diego albino polipenco da silva
formas de evitar corrosão e proteger estruturas metálicas contra incêndio
Trabalho apresentado ao Curso de Arquitetura e Urbanismo da Faculdade Campo Real, para a disciplina Construção metálica e de madeira.
Prof. Sabrine Golinhaki
Guarapuava
2019
Introdução:
A corrosão metálica é a transformação de um material ou liga metálica pela sua interação química ou eletroquímica num determinado meio de exposição, processo que resulta na formação de produtos de corrosão e na libertação de energia. Quase sempre, a corrosão metálica (por mecanismo eletroquímico), está associada à exposição do metal num meio no qual existem moléculas de água, juntamente com o gás oxigênio ou íons de hidrogênio, num meio condutor.
Formas de proteção:
As técnicas ou métodos de proteção anticorrosiva, usadas em alguns materiais de extensivo uso industrial envolvem, de maneira geral, a passivação ou a polarização do material, incluem os revestimentos, os inibidores de corrosão, as técnicas de modificação do meio, a proteção catódica e anódica. Destacando-se 3 métodos referentes ao tema:
Pintura
A pintura é a mais importante forma de proteção das estruturas metálicas. Ela tem sido empregada há muitas décadas com sucesso, e sua evolução é notável. A tinta é uma composição líquida que depois de aplicada sobre uma superfície, passa por processo de secagem ou cura e se transforma em um filme sólido, fino, aderente, impermeável e flexível. 
A tinta é uma mistura constituída por um veículo e pigmentos. O veículo é composto de resina e solvente e de alguns coadjuvantes como plastificantes, secantes e catalisadores. Pigmentos são pós orgânicos ou inorgânicos finamente divididos (com aproximadamente 5 m de diâmetro). Em suspensão na tinta líquida, eles são aglomerados pela resina após a secagem, formando uma camada uniforme sobre o substrato. Os pigmentos promovem a cor, a opacidade, a coesão e a inibição do processo corrosivo e a consistência, a dureza e a resistência da película.
A durabilidade de um sistema de pintura é fundamentalmente dependente do preparo prévio da superfície de aço. Ele é realizado tendo em vista dois objetivos principais: 
• Limpeza superficial: Trata-se da remoção da superfície de materiais que possam impedir o contato direto da tinta com o aço, como pós (diversos), gorduras, óleos, combustíveis, graxas, ferrugem, carepa de laminação, resíduos de tintas, etc. O nível requerido de limpeza superficial variará de acordo com as restrições operacionais existentes, do tempo e dos métodos disponíveis para a limpeza, do tipo de superfície presente e do sistema de pintura escolhido, uma vez que diferentes tintas possuem diferentes graus de aderência sobre as superfícies metálicas;
• Ancoragem mecânica: O aumento da rugosidade superficial proporciona um aumento da superfície de contato entre o metal e a tinta, contribuindo, desse modo, para o aumento da aderência. O perfil de rugosidade especificado está ligado à espessura (total) da camada seca de tinta.
Os tipos de tintas mais importantes para a proteção do aço-carbono, tendo como classificação o tipo de resina, são:
• Alquídicas. Conhecidas como esmaltes sintéticos, são tintas monocomponentes de secagem ao ar. São utilizadas em interiores secos e abrigados, ou em exteriores não poluídos. Como as resinas utilizadas são saponificáveis, não resistem ao molhamento constante ou à imersão em água; 
• Epoxídicas. São tintas bicomponentes de secagem ao ar. A cura se dá pela reação química entre os dois componentes. O componente A é, de modo geral, à base de resina epoxídica, e o B, o agente de cura, pode ser à base de poliamida, poliamina ou isocianato alifático. São mais impermeáveis e mais resistentes aos agentes químicos do que as alquídicas. Resistem 52 princípios da proteção de estruturas metálicas à umidade, à imersão em água doce ou salgada, a lubrificantes, combustíveis e diversos produtos químicos. As epoxídicas à base de água têm a mesma resistência daquelas formuladas à base de solventes orgânicos. De modo geral, não são indicadas para a exposição ao intemperismo (ação do sol e da chuva), pois desbotam e perdem o brilho (calcinação); 
• Poliuretânicas. São tintas bicomponentes em que o componente A é baseado em resina de poliéster ou resina acrílica, e o B, o agente de cura, é à base de isocianato alifático. As tintas poliuretânicas são bastante resistentes ao intemperismo. Assim, são indicadas para a pintura de acabamento em estruturas expostas ao tempo. São compatíveis com primers epoxídicos e resistem por muitos anos com menor perda da cor e do brilho originais; 
• Acrílicas. São tintas monocomponentes à base de solventes orgânicos ou de água, e, assim como as tintas poliuretânicas, são indicadas para a pintura de acabamento. São tintas bastante resistentes à ação do sol.
Revestimentos metálicos
O revestimento é constituído de partículas de metal líquido aplicado sobre a superfície limpa e rugosa do aço, por exemplo. A partir disso, o metal que está em sua forma líquida é solidificado ao atingir a superfície, formando uma camada levemente porosa de lâminas que se acumulam de modo a obter a máxima resistência à corrosão. Não há a formação de intermetálicos (ligas constituídas por dois elementos metálicos) e a adesão é obtida pelo ancoramento mecânico junto à superfície. O custo deste tratamento é alto, pois requer exigências especiais no preparo e limpeza da superfície.
Existem quatro métodos usuais de aplicação de revestimentos metálicos à base de zinco sobre superfícies de aço: galvanização a quente, metalização, eletrodeposição e sherardização. Desses, os últimos dois não são utilizados em estruturas de aço.
Galvanização por imersão a quente (por vezes chamada de galvanização a fogo) é um processo de aplicação de revestimentos de zinco em componentes de aço ou ferro fundido pela imersão do componente em um banho de zinco fundido. A simplicidade do processo de galvanização por imersão a quente é uma vantagem sobre outros métodos de proteção contra corrosão.
O processo constitui algumas vantagens como custo inicial competitivo, pequena manutenção/custo menor em longo prazo, vida longa, preparo superficial, aderência, menor risco de contaminação ambiental, velocidade de aplicação, proteção uniforme e proteção de sacrifício em áreas danificadas. Este ultimo fornece proteção catódica às pequenas áreas de aço expostas à atmosfera, como poros e riscos. Diferentemente dos revestimentos orgânicos, pequenas áreas danificadas não necessitam de retoques; a corrosão sob o revestimento não é possível quando se utilizam revestimentos de sacrifício.
 
Os revestimentos metálicos também podem ser obtidos por proteção catódica e anódica, realizada através da aplicação de corrente anódica ou impedindo a difusão de oxigênio através de processo catódico. 
A proteção anódica é empregada com sucesso somente para os metais e ligas formadores de películas protetoras, especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferro-cromo e ligas de ferro-cromo-níquel. Os protetores anódicos são aqueles que atuam nas reações anódicas, ou seja, aqueles que migram para a superfície anódica, causando passivação em presença de oxigênio dissolvido. Este tipo de protetor reage com o produto de corrosão inicialmente formado, dando origem a um filme aderente e extremamente insolúvel em sua superfície, resultando em sua proteção.
A proteção catódica é utilizada com eficiência para a proteção de estruturas metálicas completamente nuas, sua aplicação torna-se extremamente econômica e mais simples quando as superfícies a proteger são previamente revestidas.
Sua finalidade, nesses casos, consiste em complementar a ação protetora dos revestimentos que sempre contêm poros, falhas e se tornam deficientes com o passar do tempo. A proteção catódica e o revestimento são, assim, aliados importantes que, de maneira econômica e segura, garantem ao longo dos anos a integridade das estruturas metálicas. Os protetores catódicos são substâncias que possuem íons metálicos capazes de reagir com a alcalinidade catódica, produzindo assim compostos insolúveis. Esses compostos envolvem toda a área catódica, impedindo a difusão do oxigênio e dos elétrons, inibindo o processo catódico. 
Inibidores de corrosão.
Um dos principais métodos adotados pela indústria para prevenir ou minimizar a corrosão é o uso de inibidores de corrosão específicos. Inibidores de corrosão são compostos químicos normalmente utilizados em pequenas concentrações, sempre que um metal se encontra em contato com um meio agressivo. A presença de tais compostos, retarda o processo de corrosão, e mantém a sua taxa em um mínimo e, assim, evita perdas econômicas devido a corrosão metálica. Os compostos químicos que podem ser utilizados para esta finalidade devem apresentar alguns requisitos relativos à estrutura e comportamento químico. Os compostos inorgânicos, por exemplo, devem ser capazes de oxidar o metal, formando uma camada passiva sobre a sua superfície.
Os inibidores orgânicos são compostos orgânicos contendo insaturações e/ou grupamentos fortemente polares em sua estrutura com a presença de átomos de nitrogênio, oxigênio ou enxofre. Esses inibidores são geralmente indicados para proteger os materiais metálicos em meio ácido; são inibidores de adsorção, os quais se adsorvem sobre as regiões catódicas e/ou anódicas do metal, protegendo-o. Como por exemplo, pode-se citar aminas, aldeídos, mercaptanas, compostos heterocíclicos nitrogenados, compostos contendo enxofre e compostos acetilênicos. A função polar é normalmente considerada o centro de quelação no processo de adsorção química. 
A adoção de uma ou mais formas de proteção contra a corrosão dos metais deve levar em conta aspectos técnicos e econômicos. Entre os aspectos técnicos, o meio de exposição é um parâmetro de grande importância. Quanto a este parâmetro, o uso de inibidores de corrosão ou o controle de agentes agressivos são impraticáveis nos casos em que se deseja proteger um determinado metal contra a corrosão atmosférica e o mesmo vale para a utilização da proteção catódica, restando nestes casos somente a modificação do metal ou a interposição de barreiras como uma alternativa para proteção contra a corrosão.
Proteção de estruturas metálicas em casos de incêndio.
Introdução
Os objetivos fundamentais da segurança contra incêndio são:
• Risco a vida, este entende-se pela exposição severa dos usuários da edificação à fumaça ou ao calor e, em menor nível, ao desabamento de elementos construtivos sobre os usuários ou equipe de combate. A principal causa de óbitos, em incêndio, é a exposição à fumaça asfixiante que ocorre nos primeiros momentos do incêndio. Assim, a segurança à vida depende prioritariamente da rápida desocupação do ambiente.
• Reduzir a perda patrimonial, este por sua vez, é a lesão concreta que afeta um interesse relativo ao patrimônio da vítima consistente na perda ou deteriorização, total ou parcial, dos bens materiais que lhe pertencem.
Todos os materiais estruturais de uso comum, tais como concreto, aço, madeira ou alumínio apresentam profundas alterações em suas propriedades quando sujeitos às altas temperaturas. O aço estrutural, apesar de sua robustez e benefícios de suportar elevadas cargas de peso sobre os pilares e as vigas, é um material que ao ser exposto a elevadas temperaturas, perde a sua resistência a partir dos 500º C. Pela curva do incêndio padrão, as temperaturas podem atingir até 1000º C durante um incêndio, e, portanto, o aço estrutural deve ser protegido adequadamente.
As medidas de segurança e proteção contra incêndio podem se classificar em ativas e passivas. As medidas ativas prevêem a existência de meios adequados ao salvamento das pessoas, começando pelo próprio projeto arquitetônico. Estas medidas também visam reduzir a probabilidade de ocorrência de incêndios severos, através da atuação em suas causas acidentais e da detecção de focos e limitações das possibilidades de propagação. As medidas de proteção passivas visam reduzir a probabilidade de colapso estrutural sempre que ocorra um incêndio severo. Essa probabilidade depende da resistência de um elemento de construção à ação do fogo por determinado período, mantendo sua segurança estrutural (estabilidade, estanqueidade e isolamento).
Métodos de proteção das Estruturas Metálicas
Revestimento Intumescente
Utilizando um material com a mesma aparência e acabamento das pinturas convencionais, no entanto, com propriedades que permite a proteção contra o fogo por até 120 minutos. Ao entrar em contato com temperaturas superiores a 200º C, o revestimento intumescente se expande por múltiplas vezes o seu tamanho, protegendo o aço estrutural das temperaturas críticas de falência.
Argamassa Projetada de Baixa e Alta densidade
Material com aparência rugosa, fabricada a partir de materiais fibrosos e derivados rochosos como a vermiculita. É projetada sobre a estrutura metálica em espessuras que variam entre 1,5 a 2,5 cm. Protegem o substrato do calor por apresentarem baixa condutividade térmica. Não é recomendada para estruturas expostas pela aparência rústica que confere e fragilidade a impactos mecânicos.
Placas de Silicato de Cálcio
Material gessado específico para estruturas metálicas, em formato de placas de 15mm, são cortadas uma a uma nas medidas requeridas e envolvidas nas estruturas metálicas seguindo normas adequadas. Em alguns casos é necessário vedar as juntas entre as placas com materiais de firestop, para que a sua proteção seja efetiva em caso de incêndio. Por ocuparem espaços de áreas úteis e serem mais frágeis, não são recomendadas, por exemplo, em garagens ou áreas expostas a impactos mecânicos. O tempo de instalação também costuma ser maior, devido ao trabalho artesanal e de encaixe das placas.
Referências:
Disponível em: http://www.skylightestruturas.com.br/downloads/manual-protecao-de-estruturas.pdf/ Acesso em 14 de agosto de 2019
Frauches-Santos, C.; Albuquerque, M. A.; Oliveira, M. C. C.; Echevarria, A. A Corrosão e os Agentes Anticorrosivos. Disponível em: http://rvq-sub.sbq.org.br/index.php/rvq/article/view/490/422/ Acesso em 14 de agosto de 2019
OLIVEIRA, R. B. R.S. - MORENO , A. L. – JUNIOR, L. C. M. VIEIRA. Intumescent paint as fire protection coating. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/riem/v10n1/pt_1983-4195-riem-10-01-00220.pdf/ Acesso em 15 de agosto de 2019
Disponível em: http://www.acaogerdau.com.br/profissionaldoaco/blog/manual_corrosao.pdf/ Acesso em 17 de agosto de 2019
PANNONI ,FABIO DOMINGOS, M.Sc., PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS FRENTE AO FOGO. Disponível em: http://www.cursoscbca.com.br/moodle/arquivos/pdfs/Sist_Estrut_Mod9_bibliografia/Protecao_de_estruturas_metalicas_frente_ao_fogo.pdf/ Acesso em 17 de agosto de 2019