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Materiais de Construção Civil Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Dr. Ernesto Silva Fortes Revisão Textual: Prof. Esp. Claudio Pereira do Nascimento A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil • Introdução; • Normalização; • Produção do Alumínio – Fundição; • Matriz por Gravidade; • Matriz sob Pressão; • A Cera Perdida; • Tixofundição; • Reciclagem; • Características do Alumínio; • O Alumínio na Construção Civil; • Características para Projeto; • Perfil de Alumínio para Construção Civil; • O Alumínio na Arquitetura – Materiais para Fachadas. • Apresentar a tecnologia do alumínio como material para a construção civil, como alternativas modernas e econômicas com menor impacto ambiental e como alternativa até para materiais tradicionais no setor, como madeira e alvenaria. OBJETIVO DE APRENDIZADO A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Introdução O aço sem dúvida é a liga mais utilizada na construção civil pelo seu largo uso como reforço para as estruturas de concreto armado. De acordo com a Associa- ção Brasileira do Alumínio (Abal), a construção civil é o terceiro maior mercado consumidor de alumínio do Brasil. Em 2015 foram usadas 198 mil toneladas desse material no setor de construção, destes, 83% foram empregados na fabricação de esquadrias, fachadas, guarda-corpos, portas e janelas. Mesmo com a retração do mercado de construção civil, o crescimento da procura por sustentabilidade tem desencadeado o maior aproveitamento do alumínio na construção. A European Aluminium Association (EAA) destaca três características do alu- mínio que o tornam “material sustentável”: 1. 100% reciclável, sem perda de qualidade; 2. ciclo de vida “cradle-to-cradle” - criar e reciclar ilimitadamente; 3. alta durabilidade. É importante ressaltar que economia e sustentabilidade na construção não signi- fica abrir mão da beleza. O setor de alumínio tem inovado no design de suas peças com novos desenhos, cores e tratamentos, aumentando as opções ofertadas para os clientes com preços competitivos e benefícios adicionais. Estruturas em alumínio são cada vez mais comuns na construção civil. Diante da necessidade por alternativas modernas, econômicas e com menor impacto am- biental, engenheiros e arquitetos estão adotando o metal nas diversas aplicações de uma obra. Em alguns casos pode ser uma alternativa até para materiais tradicionais no setor, como madeira e alvenaria. Entre os anos de 2000 e 2003 houve uma queda na quantidade de alumínio uti- lizada na construção civil, porém nos últimos anos houve um crescimento acelera- do no setor com uma variação de até 15% nos anos seguintes até 2016, conforme a Associação Brasileira de Alumínio (Abal, 2016). E são vários os fatores que indicam o alumino como uma boa opção na constru- ção civil, principalmente em projetos sustentáveis. Para muitos profissionais da área, o material representa: • longevidade; • modernidade; • inteligência, além da qualidade estética em revestimentos e fachadas. O alumínio continuará sendo o metal importante para o futuro, devido à sua resistência, leveza e potencial de reciclagem. 8 9 Normalização A ABNT é o Foro Nacional de Normalização, por reconhecimento da sociedade brasileira desde a sua fundação, em 28 de setembro de 1940, e confirmado pelo Governo Federal por meio de diversos instrumentos legais. É responsável pela ges- tão do processo de elaboração das Normas Brasileiras (NBR), destinadas aos mais diversos setores. A ABNT participa da normalização regional na Associação Mercosul de Nor- malização (AMN), na Comissão Pan-Americana de Normas Técnicas (Copant), da normalização internacional na International Organization for Standardization (ISO) e na International Electrotechnical Commission (IEC), influenciando o con- teúdo de normas e procurando garantir condições de competitividade aos produtos e serviços brasileiros, além de exercer seu papel social. Além disso, a ABNT também é um Organismo de Avaliação da Conformidade acreditado pelo Inmetro para a certificação de diversos produtos, sistemas e pro- gramas ambientais, como o rótulo ecológico e a verificação de inventários de gases de efeito estufa. Normas Técnicas A ABAL é supervisora e mantenedora do Comitê Brasileiro do Alumínio – ABNT/CB-035, responsável pela elaboração e revisão de Normas Técnicas para toda a cadeia do alumínio, compreendendo minério (bauxita), óxidos, metal primá- rio, ligas, produtos brutos, semiacabados e acabados e revestimentos superficiais, no que concerne à terminologia, requisitos, métodos de ensaio e generalidades. Abaixo são apresentados segundo, o Comitê Brasileiro do Alumínio – ABNT/ CB-035, as mais recentes normas que regulamenta a indústria do alumínio: • ABNT NBR 8116:2018, Alumínio e suas ligas – Produtos extrudados – Tole- râncias dimensionais. • ABNT NBR 14761:2017, Folhas de alumínio e suas ligas em bobinas para uso doméstico e institucional – Requisitos. • ABNT NBR 16598:2017, Alumínio e suas ligas — Definições e métodos de cálculo para determinação do conteúdo reciclado em produtos extrudados, laminados e fundidos. • ABNT NBR 12609:2017, Alumínio e suas ligas – Tratamento de superfície – Anodização para fins arquitetônicos – Requisitos. Lista completa das Comissões de Estudo (CE) e da Comissão de Estudo Especial (CEE) é apresentado abaixo: • ABNT/CB-035.000.001 – CE de Caracterização Física, Química Metalográ- fica do Alumínio e suas ligas. 9 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil • ABNT/CB-035.000.002 – CE de Produtos Extrudados. • ABNT/CB-035.000.003 – CE de Produtos Fundidos. • ABNT/CB-035.000.004 – CE de Produtos Laminados. • ABNT/CB-035.000.005 – CE de Tratamento de Superfície. • ABNT/CB-035.000.007 – CE de Terminologia. • ABNT/CB-035.000.009 – CE de Estruturas em Ligas de Alumínio. • ABNT/CB-035.000.010 – CE de Reciclagem de Alumínio. • ABNT/CEE-145 – CEE de Minérios de Al, Óxido de Al, Al Primário e Insu- mos para Produção de Al Primário. Produção do Alumínio – Fundição Fundição:É um dos primeiros processos industriais utilizados na produção de produtos metálicos. As propriedades do alumínio e a tecnologia moderna oferecem excelentes con- dições, com controles científicos adequados, para que possam produzir grandes quantidades de peças mantendo uma qualidade uniforme. O mercado conta com excelentes ligas de alumínio que proporcionam uma grande variedade de propriedades para as peças fundidas. As principais são: a) Baixa temperatura de fusão; b) Forte tendência à oxidação; c) Baixa densidade; d) Alta condutividade térmica; e) Elevado coeficiente de dilatação. A seguir serão expostos os tipos de produção do alumínio conforme apresentado e especificado pela Associação Brasileira do Alumínio - Abal (2018), as Comissões de Estudo, ABNT/CB-035 (2018) e Reis (2005). Tipos de Processos Produção Conforme apresentado pela Abal (2018), uma das vantagens mais importan- tes do alumínio é o fato de poder ser transformado com facilidade. O alumínio pode ser laminado em qualquer espessura e extrudado numa infinidade de perfis de seção transversal constante e de grande comprimento. O metal também pode ser forjado ou impactado. Arames de alumínio trefilados a partir de vergalhões dão origem a fios de alumínio que após serem encordoados transformam-se em cabos condutores. 10 11 A facilidade e a velocidade com o qual o alumínio pode ser usinado é outro importante fator que contribui para difundir o uso desse material e que também aceita praticamente todos os métodos de união, tais como rebitagem, soldagem, brasagem e colagem. Além disso, para a maioria das aplicações do alumínio não são necessários revestimentos de proteção, Abal (2018). Fundição A fundição pode ser feita por gravidade, com uso de areia ou molde metálico e sob pressão, (alta ou baixa). Além desses, há também processos especiais com cera perdida e fundição centrifugada, dependendo da quantidade de peças a serem fundidas, do nível de acabamento ou do grau de precisão dimensional. Os processos de fundição se dividem em: Moldes de areia É um processo que pode ser feito por moldagem em areia verde e em cascas de Shell, cura a frio, com dióxido de carbono e loast foam, conforme Figura 1. Areias verdes são areias aglomeradas com argila no estado úmido. Esse ma- terial é constituído por granulados refratários chamados de areias-base e por um produto com capacidade de coesão e plasticidade – o aglomerante – que neste caso é a argila. As areias de fundição podem ser: • Naturais; • Semissintéticas (com adições para correção ou melhoria das propriedades naturais); • Sintéticas (obtida pela mistura dos constituintes básicos isoladamente tais como: areia, aglomerantes, aditivos e plastificantes). O vazamento de metal líquido em moldes de areia é uma das mais antigas artes industriais. Ainda é utilizado quando as peças fundidas são requeridas em pequenas quantidades, de tamanho excepcionalmente grande ou muito intricadas. F igura 1 – Ilustração da fundição do alumínio em moldes de areia Fonte: iStock/Getty Images 11 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Matriz por gravidade Feito por gravidade, esse processo consiste em obter peças por meio do va- zamento do metal líquido em um molde metálico, também chamado de coquilha, conforme ilustrado na Figura 2. • A introdução do metal é essencialmente determinada pela força da gravidade. • Peças com melhor acabamento superficial são produzidas pela fundição em matriz por gravidade. • O metal é vazado dentro de uma matriz de ferro ou de aço. • Este processo torna-se econômico quando há uma demanda para um número considerável de peças. Figura 2 – Ilustração da fundição do alumínio pelo processo da matriz por gravidade. Fonte: Acervo do Conteudista Matriz sob Pressão Consiste na injeção de um metal líquido contido em um recipiente (câmara de injeção) para o interior da cavidade de um molde fabricado em aço, por meio de um pistão, apresentado na Figura 3. I. Na primeira fase, o ar é eliminado da câmara de injeção. II. Depois, há um rápido preenchimento da cavidade do molde para evitar o resfriamento do metal. 12 13 III. A última etapa é a compactação do metal para diminuir o volume das microporosidades decorrentes da contração de solidifi cação do metal. » Para grandes volumes de peças, a fundição em matriz sob pressão é a mais vantajosa. » O metal é forçado a penetrar em matrizes de aço sob a força de pressão hi- dráulica. » Os fundidos com grande precisão de detalhes são produzidos desta forma. • O método tem sido cada vez mais empregado em peças fundidas até o tamanho de blocos de cilindros. Fig ura 3 – Esquema de fundição do alumínio, matriz sob pressão Fonte: Chiaverini, 1986 A Cera Perdida É o processo mais antigo utilizado quando um alto grau de precisão dimen- sional é requerido, mas o número de pe- ças é relativamente pequeno. Nele, um modelo consumível é revestido com uma fina camada refratária, a qual é subse- quentemente endurecida em estufa para formar o molde. A Figura 4 apresenta uma série de pe- ças fundidas. Figu ra 4 – Ilustração de série de peças fundidas Fonte: Wikimedia Commons As peças fundidas de alumínio têm suas principais aplicações na área automoti- va e de transportes, que representam cerca de 60% do consumo do alumínio nesse segmento. Como exemplo, podemos citar blocos de motor, caixas de câmbio, car- caça de motores e rodas para automóveis e veículos pesados, entre outros. 13 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Tixofundição Também chamado de fundição de ligas semissólidas de alumínio, o processo é novo no Brasil, já utilizado em larga escala em países desenvolvidos como Japão, Estados Unidos, Alemanha e Itália. A tecnologia utiliza, ao invés de alumínio líquido, o metal em “pasta”, evitando o desgaste no contato entre o metal e o molde, aumentando a produtividade. As principais aplicações desse processo são: • Na indústria automotiva: • Na fabricação de peças: » Como suspensões; » Carcaças; » Discos de embreagem; » Entre outras. A técnica é usada desde 1982 e tem como uma de suas principais vantagens o menor desgaste das peças usadas no processo. Por ser um material 60% sólido e 40% líquido, a fundição de semissólidos permite um menor atrito entre o molde e o metal, aumentando sua vida útil e, consequentemente, a produtividade. Com isso, o material fundido não apresenta porosidades, tampouco segregação de elementos de liga, oferecendo um resultado de melhor qualidade ao produto final. Num exemplo prático, o uso do processo de fundição de ligas semissólidas de alumínio permite que uma peça como o suporte do motor tenha seu peso reduzido de 5 kg para 3 kg com a tixofundição. Laminação É um processo de transformação mecânica que consiste na redução da seção transversal por compressão do metal, por meio da passagem entre dois cilindros de aço ou ferro fundido, com eixos paralelos que giram em torno de si mesmos, conforme a figura 5. Esta seção transversal é retangular e refere-se a produtos laminados planos de alumínio e suas ligas, compreendendo desde chapas grossas com espessuras de 150 mm, usadas em usinas atômicas, até folhas com espessura de 0,005 mm, usadas em condensadores. 14 15 Figur a 5 – ilustração do processo de produção do alumínio por laminação Fonte: ABAL, 2006 Os principais tipos de produtos laminados são: • Chapas planas ou bobinadas; • Folhas e discos. Esses semimanufaturados têm diversas aplicações em setores como transpor- tes (carrocerias para ônibus, equipamentos rodoviários, elementos estruturais etc.), construção civil (telhas, fachadas, calhas, rufos etc.), embalagens (latas, descartáveis e flexíveis) e bens de consumo (panelas, utensílios domésticos etc.). Existem dois processos tradicionais de laminação de alumínio: • Laminação a quente; • Laminação a frio; • Laminação contínua. Estampagem Chapas e discos de alumínio sãoamplamente utilizados para repuxação e es- tampagem profunda. Nesse processo, o material é pressionado por um punção contra uma matriz, como acontece com os utensílios domésticos e latas de bebidas. Estas operações requerem material com grande plasticidade, alta ductilidade e com uma baixa taxa de encruamento. Os melhores resultados são obtidos quando o me- tal possui um tamanho de grão pequeno e uniforme. Assim, as ligas das séries 1xxx e 3xxx são mais utilizadas para estas aplicações, a não ser que os componentes acabados tenham que ter maior resistência. 15 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Punção Disco Prensa Chapas Matriz Figura 6 – Teste de dobramento Outro método usado para confirmar se um determinado material foi escolhido adequadamente é um simples teste de dobramento, conforme figura 6. É realizado em chapas de espessura fina em que se determina qual o menor raio em que elas conseguem ser dobradas sem se romper. Enquanto um material recozido pode ser dobrado completamente, um raio cujo dobramento é de cinco vezes a espessura pode ser o mínimo obtido para material duro, totalmente tratado termicamente. Extrusão por Impacto Também chamado de extrusão a frio, esse processo aumenta a resistência do material, melhora o acabamento superficial e permite tolerâncias dimensionais mais estreitas. O material sofre um súbito impacto por meio de um punção, provocando o seu estiramento, como é o caso dos tubos de remédio e de aerossóis. Extrusão É um processo de transformação termomecânica no qual um tarugo de metal é reduzido em sua seção transversal quando forçado a fluir através do orifício de uma matriz (ferramenta), sob o efeito de altas pressões e temperatura. Como uma pasta de dente sendo expelida para fora de seu tubo. A variedade de perfis que podem ser extrudados em alumínio é praticamente ilimitada. O processo reduz custos, pois elimina operações posteriores de usina- gem ou junção e possibilita a obtenção de seções mais resistentes pela adequada eliminação de juntas frágeis e uma melhor distribuição de metal. Entre os principais tipos de produtos extrudados estão perfis sólidos, tubulares e semitubulares. Suas aplicações são ideais para os setores de construção civil, bens de consumo, indús- tria elétrica e transportes. Extrusão do alumínio: https://goo.gl/eJjHYV Ex pl or 16 17 Trefi lação É um processo de transformação pela deformação mecânica a frio que permite a diminuição da seção transversal de um produto pela passagem através de uma matriz, por esforço de tração. Análogo a laminação, o processo aumenta as propriedades mecânicas da liga, diminuindo as tolerâncias dimensionais, melhorando o acabamento superficial e produzindo bitolas que seriam mais complexas de se obter por extrusão. Normalmente, são trefiladas ligas não tratáveis (aumentando suas propriedades mecânicas) e tratáveis termicamente (nas quais a função é a de precisão dimensional). A indústria utiliza dois sistemas de trefilação: • Em bancos: para barras e tubos de maior diâmetro; • Em blocos rotativos: para dimensões menores de vergalhões e tubos. Forjamento O forjamento é o processo de conformação pelo qual se obtém a forma desejada de uma peça por martelamento ou aplicação gradativa de uma pressão. A maioria das operações de forjamento é feita a quente. A indústria utiliza três métodos de forjamento: matriz aberta; matriz fechada com rebarba; matriz fechada sem rebarba. No forjamento do alumínio, um bloco, tarugo ou perfil é aquecido e pressionado contra uma matriz bipartida na qual foi escavada a forma da peça em negativo. O metal escoa preenchendo a cavidade formada pelo ferramental, tomando a forma da peça. Depois das ligas ferrosas, o alumínio é o metal mais utilizado para forjamento, sendo utilizado principalmente nas indústrias aeronáutica, bélica, transportes, má- quinas e equipamentos. Sua aplicação abrange peças como rodas, eixos, longari- nas, bielas, peças de bicicletas, motores, rotores, engrenagens, pistões etc. Soldagem O desenvolvimento de métodos para a soldagem do alumínio e suas ligas abri- ram um novo segmento de mercado em aplicações, como pontes, construções, transportes (embarcações, trens e automóveis) etc. O alumínio e suas ligas podem ser soldados satisfatoriamente com a escolha adequada da liga de adição, por meio da utilização de técnicas apropriadas, visto que as linhas de solda são bem resisten- tes para as suas várias aplicações. A escolha do processo de soldagem é determinada pela espessura do material, tipo de cordão de solda, requisitos de qualidade, aparência e custo. A soldagem envolve a fusão conjunta das bordas a serem unidas, frequentemente pela adição de metal líquido para preencher um canal com a forma de V. O cordão de solda é composto, parcial ou totalmente, por um metal-base de ressolidificação com uma estrutura bruta de fusão. Tradicionalmente, a solda de oxiacetileno utiliza um fluxo 17 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil de sal líquido para dissolver o óxido de alumínio e cobrir o metal líquido. A maioria dos métodos modernos protege o alumínio líquido com um gás inerte (argônio ou hélio), sendo que os dois processos mais conhecidos e utilizados são o MIG e o TIG, descritos a seguir: Processo de solda MIG (Metal Inert Gas) A soldagem MIG, é um processo em que o arco elétrico, obtido por meio de uma corrente contínua, é estabelecido entre a peça e um arame de alumínio ou liga de alumínio que combina as funções de eletrodo e metal de adição numa atmosfera de gás inerte. No processo MIG, o eletrodo é sempre o polo positivo do arco elétrico. Utilizando-se as versões automáticas e semiautomáticas, é possível soldar o alumínio desde espessuras finas, cerca de 1,0 mm, até espessuras sem limite. Tal como no processo TIG, o gás inerte protege a região do arco contra a conta- minação atmosférica durante a soldagem. Na soldagem MIG do alumínio, normal- mente, são utilizados os gases argônio, hélio ou uma mistura de argônio/hélio. Processo de soldagem MIG (metal inert gas): https://goo.gl/HZvorP Ex pl or Processo de solda TIG (Tungsten Inert Gas) O processo TIG, é o mais aplicado na soldagem das ligas de alumínio e foi o primeiro a ser desenvolvido com proteção de gás inerte adequado para soldar o alumínio. Na soldagem TIG, o arco elétrico é estabelecido entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça, numa atmosfera de gás inerte. Nesse proces- so, o arco elétrico pode ser obtido por meio de corrente alternada (CA), corrente contínua (CC) e eletrodo positivo ou corrente contínua e eletrodo negativo. Processo de solda TIG (tungsten inert gas): https://goo.gl/FmYxTa Ex pl or Usinagem Embora quase todas as ligas possam ser usinadas, a ação de corte da ferramenta é mais efetiva em materiais de ligas completamente envelhecidas termicamente, com baixo alongamento. Estas produzem cavacos menores, em contraste com as características das aparas contínuas dos materiais mais moles e mais dúcteis. Ligas especiais de fácil usinagem, desenvolvidas para trabalhos em tornos auto- máticos de alta velocidade, contêm adições de elementos de ligas, tais como chum- bo, bismuto, antimônio ou estanho. A presença destes elementos na estrutura do metal propicia a fratura de cavacos em fragmentos menores na ferramenta de corte. 18 19 Ligas de fundição com alto teor de silício, de maneira contrária, necessitam de menores velocidades e retificação mais constante da ferramenta de corte, devido às partículas abrasivas de silício presentes na microestrutura. Ilustração do pro- cesso de usinagem. Usinagem de uma peça de do alumínio: https://goo.gl/5j8xJ7 Ex pl or Acabamentos É importante observar que o alumínio é normalmente usado sem acabamentos especiais de qualquer espécie. Isso se aplica a todas as diferentes formas de alumínio, considerando-se chapas para telhas, perfis extrudados para construção de estufas,móveis tubulares para jardim, pistões fundidos para veículos automotores ou folha para embalagem de alimento. Em outras palavras, para muitas aplicações, o acabamento natural do alumínio é totalmente satisfatório, tanto em aparência como em durabilidade. O alumínio é adequado a numerosos acabamentos superficiais de proteção e decoração, alguns próprios do alumínio e outros que também se aplicam a outros metais. Anodização Anodização é o processo pelo qual um filme de óxido natural é artificialmente produzido no alumínio, por meio do ânodo de um eletrólito. O filme anódico recém-formado, antes do estágio final de selagem, é poroso e pode absorver material de coloração. Essa é a base da maioria dos acabamentos coloridos anodi- zados e possibilita a impressão em determinadas áreas, reproduzindo claramente pequenos detalhes. Uma variada gama de cores para aplicações arquitetônicas podem também ser obtidas sem uma separação do tratamento de coloração. Uma porcentagem con- trolada de silício e outros elementos são introduzidos na composição da liga e a composição do eletrólito é modificada. A durabilidade das cores independe da solidez à luz dos corantes ou dos pigmentos e eles são, por isso, especialmente duráveis. A anodização de coloração natural também é frequentemente empregada para conferir uma resistência adicional à corrosão. Acabamentos Mecânicos Além de oferecer uma boa resposta às operações de polimento mecânico nor- mal e de lustramento, o alumínio pode receber texturas decorativas por processos mecânicos. As lavragens são realizadas em chapas por cilindros gravados com o re- levo desejado. Efeitos de acabamento acetinado podem ser dados por meio de es- covamento, jateamento ou aplicação de um composto de polimento sem gordura. 19 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Pintura Diversos tipos de pintura baseadas em acrílicos, vinilas e outros plásticos, são adições vantajosas à ampla gama de acabamentos para o alumínio. Especialmen- te em chapas para aplicações na construção civil e na manufatura dos vários tipos de móveis. Filmes plásticos podem ser aplicados na forma laminada, permitindo o uso de revestimentos em relevos mais espessos. Tintas e vernizes aderem facilmente ao alumínio, próprios para a impressão de detalhes informativos e para realçar a apa- rência de todos os tipos de embalagens. Reciclagem Um diferencial do alumínio, a reciclabilidade sem perda de propriedades físico/ químicas, torna o metal uma excelente escolha, principalmente para as embala- gens de bebidas carbonatadas (refrigerantes, cervejas etc.). O processo de recicla- gem, além de colaborar com a preservação ambiental, tem na economia de energia uma das suas maiores vantagens – utiliza apenas 5% da energia necessária para a produção do metal primário a partir do minério. O processo industrial de reapro- veitamento da sucata do alumínio obedece às seguintes etapas: Estes tipos de fornos são próprios para a fundição da sucata de alumínio: I. Rotativos De tecnologia mais antiga, tem rendimento metálico entre 50% e 60%. II. Rotativos Selado Os fornos rotativos são selados com sal de cobertura e têm um aproveitamento de até 85%, apresentando pouca geração de borra preta. III. Sidewell sem Sal Os fornos do tipo sidewell, também chamados de revérberos, são de tecnologia mais moderna, ideais para retalhos de baixas espessuras (0,15-0,20mm). IV. De indução (pouco utilizados); V. De plasma (em desenvolvimento). Fruto da recuperação da sucata do alumínio, as ligas secundárias permitem que o metal seja utilizado na fabricação de diversos semielaborados e elaborados como chapas, perfis etc., prontos para reutilização nos mais diversos segmentos da in- dústria do alumínio. 20 21 Características do Alumínio Usado pela primeira vez na arquitetura em 1884, quando foram fundidos 2.800 gramas para formar a camada protetora do monumento de Washington. O alumí- nio consagra-se definitivamente em segundo lugar entre os metais mais utilizados, tendo a sua aplicação em obras como: • Centrais nucleares; • Complexos petroquímicos: • Edifícios: • Automóveis e caminhões: • Arcos: • Aviões: • Como refletor de calor e luz. De grande reatividade, o alumínio não se encontra em estado puro, aparecendo geralmente em: • Substâncias oxigenadas; • Fluoretos ou silicatos de constituição complexa. O óxido de alumínio (coríndon) ocorre na natureza sob duas formas: • Coríndon límpido e colorido (rubis e safiras); • Coríndon impuro (esmeril), que contém o ferro como principal impureza. Principais Características do Alumínio O principal minério é a bauxita, nome devido à cidade de Lex Baux, na França, onde foi encontrado em 1821. As principais características do alumínio, conforme apresentadas e definidas pela Abal, (2006), são: 1) Peso específi co entre 2,56 e 2,70 g/cm3; 2) Ruptura à tração entre 8 e 14kg/mm²; 3) Dureza Brinell, 20; 4) Funde a 650/660ºC; 5) Bom condutor térmico e elétrico; 6) Boa resistência à corrosão; 7) Quanto mais puro o alumínio, maior a resistência à corrosão e menor a resistência mecânica; 21 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil 8) A liga com 3% de cobre, 1% de manganês e 0,5% de magnésio, gera o duralumínio, material que substitui o aço em muitas situações; 9) O bronze de alumínio é a liga que contém 90/95% de cobre e 10/5% de alumínio; 10) Condutibilidade elétrica inferior à do cobre, porém mais indicado que este por ter densidade menor; 11) Utilizado produção de cabos elétricos destinados à condução de altas tensões; 12) Excelente condutor de calor (utilizado em gigantescos trocadores de calor industriais, bem como em bandejas para gelar alimentos). Na construção civil, é utilizado em: • Fios e cabos elétricos; • Coberturas: • Revestimentos: • Esquadrias (portas, janelas, vitrôs); • Guarnições; • Arremates etc. As aplicações no mercado da construção são muito variadas devido à capacidade de transformação tanto nas formas físicas (espessuras variáveis, ângulos perfeitos, texturas diversificadas) como nas características mecânicas (plasticidade, resistência, condutividade, receptividade a tratamentos de superfície). O Alumínio na Construção Civil O alumínio na construção civil é sinônimo de beleza, longevidade, modernidade e inteligência construtiva. Produtos como esquadrias de alumínio, painéis de revestimento, fachadas en- vidraçadas, estruturas de alumínio para coberturas, estruturas de alumínio para fe- chamentos laterais, divisórias, forros, box, utensílios para a construção, formas de alumínio para paredes de concreto, andaimes, escoras telhas, entre tantas outras soluções são facilmente montados e manuseados nos canteiros de obras e dão um toque de sofisticação, funcionalidade e bom gosto as construções, Reis (2011) e Abal (2013). A inovação, sem dúvida, é a palavra de ordem em todos os setores produtivos e a construção civil não fica fora disso. Novas tendências da engenharia vêm aumen- tando o uso de estruturas pré-fabricadas de alumínio em substituição aos métodos mais tradicionais compostos por madeira e alvenaria, Abal (2017). O perfil de alumínio é extremamente durável e resistente à corrosão, especial- mente devido à anodização e à pintura, Reis (2011). 22 23 Para estruturas de telhados, por exemplo, é o composto mais leve entre os mais utilizados e suporta todos os tipos de telhas e calhas, mesmo sendo dez vezes me- nos pesado do que outros que usam madeira. As janelas de alumínio também vêm ganhando bastante espaço nos projetos da construção civil, bem como as esquadrias de alumínio que, devido à sua resistência, acabam sendo fundamentais na redução dos custos de manutenção predial. Além do que, o alumínio permite aos arquitetos explorarem toda a sua criatividade ao combiná-lo com outros elementos das construções. Por isso, as fachadas compos- tas com o metal valorizam os imóveis por seu alto desempenho, estética e funcio-nalidade garantida, Trovato (2013). Conforme apresentado por Abal (2017) e Trovato (2013), devido ao fato de ser 100% reciclável, tanto o perfil alumínio quanto os demais itens produzidos com o metal são sustentáveis. Portanto, o uso de seus derivados nas edificações contribui com maior aproveitamento, custos competitivos e ainda reduz a extração de de- mais matérias primas da natureza. Duráveis e resistentes às intempéries, os produ- tos de alumínio têm vida média acima de 40 anos e proporcionam um excelente acabamento – pintado ou anodizado. Não é difícil entender porque o alumínio é o material ideal para empreendimen- tos sustentáveis, sendo largamente aplicado como solução nos chamados “green buildings” (Edifícios verde). O alumínio é infinitamente reciclável e traz vantagens em eco eficiência, uma vez que, aliado a outros materiais, propicia um ótimo padrão de isolamento térmico e, por isso, contribui para a economia no consumo de energia elétrica. Importante destacar também que o alumínio permite inúmeras possibilidades arquitetônicas que favorecem o melhor aproveitamento da iluminação natural, Abal (2017). O alumínio permite uma diversidade de formatos, designs, pelo fato de que o seu processo de transformação obtêm praticidade, produtividade num processo industrial, quando comparado com outros materiais. O alumínio na construção civil teve considerável aumento em seu uso e, hoje, a construção representa o terceiro maior mercado do material, Abal (2017). A Melhor Relação Custo-Benefício O alumínio é um material leve, versátil, resistente e durável que, cada vez mais, está a conquistar um lugar de destaque nas mais variadas aplicações na constru- ção civil. É um material de excelência: • São robusto; • Não deforma; • Não racha; 23 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil • Mantém o seu aspeto e qualidade de acabamento superficial praticamente sem manutenção, para além da lavagem simples. Hoje não se encontra o alumínio apenas em caixilharias e telhas. O alumínio tornou-se uma tendência na arquitetura dada a sua enorme versatilidade, aplicabi- lidade e facilidade de manutenção, refletindo-se inclusive na projeção de custos de uma obra. Portas, janelas, fachadas, telhas, iluminação, revestimentos, sombreamentos e estruturas de suporte, entre outros produtos em alumínio, são mais leves, duráveis e resistentes à corrosão. Estruturas em alumínio são altamente duráveis e resistentes a intempéries, como, por exemplo, agentes corrosivos, com vida média que supera os 40 anos. Tais características resultam na redução dos custos do projeto, principalmente quando se pensa em serviços de manutenção que possam ocorrer. Outro fator que reduz os custos de uma obra é a leveza do material. Um produto mais leve é mais facilmente transportado até o local do empreendimento e você deve considerar todo o processo no orçamento final. Já a maior capacidade de carga, combinada à sua leveza, qualifica o produto para a aplicação em estruturas móveis e telhados. Em média, a vida útil destes produtos é superior a 40 anos e sem falar no facto de que o alumínio pode ser reciclado infinitas vezes. Vantagem Ao escolher o alumínio, contribui-se para o uso consciente dos recursos. Trata- -se de um material altamente reciclável, com vantagens no isolamento térmico do ambiente e no consumo de energia elétrica. Por fim, se destaca a maleabilidade do metal, que permite ser ajustado às ne- cessidades da sua obra. Na arquitetura, o material também pode ser combinado a outros elementos, resultando em estruturas com alto desempenho, sofisticação e estética de acordo com o seu projeto. O alumínio vem sendo cada vez mais usado na construção devido ao fato de ser durável, resistente e ecologicamente correto, entre outras características positivas. Portanto, as principais vantagens na utilização do alumínio na construção, de acordo com Abal (2017), Reis (2011) e Trovato (20113), são: Durabilidade e Resistência A durabilidade e a resistência são duas das características mais importantes quando se fala dos materiais utilizados na construção civil. O alumínio apresenta ambas, sendo altamente resistente às intempéries e à corrosão. 24 25 Quando se fala de durabilidade, sua vida útil é estimada em torno de quarenta anos — e com uma manutenção adequada, esse período pode até ser estendido. Acabamento A estética proporcionada pelo alumínio dá a obra uma aparência limpa e inovadora. Em função da sua alta resistência, o material possibilita elementos esbeltos e fluidos, o que amplia as possibilidades arquitetônicas de seu uso. Além disso, o material torna-se ainda mais interessante quando se considera que os designs pro- jetados com esse material podem ser fabricados em escala industrial. Sustentabilidade A preocupação com o meio ambiente e o viés sustentável proporcionado pelo alumínio são características que o tornam uma boa alternativa para as construções ecologicamente corretas. • O material auxilia no isolamento térmico, o que reduz o consumo de energia e possibilita conforto acústico. As construções desse estilo costumam ser chamadas de construções secas, pois não geram resíduos e desperdícios. • Outra característica alinhada à preocupação com o meio ambiente é a possibilidade de reciclagem do alumínio — além de seu ciclo de vida estendido, este pode ser reutilizado. As características do alumínio permitem que este tenha uma diversa gama de aplicações. Por isso, o metal é um dos mais utilizados no mundo todo. Material leve, durável e bonito, o alumínio mostra uma excelente performance e proprieda- des superiores na maioria das aplicações. Produtos que utilizam o alumínio ganham também competitividade em função dos inúmeros atributos que este metal incorpora, como pode ser conferido a seguir: 1. Leveza 2. Elevada condução de energia 3. Impermeabilidade e opacidade 4. Alta relação resistência/peso 5. Beleza 6. Durabilidade 7. Maleabilidade e soldabilidade 8. Resistência à corrosão 9. Resistência e dureza 10. Possibilidade de muitos acabamentos 11. Infi nitamente reciclável 25 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Figura 7 – Exemplo de fachadas para aproveitamento de energia solar Fonte: iStock/Getty Images Aplicações Segundo Trovato (2013) e apresentado pela Abal (2017), o alumínio pode ser utilizado de diversas formas e em vários elementos da edificação, conforme mos- trado na Figura 8. Entre as aplicações mais comuns e mais vantajosas, se destaca: 1. Esquadrias: » Associam isolamento térmico e acústico a um material resistente e com acabamento versátil. 2. Fachadas envidraçadas: » A estrutura de alumínio dá suporte aos vidros. 3. Revestimento e fechamento do entorno das edificações; 4. Sustentação de simples divisórias e até de estruturas para cobertura; 5. Formas de concreto, que podem ser reaproveitadas; 6. Estruturas provisórias em itens, como escoras e andaimes; 7. Fechamentos, tanto de placas para fechamento horizontal quanto de telhas para fechamento vertical; 8. Escoramentos metálicos. Figura 8 – Utilização do alumínio na construção civil, formas, estruturas e coberturas Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images 26 27 A seguir são apresentadas algumas dessas aplicações do alumino na construção civil, conforme apresentada e discutida por Trovato (2013) e Abal (2017). Esquadrias Conforme apresentado pela Associação Brasileira do Alumínio (Abal, 2017), a caixilharia de alumínio, conforme Figura 9, é a grande vitrine do metal na cons- trução civil. Leve, durável e com diversas possibilidades de acabamentos, as esqua- drias de alumínio são amplamente utilizadas por arquitetos e projetistas em empre- endimentos de todo porte e padrão. O acabamento leva o produto a uma beleza significativa melhorando os aspectos visuais de uma edificação. Figura 9 – Ilu stração de exemplos de esquadrias em alumínios na construção civil Fonte: iStock/Getty Images Alémdisso, a versatilidade das esquadrias de alumínio permite o desenvolvimen- to de produtos e soluções que possibilitam reduzir o consumo de ar condicionado e de luz elétrica, ao mesmo tempo em que proporcionam maior segurança e confor- to térmico e acústico aos usuários, fatores que contribuem para a sustentabilidade nas construções. Esquadrias Homologadas, atestado de qualidade A qualidade das esquadrias de alumínio (padronizadas ou sistematizadas) é garantida pelo Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade do Habitat (PBQP-H), no âmbito do Programa Setorial da Qualidade. Para serem homolo- gados, esses produtos precisam atender às especificações da norma NBR 10.821 nos requisitos de permeabilidade ao ar, estanqueidade à água, resistência às car- gas de vento e resistência às operações de manuseio. Essas esquadrias também respondem perfeitamente às exigências de desempenho acústico preconizadas pela NBR 15.575. 27 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Coberturas As telhas de alumínio, Figura 10, trazem leveza, durabilidade e sustentabilidade para construções industriais, galpões e até residências. Seja em coberturas ou apli- cadas como revestimento lateral, suas propriedades que aliam leveza e resistência mecânica impactam diretamente nos custos e manutenção de uma obra, Associa- ção Brasileira do Alumínio (Abal, 2017). Figura 10 – Utilização de telhas em alumínios Fonte: iStock/Getty Images Características como a refletividade a condutividade térmica do alumínio, que re- duz a temperatura das instalações, favorecendo o conforto nos ambientes, e sua resistência mecânica são outros pontos a favor do produto. Além disso, as telhas de alumínio podem ser fornecidas em acabamento natural, pintada ou envernizada, bem como lavrado stucco. Telhas de alumínio São produzidas através de chapas finas de liga denominada 5S-H18, com perfis de onda senoidal ou trapezoidal. • A senoidal tem comprimento de onda 76 mm a altura 18,5 mm. • A trapezoidal tem comprimentos de onda 165 mm a altura 38mm. Por serem fabricadas de maneira contínua, a partir de bobinas, podem ser for- necidas em comprimentos de 0,50 até 12,00m, limite este pelo transporte, conse- guindo-se telhados sem emendas transversais. 28 29 Características para Projeto A Tabela 1 apresenta um resumo das principais características de projeto para as telhas de alumínio. Tabela 1 – Principa is características projeto para as telhas de alumínio Espessura Trapezoidal Senoidal (mm) 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 Kg/m 1,350 1,690 2,030 2,370 2,705 3,380 Kg/m² 1,280 1,600 1,925 2,245 2,565 3,200 espaç. ter. 1380 1500 1620 1800 2000 2350 Kg/m 1,350 1,690 2,030 2,120 2,415 3,380 Kg/m² 1,210 1,665 1,815 2,370 2,705 3,020 espaç. ter. 1150 1250 1350 1500 1700 1820 Para os dois tipos de perfil são fabricadas peças complementares como cumeei- ras e rufos e a fixação se dá geralmente por parafusos de alumínio de rosca (para madeira) ou por ganchos feitos a partir de hastes. Para limitar o aperto sobre terças, sob as telhas e presos pelos parafusos. Nos telhados com menos de 10% de inclinação não deve haver emendas trans- versais e, nos com mais de 10%, se houver, deverá haver reforço da vedação me- diante o uso de espuma de poliuretano impregnada de betume (Compriband) ou espuma PVC com uma face adesiva (Balseal). Esses vedantes evitam vibrações, a entrada de água, poeira e melhoram o iso- lamento acústico. O recobrimento normal é de 150 mm, mas se a inclinação for inferior a 10%, deverá ser 250mm. Quando depositadas no canteiro da obra as telhas de alumínio: • Não devem entrar em contato com a umidade, pois poderão sofrer irisação (manchar). • Não devem ser arrastadas para não sofrer riscos ou amassamentos; • Se o empilhamento for horizontal, deve haver calços intermediários a cada 30 telhas e espaçamento entre as pilhas para permitir a retirada por dois ou mais homens, dependendo do comprimento. As telhas de alumínio não são projetadas para receber cargas concentradas e, durante a montagem ou depois de pronto, para andar sobre o telhado, devem ser providenciadas tábuas apoiadas nas terças. Quando se necessita de isolamento térmico, podem ser colocadas uma manta de lã de vidro. A telha de alumínio, por ser reflexiva, já tem comportamento térmico melhor que as de amianto. 29 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Escoramentos Metálicos O sistema de escoramento metálico, é composto por elementos de aço ou alu- mínio que servem de apoio às fôrmas para concreto com a função de sustentar as cargas e sobrecargas da estrutura e transferi-las ao chão ou ao pavimento inferior. O sistema pode ser usado em diversos tipos de obras: • Edifícios; • Obras industriais; • Barragens; • Blocos de fundação; • Cortinas; • Pilares; • Vigas; • Lajes etc. Escoramento em estruturas de alumínio: https://goo.gl/zrAVSY Ex pl or Perfil de Alumínio para Construção Civil Cantoneiras, contramarcos e linhas para a fachada são os tipos de perfil de alu- mínio para construção civil, comumente utilizados. Motivo pelo qual é importante apontar quais suas principais características e vantagens. O perfil de alumínio para construção civil é aberto, figura 17, conforme padrão de mercado e comercializado na quantidade mínima de 300 quilos por item. As principais vantagens do perfil de alumínio para construção civil de acordo com a Abal (2013) e Reis (2011) são: • A durabilidade — atualmente substitui diversos materiais; • A reciclagem; • A estética; • A alta qualidade. Os três tipos de perfil de alumínio para construção civil contam com atendi- mento em conformidade com a solicitação de liga e têmpera do cliente dentro das normas ABNT NBR7000, NBR ISO209, NBR8116, NBR 12609, NBR 14125, NBR 14232, NBR 14229, NBR 15807, NBR 14334, NBR 15841, NBR 14246, NBR 8117, NBR 15840. 30 31 F igura 11 – Ilustração da aplicação de Perfi l de alumínio na a construção Fontes: iStock/Getty Images Vale destacar que as linhas para fachada podem ser fornecidas cortadas, de acor- do com a necessidade do cliente. Tipos de Perfil 1) Cantoneira • é uma peça utilizada para dar apoio a prateleiras e estantes. Armada no canto e possui o ângulo de 90 graus. A peça serve também para arrematar quinas ou ângulos de paredes. 2) Contramarcos • Se trata de uma moldura empregada no vão de uma obra para a futura instalação da esquadria. É um item de extrema importância para receber a esquadria de maneira adequada, por isso seu uso exige domínio técnico e cautela. 3) Linhas de fachada • é fundamental para a concepção de fachadas prediais. Revestimentos A paisagem urbana já está familiarizada com a utilização do alumínio em fachadas e interiores de empreendimentos industriais, residenciais, comerciais, shoppings centers e aeroportos. Afinal, o alumínio traz vantagens como fácil aplicação, con- servação e manutenção, além de ser um revestimento não-inflamável e permitir soluções criativas de qualquer tipo de projeto. 31 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Alternativa aos Materiais Convencionais As placas de alumínio, Figura 12, podem ser utilizadas para fechamento das edificações, em substituição à madeira ou à alvenaria convencional. Seu uso na estrutura possibilita elementos mais esbeltos, ou seja, menos consumo de material, o que também o transforma em uma opção mais econômica. Figura 12 – Ilustração de placas de alumínio Fonte: iStock/Getty Images Estruturas Metálicas de Alumínio Apesar de ser utilizado para os mais diversos fins há mais de 100 anos na Europa e outros países mais industrializados, somente na década de 60, o alumínio teve seu início como elemento estrutural no Brasil, Abal (2000). Trabalhos pioneiros do engenheiro austríaco Hans Egger, (1975) e mais tarde do anglo-canadense Cedric Marsh, (1977), abriram um grande mercado ora inexistente, da aplicação do alumínio em estruturas metálicas em territórionacional, tornando-o o mais profícuo do mundo nessa área. O alumínio tem a densidade de 1/3 da do aço. A Figura 13, apresenta uma estrutura de alumínio em um dos locais mais agres- sivos do mundo. A Estrutura em alumínio apresenta em ótimo estado de conserva- ção e foi construída há mais 20 anos, sendo a manutenção realizada ao logo dos anos nos apoios em aço. 32 33 Figu ra 13 – Ilustração de uma estrutura em alumínio Fonte: iStock/Getty Images Devido ao seu baixo peso próprio, o alumínio se torna um excelente material, não só estruturas móveis, como também para estruturas estáticas, onde o peso próprio tem fundamental importância nas cargas totais do projeto. Assim, também evidencia a vantagem sobre o aço na fabricação, transporte e montagem, Buzinelli (2000), Trovato (2013) e Abal (2017). Devido a suas características próprias, o alumínio é dentre os materiais comercial- mente encontrados o de maior taxa de resistência/peso. Portanto, o uso do alumínio em perfis estruturais pode proporcionar uma estrutura metálica mais econômica. Uma das principais vantagens do uso da estrutura em alumínio é sua grande resistência à corrosão ambiental. Isto se deve ao fato do aparecimento imediata- mente após a extrusão do perfil, de uma camada superficial fina, porém muito tenaz e inerte de óxido de alumínio. Esta camada proporciona excelente proteção às camadas mais inferiores do metal, possuindo ainda a característica de autorrege- neração quando afetada, Trovato (2013). As estruturas metálicas em alumínio natural (sem pintura ou qualquer outro tipo de acabamento) são altamente recomendáveis para o uso em quase todos os am- bientes industriais. O produto da auto-oxidação do alumínio em contato com o ar é incolor e não tóxico, assim sendo, leva o alumínio a ser utilizado também em larga escala na indústria química e de alimentos. 33 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil O módulo de elasticidade do alumínio é 1/3 do aço, por isso, as tensões devidas a impactos ou quedas que podem levar deformações às peças são baixas. Por outro lado, este baixo coeficiente de elasticidade implica em cuidado especial na fase de cálculo, com as deformações globais e a estabilidade local das seções. A figura se- guinte, ilustra o exemplo de uma estrutura em alumínio utilizado em uma estrutura de Cobertura da arquibancada do Estádio Marco Zero. Cobertura da arquibancada do Estádio Marco Zero: https://goo.gl/2qmfnH Ex pl or Ainda assim, mesmo com o coeficiente de condutibilidade térmica 2 vezes a do aço, as tensões oriundas das variações da temperatura são baixas, particularmente aquelas localizadas onde a alta condutibilidade térmica do alumínio reduz sobrema- neira o gradiente térmico, Trovato (2013). Segundo Buzinelli (2000), discutido e apresentado por Tovato (2013) e Abal (2017), outra grande vantagem da aplicação do alumínio na construção de estru- turas ou veículos nas regiões árticas é que sob a influência de baixas temperaturas, as ligas em alumínio têm sua resistência aumentada e não sofrem o fenômeno da ruptura frágil. Além da apresentação em chapas planas, o alumínio para estruturas é fornecido em perfis sólidos (abertos) ou tubulares (fechados). Estes são fabricados pelo processo de extrusão em matrizes, cuja facilidade na concepção das mais variadas formas das seções faz do alumínio um excelente material também de acabamento e decoração. A figura a seguir ilustra um exemplo de aplicação de estruturas de alumínio na cons- trução civil, no caso em especifico, a cobertura da arquibancada do Estádio Macapá. Ilustração da Cobertura da arquibancada do Estádio Macapá em estrutura metálica: https://goo.gl/JHpNh7 Ex pl or Modernamente, o uso de ferramentas CAD/CAM faz da extrusão um dos mais ágeis, avançados e econômicos meios de fabricação de seções estruturais. Devido às suas propriedades físicas, o alumínio pode ser: • Estampado; • Puncionado; • Usinado; • Cortado ou furado facilmente com máquinas operatrizes convencionais de alta velocidade. A união de peças estruturais pode ser feita tanto por aparafusamento como nas demais estruturas, ou alternativamente utilizando-se o processo de rebitagem a frio, Figura 14. Este último, além de mais econômico, proporciona maior homogenei- dade e beleza às ligações. 34 35 Figura 14 – Ilustração da utilização de estruturas de alumínios para coberturas Fonte: iStock/Getty Images Em complementação ao “acabamento natural” geralmente empregado nos perfis para estruturas metálicas, alguns acabamentos especiais podem adicionar às peças de alumínio grande beleza arquitetônica, tais como: • texturização mecânica superficial; • pintura; • esmaltagem porcelanizada; • anodização; • outros. Particularmente nas telhas, o uso do alumínio proporciona excepcional durabili- dade, podendo estas ter acabamento natural, pintura ou envernizamento. O Alumínio na Arquitetura – Materiais para Fachadas Designers, arquitetos, projetistas de todo o mundo escolhem o alumínio como o material ideal para as suas criações, uma vez que permite vários tipos de formas e acabamento, não limitando a criatividade e atribuindo um requinte especial a qual- quer espaço. O alumínio é para estes profissionais o material ideal para introduzir mais beleza e sofisticação em qualquer espaço num edifício, Trovato (2013). Por ser versátil, possibilita variadíssimos acabamentos, promove o uso conscien- te de energia e proporciona o melhor isolamento acústico. O alumínio tem sido um dos materiais preferidos das maiores construtoras a nível mundial que investem, cada vez mais, nos “Green Buildings” (edifícios verdes). Para quem procura construir ou reformar um edifício, é na hora da escolha dos materiais que percebe o quanto a opção alumínio é mais vantajosa. 35 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Vantagens do Alumínio como Material de Fachadas Como material de fachada, a utilização do alumínio permite, segundo Trovato (2013) e a Abal (2017): • Maior versatilidade de formas, com design simples ou arrojado; • Maior resistência mecânica adequada às aplicações; • Leveza; • Facilidade de transformação (furação, fresagem, cunhagem, soldadura); • Eficiência térmica e acústica, através de soluções isolantes; • Manutenção reduzida; • Design e cores ilimitadas; • Aplicação de grandes superfícies de vidro, graças aos perfis estreitos. As edificações são responsáveis pelo consumo de aproximadamente 40% da de- manda de energia no mundo. Por isso, é fundamental criar sistemas de construção energeticamente eficientes, para enfrentar os desafios climáticos. O alumínio pode ser empregado na construção de edifícios com baixa demanda de energia e, até mesmo, em edifícios que produzem energia, Andrade et. al. (2001). Fachadas em alumínio, proteção e produção de energia: https://goo.gl/fgMT8c Ex pl or As fachadas de alumínio, funcionam como proteção contra o sol e proporcionam sombra e podem produzir energia. Ainda segundo o autor, ao se utilizar alumínio como material de construção, é possível construir edifícios inovadores que reduzem a demanda de energia, além de tornar a produção e recuperação de energia possível. O edifício apresentado a seguir produz mais energia do que consome. Edifício construído com tecnologia do alumínio: https://goo.gl/xQpN4K Ex pl or O edifício de demonstração da Hydro na cidade de Bellenberg, na Alemanha, pro- duziu 108 MWh com seus painéis solares de abril de 2010 a julho de 2012, ao passo que o seu consumo durante o mesmo período foi de apenas 79 MWh, Abal (2017). Ilustração do edifício de demonstração da Hydro na cidade de Bellenberg: https://goo.gl/YBPx6W Ex pl or 36 37 A Hydro é um dos parceiros do projeto Powerhouse. O projeto pretende cons- truir um edifício de escritórios com energia positiva na cidade de Trondheim na Noruega, que se tornará o edifício com energia positiva mais ao norte do mundo. Quando se constrói comestruturas de alumínio, a necessidade de energia é alta, comparada com outros materiais. Contudo, o consumo de energia se torna pequeno, se comparado com a quantidade de energia que se pode poupar durante a vida útil da construção. Além do mais, quase todo o alumínio utilizado em uma construção pode ser reutilizado no final da vida útil deste. 37 UNIDADE A Tecnologia do Alumínio e suas Aplicações na Construção Civil Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livros A ferramentaria na indústria de extrusão de alumínio PEREIRA JR., Péricles da Silva. A ferramentaria na indústria de extrusão de alumínio. São Paulo: Abal, 2009. 23 p. Esquadrias de alumínio: gerando bons negócios com as construtoras ARAUJO, Valdir Rodrigues de. Esquadrias de alumínio: gerando bons negócios com as construtoras. Salto: Alumidia, 2011. 214 p. Construcao Civil - Serralheiro De Alumínio SENAI-SP. Construcao Civil - Serralheiro De Alumínio. 1º Ed. SENAI-SP Editora. São Paulo, 2018. p. 100. ISBN: 9788553400218. A Esquadria de Alumínio na Arquitetura - Design e Tecnologia A Esquadria de Alumínio na Arquitetura - Design e Tecnologia. 1ed. Editora: Afeal, São Paulo, 2008. Esquadrias de Alumínio – Alumínio e Acessórios Categoria Araujo, A.; Esquadrias de Alumínio – Alumínio e Acessórios Categoria. 1 ed. Editora: Gráfica Senai, São Paulo, 2003. Esquadrias de Aluminio: Analise dos critérios de escolha destes componentes em edifícios de apartamentos, padrão médio-alto, na cidade de São Paulo Reis, M. N. Esquadrias de Aluminio: Analise dos critérios de escolha destes componentes em edifícios de apartamentos, padrão médio-alto, na cidade de São Paulo. Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo (Faculdade de Arquitetura e Urbanismo). São Paulo 2011. Leitura Sistema de fôrmas de alumínio para a indústria de formas de concreto: critérios competitivos na construção civil https://goo.gl/6TQFBH Alumínio e suas Ligas https://goo.gl/ztpioR Telhas de Alumínio https://goo.gl/NNnLX8 38 39 Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO ALUMÍNIO. 30 anos ABAL: a história do alu- mínio no Brasil = Brazil’s aluminium history = La historia del aluminio en Brasil. São Paulo: Antonio Bellini Editora & Design, 2000. 120 p. ________. Características físico-químicas. 1. ed. São Paulo: Abal, 2006. vol. 10. ________. Estruturas: Perfis, Chapas e Telhas. 1ª edição. São Paulo: Abal, 2000, vol. 5. ________. Alumínio brasileiro - soluções para uma vida sustentável. São Paulo: Abal, 2017. ________. Por que usar alumínio. São Paulo: Abal, [2010]. 2 p. ANDRADE, Maria Lucia Amarante de; CUNHA, Luiz Maurício da Silva; GAN- DRA, Guilherme Tavares. A indústria do alumínio: desempenho e impactos da crise energética. Rio de Janeiro: BNDS Setorial, 2001. 25 p. BUZINELLI, Didiane Victoria. Dimensionamento de elementos estruturais em alumínio. Dissertação (Mestrado)- Escola de Engenharia de São Carlos, Universi- dade de São. São Carlos; 2000. 160 p. CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica – Processos de Fabricação e Tratamento. São Paulo. Makron Books. 1986. 2º Edição. REIS, Magda Netto dos. Esquadrias de alumínio: análise dos critérios de escolha destes componentes em edifícios de apartamentos, padrão médio-alto, na cidade de São Paulo. Tese de Doutorado - Faculdade de Arquitetura e Urbanismo - Tec- nologia da Arquitetura São Paulo; 2011. 257 p. REIS, Magda Netto dos. Processo de produção e uso do alumínio na constru- ção civil: contribuição à especificação técnica das esquadrias de alumínio. Dis- sertação de mestrado - Faculdade de Arquitetura e Urbanismo - Tecnologia da Arquitetura, São Paulo: 2005. 312 p. TROVATO NETO, Euclydes. Palestra: aplicações de estruturas de alumínio na arquitetura e construção civil. São Paulo: Abal, 2013. 50 p. 39
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