AUT190 - Tecnologia do cobre na Arquitetura - Revestimento de edifícios. 2005

Tecnologia do Cobre Tecnologia do Cobre na Arquiteturana Arquitetura

revestimento de edifíciosrevestimento de edifícios

AUT 190 - FAUUSP 2005AUT 190 - FAUUSP 2005

Profº Dr. João Roberto Leme SimõesProfº Dr. João Roberto Leme Simões

Profa. Dra. Claudia OliveiraProfa. Dra. Claudia Oliveira

01- Aspectos históricos - síntese02- Metalurgia do cobre – da mina ao produto

final03- Propriedades físicas do cobre – principais04- Ligas de cobre05- Aspectos técnicos e atributos básicos06- Qualidades arquitetônicas07- Especificações técnicas – considerações

básicas08- Pátinas e latas09- Detalhes construtivos10- Produção de componentes11- Execução e montagem12- Obras nacionais13- Obras internacionais Bibliografia

SumárioSumário

FotosFotos

FotosFotos

1. Aspectos históricos1. Aspectos históricos

1.1 O passado• Primeiro metal utilizado pelo homem

• 13.000/ 8.000 A.C. – encontrado na forma natural (substitui a pedra como ferramenta de trabalho, armas, objeto de decoração, etc.)

• 6.500 A.C. – descoberta de objetos de cobre (Rios Tigre/ Eufrates – Pérsia, África, China, Oriente Médio)

• 3.000 A.C. – Egito (reinado de Senefru)

• Século I/ IV D.C. – Romanos “Aes Cyprium”, metal de Cyprus (Chipre) – (cobre – minas da Inglaterra)

• Presença na evolução tecnológica, passado – Idade Média - Igrejas Mediterrâneo / Alemanha século XIV

• Século XIX – Inglaterra é o maior produtor

• Revolução industrial – edifícios de metal e cristal

• 1831 – Gerador elétrico (Faraday)

• 1874 – Minas Caraíbas – Sertão da Bahia / BR

1. Aspectos históricos1. Aspectos históricos

1.2 O presente• Minas importantes : Chile, EUA, Canadá, Zâmbia, Zaire

• 1924 – Início prospecção na Bahia. Planta de Metalúrg.

• 1969 – Grupo Pignatari – Dias D’ávila – Bahia

• 1980 – Produção de cobre eletrolítico

• 1988 – Desmembra-se a mina e metalúrgica privatiza-se (surge a Caraíba Metais). Procobre – Instituto Brasileiro do Cobre

• 1997 – (março) Convênio Procobre / Fupam

• 2003 – Mina do Sossego – Vale do Rio Doce / empresa1.3 O futuro• Evolução da tecnologia (pré-fabricação), adoção de perfis, lâminas, condições amplas para o uso do cobre na arquitetura e construção civil

• Preocupação com o meio ambiente, saúde, seguranças dos edifícios, torna-o opção para as cobreturas e revestimentos devido a durabilidade (200 anos) e outros atributos técnicos.

2. Metalurgia do cobre: da mina ao 2. Metalurgia do cobre: da mina ao produto finalproduto final

• Minas ao céu aberto (superf) subterrâneas (uso de explosivos)• Das minas saem o minério com 1 a 2% de cobre- extraído, britado e moído, passam por células de flotação, que separam o cobre do material inerte, converte-se num material concentrado (30% de cobre)- material concentrado fundido (oxidação ferro e enxofre)- chega-se ao produto chamado matte com 60% de cobre • O matte líquido passa por um processo de oxidação e transforma-se em “cobre blister” com 98,5% de cobre• O cobre blister líquido é refinado e moldado, chega-se ao anodo, com 99,5% de cobre• O anodo é resfriado e colocado em células ded eletrólise, que sob ação da eletrícidade irá constituir o catodo de cobre com 99 % de pureza.• O catodo é moldado e transformado em barras, perfiz, chapas, fios, tiras, etc...

• Os catodos refinados e vergalhões – indústria de transformação e por meio de laminação, extrusão, forjagem e fundição, obtém os produtos acima mencionados, que são utilizados na Construção Civil• Principais minerais: cobre nativo e a cuprita.

2. Metalurgia do cobre: da mina ao 2. Metalurgia do cobre: da mina ao produto finalproduto final

3. Propriedades físicas do cobre – 3. Propriedades físicas do cobre – (principais)(principais)

• Não é magnético, pode ser usado em ligas com metais.• Densidade: 8.930Kg/m³• Ponto de fusão: 1.083 ºC (probl.incêndio / 500 ºC, Aço)• Dilatação térmica: 0,0168 mm/m (20-100 ºC)• Resistência à tração: 210 a 240 N/mm² (rígido/ médio/ duro)• Ponto de ebulição: 2595 ºC• Condutibilidade térmica e elétrica: boa• Ductibilidade: excenlente

4. Ligas de cobre4. Ligas de cobre

Cobre + Zinco (5 a 45%) = latão (moedas, medalhas, radiadores, etc.)

Cobre + Estanho (20%) = bronze (torneiras, tubos, etc)

Cobre + Alumínio (10 %) = embarcações, evaporadores

Cobre + Níquel (10 a 30%) = cuproníqueis (moedas, lentes)

Cobre + Níquel + Zinco = alpacas (semelhante à prata – telecomunicação, relojoaria, fotografia, tec)

5. Aspectos técnicos e atributos 5. Aspectos técnicos e atributos (básicos)(básicos)

Versatilidade do desenho Adapta-se aos desafios das coberturas, vedos, várias formas

Estético Cores variadas, dobraduras. Nobreza, dignidade, caráter aos edifícios. Pátina natural – valorização – idem cor natural

Reciclável Cerca de 90% é totalmente reciclável

Econômico Não requer manutenção. Custo inicial pelo uso racional das medidas reflete otimização (custo x benefício) do processo.

Isolante Na cor natural chega a refletir 96% de energia recebida, dissipa rapidamente o calor recebido

5. Aspectos técnicos e atributos 5. Aspectos técnicos e atributos (básicos)(básicos)

Resistente Boa resistência mecânica, usa-se em soluções estético-estruturais. Lâminas de 0,4 a 0,6mm, boa resistência à corrosão (pátinas)

DurávelFace à resistência à corrosão, dura por mais de 100 anos. Òtima durabilidade face a outros materiais

Trabalhável Face à ductibilidade é de fácil manejo, colocação com reflexos marcantes na forma adotada

Ecológico Não é agressivo às atividades humanas, pela fácil reciclagem, se caracteriza como solução definitiva da Arquitetura vinculado com o patrimônio histórico/ cultural das cidades.

6. Qualidades arquitetônicas6. Qualidades arquitetônicas

• Desde a antiguidade se usa.

• Idade média – (Igrejas)

• Revolução Industrial (palácios de metal e cristal)

• Art Decô

• Bauhaus

• Hight Tec (atualidade)

• Desconstrutivismo e busca de materiais novos – o cobre renasce

• Arquitetos: Santiago Calatrava, Rafael Moneo, Michael Graves, Norman Foster e Richard Rogers, Frank Ghery, Renzo Piano.

7. 7. Especificações técnicas (considerações Especificações técnicas (considerações básicas)básicas)

• Conhecer sua potencialidade técnica• Espessuras das chapas (0,4 à 0,6 mm)• Tipos de cobre a ser empregado (lâmina)• Densidade, limites de cisalhamento, resistência e tração, limite de fluência (Normas Técnicas)• Detalhes construtivos: encaixes, uniões, soldas, feltros, impermeabilizantes, pregos, parafusos.• Tipos de cobre:- Eletrolítico – ETP (99,9% pureza + prata)- Desoxidado – DLP (99,9% pureza + prata + fósforo)- Desoxidado – DHL (99,9% pureza + fósforo/ teor residual)



120

122

1/4 duro

½ duro

8. Pátina8. Pátina

8.1 Natural• O cobre exposto à atmosfera úmida oxida-se formando uma película colorida – cor natural, rosa salmão, marrom café até o verde claro / água. • Pátina verde-claro- 5 a 7 anos - ambientes salinos- 5 a 8 anos - próximo à indústrias pesadas- 10 a 14 anos – ambientes urbanos-+ de 30 anos – ambientes limpos (sem poluição)

Obs: Necessita de umidade (chuva e ou) para tornar a pátina verde. Superfícies verticais levam mais tempo, devido ao escorrimento da água, exceto nas zonas costeiras.


8.2 Artificial

• Cores- gris, verde, vermelho, azul, amarelo, café, negro – variando o tempo de imersão e temperatura e por aspersão de sais e óxidos.- Preparação – limpeza, ação mecânica (discos e materiais abrasivos)- Processos químicos – imersão e aspersão dos agentes • Pátina negra- Métodos anódicos – soda + molibidato de sódio e amônio- Métodos catódicos – sulfato de níquel / amônio, zinco e tiocianato de sódio- Tratamentos químicos – por meio de banhos contendo: Polisulfuro de sódio (temperatura de 20 a 25 ºC), soda ou amoníaco (tempo de imersão = 30 seg)


• Pátina Azul- Tratamento catódico (galvânico)- Banhar com: acetato de cobre, gelatina/ 20 a 25 °C/ 10

a 15 minutos- Tratamento químico: trisulfato de sódio, acetato de

chumbo/ 90 ºC/ 30 a 60 minutos • Pátina Amarela- Banhos com bicromato de sódio/ 22 a 28 °C/ 1 minuto • Pátina Gris- Banhos com trióxido de arsênico/ 22 a 28 °C/ 10

minutos • Pátina Café- Vários tons por meio de várias substâncias químicas

como: polisulfuro de sódio, amoníaco, ácido nítrico, ácido clorídrico, potássio, cloratos de (sódio), sulfatos de cobre, carbonato de cobre / 90 a 95 °C/ 4 a 5 minutos de exposição


• Pátina Verde- Método anódico – banho de sulfato de magnésio, magnésia, bromato de potássio / 93 ºC / 1 a 2 minutos- Método químico – soluções alcalinas e ácidas, cloreto de amônio ou sulfato de amônio / 25 ºC / 10 a 20 minutos. • Pátina Vermelha- Banho de nitrato de potássio / 80 ºC / 5 a 10 minutos • Revestimentos Cromados- Banhos com bicromatos de sódio e outros compostos cromados, mas tem tendências à descolorir.


8.3 Lacas • Vernizes – não porosos / melhora a durabilidade do cobre. Tipos: acrílicos, nitrocelulóticos, butiratos, melamínicos, epoxidicos poliuretanos e silicones.Obs: secam ao ar livre – acrílicos e em estufas, câmaras de pintura. - Com catalizador – os celulóricos (+ econômicos) e epoxidicos- Aplicação – pistola / 4 a 5 de mãos (0,025 mm)- Durabilidade – 2 / 5 anos

• Cera – a base de carnaúba (2 demãos + polimento)

Palheta – evolução das cores do cobre Palheta – evolução das cores do cobre pela formação da pátinapela formação da pátina

25 a

10 a

5 a

3 m

Fotos – cores da pátinaFotos – cores da pátina

Fotos – cores da pátinaFotos – cores da pátina

Castelo - Canadá

Detalhes - construtivosDetalhes - construtivos

Detalhes - construtivosDetalhes - construtivos

Execução dos detalhes construtivosExecução dos detalhes construtivos






Patologia Planetário – Un. Chile / Santiago


Obras nacionaisObras nacionais

Plaza Hotel Berrini - SP




Hotel Unique-Av. Brig. L. António/ SP

Hotel Unique-Av. Brig. L. António/ SP


Obras internacionaisObras internacionais

Centro de Controle Ferroviario Basileia – Suiça

Edifício universitário - USA


Museu de tecnologia – Toledo / Espanha Maison Drager – S.Francisco - California


Cassa di Risparmio (Bologna - Italia)

New Majestic – Amsterdan / Holanda

BibliografiaBibliografia

Simões, J.R.L. – Arquitetura em cobre. Coletânea de obras brasileiras. São Paulo: Procobre, 2001. Simões, J.R.L. – Tecnologia do cobre na arquitetura – Cobertura de edifícios. São Paulo: Editora Pini, Procobre, 1998. P. Rodrigues, Dario – El cobre en la architectura, Diseños y aplicaciones en casos latinoamericanos. Santiagi do Chile: ICA – Procobre: 1998. CDA – Copper Developemnet Association – Copper em roofing. Design and installation. TN 32, Dec. 1985. CEDIC – Centro Español de Informacion del cobre – Tejados de cobre. Madri, Espanha, 1982. Diaz, Nielol F & F. – Carpintería metálica en cobre para techumbres. Roncágua; Procobre, Chile, 1997. Eluma AS. Ind. Com.- Tiras e chapas de cobre – Especificações técnicas. São Paulo: Folheto Técnico, 1997. Luci, Patrícia – Como patinar el cobre e sus aleaciones. Informe Técnico. Chile. Procobre, 1996/97. Outokump News. Koper Roofing. Helsinque, 1990. Procobre – Plegados y emballetados – Ficha Técnica. Santiago do Chilo: Procobre, 1997. Procobre – Instalation de la cubierta – Ficha Técnica. Santiago do Chilo: Procobre, 1997. Douffet, J. Précis de couverture metallique. Chambre Syndicale de la couverture et de la Plomberie. Bruxelas, 1990. Oguche, H. – Experimental studies on japanesse traditional coloring Koper. – Tókio Universid of Arts, Japan, 1990.

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