PRINCÍPIOS DA PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS …usuarios.upf.br/~zacarias/protecao.pdf · eletroquímicas (anódica e catódica) uniformemente distribuídas ... Outra forma

PRINCÍPIOS DA PROTEÇÃODE ESTRUTURAS METÁLICAS

EM SITUAÇÃO DECORROSÃO E INCÊNDIO

COLETÂNEA DOUSO DO AÇO

Fábio Domingos Pannoni, M.Sc., Ph.D.

1ª Edição

2002

Volume2

APRESENTAÇÃO

COLETÂNEA DO USO DO AÇO

NO DIA-A-DIA

NA CONSTRUÇÃO CIVIL

NO TRANSPORTE

O AÇO POR VEZES INVISÍVEL

O aço é o produto mais reciclado do mundo: 40% daprodução mundial é feita a partir da sucata ferrosa.

O aço lava, passa, cozinha e congela.

É o aço dos fogões, dos aquecedores, dos refrigeradores, dasmáquinas de lavar, dos talheres e utensílios domésticos.

O aço também transporta, faz compras, trata da saúde, constrói.

O aço emprega milhares de brasileiros, traz milhões de dólaresem divisas.

O aço brasileiro impulsiona o desenvolvimento, fortalece aindependência econômica e melhora a qualidade da vida.

O aço dá qualidade à construção.

É essencial às moradias, às indústrias, à montagem da infra-estrutura nacional.

Está presente em pontes, viadutos, elevadores, em tubulações,revestimentos, acabamentos e em coberturas.

É o aço dos carros, caminhões, ônibus, trens, metrôs, navios,bicicletas e motocicletas. São muitos os meios de transportesproduzidos com o aço brasileiro.

Distribuem as riquezas e espalham o progresso.

Exportam produtos, importam divisas e são importantes veículosde turismo e lazer.

Mais que o aço que você vê, o seu dia-a-dia é repleto de um açoque você não vê.

É o aço brasileiro presente nas indústrias que fabricam todos osprodutos que não recebem nem um grama de aço. É o aço dasmáquinas e das ferramentas industriais que manufaturam tecido,madeira, plástico, louça, papel, brinquedos, couro, borracha e detodos os outros materiais.

É o aço das hidrelétricas, termelétricas e nucleares. O aço dastorres de transmissão, dos transformadores, das subestações edos cabos elétricos. É o aço das plataformas, tubulações eequipamentos de prospecção e extração de petróleo, dosoleodutos, gasodutos, petroleiros, reservatórios, barris e butijões.

ÍNDICE

1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2 Como Acontece a Corrosão . . . . . . . . . . . . 11

3 Aços Patináveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.1 Dois Tipos Importantes de Ataque . . . . . . 15

3.1 - Formação da Pátina Protetora. . . . . . . . 21

3.2 - Precauções e Limitações . . . . . . . . . . 22

4.1 - Principais Fatores da Corrosão Atmosférica . 27

5.1 - A Prevenção Começa na Etapa do Projeto . . 31

5.2 - Evite Umidade Residual. . . . . . . . . . . 33

5.3 - Considere o Risco da Corrosão Galvânica . . 35

5.4 - Soldagem . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.5 - Preparo de Superfície. . . . . . . . . . . . 39

5.6 - Tintas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

5.7 - Classificação das Tintas. . . . . . . . . . . 45

8.1 - Materiais Projetados . . . . . . . . . . . . 65

8.2 - Argamassa Projetada . . . . . . . . . . . . 66

8.3 - Fibra Projetada. . . . . . . . . . . . . . . 67

8.4 - Argamassa Projetada à Base de Vermiculita . 68

8.5 - Placas de Gesso Acartonado . . . . . . . . 68

8.6 - Placas de Lã de Rocha . . . . . . . . . . . 68

8.7 - Enclausuramento em Concreto . . . . . . . 69

8.8 - Tintas Intumescentes . . . . . . . . . . . 70

4 A Corrosão Atmosférica do Aço . . . . . . . . . . 25

5 Como Prevenir a Corrosão. . . . . . . . . . . . . 29

6 Proteção Frente ao Fogo: Generalidades. . . . . 51

7 As Normas Brasileiras . . . . . . . . . . . . . . 59

8 Materiais Utilizados na Proteção Térmicade Estruturas de Aço . . . . . . . . . . . . . . . 63


INTRODUÇÃO

1


O aço é a mais versátil e a mais importante das ligas metálicasconhecidas pelo ser humano. A produção mundial de aço no ano2001 foi superior a 847 milhões de toneladas, sendo aparticipação brasileira da ordem de 27 milhões de toneladas*.Cerca de 100 países produzem aço, e o Brasil é considerado o9 produtor mundial.

O aço é produzido em um grande número de variedades, cadaqual atendendo eficientemente a uma ou mais aplicações.

Os aços-carbono comuns possuem na sua composição apenasquantidades limitadas dos elementos Carbono, Silício, Manganês,Cobre, Enxofre e Fósforo. Outros elementos existem apenas emquantidades residuais.

A quantidade de carbono presente no aço define a suaclassificação. Os aços de baixo carbono possuem no máximo0,30% deste elemento, e incluem os aços destinados àestampagem comumente laminados a frio e recozidos, utilizadosna indústria automobilística na confecção de carrocerias. Os açosde médio carbono possuem de 0,30% a 0,60% de carbono, e sãoaços empregados como perfis e vergalhões na construção civil ecomo chapas destinadas à confecção de tanques de estocagem,tubulações, reatores e muitas outras aplicações. Os aços de altocarbono possuem de 0,60% a 1,00% de carbono e sãobasicamente empregados na confecção de molas e arames dealta resistência.

Os aços, em geral, são classificados em Grau, Tipo e Classe. Onormalmente identifica a faixa de composição química do

aço. O identifica o processo de desoxidação utilizado,enquanto que a é utilizada para descrever outrosatributos, como nível de resistência mecânica e acabamentosuperficial.

A designação do Grau, Tipo e Classe utiliza uma letra, número,símbolo ou nome. Existem vários sistemas de designação paraos aços, como por exemplo ABNT (Associação Brasileira deNormas Técnicas, ASTM (American Society for Testing andMaterials), SAE (Society of Automotive Engineers) e AISI(American Iron and Steel Institute).

A normalização unificada vem sendo utlizada com frequênciacada vez maior, e é designada pela sigla UNS (UnifiedNumbering System).

o

GrauTipo

Classe

9

1 - INTRODUÇÃO

*Fonte: International Iron and Steel Institute - IISI (www.worldsteel.org).

COMO ACONTECEA CORROSÃO

2


2 - COMO ACONTECE A CORROSÃO

Os metais raramente são encontrados no estado puro. Elesquase sempre são encontrados em combinação com um ou maiselementos não-metálicos presentes no ambiente. Minérios são,de modo geral, formas oxidadas do metal.

Com raras exceções, quantidades significativas de energiadevem ser fornecidas aos minérios para reduzi-los aos metaispuros. A fundição e conformação posterior do metal envolvemprocessos onde mais energia é gasta. Corrosão pode serdefinida de modo bastante simplificado como sendo a tendênciado metal produzido e conformado de reverter ao seu estadooriginal, de mais baixa energia. De uma perspectiva puramentetermodinâmica, a tendência de decréscimo energético é aprincipal encorajadora à corrosão metálica.

A corrosão atmosférica do aço carbono é um processoeletroquímico (isto é, a corrosão do metal envolve tanto reaçõesquímicas quanto fluxo de elétrons) onde o metal reage com aatmosfera para formar um óxido ou outro composto análogo aominério do qual ele se originou.

O quadro que descreve este processo incorpora três constituintesessenciais: o anodo, o catodo e uma solução eletricamentecondutora. O anodo (-) é o local onde o metal é corroído, asolução eletricamente condutora é o meio corrosivo, e o catodo(+) é parte da mesma superfície metálica (ou outro metal emcontato com ela) que constitui o outro eletrodo da cela, e não éconsumido no processo de corrosão.

13

Quadro Descritivo

(anodo)

(ferrugem)(catodo)

carepa

(catodo)

Fe 0 0 H

Fe

+

+

O2 2+H O O2 2

+H O

OH- OH-

Fe ++

Anodo: Fe Fe + 2e++ -

Catodo: ½ O + H O + 2e 2OH2 2

- -

Na ferrugem: Fe + 2OH Fe (OH)++ -

2

Fe (OH) Fe (OH) (oxidação ao ar)Fe (OH) Fe OOH (transformação)Fe OOH = ferrugem

2 3

3

14


Quadro Descritivo

Catodos e anodos sãodistribuídos aleatóriamente

por toda a superfície metálicae conectados elétricamentepelo substrato de aço. Íons

ferrosos e hidroxilas sãoformados através de reaçõeseletroquímicas, e se difundem

superficialmente.

Conforme as áreas anódicascorroem, um novo material de

diferente composição (aferrugem) vai sendo exposta.

Este novo material causaalterações dos potenciais

elétricos entre as áreas anódicase catódicas, causando sua

mudança de local.

Com o tempo, as áreascatódicas se tornamanódicas, e toda asuperfície acaba secorroendo de modo

uniforme.

A reação global que descreve o processo de enferrujamento doaço carbono exposto ao ar é dada por:

O processo de corrosão atmosférica do aço carbono consiste, dessemodo, de elétrons fluindo dentro do metal e íons fluindo no eletrólitosuperficial.

A velocidade de corrosão é muito influenciada pela condutividadeelétrica do eletrólito: é menor em meios pouco condutores, como aágua muito pura, e maior em meios condutores, como por exemplo aágua do mar ou soluções ácidas.

Vários são os fatores que determinam a criação e distribuição deregiões anódicas e catódicas na superfície do metal. A existênciade diferenças de composição química, de microestrutura, deconcentração e velocidade de eletrólitos, de tensões residuais,dentre outras, determinam a formação de regiões catódicas ouanódicas.

Dois pontos importantes devem ser ressaltados:

4Fe+3O +2H O 2Fe O .H O

aço + oxigênio + água = ferrugem

1.Para que a corrosão do aço carbono aconteça, é necessária apresença simultânea de água e oxigênio. Na ausência de umdeles, a corrosão não acontecerá.

2.Toda a corrosão acontecerá no anodo, assim sendo, o catodonão sofre ataque corrosivo.

2 2 2 3 2

Corrosão Atmosférica

15

2.1 - Dois Tipos Importantes de Ataque

2.1.1 - Corrosão Uniforme

A corrosão uniforme é o fenômeno de corrosão mais importante,comum, simples e conhecido. Ela acontece em um ambientehomogêneo (na ausência de um gradiente de temperatura, depressão ou de concentração ao longo da interface) e se refere àperda de massa generalizada por toda a superfície metálica.Aços-carbono e as ligas de cobre são bons exemplos demateriais que podem sofrer este tipo de ataque.

A velocidade de corrosão uniforme é em geral expressa emtermos de perda de massa por unidade de superfície e porunidade de tempo ou pela perda de espessura de metal corroídoem função do tempo.

Como visto anteriormente, o mecanismo intrínseco da corrosãouniforme envolve a existência simultânea de duas reaçõeseletroquímicas (anódica e catódica) uniformemente distribuídaspela superfície do metal.

A corrosão atmosférica é a forma mais comum de ataquegeneralizado e é, certamente, a que envolve os maiores esforçospara sua prevenção.



16

2.1.2 - Corrosão Galvânica

A corrosão galvânica é uma outra forma bastante comum decorrosão em meio aquoso e pode ocorrer quando dois metaisdiferentes são conectados eletricamente em um mesmo líquidocondutor de eletricidade (eletrólito), formando uma pilha.Enquanto um dos metais cede elétrons ao outro e se corrói(anodo), o outro metal fica protegido, e não sofre ataque(catodo).

Vários fatores determinam a existência potencial da corrosãogalvânica: a num dado meioparticular, (por exemplo chuvas ácidascontendo dióxido de enxofre, típicas de ambientes industriais ecentros urbanos), a

e a entre os metais em questão.

diferença de potencial eletroquímicoa existência de eletrólito

existência de conexão elétrica entre osmetais razão de áreas

Diferentes metais e ligas podem ser ordenados com respeitoà resistência frente à corrosão em um dado meio particular.Estas tabelas, conhecidas como séries galvânicas, são obtidasexperimentalmente. O quadro descritivo reproduzido na próximapágina foi construído utilizando-se como eletrólito a água do marmantida a 25 C.

Metais situados no topo do quadro se corroem quandoconectados àqueles situados na base desta e imersos em ummesmo eletrólito. Enquanto os primeiros se corroem de modopronunciado, os últimos são protegidos eletroquimicamente.

o

Corrosão Atmosférica

catodo anodo

eletrólito

e_ e_


17

O ordenamento dos metais varia com o eletrólito, mas, de modogeral, as mudanças são pequenas, e o quadro pode ser usadoem variadas atmosferas.

Por exemplo, a união de duas chapas de aço inoxidável porintermédio de um parafuso de aço carbono poderá causar umarápida deterioração no parafuso.

Como é, por muitas vezes, impossível eliminar o eletrólito e ocontato elétrico entre metais diferentes, a melhor maneira de seevitar este tipo de ataque é através de pintura. Além disso, tintasanticorrosivas possuem pigmentos que modificam o eletrólito queporventura permeia a camada de tinta, minimizando em muito acorrosão metálica. Outra forma usual de proteção é feita atravésda utilização, onde possível, de fitas adesivas especialmentedesenvolvidas para a minimização de efeitos galvânicos.

Para que a corrosão galvânica ocorra é necessário que existamtrês condições concomitantes:

1.Metais diferentes,

2.Presença de eletrólito,

3.Contato elétrico entre os dois metais.

Se uma das três condições não ocorrer, não haverácorrosão galvânica.

Quadro Descritivo

ANÓDICO(MAIS SUSCEPTÍVEL À CORROSÃO)

CATÓDICO(MAIS RESISTENTE À CORROSÃO)

Magnésio e suas ligasZinco

Aço galvanizadoAlumínioCádmio

Ferro fundidoChumboLatões

BronzesCobre

Ligas cobre-niquelAço inoxidável, tipo 410Aço inoxidável, tipo 304Aço inoxidável, tipo 316

Titânio

O metalsituado no

topo da tabelacorrói,

protegendo o metalsituado nabase desta.


Corrosão Galvânica: Todo oconjunto é feito em açopatinável, menos uma arruela,que sofre intenso ataque.

O corrimão de aço inoxidávelestá preso ao suporte de açocarbono. O conjunto estálocalizado dentro de um túnel(não há água condensadapresente).Não há corrosão galvânica.

O corrimão exposto ao tempoapresenta corrosão no açocarbono. A existência deeletrólito propicia corrosãogalvânica.

18

AÇOS PATINÁVEIS

3


3 - AÇOS PATINÁVEIS

Todos os aços contêm pequenas quantidades de elementos deliga, tais como carbono, manganês, silício, fósforo e enxofre, sejaporque estes integravam as matérias-primas (minérios e coque)com que foram fabricados, seja porque lhes foramdeliberadamente adicionados, para lhes conferirem determinadaspropriedades. De modo geral, as adições são pequenas, de nomáximo 0,5 a 0,7% da massa total do metal, proporção em quetais elementos não tem qualquer efeito apreciável sobre aresistência deste à corrosão atmosférica. As pequenas variaçõesde composição que inevitavelmente ocorrem durante o processode fabricação do metal tampouco afetam significativamente suascaracterísticas.

Entretanto, existem exceções. Sabe-se há mais de 80 anos, porexemplo, que a adição de pequenas quantidades de cobre,fósforo e outros elementos tem um efeito benéfico sobre os aços,reduzindo a velocidade em que são corroídos, quando expostosao ar. Mas o grande estímulo ao emprego de aços enriquecidoscom esses elementos foi dado pela companhia norte-americanaUnited States Steel Corporation que, no início da década de1930, desenvolveu um aço cujo nome comercial era Cor-Ten.

O que distinguia o novo produto dos aços comuns, no que dizrespeito à resistência à corrosão, era o fato de que,

, ele podia desenvolver emsua superfície uma película de óxidos aderentes e protetores,chamada de pátina*, que atuava reduzindo a velocidade doataque dos agentes corrosivos presentes no meio ambiente.

sob certascondições ambientais de exposição

Enquadrados nas normas norte-americanas ASTM A 242,A 588 e A 709, que especificam limites de composição químicae propriedades mecânicas, estes aços tem sido utilizados nomundo todo na construção de pontes, viadutos, edifícios, silos,torres de transmissão de energia, etc.

A formação da pátina protetora depende de vários fatores, taiscomo o grau de poluição atmosférica, a frequência dos ciclosde umedecimento e secagem, da orientação espacial, etc.

3.1 - Formação da Pátina Protetora

21

*O termo patinável se refere ao aço que tem a capacidade de desenvolver, sob certas condições de exposição, umacamada de óxidos protetores na sua superfície. Pátina é o nome da camada de cor esverdeada que se forma sobre ocobre ou bronze após longa exposição atmosférica, e que protege o substrato da corrosão, dificultando o acesso dooxigênio e da água.


3.2 - Precauções e Limitações

Os seguintes pontos devem ser observados para a maximização dosbenefícios proporcionados pelos aços patináveis. Evite:

• Contato com superfícies que absorvam água, como oconcreto.

• Condições de umedecimento prolongados. Diferentesestruturas do mesmo aço dispostas lado a lado podem seratacadas de maneira distinta. Esse fenômeno é atribuído àinfluência de seções abertas/fechadas, drenagem correta daságuas de chuva e outros fatores que atuam diretamente sobreos ciclos de umedecimento e secagem. Assim, por exemplo,sob condições de contínuo molhamento, determinadas porsecagem insatisfatória,

. Em muitas destas situações, a velocidade decorrosão do aço patinável é semelhante àquela encontradapara os aços carbono comuns. Exemplos incluem açospatináveis imersos em água, enterrados no solo ou recobertospor vegetação. Regiões particulares tais como juntas deexpansão, articulações e regiões superpostas temcomportamento crítico quanto à corrosão, tal como ocorre comos aços carbono tradicionais.

• Utilizar estes aços enterrados no solo sem proteção.

• Contato com metais diferentes. Os elementos de ligação(chapas, parafusos, porcas arruelas, rebites, etc.) devemapresentar não só resistência mecânica compatível com o açopatinável, mas também compatibilidade de composiçãoquímica, para minimizar a formação de células galvânicas.Todos os parafusos, porcas e arruelas devem obedecer acomposição química descrita na norma ASTM A 325 Tipo 3,Grau A, ou equivalente.

• Os cordões de solda produzidos na soldagem dos açospatináveis devem possuir composição química semelhante àdos aços patináveis, evitando a formação de pares galvânicos.Para soldagem de múltiplos passes, pode-se utilizar eletrodode composição química especial nos dois últimos filetes queficam, efetivamente, em contato com a atmosfera. Para passesimples (1 cordão), pode-se utilizar eletrodo convencional, umavez que a diluição na poça de fusão dos elementosformadores da pátina é, em geral, suficiente para garantir aproteção contra corrosão no cordão de solda.

a formação da pátina fica gravementeprejudicada

22


• Ambientes agressivos. Enquanto a presença de dióxido deenxofre, , favorece o desenvolvimento dapátina, o cloreto de sódio em suspensão nas atmosferasmarinhas prejudica suas propriedades protetoras. Não serecomenda a utilização de aços patináveis não protegidos emambientes industriais onde a concentração de dióxido deenxofre atmosférico seja superior a 250µg/m , e ematmosferas marinhas onde a taxa de deposição de cloretosexceda 300mg/m /dia.

Alguns cuidados especiais devem ser tomados na utilização dosaços patináveis sem revestimento, tais como: (1)-a carepa delaminação deve ser eliminada através de jateamento comgranalha ou areia para proporcionar um desenvolvimentouniforme e mais rápido da pátina protetora, (2)-elementosenterrados no solo devem ser pintados, (3)-interfaces entre o açoe o concreto devem ser selados com selantes apropriados(epoxídicos, poliuretânicos ou à base de silicones).

A tabela abaixo reúne algumas diferenças marcantes entre osaços patináveis e aços de alta resistência mecânica.

até certos limites

3

2

23

Pintura

Ligações

Elementosenterradosno solo

É aconselhável o jateamento da superfície, idependente dautilização ou não de pintura.

Requer tratamento de superfície e pintura adequadas à cadatipo de ambiente.

A pintura é dispensável em atmosferas pouco agressivas,onde a pátima é formada com facilidade.

A pintura é indispensável onde a concentração de dióxido deenxofre atmosférico é superior a 250 g/m , onde a taxa dedeposição de cloretos é superior a 300 mg/m / dia ou ondehouver acúmulo permanente de líquidos.

3

2µ

Elementos de ligações (chapas, parafusos, porcas, etc.)devem ter compatibilidade química com o aço patinável.Utilizar parafusos do tipo ASTM A 325 Tipo 3, Grau A, ouequivalente. Parafusos zincados devem ser evitados.

Utilizar parafusos do tipo ASTM A 325 Tipo 1.Parafusos zincados devem ser evitados.

Deverão ser pintados. Deverão ser pintados.

Utilizar, em soldagem com arco elétrico os eletrodos E 7018(eletrodo revestido), ER 70 S6 (MIG/MAG), F 7AO EM12K(arco submerso) e E 70T-1, E 71-T1 ou E 70T-4(eletrodo tubular).

Os cordões de solda devem possuir composição químicasemelhante à dos aços patináveis, evitando a formação depares galvânicos. Utilizar, em soldagem com arco elétricoos eletrodos E 7018 W ou E 7018 G (eletrodo revestido),ER 8018 S-G (MIG/MAG), F 7AO-EW (arco submerso)e E 71T8 Ni1 ou E 80T1 W (eletrodo tubular).Para soldagem de múltiplos passes, pode-se utilizareletrodos de composição química especial nos dois últimosfiletes, que ficam, efetivamente, em contato com a atmosfera.Para passe simples (1 cordão), pode-se utilizar eletrodosconvencionais (haverá diluição na poça de fusão).

AÇO PATINÁVEL AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA

Ex. ASTM A 588 Grau K Ex. ASTM A 572 Grau 50

A CORROSÃOATMOSFÉRICA

DO AÇO

4


4 - A CORROSÃO ATMOSFÉRICA DO AÇO

A corrosão atmosférica pode ser considerada como sendo umprocesso descontínuo, onde o efeito acumulado da corrosão éfunção do tempo no qual a superfície metálica está recoberta poreletrólitos (tempo de umedecimento) e da velocidade média decorrosão durante estes períodos em que a superfície estáumedecida.

Assim, a extensão do ataque depende das condições climáticasdo local de exposição, e é função da umidade relativa daatmosfera, da direção e freqüência da chuva, da neblina, doorvalho, da temperatura do ar e da superfície metálica, davelocidade dos ventos, da quantidade de horas de insolação edos poluentes presentes na atmosfera.

Corresponde à fração do tempo durante a qual a superfíciemetálica fica recoberta por uma película de água (como a chuvae o orvalho), que possibilita a existência da corrosão atmosférica.Assim, o aço não pintado, quando exposto em ambientes secos,não apresenta corrosão.

Presentes em ambientes marinhos, cloretos são depositados naforma de pequenas gotas ou cristais formados pela evaporaçãodas gotículas carregadas pelo vento que vem do mar. Adeposição dos sais (por conseguinte, a agressividade) decrescede forma acentuada com o aumento da distância da linhacosteira; a maior parte dos cloretos fica retida por decantação oufiltragem pela vegetação nos primeiros 5 km continente adentro.

A tabela a seguir, contendo dados obtidos pelo autor, mostraalguns valores típicos da velocidade média de corrosão paradiversos ambientes.

4.1 - Pricipais Fatores da Corrosão Atmosférica

Tempo de Umedecimento

Poluição Atmosférica

Cloretos

27

Sorocaba, SP, Brasil

Altos níveis de poluição, especialmente dióxido deenxofre, cloretos e particulados.

Baixos níveis de poluição.

Pouca chuva com baixa umidade ou chuvas pesadasfrequentes.

Temperaturas baixas, especialmente longos períodosabaixo de 0ºC.

Temperaturas altas com baixa umidade.

Altos níveis de umidade persistente.

Temperaturas moderadas a altas com umidadesmoderadas a altas e/ou condensação.

Deposição frequente de particulas oceânicas(maresia) e pouca chuva.

Regiões abrigadas expostas ao sal e poluentescorrosivos.

Brasília, DF, Brasil

São Paulo, SP, Brasil

Cubatão, SP, Brasil

Santo André, SP, Brasil

Praia Grande, SP, Brasil

Arraial do Cabo, RJ, Brasil

Nota: 1 µm (1 mícron) = 0,001 mm

Rural

Urbana

Urbana

Industrial

Industrial

Marinho

Marinho

15

9

40

61

69

171

126

LOCAL

ATMOSFERA MAIS CORROSIVA ATMOSFERA MENOS CORROSIVA

AMBIENTE VELOCIDADE MÉDIAµm/ano

A predição do desempenho do aço carbono em um dadoambiente é tarefa extremamente complexa, pois depende demuitos fatores, tais como a condição inicial de exposição, massada amostra e orientação, velocidade do vento, condição deabrigo, natureza dos produtos de corrosão e poluentes nãomedidos. É, de fato, o "microclima" a que o aço está exposto quedetermina a sua velocidade de corrosão.

28

Sulfatos

SO + H O + ½O H SO2 2 2 2 4

O gás dióxido de enxofre é gerado pela queima de combustíveisfósseis, tais como o carvão e derivados de petróleo, e pelaatividade vulcânica. Solubilizado nas águas da chuva e noorvalho, forma ácido sulfúrico devido à presença (catalítica) deferrugem ou íon ferroso na superfície metálica:

Ambientes industriais são importantes fontes de SO .2


COMO PREVENIRA CORROSÃO

5


5 - COMO PREVENIR A CORROSÃO

5.1 - A Prevenção Começa na Etapa de Projeto

O principal objetivo do engenheiro e do arquiteto é fornecer àobra um projeto adequado com respeito à função, fabricação eresistência mecânica. Muitas construções estarão localizadas emregiões onde o ambiente é mais agressivo, o que significaatenção às medidas de proteção. Como o custo do controle dacorrosão é muito dependente do seu projeto, o engenheiro devesempre incluir o aspecto da prevenção da corrosão em seutrabalho.

De modo geral, é difícil proteger uma estrutura metálica atravésda pintura (ou outro tratamento de superfície) se ela forinadequadamente projetada sob o ponto de vista da corrosão.

Uma construção econômica é aquela que apresenta os menorescustos totais ao longo de sua vida. Custos de manutenção,particularmente a pintura de manutenção, constituem parteimportante do custo total. Assim, a construção mais barata podenão ser a mais econômica.

As figuras a seguir fornecem certo número de exemplos válidospara os engenheiros e arquitetos que projetam edifícios.

Simplifique as Formas!

Quanto mais simples a forma dada à construção, maiores aschances de que uma boa proteção frente à corrosão sejaalcançada.

O meio mais eficiente e barato de evitar a corrosão é projetarcorretamente a obra, não favorecendo o ataque corrosivo.

31


PROBLEMA PROBLEMASOLUÇÃO O TÍPICA SOLUÇÃO TÍPICA

UMIDADE E SUJEIRAPODEM SE ACUMULAR

NA FENDA

CORROSÃO POTENCIAL(FRESTA)

CANTOS VIVOS E SOLDADESCONTÍNUA

CUIDADO COM O ACÚMULODE ÁGUA E SUJEIRA

CRIE SITUAÇÕES QUEEVITEM O ACÚMULO DE

SUJEIRA E ÁGUA

CANTOS ARREDONDADOS ESOLDA CONTÍNUA

REFORÇOS CRIAMACÚMULO DE ÁGUA E

SUJEIRA

ELIMINE O ACÚMULODE ÁGUA E SUJEIRA

ELIMINE A FENDA PORSOLDAGEM OU SELANTE

(EPOXI OU POLIURETANO)CONDIÇÃO DESFAVORÁVEL CONDIÇÃO FAVORÁVEL

UMIDADE PENETRA NAFENDA

UTILIZE CORDÃO DESOLDA OU SELANTE

UTILIZE PERFIL OUOUTRA GEOMETRIA

T

32

5.2 - Evite Umidade Residual

Como já visto anteriormente, a corrosão não ocorre na ausênciade umidade. Uma das tarefas mais importantes do engenheiroserá a de garantir que a construção esteja protegida da umidadetanto quanto possível. Os perfis devem ser dispostos de modoque a umidade não fique retida e que a construção possa serdevidamente pintada. Evite a criação de cavidades; juntasparafusadas são preferíveis às soldadas em campo, quenecessitam de controle e testes. Deve-se criar condições paraque, uma vez que a umidade tenha se depositado, possa secar.

33

PROBLEMA PROBLEMASOLUÇÃO O TÍPICA SOLUÇÃO TÍPICA

UMIDADE E SUJEIRAPODEM SE ACUMULAR

NA FENDA

ÁGUARETIDA

SOLDA NA BASECRIA FRESTA

ENRIJECEDORES IMPEDEMA DRENAGEM

CRIAÇÃO DE FRESTA

A CHAPA DE BASEE OS CHUMBADORESNO NÍVEL DO SOLO

RESULTA EMRETENÇÃO DE ÁGUA

A CHAPA DE BASEACIMA DO SOLO,

SOBRE BASE DE CONCRETOPROMOVE A PROTEÇÃO.

INCLINAÇÃO PARA ADRENAGEM DA ÁGUA

SOLDE O TOPO DA JUNTA

DEIXE FURO PARA ADRENAGEM

ELIMINAÇÃO DE FRESTA

NÃO ACUMULAÁGUA

USE SELANTE PARADIFICULTAR O INGRESSO

DA ÁGUA



A água fica coletada aqui.



34


35

5.3 - Considere o Risco da Corrosão Galvânica

Para que ocorra o efeito galvânico, as seguintes condiçõesdevem ser preenchidas:

• Os metais devem estar distantes na série eletroquímica,

• Os metais devem estar em contato direto um com o outro,

• Ambos os metais devem estar em contato com a mesmasolução eletrolítica,

• A solução deve conter oxigênio dissolvido (ou ácido), para amanutenção do processo catódico.

É função do projetista fazer com que pelo menos uma destascondições não ocorra. Sempre que possível, diferentes metais eligas não devem ser unidos diretamente, principalmente seestiverem situados em locais diferentes na série galvânica (vejaquadro abaixo). Os efeitos galvânicos podem ser esperados se adiferença de potencial entre os metais for superior a 0,05V*. Ométodo mais comum de controle da corrosão galvânica é o dacolocação de um isolante elétrico entre os dois metais. Deve-seressaltar que o isolante não deve ser poroso, pois poderiaacarretar corrosão por frestas.

Parafusos, arruelas, porcas e rebites são sensíveis à corrosãopor terem composição química diferente da dos aços que unem,e, assim podem propiciar a formação de pares galvânicos. Aescolha correta destes componentes minimizará em muito estetipo de problema.

ANÓDIO(MAIS SUSCEPTÍVEL À CORROSÃO)

CATÓDICO(MAIS RESISTENTE À CORROSÃO)

Magnésio e suas ligasZinco

Aço galvanizadoAlumínioCádmio

Ferro fundidoChumboLatões

BronzesCobre

Ligas cobre-niquelAço inoxidável, tipo 410Aço inoxidável, tipo 304Aço inoxidável, tipo 316

Titânio

*Esta diferença de potencial pode ser medida experimentalmente mergulhando-se, num mesmo eletrólito, os dois metais emedindo-se a tensão existente entre eles com o auxílio de um multímetro.

Série Galvânica em Água Mar (25º)


Utilize sempre eletrodos, porcas, arruelas e parafusos deespecificação compatível com seu material. A tabela abaixofornece a especificação genérica de parafusos para a união deaços ASTM A 36, ASTM A 572 e ASTM A 588. Observe que,quando a obra empregar aços resistentes à corrosão (ASTMA 588), deve-se empregar parafusos que tenham essas mesmascaracterísticas. Não se recomenda a utilização de parafusos eporcas galvanizadas sem pintura em estruturas de aço carbonocomum ou patináveis expostos à atmosfera ou sob condições decondensação de umidade. A diferença de potencial eletroquímicoentre o revestimento de zinco e o aço pode ocasionar umacorrosão acelerada da camada de zinco.

Quadro Descritivo

ASTM A 36

ASTM A 572

ASTM A 572

ASTM A 307

ASTM A 325TIPO 1

ASTM A 325TIPO 3

41,5 kN/cm2

82,5 kN/cm para diâmetro < 25,4 mm72

2

,5 kN/cm para diâmetro < 25,4 mm2

82,5 kN/cm para diâmetro < 25,4 mm72

2

,5 kN/cm para diâmetro < 25,4 mm2

AÇO ESPECIFICAÇÃO RESISTÊNCIA À RUPTURA (fW)

Parafuso Fresta

FrestaPorca

Rebite

Solda

36


37

Frestas, cordões de solda e uniões parafusadas são regiõesparticulares da estrutura que merecem atenção especial. Afotografia abaixo ilustra uma fresta.

Frestas promovem acorrosão.

5.4 - Soldagem

Melhor será a soldagem quanto menor a quantidade de bolsõese fissuras. Não deverá haver escória superficial, pois elapropiciará o desenvolvimento da corrosão sob a camada detinta*. É muito comum que o eletrodo tenha uma composiçãodiferente da liga que está sendo soldada, pois este é aplicado agrandes grupos de aços similares. Isto pode acarretar umadiferença de potencial (nem sempre desprezível) entre o metalde solda e o metal base. As considerações feitas para a corrosãogalvânica entre metais diferentes se aplicam integralmente à estasituação.

O processo de resfriamento do cordão de solda também poderesultar em diferenças de potencial devido às diferenças detratamento térmico entre o metal de solda e o metal base.

Através da seleção de um eletrodo que seja um pouco maisnobre que o metal de base podemos obter uma combinaçãofavorável de pequenos catodos (o cordão de solda) e grandesanodos (o metal de base). Muitos dos problemas são eliminados,deste modo, particularmente em eletrólitos de alta condutividade:a corrosão do metal de base será distribuída por uma área muitomaior do que a área (protegida galvanicamente) do cordão desolda (que não corroerá).

*As escórias são compostas, de modo geral, de materiais higroscópicos que, através do fenômeno da osmose, bombeiammoléculas de água através da camada de tinta, favorecendo em muito o processo da corrosão.


Sempre que possível, essas regiões devem ser jateadas, ou pelomenos alisadas com discos abrasivos ou esmeril. A tinta deveser esfregada cuidadosamente com pincel, antes de cada demãonormal ser aplicada, produzindo um reforço de pintura.

A fotografia abaixo mostra a necessidade, na etapa de constru-ção da estrutura, de um reforço de pintura nos cordões de solda.

Este reforço de dá antes da aplicação da tinta de fundo, e é feitoatravés da pintura detalhada, com pincel, das áreas envolvidasna soldagem, com um primer contendo pigmentos anticorrosivos.

Frestas devem ser eliminadas sempre que possível, poisacumulam eletrólitos e impedem o preparo de superfície, apintura inicial e a manutenção posterior. Soldas devem sercontínuas, evitando a criação de "bolsões" de acúmulo deeletrólitos.

Construção da estrutura.Cordões de solda.

Frestas devem ser eliminadas.Soldas devem ser contínuas.

38


39

Corrosão nas frestas.

5.5 - Preparo de Superfície

O aquecimento do aço carbono a temperaturas situadas entre575 C e 1370 C provoca a formação de uma camada de óxidosdenominada carepa de laminação. Esta película é formada portrês camadas de óxidos sobrepostos: wustita (FeO), magnetita(Fe O ) e hematita (Fe O ).

Placas, tarugos, blocos, chapas, perfis e outros produtosconformados de aço são laminados em temperaturas poucosuperiores a 1000 C. A carepa formada é uma película cinza-azulada, muito dura, que recobre completamente o aço. Aespessura da carepa pode variar de 10 µm a 1000 µm. Devidoao fato de que a carepa possui coeficiente de dilatação diferentedaquele do aço, ela acaba se trincando durante os ciclos deaquecimento e resfriamento, permitindo a penetração de água eoxigênio. A presença de eletrólitos causa a formação de umapilha, onde o metal é oxidado e a reação de redução do oxigênioacontece sobre a carepa. Depois de algum tempo de ataque, aferrugem progride por baixo da carepa, expulsando-a dasuperfície do aço.

o o

o

3 4 2 3

Quadro Descritivo


A seqüência abaixo mostra a evolução típica da degradação dacarepa, causada pela corrosão do substrato metálico.

A carepa, como visto, não protege o aço da corrosãoatmosférica. Ela precisa ser removida antes de se iniciar oprocesso de pintura, pois uma vez trincada, ela reterá osconstituintes necessários ao processo corrosivo. A pintura sobrea carepa não evitará que o processo de corrosão continue. Aferrugem se expandirá e terminará com a ruptura da película detinta.

Além da carepa de laminação, outros contaminantes presentesprejudicarão a aderência das tintas, tais como pós, ferrugem,terra, óleos, graxas, suor e sais.

A necessidade de grau mínimo de limpeza superficial varia deacordo com o tipo de tinta a ser aplicada e com as condições aque estas ficarão expostas.

A norma mais citada e empregada no Brasil para a preparaçãoda superfície do aço é a Norma Sueca SIS 05 59 00-1967 "Grausde Enferrujamento da Superfície de Aço Laminado a Quente eGraus de Preparo destas Superfícies para Aplicação deRevestimentos Anticorrosivos".

Esta norma foi elaborada pelo Instituto Sueco de Corrosão, deacordo com o American Society for Testing and Materials (ASTM)e o Steel Structures Paint Council (SSPC), dos EUA.

Aço revestido pela carepaé esposto ao tempo.

A carepa é mais nobre do queo aço, que se corrói. O produtode corrosão (a ferrugem) seexpande e empurra a carepapara fora da superfície dometal.

A carepa possui coeficientede dilatação diferente do aço.Dilatação e contração constantesprovocam seu fissuramento.O oxigênio e a água entrampelas fissuras e provocam oaparecimento de uma pilhagalvânica aço/carepa.

O H O2 2

40

Quadro Descritivo


41

Os padrões de grau de corrosão são definidos através defotografias do estado de intemperismo em que o aço se encontrapara pintura:

- superfície com carepa de laminação ainda intacta.

- supefície com carepa de laminação se destacando e compresença de ferrugem.

- superfície com corrosão generalizada e sem carepa.

- superfície com corrosão generalizada e com pontosprofundos de corrosão (pites).

Os padrões de grau de limpeza também são definidos através defotografias do estado em que as superfícies ficam após otratamento de limpeza:

: Limpeza manual, executada com ferramentas manuaiscomo escovas, raspadores, lixas e palhas de aço.

: Limpeza mecânica executada com ferramentasmecanizadas como escovas rotativas pneumáticas ouelétricas.

: É o jato ligeiro ( ). A superfície resultantedeverá encontrar-se inteiramente livre de óleos, graxas emateriais como carepa, tinta e ferrugem soltas. A carepa e aferrugem remanescentes poderão permanescer, desde quefirmemente aderidas. O metal deverá ser exposto ao jatoabrasivo por tempo suficiente para provocar a exposição dometal base em vários pontos da superfície sob a camada decarepa.

: Chamado de jato comercial. A superfície resultante dojateamento poderá apresentar manchas e pequenos resíduosdevidos à ferrugem, carepa e tinta. Pelo menos da áreadeverá estar isenta de resíduos visíveis, enquanto o restanteserá limitado pelas manchas e resíduos.

: Chamado de jato ao metal quase branco. É definidacomo superfície livre de óleo, graxa, carepa, ferrugem, tinta eoutros materiais, podendo apresentar pequenas manchasclaras devidas a resíduos de ferrugem, carepa e tinta. Pelomenos 95% da área deverá estar isenta de resíduos visíveis,sendo o restante referente aos materiais acima mencionados.

: Conhecido como jato ao metal branco. Após a limpeza,o aço deverá exibir cor metálica uniforme, branco-acinzentada,sendo removidos 100% de carepas e ferrugens. A superfícieresultante estará livre de óleos, graxas, carepa, tinta, ferrugeme de qualquer outro depósito.

• A

• B

• C

• D

• St 2

• St 3

• Sa 1

• Sa 2

• Sa 2 ½

• Sa 3

brush off


A superfície metálica deverá ser previamente lavada com água etensoativos neutros, esfregando-se com uma escova de nylon.Após a lavagem, secar a superfície naturalmente ou com arcomprimido limpo (isento de óleo) e seco. Esta providência énecessária, pois as operações de escovamento e jato nãoremovem óleos, gorduras e sais da superfície.

O método do jateamento é muito empregado na pinturaindustrial, sendo também muito comum nos fabricantes deestruturas metálicas. Ela é feita através do impacto de partículas,geralmente abrasivas, impelidas a alta velocidade contra asuperfície a ser limpa. Esta técnica possui duas grandesvantagens:

• Elimina todas as impurezas superficiais, permitindo o contatodo revestimento com o substrato,

• Confere rugosidade à superfície, permitindo a ancoragem dorevestimento.

Diversos materiais podem ser utilizados como abrasivos: areia,granalha de aço (esférica e angular), vidro, ferro fundido eoutros.

Com ferramentas mecânicas

Limpeza manual

Limpeza motorizada

Com jato abrasivo

Ligeiro (Brush-off)

Comercial

Metal quase branco

Metal branco

Outros métodos

Limpeza com solventes

Limpeza a fogo

Decapagem química

Intemperismo e jato abrasivo

St 2 St 2N-6 7346

7347

7348

7348

7348

7348

N-7

N-9

St 3 St 3

Sa 1 Sa 1 Sa 1 NACE-4 Brush-off

3_CLASSEa

2_CLASSEa

1_CLASSEa

NACE-3

NACE-2

NACE-1

Sa 2 Sa 2

Sa 2 ½ Sa 2 ½

Sa 3 Sa 3

N-5

N-11

Sa 2

Sa 2 ½

Sa 3

SSPC-SP2

SUECA SIS055900-67

SSPC PETROBRÁS NACERM-01-70

BSBS-4232-67

SSPC-SP3

SSPC-SP7

SSPC-SP6

SSPC-SP10

SSPC-SP5

SSPC-SP1

SSPC-SP4

SSPC-SP8

SSPC-SP9

MÉTODO DE PREPARONORMA NORMA NORMA NBR ISO

8501-1NORMA NORMA

42


A areia é o agente abrasivo mais utilizado em campo, onde ojateamento é feito a céu aberto e não há preocupação em serecuperar o abrasivo (a areia é utilizada no máximo 2 vezes). Aareia promove o melhor tipo de rugosidade para a ancoragem,pois tem ação simultânea de corte e impacto. A areia deveproduzir uma rugosidade no metal que corresponda a cerca de ¼a da espessura total da película seca do revestimento.

A granalha é normalmente utilizada em cabines fechadas. Ela éfeita de aços especiais, muito duros. O formato de suaspartículas pode ser redondo ( ) ou angular ( ). As redondaspodem ser recicladas até 450 vezes e deixam um perfil bastantearredondado. As angulares podem ser recicladas até 350 vezes edeixam um perfil anguloso e irregular.

A pintura é o principal meio de proteção das estruturas metálicas.

Tintas são suspensões homogêneas de partículas sólidas(pigmentos) dispersas em um líquido (veículo), em presença decomponentes em menores proporções, chamados de aditivos.

Os pigmentos são pós orgânicos ou inorgânicos finamentedivididos (aprox. 5 m de diâmetro). Em suspensão na tintalíquida, são aglomerados pela resina após a secagem, formandouma camada uniforme sobre o substrato. Os pigmentospromovem a cor, opacidade, coesão e inibição do processocorrosivo, e também a consistência, a dureza e resistência dapelícula.

shot grit

µ

5.6 - Tintas

43

pigmento

resina

solvente

veíc

ulo

maté

ria

não

volá

til

Quadro Descritivo


Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas deproteção ao aço carbono são:

. Um dos pigmentos mais antigos utilizados naproteção do aço, tem coloração laranja. Ele tem característicasalcalinas (neutraliza compostos ácidos) e oxidante (íonssolúveis, como o íon ferroso são oxidados a férricos,insolúveis). O zarcão é tóxico, pois o chumbo é um metalpesado.

. É um pigmento que, em contato comágua, dissolve-se parcialmente, liberando os ânions fosfatoque passivam localmente a superfície do aço, formandofosfatos de ferro.

. É utilizado o zinco metálico de alta purezadisperso em resinas epoxídicas ou etil silicato. As tintas ricasem zinco são também chamadas de "galvanização a frio", econferem proteção catódica ao substrado de aço (o zinco secorrói, protegendo o aço processo idêntico à proteçãoauferida pela galvanização tradicional). Um risco na pintura eo zinco começará a se corroer, protegendo o aço.

. É um pigmento amarelo, parcialmentesolúvel em água que, assim como o fosfato de zinco, passivalocalmente a superfície do aço, pela precipitação de cromatosde ferro. Este pigmento é tóxico, pois o cromo é um metalpesado.

. É um pigmento vermelho que não temnenhum mecanismo de proteção anticorrosiva por passivação,alcalinização ou proteção catódica. Entretanto, por ser sólida emaciça, a partícula atua como barreira à difusão de espéciesagressivas, como água e oxigênio. Este pigmento é muitoutilizado nas tintas de fundo, não é tóxico, tem bom poder detingimento e apresenta boa cobertura.

. O alumínio lamelar e outros pigmentostambém lamelares tais como a mica, talco, óxido de ferromicáceo e certos caulins atuam pela formação de folhasmicroscópicas sobrepostas, constituindo uma barreira quedificulta a difusão de espécies agressivas. Quanto melhor abarreira, mais durável será a tinta. A junção de resinasbastante impermeáveis com pigmentos lamelares oferece umaótima barreira contra a penetração dos agentes agressivos.

• Zarcão

• Fosfato de zinco

• Zinco metálico

• Cromato de zinco

• Óxido de ferro

• Alumínio e outros

44

45

Os solventes tem por finalidade dissolver a resina e, peladiminuição da viscosidade, facilitam a aplicação da tinta. Ossolventes mais comuns utilizados em tintas são os líquidosorgânicos e a água.

Os ligantes mais comuns são as resinas e os óleos, mas tambémpodem ser inorgânicos, como os silicatos solúveis. Ele tem afunção de envolver as partículas de pigmento e mantê-las unidasentre si e o substrato. A resina proporciona impermeabilidade,continuidade e flexibilidade à tinta, além de aderência entre estae o substrato. As resinas se solidificam através da simplesevaporação do solvente ou pela polimerização, com ou sem aintervenção do oxigênio do ar. Em alguns casos, a resina é frágile não possui boa aderência. Nestes casos, adicionam-se oschamados plastificantes, que, não sendo voláteis, permanecemna película após a secagem.

Como visto anteriormente, as tintas são compostas, de modogeral, de pigmentos dispersos em um resina particular,solubilizada em uma mistura de solventes. Assim sendo, como onúmero de possibilidades de composição é relativamentelimitado, as tintas podem ser classificadas em grupos queapresentam semelhanças. As classificações mais comuns dastintas são feitas pelo tipo de resina empregada ou pigmentoutilizado.

As tintas de fundo, conhecidas como , sãocostumeiramente classificadas de acordo com o principalpigmento anticorrosivo participante, enquanto que as tintasintermediárias e de acabamento são usualmente classificadas deacordo com a resina empregada, como por exemplo, epoxídicas,acrílicas, alquídicas, etc.

primers

5.7 - Classificação das Tintas



Os tipos de tintas mais importantes para a proteção do açocarbono, tendo como classificação o tipo de resina, são:

. Conhecidas como esmaltes sintéticos, são tintasmonocomponentes de secagem ao ar. São utilizadas eminteriores secos e abrigados, ou em exteriores não poluídos.Como as resinas utilizadas são saponificáveis, não resistemao molhamento constante ou à imersão em água.

. São tintas bicomponentes de secagem ao ar. Acura se dá pela reação química entre os dois componentes. Ocomponente A é, de modo geral, à base de resina epoxídica, eo B, o agente de cura, pode ser à base de poliamida,poliamina ou isocianato alifático. São mais impermeáveis emais resistentes aos agentes químicos do que as alquídicas.Resistem à umidade, imersão em água doce ou salgada,lubrificantes, combustíveis e diversos produtos químicos. Asepoxídicas à base de água tem a mesma resistência daquelasformuladas à base de solventes orgânicos. Não são indicadaspara a exposição ao intemperismo (ação do sol e da chuva),pois desbotam e perdem o brilho (calcinação).

. São tintas bicomponentes em que ocomponente A é baseado em resina de poliéster ou resinaacrílica, e o B, o agente de cura, é à base de isocianatoalifático. As tintas poliuretânicas são bastante resistentes aointemperismo. Assim, são indicadas para a pintura deacabamento em estruturas expostas ao tempo. Sãocompatíveis com primers epoxídicos e resistem por muitosanos com menor perda da cor e do brilho originais.

. São tintas monocomponentes à base de solventesorgânicos ou de água, e, assim como as tintas poliuretânicas,são indicadas para a pintura de acabamento. São tintasbastante resistentes à ação do sol.

As tintas de fundo são aplicadas diretamente sobre a superfíciemetálica limpa. Sua finalidade é a de promover aderência doesquema ao substrato, e contém, costumeiramente, pigmentosinibidores de corrosão. Elas são utilizadas para a proteção dosaços estruturais, e são classificadas de acordo com os pigmentosinibidores adicionados em sua composição. Como exemplos,temos as tintas de fundo à base de fosfato de zinco, de zincometálico ou de alumínio.

• Alquídicas

• Epoxídicas

• Poliuretânicas

• Acrílicas

46


47

As tintas de fundo são formuladas com altos teores de pigmentose, por isso, são semibrilhantes ou foscas.

Cada um destes pigmentos inibidores pode ser incorporado emuma certa variedade de ligantes, gerando, por exemplo, tintas defundo alquídicas à base de fosfato de zinco, tintas epoxídicas àbase de fosfato de zinco, etc.

Tintas intermediárias não possuem as mesmas propriedades dastintas de fundo anticorrosivas, mas auxiliam na proteção,fornecendo espessura ao sistema de pintura empregado(proteção por barreira). De modo geral, quanto mais espessa acamada seca, maior a vida útil do revestimento, assim, váriasdemãos poderão ser aplicadas, até que se atinja a espessuraadequada.

Tintas intermediárias e de acabamento são, normalmente,classificadas de acordo com seus ligantes, como por exemplo asepoxídicas, vinílicas, poliuretânicas, etc.

As tintas de acabamento tem a função de proteger o sistemacontra o meio ambiente, e também dar a cor e o brilhoadequados. Elas devem ser resistentes ao intemperismo, aagentes químicos e ter cores estáveis. De modo geral, são tintasbrilhantes com boa resistência à perda de cor e brilho.

As várias camadas de pintura devem, naturalmente, sercompatíveis entre si. Eles podem pertencer à mesma família oupodem ser muito diferentes. Uma precaução que sempre deveser adotada é a de todas as tintas do sistema devempreferencialmente pertencer ao mesmo fabricante. Issominimizará a possibilidade de ocorrência futura de defeitos taiscomo a delaminação (descolamento).

As aditivos melhoram certas propriedades específicas das tintas.Existem aditivos antinata, secantes, plastificantes, antimofo, anti-sedimentante, nivelante, tixotrópicos, etc.

Um mesmo aço, pintado com tipos diferentes de tintas, podeapresentar comportamento muito diferenciado quando exposto aomesmo meio agressivo.


Esta diferença pode ser explicada admitindo-se que as tintasempregadas tenham diferentes mecanismos de ação contra acorrosão. Estes mecanismos, de maneira geral, são classificadosem:

: A tinta deve ser o mais impermeávelpossível e aplicada em espessuras elevadas. Tintas de altaespessura, chamadas de HB (high build) tem como vantagema economia de mão-de-obra para a aplicação. Além das tintasde alta espessura, as que oferecem melhor proteção porbarreira são as betuminosas e as de alumínio. Oinconveniente da proteção por barreira é que, se houver umdano à película, a corrosão se alastrará sob a película poraeração diferencial. Assim, é sempre recomendável que seutilize tintas de fundo com mecanismos de proteção catódicaou anódica.

: A proteção das regiões anódicas éproporcionada pelos pigmentos anticorrosivos, todos decaráter oxidante. A proteção pode ser dada através dadissolução do pigmento (como o cromato de zinco, que, emcontato com água, libera íons passivantes de cromato) ou poração oxidante (o zarcão Pb O , p.ex., é um oxidante enérgicode características alcalinas)

: A proteção é dada através da formaçãode pares galvânicos entre o aço carbono e partículas de zincoem pó (são as chamadas tintas ricas em zinco). Nestas, ozinco se corrói, protegendo o substrato de aço carbono. O teormínimo recomendável de zinco na película seca é de 85% (ocontato elétrico é fundamental à manutenção da proteção).

Na elaboração de um sistema de pintura, todos os dados devemser considerados, como o ambiente, substrato, preparação desuperfície, tintas, seqüência de aplicação, número de demãos,espessuras, tipos de aplicação e a que condições de trabalhoestará submetida a superfície.

• Proteção por barreira

• Proteção anódica

• Proteção catódica

3 4

48


49

Preparo de superfíciemínimo

Tintas

Tintas deAcabamento

Espessura totalrecomendada ( m)µ

Alquídicas

AlquídicasPoliuretânica

ouEpoximastic

Alquídica ouEpoximastic

Alquídica ouEpoximastic PoliuretânicaEpoxi

Epoxi compigmentos

anticorrosivos

Epoxi compigmentos

anticorrosivos1 demão de

primer e 2 deacabamento.

Epoximastic:2 demãos.

Alquídica compigmentos

anticorrosivos2 demãos deprimer e 2 deacabamento.


Alquídica compigmentos




Epoxi compigmentos




Sa 2 ½

100-175 70-125 250-300 100-175 70-125 250-300

Sa 2 ½ St 3, Sa 2 St 2, Sa 2 Sa 2 ½St 2, St 3,Sa 2

AMBIENTE

INTERNO EXTERNO

Úmido Seco Industrial Urbano Rural Marinho

ATENÇÃO: A APLICAÇÃO DE PROTEÇÃO CONTRA ACORROSÃO DEVE SER ESTUDADA EM CONJUNTO COM ANECESSIDADE DE PROTEÇÃO FRENTE AO FOGO(PROTEÇÃO PASSIVA) DA ESTRUTURA. A APLICAÇÃO DEPROTEÇÃO PASSIVA EM ÁREAS INTERNAS, ONDE NÃOEXISTA CONDENSAÇÃO DE ÁGUA NÃO REQUER PREPARODE SUPERFÍCIE, A NÃO SER A RETIRADA DE CAREPAS EFERRUGENS SOLTAS, ALÉM DE GRAXAS E ÓLEOS,QUANDO HOUVER.

Pigmentos anticorrosivos: Zarcão, cromato de zinco, fosfato de zinco, zinco metálico, silicato de cálcio, etc.

A tabela abaixo traz alguns exemplos de sistemas de pinturarecomendados para os aços carbono expostos em diferentesambientes.

As orientações aqui apresentadas são genéricas, cabendo aoprofissional uma consulta prévia e detalhada com os fabricantesde tintas e aplicadores.

PROTEÇÃOFRENTE AO FOGO:GENERALIDADES

6


6 - PROTEÇÃO FRENTE AO FOGO: GENERALIDADES

A maior parte das mortes ocorridas em incêndios de edifíciosocorre por asfixia, ainda nos primeiros estágios do fogo.Pesquisas européias tem mostrado que o risco deste tipo demorte é 30 vezes menor do que nos sistemas de transportetradicionais. O risco à vida devido à falha estrutural ocasionadapelo fogo é ainda menor*.

Mesmo sendo de baixo risco, a proteção à vida humana deve sersempre considerada em projetos de edifícios. A principalfinalidade da segurança contra incêndio é reduzir o risco à vida eminimizar a perda do patrimônio. Um sistema de segurançacontra incêndio apropriado consiste de um conjunto de sistemasativos tais como sistemas de detecção, chuveiros automáticos,extintores, etc., e sistemas passivos, tais como materiais deproteção térmica, compartimentação e outros.

Vários são os fatores que influenciam a intensidade e a duraçãodo incêndio. Alguns deles são a carga de incêndio (quantidade etipo de material combustível) e sua distribuição no edifício,ventilação do compartimento, propriedades térmicas de pisos eparedes, sistemas de detecção de incêndio, existência debrigada de incêndio, pontos de suprimento de água, chuveirosautomáticos, disponibilidade de extintores de incêndioadequados, etc...

A principal característica de um incêndio, no que diz respeito aoestudo das estruturas, é a curva que fornece a temperatura dosgases em função da progressão do incêndio. Esta curva,representada abaixo, mostra três regiões distintas:

53

Vel

oci

dad

ed

elib

eraç

ãod

eca

lor

(k-W

)

InflamaçãoGeneralizada

Períodode

Crescimento

IgniçãoTempo

TemperaturaMáxima

Descaimento(Esfriamento)

Incêndiototalmente

desenvolvido

*V. P. e Silva e R. H. Fakury. "Brazilian Standards for Steel Structures Fire Design", Fire Safety Journal 37, p. 217-227 (2002)

Quadro Descritivo


1. O período de crescimento, no qual a temperatura média docompartimento é relativamente baixa e o fogo está localizadopróximo à sua origem.

2. O estágio do incêndio totalmente desenvolvido, durante o qualtodos os combustíveis existentes no compartimento estãoqueimando, e as chamas preenchem todo o volume do ambiente.

3. O período de decaimento, definido por alguns pesquisadorescomo sendo o estágio do incêndio quando a temperatura médiacaiu a 80% do seu valor de pico (a temperatura máxima).

Conhecendo-se esta curva, é possível calcular a temperaturaatingida pelos componentes estruturais e sua correspondenteresistência àquela temperatura. Se medidas de proteção ativacontra incêndio não forem eficientes para a extinção do incêndiodurante a fase posterior à inflamação generalizada, deve-seconsiderar o efeito da ação térmica, ou seja, a redução daresistência dos elementos estruturais. A curva do incêndio real éde difícil delineamento experimental, pois é função de muitosparâmetros (carga de incêndio, ventilação, fator de forma doscomponentes metálicos, etc.). Assim sendo, adotou-se, porconvenção, uma curva padronizada (a curva do incêndio padrão)como modelo para a análise experimental de estruturas emateriais em fornos laboratoriais. As principais normasinternacionais que tratam de ensaios de resistência frente aofogo são a LPS 1107 "Requirements, Tests and Methods ofAssessment of Passive Fire Protection Systems for StructuralSteelwork", a BS 476 "Fire Tests on Building Materials andStructures", ISO 834 "Fire-resistance Tests Elements of BuildingConstruction" e ASTM E 119 "Standard Test Methods for FireTests of Building Construction and Materials"*.

É importante ressaltar que estes modelos de ensaio nãorepresentam um incêndio real, assim sendo, seus resultadosdevem ser analisados com cuidado.

* Loss Prevention Standard. "Requirements, Tests and Methods of Assessment of Passive Fire Protection Systems forStructural Steelwork". LPS 1107 : Issue 1: 20.10.87, BRE/Garston, 1987.* British Standards Institution. "Fire Tests on Building Materials and Structures". BS 476 :Part 8 : 1972, London, UK, 1972.*International Standardization for Organization. "Fire-resistance Tests Elements of Building Construction". ISO 834, Genève,Swiss, 1994.*American Society for Testing and Materials. "Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials".E119, West Conshohocken, USA, 2000

54


55

A curva de incêndio padrão descrita pela Norma ISO 834 é

dada pela equação:

Onde T é a temperatura dos gases ( C), t é o tempo (minutos) eTo é a temperatura no instante t=0, geralmente admitida 20 C.

A temperatura do aço é inferior à temperatura dos gases quentesexistentes na atmosfera do forno. Essa temperatura pode sermedida experimentalmente (inserindo termopares na estrutura)ou através de métodos analíticos, como o recomendado pelaNBR 14323 "Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifíciosem Situação de Incêndio Procedimento".

o

o

T = 345 log(8t+1) + To

Curva doicêndiopadrão

(ISO 834)

Curva doicêndio

NATURAL

Tem

pera

tura

Tempo

A figura abaixo mostra a curva de um incêndio real confrontadacom a curva do incêndio padrão conforme ISO 834. Acaracterística principal das normas acima mencionadas é queelas tem somente um ramo ascendente, admitindo portanto quea temperatura dos gases seja sempre crescente com o tempo e,além disso, independente das características do ambiente e dacarga de incêndio.

Quadro Descritivo

Associação Brasileira de Normas Técnicas. "Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifícios emSituação de Incêndio Procedimento". NBR 14323, Rio de Janeiro, 1999.


A figura abaixo ilustra o avanço da temperatura no forno, no açodesprotegido e no aço protegido.

Todos os materiais estruturais perdem progressivamente suaresistência e rigidez quando aquecidos.

Esta mudança de propriedades acontece tanto para o açocarbono quanto para o concreto, que são elementos estruturaisbásicos na concepção estrutural. Como exemplo, o aço estruturalmantém, a 550 C, cerca de 60% da sua resistência à 20 C.Assim sendo, se constituintes de uma estrutura forem aquecidoso suficiente, eles poderão entrar em colapso.

As conseqüências desta falha dependerão da importância destescomponentes no controle do comportamento geral da estrutura.Enquanto que a falha de uma coluna situada na base de umedifício pode levar ao colapso de todo um conjunto, a falha deuma viga secundária pode resultar em um dano mínimo, pois ascargas serão transferidas para outros componentes e elementosestruturais não diretamente afetados pelo fogo.

Temperatura crítica é a temperatura que causa o colapso. Atemperatura critica verdadeira pode ser determinada através deensaios para cada elemento estrutural, mas, de modo geral, estecaminho não é economicamente viável, além de demandar muitotempo. Como regra, fixa-se um valor convencional detemperatura crítica recomendado por normas ou códigos, quegaranta com certa margem de segurança a integridade estrutural.

o o

T = 345log(8t+1) + To

ISO 834

Tem

pera

tura

Tempo

Aço sem proteçãotérmica

Aço com proteçãotérmica

56

Quadro Descritivo


O aumento de temperatura de um elemento estrutural de aço, emincêndio, é proporcional ao seu fator de massividade. Fator demassividade de um corpo é a relação entre a área exposta aofogo (A) e o volume (V) aquecido do corpo. Para barrasprismáticas, o fator de massividade pode ser expresso pelarelação entre o perímetro exposto ao fogo (µ) e a área da seçãotransversal da barra, sendo também conhecido como fator deforma da seção, ou seja F=(µ/A), m .-1

57

A velocidade deaquecimento deum perfil sob fogodepende:

Do perímetro (Hp),

Da seçãotranversal (A).

Baixo perímetroAlta AAquecimentolento

Alto perímetroBaixa AAquecimentorápido

Quadro Descritivo

A segurança estrutural é garantida quando a temperatura do açoem situação de incêndio atinge um valor menor do que atemperatura crítica da estrutura.

A Figura abaixo mostra os fatores de redução em temperaturaelevada (relativos aos valores a 20ºC) previstos pela NBR 14323para o limite de escoamento dos aços laminados a quente (k ), olimite de escoamento dos aços trefilados (k ) e o módulo deelasticidade de todos os tipos de aço (k ).

y,

yo,

,E

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

0 200 400 600

Temperatura [ºC]

800 1000 1200

kyO,

Quadro Descritivo

kE, ky,


A tabela abaixo fornece a temperatura do aço (em ºC) semproteção térmica em função do fator de massividade, conformemodelo do incêndio-padrão, e é útil para a verificação danecessidade ou não de proteção térmica em elementosestruturais.

FATOR DE MASSIVIDADE, m-1

Tempo (min.)

10

50 100 200 250 300

207 341 505 551 583

444 626 724 733 736

628 738 815 826 831

731 840 875 878 879

799 902 912 913 914

890 935 941 942 942

941 960 964 965 966

971 982 985 986 986

993 1000 1003 1004 1004

1011 1017 1019 1020 1020

1027 1032 1034 1034 1035

20

30

40

70

50

80

100

60

90

110

58

AS NORMASBRASILEIRAS

7


7 - AS NORMAS BRASILEIRAS

Para que se possa verificar a segurança estrutural em situaçãode incêndio dos elementos estruturais de aço de uma edificaçãoé necessário conhecer a exigência de resistência ao fogo paracada tipo de elemento (viga, pilar, laje) conforme as normasvigentes no país. As Normas Brasileiras que tratam da segurançaestrutural frente ao fogo foram aprovadas em 1999: NBR 14432"Exigências de Resistência ao Fogo de Elementos Construtivosde Edificações Procedimento" e NBR 14323 "Dimensionamentode Estruturas de Aço de Edifícios em Situação de IncêndioProcedimento". O desempenho requerido para os elementos deconstrução estrutural (concreto, madeira ou aço) ou decompartimentação prescritos na NBR 14432 trata de prevenir ocolapso estrutural, tornando possível a retirada dos ocupantes,de reduzir os danos às propriedades vizinhas e permitir o rápidoacesso do Corpo de Bombeiros.

A Norma fornece uma tabela, resumida acima, comrecomendações consagradas, fruto do consenso da sociedade,de tempos requeridos de resistência ao fogo (TRRF) sob oconceito de fogo padrão descrito na Norma ISO 834.

61

h � 6m 6m < h � 12m 12m < h � 23m 23m < h � 30m h > 30m

90 120

90 120

90 120

90 120

90 120

90 120

90 120

30 60

60

90 120

90

30

120

120 (90)

120 (90)

120

120

,

Altura de Edificação

TEMPO REQUERIDO DE RESISTÊNCIA AO FOGO (TRRF*), EM MINUTOS, SEGUNDO NBR 14432:2000

Ocupação

Residência

Comercial

Escritório

Escola

Locais Públicos

Estacionamento Fechado

Estacionamento Aberto

Hospital

Indústria com Baixa Carga de Incêndio

Loja com Baixa Densidade de carga de incêndio

Loja com Alta Densidade de carga de incêndio

Indústria com Alta Densidade de Carga de Incêndio

Hotel

30 30 60

60

60

60

60

60

60

60

60

60

60

30

30

30

30

30

30

60

30

60

30

30

30

30

30

30

30

30

60

60 (30) 60 (30)

60 (30)

60 (30)

60 (30)

60 (30) 60 (30) 90 (60)

Tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF) é definido como sendo o tempo mínimo de resistência de umelemento construtivo submetido ao incêndio padrão.(a) Valores entre parenteses são válidos para edificações com área _< 750m .(b) A altura da edificação (h) é a distância compreendida entre o ponto que caracteriza a saída situada no nívelde descarga do prédio e o piso do último pavimento, excetuando-se zeladorias, barrilete, casa de máquinas,piso sem a permanência humana.

2


De acordo com a elevação de temperatura dos gases do fornocomo descritos na ISO 834, BS476 e LPS1107, quando a Tabelapropõe uma resistência ao fogo de 30 minutos, significa que aestrutura deve permanecer estável quando a atmosfera ao seuredor estiver a aproximadamente 820 C, 1 hora significa 930 C e2 horas 1030 C. Quanto maior a resistência requerida, maior atemperatura que a estrutura deve resistir.

A Norma aceita, como alternativa, o uso de qualquer métodocientificamente confirmado ou normatizado, como o Método doTempo Equivalente, a Análise de Risco como a proposta porGretener ou métodos mais avançados de engenharia deincêndio.

A medida que o risco à vida humana é considerado maior, devidoà ocupação, altura do edifício, etc., a exigência torna-se maisrigorosa e maior será o tempo requerido de resistência.

A Norma prevê ainda isenções, baseadas na pequenaprobabilidade da ocorrência de acidentes em pequenos edifícioscuja evacuação é simples, tais como estruturas de pequena áreaou de um andar. A tabela abaixo resume estas isençõesprescritas na NBR 14432.

Apesar da NBR 14432 ser válida para todo o Brasil, é importante

o o

o

verificar a existência de algum regulamento local específico.

Área, m2Densidade de Carga de Incêndio

(MJ/m2)Altura

Equipamentos de Proteção

de Incêndioaa

� 2pavimentos

Duas fachadas para

acesso dos bombeiros f

.

Mínimo por Lei.Estruturas de concreto ou aço mas com vigas compostas e fatores de forma mínimos de 250m para colunas e 350m para vigas.Estruturas de concreto ou aço.Compartimentação em conformidade com outras Normas Brasileiras.Em conformidade com outras Normas Brasileiras.Perímetro das fachadas >_ 50% do perimetro da edificação.

a

b

c

d

e

f

-1 -1

ISENÇÕES SEGUNDO A NBR 14432

Ocupação

Qualquer

Qualquer

Qualquer

Qualquer

Qualquer

Qualquer

Qualquer

Qualquer

<_ 5000

<_ 1500 <_ 1000

<_ 500

<_ 23 m

<_ 30 m

<_ 30 m

<_ 1200

<_ 2000

<_ 750

Qualquer

Qualquer

Incombustível

Qualquer

Qualquer Qualquer

Térrea

Térrea

Térrea

Térrea

Térrea

Mínimo

Mínimo

Mínimo

Mínimo

Mínimo

Mínimo

Mínimo

Mínimo

Chuveirose

Qualquer

Qualquer

Qualquer

Qualquer

Estádios, aeroportos, estações ferroviarias

Estacionamento abertob

Lojasd

Lojasd

Lojasd

Industriald

62

MATERIAIS UTILIZADOSNA PROTEÇÃO TÉRMICA

DE ESTRUTURADE AÇO

8


A proteção térmica dos elementos estruturais de aço (proteçãopassiva) é o meio mais comum de se proteger o aço contra oincêndio. Vários são os materiais utilizados com esta finalidade,tais como as argamassas projetadas, tintas intumescentes,mantas cerâmicas ou de lã de rocha basáltica, gesso acartonadoe outros.

São produtos econômicos que apresentam bom isolamentotérmico às altas temperaturas, mantendo a integridade daestrutura durante a evolução do incêndio.

Estes materiais são aplicados por jateamento e, após suasecagem, trabalham monoliticamente com a estrutura,acompanhando seus movimentos, sem a ocorrência de fissurasou desprendimento.

Sua durabilidade deverá ser a mesma da estrutura, dispensandomanutenção, e não promovendo qualquer tipo de ataquecorrosivo ao aço. Não são higroscópicos, tornando desnecessárioo uso de tintas de fundo ou outros sistemas de proteção contra acorrosão em estruturas internas. Estruturas externas costumamreceber proteção de um primer anticorrosivo e uma ponte deaderência (resina acrilica de base água) com a argamassa, paraque não haja o desenvolvimento da corrosão sob a camadapassiva.

8.1 - Materiais Projetados

65

8 - MATERIAIS UTILIZADOS NA PROTEÇÃO TÉRMICADE ESTRUTURAS DE AÇO

PropriedadesArgamassaProjetada

FibraProjetada

EspecificaçãoRecomendada(FABRICANTE)

Método deEnsaio

240 kg/ m3 280 kg/ m3 240 kg/ m3 ASTM E 605

16,2 kPa 15,9 kPa 9,6 kPa ASTM E 736

68,9 kPa 85,7 kPa 57 kPa ASTM E 761

0 g/m2 0 g/m2 máx. 0, 05g /m2 ASTM E 859

Não contribui Não contribui Não contribui ASTM E 937

Sem trincas oudelaminação



ASTM E 759

Densidade Seca Média

Aderência ao Aço

Compressão, 10% Deformação Máxima

Erosão ao Ar

Corrosão

Deflexão


8.2 - Argamassa Projetada

São produtos com alto conteúdo de aglomerantes que, quandomisturados com água, geram uma massa fluida que pode serbombeada. São apresentados como produtos de baixa, média oualta densidade, e são constituídos basicamente de gesso(aproximadamente 80% do peso seco), cimento Portland (emmateriais de média e alta densidade), resinas acrílicas e cargasinertes, tais como poliestireno expandido, celulose epreservantes.

Materiais de baixa densidade são aplicados, de modo geral, emobras internas. Materiais de média densidade são utilizados emobras internas com requisitos de certa resistência ao impacto e àumidade. Materiais de alta densidade são utilizados em obrasexternas onde o risco de impacto é alto, assim como a umidade.

Estes produtos, de modo geral, não necessitam, para suaaplicação, da retirada da carepa de laminação e de algumaferrugem formada. Antes da projeção, faz-se uma limpezamanual, retirando-se o material solto sobre a superfície.

Para aplicações típicas em interiores, onde o aço seráenclausurado em um ambiente controlado, a utilização de umprimer é, de modo geral, desnecessária. Exceções são as áreasde alta umidade, como piscinas, lavanderias, cozinhas, etc.Nestas, é recomendável o uso de primers para a proteção contraa corrosão, e eventualmente, pode ser necessária a adoção deuma ponte de aderência, que consiste de uma base acrílicasolúvel em água.

Aços não pintados apresentam a melhor condição de aderênciados materiais, dispensando a utilização de elementos deancoragem, salvo peças de excessiva altura. Nestas, a utilizaçãode algum tipo de ancoragem mecânica pode ser necessária,como por exemplo, a utilização de telas de fixação. As instruçõescontidas no UL Fire Resistance Directory são apropriadas àescolha do sistema de fixação, quando necessário*.

Quando a temperatura ambiente atinge 90 C - 150 C, as ligaçõesquímicas existentes no gesso hidratado começam a se romper,liberando água de hidratação. Esta reação absorve a energia dofogo, que seria conduzida ao aço. Este processo permite ao açomanter uma temperatura relativamente baixa por 20 a 30minutos durante a primeira hora crítica do incêndio. A mesmaconsideração é aplicada para placas de gesso acartonado.

o o

* UL Fire Resistance Directory, vol.1, p.2. Underwriters Laboratory Inc.(2001).

66


67

Argamassa projetada.

Fibra projetada.

8.3 - Fibra Projetada

São produtos de baixa e média densidades, contendobasicamente fibras obtidas a partir de escória de alto-forno ou derochas basálticas como principal ingrediente. Estas fibras sãomisturadas com escória de alto-forno (20 a 30% do peso secototal) para criar uma mistura de baixa densidade.

A proteção a base de fibras utiliza suas propriedades isolantespara proteger o aço.


8.4 - Argamassa Projetada à Base de Vermiculita

8.5 - Placas de Gesso Acartonado

É produto de baixa densidade, composto basicamente devermiculita expandida, cimento Portland e aglomerados minerais.Este material deve ser completamente isento de amianto, e, paramelhorar sua aderência ao aço, costuma ser necessária autilização de telas.

Placas de gesso contendo fibra de vidro, e, em alguns casos,vermiculita incorporada. Assim como a argamassa "cimenticious",o gesso da placa perde moléculas de água de hidratação duranteo aquecimento, mantendo baixa a temperatura do aço. Estesmateriais tem, internamente, uma malha de fibra de vidro, quemantém o conjunto estruturado quando exposto às elevadastemperaturas do incêndio. A placa é mantida, de modo geral,visível em estruturas, por motivos estéticos.

8.6 - Placas de Lã de Rocha

São painéis de baixa densidade, rígidos ou flexíveis, feitos demateriais fibrosos, aglomerados pela adição de resinas termo-endurecíveis. A matéria-prima básica utilizada na confecção dasplacas é o basalto. São fixadas com pinos de aço soldados àestrutura metálica.

Placa de gessoacartonado

Montante

Perfil Metálico

68

Quadro Descritivo


69

Placas de lã de rocha.

Enclausuramento em concreto.

8.7 - Enclausuramento em Concreto

Um outro método empregado na proteção do aço é o doenclausuramento do elemento metálico em concreto. Estasolução proporciona proteção ao aço frente à corrosão e incêndioao mesmo tempo. Algum reforço é adicionado ao sistema, naforma de vergalhões, para manter o concreto no local durante oevento do incêndio. Esta solução tem sido empregada no Japão,mas, devido ao custo mais elevado do que outras formas deproteção, não é muito difundida.


Revestimento emconcreto

Perfil Metálico

8.8 - Tintas Intumescentes

São tintas especiais que expandem a partir de 200 C, formandouma espuma rígida que isolam eficientemente os gases quentesgerados no incêndio do aço. Antes da aplicação desta tintaespecial, a superfície deverá ser preparada conformerecomendações do fabricante, e um primer compatível deveráser aplicado. Como esta tinta não apresenta grande resistênciaquímica e física, ela deve ser recoberta por uma película acrílicaou poliuretânica, a critério do usuário.

Esta tinta pode ser aplicada a pincel, rolo ou spray (airless), e aaparência final do sistema (primer epoxídico, acrílico oualquídico, tinta intumescente e tinta de acabamento acrílica oupoliuretânica) é sempre muito boa.

As tintas intumescentes são compostas, de modo geral, de saisde fósforo, de amidos, de melamina e resinas orgânicas.

o

Tintas Intumescentes.

70

Quadro descritivo


71

Compostos que começama reação, sob o efeito docalor. De modo geral, contémalta percentagem de fósforo,e são decompostos, sob ocalor, gerando ácido fosfórico.

Exemplos:-Polifostato de amônio,-Fosfato de diamônio,-Fosfato de uréia,-Fosfato de melamina.

Corresponde a 45% - 55% dosingredientes intumescentes.

Compostos que se decompõem,gerando gases incombustíveis.Estes compostos, chamadosde espumíficos, sob decomposição,liberam gases que não são inflamáveis .

Exemplos:-Parafinas cloradas,-Melamina cristalina.


Compostos que são atacadospelo ácido fosfórico, formandoum grande volume de materialcarbonáceo. Esta "espuma"carbonácea forma uma barreiraincombustível.

Exemplos:-Amido,-Açucar.


Resinas que se fundem, formandouma pele expansível, que resiste aoescape dos gases. Várias resinaspodem ser utilizadas.

Exemplos:- Alquídicas,- Epoxídicas,- Acrílicas,- Poliuretânicas.

Tintas Intumescentes


MATERIAL 30 minutos 60 minutos 90 minutos 120 minutos

95 100 125 145

295 650 1050 1750

235 325 445 550

Boa aparênciaFixação a secoEspessura é garantidaNão necessita de preparo superficialCusto pode ser elevadoLento para fixaçãoDifícilfixação ao redor de detalhes complexos

Boa aparênciaCobertura de detalhes complexosNão toma espaço ou adicionapesoAplicaçãorápidaCusto pode ser elevadoSensíveisàs condições climáticasadversasNão competitiva para altos TRRFPodem ser aplicadas "off site"

AplicaçãorápidaBaixo custoCobertura de detalhes complexosAplicadossobre o aço sem preparo superficialAlguns tipos podem ser aplicadosexternamenteAparência desagradável

CUSTO RELATIVO APROXIMADO DA PROTEÇÃO PASSIVA PARA EDIFÍCIOS ANDARES MÚLTIPLOS

Projetos

Intumescentes

Rígidos

O custo aproximado dos produtos utilizados na proteção passivavaria bastante.A tabela abaixo traz alguns valores relativos a argamassaprojetada (60' de proteção - valor 100)

72

Projetados

Intumescentes

Rígidos

Documents

PRINCÍPIOS DA PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS …usuarios.upf.br/~zacarias/protecao.pdf · eletroquímicas (anódica e catódica) uniformemente distribuídas ... Outra forma