Qumica Aplicada
Ayanne Barros Alisson Kelson Daniel Rodrigues Elilucia Carnaba
Giovane Dias Thayse Nogueira Jonh Raimy Srgio Vieira Nelson
Aparecido Milton Rabelo Flvio Aguiar
RA: A RA: A 651IB-1 RA: A 6719C-4 RA: A 71JAC-2 RA: A 71CAC-8
RA: A 554FB-4 RA: A 663HH-1 RA: A 4837B-0 RA: A 68IFE-2 RA: A
63CB-3 RA: A 58EHB-2
Qumica Aplicada Professor: Ramon Braslia, 22 de maio de
2012.
Os primeiros registros do uso de estrutura metlica na construo
civil datam do sculo XVIII. Desde ento as estruturas em ao
tornaram-se cada vez mais eficientes, praticas, ousadas e marcadas
pela alta qualidade. Os aos ao carbono comuns possuem na sua
composio apenas elementos carbono, silcio, mangans, outros
elementos existem apenas em quantidades residuais. A instabilidade
termodinmica dos metais faz com que os mesmos apresentem a tendncia
natural de atingirem um estagio mais estvel por meio da formao de
um composto metlico. O processo espontneo e chamado corroso e
acorre devido reao do metal com os agentes presentes no meio
considerado. Os metais mais ferrosos como ao e o fero fundido
apresentam largo uso na fabricao de estruturas e outros
componentes. Os principais minrios de ferro so a hematita, Fe2O3, a
magnetita, Fe3O4, e a limonita, 2Fe2O3, 3H2O. A partir destas se
obtm o ferro elementar por reduo trmico no processo siderrgico.
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Qumica Aplicada O ferro elementar termodinamicamente instvel,
como os demais metais, e tende a voltar ao seu estado mais estvel,
oxidando-se (processo corrosivo), sendo essa a causa bsica da
corroso. Nesse processo tem-se a formao do oxido de ferro mais
estvel conhecido com ferrugem. So muitas as consequncias da corroso
dentre as quais podemos citar: a) reposio e consequentes despesas
com minrios, energia e mo de obra; b) custos e manuteno de
processos de proteo; c) empregos de matrias mais caros (ao
inoxidvel, etc.) em substituio a outros mais baratos (ao ao
carbono, etc); d) Superdimenisionamentos; e) Interrupo na produo;
f) Perdas de produtos; g) Contaminaes de produtos; h) Reduo da
eficincia de funcionamento do equipamento; i) Eventuais riscos em
potencial de acidentes e poluies de ambientes de trabalho; k) Queda
de rendimento. Nas estruturas de ao, a perda de propriedade mecnica
como a residncias, e de especial importncia, pois em algumas
situaes, pode comprometer a estabilidade da estrutura. A corroso um
tipo de degradao espontnea e irreversvel em um material metlico. As
estruturas metlicas no fogem desta regra. Normalmente exportas ao
tempo ou em ambientes midos e muitas vezes agressivos, o ao das
estruturas sofre oxidao. Cuidados
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Qumica Aplicada envolvendo no s a manuteno corretiva, mas tambm
a preventiva, devem ser tomados para prolongar a vida til das
mesmas. Nas estruturas a manuteno de propriedades mecnicas como
resistncia, elasticidade, durabilidade, etc. de fundamental
importncia para cumprir o objetivo de sua construo. Aspectos
estticos e boa aparncia tambm so de grande valor. As alteraes
causadas pela corroso podem comprometer as propriedades necessrias,
alem de dar ao ambiente um aspecto que transmite insegurana.
Situaes irreversveis podem ser atingidas se as providencias forem
tardias. Os metais raramente so encontrados no estado puro.
Combinados com um ou mais elementos a forma mais comum. Minrios so
de modo em geral, as formas oxidadas do metal encontradas na
natureza. Na maior parte das vezes a purificao dos metais por meio
da reduo de seus xidos exige aplicao d energia em grandes
quantidades. Mas energia aplicada para o posterior processamento do
metal ate sua conformao final. A corroso pode ser definida de modo
bastante simplificado como a tendncia do metal produzido e
conformado voltar ao seu estado original de mais baixa tendncia de
decrscimo energtico a principal fora motriz da corroso. A corroso
atmosfrica do ao carbono um processo eletroqumico (isto , a corroso
do metal envolve tanto reaes qumicas quanto fluxo de eltrons) onde
o mental reage com componentes presentes no ar atmosfrico para
formar um oxido ou outro composto anlogo ao minrio do qual ele se
originou. TIPOS DE CORROSO comum classificar as formas mais
encontradas de corroso de acordo com suas caractersticas principais
a fim de tratar os casos de semelhantes de forma mais especifica e
eficiente.Qumica Aplicada Pgina 3
Qumica Aplicada CORROSO ATMOSFRICA Metais sujeitos as condies
climticas sofrem este tipo de corroso. Grandes prejuzos econmicos
esto associados a essa forma de corroso. Trata-se de um fenmeno
eletroqumico que ser estado no curso. um processo descontnuo, onde
o efeito acumulado da corroso funo do tempo no qual a superfcie
metlica fica recoberta por eletrlitos (tempo de contato) e a
velocidade media de corroso durante estes perodos. Assim a extenso
do ataque depende das condies climticas do local de exposio, e a
funo da umidade relativa da atmosfera, da direo e frequencia da
chuva, da neblina, do orvalho, da temperatura, do ar e da superfcie
metlica, da velocidade dos ventos, da quantidade de horas de
insolao e dos poluentes presentes na atmosfera.
PRINCIPAIS FATORES DA CORROSO TEMPO DE CONTATO Corresponde a
frao do tempo durante a qual a superfcie metlica fica recoberta por
uma pelcula de gua (como a chuva e o orvalho) que possibilita a
existncia da corroso atmosfrica. Assim o ao no pintado, quando
exposto em ambientes secos, no apresenta corroso eletroqumica,
somente oxidao pelo contato com o oxignio do ar. POLUIO ATMOSFRICA
Os cloretos apresentam em ambientes marinhos so depositados na
forma de pequenas gotas ou cristais formados pela evaporao das
gotculas carregadas pelo vento que vem do mar. A deposio de sais e
a agressividade decrescem de forma acentuada com o aumento da
distancia da linha costeira; a maior parte dos cloretos fica retida
por decantao ou filtragem pela vegetao nos primeiros 5km continente
adentro. A ao de sulfatos mais presente em ambientes
industriais
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Qumica Aplicada onde a presena de produtos qumicos sulfurados
usualmente
representados por SO2SO3, SOX destacando se o SO2, SO3 e o SO4.
O gs dixido de enxofre (SO2) gerado pela queima de combustveis
fossis, tais comoo carvo e derivados de petrleo, e pela atividade
vulcnica. Solubilizando nas guas da chuva e no orvalho, forma o
cido sulfuroso. Pode Ser oxidado a trioxido de enxofre (SO3) por ao
cataltica e formar cido sulfrico que extremamente agressivo a
certos metais e ligas como o ao. A previso do desempenho do ao
carbono em um dado ambiente tarefa extremamente complexa, pois
depende de muitos fatores tais como a condio inicial de exposio,
massa da amostra e orientao velocidade do vento, condio de abrigo,
natureza dos produtos de corroso e poluentes no medidos. O ambiente
a que o ao esta exposto que determina a sua velocidade de corroso.
CORROSO UNIFORME A corroso de desenvolve de forma homognea sobre
toda a superfcie metlica, sendo a perda de massa e espessura igual
em todos os pontos. Ela acontece em um ambiente homogneo (na
ausncia de qualquer gradiente da temperatura, presso ou concentrao
ao longo da interface) e causa perda de massa generalizada por toda
a superfcie metlica. Aos ao carbono e as ligas de cobre sofrem este
tipo de ataque. A velocidade da corroso uniforme em geral expressa
em termos de perda da massa por unidade de superfcie e por unidade
de tempo ou pela perda de metal corrodo em funo do tempo como ser
visto. O mecanismo intrnseco da corroso uniforme envolve a
existncia simultnea de reaes eletroqumicas (andicas e catdicas)
distribudas uniformemente pela superfcie do metal. comum e de fcil
controle, consiste em uma camada visvel de oxido de ferro pouco
aderente que se forma em toda a extenso do perfil. Esse tipo de
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Qumica Aplicada corroso ocorre devido exposio direta do ao
carbono a um ambiente agressivo e a falta de um sistema protetor.
Muitas vezes dependendo do sistema protetor aplicado o mesmo pode
se romper durante ou manuseio da pea, devendo ser rapidamente
reparado o transporte, antes que ocorra a formao de pilhas do tipo
ativo-passivo ou outras do tipo ao local u aerao diferencial.
Preveno e controle: dependendo do grau de deteriorao da pea,
pode-se apenas realizar uma limpeza superficial com jato de areia e
renovar a pintura antiga. Em corroses avanadas deve-se optar pelo
reforo ou substituio dos elementos danificados. Em qualquer caso
preciso a limpeza adequada da superfcie danificada A corroso
uniforme pode ser evitada com a inspeo regular da estrutura e com o
uso de ligas especiais como o ao inoxidvel. Sua localizao uma das
mais simplificadas e permite que problemas sejam evitados quando se
existirem servios de manuteno. CORROSO POR PLACAS Quando produtos
de corroso formam em placas que se desprendem progressivamente.
comum em metais que formam pelculas inicialmente protetoras, mas
que, ao se tornarem espessas, fraturam e perdem aderncia, expondo o
metal ao novo ataque. Podem ser formadas crostas espessas de
ferrugem em forma de laminas. Podem ocorrem tambm quando o processo
de corroso se dar por deposito, como em casos de corroso por aerao
diferencial, CORROSO POR PITES OU ALVEOLAR A chamada corroso por
pites (do ingls pite, orifcio) uma forma de corroso localizada que
consiste na formao de pequenas cavidades de profundidade
considervel e significativa em relao espessura do material. Ocorre
de maneira extremamente determinada, sendo, portando (ou podendo
ser) chamada de puntiforme. No aprensenta material circundante
produto do ataque.
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Qumica Aplicada Ataque a materiais metlicos que apresentam
formao de pelculas protetoras passivantes e sendo resultado,
geralmente, da atuao de pilhas do tipo ativo passivo nos locais de
pequena rea (ditos.) onde h o rompimento da camada passivante.
CORROSO CORROIDO) Outra forma de ataque a superfcies, essa corroso
forma laminas de material oxidado e se espalha pelo seu interior
ate camadas mais profundas. O combate a essa corroso no metal feito
normalmente com tratamento trmico. CORROSO EROSO Ocorre em locais
turbulentos onde o meio corrosivo se encontra em alta velocidade
aumentando o grau de oxidao das peas. possvel encontrar esse
problema em locais que contenham esgotos em movimento, despejo de
produtos qumicos (indstrias) ou em ao direta de gua do mar ou de
rio (portos, pontes e embarcaes). Ela pode ser diminuda por
revestimentos resistente, proteo cadtica, reduo do meio agressivo e
matrias resistentes a corroso. A ao erosiva ocorre normalmente no
caso de lquidos e gases em tubulaes em trocadores, em ps de
turbinas em parafusos de lombas de Arquimedes,etc. O desgaste
superficial causado pela Eroso capaz de destruir, ainda que
pontualmente, a principio, as camadas protetoras (passivas)
formados pelos prprios produtos de corroso, ocasionando a formao de
pilhas ativo - passivo. Assim, quando associado com o processo
erosivo, mais intenso se torna o processo corrosivo, tendo como
somatrio um desgaste maior que se apenas estivesse em ao o processo
corrosivo ou erosivo. CORROSO SOB TENSO POR LIXIVIAO (LAMINAS DE
MATERIAL
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Qumica Aplicada Esse problema resultante da soma de tenso de
trao e um meio corrosivo. Essa tenso pode ser proveniente de
encruamento, Solda, tratamento trmico, cargas, etc. Normalmente,
regies tensionadas funcionam como nodos em relao ao resto do
elemento e tendem a concentrar a cesso de eltrons. Como o tempo
surge micro fissuras que podem acarretar um rompimento brusco da
pea antes da percepo do problema. CORROSO POR FRESTAS A ao da aerao
diferencial e/ou da concentrao inica diferencial causa a formao de
pilhas em frestas em materiais metlicos. Estas frestas podem
aparecer juntas soldadas de chapas sobrepostas, em juntas de chapas
unidas por rebites, em ligaes de tubulaes unidas por flanges, em
tubulaes unidas por roscas parafusos, nos revestimentos feitos
atravs de chapas aparafusadas e inmeras configuraes de que permitam
formao de frestas. Sendo frestas inerentes s construes por meio de
metais de metais, no projeto devem ser minimizadas com o objetivo
de reduzir corroso. As ligaes parafusadas so largamente utilizadas
na montagem final, j em obra, quando a estrutura est prxima de sua
consolidao final. Por se tratar de uma ligao com maior grau de
flexibilidade, existe a necessidade de cuidados especiais na sua
execuo para que o estado local da estrutura se aproxime ao mximo
das previses de projeto. As ligaes parafusadas substituram na
historia o uso de rebites. Embora necessitem da previso anterior de
material (parafusos e porcas), da fabricao com medidas exatas e do
maior controle das reas lquidas para evitar esmagamentos, elas
trazem consigo vantagens como; rapidez nas ligaes, economia em
relao energia empregada, exigncia de qualificao inferior do operrio
se comparada salda, maior suporte a fadiga. CORROSO EM RANHURAS
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Qumica Aplicada Todos os defeitos que contenham canto vivos,
locais para deposito de soluo aquosa, depsito e acmulo de sujeira
ou exposio do material no protegido podem apresentar essa corroso.
Por seu tamanho diminuto, as ranhuras muitas vezes passam
despercebidas e manutenes e se tornam visveis somente quando o
material oxidado aflora na superfcie aps ataque mais intenso.
Preveno e controle: importante a limpeza da superfcie danificada,
removendo-se todas as impurezas do local. Por no serem em geral
muito degradantes, essas ranhuras podem ser pintadas garantindo a
interrupo da corroso. CORROSO EM CANTO VIVO So conhecidos diversos
modos de evitar a Corroso, porm, para cada tipo existe um mtodo que
melhora se aplica. Em geral, os processos de preveno exigem
investimento financeiro e so realizados com as peas ainda em
ambiente industrial. Outros meios, como revestimentos,
revestimentos, so feitos na prpria obra e tambm garantem de forma
adequada a qualidade da pea. CORROSO GALVNICA A corroso galvnica
outra forma de bastante comum de corroso em meio aquoso e pode
ocorrer quando dois metais diferentes so conectados eletricamente
em um mesmo liquido condutor de eletricidade (eletrlito) formando
uma pilha. Enquanto um dos metais cede eltrons ao outro e se corri
(anodo). O outro metal fica protegido e no sofre ataque (catodo).
Vrios fatores determinam a existncia potencial da corroso
galvnica: a diferena de potencial eletroqumico num dado meio
particular, a existncia de eletrlito (por exemplo, chuvas cidas
contendo dixido de enxofre, tpicas de ambientes industriais e
centros urbanos), a existncia de conexo eltrica entre os metais e a
razo de reas entre os metais em questo. Para que a corroso galvnica
ocorra e necessrio que existam:Qumica Aplicada Pgina 9
Qumica Aplicada Trs condies concomitantes:1. Metais diferentes
(ser visto adiante que regies de um mesmo
metal podem se comportar como metais diferentes);2. Presena de
eletrlito; 3. Contato Eltrico entre os dois metais
Se uma das trs condies no ocorrer, no haver corroso galvnica.
Esse tipo de corroso ocorre devido a formao de uma pilha
eletroltica quando utilizados metais diferentes. As peas metlicas
podem se comportar como eletrodos de uma pilha e promover os
efeitos qumicos de oxidao e reduo. E fcil encontrar esses tipo de
contato em construes. A galvanizao de parafusos, porcas e arruelas;
torres metlicas de transmisso de energia que so inteiramente
constitudas de elementos galvanizados, esquadrias de alumnio
encostados indevidamente na estrutura e diversos outros casos
decorrentes da inadequao de projetos. CUIDADOS EM PROJETOS Abaixo
so vistos exemplos do que pode ocorrer do contato de telhas
galvanizadas ou de alumnio com a estrutura, da criao de furos nas
peas estruturais e fixao das telhas (ou outros elementos) com
parafusos galvanizados. Isso e evitado por meio do isolamento por
meio do isolamento dos metais ou da utilizao de ligas com valores
prximos na serie galvnica. Uma forma utilizada e a proteo catdica,
que consiste em fazer com que os elementos estruturais se comportem
como catodos de uma pilha eletroltica com o uso de metais de
sacrifcio, como ser vista adiante. Dessa forma, a estrutura
funcionara como agente oxidante e recebera um fluxo de eltrons do
meio, no haver perda de eltrons da estrutura para outros
metais.
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Qumica Aplicada Se o ambiente e mais agressivo requer mais ateno
quanto s medidas de proteo. Como o custo do controle da corroso
muito dependente do ser projeto, o engenheiro deve sempre incluir o
aspecto da preveno da corroso em seu trabalho j a partir do
projeto. De modo geral, e difcil proteger uma estrutura metlica
atravs da pintura ( ou outro tratamento de superfcie ) se ela for
adequadamente projetada sob o ponto de vista da corroso. O meio
mais eficiente e barato de evitar corroso e projetar corretamente a
obra, no favorecendo o ataque corrosivo. Uma construo econmica e
aquela que apresenta os menores custos totais ao longo de sua vida.
Custos de manuteno, particularmente a pintura de manuteno,
constituem parte importante do custo total. Assim, a construo mais
barata pode no ser a mais econmica.
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