Metais NÃO Ferrosos na construção PCC

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Metais NÃO Ferrosos na construção PCC"

Heitor Ayrton Arruda
4 Há anos
Visualizações:

1 Metais NÃO Ferrosos na construção PCC

2 Objetivos da aula Compreender os diferentes usos dos metais não ferrosos na construção Analisar como as propriedades dos metais não ferrosos afetam os usos na construção. Exemplificar o processo de seleção dos metais não ferrosos na construção.

3 Cite possíveis usos dos metais NÃO ferrosos na construção

4 Metais mais usados na construção Latão Alumínio Ferro fundido Bronze Aço Metal galvanizado Cobre

5 Alumínio metal não ferroso mais usado na construção

6 Produção do Alumínio rejeito (lama vermelha)

Produção do Alumínio Primário 7-11t CO 2 /t alumínio puro http://www.

7 Produção do Alumínio Primário 7-11t CO 2 /t alumínio puro Doi: /JOM

8 Ciclo do Alumínio

9 ALUMÍNIO AA 1050 ISO (Al>99,5% - alta pureza) Maleável (dúctil) Along. na ruptura (40%) Resistência à tração Puro < 50 MPa Recozido < 80 MPa Encruado e Revenido < 180 MPa Módulo elástico (E) E = 69 GPa Densidade 2,7 kg/dm 3 Expansão térmica mm/mm/ºc

10 Ligas de alumínio e propriedades 2024 (ISO AlCuMg2) Cu ; Mg Mn 0,3 0,9 Deformação a frio Tratamento térmico Sem RT 185MPa Com Rt=485 MPa (10X Al) E = 73GPa (~Al) ~duralumínio AW-7020 (ISO AlZn4,5Mg1) Zn Mg Mn Fe, Cr, Si, Zr, Ti, Cu Tratamento térmico Sem RT = 180MPa Com RT = 380MPa

11 Corrosão do alumínio Forma Pátina camada de óxido estável, duro e aderente (50 a 100 Å) na superfície. Limitações Solúvel em meio alcalino. Na(OH) Presença de cloretos NaCl

12 Corrosão do alumínio Corrosão galvânica em contato com o aço Alumínio é consumido

13 Anodização do alumínio Patina (óxido) produzida industrialmente em meio ácido Maior dureza e controle de espessura e porosidade Variação de cor (introdução de corantes)

14 Quais os usos para o alumínio na construção?

15 Esquadrias e telhas + lã de vidro

16 Revestimento Compósito de Alumínio

17 Estrutura especial anodizada

18 Estruturas de ligas de alumínio Benefícios Leve Utilizando-se ligas apresenta resistência adequada Resistente à corrosão atmosférica Menos sujeito à fragilização em baixa temperatura Problemas Elevado (coef. dil. térmica) dificulta estruturas embutidas (estruturas espaciais) Dificuldade para solda (inviável na obra) condiciona a estruturas parafusadas nos nós Risco de fadiga

19 Ligação de estrutura de alumínio

20 Por quê os perfis estruturais de alumínio não são soldados?

21 Resposta Temperatura de fusão (650ºC) Perda da eficiência do tratamento térmico Estrutura cristalina é afetada Oxidação (perda de resistência)

22 Barreira de Radiação

23 Barreira de Radiação

24 Barreira de Radiação Sem pigmentação, alta refletância > 0,90 Emitância (varia de 0 a 1) Metalico (polido, sem pátina) < 0,1 Com oxidação superficial 0,1 0,19 Anodizado > 0,55 Emitância de tintas orgânicas, cerâmicas > ~0,9

25 migration/figures/cu_lattice.png

26 Produção do Cobre rejeito (ácido sulfúrico)

27 Ciclo do Cobre dados da China

28 Cobre: propriedades Maleável (dúctil) Along. na ruptura (>45%) Condutib. elétrica 6,0 x 10 7 Ω.m -1 perde apenas para Ag Temp. fusão 1100 ºC Resistência à tração (baixa) 220 a 450 MPa (liga Cd) 340 MPa (def. a frio Módulo Elástico 120 a 135 MPa Densidade 8,8 kg/dm 3

29 Quais os usos para o cobre na construção?

30 Emprego do cobre Fios e cabos elétricos cobre eletrolítico 99,9 % de pureza Canalização instalações de água quente gás Coberturas e telhas

Presença de Contaminantes e Resistividade http://www.copper.

31 Presença de Contaminantes e Resistividade

32 Hotel Unique - SP Catedral Sé- SP interiores.zip.net

33 Castelo de Kronborg - DK commons.wikimedia.org

34 Pátinas do Cobre 4Cu + O2 2Cu2O [red to pink] 2Cu2O + O2 4CuO [black] Cu + S CuS [black] 2CuO + CO2 + H2O Cu2CO3(OH)2 [ malachite, dark green to blue] 3CuO + 2CO2 + H2O Cu3(CO3)2(OH)2 [ azurite, blue to purple] 4CuO + SO3 + 3H2O Cu4SO4(OH)6 [ brochantite, dark green to emerald]

35 Resist. à Corrosão do Cobre Cor depende das reações quimicas com o meio ph > 4 + (SO 2 ) ou Cl Pátina verde sulfatos e cloretos de cobre uso em cobertura e fachadas Chuva ácida (ph < 4) sulfeto de cobre tóxico cor marrom ou preta atmosfera úmida + CO2 camada protetora (carbonato) atmosfera seca Sem pátina Pode ser produzida industrialmente

36 Revestimento de cobre requer manutenção?

37 Revestimentos e telhas de cobre Baixo módulo elástico (deformabilidade) Telhas danificam no encaixe e requer manutenção Custo elevado Risco de contaminação do ambiente

LIGAS DE COBRE + 400 ligas de cobre http://www.copperalliance.org.

38 LIGAS DE COBRE ligas de cobre er3/default-album/copper-alloy-tree.jpg?sfvrsn=0

39 LIGAS DE COBRE Duralumínio 4% Cu

40 EFEITO ANTIMICROBIANO

Ligas de cobre & bactericida http://www.antimicrobialcopper.com/media/146061/armed%20force%20poster.

41 Ligas de cobre & bactericida Pode ser parcialmente neutralizado por reação com produtos de limpeza (hipoclorito de sódio a 1%

42 ZINCO Galvanização quimicamente reativo susceptível à corrosão* Telhas (aço) esp. até 1mm, planas ou onduladas Parafusos (aço) tubos água fria (aço) Ponto de fusão: 419ºC Densidade 7,1 kg/dm³

43 Vida útil e espessura de galvanização ICZ Guia de galvanização por imersão a quente.

44 Galvanização Imersão a quente eletrodeposição ICZ Guia de galvanização por imersão a quente.

45 Guggenhein Bilbao Frank Gehry Guggenhein Bilbao titânio

46 Razões? Estética (cor, brilho) Resistência a corrosão Propriedades mecânicas excelentes R tração semelhante ao do aço Maior ductilidade Densidade inferior (4,5 kg/dm³)

47 Disponibilidade e custo Por quê o titânio é tão caro? ISAIA, G. A. Ciência e Engenharia de Materiais de Construção Civil, IBRACON (2007)

48 Há limitações?

50 Questão a resolver Você é o engenheiro indicado para selecionar o tipo de material (alumínio, cobre, aço) que será utilizado na estrutura de cobertura (treliças e telhas) de um ginásio de esportes na cidade de São Paulo. 1. Justifique a escolha de um material, comparando os diversos critérios técnicos, econômicos e ambientais. Alguns dados preliminares já estão disponíveis nas Tabelas (a seguir). Complemente com outros. 2. Aponte os cuidados que devem ser tomados com o material selecionado durante a execução da obra.

51 Propriedades mecânicas Liga Alumínio (puro) Alumínio (Mn) Densidade (kg/dm 3 ) Limite de escoamento (MPa) Limite de resistência (MPa) Ductilidade (%) 2, ,71 350? 15 Cobre 8, Titânio 4, Aço 7,

52 Propriedades térmicas e elétricas Liga Condutividade térmica (W/m-K) Condutividade elétrica (Ω.m-1) Aço 51,9 1,0 x 10 7 Alumínio 247 3,8 x 10 7 Cobre 398 6,0 x 10 7

53 Custos dos metais não ferrosos Cobre USD/t 6,365 Alumínio USD/t 1,879 Zinco USD/t 2,305 Estanho USD/t 15,800 Aço USD/t 620 Aço inoxidável USD/t 2,762

54 Referências ABAL. Fundamentos e aplicação do alumínio. Disponível no moodle. ISAIA, G. Materiais de Construção Civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. Vol.2. Cap 31 ICZ (Instituto de Metais não Ferrosos). Guia da galvanização por imersão a quente. 54 p. Disponível no moodle.

Documentos relacionados

Parte 2. Química Aplicada. Professor Willyan Machado Giufrida

Parte 2. Química Aplicada. Professor Willyan Machado Giufrida Tópicos especiais Corrosão na construção civil Parte 2 Propriedades de alguns elementos metálicos Química Aplicada 1 Professor Willyan Machado Giufrida Propriedades Físicas dos Metais São, geralmente,