O ESTUDO DO PROCESSO DE CORROSÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS EXPOSTAS ÀS INTEMPÉRIES AMBIENTAIS EM MANHUAÇU-MG

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1 O ESTUDO DO PROCESSO DE CORROSÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS EXPOSTAS ÀS INTEMPÉRIES AMBIENTAIS EM MANHUAÇU-MG THE STUDY OF CORROSION PROCESS OF STEEL STRUCTURES EXPOSED TO THE ENVIRONMENT IN MANHUAÇU-MG EL ESTUDIO DEL PROCESO DE CORROSIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO EXPUESTAS AL MEDIO AMBIENTE EN MANHUAÇU-MG Roberto Vicente Silva de Abreu 1, Alessandra Ambrósio Horsth 2, Hellen Cristine Prata de Oliveira 3, José Francisco Anunciação Pinto 4 1) Biografia: Bacharel em Engenharia Civil, FACIG (Faculdade de Ciências Gerenciais de Manhuaçu MG), robertomutum2011@gmail.com 2) Biografia: Mestranda em Materiais de Construção, UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais), alehorsth@hotmail.com 3) Biografia: Doutora em Engenharia e Ciências dos Materiais, UENF (Universidade Estadual do Norte Fluminense), hcpratamg@gmail.com 4) Biografia: Mestre em Engenharia Civil, UFV (Universidade Federal de Viçosa MG), jose.anunciacao@outlook.com CONTATOS Roberto Vicente Silva de Abreu, Rua da Conceição, 108, fundos, Coqueiro, Manhuaçu-MG, (33) , robertomutum2011@gmail.com REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 62

2 O ESTUDO DO PROCESSO DE CORROSÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS EXPOSTAS ÀS INTEMPÉRIES AMBIENTAIS EM MANHUAÇU-MG THE STUDY OF CORROSION PROCESS OF STEEL STRUCTURES EXPOSED TO THE ENVIRONMENT IN MANHUAÇU-MG EL ESTUDIO DEL PROCESO DE CORROSIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO EXPUESTAS AL MEDIO AMBIENTE EN MANHUAÇU-MG RESUMO Objetivo: Realizar um estudo de caso de estruturas de aço expostas às intempéries ambientais analisando os casos de corrosão, bem como as causas, consequências e as possíveis soluções. Método: Estudo de caso. Resultados: Pode-se notar que essas estruturas expostas ao meio ambiente e seus componentes sofreram corrosão superficial e em outros casos em processo mais evoluido e que pode acarretar perda de resistência. Conclusão: De tal modo, foi possível ver que o contato direto com às intempéries causou corrosão e isso pode comprometer a resistência das peças estruturais de aço. Descritores: Estruturas de Aço, Corrosão, Resistência, Manhuaçu-MG. ABSTRACT Objective: To carry out a case study of steel structures exposed to environmental agents by analyzing cases of corrosion, as well as causes, consequences and possible solutions. Method: Case study. Results: It can be noticed that these structures exposed to the environment and its components suffered surface corrosion and in other cases in a more evolved process and that can lead to loss of resistance. Conclusion: In this way, it was possible to see that direct contact with the weather caused corrosion and this could compromise the strength of the steel structural parts. Descriptors: Steel Structures, Corrosion, Resistance, Manhuaçu-MG. RESUMEN Objetivo: Realizar un estudio de caso de las estructuras de acero expuestas a la intemperie del medio ambiente analizar los casos de corrosión, así como las causas, consecuencias y posibles soluciones. Método: Estudio de caso. Resultados: Se puede observar que estas estructuras expuestas al medio ambiente y sus componentes sufren corrosión de la superficie, y en otros casos proceso más avanzado y pueden causar pérdida de fuerza. Conclusión: De esta manera fue posible ver que el contacto directo con el tiempo causó la corrosión y esto puede comprometer la resistencia de las partes estructurales de acero. Descritores: Estructuras de acero, corrosión, resistencia, Manhuaçu-MG. REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 63

3 1 INTRODUÇÃO O conhecimento e o desenvolvimento da tecnologia de materiais na Engenharia Civil fez com que se iniciasse a diversificação dos métodos construtivos. Um dos exemplos é a possibilidade de se optar pela estrutura em aço e concreto. O processo de escolha do material segue a premissa de que cada estrutura precisa de características específicas que cada material pode prover. Uma estrutura em aço, por exemplo, faz com que o peso próprio da estrutura diminua e se possa economizar com as fundações. Porém, em locais de excessiva ação de agentes que provocam a corrosão, o concreto pode ser a alternativa mais adequada e econômica. Os fatores que dificultam o uso do aço como peça estrutural principal é o custo e a elevada suscetibilidade a sofrer corrosão. A última é um processo que acarreta elevados danos aos elementos metálicos e pode ocorrer por múltiplos meios. Segundo Gentil (2007), a mesma pode ser devida e ter influência em relação à morfologia do material, os mecanismos de aeração, fatores mecânicos, meios corrosivos e localização dos ataques corrosivos. Gentil (2007) define a corrosão como um processo que causa deteorização de um material por ação eletroquímica ou química que pode ocorrer com incidência de tensões. Nas estruturas de aço, a corrosão causa perdas de propriedades fundamentais para a utilização dos elementos como peças estruturais. Os objetivos da presente pesquisa se relacionam com o estudo do tipo e nível de corrosão em peças estruturais em aço. Além do mais, as prováveis consequências e as soluções para os problemas são apresentados. REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 64

4 2 MÉTODO A presente pesquisa é um estudo de caso de uma estrutura em aço do telhado de uma academia de musculação localizada na cidade de Manhuaçu-MG. Além do mais, uma viga da estrutura metálica de uma faculdade e o corrimão de um edifício residencial de Manhuaçu- MG foram observadas e analisadas. Em relação à coleta de dados, fotografias foram feitas durante visitas periódicas ao local. A pesquisa é qualitativa e tem como parâmetro o estudo classificativo do tipo de corrosão encontrado na obra visitada e os tipos listados nos principais trabalhos sobre o tema. Após a coleta dos dados, fotografias, analisou-se essas informações visuais em relação aos outros artigos já publicados que dize, respeito à corrosão e estruturas metálicas. REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 65

5 3 RESULTADOS As figuras 1, 2, 3 e 4 foram retiradas em três locais, na academia, na faculdade e no edifício residencial, respectivamente. Em todas elas pode-se notar que o processo de corrosão já foi iniciado e isso pode acarretar diversas consequências danosas para a estrutura. Figura 1 Barras de aço de uma estrutura metálica em processo de corrosão Figura 2 Pilar de aço em processo de corrosão REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 66

6 Figura 3 Viga de uma estrutura metálica em processo de corrosão. Figura 4 Corrimão metálico com sinais de corrosão por ação de tensões REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 67

7 4 DISCUSSÃO Na figura 1, pode-se notar que a barra de aço componente do sistema estrutural do telhado da academia apresenta sinais de corrosão. O tipo de corrosão é uniforme, segundo classificações de Arruda (2009), nas partes intermediárias e por concentração de tensões na ligação por solda entre o tensor (peça do telhado que recebe tração e é posicionada na horizontal) e as barras de travamento. Dentre as possíveis causas para os problema da corrosão mostrada na figura 1, podese destacar a falta de um revestimento de proteção para as barras em questão. A aplicação de tintas especiais na superfície exposta das barras fazem com que as ações das intempéries (umidade e variações de temperatura) sejam minimizadas. O forro não está instalado no local estudado e isso eleva a probabilidade do contato do elemento metálico com os fatores favoráveis à corrosão já citados. Como solução para a situação, tem-se que a peça deve passar por um processo de remoção da ferrugem superficial, que pode ser o lixamento, e posteriormente, uma tinta especial para peças de aço deve ser aplicada na superfície do material. Essas soluções foram comentadas e identificadas em outra pesquisa por Arruda (2009) apud Gentil (2003). Outro problema que acomete a peça em questão é a ligação mal feita entre os elementos. A solda não foi feita de maneira correta e concentração de tensões desencadeou a corrosão da ligação. Para que a estrutura funcione como foi projetada, deve-se escorar as peças adjacentes, remover a barra danificada e refazer a solda de maneira que as peças fiquem totalmente conectadas. Na figura 2, tem-se um pilar da estrutura metálica da academia. Como pode-se ver na figura 2, a parte inferior do pilar sofre uma corrosão inicial que pode, posteriormente, evoluir para algo que prejudicará a função estrutural do elemento. Pode-se notar que o pilar recebeu um tratamento de pintura na parte esquerda, mas provavelmente a parte frontal estava apoiada ou protegida por outra superfície. Como é visto, a parte que recebeu proteção encontra-se em excelentes condições, mas a parte que tem contato direto com os fatores atmosféricos, água e elementos no ar, apresenta um estado de corrosão inicial. Como solução para o problema, pode-se lixar a peça e aplicar tinta especial para aço. Na figura 3, pode-se notar que a viga apresenta corrosão filiforme, segundo Arruda (2009). O tipo em questão ocorre por defeito na aplicação do revestimento de proteção. Porém, outro fator deve ser tomado em consideração no caso estudado. A viga se encontra na parte externa do edifício e de forma exposta e sem qualquer mecanismo de proteção contra a umidade. Sendo assim, a probabilidade da mesma sofrer corrosão é maior que as vigas da REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 68

8 parte interna do edifício. Pode-se observar que a concentração da corrosão é presente nos cantos da peça e isso determina que o contato com a água foi a causa principal do processo de corrosão. Como solução para o exposto, pode-se lixar as partes corroídas e aplicar um material de revestimento com um potencial de proteção mais elevado e fazer a limpeza e manutenção da peça constantemente. Esse fato ajuda na prevenção do acúmulo de sedimentos que podem carregar umidade e comprometer a integridade da peça. Na figura 4, observa-se que a corrosão que pode ter sido ocasionada por tensões exercidas no corrimão. A função do corrimão é servir de apoio para que as pessoas subam as escadas de forma segura. Quando uma pessoa apoia a mão sobre a estrutura do corrimão, tensões são causadas pelo fato de a pessoa exercer força na vertical e na direção longitudinal da barra superior da estrutura. Assim, a força vertical causa flexão da barra superior e o esforço na direção da barra causa cisalhamento na ligação da barra inclinada superior com a barra vertical. No caso visto na figura 4, as tensões de flexão são resistidas pelo material de forma satisfatória, porém a tensão cisalhante tem como consequência principal o descolamento da tinta que foi aplicada sobre as peças. A função da tinta é proteger o material metálico da corrosão. Entretanto, com as tensões aplicadas, a ligação fica desprotegida e o processo de corrosão é constatado. Como consequências, pode-se destacar que a corrosão pode evoluir para níveis elevados e a ligação pode ficar comprometida. Fazendo com que o corrimão perca a função primordial a que é solicitado. Além do mais a segurança dos habitantes do edifício pode ficar prejudicada ocasionando quedas e outros possíveis incidentes. Adicionalmente, como solução para o problema, pode-se limpar a superfície acometida pela corrosão para uma posterior repintura. Para que o deslocamento da ligação seja minimizado, pode-se colocar travamentos na barra inclinada superior. REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 69

9 5 CONCLUSÃO Logo, pode-se notar que as duas principais causas dos processos de corrosão se relacionam com o contato com a água e os sais que a mesma carrega e a falta de um sistema de proteção das peças contra a umidade. Tendo em vista o que foi exposto, a solução genérica que pode solucionar inúmeros casos é a aplicação de um produto como tintas especiais para os materiais metálicos. Além do mais, sabe-se que as ligações são partes das estruturas em que a concentração de tensões é elevada e há a tendência de que as deformações geradas na região seja um fator causador da corrosão. Em relação às estruturas que foram o foco da presente pesquisa, foi possível observar que o processo de corrosão nelas estava em estágios iniciais, mas que sem tratamento ou medida mitigadora pode evoluir para uma condição de corrosão avançada. Isso pode ocasionar perda de resistência uma vez que a seção transversal é dimnuída por causa do processo de corrosão. A limpeza do local e uma posterior pintura utilizando um material especial e específico para proteção de elementos de aço contra a corrosão seria uma solução aceitável e coerente com o nível de corrosão observado. REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 70

10 REFERÊNCIAS ARRUDA, Eduardo Amélio de Farias. Estudo Comparativo do Processo Corrosivo do Aço Patinável e do Aço Carbono Comum. Belém, Trabalho de Conclusão de Curso para obtenção do grau de Engenheiro Mecânico. Disponível em: Acesso em: 12 de março de GENTIL, Vicente. Corrosão. Rio de Janeiro, Editora LTC, GENTIL, Vicente. Corrosão. Rio de Janeiro, Editora LTC, Disponível em: Acesso em: 05 de março de Recebido em: 10/02/2017 Revisões Requeridas: 20/02/2017 Aceito em: 04/03/2017 Publicado em: 31/03/2017 REV. EDUC. MEIO AMB. SAÚ JAN/MAR. VOL.7 N.1 71