UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL CONSTRUÇÃO CIVIL III (TC-038) ESTRUTURAS METÁLICAS PREPARO E PINTURA Generalidades Preparar a superfície do aço significa executar operações que permitam obter limpeza e rugosidade A rugosidade aumenta a superfície de contato e também ajuda a melhorar esta aderência A limpeza elimina os materiais estranhos como contaminantes, oxidações e tintas mal aderidas, que poderiam prejudicar a aderência da nova tinta Generalidades Generalidades 1
Generalidades De restrições operacionais Do custo de preparação O grau de preparação de superfície depende Da seleção do esquema de tintas em função da agressividade do meio ambiente Do tipo de superfície Do tempo e dos métodos disponíveis Generalidades Bolhas por osmose As bolhas nas tintas se formam por causa da OSMOSE Geralmente as bolhas na pintura ocorrem em locais úmidos ou em condições de imersão Dependendo do ambiente, os produtos de corrosão, podem conter os seguintes compostos solúveis em água À beira mar cloreto de sódio e cloreto férrico Em ambiente industrial nitratos, cloretos e sulfatos ferrosos Em ambiente rural óxidos e hidróxidos ferrosos Que é a passagem de água na forma de vapor através da película de tinta, do lado de menor concentração para o lado de maior concentração de compostos solúveis Generalidades Bolhas por osmose Generalidades Carepa de laminação Placas, tarugos, blocos, chapas, vergalhões e Perfis são laminados em temperaturas próximas de 1000 C A carepa se forma por reação do oxigênio do ar com o ferro do aço O aquecimento do aço carbono a temperaturas situadas entre 575 C e 1370 C provoca a formação de uma camada de óxidos denominada carepa de laminação Esta película é formada por três camadas de óxidos sobrepostas: wustita (FeO), magnetita (Fe 3 O 4 ) e hematita (Fe 2 O 3 ) A carepa formada é uma película cinza-azulada, muito dura, aderente e lisa, que recobre completamente o aço, e cuja espessura média pode variar de 10 a 1000 μm 2
Carepa de laminação A carepa recentemente formada tem as seguintes características Aderente Impermeável Lisa Generalidades Devido ao fato da carepa possuir coeficiente de dilatação diferente daquele do aço, ela acaba se trincando durante os ciclos naturais de aquecimento e resfriamento, permitindo a penetração de água, oxigênio e contaminantes variados Dura A presença de eletrólitos causa a formação de uma pilha, onde o aço é oxidado e a reação de redução do oxigênio acontece sobre a carepa Depois de algum tempo de ataque, a ferrugem progride por baixo da carepa, expulsando-a da superfície do aço Generalidades da superfície Principais objetivos Limpeza superficial Ancoragem mecânica Generalidades Generalidades 3
da superfície Principais objetivos da superfície Principais objetivos Limpeza superficial Ancoragem mecânica Limpeza superficial Ancoragem mecânica Generalidades Trata-se da remoção da superfície de materiais que possam impedir o contato direto da tinta com o aço Como pós diversos, gorduras, óleos, combustíveis, graxas, ferrugem, carepa de laminação, resíduos de tintas, suor e outros O nível requerido de limpeza superficial variará de acordo com as restrições operacionais existentes, do tempo e dos métodos disponíveis para a limpeza, do tipo de superfície presente e do sistema de pintura escolhido Generalidades O aumento da rugosidade superficial proporciona um aumento da superfície de contato entre o metal e a tinta, contribuindo, desse modo, para o aumento da aderência O perfil de rugosidade especificado está ligado à espessura da camada seca Graus de corrosão Os padrões de grau de corrosão são definidos através de fotografias do estado de intemperismo em que o aço se encontra para pintura A necessidade de grau mínimo de limpeza superficial varia de acordo com o tipo de tinta e com as condições a que estas ficarão expostas Grau A Grau B Grau C Grau D Graus de corrosão Os padrões de grau de corrosão são definidos através de fotografias do estado de intemperismo em que o aço se encontra para pintura Superfície com carepa de laminação intacta Grau A Grau B Grau C Grau D Generalidades A norma mais empregada para a preparação da superfície do aço é a Norma Sueca SIS 05 59 00-1967 Graus de Enferrujamento da Superfície de Aço Laminado a Quente e Graus de destas Superfícies para Aplicação de Revestimentos Anticorrosivos ISO 8501, 8502, 8503, 8504 Generalidades 4
Graus de corrosão Os padrões de grau de corrosão são definidos através de fotografias do estado de intemperismo em que o aço se encontra para pintura Grau A Grau B Grau C Grau D Graus de corrosão Os padrões de grau de corrosão são definidos através de fotografias do estado de intemperismo em que o aço se encontra para pintura Grau A Grau B Grau C Grau D Superfície com carepa de laminação se destacando e com presença de ferrugem Generalidades Generalidades Superfície com corrosão generalizada e sem carepa Graus de corrosão Os padrões de grau de corrosão são definidos através de fotografias do estado de intemperismo em que o aço se encontra para pintura Grau A Grau B Grau C Grau D Generalidades Superfície com corrosão e com pontos profundos de corrosão, chamados pites ou alvéolos, em virtude de corrosão localizada Generalidades 5
Graus de limpeza superficial Limpeza Manual Os padrões de grau de limpeza são definidos através de fotografias do estado em que as superfícies ficam após o tratamento de limpeza Limpeza Mecânica Lixamento manual Limpeza Manual Escovamentos Mantas Generalidades Generalidades Limpeza Manual Limpeza Manual Generalidades Lixamento manual Deve ser feito com lixas à prova de água (que não se desmancham quando molhadas) Os movimentos de lixamento devem ser circulares, cobrir toda a superfície a ser limpa e a lixa trocada assim que se perceber que foi desgastada na operação Sequência das lixas começando por uma lixa mais grossa até a mais fina Generalidades Lixamento manual Norma americana ANSI (#) e a FEPA (P) - Europeia 6
Limpeza Manual Limpeza Manual Mantas Escovamentos Mantas não tecidas de fibras sintéticas impregnadas com grãos abrasivos do tipo Scotch-brite Generalidades Com escovas de madeira com cerdas de aço Generalidades Generalidades Elétricas ou ar comprimido Limpeza Mecânica Escovas rotativas Recomendado para aço novo ou enferrujado ao grau C Não recomendado para carepa intacta Lixadeiras rotativas Pistola de agulhas Remove ferrugem, tinta velha e carepas, mas produz muito ruído e vibração Conseguem remover carepas, porém com baixo rendimento (antieconômico) Generalidades Areia Granalhas de aço Sinterball 7
Areia Granalhas de aço Generalidades Após o jateamento 70% resulta em pó e sua reciclagem chega no máximo a dois ciclos Generalidades Shot (esféricas) e grit (angulares) Tipo especial de aço de alta dureza Sinterball Shot (esféricas) e grit (angulares) Granalhas de aço Pequena porção fica encrustada no aço e não prejudica a aderência das tintas nem causa problemas de corrosão Obtido da bauxita sinterizada, não contém sílica também nas formas esférica e angular Generalidades Tipo especial de aço de alta dureza Generalidades Pode ser usada em pressões mais baixas 8
Remoção de óleos, graxas, carepas de laminação, restos de pintura, ferrugem, com uso de jatos abrasivos (areia, granalha de aço ou Sinterball) Jato Abrasivo Ligeiro (Sa 1) Jato Abrasivo Comercial (Sa 2) Jato Abrasivo ao Metal Quase Branco (Sa 2 ½ ) Jato Abrasivo ao Metal Branco (Sa 3) Generalidades Generalidades Abrasivo com CO 2 Abrasivos Cerâmicos Abrasivos Plásticos Equipamento de limpeza de peças com CO 2 em pellets (parecem remédios em cápsulas) a úmido Hidrojateamento Abrasivo com CO 2 Abrasivos Cerâmicos Abrasivos Plásticos a úmido As esferas cerâmicas são fabricadas a partir de óxidos minerais por eletrofusão Hidrojateamento Generalidades O equipamento de jateamento é um sistema usado para limpeza de superfícies por meio de granulado seco especial de CO 2 congelado Generalidades 9
Abrasivo com CO 2 Abrasivos Cerâmicos Abrasivos Plásticos a úmido Hidrojateamento Os abrasivos plásticos granulados são fornecidos em UREIA, ACRILICO, POLIESTER e MELAMINA Abrasivo com CO 2 Abrasivos Cerâmicos Abrasivos Plásticos a úmido Hidrojateamento Os abrasivos plásticos granulados são fornecidos em UREIA, ACRILICO, POLIESTER e MELAMINA Generalidades Todos os abrasivos plásticos formam uma quantidade mínima de pó, não possuem sílica livre e não são tóxicas Baixa abrasividade, aplicação na limpeza de moldes da indústria plástica e de borracha Generalidades Todos os abrasivos plásticos formam uma quantidade mínima de pó, não possuem sílica livre e não são tóxicas Baixa abrasividade, aplicação na limpeza de moldes da indústria plástica e de borracha Abrasivo com CO 2 Abrasivos Cerâmicos Abrasivos Plásticos a úmido Hidrojateamento Areia úmida sem inibidor de corrosão Abrasivo com CO 2 Abrasivos Cerâmicos Abrasivos Plásticos a úmido Hidrojateamento Remove ferrugem e até carepas, mas não cria rugosidade. Recomendado quando a superfície já foi jateada anteriormente Generalidades Areia úmida com inibidor de corrosão (nitrito de sódio) Generalidades Hidrojateamento com areia: cria rugosidade Limpeza por turbinas centrífugas 10
Especificações Estado inicial da superfície Tipo de limpeza A B C D St Sa Generalidades B Sa 2 1/2 C Sa 3 Grau de limpeza 1 2 2 1/2 3 Generalidades Perfil de rugosidade Perfil ideal entre ¼ e 1/3 das espessura total da camada de tinta somadas todas as demãos Perfil de rugosidade Rugosidade média Pressão ideal 7 kg/cm 2 Generalidades Generalidades 11
Tempo para a pintura O tempo em que a superfície jateada pode ficar sem pintura depende das condições de clima e de localização do ambiente onde a superfície ficará exposta Tempo para a pintura Caso a umidade relativa do ar esteja acima de 85%, não se deve nem jatear nem pintar Tempos são indicativos, cada situação particular deve ser avaliada Após o jateamento a superfície começa a amarelar, passa para uma cor alaranjada e termina vermelho amarronzado. A superfície deve ser pintada antes de AMARELAR Generalidades Generalidades Definições ISO 4618 Tinta é um produto líquido ou em pó que quando aplicado sobre o substrato, forma uma película opaca, com características protetoras decorativas ou técnicas particulares Verniz é um produto que quando é aplicado sobre um substrato, forma uma película sólida transparente com características protetoras, decorativas ou técnicas particulares Zarcão Fosfato de zinco Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são Zinco metálico Cromato de zinco Alumínio e outros Óxido de ferro Generalidades Generalidades Um dos pigmentos mais antigos utilizados na proteção do aço, tem coloração laranja Ele possui características alcalinas (neutraliza compostos ácidos) e oxidante (íons solúveis, como o íon ferroso são oxidados a férricos, insolúveis) O zarcão é tóxico, pois o chumbo é um metal pesado 12
Zarcão Fosfato de zinco Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são Zinco metálico Cromato de zinco Alumínio e outros Óxido de ferro Zarcão Fosfato de zinco Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são Zinco metálico Cromato de zinco Alumínio e outros Óxido de ferro Generalidades É um pigmento que, em contato com água, dissolve-se parcialmente, liberando os ânions fosfato que passivam localmente a superfície do aço, formando fosfatos de ferro Generalidades É utilizado o zinco metálico de alta pureza disperso em resinas epoxídicas ou etil silicato Um risco na pintura e o zinco começará a se corroer, protegendo o aço As tintas ricas em zinco são também chamadas de galvanização a frio, e conferem proteção catódica ao substrato de aço (o zinco se corrói, protegendo o aço processo idêntico à proteção auferida pela galvanização tradicional) Zarcão Fosfato de zinco Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são Zinco metálico Cromato de zinco Alumínio e outros Óxido de ferro Zarcão Fosfato de zinco Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são Zinco metálico Cromato de zinco Alumínio e outros Óxido de ferro Generalidades É um pigmento amarelo, parcialmente solúvel em água que, assim como o fosfato de zinco, passiva localmente a superfície do aço pela precipitação de cromatos de ferro Este pigmento é tóxico, pois o cromo é um metal pesado Generalidades É um pigmento vermelho que não tem nenhum mecanismo de proteção anticorrosiva por passivação, alcalinização ou proteção catódica. Entretanto, por ser sólida e maciça, a partícula atua como barreira à difusão de espécies agressivas, como água e oxigênio Este pigmento é muito utilizado nas tintas de fundo, não é tóxico, tem bom poder de tingimento e apresenta boa cobertura 13
Zarcão Fosfato de zinco Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são Zinco metálico Cromato de zinco Alumínio e outros Óxido de ferro Solventes Têm por finalidade dissolver a resina e, pela diminuição da viscosidade, facilitar a aplicação da tinta Os solventes mais comuns utilizados em tintas são os líquidos orgânicos e a água Generalidades Quanto melhor a barreira, mais durável será a tinta O alumínio lamelar e outros pigmentos também lamelares tais como a mica, talco, óxido de ferro micáceo e certos caulins atuam pela formação de folhas microscópicas, sobrepostas, constituindo uma barreira que dificulta a difusão de espécies agressivas A junção de resinas bastante impermeáveis com pigmentos lamelares oferece uma ótima barreira contra a penetração dos agentes agressivos Generalidades Ligantes Mais comuns são as resinas e os óleos, mas também podem ser inorgânicos, como os silicatos solúveis Generalidades Eles têm a função de envolver as partículas de pigmento e mantê-las unidas entre si e o substrato A resina proporciona impermeabilidade, continuidade e flexibilidade à tinta, além de aderência entre esta e o substrato Em alguns casos, a resina é frágil e não possui boa aderência. Nestes casos, adicionam-se os chamados plastificantes, que, não sendo voláteis, permanecem na película após a secagem As resinas se solidificam através da simples evaporação do solvente ou pela polimerização, com ou sem a intervenção do oxigênio do ar Generalidades Classificação das tintas As classificações mais comuns das tintas são feitas pelo tipo de resina empregada ou pigmento utilizado 14
Tintas de fundo Tintas intermediárias Tintas de acabamento Tintas de fundo Tintas intermediárias Tintas de acabamento Generalidades Classificação das tintas Conhecidas como primers, são costumeiramente classificadas de acordo com o principal pigmento anticorrosivo participante São usualmente classificadas de acordo com a resina empregada, como por exemplo, epoxídicas, acrílicas, alquídicas, etc Generalidades Classificação das tintas São aplicadas diretamente sobre a superfície metálica limpa Sua finalidade é promover aderência ao substrato, e contém, costumeiramente, pigmentos inibidores de corrosão São classificadas de acordo com os pigmentos inibidores adicionados em sua composição. Ex: tintas de fundo à base de fosfato de zinco, de zinco metálico ou de alumínio As tintas de fundo são formuladas com altos teores de pigmentos e, por isso, são semibrilhantes ou foscas Tintas de fundo Tintas intermediárias Tintas de acabamento Tintas de fundo Tintas intermediárias Tintas de acabamento Generalidades Classificação das tintas Tintas intermediárias não possuem as mesmas propriedades das tintas de fundo anticorrosivas, mas auxiliam na proteção, fornecendo espessura ao sistema de pintura empregado (proteção por barreira) De modo geral, quanto mais espessa a camada seca, maior a vida útil do revestimento, assim, várias demãos poderão ser aplicadas, até que se atinja a espessura adequada Generalidades Classificação das tintas Têm a função de proteger o sistema contra o ambiente e dar a cor e brilho adequados Devem ser resistentes ao intemperismo, a agentes químicos e ter cores estáveis As várias camadas de pintura devem ser compatíveis entre si. Eles podem pertencer à mesma família ou podem ser muito diferentes Todas as tintas do sistema devem preferencialmente pertencer ao mesmo fabricante. Isso minimizará a possibilidade de ocorrência futura de defeitos como a delaminação (descolamento) 15
Mecanismos contra corrosão Proteção por barreira Proteção anódica Proteção catódica Mecanismos contra corrosão Proteção por barreira Proteção anódica Proteção catódica Generalidades Classificação das tintas A tinta deve ser a mais impermeável possível e aplicada em espessuras elevadas Tintas de alta espessura, chamadas de HB (high build) tem como vantagem a economia de mão de obra para a aplicação Além das tintas de alta espessura, as que oferecem melhor proteção por barreira são as betuminosas e as de alumínio. O inconveniente da proteção por barreira é que, se houver um dano à película, a corrosão se alastrará sob a película por aeração diferencial Assim, é sempre recomendável que se utilize tintas de fundo com mecanismos de proteção catódica ou anódica Generalidades Classificação das tintas A proteção das regiões anódicas é proporcionada pelos pigmentos anticorrosivos, todos de caráter oxidante A proteção pode ser dada através da dissolução do pigmento (como o cromato de zinco, que, em contato com água, libera íons passivantes de cromato) ou por ação oxidante (o zarcão, por exemplo, é um oxidante enérgico de características alcalinas) Mecanismos contra corrosão Proteção por barreira Proteção anódica Proteção catódica Como as tintas usadas na pintura de estruturas de aço são líquidas, existe a necessidade de cuidados especiais no armazenamento Generalidades Classificação das tintas A proteção é dada através da formação de pares galvânicos entre o aço carbono e partículas de zinco em pó (são as chamadas tintas ricas em zinco) Nestas, o zinco se corrói, protegendo o substrato de aço carbono O teor mínimo recomendável de zinco na película seca é de 85% (o contato elétrico é fundamental à manutenção da proteção) Generalidades Aplicação das tintas Risco de acidente em virtude de solventes orgânicos inflamáveis Local de armazenamento (SEGURANÇA) Características construtivas, piso, prateleiras, circulação em torno das prateleiras, acesso, vizinhança com salas aquecidas, local exclusivo, extintores, sistema elétrico, iluminação, ventilação, para-raios, temperatura do local não superior a 40 C 16
Cuidados no armazenamento Homogeneização das tintas Recipientes fechados Aplicação das tintas Rotatividade nas prateleiras venda/utilização das mais antigas primeiro Inversão de embalagens 3 meses mínimo Tintas bicomponentes Aplicação das tintas Generalidades Rótulo das tintas Generalidades Generalidades Aplicação das tintas Intervalos entre as demãos Ficha técnica do fabricante da tinta Caso a aplicação seja feita Antes do intervalo: problemas (escorrimento, enrugamento, trincas) Durante o intervalo: OK Ex: 25 C mínimo de 4h máximo de 48 horas Após o intervalo: problema de aderência Após o intervalo, com lixamento: OK Generalidades Aplicação das tintas Temperatura da tinta Entre 16 C e 30 C Condições de aplicações das tintas Temperatura do ar no ambiente de pintura Entre 16 C e 30 C Em temperaturas abaixo de 16 C, até no mínimo 10 C e acima de 30 C, até no máximo 40 C, poderão ser necessárias técnicas especiais de diluição e de aplicação Temperatura da superfície Entre 16 C e 30 C Em temperaturas abaixo de 16 C, até no mínimo 10 C e acima de 30 C, até no máximo 55 C, poderão ser necessárias técnicas especiais de diluição e de aplicação 17
Métodos de aplicação de tintas Métodos de aplicação de tintas Generalidades Aplicação das tintas a pincel a rolo por pistola Convencional, HVLP High Volume Low pressure Airless por imersão eletrostática Generalidades Aplicação das tintas a pincel a rolo por pistola Airless Usada em grandes áreas, ambientes fechados ou abertos (alta produtividade) por imersão eletrostática Métodos de aplicação de tintas Métodos de aplicação de tintas Generalidades Aplicação das tintas a pincel a rolo por pistola Airless por imersão eletrostática Com tinta líquida ou com tinta em pó Generalidades Aplicação das tintas a pincel a rolo por pistola Airless por imersão eletrostática Sem corrente elétrica ou com corrente elétrica 18
Medidor de espessura Aplicação das tintas Espessura úmida Espessura seca Generalidades Mecânico ou eletrônico Generalidades Sistema de pintura Posição da tinta no sistema de pintura Sistema de pintura Sequência de aplicação correta de massa epóxi Tinta de fundo ou primer, tinta intermediária e tinta de acabamento ou esmalte Generalidades Generalidades 19
Tinta alquídica Sistema de pintura Tinta para alta temperatura Tinta alquídica Sistema de pintura Tinta para alta temperatura Esmaltes ou primers Tinta acrílica Tinta epoxídica Tinta poliuretânica Tinta acrílica Tinta epoxídica Tinta poliuretânica Generalidades Generalidades Monocomponentes - base de solvente - base de água Tinta alquídica Sistema de pintura Tinta para alta temperatura Tinta alquídica Sistema de pintura Tinta para alta temperatura Tinta acrílica Tinta epoxídica Tinta poliuretânica Tinta acrílica Tinta epoxídica Tinta poliuretânica Generalidades Bicomponentes - curadas com poliamidas - curadas com poliaminas - modificadas - curadas com isocianatos Generalidades Bicomponentes - poliéster alifáticos - acrílicos alifáticos - aromáticos 20
Tinta alquídica Sistema de pintura Tinta para alta temperatura Generalidades Etil Silicato de Zinco Tinta acrílica Tinta epoxídica Base solventes orgânicos e base água Tinta poliuretânica Até 550 C Mono e bicomponentes - Silicone - Silicato Generalidades Aços patináveis Efeito sinérgico no aço patinável Com o adequado tratamento superficial o aço patinável é uma base altamente favorável à aplicação de pinturas, implicando em aderências superiores às verificadas no aço comum Aços patináveis Maior resistência à corrosão atmosférica dos aços patináveis, em relação aos aços carbono comuns, como o ASTM-A36, permite o emprego de esquemas de pintura de menor custo Devem ser revestidos, por exemplo, por pintura, em locais em que a agressividade do meio ambiente não permita o desenvolvimento completo da pátina protetora, ou quando for uma necessidade arquitetônica Generalidades Generalidades O custo do esquema de pintura do aço ASTM-A36 em atmosfera industrial, tanto o com o emprego de jateamento seco, quanto o de jateamento úmido, é 23% maior que o do USI-SAC-350 Em atmosfera marinha, o custo torna-se 33% maior 21
Escolha do sistema de pintura Em função da agressividade do meio ambiente Agressividade natural Agressividade não natural Classificação dos ambientes Generalidades Generalidades Generalidades Generalidades 22
Manutenção O item mais importante a ser observado na manutenção de pinturas é a limpeza das superfícies com água e produtos tensoativos Procedimentos Pois a contaminação por compostos oleosos frequentemente causa problemas significativos de destacamentos das tintas Generalidades Generalidades Lavar, esfregando com tensoativo; Enxaguar com água limpa; Lixar com lixa 100 ou 120 ou manta não tecida; Aplicar tinta de fundo original ou equivalente; Aplicar uma ou duas demãos do acabamento na região afetada ou em toda a superfície Manutenção Manutenção É importante conhecer a natureza da tinta de acabamento original Generalidades Generalidades 23
Compatibilidade Teste prático Solventes Generalidades Generalidades Teste prático Pirólise A queima de raspas da tinta em um tubo de ensaio de vidro também pode indicar caminhos para a identificação da tinta Referências bibliográficas Aulas Profº Leonardo Miranda Aulas Profº Marco Argenta Generalidades 24