Francielen Frazão Jorge Janaiana Dutra Guilherme Tatiana Correa Freitas OS METAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL Entende-se por metal, do ponto de vista tecnológico, um elemento químico que existe como cristal ou agregado de cristais, no estado sólido. Os metais podem aparecer no estado nativo ou na forma de mineral. Aparecem em geral no estado puro: o ouro e a platina, podendo apresentar-se também nesta forma a prata, o cobre, o mercúrio, o enxofre e o ferro meteórico. Os minerais são combinações de metais com outros elementos formando óxidos, sulfetos, hidratos, carbonatos, etc. Quando o mineral contém uma quantidade de metal que permite sua exploração econômica, leva o nome de minério. A partir do minério, a obtenção do metal segue duas etapas: mineiração e metalurgia. Mineração Na mineração temos a colheita do minério que pode ser feita a céu aberto ou subterrâneas, a ferro ou a fogo (mecânica ou com explosivos), e a concentração (purificação), que pode ser feita com processos mecânicos ou químicos. Os principais processos mecânicos são: a trituração(o minério é quebrado em pedaços menores), a classificação(são separadas as pedra inúteis), a levigação (água corrente, o metal mais pesado afunda e a ganga escoa), a flotação (se a ganga é mais pesada, faz-se a agitação do minério em mistura de água e óleo, o metal sobe com a espuma), a separação magnética(imã atrai os metais e deixa as impurezas), a lavagem simples e outros. Como principais processos químicos temos a ustulação (aquecimento sob forte jato de ar) e a calcinação (aquecimento sob fogo direto). Metalurgia “...É a arte e a ciência dos metais e ligas metálicas, isto é, o estudo de suas propriedades em diferentes condições, e as mudanças sofridas nessas propriedades pelos tratamentos a que são submetidos os metais, ou então pelas substâncias estranhas que com eles se misturam, sejam impurezas(gangas) ou corpos introduzidos propositadamente.” PETRUCCI. Metalurgia Na metalurgia o metal puro é extraído do minério por um dos seguintes processos: redução, precipitação química ou eletrólise. O processo de redução mais comum é o feito com carbono e óxido de carbono a altas temperaturas, em fornos, e do qual resulta o metal puro ou quase puros, em estado de fusão. O processo de precipitação simples usa alguma reação química da qual resulte o metal puro. O processo eletrolítico só pode ser empregado em minérios que possam ser dissolvidos na água. A eletrólise é usada também para purificação (refino) de metais por algum dos processos anteriores. Principais Minérios: Bauxita (óxido) O2Al2(HO)2 ou Al2(HO)2, da qual o aluminato é extraído por eletrólise. Galena (sulfeto) PbS, do qual o chumbo é extraído por fundição redutora. Calcosina (sulfeto) Cu2S Cuprita (óxido) Cu2O COBRE por calcinação • Calcopirita (sulfato) Cu2S – Fe2S3 fusão Malaquita e azurita (carbonatos) Cassiterita (dióxido) SnO2, da qual é extraído o estanho. Blenda (sulfato) ZnS • Calamina (silicatos) ZINCO Smithsonina (carbonato) Siderita (Co3Fe), cor cinza com matizes amarelas, contém 30 a 42% de ferro. Magnetita (Fe3O4), cor preta, contém 45 a 70% de ferro. Hematita (Fe2O3), cor vermelho escuro, contém 50 a 60% de ferro. Limonita (2Fe2O3 – 3H2O), cor parda, 20 a 60% de ferro. Pirita (SFe), que é minério de enxofre, onde o ferro é subproduto. LIGAS Geralmente os metais não são empregados puros, mas fazendo parte de ligas. Liga é a mistura, de aspecto metálico e homogêneo, de um ou mais metais entre si ou com outros elementos. Deve ter composição cristalina e comportamento com metal. Geralmente as ligas tem propriedades mecânicas e tecnológicas melhores que as dos metais puros. O processo mais simples de obtenção das ligas é o de fusão. Mas quando as ligas não são aplicáveis a esse processo existem outros, tais como: aglutinação, pressão, eletrólise... PROPRIEDADES IMPORTANTES Resistência mecânica relativamente alta, sólidos a temperaturas ordinárias, porosidade não aparente, brilho característico, que pode ser aumentado por polimento ou tratamento químico. a densidade varia bastante de uma liga para outra, baixa resistência elétrica e alta condutibilidade térmica. elevada plasticidade (grandes deformações sem ruptura) DESVANTAGENS DO USO DO METAL Oxidação: A maioria dos metais tende a se oxidar quanto expostos ao ar, especialmente em ambientes úmidos. Entre os vários procedimentos empregados para evitar ou retardar a corrosão, os mais comuns são a aplicação de pinturas protetoras, a formação de ligas com outros elementos que reduzam ou eliminem tal propensão e a conexão a pólos elétricos que impeçam a ocorrência do fenômeno. METAIS MAIS UTILIZADOS (não- ferrosos) ALUMINIO O alumínio é um metal muito leve e com boas propriedades mecânicas. A têmpera, na hora da fabricação é um fator primordial da qualidade das peças. É de difícil soldagem e, quando se consegue soldar, perde 50% de suas propriedades, pois destempera. Tem excelente condutibilidade térmica e elétrica e forma ligas importantes com diversos outros metais das quais adquire-se excelentes propriedades. ALUMINIO Ao ar livre cobre- se imediatamente de uma camada de óxido que impermeabiliza e protege o núcleo, embora diminua a beleza. É de excelente emprego na construção civil perdendo apenas para o ferro. Normalmente apresenta-se na construção sob dois tipos: ALUMINIO Laminados lâminas (espessura até 6mm); chapas (espessura acima de 6mm). ALUMINIO Extrudados barras redondas, quadradas, chatas; Fios; perfis especiais (uma infinidade). Alumínio e suas ligas Quando puro, o alumínio é muito mole e pouco resistente, por isso, em geral, o alumínio é usado em ligas com outros elementos. Quanto mais puras, maior a resistência à corrosão e menor a resistência mecânica. Alumínio e suas ligas ótima resistência à corrosão (onde apresenta melhores condições). Ligado ao magnésio, ou ao magnésio e silício, aumenta-se a resistência à corrosão, mas a resistência mecânica continua pequena. Ligado ao cobre - magnésio (ex: duralumínio), aumenta a resistência mecânica, mas permanece a resistência inicial à corrosão. Ligado ao zinco magnésio, tem elevada resistência mecânica . Alumínio e suas ligas O bronze de alumínio é liga com 9095% de cobre e 10-5% de alumínio. É muito maleável. Alumínio e suas ligas Acabamentos das superfícies: Não possui, normalmente, função protetora, porque para isso basta a camada natural de óxido. O acabamento é mais estético do que com a função de proteger. São adotados os seguintes tratamentos superficiais: acabamento mecânico, limpeza, tratamento químico, polimento, anodização, eletrodeposição e pintura. Alumínio e suas ligas Acabamentos mecânicos: São processos para alterar a textura ou polimento lisos iniciais (acabamentos martelados, mate, acetinado, naido). Limpeza: Lavagem simples ou desengorduramento, ou às vezes, de limpeza química, com a finalidade de tirar manchas do metal. Alumínio e suas ligas Tratamentos químicos de proteção: Servem para aumentar a camada de óxido ou para base de pintura. Consistem em imersão em soluções, como a de carbonato de sódio e cromato de potássio. Alumínio e suas ligas Polimento químico: Tem a finalidade de aumentar a reflexão e brilho. É obrigatório antes da anodização. Caso esta não venha a ser feita, a superfície deverá ser protegida, ou a mesma perderá rapidamente o polimento (químico ou eletroquímico). Alumínio e suas ligas Anodização: é um modo de dar maior proteção que a camada natural de óxido, aumentando também a reflexão e brilho e a resistência aos ataques químicos,tais como o resultante do cimento. Pintura: a pintura pode ser direta, desde que seja feito um tratamento prévio com ácido fosfórico, o qual dá fosfato de alumínio, insolúvel e que aceita tingimento. Alumínio e suas ligas Eletrodeposição: não tem por finalidade proteger, mas sim dar acabamento com um metal mais nobre: cromo, níquel, cobre, zinco.... Emprego do alumínio Na construção, devido as suas inúmera qualidades , é usado em transmissão de energia elétrica, coberturas, revestimentos, esquadrias, guarnições, elementos de ligação. Na transmissão de energia elétrica, e utilizada na forma de fios e cabos, que apresentam sobre os de cobre, maior leveza, permitindo maiores afastamentos entre os postes e suportes. Emprego do alumínio Possui, porém, o inconveniente de ser menos maleável para efeitos de dobramento (as dobragens feitas no local devem ter grande raio, de outra forma, o alumínio fendilhará; é preferível que as peças já venham fundidas com as formas apropriadas). Ë ótimo para ponteiras de pára-raios. Emprego do alumínio É muito eletrolítico, por isso, em especial, não deve ficar em contato direto com ferro ou aço; ou com outros metais. Os elementos de conexão devem ser de alumínio também. Se isso não for possível, que estes sejam de aço zincado ou cadmiado, para formar película isolante. Emprego do alumínio Em coberturas é usado na forma de chapas onduladas para telhados e lâminas para impermeabilização (ligas finas ou corrugadas - para aumentar a aderência ao impermeabilizante e compensar efeitos de dilatação). Emprego do alumínio É muito usado em esquadrias. As diversas firmas fabricantes já possuem perfis padronizados, com os quais compõem a forma desejada pelo projetista. Como o alumínio não deve entrar em contato com o reboco, deve ser feito um contramarco de ferro cadmiado ou zincado. Emprego do alumínio O alumínio também é bastante usado em ferragens. Bastante conhecido também é o seu emprego em persianas esmaltadas a fogo; e também em montantes, travessas o outros elementos de ligação em painéis pré-fabricados. É usado na forma de chapas de revestimento e separação de superfícies. Emprego do alumínio É usado na forma de chapas de revestimento e separação de superfícies. Também é utilizado em peças de remate da construção, como cantoneiras, tiras, barras, etc. O alumínio moído também pode ser disperso em veículo oleoso, resultando tintas de alumínio de boa resistência e proteção. Chumbo Pouco abundante na crosta terrestre é um metal cinza-azulado, muito maleável e macio, mas pouco dúctil e com baixa condutibilidade térmica. Dificilmente é vendido puro e encontra-se sempre com outra liga. Exposto ao ar cobre-se com uma camada de hidrocarbonato de chumbo, substância relativamente tóxica. Tem alta resistência elétrica. Emprego do Chumbo Tubos e artefatos para canalizações (para água corrente deve ser limitado à pequenas extensões devido a toxinas, não utilizando-a para beber) * em desuso*; em arremates; coberturas (usado em impermeabilizações, na forma de chapa fina, soldadas entre si para tornar a superfície estanque); Emprego do Chumbo absorventes de choque (devido a maciez); na indústria de tintas (dão ótimo cobrimento e durabilidade). Emprego do Chumbo Pela grande densidade é largamente utilizado no revestimento de ambientes onde são manipuladas substâncias radioativas. Portas de salas de reatores, por exemplo, são blindadas com o metal. As instalações radiológicas, bem como as mãos e o corpo dos operadores de raio-X são defendidas por materiais onde o chumbo se faz presente. Estanho Na indústria da construção é raramente usado puro, mas é bastante empregado para formar ligas ou para proteção superficial de outros metais, devido à sua estabilidade. Tem cor brancaacizentada brilhante, é maleável e não se pxida facilmente. Emprego do estanho Substituto do chumbo em algumas aplicações. Solda de Encanador: Essa solda é utilizada na montagem dos encanamentos de cobre e emendas de calhas e condutores feitos em chapa de aço galvanizado. Cobre É um metal de cor avermelhada, dúctil e maleável, que embora duro e tenaz, pode ser reduzido a lâminas e fios extremamente finos. Ao ar, cobre-se rapidamente de uma camada de óxido e carbonato, formando azinhave, muito venoso, mas que protege o núcleo no metal, dando-lhe duração quase indefinida. Cobre Tem grande condutibilidade térmica e elétrica. Bom condutor de eletricidade e de calor. Sua resistência e módulo de deformação são menores do que o dos aços, mas as suas propriedades o tornam indicado para certos usos como condutores elétricos, tubos para trocadores de calor, peças que necessitam grande ductibilidade e grande tenacidade. Emprego do cobre Emprego do cobre É largamente empregado em instalações elétricas como condutor; em instalações de água, esgotos, gás, pluviais, coberturas, forrações, ornatos, etc. Recomenda-se sempre que as canalizações de gás liquefeito sejam feitas de cobre, porque resistem melhor quimicamente e são mais fáceis de soldar que as de ferro galvanizado. Emprego do cobre Pela mesma razão é usado em redes de esgoto e pluviais. As caixas e ralos de cobre são muito mais resistentes que as de chumbo. As calhas de cobre são superiores às de zinco ou galvanizado. Em coberturas pode ser usado para impermeabilizações de terraços ou na forma de telhas. Emprego do cobre É também utilizado em paredes divisórias, como elemento vedante, altamente decorativo e na manufatura de ornatos diversos. Fios e cabos elétricos Na transmissão de energia elétrica, são usados fios e cabos de alumínio ou de cobre. Na instalação domiciliar é quase só usado o cobre, por ser este o mais flexível. O cobre eletrolítico, utilizado nos condutores, não é absolutamente puro. Fios e cabos elétricos Ao material são adicionadas substâncias diversas, com o fim de diminuir a formação do óxido cuproso, o qual, diminuindo a seção, reduziria a condutibilidade. Essas substâncias não ultrapassam 1% do total. Se forem em maior quantidade, reduziriam bruscamente a condutibilidade elétrica. Fios e cabos elétricos Geralmente nos fios e cabos, o cobre é capeado por uma camada delgada de estanho, para evitar a oxidação. Bronze O bronze é a liga com 85 a 95% de cobre e 15 a 5% de estanho. Utilizado em ferragens e ornatos, bem como em máquinas, pela sua capacidade de deslizar, com baixo coeficiente de atrito sobre o aço, dispensando até lubrificação. É de difícil oxidação, muito duro, mas bastante flexível e com alta condutibilidade térmica. Zinco É um metal cinza-azulado, é pesado e tenaz com baixa resistência elétrica. É muito atacável pelos ácidos. As ligas de zinco podem ser divididas em dois grupos: aquelas em que a porcentagem dos outros elementos de liga é inferior a 1%, ou seja, mais de 99% de zinco e, aquelas nas quais a porcentagem de outros elementos é superior a 1%. Zinco Ao primeiro grupo pertencem as ligas usadas em zincografias, pilhas e coberturas. No segundo grupo estão as ligas ZAMAK e KAYEM, usadas na fabricação de injetados (peças fundidas). Zincagem: É a proteção do aço contra a corrosão, tratando-se de um processo de banho com o zinco eletrolítico. O zinco é também bastante utilizado em coberturas, em lâminas. Latão É uma liga, de cobre e zinco, que dificilmente se oxida e é muito resistente. Mais estável ao ar, pode adquirir um belo polimento. Muito empregado em ferragens: torneiras, tubos, fechaduras, ornatos, ... METAIS (ferrosos) A metalurgia do ferro tornou o nome especial de siderurgia, daí a designação de produtos siderúrgicos para aqueles feito com ferro e suas ligas ou, metais ferrosos. Ferro O ferro não é encontrado puro na natureza. O minério de ferro é retirado do subsolo, porém muitas vezes é encontrado exposto formando verdadeiras montanhas. Os principais minérios de ferro são a Hematita e Magnetita. Para retirar as impurezas, o minério é lavado, partido em pedaços menores e em seguida levados para a usina siderúrgica. Obtenção do ferro gusa Na usina, o minério é derretido num forno denominado ALTO FORNO. No alto forno, já bastante aquecido, o minério é depositado em camadas sucessivas, intercaladas com carvão coque (combustível) e calcário (fundente). Estando o alto forno carregado, por meio de dispositivo especial injeta-se ar em seu interior. O ar ajuda a queima do carvão coque, que ao atingir 1200ºC derrete o minério. O ferro ao derreter-se deposita-se no fundo do alto forno. A este ferro dá-se o nome de ferro-gusa ou simplesmente gusa. As impurezas ou escórias por serem mais leves, flutuam sobre o ferro gusa derretido. Ferro fundido É uma liga de ferro - carbono que contém de 2 a 4,5% de carbono. O ferro fundido é obtido diminuindo-se a porcentagem de carbono do ferro gusa. É portanto um ferro de segunda fusão. Tipos de Ferro Fundido Os tipos mais comuns de ferro fundido, dentre outros, são o ferro fundido cinzento e o ferro fundido branco O ferro fundido cinzento, devido às suas características, têm grande aplicação na indústria. O ferro fundido branco é utilizado apenas em peças que requerem elevada dureza e resistência ao desgaste. Aço Aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%. Distingue-se do ferro fundido, que também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 2,11% e 6,67%. É a mais versátil e a mais importante das ligas metálicas. Obtenção do Aço O ferro gusa é levado para a aciaria, ainda em estado líquido, para ser transformado em aço, mediante queima de impurezas e adições. O refino do aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos. Finalmente, a terceira fase clássica do processo de fabricação do aço é a laminação. O aço, em processo de solidificação, é deformado mecanicamente e transformado em produtos siderúrgicos utilizados pela indústria de transformação, como chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, perfilados, barras etc. Com a evolução da tecnologia, as fases de redução, refino e laminação estão sendo reduzidas no tempo, assegurando maior velocidade na produção. Tipos de Aços Não existe, ainda hoje, uma classificação dos aços considerada precisa e completa, principalmente com relação aos aços-liga, em que a cada dia é pesquisada a inclusão de novos elementos, e consequêntemente obtidos novos aços. Ainda assim, a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), a SAE (Society Automotive Engineers) e a ASTM (American Society for Testing and Materials), entre outras , possuem sistemas que tem atendido as atuais necessidades. Classificação genérica Os aços são ordenados de acordo com o teor de carbono; Aço extra-doce: <0,15% C Aço meio-doce: 0,15% C até 0,30%C Aço meio-duro: 0,30%C até 0,60%C Aço duro: 0,60%C até 0,70%C Aço extra-duro: 0,70%C até 2%C Classificação quanto as propriedades Aço de alta resistência e baixa liga; Aço de alta resistência; Aços inoxidáveis; Aços indeformáveis; Aços para fins elétricos e magnéticos Aços inoxidáveis Tem como principal liga o cromo. São aços onde não ocorre oxidação em ambientes normais. São divididos em famílias de acordo com a microestrututa, estrutura cristalina ou tratamentos térmico utilizado. São eles: austeníticos, ferríticos e martensíticos ... Classificação quanto às aplicações Aços estruturais; Aços para molas; Aços para beneficiamento; Aços para cimentação ou nitretação; Aços ferramentas Sustentabilidade Centro de Coprodutos do aço Agregado de aciaria (frações mais finais): correção de pH do solo, contenção de encostas, fabricação de fertilizantes fosfatados, produção de cimento e concreto; Agregado de aciaria (britas e frações mais grossas): recuperação paisagística, lastro ferroviário, pátio de estacionamento, recuperação de vias em geral, construção de base e sub-base de rodovias e produção de asfalto; Agregado de alto-forno: fabricação de cimento, produção de concreto e lã mineral. INOVAÇÕES: FORNECEDORES NA CIDADE FERRAÇOSUL – AV. PRESIDENTE VARGAS FERRO-AÇO em formas de: barra de 12m, colunas com 6m, telas para concreto, estribos de 10 por 10 para colunas, perfis redondos e quadrados, chapas galvanizadas, cantoneiras... - Todos fornecidos pela Gerdau seguindo padronização e inovações da mesma. ALUMÍNIO em forma de: perfis de 5m, linha módulo prático, linha 25 para portas e janelas, linha para Box, módulo prático fosco (novidade do mercado) e BX leve (baratear custo). - Fornecidos pela empresa CDA de forma bruta e anatizado por outra da qual não foi especificada. MIUDEZAS DE COMPLEMENTAÇÃO: solda eletrodo, fechaduras, dobradiças... - Diversos fornecedores. PREÇOS AÇO: média R$ 3,00 k ALUMÍNIO: R$ 17,00 k MIUDEZAS: relativo à marca e tipo de material