Não se sabe se esta questão foi considerada pelo projetista do Pilar de Delhi, fabricado no século V, mas o que sabemos é que esta coluna de ferro permaneceu sem qualquer tipo de proteção anticorrosiva por mais de 1600 anos e ainda não mostra sinais da necessidade de manutenção.
Um dos motivos de sua longa sobrevivência é, sem dúvida, o ambiente a que ele foi exposto – ar seco e não poluído – porque a corrosão do aço carbono somente pode ocorrer quando a superfície está umedecida.
A Corrosão e o Ambiente
A corrosão atmosférica do aço carbono é um processo eletroquímico (isto é, a corrosão do metal envolve tanto reações químicas quanto fluxo de elétrons) onde o metal reage com a atmosfera para formar um óxido ou outro composto análogo ao minério do qual ele se originou.
O quadro que descreve este processo incorpora três constituintes essenciais: o anodo, o catodo e uma solução eletricamente condutora. O anodo (-) é o local onde o metal é corroído, a solução eletricamente condutora é o meio corrosivo, e o catodo (+) é parte da mesma superfície metálica (ou outro metal em contato com ela) que constitui o outro eletrodo da cela, e não é consumido no processo de corrosão.
No anodo, o metal passa para o eletrólito como íons ferrosos (Fe++), deixando os elétrons que, fluindo através do metal, são consumidos nas regiões catódicas. Estes elétrons combinando-se com o oxigênio e a água da atmosfera, e acabam gerando os íons hidroxila (OH -).
Os íons hidroxila gerados nos catodos reagem com os íons ferrosos gerados nos anodos (ambos difundem superficialmente), produzindo hidróxido ferroso, que é rapidamente oxidado a óxido férrico hidratado (Fe2O3.H2O = FeOOH), conhecido como ferrugem.
A reação global que descreve o processo de enferrujamento do aço carbono exposto ao ar é dada por: 4Fe+3O2+2H2O ® 2Fe2O3.H2O
O processo de corrosão atmosférica do aço carbono consiste, desse modo, de elétrons fluindo dentro do metal e íons fluindo no eletrólito superficial e necessita, fundamentalmente de água e de oxigênio para operar.
A eliminação de qualquer um dos dois, água ou oxigênio, da superfície do aço, provoca a parada do processo de corrosão. A corrosão não acontece, por exemplo, em água pura desoxigenada. O contrário também é verdadeiro: o aumento da exposição da liga a qualquer uma dessas substâncias provoca o acréscimo da velocidade da corrosão. Poluentes presentes no ar atuam de diferentes modos na aceleração do ataque: eles aumentam, por exemplo, a condutividade elétrica da água, permitindo maior fluxo de íons, encorajando, assim, a corrosão.
De modo geral, pode ser difícil manter uma estrutura metálica isolada do oxigênio e dos poluentes da atmosfera. Deve-se considerar que qualquer água que chega à superfície metálica conterá oxigênio dissolvido e poluentes variados. A velocidade de corrosão será, desse modo, diretamente proporcional ao tempo de umedecimento da superfície metálica. A solução do problema passa pela manutenção da água longe do metal.
Reações Galvânicas
A corrosão galvânica ocorre quando dois metais diferentes estão em contato elétrico na presença de água, formando uma pilha, propiciando a criação de uma corrente elétrica entre os dois metais. Enquanto um dos metais cede elétrons ao outro e se corrói, o outro fica protegido e não sofre ataque intenso.
É importante ressaltar que estas reações somente acontecem na presença de um eletrólito (a água).
Interior de Edificações
O modo mais fácil de manter o aço longe da água é colocá-lo dentro de um edifício seco. Mesmo que o edifício não tenha aquecimento, o período de umedecimento é tão pequeno que o aço não pintado resistirá por todo o tempo de vida estimada da estrutura.
Em edificações fechadas (e muitas vezes aquecidas) tais como escritórios, hospitais e escolas, torna-se desnecessário pintar a estrutura, a menos por razões decorativas. Onde o aço é enclausurado por uma parede, dentro de um edifício seco, revestido ou não por materiais de proteção passiva (como lã de rocha basáltica ou gesso acartonado), ele pode ser deixado sem pintura.
Para as estruturas periféricas enclausuradas, onde existe a possibilidade de vazamentos no revestimento externo, utilize um epóxi alcatrão de hulha – estas tintas são relativamente baratas e muito protetoras, e, afinal, onde o aço fica escondido, a estética não é um requisito importante. Existem, naturalmente, situações onde o aço se tornará úmido em serviço, como em estruturas externas expostas ao tempo ou edificações que contenham água (p.ex., piscinas cobertas), havendo necessidade de proteção adequada.
A primeira coisa a fazer é garantir que a estrutura de aço seja projetada para trabalhar em um ambiente isento de água condensada.
Detalhes de Projeto
Quanto maior o período de umedecimento, maior a velocidade de corrosão, assim, se certifique que não existam pontos de empoçamento de água na estrutura. Não permita que detalhes construtivos, cantoneiras e perfis acumulem água ou poeira
Se isto for inevitável, forneça meios para a correta drenagem da água, coleta de poeiras e secagem de umidade pelo ar.
Não devemos nos esquecer, ainda, que as estruturas em concreto também necessitam de cuidados no detalhamento, de modo a minimizar os efeitos da corrosão tanto do concreto em si quanto da armadura.
Os responsáveis pela montagem da estrutura também têm sua parcela de responsabilidade: a água pode ser coletada enquanto a estrutura fica esperando a montagem. Use bom senso – cubra a estrutura e isole-a do solo através do uso de calços de madeira seca, de modo a mantê-la protegida.
Revestimentos Orgânicos
A pintura é o principal meio de proteção das estruturas metálicas. Tinta é um produto líquido ou em pó que, quando aplicado sobre um substrato, forma uma película opaca com características protetoras, decorativas ou técnicas particulares.
As tintas possuem, normalmente, três grupos de constituintes: o ligante, os solventes e os pigmentos. Os ligantes mais comuns são as resinas e os óleos, mas também podem ser inorgânicos, como os silicatos solúveis. Ele tem 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. Os solventes têm por finalidade dissolver a resina e, pela diminuição da viscosidade, facilitam a aplicação da tinta. Os pigmentos são pós orgânicos ou inorgânicos finamente divididos que, em suspensão na tinta líquida, são aglomerados pela resina após a secagem, formando uma camada uniforme sobre o substrato. Os pigmentos promovem a cor, opacidade, coesão e inibição do processo corrosivo, e também a consistência, a dureza e resistência da película.
É o ligante que dá às tintas suas características predominantes, e é por esta razão que as tintas são normalmente classificadas pelo tipo de ligante: alquídicas, vinílicas, epoxídicas, poliuretânicas, etc.
Revestimentos Orgânicos
O desempenho de todos os sistemas de pintura é melhorado pelo bom preparo superficial. A carepa de laminação deixada sobre o aço acelerará a corrosão através do efeito galvânico, e a ferrugem hidratada podem conter sulfatos solúveis que promoverão a falha prematura do revestimento.
Para condições menos agressivas, onde a estrutura deve ser pintada regularmente por motivos puramente decorativos, pode ser necessário somente a remoção dos depósitos de ferrugem e da carepa solta pelo escovamento, mas, a exposição externa e condições agressivas, toda a carepa e ferrugem deve ser retirada pelo jateamento abrasivo. O jateamento úmido é recomendado para a pintura de manutenção de
estruturas enferrujadas em ambientes agressivos marinhos ou industriais para remover os sais solúveis que serão acumulados nos depósitos de ferrugem.
Revestimentos Metálicos
O aço pode ser protegido da água pelo recobrimento com outro metal. A galvanização – imersão da estrutura em um banho de zinco fundido – é o mais barato e o mais comum destes métodos. Uma série de intermetálicos Fe-Zn são formados na superfície do aço, que propiciam perfeita adesão e total impermeabilidade à umidade. A razão custo/benefício para estruturas esbeltas é particularmente atraente.
A metalização é aplicada com o auxílio de uma pistola que projeta partículas de metal líquido sobre a superfície limpa e rugosa do aço, e é utilizada para vários metais e ligas, particularmente o zinco e o alumínio. Gotas do metal líquido são solidificadas quando atingem a superfície, e formam uma camada levemente porosa de lâminas que se recobrem, que deve ser impregnado com um selante, de modo a obter a máxima resistência à corrosão. Não há a formação de intermetálicos e a adesão é obtida pelo ancoramento mecânico junto à superfície. O custo deste tratamento é alto devido às exigências elevadas em termos de preparo e limpeza superficial.
Se o revestimento metálico sofrer danos, o zinco continuará a proteger o aço por efeito galvânico.
Aços Patináveis
O problema de manter a água longe do aço é resolvido através do desenvolvimento, sob a camada de ferrugem, de uma outra camada, amorfa, que isola de modo eficiente o aço da água, do oxigênio e dos constituintes agressivos da atmosfera.
O cobre e o bronze, quando expostos à atmosfera, formam uma camada de óxidos protetores chamada de pátina que os protege eficientemente da corrosão. Os aços carbono estruturais podem ser quimicamente modificados de modo que eles, expostos à atmosfera, desenvolvem em sua superfície uma camada de óxidos que não somente elimina a necessidade e o custo do revestimento, mas que, em caso de dano físico, se regenera automaticamente.
A ferrugem comum é porosa e permite que a água, o oxigênio e os poluentes do ar possam atravessá-la, de modo a manter a continuidade do ataque na interface metal-ferrugem. A adição de pequenas quantidades (até 3%) de certos elementos de liga ao aço, como o cobre, o níquel, o cromo e o silício promove a alteração da estrutura interna da ferrugem formada. Os elementos de liga encorajam a formação de uma camada mais densa e amorfa que isola até certo ponto o aço.
Em comum com outros métodos de proteção, existem circunstâncias nas quais a pátina não proporciona todo o potencial de proteção. A boa pátina protetora, de baixa permeabilidade às espécies agressivas, somente pode ser formada através da exposição do aço a ciclos de umedecimento e secagem alternados. Em condições que se aproximam do umedecimento continuado, a porosidade da película é mantida alta.
Devido ao fato de que a maior parte dos cloretos são solúveis, parte dos compostos formados são lavados pelas águas de chuva, impedindo ou dificultando a formação de uma pátina densa e pouco porosa.
A Escolha
Antes que você faça a escolha dentre os diferentes métodos de proteção existentes, faça as seguintes perguntas:
1. A estrutura necessita de proteção? O ambiente é seco?
2. A estrutura será vista? Devo pagar pelo apelo estético?
A resposta a estas questões pode propiciar muita economia.