Durabilidade dos perfis de aço galvanizado no Steel Framing

O aço é um material que possui uma excelente relação resistência mecânica/massa, mas em contrapartida precisa de uma proteção adequada contra a corrosão para garantir uma vida útil compatível com a maioria dos possíveis destinos da construção.

O processo de galvanizado por imersão a quente proporciona essa proteção de maneira segura, simples e econômica. Basicamente, o galvanizado é um processo mediante o qual o aço é revestido com uma capa de zinco puro que, atuando por sacrifício, protege o aço contra a corrosão.

Os vários tipos de galvanizado por imersão a quente são estabelecidos por diferentes normas internacionais, tais como a ASTM C653 e a norma brasileira NBR 6323. Nesta última, são estabelecidos os diferentes revestimentos que são identificados com a letra Z seguida de um número que indica a quantidade de gramas de zinco depositadas em ambas as faces. Esses revestimentos vão desde Z100 até Z600 e são determinados mediante um procedimento indicado na norma denominado “ensaio triplo”.

Na norma ASTM, a massa do revestimento é especificado com a letra G seguida de um número que indica a massa expressada em libras por pé quadrado.

Assim, um revestimento Z275 da norma NBR, equivale a um G90 da ASTM e um Z180 a um G60.

A norma NBR 15253 que estabelece as características dos perfis para Steel Framing, indica as características que deve cumprir o revestimento galvanizado de perfis estruturais para prédios, estabelecendo um revestimento mínimo Z275, ou seja de 275 gr/m2 em ambas as faces, equivalente a 20 microns em média por face.

Proteção a corrosão

O galvanizado é um revestimento que protege o aço contra a corrosão atuando por sacrifício. Para explicar melhor esse conceito vamos ver um corte esquemático de uma chapa de aço galvanizado.

Durante o processo de galvanização, a chapa de aço fica revestida por uma capa de zinco superficial, vinculada ao aço base por uma capa de liga intermetálica ferro-zinco que proporciona a aderência necessária ao zinco a respeito do aço base.

O zinco é um metal que pela sua localização na tabela periódica dos elementos a respeito do ferro, resulta mais eletronegativo do que ele. É por isso que quando o ferro e o zinco estão em contato íntimo na presença de um eletrólito, o zinco oxida primeiro protegendo ao ferro da corrosão, dai deriva o nome de “proteção por sacrifício”. Essa proteção dura em quanto existe zinco, quando ele é consumido ou sacrificado completamente, inicia-se a corrosão do ferro.

Esse processo requer da circulação de elétrons entre ânodo (eletronegativo) e cátodo (eletropositivo). Essa corrente elétrica é estabelecida através de um eletrólito, que pode ser o solo com determinado grau de umidade, água, etc.

É por isso que a durabilidade do aço galvanizado em atmosferas secas é muito superior daquela na qual o produto encontra-se numa atmosfera úmida.

No caso da chapa galvanizada, sempre que haja zinco no revestimento, existe proteção do aço, e isso faz com que um revestimento Z275 (275 gr/m2) proporcione uma durabilidade superior a um Z180 (180 gr/m2). A proteção galvânica é extensiva às bordas da chapa. No caso de perfis estruturais galvanizados, os mesmos são fabricados à partir de uma tira ou banda de chapa galvanizada que é cortada a uma largura determinada, deixando o aço base exposto nas bordas.

O efeito da proteção galvânica de sacrifício do zinco, garante que sempre que ele exista, não haverá corrosão do aço exposto. Esse fenômeno de proteção de borda depende da espessura do zinco do revestimento (maior espessura=maior proteção) e da espessura da chapa de aço (menor espessura=maior proteção).

No caso do galvanizado, mesmo quando ficar exposto o aço base, não haverá corrosão sempre que exista zinco nas proximidades. Já em um revestimento de pintura simples, a corrosão começa à se desenvolver imediatamente.

Durabilidade

A vida útil de uma estrutura de aço galvanizado depende, como já vimos, da quantidade de zinco do revestimento e das condições do meio que o rodeia.

No caso das estruturas de aço galvanizado para moradia (Steel Framing), veremos mais na frente que a mesma se encontra dentro de uma cavidade praticamente inerte, quer dizer, separada do meio ambiente por barreiras que impedem a passagem de água do exterior e de vapor de água do interior, evitando o risco de condensação.

No entanto, a barreira exterior à umidade permite a passagem de vapor de água, com o que existirá uma certa umidade relativa dentro da cavidade. É por isso que a norma recomenda um revestimento mínimo Z275.

As investigações desenvolvidas em países como Canadá e França a respeito da corrosão de perfis em painéis indicam que um revestimento Z275 proporciona uma proteção contra a corrosão adequada para garantir uma vida útil de 100 anos, incluso em zonas próximas ao mar.

Assim mesmo, estão sendo desenvolvidos experimentos na Inglaterra para determinar a durabilidade média de perfis de aço galvanizado em painéis externos de moradias. O estudo está sendo realizado em conjunto por um grupo de empresas siderúrgicas européias e o Instituto Americano do Ferro e o Aço (AISI), e consiste em medir regularmente as perdas de massa do revestimento de zinco nos perfis localizados em painéis de paredes externas das moradias, em diferentes localizações da Inglaterra. Foi escolhida a Inglaterra por apresentar as localizações mais desfavoráveis a respeito da durabilidade do aço, já que trata-se de um país de clima úmido marítimo.

O estudo consiste em medir a cada 6 meses a espessura da capa de zinco de determinados perfis localizados em painéis externos de moradias em diferentes localizações, de climas mais ou menos agressivos. As perdas em microns produzidas são mostradas no seguinte gráfico:

Cada ponto corresponde a uma medição efetuada. Foi traçada também a curva média das observações. Como pode-se ver, a perda média após 3,5 anos é de aproximadamente 0,1 microns. Tomando em consideração que a espessura total do zinco é de 40 microns (revestimento Z275), a massa de zinco proporciona durabilidade mais do que suficiente para a vida útil da moradia, sempre que forem atendidas condições de isolamento hidráulico (impedimento de ingresso de água líquida ao painel) e difusão do eventual vapor gerado no interior do painel.

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