Resistência à Corrosão da Construção Industrial em Aço em Ambientes Frio-Úmidos

Baixas temperaturas, alta umidade e corrosão eletroquímica

Em ambientes frios e úmidos — especialmente aqueles com temperaturas abaixo de 10 °C — a corrosão eletroquímica agressiva do aço industrial representa uma preocupação séria. Reações catódicas aceleradas, decorrentes do aumento da solubilidade de oxigênio em finas películas de umidade, combinam-se com uma redução na mobilidade iônica, o que concentra a atividade anódica em áreas localizadas e inicia a corrosão por pites. A sinergia desses fatores explica por que as taxas de corrosão em ambientes úmidos e abaixo de zero podem ser 1,5 a 2 vezes maiores do que em outros climas. Além disso, essa situação é ainda mais grave na presença de sais marinhos transportados pelo ar e de produtos químicos para derretimento de gelo.

Aço conformado a frio versus aço laminado a quente: durabilidade em zonas costeiras úmidas e corrosivas

A escolha do material para os elementos de estruturas de aço determina o desempenho a longo prazo. O aço formado a frio (CFS) é mais resistente à corrosão em zonas costeiras e úmidas, pois possui uma cobertura uniforme e controlada de zinco aplicada em fábrica. Em contraste, as seções laminadas a quente apresentam uma camada de óxido (mill scale) não controlada, o que resulta em proteção anticorrosiva inconsistente. Ensaios independentes de névoa salina demonstram que os elementos de CFS galvanizados não desenvolvem ferrugem vermelha por um período 40% mais longo do que o aço laminado a quente não galvanizado. O CFS também possui uma estrutura de grãos mais fina, o que facilita a redução de microfissuras, diminuindo assim as vias de corrosão.

Ensaio ASTM G101 de Corrosão de Estruturas Industriais de Aço para o Noroeste do Pacífico e Canadá Atlântico

Os ensaios acelerados de corrosão ASTM G101 forneceram evidências de variação regional nas zonas frias e úmidas da Áustria:

Região | Aço Carbono Não Protegido (mpy) | Aço Galvanizado (mpy)

As taxas aumentadas de corrosão no Canadá Atlântico resultam do aumento da salinidade aerotransportada proveniente da névoa oceânica persistente. Esses resultados exigem sistemas de proteção com, no mínimo, classificação ISO 12944 C5M para os elementos estruturais e conexões expostos. Trata-se do nível mais elevado de proteção contra corrosão em ambientes marítimos-industriais.

Estratégias de Gestão da Umidade para Construções Industriais em Aço

Controle do Ponto de Orvalho e da Condensação em Sistemas de Revestimento Metálico Isolado

Em edifícios industriais de aço frios e úmidos, a análise precisa do ponto de orvalho é fundamental para controlar a condensação intersticial. Quando o ar quente e úmido entra em contato com superfícies frias, ocorre condensação e as estruturas das paredes começam a sofrer corrosão. Essa corrosão é acelerada pela presença de painéis metálicos isolados. Até mesmo um erro de 5 °C no ponto de orvalho pode levar a um acúmulo adicional de umidade de até 40 %. A inclusão de modelagem térmica específica para o clima na definição da localização do isolamento representa a melhor abordagem para o controle da condensação. Essa verificação é realizada por meio de termografia infravermelha durante a instalação. A adoção de um controle contínuo de umidade constitui a melhor abordagem para o controle da corrosão no edifício.

Posicionamento de Barreiras de Vapor e Ventilação Mecânica

A adaptação de barreiras contra vapor pelos construtores deve corresponder à pressão de vapor determinada pelo clima. Em regiões classificadas como frias e úmidas, a colocação das barreiras contra vapor deve ocorrer no lado interno da montagem da edificação. Nesse local, as barreiras estarão mais quentes que o ponto de orvalho e reduzirão a migração de umidade para o interior. De acordo com a norma ASTM E96, barreiras contra vapor com permeabilidade de 0,1 perm, devidamente vedadas, reduzem a taxa de transmissão de umidade em 97%. Isso é feito de forma mais eficaz com ventilação mecânica compatível com as diretrizes da ASHRAE, que forneça, no mínimo, 0,3 cfm/pé². Isso garante que a umidade relativa interna seja mantida abaixo de 45%. Essa medida, combinada com a vedação adequada de todas as penetrações e juntas, assegura que a umidade não fique retida e que a integridade do aço estrutural não seja comprometida.

Aplicação de Revestimentos Protetores e Problemas de Desempenho em Condições Frias e Úmidas

Há sérias preocupações quanto ao desempenho de revestimentos protetores se forem aplicados a temperaturas inferiores a 5 °C. Nessas condições, os revestimentos apresentam alto risco de falha, pois não conseguem secar adequadamente para formar uma camada protetora sobre o metal. Além disso, a alta viscosidade desses revestimentos impede a formação de uma camada uniforme. Na construção de estruturas de aço industrial, essa aplicação não protegerá eficazmente contra a corrosão, pois a condensação se formará sob o revestimento. Geadas reativas se formarão na superfície do aço, levando à formação de bolhas sob o revestimento, o que compromete a proteção contra a corrosão. Para evitar isso, o local deve ser controlado, fornecendo uma estrutura aquecida com temperaturas entre 10 °C e 27 °C (50 °F a 80 °F). A umidade também precisa ser controlada, assim como a preparação da superfície, que deve incluir a remoção de qualquer geada ou umidade antes da aplicação dos revestimentos.

Adaptações para o Desempenho Térmico das Fundações de Estruturas de Aço Industriais e Mitigação do Levantamento por Congelamento

Em climas frios e úmidos, as faixas costeiras de argila tornam especialmente desafiadora a sustentação de estruturas de aço industriais sobre fundações em sub-solo saturado. Essas condições desafiadoras, saturadas e expansivas do sub-solo exigem fundações resistentes ao levantamento por congelamento. Fundações profundas penetram além da camada local de congelamento, impedindo a elevação por flutuação. Camadas granulares de drenagem e uma sapata com membrana impermeável e drenante, totalmente envolvente, mitigam as pressões hidrostáticas decorrentes das flutuações sazonais do nível freático. O nivelamento do terreno para facilitar a drenagem superficial para longe do perímetro do edifício reduz a saturação do sub-solo e melhora a estabilidade da sapata frente aos efeitos do levantamento por congelamento e dos ciclos de congelamento-descongelamento.

Isolamento Contínuo e Redução de Pontes Térmicas

A ponte térmica através de grandes elementos de aço é especialmente prejudicial ao desempenho térmico de edifícios em climas frios e úmidos, resultando em um aumento de 30 a 50% nas perdas de calor. Para estruturas de aço, o uso de isolamento contínuo exterior é fundamental para o desempenho térmico do edifício e para a prevenção da corrosão. Interrupções térmicas estruturais e juntas de compressão com diferentes níveis de permeabilidade posicionadas em pontos críticos de apoio e conexão do exterior do edifício ajudam a controlar o fluxo de umidade e de energia térmica.

Perguntas Frequentes

Por que os climas frios e úmidos são especialmente corrosivos para o aço?

Climas frios e úmidos aceleram a corrosão do aço devido à menor mobilidade dos íons, ao aumento da solubilidade do oxigênio e às películas de umidade que favorecem a corrosão.

Qual é a vantagem do aço formado a frio (CFS) em comparação com o aço laminado a quente nas condições descritas?

Entre o revestimento de zinco controlado pela fábrica e a estrutura refinada de grãos de aço formado a frio, que oferece menos caminhos para a umidade, o aço formado a frio é mais resistente à corrosão.

Quais são as melhores práticas para controlar a condensação intersticial na construção em aço?

A melhor prática consiste em modelar o ponto de orvalho, no posicionamento e na seleção adequados de barreiras contra vapor e isolamento, na verificação por meio de termografia infravermelha e no monitoramento da umidade dentro da cavidade.

Quais são algumas das condições e desvantagens dos revestimentos protetores em clima frio?

Quando os revestimentos protetores são aplicados abaixo de 5 °C, surgem desafios como alta viscosidade e baixa aderência devido à geada/umidade, aumentando o risco de bolhas e falhas no revestimento.

Quais são alguns métodos utilizados para mitigar o levantamento por congelamento durante os meses de inverno?

A mitigação do levantamento por congelamento durante os meses de inverno pode ser realizada por meio de projetos de fundações profundas que se estendam abaixo da linha de congelamento, bem como pelo uso de drenagem, impermeabilização e nivelamento adequado.