Introdução

Nas últimas décadas observamos uma revolução na construção civil industrial, com a pesquisa de novos materiais e desenvolvimento de novos sistemas construtivos.

A crescente necessidade de edificações com grandes áreas acabou por abolir as construções convencionais maciças, levando as estruturas com grandes vãos livres entre apoios e telhados quase planos com grandes panos de água. As estruturas ficaram mais esbeltas e foi necessária a aplicação de produtos resistentes e muito leves para cobrir todas estas áreas. As telhas de aço representam para estas estruturas uma excelente solução construtiva.Denominaremos telha de aço a chapa obtida por laminação a frio nas Usinas Siderúrgicas e conformada em perfiladeiras, obtendo-se deste processo na seção transversal um perfil, que pode ser uma senóide (telha ondulada) ou uma seqüência de trapézios (telha trapezoidal) ou outros perfis que abordaremos neste artigo.

História

O aço é um composto de ferro com baixos teores de carbono ligado a outros elementos, dependendo de sua aplicação. O Ferro Fundido é conhecido pela humanidade desde 1770 AC. Os Hititas descobriram o Minério de Ferro em pequenas pedras aflorando da terra. Eles aqueciam a mistura (Minério de Ferro e Carvão) em um buraco no solo e obtinham uma massa pastosa que era depois batida para remover a escória. O que restava da massa de Ferro era depois forjada para fabricação de utensílios e pontas de lança.

O Ferro Fundido é frágil, principalmente devido à presença de Carbono, Fósforo, Enxofre e outros elementos em sua composição. A redução dos teores de Carbono na composição do Ferro-Gusa, começa a ser conhecida a partir do Século XV. Mas é na segunda metade do Século XIX que o inglês Bessemer desenvolve a produção industrial de aço pelo refino do Ferro-Gusa, através do sopro de uma corrente de ar que atravessa o banho de Ferro-Gusa fundido convertendo-o em aço líquido. Está criado o Conversor Bessemer, que será aperfeiçoado nos modernos conversores que conhecemos atualmente.A Siderurgia contemporânea se desenvolve a partir dos anos 60 do século XX, com a criação de gigantescas usinas integradas, produzindo aço a partir do minério de ferro. Portanto, o aço, sendo uma liga de Ferro, em contato com os elementos da atmosfera, principalmente o vapor de água, reage no processo de oxidação formando óxido de ferro ou “ferrugem”. O processo de corrosão nas chapas de aço se inicia rapidamente com a umidade do meio ambiente. O Óxido de Ferro é bastante frágil e se descola da superfície do aço expondo novas camadas de metal rico em Ferro, chegando a perfurar a chapa numa fase avançada.

Aço Revestido

Houve a necessidade de se criar mecanismos para evitar a corrosão das chapas. Dois processos podem ser aplicados para se proteger o aço: no primeiro, chamado de proteção catódica, é utilizado um metal mais reativo que o aço, que se consome lentamente, protegendo a chapa; e o outro é a proteção por barreira mecânica, em que películas aplicadas sobre a superfície do aço dificultam o contato desta com o meio, prolongando sua vida útil e preservando suas características mecânicas.

O tempo de proteção dado por um revestimento depende do tipo (natureza química), das forças de coesão e adesão, da sua espessura e da permeabilidade à passagem do vapor de água através da película. Influenciará também, neste tempo, o mecanismo de proteção. Assim, se a proteção é somente por barreira, tão logo o eletrólito chegue à superfície metálica, iniciará o processo corrosivo. Além da proteção por barreira citada, tratamentos químicos são realizados nas chapas para aumentar sua resistência e aderência dos revestimentos.A imersão da chapa de aço em banho de zinco fundido é o processo adotado para revestir o aço e criar a barreira contra a corrosão. O processo de zincagem da chapa é popularmente chamado de galvanização “a fogo”. Existem outros processos de revestimento das chapas chamado de galvanização eletrolítica ou eletrozincagem, onde a deposição é realizada por processo eletro-químico, que resulta em uma proteção mais leve e não é indicada para a produção de telhas (indústria automobilística e eletrodomésticos).

O Zinco possui excelente afinidade química com o aço e tem características especiais. É um metal reativo e se oxida rapidamente na presença do vapor de água presente na atmosfera. Porém, o Zinco, ao contrário do aço, se oxida criando sua própria proteção contra a corrosão. O produto da oxidação do zinco é um carbonato duro, impermeável e aderente que se fixa fortemente na superfície evitando que outras camadas se exponham, prolongando a proteção da telha. Esta reação química, resumida acima, também ocorre nas bordas das chapas e nos eventuais furos, descontinuidades ou arranhões que possam ocorrer na chapa de aço revestida (migração). Este mecanismo é conhecido como proteção catódica ou de “sacrifício do Zinco”.Existem situações que podem inibir a proteção do zinco na chapa e isto é fácil de ser verificado, pois rapidamente surge a corrosão branca do zinco.

A estocagem incorreta ou manuseio sob chuva são duas condições que favorecem o aparecimento da corrosão branca. A água retida entre as chapas zincadas por períodos prolongados não gera o carbonato de zinco (bom) e o processo de corrosão uma vez iniciado não será mais interrompido. Coberturas com baixíssimo caimento, onde há empoçamento de água ou com grandes sobreposições sem utilização de fita de vedação, favorecem o aparecimento da corrosão branca. Isto não quer dizer que não possam existir coberturas com baixos caimentos, mas há a necessidade de cuidados especiais na montagem, inspeções periódicas e evitar grande trafego de pessoal de manutenção, para não causar danos nas telhas, provocando deformações permanentes que possam causar empoçamento de água.A proteção que o Zinco oferece ao aço é proporcional à quantidade aplicada sobre a chapa, utiliza-se normalmente o Z-275, com 275 gramas de massa de zinco por metro quadrado, total das duas faces da chapa, padrão estipulado pelas Normas Brasileiras de Telhas de Aço ABNT NBR 14513 e 14514.

Quando o aço além de revestido com zinco, receber um tratamento com outro revestimento orgânico por sistema de pré-pintura, a massa de zinco aplicada poderá ser da ordem de 125g/m2.Há alguns anos, desenvolveu-se outro revestimento metálico no qual a proteção ao aço ocorre efetivamente por barreira mecânica, uma vez que é empregado o alumínio, um metal menos reagente que o aço.

O alumínio é um metal não ferroso, conhecido por sua boa resistência à oxidação, mas com custo elevado devido ao gasto energético necessário para sua produção.Pesquisadores procuraram aliar as vantagens do Zinco com as qualidades do Alumínio e desenvolveram uma liga destes dois metais e pequenos teores de Silício, criando o revestimento comercialmente conhecido como Aluzinco, Zincalume ou Galvalume. Este revestimento, por possuir teores da ordem de 55% de alumínio, oferece excelente resistência à oxidação, principalmente em ambientes industriais agressivos. Em contrapartida, não deve ser usado em áreas onde há confinamento de animais ou depósito de fertilizantes de origem animal, pois são atacados pelos gases provenientes dos dejetos. Usualmente emprega-se um revestimento Al+Zn com 150 g/m2, na soma de ambas as faces da chapa.

Este revestimento é mais uniforme que o zincado simples e tem um aspecto visual melhorado pela presença do Alumínio, porém seu custo é maior se comparado ao aço zincado Grau B.Existem alguns estudiosos que alegam que a redução da quantidade de Zinco no revestimento da liga de Al + Zn diminui a capacidade de proteção catódica, e na ocorrência de uma descontinuidade ou arranhões e bordas de chapas, deixam de ficar protegidos, uma vez que o Alumínio presente não agirá nestas regiões. Da mesma forma discute-se a maior rigidez do alumínio e a conseqüente possibilidade de surgirem fissuras no revestimento quando a chapa é perfilada.Atualmente, este produto tem tido grande penetração no mercado brasileiro de telhas. Mas sabe-se que fabricantes na Europa e Estados Unidos estão optando em não utilizá-lo regularmente, principalmente quando o material for pré-pintado, pois a relação entre o custo e a durabilidade não é mais vantajosa do que a oferecida pela chapa zincada tradicional.

Aço Pintado

Os processos evoluíram e houve a necessidade de se proteger ainda mais as chapas de aço para fabricação de telhas e prolongar sua vida útil, utilizá-la em ambientes com presença de agentes corrosivos severos, na orla marítima, além de melhorias no aspecto estético, trabalhando-se com cores nos revestimentos de fachadas e coberturas.Foram desenvolvidos, à partir dos anos 40, diversos processo de pintura de chapas: pintura líquida, pintura a pó e pré-pintura (ou coil-coating).O tratamento da superfície adotado na preparação de chapa metálica (zincada ou liga de alumínio + Zinco) para a pintura e os pigmentos utilizados são fatores decisivo para o resultado final da pintura, sua durabilidade e estabilidade da cor. Nem sempre estes fatores são levados em conta pelos fabricantes de telhas pintadas.Voltemos aos processos:

• Pintura Líquida – É um processo de pós-pintura, ou seja, as telhas já perfiladas são pintadas individualmente. A tinta pode ser aplicada por pistola, ocorrendo grande perda de material, a camada de revestimento é irregular, a película é pouco flexível trincando facilmente.No processo pode ocorrer bolhas de ar nos interstícios da camada e porosidades indesejáveis. O pigmento utilizado normalmente é o poliéster (mono-camada).

• Pintura a Pó – Este processo de pós-pintura ainda é largamente utilizado no Brasil e constitui-se de sistema de eletrodeposição de pigmentos a pó nas versões epóxi, poliéster e híbrido, isentos de fase líquida. O pigmento adere na superfície da telha por eletrodeposição e, após a aplicação, a telha é submetida ao aquecimento para cura das partículas de pó, que se fundem formando uma película plástica com espessuras que variam de 60 a 80 mícrons. Aconselha-se que seja realizado um pré tratamento de superfície onde as telhas recebam uma camada de Fosfato de Zinco para uma melhor proteção anti-corrosiva e melhor ancoragem da pintura. No processo de cura os grãos se fundem, podendo ocorrer vazios nestes interstícios, que geram pontos de corrosão (a película de pintura empola), não há controle na espessura da camada e os pigmentos utilizados não possuem resistência aos raios UV. A calcinação do revestimento se dá irregularmente e é comum surgirem faixas de tonalidades diferentes numa fachada revestida com telhas pintadas por este processo. Existem linhas de pintura onde a telha é perfurada nas extremidades para ser fixada no equipamento, causando ali um ponto de possível corrosão. Vale lembrar que nem sempre o processo é controlado e é comum o uso de pigmentos de origem indeterminada ou com prazo de validade vencido.

• Pré-Pintura – Também chamado de coil-coating. Este é o processo mais indicado para a fabricação de telhas e é realizado quando o aço ainda se encontra sob a forma de bobina, permitindo um rigoroso controle de camada de tinta e uniformidade de aplicação, impossíveis de serem obtidos nos outros processos. O grande diferencial foi a descoberta de resinas extremamente flexíveis, não somente no sentido físico, uma vez que o aço pré-pintado pode ser conformado sem que ocorram trincas, mas principalmente pela diversidade de produtos existentes, possibilitando atender quase todas as exigências da construção civil.A bobina é colocada em uma linha de pré-pintura com mais de 120 m de comprimento, onde todo o processo é controlado automaticamente. Após a limpeza com detergentes alcalinos, a chapa é tratada quimicamente para garantir a aderência da pintura. Nestas linhas, a chapa pode ser tratada em todos os seus pontos e de maneira uniforme, o que nem sempre acontece quando isto é feito em peças já perfiladas. Em seguida, a chapa recebe a primeira camada de pintura, normalmente um primer epóxi anticorrosivo. Após a cura, a chapa recebe as camadas de pintura, na espessura e cor desejadas.Existem no mercado uma infinidade de revestimentos, desde simples poliéster até tintas a base de fluoreto de polivinil, que são usadas para necessidades específicas de acordo com o ambiente onde as telhas serão instaladas.Outra vantagem deste processo é a manutenção da cor uniforme por toda a superfície do edifício. A pré-pintura, face às suas qualidades, tornou-se um padrão em todo o mundo para o revestimento de chapas de aço destinadas à construção civil. A pré-pintura permitiu o desenvolvimento de projetos industriais com fachadas arrojadas e com rigoroso planejamento arquitetônico de composição de cores.

Sistemas de Cobertura

Abordamos o aço, sua história resumida e os mecanismos encontrados para sua proteção, falemos agora sobre sistemas de cobertura.

Com a exigência cada vez maior da Indústria da Construção em buscar produtos que sejam produzidos em linhas automatizadas, com garantia assegurada e com tempos de montagem exíguos, as telhas de aço passaram a ser um produto de grande viabilidade para estas obras.O processo de fabricação de telhas consiste em passar a bobina de aço (com revestimento metálico ou pré-pintada) por roletes que vão deformando a chapa de forma controlada, fazendo com que ao final da perfilação a chapa esteja conformada em um perfil que pode ser ondulado, trapezoidal ou na forma de bandejas.A fabricação automatizada (perfilação) aliada à facilidade de manuseio e montagem faz com que o sistema construtivo com telhas de aço torne o projeto economicamente viável e de alta qualidade, desde que bem montado.

A geometria prismática dos perfis torna a chapa de aço um elemento de alta resistência mecânica, apesar da sua pouca espessura, podendo vencer vãos consideráveis. Quanto mais alto o trapézio, maior será o vão que a telha vencerá. Utiliza-se telhas onde a relação altura do trapézio x largura útil (área a ser coberta) seja a mais vantajosa.As telhas fabricadas são montadas na obra e utilizam-se fixadores que são parafusos auto perfurantes projetados para fixar as telhas na estrutura, vedando o furo da fixação com arruelas de material especial, confinadas em sua estrutura.

Existe outro modelo que costura uma telha sobre a outra nas sobreposições longitudinais e fixa os arremates.Existem outros sistemas de cobertura em aço que estão sendo desenvolvidos e com resultados notáveis em projetos especiais. Destacamos os Sistemas Zipados onde a telha é uma bandeja perfilada na obra (contínua) ou segmentada. Não há perfuração, a fixação se dá por clips que se solidarizam com a estrutura. O termo “Zip” vem do processo de costura destas bandejas, deixando a cobertura praticamente impermeável. Este sistema é ideal para grandes áreas a serem cobertas e com baixo caimento (menor que 3%), pois o custo dos grampos e do processo de zipagem deve ser considerado.As telhas auto-portantes são outro tipo de cobertura digno de nota. São telhas cuja altura do trapézio ultrapassa os 120 mm e são fabricadas com chapas de aço mais espessas que, como o próprio nome diz, vencem grandes vãos sem a necessidade de apoios intermediários. Atualmente são utilizadas em projetos específicos, onde o projetista determina de antemão sua utilização, reduzindo a quantidade de vigas e tesouras na estrutura. Deve-se levar em consideração o custo deste material, que por utilizar aço muito espesso e mão de obra especializada no caso da solda na obra, pode inviabilizar o projeto.

Os sistemas impermeabilizados, composto de telhas e mantas de E.V.A ou asfáltica, também são utilizados no Brasil, apesar de terem seu maior mercado na Europa e Estados Unidos devido às cargas de neve. São sistemas onde a cobertura convencional é revestida por uma manta de resina impermeável, soldadas por colas e sistemas específicos de cada fabricante, deixando a cobertura totalmente impermeável.Novas exigências e projetos arrojados criaram a necessidade de se curvar as telhas para atender coberturas arqueadas, além de fachadas com cantos arredondados. Desenvolveram-se processos de calandra, em que as telhas onduladas ou trapezoidais, de altura baixa, podem ser curvadas, e os sistemas de multidobra, em que as telhas trapezoidais sofrem pequenos vincos nas transversais dos trapézios, fazendo com que se deformem formando um segmento de curva.

O número de vincos e a distância entre eles determina o raio da curva e seu ângulo.Com a utilização de chapas de aço, surgiu a necessidade de se criar novas tecnologias para se obter o máximo de conforto térmico e acústico nas edificações. Analisemos alguns sistemas mais utilizados atualmente.As mantas de lã mineral, sejam de rocha ou de vidro, têm sido o sistema mais adotado pela construção civil industrial devido ao seu baixo custo. Basicamente consiste em revestir a parte interna do edifício com lã, que isolará o calor que vem do exterior. A lã pode estar confinada entre duas telhas, que chamamos comumente de telhas sanduíche de lã, ou fixada na parte inferior da cobertura por sistemas especiais.O sistema com injeção de espuma rígida de poliuretano é o que possui melhor performance, apesar do custo ser maior. O Poliol reagindo com o Isocianato forma uma espuma rígida com células fechadas de um gás inerte que possui grande capacidade de isolação térmica. Este processo tem obtido grande avanço nos últimos anos, em virtude das crises de energia e seu aumento e o desenvolvimento de produtos compatíveis com as exigentes normas ambientais de segurança.O poliestireno cujo nome comercial Isopor é mais conhecido, é um material que foi desenvolvido como isolante térmico de coberturas no Brasil. Sendo melhor isolante que a lã mineral e mais econômico que o Poliuretano, chegou-se a este produto que ainda deve ser melhor estudado para este fim, pois possui algumas características nocivas como emanação de gases e fusão a baixas temperaturas em caso de incêndio.

Outros produtos isolantes, como filmes aluminizados e tintas especiais cerâmicas, que agem por reflexão e possuem baixo rendimento na condução do calor, têm tido seu desenvolvimento dentro de projetos restritos devido ao alto custo e baixa eficiência. Não temos observado grande desenvolvimento em obras industrias de porte.Do mesmo modo que a isolação térmica, houve necessidade de desenvolvimento de sistemas acústicos para evitar ruídos de chuva. Na Europa, mais particularmente na França, desenvolveu-se um centro de excelência no estudo do som. Os fabricantes de telhas francesas desenvolveram parcerias com os fabricantes de lã mineral e criaram sistemas complexos de absorção e isolação acústica. No caso de absorção utilizam-se sistemas sanduíche onde a telha inferior (interna) possui determinada área perfurada e preenchida internamente com camadas de lãs e vazios que fazem com que as ondas sonoras penetrem pelos furos e sejam absorvidas não reverberando no ambiente.

No caso de isolação acústica, há necessidade de massa metálica e vazios, as telhas externas do sanduíche passam a ter espessuras da ordem de 0, 95 a 1,25 mm de espessura, além de preencher o sanduíche com lãs de alta densidade.Os casos mais típicos de isolação a absorção acústica são as salas de espetáculos, confinamento de máquinas industriais e aeroportos, onde os sons externos (como da decolagem de um jato) não podem interferir no interior do edifício e os sons internos devem ficar confinados no local, como no caso de um show de rock que o entorno não deve ser perturbado.Os grandes aeroportos, com inúmeras salas de embarque, são outro caso típico onde os sistemas de absorção são muito utilizados. Imagine quantos vôos são anunciados ao mesmo tempo e se todas as salas reverberassem todos os sons, seria o caos.

Conclusão

Podemos dizer que o consumo de aço na construção civil brasileira está crescendo em comparação a outros países. Na Alemanha, por exemplo, o consumo é de aproximadamente 40 kg/habitante por ano e no Brasil não chega a 10 kg/habitante ano. Este índice crescerá em poucos anos com o aumento da produção das Usinas, a criação de políticas sociais de habitação e construção de casas populares em aço.Aparentemente, parece muito fácil fabricar e comercializar telhas, mas devemos levar em consideração a tecnologia envolvida e a necessidade de controle de qualidade na montagem. É grande a diferença de uma cobertura bem acabada, com juntas de vedação e fixadores instalados dentro dos padrões e utilização de mão de obra treinada.

A cobertura terá sua vida prolongada se forem realizadas manutenções preventivas, limpeza e inspeção periódica de pontos de oxidação, calhas e dutos. É importante que se faça investimento em pessoal capacitado, não só na montagem, mas na especificação do sistema de cobertura adequado a cada obra. A aplicação do material apropriado, revestimento correto e camada de pré-pintura específica será fator decisivo no resultado final da cobertura.A especificação de um sistema não deve ser alterada, se determinado projeto prevê isolação acústica, determinada cor de acabamento ou algum tipo de isolação, este não deve ser modificado em detrimento a outras variáveis. O comportamento do sistema pode ser seriamente prejudicado e o resultado final desolador. Devemos lutar pela conscientização de que a especificação trabalhada em projeto seja executada em obra, evitando transtornos e utilização de paliativos emergenciais.

Fonte:

Arquivo técnico Perfilor (Perkrom-Haironville)Sites das Cias Siderúrgicas Brasileiras(CSN / CST - Cia. Sid. de Tubarão/ Vega do Sul)Site - Arcelor –França - www.arcelor.comSite - Abraco – Ass. Bras. de Corrosão - www.abraco.org.brColaboração: Eng Mauro CruzData de publicação: 16/11/2009