Introdução aos Metais

Introdução aos Metais

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA Faculdade de Engenharia Civil

METAIS

OBJETIVO

O trabalho a seguir tem como objetivo mostrar a importância dos metais,suas classificações,propriedades gerais e seu emprego dentro da construção civil, levando a uma análise mais técnica da aplicabilidade destes materiais nos processos construtivos.

Introdução Breve Histórico

  • A utilização dos metais foi um dos fatos mais importantes na historia da humanidade. O primeiro metal descoberto foi o cobre, ainda na pré-história, no oriente médio. Com a descoberta deste material e posteriormente de outros metais foi possível desenvolver ferramentas mais eficientes que as de pedra. Com o uso do metal também foi possível fabricar a roda. Hoje em dia ele é encontrado em nossa casa (ex: torneiras, fechaduras, fios e cabos elétricos etc.), nos automóveis, nas embalagens de alimentos, e especialmente na construção civil.

Introdução Conceito de Metal

Do ponto de vista Químico:

Tipos de Metais

OBTENÇÃO DOS METAIS

Ligas

  • Geralmente os metais não são empregados puros, mas fazendo parte de ligas – misturas, de aspecto metálico e homogêneo, de um ou mais metais entre si ou com outros elementos. Deve ter constituição cristalina e comportamento como metal. Têm propriedades mecânicas e tecnológicas melhores que as dos metais puros. Classificam –se em:

  • Misturas Mecânicas ( liga estanho – chumbo);

  • Soluções Sólidas ( aço, com carbono);

  • Compostos químicos ( liga e cobre – zinco).

Obtenção das ligas

  • Os processos gerais de obtenção das ligas são:

- Fusão;

- Pressão;

- Eletrólise;

- Aglutinação;

- Metalurgia Associada.

PROPRIEDADES IMPORTANTES

  • Aparência: todos os metais comuns são sólidos à temperatura ordinária . Porosidade não aparente. Brilho característico.

  • Densidade: dos metais comuns varia de 2,56 a 11, 45 à temp. ordinária. É a divisão do peso de um bloco por seu volume.

  • Dilatação e Condutibilidade Térmica: o coeficiente de dilat. Térmica dos metais situa-se entre 0,10 – 0,030 mm/m/°C ( zinco – chumbo – estanho – cobre – ferro – aço) . E a Condutibilidade Térmica entre 1,006 e 0,080 calorias gramas/s/cm²/cm/°C (prata – cobre – alumínio – zinco – bronze – ferro – estanho – níquel – aço – chumbo).

  • Condutibilidade Elétrica: os metais são muito bons condutores de eletricidade.

PROPRIEDADES IMPORTANTES

  • Duração: depende, primordialmente, da sua resistência e proteção contra corrosão e de outros fatores – resistência a fadiga, esforços que recebe, ação do fogo, variações de temperaturas a que é submetida etc.

  • Corrosão (ou Oxidação): é a transformação não intencional de um metal, a partir de suas superfícies expostas, em compostos não aderentes,solúveis ou dispersíveis no ambiente onde o metal se encontra. Quase todos apresentam corrosão ( exceto ouro e platina).

  • Corrosão Química: quando exposto ao ar, pode ocorrer do metal perder elétrons ( cationte) em favor do oxigênio ( anionte). A reação é imediata depois da formação destes íons que se combinam formando óxidos.

  • Corrosão Eletroquímica: mais complexa, consiste num movimento de eletricidade entre áreas de potencial elétrico diferente, sempre que exista um condutor externo e um contato (curto – circuito) interno. A solução condutora externa pode ser a própria umidade atmosférica, quase impossível de ser eliminada.

DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS METAIS E SUAS APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Características do Alumínio:

DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS METAIS E SUAS APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Características do chumbo

DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS METAIS E SUAS APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Características do Cobre:

DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS METAIS E SUAS APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Características do bronze

DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS METAIS E SUAS APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Características do Zinco

DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS METAIS E SUAS APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL

  • FERRO / AÇO CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES:

  • Em geral, o que chamamos de ferro, é, na verdade, aço. O ferro não tem resistência mecânica e é usado em grades, portões, e guarda-corpos decorativos em que se aproveita a plasticidade do material, trabalhando no estado líquido, permitindo a moldagem de desenhos ricamente detalhados. Já o aço, é empregado quando a responsabilidade estrutural entra em jogo. São 3 as qualidades do aço disponíveis no mercado: o carbono, o cortain, e o galvanizado. A diferença entre eles está no tratamento anticorrosivo de cada um, que determina também a função a que estão aptos.

  • Obtenção: O ferro fundido tem grande teor de carbono (entre 1,7 e 6,7%). Se esse teor baixar de 1,7 para 0,2%, o ferro adquirirá propriedades especiais, e será chamado aço.

  • O aço comum é menos dúctil que o ferro fundido, mais maleável, mais duro e mais flexível. Apresenta um aspecto granulado característico. Magnetiza-se dificilmente, mas conserva esse magnetismo adquirido. Ótimo para receber tratamento térmico.

  • No caso dos aços é particularmente importante o seu uso como armaduras para concreto armado. A aderência entre o aço e o concreto torna viável o concreto armado, ou seja, materiais diferentes se complementando, melhorando assim, a resistência mecânica.

FERRO / AÇO CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES:

  • Aplicações do aço

  • aço inoxidável: (aumenta a resistência à corrosão)

  • Folha-de-Flandres (lata): aumenta a resistência à agentes químicos, ótima soldabilidade e boa aparência

  • Chapas galvanizadas(revestida com zinco) : mais resistente que a Folha-de-Flandres.

  • Chapas lisas Pretas: existem chapas lisas e grossas (de acordo com o processo de laminação)

  • Fios e barras redondos para concreto armado.

  • Tipos de aço redondos recruados: são usados os aços comuns, mas por torção ou prensagem, os cristais são deformados e adquirem maior resistência à tração.

  • Aços para armaduras de protensão: barras, fios, cordões e cordas de aço destinados à armadura de protensão.

  • Arames e telas: os arames são finos fios de ferro laminado, galvanizado ou não. As telas são malhas fortes de arame.

  • Pregos: São vários tipos, o mais comum é o de arame galvanizado.

  • Parafusos: de ferro fundido ou galvanizado, rebites

  • Tubos de ferro para encanamentos e seus acessórios: há tubos pretos e galvanizados, com e sem costura.

  • Eletrodutos: como os de aço esmaltado. Podem ser "pesados"- quando têm paredes grossas e "leves" - quando as paredes são finas.

  • Andaimes metálicos: constam de varas de aço que se articulam para dar os diferentes formatos e comprimentos. Servem também para cimbramento do concreto, onde, conjugados com compensados à prova d'água, reduzem muito o consumo de madeira.

Ferragens: artefatos utilizados na construção predial.

Ferragens de Esquadrias

DESVANTAGENS E PROBLEMAS COM O USO DE METAIS.

Os mais comuns e principais problemas do uso de metais são a OXIDAÇÃO E CORROSÃO.

Proteção contra Corrosão.

  • Pode ser obtida evitando-se o contato da água com a substância a ser protegida ou fazendo-se que se crie um elemento galvânico no qual um metal é protegido por se tornar catódico.

  • A proteção mais eficiente pode ser obtida através da aplicação de tintas, vernizes ou esmaltes sobre a superfície exposta do material ou pela aplicação de outros materiais que protejam o material e ao mesmo tempo se auto-protejam por um mecanismo denominado passivação ( formação de uma camada , geralmente de óxido).

  • Outro procedimento é aplicar uma diferença de potencial entre o metal a ser protegido e o ambiente de forma a impedir a movimentação de elétrons, inibindo assim, o processo de corrosão.

NORMAS E ESPECIFICAÇÕES RELATIVAS AOS METAIS

  • NB-96 - Ligas de cobre fundida em areia – substituída pela NBR 6314/82.

  • NB-112 - Afastamentos permitidos para as medidas de peças metálicas usinadas sem tolerância indicada-NBR 6371/87.

  • EB-11 - Fios nus de cobre para fins elétricos – NBR 5111/85.

  • EB-12 - Cabos nus de cobre -NBR 5349/85.

  • EB-41 - Portas lâmpadas de rosca Edson – NBR 5112/77.

  • EB- 54 - Fusíveis rolha e cartucho – NBR – 5113/88.

  • EB- 1124 – Condutores isolados com isolação extrudada de cloreto de polivinila (PVC) para tensões até 750V sem cobertura – NBR 6148/91.

  • EB-123 – Elos fusíveis de distribuição – NBR 5359/89.

  • EB-131 - Autoclave de cobre para esterilização- NBR 9804/87.

  • EB-135 – Ligas metálicas para tipografia – NBR 7004/82.

  • EB-161- Ligas de cobre fundidas em areia – NBR 6114/82.

  • EB-219 – Tubos de cobre sem costura para usos gerais - NBR 5030/82.

  • MB-4 - Tração de materiais metálicos – NBR 6152/92

  • MB-5 – Dobramento de materiais metálicos – NBR 6153/88.

  • MB- 21 – Análise e química de manganês – NBR 6918/82.

  • MB- 25 – Ensaio de galvanização – NBR 7398/90.

  • MB-60 – Dureza Brinell para metais- NBR 6394/80.

  • MB-121- Fusíveis rolhas e cartucho – NBR 5157/88.

  • MB-169 - Chaves de faca para baixa tensão – NBR 5381/81.

  • MB-1474 – Fios e cabos elétricos – Ensaio de determinação da resistividade em componentes metálicos – NBR 6815/81.

  • MB- 123 – Elos fusíveis de distribuição - NBR 5359/89.

NORMAS E ESPECIFICAÇÕES RELATIVAS AOS METAIS

  • MB-255 – Análise químicas de ligas para topografia – NBR 7010 – MB 255/62

  • MB- 270 – Dilatação térmica linear pelo método dilatômetro – NBR 6637/88.

  • MB – 273 – Ligas de cobre fundidas em areia – método de retirada de amostra para corpos-de-prova de ensaio de tração – NBR 6337/82.

  • MB – 276 – Análise química de ligas de cobre – NBR 6366/82.

  • MB - 32 - Alumínio e suas ligas – NBR 6834/81.

  • MB – 182 – Linhas aéreas de transmissão de energia elétrica – NBR 5422/85.

  • MB – 154 – Requisitos gerais para condutos de instalações elétricas prediais – NBR 6689/81

  • MB – 173 – Estanho – NBR 6315/81.

  • MB – 224 – Tubos de cobre e ligas,sem costura.para condensadores – NBR 5029/82.

  • MB – 1251 – Tubo extraleve de cobre sem costura para a condução de água e outros fluídos – NBR 717/82.

  • MB – 270 – Tubos de cobre-zinco (latão)sem costura- NBR 8651/84.

  • MB – 271 – Tubo capilares de cobre sem costura – NBR 5928/84

  • MB- 272 – Barras e perfis de cobre para uso gerais – NBR 5027/81.

  • MB- 273 – Tubos de cobre,sem costura,para refrigeração e ar condicionado – NBR 7541/82

  • MB- 274 – Tubos e cobres,sem costura,para água sob pressão – NBR 7542/82.

  • MB- 291 –Fios de alumínio para fins elétricos – NBR 5118/82.

  • MB- 92 – Fios de aço zincado para alma de cabos de alumínio e alumínio-liga – NBR 6756/87.

  • MB – 1013 – Cabos de alumínio com alma de aço para linhas aéreas – NBR 7270/88

  • MB – 302 - Produtos de zinco primário ( definições e especificações) – NBR 5995/84.

  • MB-311 – Juntas metálicas maciças em formas de anel – EB 311/79

NORMAS E ESPECIFICAÇÕES RELATIVAS AOS METAIS

  • EB – 345 – Requisitos gerais para produtos de cobre e ligas de cobre em chapas e tiras –NBR 6184/80.

  • EB 346 – Cobre refinado a fogo para produtos dúcteis e ligas – NBR 6185/80.

  • EB 347 – Cátados de cobre eletrolítico – NBR 5025/82.

  • EB- 348 – Barras e perfis de ligas cobre – estanho(bronze – NBR 5025/82.

  • EB- 351 – Pré-ligas de cobre,classificação,tipos e requisitos – NBR 5024/82.

  • EB- 352 – Produtos planos das ligas cobre-zinco e cobre-zinco-chumbo – NBR 6186/83.

  • EB – 353 – Produtos planos de cobre e suas ligas com outro elementos em pequenas porcentagens –NBR 6324/82.

  • EB- 354- Barras e perfis de ligas cobre-zinco com chumbo(latão de corte fácil) – NBR 5023/82.

  • EB – 355- Barras e perfis de ligas cobre-zinco com estanho,especiais – NBR 5022/82

  • EB – 356 – Lingotes de cobre eletrolítico – NBR 6187/82.

  • EB – 1431 – Cabos de potência multiplexados auto-sustentados com isolação sólidas extrudadas de polietileno- termoplástico(PE) ou termofixo (XLPE) para tensões até 0,6/1KV –NBR 8182/86.

  • EB – 360 – Fios e cabos condutores de alumínios cobertos com polietileno à prova de tempo para temperaturas até 75 ° C – NBR 5284/81.

  • EB – 361 – Fios de cobre estanhados mole,meio duro,de seção circular para fins elétricos –NBR 5368/81.

  • EB – 366 – Conexões para unir tubos de cobre por soldagem ou brasagem capilar – NBR 11720.

  • P-EB – 370 – Fios de alumínio, liga,nus,de seção circular para fins elétricos – NBR 5285/85.

  • EB-371- Cabos de alumínio-liga (CAL) e cabos de alumínio-liga com alma de aço (CALA),nus,para fins elétricos – NBR 5369/77.

  • MB – 261 – Aparelho de ensaio de cobre isolado com esmalte.

  • MB – 420 – Estanho metálico – análise química – B=NBR 6367/82.

CONCLUSÃO

As infinidades de propriedades dos metais, associadas às combinações que podem existir entre eles gera uma variabilidade de opções e vantagens de se usar esse material. Esse aspecto favorece a qualidade das aplicações e o emprego diversificado de cada tipo de metal, principalmente dentro da construção civil, onde contribuem significadamente.

BIBLIOGRAFIAS

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  • Bolver, L.A.F. Materiais de Construção: Livros Técnicos e Científicos editora S.A. - RJ e SP

  • Silvia, M. R. : Materiais de Construção Ed. Pini - 2 Edição rev. - SP (1991)

  • Revistas:  Projeto e Design,  AU,  Fotos de acervo pessoal

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