PATOLOGIAS DAS CONSTRUÇÕES
DIAGNÓSTICOS DE PATOLOGIAS EM ESTRUTURAS METÁLICAS DO THEATRO JOSÉ DE ALENCAR Davi Valente Santos(1); Antônio Eduardo Bezerra Cabral(2) (1) Bolsista de Extensão, curso de graduação em Engenharia Civil Universidade Federal Do Ceará/IPHAN email:
[email protected] (2) Professor Doutor Antônio Eduardo Bezerra Cabral, Departamento de Engenharia Estrutural e Construção Civil, Universidade Federal do Ceará email:
[email protected]
RESUMO A construção do Theatro José de Alencar (TJA) está inserida em um contexto dos ideais urbanísticos dos séculos XIX e XX. Inaugurado aos 17 de junho de 1910, com sua estrutura metálica majoritariamente importada das oficinas de Walter MacFarlaine, de Glasgow, Inglaterra, o Theatro deu a Fortaleza o status cultural e artístico tal almejado pelos seus habitantes de então. Apesar de toda a envergadura que o TJA representa para a sociedade cearense no contexto sócio, econômico, político e cultural e de toda a sua beleza arquitetônica, o mesmo apresenta diversas patologias em sua estrutura metálica. Foi realizado um estudo que identificou as principais patologias dessas estruturas metálicas, os metais envolvidos e as possíveis causas de tais manifestações para que se pudesse propor futuramente um plano de manutenção. Verificou-se que havia determinados locais com corrosões pontuais, de menor gravidade. Contudo, em determinadas situações observou-se uma corrosão bem mais significativa. Dentre as razões encontradas para tais situações se destacam: a existência nessa estrutura da interação direta entre ferro fundido, alumínio, zinco e bronze, favorecendo, portanto, a formação de pilhas; ao fato de a cidade de Fortaleza possuir maresia e umidade bastante elevadas; a falta de manutenção das estruturas metálicas, dentre outros fatores.
Palavras-chave: Theatro, corrosão, estrutura, metálica, patologia.
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1. INTRODUÇÃO Embalada pelos ideais urbanísticos do século XIX, Fortaleza até meados do século XX primou pelo aformoseamento do seu centro urbano. Atender às expectativas da população, em particular de uma “elite” com os pés no Brasil e o pensamento na Europa, concretiza-se com a construção do Theatro José de Alencar (1908-1910), inaugurado aos 17 de junho de 1910. Com sua estrutura metálica (platéia) importada das oficinas de Walter MacFarlaine, de Glasgow, Inglaterra, o Theatro dá a Fortaleza o status cultural e artístico tal almejado pelos seus habitantes de então. Por suas características arquitetônicas e em particular pelo exuberante trabalho em ferro fundido da estrutura importada, o Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional – IPHAN inscreveu-o, em 10 de agosto de 1964, no Livro das Belas Artes, conforme Decreto Lei Nº 25/37, sendo a partir de então Monumento Nacional. Com 100 anos de existência completados no dia 17/06/2010, tendo passado por intervenções de conservação e restauro ao longo desse tempo, o conjunto apresenta hoje, sinais de patologias e debilidade no seu contexto edificado, alvo do interesse de pesquisas acadêmicas e científicas com foco a corrigir essas deficiências, de forma a propiciar a continuidade do bem para gerações vindouras. O presente trabalho fundamenta-se na singular importância do plano de manutenção, utilização e manuseio dos sistemas que compõem o conjunto do bem cultural tombado, como otimização e ampliação da vida útil da ação de restauro como obra de intervenção de grande porte e maior monta. Portanto, busca-se aqui estabelecer os preceitos iniciais para a elaboração do já referido plano de manutenção.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS Nos mais diversos componentes do Theatro José de Alencar, foram observados diversos materiais metálicos, dentre eles o ferro fundido cinzento, alumínio, o zinco e o bronze. Portanto, descrever-se-á nesse tópico rapidamente as principais características desses materiais, com exceção do bronze, pois esse não apresentou nenhuma corrosão.
2.1.1 Ferro fundido O ferro fundido cinzento é uma combinação de ferro com proporções de carbono que podem variar de 2,5% a 4,5%. O carbono alia-se ao ferro sob a forma de palhetas grafitosas lameladas e tem a propriedade de aumentar a sua tenacidade. Além de carbono e ferro, há a interação de diversos minérios: O fósforo Secretaria Executiva: Luma Promoções e Eventos Ltda. Av. Washington Soares Nº 855, Sala 801 CEP: 60840‐340 Edson Queiroz – Fortaleza/CE‐Brasil Fone: (85) 3257.7779
torna o ferro fundido quebradiço sob frio, fornecendo-lhe, todavia, fusibilidade e fluidez indispensáveis para a moldagem de ornamentos delicados; o silício fornece fluidez ao ferro fundido de moldagem; o alumínio impede a formação de bolhas e aumenta a tenacidade das moldagens; o manganês, em proporções reduzidas, afina e dessulfura o ferro fundido; o enxofre o torna quebradiço sob calor. Dentre tantas qualidades que esse material possui, destacam-se o elevado grau de fluidez sob alta temperatura do molde que lhe permite desposar os menores detalhes e reproduzir objetos ricos em detalhes; a elevada resistência à compressão; lisura; é perfeitamente reparável por meio de lima e encalcadeira; elevada densidade que autoriza uma grande resistência para um volume mínimo; reduzida permeabilidade à água, o que o permite ser bem resistente às intempéries e à corrosão, sobretudo quando pintado. Contudo, há alguns defeitos que não devem ser desconsiderados, como o fato desse ferro fundido ser quebradiço, devido à sua baixa resistência à tração, à flexão e às vibrações; da dificuldade de solda, do elevado peso, e da oxidação provocar-lhe uma cor pardo-avermelhada pouco compatível com critérios artísticos. (ROBERT-DEHAULT; DELACHAUX, 1997)
2.1.2 Alumínio O alumínio é obtido a partir da bauxita, a qual é constituída por um óxido hidratado (Al2O3 . H2O), tendo ainda óxido de ferro, sílica, óxido de titânio e outros compostos em menores quantidades. Dentre as suas qualidades de destacam: Densidade relativamente baixa (cerca de 2,7g/cm3 para o metal puro) quando comparada com a do aço carbono comum (7,9g/cm3); altas condutividades elétrica (cerca de 62% da do cobre) e térmica; boa capacidade de conformação mecânica (por laminação, extrusão, estampagem, etc.) em função da estrutura cristalina cúbica de faces centradas (CFC) do alumínio; baixa temperatura de fusão do metal puro (660 oC), que restringe a temperatura máxima na qual ele pode ser usado; por outro lado, facilita a sua fundição e moldagem; baixa resistência mecânica na forma de metal puro, podendo ser melhorada por conformação mecânica a frio e por adição de elementos de liga associada ou não a tratamentos térmicos. (ABAL, 2007; CHIAVERINI, 1986 apud STARLING; STARLING, 2010).
2.1.3 Zinco De acordo com Andrade et al. (1998, apud STARLING; STARLING, 2010), o zinco apresenta-se principalmente sob as formas de minério sulfetado e minério oxidado. Secretaria Executiva: Luma Promoções e Eventos Ltda. Av. Washington Soares Nº 855, Sala 801 CEP: 60840‐340 Edson Queiroz – Fortaleza/CE‐Brasil Fone: (85) 3257.7779
• Minério sulfetado – A esfarelita (sulfeto de zinco) é a principal espécie mineralógica. É uma ocorrência primária de zinco com teores médios de 5% de Zn e são, normalmente, obtidos através de lavra subterrânea. • Minério oxidado – Constitui-se de calamina (silicato hidratado de zinco) e willemita (silicato de zinco) associadas a carbonato de zinco. É uma ocorrência secundária de zinco, encontrada em depósitos superficiais. O zinco na forma de metal puro é caracterizado por: Ponto de fusão baixo de 420°C; densidade de 7,14g/cm3; Condutividade térmica razoável; pequena dureza, boa maleabilidade e facilidade de moldagem e de conformação mecânica (pode ser laminado em chapas e trefilado em fios); possuir um alto potencial de oxidação sendo muito utilizado para revestir metais de potencial mais baixo, conferindo-lhes uma proteção contra a corrosão eletroquímica.
2.2 CORROSÃO Segundo Gentil (1996), corrosão é a deterioração de qualquer material ocasionado por interações químicas ou eletroquímicas entre o material e o meio, aliado ou não a esforços mecânicos. Quando o fenômeno de corrosão é eminente, isto é, no inicio do processo, apenas a composição da atmosfera é significativa para avaliar a velocidade de corrosão. Porém, à medida que o processo se desenrola e se forma a ferrugem, o material passa então a se corroer seguindo uma velocidade que vai depender da composição do material metálico.
2.2.1 Classificação Os fenômenos de corrosão podem ser classificados de diversas maneiras, contudo dar-se-á destaque às seguinte classificações: uniforme, por placas, alveolar, puntiforme ou por pite e grafítica.
2.2.1.1
Corrosão uniforme
A corrosão se processa em toda a extensão da superfície, ocorrendo perda uniforme de espessura (GENTIL, 1996).
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2.2.1.2
Corrosão por placas
A corrosão se localiza em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão (GENTIL, 1996).
2.2.1.3
Corrosão alveolar
A corrosão se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações semelhantes a alvéolos, apresentando fundo arredondado e profundidade geralmente menor que o seu diâmetro (GENTIL, 1996).
2.2.1.4
Corrosão por pites
A corrosão se processa em pontos ou em pequenas área na superfície metálica produzindo pites, que são cavidades que apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior do que seu diâmetro (GENTIL, 1996). A formação de pites geralmente ocorre sobre metais que são cobertos com uma película muito fina, frequentemente invisível, aderente e protetora, portanto a formação de pite ocorre sobre superfícies de magnésio, alumínio, titânio e aço inoxidável, onde se desenvolvem películas superficiais (RAMANATHAN, 1988).
2.2.1.5
Corrosão grafítica
A corrosão se processa no ferro fundido cinzento em temperatura ambiente. No caso, o ferro metálico é convertido em produtos de corrosão, restando a grafite intacta. Observa-se que a área corroída fica com aspecto escuro, característico do grafite, e esta pode ser facilmente retirada com espátula (GENTIL, 1996).
2.2.2 Meios corrosivos Abordar-se-á aqui dois meios corrosivos mais frequentemente encontrados: Atmosfera e águas naturais.
2.2.2.1
Atmosfera
Segundo Gentil (1996), a ação corrosiva da atmosfera depende fundamentalmente dos fatores: umidade relativa, substâncias poluentes e gases, temperatura e tempo de permanência do filme de eletrólito na superfície metálica.
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Sabe-se que o ferro em atmosfera de baixa umidade relativa praticamente não sofre corrosão; em umidade relativa em torno de 60% o processo corrosivo é lento, mas acima de 70% ele é acelerado, (GENTIL, 1996). O ferro fundido, por exemplo, exposto à umidade do ar fica rapidamente recoberto por um óxido de cor laranja, a limonita, e, em seguida, pardo escuro: a ferrugem, correspondente à fase grafítica do processo e assegurando boa resistência à corrosão. A corrosão do ferro fundido pela atmosfera depende da umidade e do teor de gás sulfuroso. Até mesmo em atmosferas muito poluídas, a corrosão é, muitas vezes, inferior a 0,13 mm/ano, o que equivale a uma perda de massa muito pequena. Essa boa resistência à corrosão provém do fato que os produtos de corrosão que subsistem na superfície do ferro fundido exposto desempenham um papel protetor. Estudos sobre a corrosão atmosférica demostraram que a velocidade da corrosão diminuía com o passar do tempo, tendendo para um valor constante após dez anos de exposição. (ROBERTDEHAULT; DELACHAUX, 1997) Já o zinco sofre mais corrosão em razão de poluentes atmosféricos, principalmente o SO2, proveniente do ácido sulfúrico que se encontra presente em concentrações mais elevadas em atmosferas mais poluídas.
2.2.2.2
Água
De acordo com Gentil (1996), os materiais metálicos em contato com a água tendem a sofrer corrosão, a qual vai depender de várias substâncias que podem estar contaminando a mesma. Entre os mais frequentes contaminantes têm-se: • Gases dissolvidos – oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono, cloro, amônia, dióxido de enxofre, trióxido de enxofre e gás sulfídrico; • Sais dissolvidos, como cloretos de sódio, de ferro e de magnésio, carbonato de sódio, bicarbonatos de cálcio, de magnésio e de ferro; • Matéria orgânica de origem animal ou vegetal; • Bactérias, limos e algas; • Sólidos suspensos.
2.3 TÉCNICAS DE PREVENÇÃO
RESTAURAÇÃO,
REFORMA,
MANUTENÇÃO
E
Na escolha da técnica de restauração mais adequada, deve-se privilegiar aquela que conserve o aspecto original das peças. No contexto do Theatro José de Secretaria Executiva: Luma Promoções e Eventos Ltda. Av. Washington Soares Nº 855, Sala 801 CEP: 60840‐340 Edson Queiroz – Fortaleza/CE‐Brasil Fone: (85) 3257.7779
Alencar, essa condição se mostra bastante relevante, uma vez que esse representa um patrimônio histórico e cultural de Fortaleza. Outra observação importante é que, os procedimentos adotados deverão sempre envolver processos reversíveis. O desnudamento do metal e os reparos efetuados deverão permitir, a cada vez, um retorno ao estado original sem nenhuma degradação. Segundo Robert-Dehault et al. (1997), antes de se restaurar, precisa-se fazer o diagnóstico da situação, considerando o estado do revestimento, a análise das camadas e da interface metal-revestimento, a análise da corrosão e da estrutura do metal suporte, auscultação profunda dos defeitos de ajuste e das junções, a verificação da face oculta ou interna da peça e a listagem das partes fraturadas. Feito o diagnóstico, realiza-se o desmonte e o transporte das peças afetadas para trata-las ao abrigo do ar úmido e sem temer variações climáticas. Posteriormente realiza-se a limpeza e decapagem. A decapagem pode ser feita por: • Remoção da camada superficial de ferrugem e poeira com escova metálica • Jateamento a seco com escória de alto-forno triturada a 500 microns, pressão de 4 bars. Esse abrasivo é muitas vezes indicado em virtude de sua neutralidade em relação ao suporte e de seu nível médio de agressividade. A técnica permite liberar a superfície dos produtos de corrosões externas pouco aderentes. • Jato de abrasivo Jet RazR, silicato resultante de fusão em alta temperatura e rápido esfriamento, para ser projetado a cerca de 6 bars na saída de bico. • Bilhas finas de aço ou de ferro fundido hematita, cujo efeito preenchedor e alisante elimina os riscos de pontos. • Bilhas angulares com pressão de 3 a 7 bars, permitindo a obtenção de uma superfície rugosa do ferro fundido capaz de receber metalização. • Jato de abrasivo úmido: o hidro-areamento é praticado com rugosidade 20/30 e poeira de silício com pressão de 120 a 200 bars. Os controles no decorrer dos trabalhos são difíceis. A decapagem resultante é correta, apesar de longa nas partes muito cavadas. A formação de flor de ferrugem requer, antes da aplicação da tinta, um tratamento de superfície. Não há abrasão de relevos em baixa pressão. • Decapagem por altíssima pressão: jato d’água de 1200 a 1500 bars com bicos rotativos de 1,5 a 2 mm de diâmetro. Essa técnica não proporciona resultados suficientemente satisfatórios em virtude das limitações que impões. O consumo d’água é especialmente volumoso (60 L/min) e a pressão parece ser demasiadamente elevada para Secretaria Executiva: Luma Promoções e Eventos Ltda. Av. Washington Soares Nº 855, Sala 801 CEP: 60840‐340 Edson Queiroz – Fortaleza/CE‐Brasil Fone: (85) 3257.7779
peças em ferro fundido. É impossível visualizar-se a superfície no decorrer dos trabalhos e a logística dessa técnica é pesada. • Processo pelo frio: O processo Cryoclin, patenteado pela C.E.A. e difundido por Linde Gaz Industriel, é a projeção de bilhas de gelo de 1 mm de diâmetro fgormadas em nitrogênio líquido sob pressões de 3 a 30 bars, com vazão de gelo de 1,2 kg/min. Tal processo age por efeito térmico e muito pouco por abrasão. A eficácia do método é moderada. As camadas superficiais de tinta são eliminadas, mas a decapagem para o desnudamento do metal é impossível. As três técnicas mais utilizadas são jateamento a seco com escória ou bilhas esféricas ou angulares. Também de acordo com Robert-Dehault et al. (1997), após a decapagem, a poeira do material será removida com ar comprimido e, em seguida, com escova. Posteriormente, a peça será cuidadosamente seca por meio de tocha a gás a uma temperatura máxima de 70 graus Celsius ou por estufagem. Existem vários tipos de tratamentos de superfície: • Epóxi: Esse tipo de material irá inibir a corrosão, pois possuem princípios ativos que transforma, estabilizam e neutralizam quimicamente a ferrugem. • Óleo de linhaça: Pode ser utilizado quando se pretende conservar o aspecto original ou oxidado da peça, sendo, portanto, pouco interessante para a aplicação no Teatro José de Alencar. • Cera microcistrilina: Assegura uma forte barreira contra o meio ambiente atmosférico e a água. A neutralidade química da cera assegura, com o passar do tempo, uma proteção de qualidade eliminando os riscos de corrosão provocados pela acidificação do revestimento. Contudo, essa cera conserva o aspecto corroído vermelho escuro da peça, não sendo, portanto, interessante para aplicar-se no teatro. • Metalização: Consiste na projeção a quente de um metal sobre a superfície previamente preparada no intuito de isolar o ferro fundido de qualquer corrosão. • Tinta anticorrosão: Antes de qualquer processo de acabamento, o ferro fundido deve receber um tratamento anticorrosivo aplicado sobre uma superfície lisa, decapada, desempoeirada e completamente seca. Essa camada primária deve aderir bem ao metal, constituindo um inibidor dos pontos de corrosão. Os pigmentos podem ser de ação básica e inibidores de corrosão por ação passivante (zarcão de chumbo), de proteção anódica (cromatos de cálcio ou de zinco, sílico-cromatos de chumbo, fosfato de zinco), de proteção catódica ou galvânica (zinco e chumbo).
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ANÁLISE E CONSTATAÇÕES DO THEATRO JOSÉ DE ALENCAR
Com base na revisão bibliográfica estabelecida aqui e na visualização das estruturas do Theatro, pode-se afirmar que as corrosões são pouco significativas e se apresentam principalmente devido as interações da atmosfera agressiva de Fortaleza, principalmente no quesito umidade, e dos mais diversos contatos entre diferentes metais. Tendo em vista a existência de ferro fundido, alumínio, zinco na composição do Theatro, observa-se que há uma tendência de o alumínio se oxidar mais facilmente, seguido pelo zinco e pelo ferro fundido. Esse fato é explicado pelas diferenças de potenciais de oxidação, como já foi relatado no referencial teórico. Essas constatações ficam evidentes quando se observa as figuras 2,3 e 4. Nesses casos, as corrosões são meramente localizadas, não oferecendo riscos estruturais. Em suma, essas corrosões não significativas o bastante para prejudicar estruturalmente o Theatro, contudo não se pode dizer o mesmo no quesito estilístico-artístico. Na figura 1, todavia, observa corrosão significativa na peça de alumínio. Esse fato é bastante previsível e se caracteriza como uma corrosão por pites, bastante comum em peças desse material. Já nas figuras 2,3 e 4 observa-se que as corrosões são grafíticas, características do ferro fundido. Para muitos, a mais simples solução seria adotada: Substituir todas as peças por novas com materiais mais resistentes. Contudo, tendo em vista que o Theatro José de Alencar é um patrimônio histórico-artístico-cultural de Fortaleza, uma abordagem diferenciada deve ser utilizada. Tendo em vista essa característica, segundo os preceitos da International Council On Monuments and Sites (ICOMOS), deve-se evitar ao máximo qualquer atividade destrutiva ou que modifique as características culturais, artísticas, sociais e históricas que esse Theatro estabelece para a sociedade cearense. Por fim, tendo em vista que essa análise foi apenas bibliográfica, faz-se necessário uma investigação mais criteriosa, com base em documentos do ICOMOS e do IPHAN, para que a cultura, a história e a estrutura desse local sejam preservadas. Para isso, faz-se necessário a realização de um plano de manutenção periódica que estabeleça todo o arcabouço técnico-científico, cultural e histórico para que essa obra prima não se deteriore mais significativamente.
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FIGURA 1 – Calha de alumínio
FIGURA 2 – Ferro fundido
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FIGURA 3 – Junção de peças em ferro fundido e bronze
FIGURA 4 – peça de ferro fundido Para concluir essa discussão, faz-se necessário a utilização de técnicas que não-destrutivas para a conservação dessas estruturas. Com base na fundamentação teórica exposta aqui, sugere-se, como tratamento, o Époxi, a tinta anticorrosão ou a Secretaria Executiva: Luma Promoções e Eventos Ltda. Av. Washington Soares Nº 855, Sala 801 CEP: 60840‐340 Edson Queiroz – Fortaleza/CE‐Brasil Fone: (85) 3257.7779
metalização, pois tais métodos não destroem ou descaracterizam as peças metálicas. 4
CONCLUSÃO
O Theatro José de Alencar se estabelece no contexto cearense como um símbolo cultural e artístico do século XX. Atualmente, esse estabelecimento apresenta algumas manifestações patológicas em suas estruturas. Embora as mesmas sejam apenas corrosões locais, não possuindo grande prejuízo estrutural, essas patologias interferem significativamente no contexto cultural, artístico e histórico do Theatro. Por fim, tendo como base os documentos do ICOMOS, faz-se necessário um plano de manutenção do Theatro que priorize a não-descaracterização no contexto artístico, histórico e cultural desse estabelecimento, para que o mesmo tenha a sua estrutura trabalhando satisfatória e seguramente e a sua estética preservada. 5
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ROBERT-DEHAULT, Elisabeth; DELACHAUX, Yves. Análise do material, composição, características. Disponível em: . Acesso em: 10 set. 2010. INTERNATIONAL COUNCIL ON MONUMENTS AND SITES. 4TH GENERAL ASSEMBLY, 2003, Victoria Falls. Charter- principles for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. Disponível em: . Acesso em: 30 set. 2010
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