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Aço e cobre interligados dentro do concreto formam pilha galvânica? Dão origem a corrosão?

Alguns fabricantes de aerogeradores como GE e Nordex-Acciona utilizam no aterramento das suas fundações dois materiais com potenciais eletroquímicos diferentes, o cobre e o aço. Esses materiais conectados através de solda exotérmica causam pilha galvânica?

A questão não é tão simples que nos leve a uma resposta lógica de que materiais com potenciais diferentes causam pilha galvânica. Vamos verificar alguns detalhes e pontos técnicos importantes, referentes ao uso desses produtos em aterramento das fundações.

É costume embutir nas fundações das torres (por orientação dos próprios fabricantes) os anéis de cabo de cobre interligados à pesada armadura de aço lá existente.

Neste caso específico, além da questão da passivação do aço tem-se que o volume da massa de aço, sendo muito maior do que a do cobre, resulta em um eventual efeito de corrosão desprezível.

1- Aço e cobre embutidos em concreto só haverá corrosão se houver muita umidade dentro do concreto.

2- A área anódica do aço envolvida na corrosão sendo muito maior que a área catódica do cobre, a corrosão do aço pode ser considerada desprezível.

HETEROGENEIDADES DO SOLO

Os solos possuem heterogeneidades que em conjunto com as do aço, agravam os problemas de corrosão, uma vez que tais variações (resistividade elétrica, grau de aeração, composição química, grau de umidade e outras) dão origem, também, a pilhas de corrosão nas superfícies dos materiais neles enterrados.

As variações da resistividade elétrica do solo, sempre presentes ao longo das instalações enterradas, são as que produzem as mais severas pilhas de corrosão (figura 1.10).

 

Figura 1.10 – Pilha causada pela variação da resistividade elétrica do solo.

A resistividade elétrica do solo ou da água é um dos fatores mais importantes no processo corrosivo dos metais enterrados ou submersos, sendo quanto mais baixo o seu valor mais facilmente funciona as pilhas de corrosão e mais severo é o processo corrosivo. Isso se aplica ao aterramento de aerogeradores quando se conecta o aço dentro do concreto e o cobre fora da fundação concretada?

Esse é um outro ponto em que existe, uma compreensão distorcida, pelo seguinte fato de que o potencial eletroquímico do aço embutido no concreto é próximo de – 200 mV e o potencial eletroquímico do cobre no solo também é próximo de – 200 mV. Então, quando se tem aço embutido no concreto interligado com cobre enterrado no solo, o efeito de corrosão galvânica também é desprezível, pois a variação de potencial será muito pequena.

O PAPEL DO COBRIMENTO DE CONCRETO

Uma das grandes vantagens do concreto armado é que ele pode, por natureza e desde que bem executado, proteger a armadura da corrosão. Essa proteção baseia-se no impedimento da formação de células eletroquímicas através de proteção física e proteção química.

CORROSÃO EM MEIO AQUOSO

O mecanismo de corrosão do aço no concreto é eletroquímico tal qual a maioria das reações corrosivas em presença de água ou ambiente úmido (U.R. > 60%).

Esta corrosão conduz à formação de óxidos/hidróxidos de ferro, produtos de corrosão avermelhados, pulverulentos e porosos, denominados ferrugem, e só ocorre nas seguintes condições:

deve existir um eletrólito;

deve existir uma diferença de potencial;

deve existir oxigênio;

podem existir agentes agressivos.

PROTEÇÃO FÍSICA

Um bom cobrimento das armaduras com um concreto de alta compacidade sem “ninhos” com teor de argamassa adequado e homogêneo garante, por impermeabilidade, a proteção do aço ao ataque de agentes agressivos externos.

Esses agentes podem estar contidos na atmosfera em águas residuais, águas do mar, águas industriais, dejetos orgânicos etc. Não deve, tampouco, conter agentes ou elementos agressivos internos, eventualmente utilizados no seu preparo por absoluto desconhecimento dos responsáveis, sob pena de perder, ou nem mesmo alcançar, essa capacidade física de proteção contra a ação do meio ambiente.

PROTEÇÃO QUÍMICA

Em ambiente altamente alcalino é forma­da uma capa ou película protetora de caráter passivo. A alcalinidade do concreto deriva das reações de hidratação dos silicatos de cálcio (C3 S e C2S) que liberam certa porcentagem de Ca(OH)2, podendo atingir cerca de 25% (~100 kg/m3 de concreto) da massa total de compostos hidratados presentes na pasta. Essa base forte (Ca(OH)2 ) dissolve-se em água e preenche os poros e capilares do concreto conferindo-lhe um caráter alcalino. O hidróxido de cálcio tem um pH da ordem de 12,6 (à temperatura ambiente) que proporciona uma passivação do aço.

O potencial de corrosão do ferro no concreto pode variar de + 0,1 a -0,4 V, segundo a permeabilidade e as características do concreto para temperaturas de 25°C.

A função do cobrimento de concreto é, portanto, proteger essa capa ou película protetora da armadura contra danos mecânicos e, ao mesmo tempo, manter sua estabilidade.

Pode-se dizer que a película passivante é de ferrato de cálcio, resultante da combinação da ferrugem superficial (Fe(OH)3 ) com o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2 ).

Portanto, a proteção do aço no concreto pode ser assegurada por:

elevação do seu potencial de corrosão em qualquer meio de pH > 2, de modo a estar na região de passivação (inibidores anódicos);

abaixamento de seu potencial de corrosão com o fim de passar ao domínio da imunidade (proteção catódica); 

manter o meio com pH acima de 10,5 e abaixo de 13 que é o meio natural proporcionado pelo concreto, desde que este seja homogêneo e compacto.

 

CRÉDITOS

 

Eng. Wagner Franklin – FAW7

Paulo Edmundo

Maurilio

Book corrosion in steel with Copper.

 

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