corrosão barabolt

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

ANLISE DE PROTEES DE ESCALADA (TIPO CHAPELETA) SUBMETIDAS AO DA MARESIA.

TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

Alexandre Porto Bonow

Santa Maria RS, Brasil 2008

ANLISE DE PROTEES DE ESCALADA (TIPO CHAPELETA) SUBMETIDAS AO DA MARESIA.

por

Alexandre Porto Bonow

Trabalho de Concluso de Curso apresentado ao Curso de Graduao em Engenharia Mecnica da Universidade Federal de Santa Maria como requisito parcial para obteno do grau de Engenheiro Mecnico.

Orientador: Prof. Incio da Fontoura Limberger, Dr. Eng.

Santa Maria, RS, Brasil 2008

Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Curso de Graduao em Engenharia Mecnica

A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de Concluso de Curso

ANLISE DE PROTEES DE ESCALADA (TIPO CHAPELETA) SUBMETIDAS AO DA MARESIA.

elaborada por Alexandre Porto Bonow

como requisito parcial para obteno do grau de Engenheiro MecnicoCOMISO EXAMINADORA:

_______________________________________

Aleir Antonio Fontana De Paris, Dr. Eng (DEM-UFSM)_______________________________________

Cludio Roberto Losekann, Dr. Eng (DEM-UFSM)_______________________________________

Alexandre Dias da Silva, Dr. Eng (DEM-UFSM)

Santa Maria , 1 de fevereiro de 2008

AGRADECIMENTOSAgradeo aos professores responsveis pelos laboratrios e ncleos utilizados na Universidade Federal de Santa Maria e na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, a todo corpo docente, ao professor Wilson Passos pela ajuda na parte sobre corroso, e em especial ao professor Incio da Fontoura Limberger, pela dedicao e integrao mostrada ao orientar este trabalho de concluso de curso. Para realizao deste trabalho de concluso de curso muitas pessoas foram contatadas e prontamente se mostraram dispostas a contribuir da melhor maneira possvel, gostaria de agradecer a Alexandre Reis sua esposa Fernanda Pires Jaeger e famlia, pelo auxlio de transporte e hospedagem em Torres, ao grande amigo e parceiro de cordada Roger Roos pelas chapeletas novas, aos conquistadores das vias em Torres, Eduardo Csar Tondo, Lus Henrique Cony e Orley Jr, ao aluno Csar Rosa pela ajuda nos experimentos e desenhos, ao bolsista do LAMEF Leandro Pereira Costa pela ajuda dada na UFRGS, ao bolsista Giuliano Geraldo Lopes Ferreira pela ajuda com o microscpio eletrnico, ao Irivan Burda da Bonier Usinagem pelas informaes tcnicas, ao professor Ibre Nodari e ao amigo Bruno Vaz pela busca e aquisio de amostras de chapeletas novas, ao Eduardo Machado e a Helen Silva pelas fotos enviadas, ao colega Rogrio Brites pela ajuda com a modelagem em 3D. Agradeo ainda aos amigos Fernando Nicoloso, Ibis Miguel Trevisam, Guilherme Rocha, e demais amigos da escalada, que de alguma forma ou de outra auxiliaram e demonstraram interesse pelo trabalho. Agradeo muito a compreenso e apoio demonstrado pela minha famlia e por minha namorada Juliane Perotto da Silva, neste momento to importante.

RESUMO Trabalho de Concluso de Curso Curso de Graduao em Engenharia Mecnica Universidade Federal de Santa Maria ANLISE DE PROTEES DE ESCALADA (TIPO CHAPELETA) SUBMETIDAS AO DA MARESIA. Autor: Alexandre Porto Bonow Orientador: Incio da Fontoura Limberger. Data e Local da Defesa: Santa Maria, 1 de fevereiro de 2008.Sendo a escalada em rocha um esporte de risco, e que a cada dia recebe novos adeptos, tem-se a necessidade de um aumento na segurana no esporte sempre que possvel. O crescente nmero de relatos de falhas em protees de escalada ocorridos em diversos locais prximos ao mar faz com que estudos mais aprofundados sobre o assunto sejam necessrios. Neste trabalho sero analisadas protees de escalada em rocha do tipo chapeleta, feitas de ao inoxidvel e de ao carbono, retiradas da praia de Torres RS, expostas ao da maresia por perodos de sete meses a seis anos. Este trabalho tem como objetivo fazer uma comparao entre chapeletas de ao inoxidvel e chapeletas de ao carbono. Para atingir este objetivo realizaram-se ensaios de corroso, e foram avaliados os mecanismos de corroso encontrados em chapeletas expostas a ao da maresia. A superfcie das chapeletas foi analisada com auxlio do microscpio eletrnico de varredura. Amostras selecionadas foram analisadas atravs da metalogrfia. Para se determinar a carga mxima suportada pelas chapeletas, trinta e cinco amostras foram submetidas a ensaio de trao. E para se determinar a composio qumica destas realizou-se a espectrometria de emisso ptica. Com os resultados dos ensaios foi possvel determinar: o comportamento das chapeletas perante o carregamento e a forma de ruptura das mesmas; identificar os materiais de fabricao; determinar os mecanismos de corroso que atuam em chapeletas submetidas ao da maresia, dando nfase a corroso galvnica provocada pela utilizao de materiais dissimilares entre chapeletas e parabolts.

Palavras-chaves: Falhas, escalada, protees, parabolts, chapeletas, corroso, ao, inoxidvel, carbono, maresia.

ABSTRACT Mechanics Engineering Graduation Federal University of Santa Maria, RS, Brazil ANALYSIS OF ROCK CLIMBING ANCHORS (HANGER TYPE) SUBMITTED TO THE CORROSIVE SEA AIR ACTION. Author: Alexandre Porto Bonow Supervisor: Incio da Fontoura Limberger. Santa Maria, February 1st 2007.

Once rock climbing a risky sport which receives new adepts every day, it needs an increase in its security whenever possible. The increasing number of stories of failures occurred in anchors of climbing in several places next to the sea makes necessary deeper studies about it. In this work, anchors of rock climbing of the type hanger, made of stainless steel and steel carbon and taken from the beach of Torres, in RS state, will be analyzed. These anchors were exposed to the corrosive sea air from seven months to six years. This work aims to make a comparison between stainless steel hanger and carbon steel hanger. To reach this objective, corrosion assays were carried out and mechanisms of corrosion found in hangers exposed to the action of the sea air were analyzed. The surface of hanger was analyzed with aid of a scanning electron microscope, through the metallography of selected samples. To determine the maximum load supported by the hanger, thirty and five samples were submitted to the traction assay and, to determine the chemical composition of these, an optical emission spectroscopy was taken. From the results of the assays it was possible to determine the behavior of hanger before the shipment and their forms of rupture, to identify the manufacture materials and to determine the mechanisms of corrosion that act in hanger submitted to the action of the corrosive sea air, giving emphasis to the galvanic corrosion provoked by the use of dissimilar materials between hanger and bolts.

Keyword: Failure, climb, anchors, bolts, hanger, corrosion, steel, stainless, carbon, corrosive, sea, air.

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 - Queda com o maior fator de queda possvel. Fonte: Modificada de Beal (2006). 15 Figura 02 Ilustraes de alguns tipos de quedas com seus respectivos fatores. Fonte: Modificada de Claudio lvarez................................................................................................ 16 Figura 03 Comparao entre o fator de queda terico e o real, entre duas quedas com as mesmas caractersticas, mas com diferentes atritos. Fonte: Modificada de Beal (2006). ........ 17 Figura 04 Ensaio para determinar a fora de impacto com fator 1,77. Fonte: Modificada de Beal (2006). .............................................................................................................................. 19 Figura 05 Efeito de polia na ltima proteo clipada. Fonte: Modificada de Beal (2006). .. 21 Figura 06 Foras exercidas na ltima proteo em quedas com atritos diferentes. Fonte: Modificada de Beal (2006)....................................................................................................... 22 Figura 07 Proteo de escalada do tipo chapeleta. Fonte: Bonier. ........................................ 23 Figura 08 Proteo de escalada do tipo chapeleta, prpria para rapel. Fonte: Bonier. ......... 23 Figura 09 Fixao mecnica de chapeleta. Fonte: Duane Raleigh........................................ 24 Figura 10 Ilustrao da instalao de um parabolt. Fonte: Tecnart....................................... 24 Figura 11 - Outros sistemas mecnicos, Rivet, Spit. e Long Life. Fonte: Duane Raleigh. ....... 24 Figura 12 Fixao qumica de chapeleta. Fonte: Duane Raleigh. ......................................... 25 Figura 13 Exemplos de protees qumicas. Fonte: Fixe Climbing...................................... 26 Figura 14 Grampo P. Fonte: Montanha.bio.br ...................................................................... 26 Figura 15 Ilustrao da Norma UIAA123. Fonte: Modificada de UIAA.............................. 28 Figura 16 Possveis projetos para utilizao em ambientes litorneos. Fonte: Modificada de UIAA ........................................................................................................................................ 29 Figura 17 Chapeleta de ao inoxidvel rompida na Tailndia. Fonte: Eduardo Machado.... 30 Figura 18 Chapeleta de ao inox da marca Petzl rompida em Hong Kong. Fonte: Sport Climbing Fun Club ................................................................................................................... 31 Figura 19 Corroso acentuada em parabolt, diversos parafusos como estes se romperam aps quatro anos. Fonte: John Byrnes ...................................................................................... 31 Figura 20 Um dos parabolts que falharam em Western Cape, zona litornea da frica do Sul. Fonte: Climb ZA ............................................................................................................... 32 Figura 21 Porca de Cayman Brac rompida ao tentar ser removida Fonte: John Byrnes....... 32 Figura 22 Chapeleta de inox com porca e parafuso de ao galvanizado. Fonte: Safer Cliffs Australia ................................................................................................................................... 33 Figura 23 Graus de corroso em contatos bi metlicos. Fonte: Modificada de Gentil (1996). .................................................................................................................................................. 34 Figura 24 Chapeleta de alumnio em processo de esfoliao. Fonte: Safer Cliffs Austrlia 35 Figura 25 Vrios tipos de pitting, segundo a ASTM. Fonte: Modificada de Corrosion Clinic .................................................................................................................................................. 36 Figura 26 Corroso sob Tenso em chapeleta de inox retirada de Cayman Brac. Fonte: John Byrnes....................................................................................................................................... 37 Figura 27 Grfico tenso x deformao, ponto de falha do material na presena do meio corrosivo. Fonte: Gentil (1996). ............................................................................................... 37 Figura 28 Setores de escalada em Torres. Fonte: Google Earth............................................ 40 Figura 29 Protees antigas instaladas em Torres. Fonte: Orlei Jr. ...................................... 41 Figura 30 No detalhe Alexandre Porto Bonow durante a troca de duas chapeletas da via Extremo Sul. Fonte: Helen Silva .............................................................................................. 42 Figura 31 Experincia com o gel de gar. ............................................................................. 44 Figura 32 Microscopia eletrnica de varredura..................................................................... 45 Figura 33 Cortes e embutimentos.......................................................................................... 46

Figura 34 Chapeleta e o dispositivo desenvolvido para o ensaio. Fonte: Csar Rosa........... 47 Figura 35 - Ensaio de trao das chapeletas ............................................................................. 48 Figura 36 Par galvnico em chapeleta de inox com parabolt de ao, e os restos de uma chapeleta antiga. ....................................................................................................................... 50 Figura 37 Comparao entre uma porca galvanizada, e uma de inox, expostas pelo mesmo perodo...................................................................................................................................... 50 Figura 38 Proteo exposta por aproximadamente dois anos, Via Extremo Sul em Torres. Fonte: Orlei Jr........................................................................................................................... 51 Figura 39 Proteo exposta em Torres por aproximadamente dois anos, Via Maldio Quantum. .................................................................................................................................. 52 Figura 40 Chapeleta em processo de esfoliao, exposta em Torres por aproximadamente quatro anos................................................................................................................................ 53 Figura 41 Corroso por pitting em chapeleta de inox exposta em Torres por aproximadamente um ano e meio............................................................................................. 54 Figura 42 Chapeletas, bicromatada, zincada e de inox aps noventa dias no gel de gar. ... 54 Figura 43 Chapeleta de inox aps noventa dias no gel de gar............................................. 55 Figura 44 Pitting de corroso em chapeleta da via PHD....................................................... 56 Figura 45 Incio de uma fratura transgranular visualizada na superfcie da segunda chapeleta da via PHD exposta por aproximadamente dois anos em Torres RS ....................................... 56 Figura 46 Incluses no metlicas alongadas no sentido da laminao, sem ataque qumico, ampliao: 500x........................................................................................................................ 57 Figura 47 Camada protetora bicromatizada, sem ataque qumico, ampliao: 100x............ 57 Figura 48 Microestrutura revelada aps ataque qumico, reagente Nital 3%, ampliao: 100x. ......................................................................................................................................... 58 Figura 49 Microestrutura revelada aps ataque qumico, reagente Nital 3%, ampl.: 200x. . 58 Figura 50 Incluses no metlicas pouco deformadas, chapeleta Petzl, sem ataque quimico, ampliao: 500x........................................................................................................................ 59 Figura 51 Pitting de corroso, sem ataque qumico, ampliao: 100x.................................. 59 Figura 52 Microestrutura revelada aps ataque qumico, reagente Marbles, ampliao: 200x. ......................................................................................................................................... 60 Figura 53 Grafico Carga x Deformao, chapeletas da marca Petzl..................................... 61 Figura 54 Chapeletas da marca Petzl, retiradas da praia de Torres aps o ensaio de trao. 61 Figura 55 Chapeletas da marca Petzl, novas aps o ensaio de trao. .................................. 62 Figura 56 Grafico Carga x Deformao, chapeletas da marca Bonier. ................................. 62 Figura 57 Chapeletas da marca Bonier aps o ensaio de trao, e uma chapeleta nova para comparao............................................................................................................................... 63 Figura 58 Grfico Carga x Deformao, chapeletas da marca Cuia. .................................... 64 Figura 59 Chapeleta da marca Cuia aps o ensaio de trao. ............................................... 64 Figura 60 Grafico Carga x Deformao, chapeletas Fixe modelo antigo. ............................ 65 Figura 61 Chapeletas da marca Fixe, modelo antigo aps o ensaio de trao. ..................... 66 Figura 62 Grafico Carga x Deformao, chapeletas Fixe Modelo Novo. ............................. 66 Figura 63 Chapeletas da Marca Fixe modelo novo, expostas ao Gel de gar, aps o ensaio de trao.................................................................................................................................... 67 Figura 64 Grafico Carga x Deformao, chapeletas UH....................................................... 68 Figura 65 Chapeletas UH aps ensaio de trao, e chapeleta nova para comparao. ......... 68 Figura 66 Grfico carga x deformao, todas chapeletas ensaiadas ..................................... 69 Figura 67 Resultado da Anlise Qumica da chapeleta Petzl da via PHD. ........................... 70 Figura 68 Resultado da Anlise Qumica da chapeleta Petzl Nova ...................................... 71 Figura 69 Resultado da Anlise Qumica da chapeleta Bonier Nova ................................... 71 Figura 70 Resultado da Anlise Qumica da chapeleta Cuia ................................................ 72

Figura 71 Resultado da Anlise Qumica da chapeleta Fixe Modelo Velho......................... 72 Figura 72 Resultado da Anlise Qumica da chapeleta Fixe Modelo Novo.......................... 73 Figura 73 Resultado da Anlise Qumica da chapeleta UH .................................................. 73

SUMRIOINTRODUO ...................................................................................................................... 12 Objetivos do Trabalho ........................................................................................................... 12 Justificativa do Trabalho ....................................................................................................... 13 1. PESQUISA BIBLIOGRFICA ........................................................................................ 14 1.1 Dinmicas de Quedas de Escalada.................................................................................. 14 1.1.1 Fator de Queda ................................................................................................................ 14 1.1.2 Fator de Queda Terico ................................................................................................... 15 1.1.3 Fator de Queda Real ........................................................................................................ 16 1.1.4 Fora de Impacto Sobre o Escalador ............................................................................... 19 1.1.5 Fora de Impacto na Proteo de Escalada ..................................................................... 20 1.2 Protees Fixas.................................................................................................................. 22 1.2.1 Chapeletas........................................................................................................................ 23 1.2.1.1 Sistema de Fixao Mecnica para Chapeletas ............................................................ 24 1.2.1.2 Sistema de Fixao Qumica para Chapeletas.............................................................. 25 1.2.2 Grampos Qumicos.......................................................................................................... 25 1.2.3 Grampos Ps...................................................................................................................... 26 1.3 Normas............................................................................................................................... 27 1.3.1 Norma UIAA 123 para Protees de Escalada em Rocha do Tipo Chapeleta................ 27 1.3.2 Norma UIAA123 Para Protees de Escalada em Rocha em Ambientes Marinhos....... 28 1.4 Casos de Falhas em Protees de Escalada Devido Ao da Maresia ...................... 30 1.4.1 Falha em Chapeletas........................................................................................................ 30 1.4.2 Falha em Parabolts .......................................................................................................... 31 1.4.3 Falha em Porcas............................................................................................................... 32 1.5 Mecanismos de Corroso ................................................................................................. 33 1.5.1 Corroso Galvnica ......................................................................................................... 33 1.5.2 Corroso por Esfoliao .................................................................................................. 35 1.5.3 Corroso por Pitting ........................................................................................................ 35 1.5.4 Corroso sob Tenso ....................................................................................................... 36 1.5.4.1 Mecanismos da Corroso sob Tenso .......................................................................... 38 1.5.4.2 Metais Suscetveis Corroso sob Tenso na Presena de Cloretos. .......................... 39 1.5.5 Atmosfera Marinha.......................................................................................................... 39 2. MATERIAIS E MTODOS.............................................................................................. 40 2.1 Introduo ......................................................................................................................... 40 2.1.1 Obteno de Amostras Submetidas Ao da Maresia .................................................. 42 2.2 Recursos Fsicos e Materiais............................................................................................ 43 2.3 Metodologia....................................................................................................................... 44 2.3.1 Ensaios de Corroso ........................................................................................................ 44 2.3.2 Microscopia Eletrnica.................................................................................................... 45 2.3.3 Metalogrfia .................................................................................................................... 46 2.3.4 Ensaio de Trao ............................................................................................................. 47 2.3.5 Analise Qumica do Material........................................................................................... 49 3. RESULTADOS E DISCUSSES ..................................................................................... 49 3.1 Estudo de Campo.............................................................................................................. 49 3.1.1 Corroso Galvnica Formada por Metais Dissimilares................................................... 49 3.1.2 Corroso por Esfoliao em Chapeletas.......................................................................... 52 3.1.3 Corroso por Pitting em Chapeleta ................................................................................. 53 3.2 Resultados do Ensaio de Corroso.................................................................................. 54

3.3 Resultado da Microscopia Eletrnica............................................................................. 55 3.4 Anlise Metalogrfica ...................................................................................................... 57 3.4.1 Anlise Metalogrfica em Chapeleta de Ao Bicromatizado.......................................... 57 3.4.2 Anlise Metalogrfica em Chapeleta de Ao Inoxidvel ................................................ 59 3.5 Resultados dos Ensaios de Trao .................................................................................. 60 3.5.1 Chapeletas da Marca Petzl............................................................................................... 60 3.5.2 Chapeletas da Marca Bonier............................................................................................ 62 3.5.3 Chapeletas da Marca Cuia ............................................................................................... 63 3.5.4 Chapeletas da Marca Fixe Modelo Antigo...................................................................... 65 3.5.5 Chapeletas da Marca Fixe Modelo Novo ........................................................................ 66 3.5.6 Chapeletas da Marca UH................................................................................................. 67 3.5.7 Todas as Chapeletas Ensaiadas ....................................................................................... 69 3.6 Resultados da Anlise Qumica....................................................................................... 70 3.6.1 Chapeleta Petzl da via PHD ............................................................................................ 70 3.6.2 Chapeleta Petzl Nova ...................................................................................................... 70 3.6.3 Chapeleta Bonier Nova.................................................................................................... 71 3.6.4 Chapeleta Cuia................................................................................................................. 72 3.6.5 Chapeleta Fixe Modelo Velho......................................................................................... 72 3.6.6 Chapeleta Fixe Modelo Novo.......................................................................................... 73 3.6.7 Chapeleta UH .................................................................................................................. 73 4. CONCLUSES................................................................................................................... 74 5. REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................. 75

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INTRODUOSendo a escalada em rocha um esporte de risco e que a cada dia recebe novos adeptos, tem-se a necessidade de um aumento na segurana do esporte sempre que possvel. O crescente nmero de relatos de falhas de protees de escalada ocorridos em diversos locais prximos ao mar faz com que estudos mais aprofundados sobre o assunto sejam necessrios. Segundo Microys (2000), quando a Comisso de Segurana da Unio Internacional das Associaes de Alpinismo (UIAA) se reuniu na segunda metade dos anos 80, e trabalhou para estabelecer detalhes para a Norma que regulamenta as Protees Fixas, UIAA 123, estava-se ciente do ambiente corrosivo encontrado em falsias a beira mar. A norma especificou consequentemente, ligas metlicas apropriadas que, supostamente, cobririam todos os ambientes. Nos ltimos anos, falhas de protees em vrias reas prximas ao mar em diferentes locais do mundo foram relatadas numa taxa alarmante. reas de escalada desenvolvidas recentemente na Tailndia e em Cayman Brac (Ilha Caribenha), parecem particularmente afetadas. Protees de ao inoxidvel compostas de duas ou mais partes (chapeleta mais parafuso) falharam repetidamente nestes dois locais exticos. As falhas ocorrem geralmente nos trs primeiros anos de instalao, mas j aconteceram to cedo quanto em nove meses. Os parafusos tipicamente se rompem entre a chapeleta e a superfcie da rocha, enquanto que as chapeletas rompem na rea de contato com o mosqueto.

Objetivos do TrabalhoO presente trabalho tem como objetivo geral analisar casos de corroso encontrados em protees de escalada expostas ao da maresia, fazendo o comparativo entre protees de ao inoxidvel e de ao carbono. Pela dificuldade de se remover outros tipos de protees sem a danificao das mesmas e da rocha, ser analisada somente a chapeleta, que em geral apresenta facilidade na remoo e substituio, e em conjunto com parafuso (parabolt) a proteo de escalada mais utilizada atualmente no mundo.

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Os objetivos especficos so: - Realizar a reviso bibliogrfica sobre: dinmica de quedas de escalada, tipos de protees fixas, normas para protees fixas, processos de fabricao de protees, casos de falhas de protees submetidas ao da maresia, mecanismos de corroso; - Obter amostras expostas ao da maresia; - Realizar ensaio de corroso; - Realizar anlise metalogrfica; - Realizar ensaio de trao; - Realizar anlise qumica do material; - Apresentar resultados e concluses.

Justificativa do TrabalhoCom o desenvolvimento da escalada houve uma busca crescente pelo esporte, esta maior concentrao de pessoas em ambientes naturais fez com que fossem criadas regras de conduta ambiental e mnimo impacto. Protees fixas causam danos irreparveis rocha, portanto ao se instalar uma proteo deve-se ter cincia dos danos causados por esta, de vital importncia que as protees tenham a maior vida til possvel, regrampeaes excessivas no so a soluo para o problema da corroso, pois em algumas dcadas setores inteiros de escalada podero ser interditados devido fragilizao da rocha e com isso privar as futuras geraes da prtica do esporte. Dos diversos equipamentos que compem o sistema de segurana em uma escalada o mais solicitado a proteo. Por Norma (UIAA 123), protees fixas devem ter uma resistncia ao cisalhamento de 25 kN (~2550 Kgf). No entanto, existem registros de protees expostas maresia que falharam simplesmente ao sustentar o peso do escalador. Por ser um equipamento de segurana, e que em muitos casos sua falha pode acarretar srios danos fsicos ou at mesmo risco de morte ao escalador, de suma importncia o estudo do problema de corroso em protees de escalada submetidas a ao da maresia.

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1. PESQUISA BIBLIOGRFICA

1.1 Dinmicas de Quedas de EscaladaGeralmente uma escalada composta por dois ou mais escaladores. O escalador que sobe primeiro e instala (clipa) a corda nas protees denominado guia (ou primeiro da cordada), o escalador que efetua a segurana, e que em caso de queda do guia deve deter a queda chamado de segurana, tambm conhecido como segundo da cordada, ou participante. Quando o escalador guia chega a um ponto de reunio (parada), no meio da parede, este efetua a segurana do participante que sobe recolhendo o material instalado pelo guia. Quando se fala em quedas de escaladas geralmente, se refere queda do escalador guia, pois este sempre cair pelo menos o dobro da distncia at a ultima proteo clipada, podendo gerar foras severas, em todo o sistema, e principalmente nas protees, atingindo valores que podem chegar a dezenas de vezes o peso do escalador. Quedas do escalador participante raramente geram foras significativas ao sistema, pois medida que este realiza a ascenso a corda recolhida pelo escalador guia, e em uma eventual queda o participante ir cair somente a distncia de elongao sofrida pela corda.

1.1.1 Fator de Queda A queda mais severa possvel durante uma escalada recebe o nome de fator 2, e acontece quando o escalador sofre uma queda sem nenhum ponto intermedirio de proteo entre ele e o segurana, caindo assim o dobro do comprimento da corda, como mostra a figura 01.

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Figura 1 - Queda com o maior fator de queda possvel. Fonte: Modificada de Beal (2006).

1.1.2 Fator de Queda Terico O fator da queda determina a severidade de uma queda, quanto maior, mais severa a queda. Seu valor varia entre zero e dois, na teoria calculado dividindo-se a altura da queda pelo comprimento da corda entre o escalador e o participante (segurana).

Fator de queda terico =

altura de queda 2h f = comprimento da corda l

(1.1)

Onde: h= Distncia entre o escalador e a ltima proteo (m) l= Comprimento da corda entre o escalador e o segurana (m)

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A corda de escalada atua como um amortecedor, logo, importante frisar que a fora de impacto no depende somente da altura da queda, e sim da relao entre altura da queda e comprimento de corda, logo quanto maior for o comprimento de corda entre o escalador e o participante menor ser fora de impacto para uma queda de mesma altura. Na figura 02 pode se observar alguns exemplos de quedas, e o fator de queda terico, resultante em cada uma delas.

Figura 2 Ilustraes de alguns tipos de quedas com seus respectivos fatores. Fonte: Modificada de Claudio lvarez

O fator de queda terico no leva em conta nenhum dos atritos que ocorrem entre o segurana e a ltima proteo clipada pelo escalador guia, deste modo o fator de queda terico sempre ser mais baixo que o fator de queda real, pois calculado como se a corda absorvesse a energia igualmente ao longo de todo seu comprimento.

1.1.3 Fator de Queda Real Segundo a fabricante de cordas Beal (2006), o atrito da corda nos mosquetes ou contra a rocha limitam a propagao da fora gerada numa queda, ao longo de todo o comprimento da corda. Assim, somente o segmento de corda entre o escalador e a ultima costura atuar integralmente na absoro da energia, cada segmento abaixo da ltima costura

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atuar de forma menos eficaz na capacidade de absorver energia. Sendo assim o fator de queda real sempre maior que o fator de queda terico. O clube italiano de alpinismo conduziu vrios testes prticos, onde foram medidas todas as cargas envolvidas em uma escalada. Com base nestes resultados o Dr. Bedogni (apud BEAL, 2006) estabeleceu um modelo matemtico permitindo o clculo das cargas envolvidas ao longo da cadeia de segurana em todo o sistema. Com isso, se permite calcular a carga no ponto mais solicitado do sistema em funo da fora de impacto real, que atuar sobre a ltima proteo clipada, como mostrado na figura 03. Na figura 03 esto demonstrados dois casos prticos que ilustram o que acontece realmente durante uma queda.

Figura 3 Comparao entre o fator de queda terico e o real, entre duas quedas com as mesmas caractersticas, mas com diferentes atritos. Fonte: Modificada de Beal (2006).

Nos dois casos os fatores de queda tericos so idnticos, pois no levam em conta os atritos que diminuem a eficincia da corda em absorver energia, e so representados pela frmula (1.1), descrita anteriormente.

f =

2h L0 + L1 + L2 + L3 + L4 + L5

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No caso onde s haja o atrito dos mosquetes com a corda, o fator de queda real pode ser expresso pela frmula (1.2).

f =

2h L0 + 0,63L1 + 0,49 L2 + 0,37 L3 + 0,29 L4 + 0,22 L5

(1.2)

Onde: h= Distncia entre o escalador e a ltima proteo (m)L0 + 0,63L1 + 0,49 L2 + 0,37 L3 + 0,29 L4 + 0,22 L5 = Comprimento efetivo de corda que atuar no

amortecimento da queda.

No caso onde haja atrito nos mosquetes e atrito com a parede, o fator de queda real pode ser expresso pela frmula (1.3).

f =

2h L0 + 0,52 L1 + 0,33L2 + 0,19 L3 + 0,11L4 + 0,06 L5

(1.3)

Onde: h= Distncia entre o escalador e a ltima proteo (m)L0 + 0,52 L1 + 0,33L2 + 0,19 L3 + 0,11L4 + 0,06 L5 = Comprimento efetivo de corda que atuar no

amortecimento da queda.

Ao se observar as frmulas descritas para os dois exemplos, nota-se claramente a diminuio da eficincia, sucessivamente em cada segmento da corda, devido aos atritos envolvidos. Analisando somente os fatores tericos as duas quedas seriam idnticas, contudo na realidade quanto maior for o atrito na corda maior sero as foras geradas na queda. Comparando se o valor do fator real com o terico, nota-se que no real os comprimentos de corda entre as protees atuam apenas de forma parcial. Fazendo com que o denominador fique menor, e em conseqncia o valor do fator de queda fique maior em relao ao valor da altura de queda que constante e igual a 2h.

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1.1.4 Fora de Impacto Sobre o Escalador Quando um escalador sofre uma queda a energia absorvida pelo sistema de frenagem, pela cadeirinha, pelo n, pela deformao do corpo, pelas protees, pelo atrito, e principalmente pela corda. A fora transferida ao escalador durante uma queda denominada fora de impacto, ou fora de choque. Cordas de escalada, tambm chamadas de cordas dinmicas, durante uma queda se alongam para suavizar a transferncia da fora de impacto, diminuindo os efeitos no escalador, estas cordas se caracterizam pela fora de impacto. Durante uma queda de fator dois, a fora de impacto nunca deve ultrapassar os 12 kN, que em teoria mxima fora suportada pelo corpo humano sem haver risco de morte. Conforme o fabricante Beal, para a determinao da mxima fora de impacto de uma corda, em laboratrio se utiliza um fator de queda igual a 1,77. Isto ocorre pois levado em conta que em uma queda real no s a corda que absorve a energia do impacto, enquanto que no laboratrio somente a corda usada para deter a queda de um peso padro de 80 Kg, sendo assim o fator de queda de 1,77 utilizado em laboratrio equivale ao fator 2 que pode ocorrer durante uma escalada como pode ser observado na figura 04.

Figura 4 Ensaio para determinar a fora de impacto com fator 1,77. Fonte: Modificada de Beal (2006).

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Segundo o fabricante Beal a frmula para se calcular a fora de impacto : 2 f .k F = M . g 1 + 1 + M .g

(1.4)

Onde: F = Fora de impacto (N) M = Massa do Escalador (kg) g = Acelerao da Gravidade (m / s 2 ) f = Fator de queda real K = Caracterstica da corda (mdulo de elasticidade x seo da corda)

Valor de K em funo da fora de impacto mximo de cada corda F= 7,0 kN F= 7,5 kN F= 8,0 kN F= 8,5 kN F= 9,0 kN F= 9,5 kN F= 10,0 kN K= 13700 N K= 16000 N K= 18500 N K= 21200 N K= 24100 N K= 27100 N K= 30300 N

Quadro 01 Valor de K em Funo da fora de impacto. Fonte: Modificado de Beal (2006).

Contudo, a frmula da fora de impacto no leva em considerao fatores como, o tipo de sistema de frenagem, o peso e deslocamento do segurana, os atritos envolvidos entre o escalador e a rocha, fatores estes que contribuem para a diminuio significativa da fora de impacto.

1.1.5 Fora de Impacto na Proteo de Escalada Durante uma queda, a ltima proteo clipada pelo escalador sustenta tanto a fora gerada pelo guia quanto a fora gerada pelo participante (segurana) para deter a queda. Conforme o fabricante Beal (2006), estas duas foras se somam, criando com isso um efeito

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de polia na ltima proteo, como pode ser visto na figura 05. A fora exercida no segurana sempre mais baixa do que a fora no escalador guia devido aos atritos envolvidos entre a corda e as protees e a corda e a rocha. A fora exercida na ltima proteo fora de impacto do escalador e mais 60% desta fora que exercida pelo segurana, o que gera um valor 1,6 vezes maior que a fora da queda do escalador guia.

Figura 5 Efeito de polia na ltima proteo clipada. Fonte: Modificada de Beal (2006).

Sendo assim, protees de escalada podem receber uma fora de impacto de at 19,2 kN (12kN x 1,6), que corresponde a mxima fora de impacto possvel (12 kN) para que o escalador no sofra fatalidade, multiplicada por 1,6 do efeito de polia. Nos diagramas da figura 06 esto representadas as foras exercidas sobre a ltima proteo clipada, em funo de cordas com diferentes foras de impacto, e com diferentes sistemas de frenagem. Nota-se a importncia de uma corda com baixa fora de impacto, cordas modernas tm foras de impacto muito menor que o valor mximo admitido (12 kN), chegando a valores prximos aos 7 kN. Pode se notar tambm a influncia do atrito e do tipo de freio utilizado na fora gerada nas protees, freios automticos reduziram consideravelmente os acidentes ocasionados por falhas do escalador segurana, contudo aumentam consideravelmente as foras geradas em todo o sistema. Freios automticos modernos permitem uma frenagem mais dinmica, mas ainda so pouco conhecidos e utilizados.

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Figura 6 Foras exercidas na ltima proteo em quedas com atritos diferentes. Fonte: Modificada de Beal (2006).

1.2 Protees FixasProtees fixas tm por finalidade promover a segurana dos integrantes de uma escalada ou servir de apoio para a progresso em locais em que a rocha no oferece condies (salincias) para a ascenso em livre. Para instalao de protees fixas so efetuados furos geralmente de 3/8 e 1/2 polegada, variando entre quatro a dez centmetros de profundidade conforme o tipo de rocha. Protees de escalada devem ser instaladas de forma ponderada e muito bem pensada, nem sempre excesso de grampos significa maior segurana, a qualidade destes e o posicionamento so de fundamental importncia. A escalada em rocha um esporte relativamente novo. Grampos so danosos rocha e deve se ter cincia disto antes de efetuar um furo, preservando ao mximo as montanhas para as prximas geraes. Sempre que possvel deve-se utilizar protees mveis, nunca se deve instalar protees fixas prximo a fendas, a escalada em mvel proporciona uma escalada limpa, e minimiza os efeitos da passagem do escalador por aquele trecho de rocha.

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1.2.1 Chapeletas A chapeleta como visto na figura 07, constituda por uma chapa dobrada com dois orifcios, um para fixao na rocha, e um olhal para o mosqueto, o tipo de proteo fixa mais utilizada atualmente no mundo. A desvantagem de uso de chapeletas, que na maioria dos casos estas no so apropriadas para o rapel, pois a expessura de 3 mm da chapa danificaria a corda, fazendo com que o escalador abandone equipamento caso tenha que descer do meio da via.

Figura 7 Proteo de escalada do tipo chapeleta. Fonte: Bonier.

Existem chapeletas prprias para rapel, mas devido ao maior custo so utilizadas somente em pontos de parada (reunies), um destes modelos pode ser visto na figura 08. Atualmente existem empresas nacionais fabricando chapeletas que atendem as normas internacionais, com designers inovadores e com preos competitivos frente s importadas.

Figura 8 Proteo de escalada do tipo chapeleta, prpria para rapel. Fonte: Bonier.

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1.2.1.1 Sistema de Fixao Mecnica para Chapeletas A grande maioria das chapeletas fixada de forma mecnica na rocha, atravs de sistemas de expanso, com parafusos do tipo chumbador (parabolt), como visto na figura 09, este sistema de fixao um dos mecanismos mais recomendado e tambm o mais utilizado.

Figura 9 Fixao mecnica de chapeleta. Fonte: Duane Raleigh.

Para instalao do parabolt deve-se fazer um furo na rocha com o mesmo dimetro do parabolt, se introduz o parabolt no furo com auxlio de um martelo, a expanso se d pelo torque na porca, e facilmente controlada. Conforme mostra a figura 10.

Figura 10 Ilustrao da instalao de um parabolt. Fonte: Tecnart

Outros sistemas de fixao mecnica podem ser vistos na figura 11, mas apresentam desvantagens como dificuldade na instalao, expanso ineficiente, e custo mais elevado.

Figura 11 - Outros sistemas mecnicos, Rivet, Spit. e Long Life. Fonte: Duane Raleigh.

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1.2.1.2 Sistema de Fixao Qumica para Chapeletas

O sistema de fixao visto na figura 12 muito eficiente e seguro. Contudo pouco utilizado. A fixao feita utilizando uma barra roscada e resina epxi do tipo bi componente. A resina atua em todo o orifcio tornando a fixao muito mais segura, principalmente em rochas frgeis.

Figura 12 Fixao qumica de chapeleta. Fonte: Duane Raleigh.

As desvantagens deste sistema de fixao esto no tempo de cura da resina, algumas resinas necessitam de uma semana para obter o endurecimento mximo, e no fato de ser necessrio um orifcio com 2 mm a mais que o dimetro da barra roscada para se ter uma rea satisfatria para atuao da resina.

1.2.2 Grampos Qumicos So protees constitudas na maioria das vezes de uma nica pea, possuem seo adequada para efetuar o rapel diretamente no olhal do grampo, e esto entre as protees mais resistentes que existem. A maior desvantagem deste sistema so os altos custos, por este motivo grampos qumicos so raramente vistos no Brasil. Outra desvantagem de qualquer proteo qumica o tempo de cura da resina, no sendo vivel para a utilizao em conquistas de vias, sendo indicado apenas para retro grampeao (corda fixa no topo para instalao das protees). Existem diversos tipos de grampos qumicos, que tem seus formatos, conforme utilizao e fabricante, alguns exemplos destes grampos qumicos podem ser vistos na figura 13.

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Figura 13 Exemplos de protees qumicas. Fonte: Fixe Climbing.

1.2.3 Grampos Ps. Conforme Frederico Noritomi (2001), este tipo de proteo fixa foi criada em 1912 pelo conquistador do Dedo de Deus, o ferreiro Jos Teixeira Guimares. O grampo P uma inveno tipicamente brasileira, teve papel fundamental na histria do montanhismo brasileiro, sendo uma das primeiras protees fixas desenvolvidas no mundo. Por ser de fcil fabricao, instalao, e principalmente barato talvez a proteo mais utilizada at hoje na maior parte do Brasil. O grampo P visto na figura 14 constitudo de uma haste principal geralmente com dimetro de 3/8 ou 1/2 polegada, e um olhal soldado geralmente de 3/8 de polegada, permitindo com isso a passagem da corda diretamente no grampo para se efetuar o rapel.

Figura 14 Grampo P. Fonte: Montanha.bio.br

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Contudo, o grampo P apresenta uma srie de problemas e por este motivo existe uma tendncia principalmente por parte das geraes mais novas de escaladores para que este tipo de proteo venha deixar de ser utilizada. Alguns dos problemas que o grampo P apresenta so: - Falta de homologao; - Baixa resistncia em comparao ao dimetro do furo; grampos de 1/2 polegada resistem cerca de 1400 kg quando instalados de maneira convencional, enquanto que um parabolt com o mesmo dimetro tem resistncia aproximada de 4778 kg; - Falta de padronizao na confeco; a grande maioria dos grampos fabricados no Brasil so feitos sem nenhum tipo de controle e conhecimento metalrgicos, sendo muitas vezes confeccionados em serralherias de fundo de quintal; - Fixao deficiente; grampos Ps so fixados apenas atravs do atrito entre as paredes do furo na rocha e o corpo do grampo, a primeira parte do furo geralmente feita com uma broca de 1/2 polegada a segunda metade do furo feita com uma broca de 12 mm, exigindo com isso experincia do conquistador para uma colocao confivel. Nunca se devem utilizar grampos Ps em paredes negativas; Existe o projeto de um grampo P forjado que seria instalado com olhal para baixo, mas o alto custo torna o projeto invivel.

1.3 Normas

1.3.1 Norma UIAA 123 para Protees de Escalada em Rocha do Tipo Chapeleta A norma que regulamenta Protees de Escalada em Rocha a UIAA 123(2004), que atualmente passa por reviso parcial no que se refere proteo do tipo

chapeleta+parafuso+porca. As exigncias para este tipo de sistema de proteo so: - Resistncia mnima ao cisalhamento de 25 kN; - Possuir resistncia mnima a trao de 20 kN; - Todos os cantos devem ser arredondados com um raio mnimo de 10 mm; - Espessura mnima de 3 mm;

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- Arredondamento da superfcie de contato com o mosqueto com no mnimo 0,2 mm de raio; - O olhal da chapeleta deve ser grande o suficiente para a passagem de dois cilindros, um com 11 mm e outro com 15 mm de raio. Estas informaes podem ser vistas de forma compacta na figura 15.

Figura 15 Ilustrao da Norma UIAA123. Fonte: Modificada de UIAA

1.3.2 Norma UIAA123 Para Protees de Escalada em Rocha em Ambientes Marinhos A atual Norma UIAA 123 traz novos parmetros para protees de escaladas instaladas em ambientes litorneos, a norma considera que uma via de escalada est em ambiente litorneo quando se encontra at 5 quilmetros afastados da costa. Exigncias:

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- A proteo dever ser formada de uma nica pea com um eixo slido por furo, fixada no lugar usando somente um agente qumico; - O raio de qualquer parte da proteo que possa ter contato com a corda ou mosqueto deve ter no mnimo 3 mm; - Todas as bordas que podem ter contato com a mo do usurio aps a instalao deveram estar livres de rebarbas; - Aps a instalao da proteo, o olhal deve ser grande o suficiente para acomodar dois cilindros, um do dimetro de 15(0.1) mm e um de dimetro 11(0.1) mm; - A proteo deve ter uma resistncia mnima ao cisalhamento de 25 kN e de 20 kN a trao; - Os seguintes materiais so permitidos para protees de escalada em rocha em ambientes litorneos. Estes materiais foram selecionados devido a sua resistncia a corroso por pite, corroso em fendas e tambm corroso sob tenso. Os materiais recomendados esto listados aproximadamente em ordem crescente de resistncia:

TIKRUTAN Inconel 625 Hastelloy C EN 1.4547 (254 SMO) EN 1.4652 (654 SMO) EN 1.4462 (2205)

(titnio comercialmente puro ou ligado) (liga de nquel) (liga de nquel) (ao inoxidvel austentico) (ao inoxidvel austentico) (ao inoxidvel duplex)

Outros materiais com propriedades semelhantes sero permitidos. Alguns exemplos de projetos possveis so mostrados na figura 16:

Figura 16 Possveis projetos para utilizao em ambientes litorneos. Fonte: Modificada de UIAA

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1.4 Casos de Falhas em Protees de Escalada Devido Ao da MaresiaRotas de escalada esportiva modernas permitem que o escalador se focalize apenas em fazer movimentos para progredir na rocha sem se preocupar com as conseqncias de possveis quedas. Protees modernas possuem resistncia muitas vezes superior exigida, e podem receber mltiplas quedas sem apresentar qualquer desgaste. Entretanto, poucos escaladores sabem que estas protees so suscetveis corroso e a falha repentina. Segundo John Byrnes (2003) reas tropicais de escalada, a beira mar, tais como a praia de Railae na Tailndia e a ilha de Cayman Brac no Caribe foram as primeiras h experimentar srios acidentes devido falha de protees. O que pior, que muitos destes escaladores feridos no tiveram quedas, os parafusos ou chapeletas quebraram quando o escalador estava pendurado descansando na proteo.

1.4.1 Falha em Chapeletas Segundo John Byrnes (2003), alm dos casos de falhas em quedas ou quando o escalador descansava ancorado na proteo, sabe-se que algumas chapeletas de ao inoxidvel quebraram de forma frgil com uma pequena martelada, tambm se tem registros de chapeletas que foram rompidas com os dedos, a figura 17 um exemplo de chapeleta que se rompeu na Tailndia.

Figura 17 Chapeleta de ao inoxidvel rompida na Tailndia. Fonte: Eduardo Machado.

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Locais como Hong Kong tambm apresentam problemas devido ao da maresia, a chapeleta da marca Petzl vista na figura 18 se rompeu na via Oriental Dragon setor Technical Wall.

Figura 18 Chapeleta de ao inox da marca Petzl rompida em Hong Kong. Fonte: Sport Climbing Fun Club

1.4.2 Falha em Parabolts Conforme Skip Harper (2000), na maioria dos casos os parafusos de inox se rompem junto superfcie da rocha e como pode ser visto na figura 19 apresentam uma descolorao acentuada.

Figura 19 Corroso acentuada em parabolt, diversos parafusos como estes se romperam aps quatro anos. Fonte: John Byrnes

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Alm de romperem-se sob as mesmas condies das chapeletas, muitos parafusos romperam sob o torque da chave ao se tentar remover a porca. Parafusos de ao inoxidvel tambm falharam na frica do Sul, mas nestes casos a fratura do parabolt visto na figura 20 ocorreu no interior da rocha.

Figura 20 Um dos parabolts que falharam em Western Cape, zona litornea da frica do Sul. Fonte: Climb ZA

1.4.3 Falha em Porcas Segundo Skip Harper (2000) uma porca em particular de ao inox vista na figura 21 estava em uma rota de Cayman Brac por apenas quatro anos. Uma chave de boca foi usada para remov-la, assim que uma leve presso foi aplicada sobre a porca, um forte rudo foi ouvido, e a porca soltou-se caindo longe.

Figura 21 Porca de Cayman Brac rompida ao tentar ser removida Fonte: John Byrnes

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Isto acontece com muito mais freqncia aos parabolts e as chapeletas do que s porcas, mas como pde ser observado nem mesmo elas esto imunes aos problemas ocasionados pela corroso. O grande problema deste tipo de corroso no ao inoxidvel que aparentemente, ao olhar a superfcie da proteo estava perfeita. Como pode-se observar, todos os elementos que constituem o sistema, chapeleta parafuso e porca, quando submetidos ao da maresia so suscetveis falhas repentinas.

1.5 Mecanismos de CorrosoA seguir sero apresentados os principais mecanismos de corroso encontradas em protees de escalada em rocha que foram submetidas ao da maresia.

1.5.1 Corroso Galvnica Segundo Gentil (1996) a corroso galvnica ocorre quando dois ou mais metais com potenciais eltricos diferentes, esto em contato na presena de um eletrlito, esta diferena de potencial faz com que ocorra uma transferncia de eltrons entre os metais dissimilares, formando com isso uma pilha galvnica. A corroso galvnica tem como caracterstica apresentar corroso localizada prxima regio de contato entre os metais, o metal que funciona como anodo sofre profundas perfuraes, e com isso uma grande perda de material, como pode se observar na figura 22.

Figura 22 Chapeleta de inox com porca e parafuso de ao galvanizado. Fonte: Safer Cliffs Australia

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Quando se forma uma pilha galvnica a corroso no anodo (metal que fornece eltrons) severamente maior que a corroso isolada desse mesmo material sob influncia do mesmo meio corrosivo (eletrlito). Por sua vez a corroso no catodo (metal que recebe eltrons) severamente menor que a corroso isolada desse metal no mesmo meio corrosivo. A figura 23 apresenta os graus de corroso em contatos bi metlicos, como visto taxa de corroso do ao inox (vermelho) no influenciada pelo par metlico com o Ao (verde), j este sofre um aumento considervel na taxa de corroso devido ligao com o inox.

Figura 23 Graus de corroso em contatos bi metlicos. Fonte: Modificada de Gentil (1996). Legenda: 1, ouro, platina, rdio e prata; 2, monel, inconel e liga nquel-molibdnio; 3, cobre-nquel, solda de prata, bronze alumnio, bronze estanho e bronze para canho; 4, cobre, lates e alpaca; 5, nquel; 6, chumbo, estanho e soldas fracas; 7, ao e ferro fundido; 8, cdmio; 9, zinco; 10, magnsio e ligas de magnsio (cromatizadas); 11, aos inoxidveis austenticos, 18Cr - 8Ni; 12, ao inoxidvel 18Cr - 2Ni; 13, ao inoxidvel 13Cr; 14, cromo; 15, titnio; 16, alumnio e ligas de alumnio; A, a taxa de corroso do metal de referncia no influenciada pela ligao, ou conexo com o metal de contato; B, a taxa de corroso do metal de referncia pode sofrer pequeno aumento pela ligao com o metal de contato; C, a taxa de corroso do metal de referncia sofre aumento considervel pela ligao com o metal de contato; D, na presena de umidade, mesmo em condies de pouca agressividade, evitar essas ligaes sem que sejam usadas medidas protetoras; O, ausncia de dados disponveis (Gentil, 1996, p. 79).

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1.5.2 Corroso por Esfoliao Conforme Gentil (1996), a corroso por esfoliao ocorre paralelamente superfcie do metal. Ocorre em chapas laminadas onde os gros so achatados e alongados, proporcionando assim que segregaes ou incluses presentes sejam alteradas por trabalho mecnico, transformadas em plaquetas alongadas. O ataque corrosivo atinge as incluses ou segregao alongada, e a corroso ocorrer atravs de planos paralelos superfcie do metal sendo mais comum em frestas. Quando a corroso est em estado avanado ocorre a separao das camadas que sofrem ao corrosiva, consequentemente ocorre a separao de placas paralelas superfcie da chapeleta, como pode se observar na figura 24.

Figura 24 Chapeleta de alumnio em processo de esfoliao. Fonte: Safer Cliffs Austrlia

1.5.3 Corroso por Pitting Conforme Gentil (1996), na presena de oxidantes como o oxignio o ao inoxidvel forma uma pelcula de xido de cromo que torna o ao inoxidvel resistente a vrios meios corrosivos. Contudo segundo Gentil, elementos como ons de cloretos mesmo em pequenas concentraes interferem na formao e integridade dessa pelcula. ons de cloreto causam descontinuidades no filme protetor do inox. A pequena rea exposta onde os ons romperam pelcula atua como anodo para grande rea catdica. A

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hidrlise de ons metlicos, originados na rea andica causa a diminuio do pH (valores prximos a 2) impedindo assim o reparo da pelcula protetora. Este tipo de corroso origina a formao de pitting, que apesar de ser inicialmente lenta, uma vez estabelecida, pode-se considerar o processo autocataltico, produzindo condies para o crescimento contnuo do pitting, acelerando assim o processo corrosivo. Na figura 25 esto apresentadas varias formas de pitting, tambm conhecidos como corroso puntiforme, conforme a norma G 46-76-ASTM.

Figura 25 Vrios tipos de pitting, segundo a ASTM. Fonte: Modificada de Corrosion Clinic

1.5.4 Corroso sob Tenso Segundo Gentil (1996), a corroso sob tenso ocorre quando temos a combinao de tenses residuais ou aplicadas e a presena de um meio corrosivo. Como pode-se observar o colapso do material, este mecanismo recebe o nome de Corroso sob Tenso (stress corrosion cracking). A fratura do material ocorre em um perodo bem menor que a soma isolada das aes de tenso e corroso. No geral as tenses residuais do material so provenientes de operaes de dobra, estampagem e solda. As tenses aplicadas no caso das protees de escalada do tipo chapeleta e parabolt decorrem do torque aplicado na porca para fixao do sistema, como pode ser observado na figura 26 essa tenso provocou o surgimento das trincas na parte de trs da chapeleta (rea de contato com a rocha), e no poderia ser vista at que a chapeleta fosse removida.

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Figura 26 Corroso sob Tenso em chapeleta de inox retirada de Cayman Brac. Fonte: John Byrnes

Como pode ser observada na figura 27, a corroso sob tenso fraturante caracterizada pela falha no ponto , dentro da zona elstica do material, no grfico tenso x

deformao. Como a falha ocorre abaixo do limite de escoamento do material a caracterstica da fratura na corroso sob tenso do tipo frgil, ou seja, ocorre de forma catastrfica antes da proteo sofrer deformao plstica. Um ponto importante na corroso sob tenso que praticamente no existe perda de massa. A proteo aparenta estar intacta at o momento que vem a falhar, muitas vezes, a falha se da simplesmente com o peso do escalador.

Figura 27 Grfico tenso x deformao,

ponto de falha do material na presena do meio corrosivo. Fonte: Gentil (1996).

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A velocidade de ocorrncia da corroso sob tenso depende: - Da tenso, quanto maior, mais rpido ocorrer fratura do material, deve se evitar concentradores de tenso como entalhes, solda, etc; - Da intensidade do meio corrosivo; - Da umidade relativa do ar; - Da temperatura, a corroso cresce com o aumento da temperatura; - Do tamanho de gro, geralmente a corroso aumenta com o tamanho do gro do material. - Da estrutura cristalina, a estrutura do tipo cbica de corpo centrado, c.c.c, do ao inoxidvel ferrtico muito mais resistente a solues aquosas de cloreto que o ao utilizado atualmente em protees, que o austentico, ou seja, tem a estrutura do tipo cbica de face centrada, c.f.c.

1.5.4.1 Mecanismos da Corroso sob Tenso Conforme Gentil (1996) o mecanismo da corroso sob tenso, envolve basicamente duas etapas: - Nucleao da Trinca; - Propagao da Trinca; A nucleao da trinca na corroso sob tenso associada a formao de pitting ou a emergncias, na superfcie metlica, estas discordncias danificam a pelcula protetora do metal, expondo assim a estrutura cristalina do metal. A trinca pode se propagar de maneira intergranular (intercristalina) ou intragranular (transgranular). Na fratura intergranular, a trinca se d no contorno dos gros cristalinos. Isto ocorre devido a rea de maior energia no contorno de gro, tornando essa regio mais propensa corroso do que a sua matriz. Esta rea de maior energia se deve no s a estrutura desordenada dos tomos, nas posies intermedirias da malha cristalina, mas tambm a grupos de discordncia e tomos de impurezas, sendo assim esta regio pode apresentar uma composio qumica diferente, em muitos casos possvel demonstrar um carter andico dos contornos de gro em relao matriz, mesmo com a ausncia de tenso, no entanto sob a ao de tenso a velocidade de penetrao de trincas acentuadamente maior que na penetrao puramente qumica.

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Na fratura intragranular, ocorre uma fratura que envolve um mecanismo de corroso que s ocorre na presena de tenso. Este tipo de corroso pode ser observado somente em ligas, e na sua maioria em estruturas cbicas de face centrada (c.f.c), como nos aos inoxidveis austenticos, e ligas de alumnio.

1.5.4.2 Metais Suscetveis Corroso sob Tenso na Presena de Cloretos. Segundo Gentil (1996), ligas de alumnio sofrem fratura intercristalina na presena de ons de cloreto, relacionada a presena de precipitados formados durante o endurecimento do metal. Os caminhos preferenciais para a propagao da corroso alm dos contornos de gro so as regies adjacentes aos precipitados. Ligas de titnio sofrem corroso em atmosferas ricas em cloreto, em geral a corroso se d de forma intercristalina e se relaciona com a estrutura do material, o controle de tenses residuais muito usado em tais casos. J nos aos inoxidveis, a fratura transgranular do ao inox austentico em meios clordricos bastante comum. Estudos aprofundados sobre a influncia de elementos de liga vem sendo realizados, dos elementos que aumentam a resistncia dos aos inoxidveis austenticos o nquel recebe principal destaque, ligas com alto teor de nquel so imunes corroso sobre tenso, tendo como desvantagem o alto custo.

1.5.5 Atmosfera Marinha Segundo Gentil, a intensidade da ao corrosiva varia conforme a quantidade de partculas de sais e umidade depositada na superfcie do metal. Evidentemente, em contato com umidade relativa do ar e nvoa salina, a corroso ser mais acentuada. Velocidade do vento, condies das ondas, tempo de exposio, distncia e altura em relao ao mar so fatores que influenciam o depsito de sais nas superfcies. Os sais presentes na maresia so higroscpicos, ou seja, absorvem gua, logo tendem a formar uma pelcula lquida salina na superfcie metlica das protees deixando estas expostas a ao corrosiva desta soluo.

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Chuvas tambm influenciam na intensidade corrosiva em ambientes marinhos, chuvas freqentes removem a pelcula salina da superfcie metlica, sendo assim paredes negativas e reas abrigadas da chuva tendem a sofrer um processo corrosivo maior que reas expostas. O calor influncia a taxa de corroso, regies tropicais tendem a ser mais corrosivas.

2. MATERIAIS E MTODOS

2.1 Introduo

Para a aquisio de amostras de protees de escalada submetidas ao da maresia escolheu se as falsias baslticas de Torres, no litoral norte do estado, pois no Rio Grande do Sul o nico local em que se pratica escalada em rocha em ambiente litorneo, atraindo um bom nmero de adeptos do esporte, principalmente nos meses mais quentes do ano. Como pode se observar na figura 28, a escalada se divide em trs setores principais: Torre Sul, Furnas, e Morro do Farol.

Figura 28 Setores de escalada em Torres. Fonte: Google Earth

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Torres conta com mais de 50 vias de escalada, contudo grande parte destas vias se tornaram impraticveis em poucos anos, devido a ao implacvel da maresia nas protees de ao carbono, como pode se observar na figura 29.

Figura 29 Protees antigas instaladas em Torres. Fonte: Orlei Jr.

Tendo conscincia dos danos causados rocha (excesso de regrampeaes), e do comprometimento da segurana em funo de protees confeccionadas com materiais inadequados para uso em ambientes sujeitos a ao da maresia, a Associao Gacha de Montanhismo (AGM) a partir do ano de 2001 vem promovendo mutires de regrampeaes e incentivando a abertura de novas vias com protees de ao inoxidvel. Estas protees se mostraram duradouras e seguras, e at o presente momento no foram substitudas. No ano de 2004 a edio n 9 da extinta revista de escalada Head Wall, publicou a matria intitulada Tailndia o Paraso Oriental, onde o autor Marcelo Braga relatou o problema das protees na Tailndia. A partir desse momento, escaladores, associaes e federaes do Brasil vm discutindo a respeito do tipo de proteo a se adotar em ambientes litorneos. No dia dezenove de dezembro de 2006 a Federao de Montanhismo do Estado do Rio de Janeiro (FEMERJ), (apud WEBVENTURE) divulgou o seguinte comunicado oficial, "Tendo em vista parecer da UIAA, a FEMERJ recomenda no usar material inox a beira mar. Muitos escaladores adotaram protees de ao carbono 1020 galvanizadas a quente alegando que neste material a corroso claramente visvel e assim a proteo pode ser substituda assim que a proteo no apresentar mais segurana.

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Em Torres protees galvanizadas tem uma vida til de 2 a 3 anos e por esse motivo praticamente deixaram de ser utilizadas, protees de ao inoxidvel continuam sendo adotadas como padro mesmo com a dvida quanto a sua segurana.

2.1.1 Obteno de Amostras Submetidas Ao da Maresia

Para se obter amostras de protees submetidas ao da maresia entrou se em contato com o escalador Eduardo Cesar Tondo da Comisso Tcnica da AGM, que se mostrou muito interessado e disposto a ajudar, o mesmo abriu grande parte das vias de Torres, e forneceu muitas informaes importantes para a realizao deste trabalho. Em um encontro com os escaladores Eduardo Csar Tondo e Lus Henrique Cony na praia de Torres, os mesmos autorizaram as trocas de chapeletas em suas vias, e forneceram os dados referentes a cada via. O escalador Orlei Jr. conquistador da via Extremo Sul, foi contatado e tambm autorizou a troca de duas chapeletas, pode se ver no detalhe ampliado da figura 30 a troca das chapeletas.

Figura 30 No detalhe Alexandre Porto Bonow durante a troca de duas chapeletas da via Extremo Sul. Fonte: Helen Silva

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No foi possvel entrar em contato com o conquistador de uma via na Torre Sul, onde foi trocada uma chapeleta com aproximadamente um ano e meio da marca Bonier por outra nova e idntica. A relao de todas as chapeletas trocadas pode ser vista no quadro 02.

VIA PHD ? Extremo Sul Master Blaster Maldio Quantum Curto G.C.V

SETOR Torre Sul Torre Sul Furnas Morro do Farol Morro do Farol Morro do Farol Morro do Farol

POSIO 1 7 1 1 e 2 5

INSTALAO 2005 2006 2007 2001

MARCA Petzl Bonier Bonier Petzl

QUANTIDADE 7 1 2 1

1

2005

Petzl

1

1

2005

Cuia

1

C. Interrompido

1

2005

Cuia

1 TOTAL: 14

Quadro 02: Relao das chapeletas substitudas em Torres

Alm das quatorze chapeletas de ao inox descritas no quadro, foram fornecidas pelo escalador Eduardo Csar Tondo, oito chapeletas da marca Fixe de ao carbono bicromatizadas em diferentes estados de corroso, retiradas em regrampeaes passadas, expostas por perodos de dois a quatro anos. Praticamente todas as chapeletas de inox foram instaladas a partir de 2005, apenas um exemplar exposto desde 2001 foi conseguido, existem muitas chapeletas de inox que foram instaladas em 2001, contudo estas so chapeletas de parada, as quais foram instaladas com parabolts antifurto o que impossibilitou a remoo da mesma.

2.2 Recursos Fsicos e MateriaisTodo o planejamento das etapas para a realizao deste trabalho de concluso de curso ocorreu no Laboratrio de Metalurgia Fsica da UFSM. Para execuo destas etapas, alm da

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estrutura fsica do prprio laboratrio, foram utilizados recursos do Laboratrio da Qumica da UFSM, Laboratrio de Fundio e Soldagem da UFSM, Laboratrio de Microscopia Eletrnica de Varredura da UFSM, Ncleo de Automao e Processos de Fabricao (NAFAUFSM), do Laboratrio de Metalurgia Fsica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LAMEF-UFRGS), e tambm utilizou-se recursos prprios.

2.3 MetodologiaA metodologia empregada para se fazer a anlise das protees de escalada tem como base a comparao de diferentes tipos e estados de protees, para isso foram realizados vrios experimentos com o intuito de se atingir o objetivo do trabalho.

2.3.1 Ensaios de Corroso Como foi descrito na definio de corroso sob tenso, este tipo de corroso ocorre quando temos a combinao de tenses residuais ou aplicadas e a presena de um meio corrosivo. Com o objetivo de observar regies de tenso em chapeletas foi realizada uma experincia com gel de gar. Conforme Gentil(1996) foram aquecidos at a ebulio 1000ml de gua destilada, misturando se 15 g de gar, adicionou se 10 g de cloreto de sdio e 1,5 g de ferricianeto de potssio, agitou-se tudo at a solubilizao e acrescentou-se 10 ml de soluo com 1% de fenoftalena, a disperso ainda quente foi passada aos recipientes ocupando cerca de 1 cm de sua altura, foi deixado a soluo esfriar at se formar o gel, foram ento adicionadas as chapeletas a cada recipiente e cobertas pela soluo que foi mantida aquecida como pode ser visto da figura 31.

Figura 31 Experincia com o gel de gar.

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O resultado esperado desta experincia que, aps algumas horas, fossem observadas reas azuis onde houvesse deformaes na chapa, indicando as reas andicas e no restante uma colorao vermelha indicando as reas catdicas.

2.3.2 Microscopia Eletrnica Para analisar a superfcie da quarta chapeleta da via PHD fez-se a limpeza e remoo da camada de xido aderida proveniente da oxidao do parabolt de ao galvanizado, com uma soluo de cido oxlico, e em seguida a pea foi lavada com gua abundante para remoo do cido. Para se efetuar a microscopia, utilizou-se um microscpio eletrnico de varredura da marca Thermo Noran Jeol modelo JSM-6360 visto na figura 32.

Figura 32 Microscopia eletrnica de varredura

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2.3.3 Metalogrfia A Metalogrfia foi realizada em trs chapeletas, uma da marca Fixe modelo antigo retirada de Ivor (local no afetado pela maresia), exposta por dois anos, uma Bonier retirada de uma via desconhecida de Torres, exposta por aproximadamente um ano e meio, e em uma Petzl, quarta chapeleta da via PHD, exposta em Torres por dois anos. Os cortes foram realizados na longitudinal e na transversal das trs chapeletas. As dimenses das reas cortadas no tornaram possvel o embutimento tradicional em baquelite, para embutir as peas e facilitar os processos de lixamento e polimento, o embutimento foi realizado com resina de polister (resina de fibra de vidro), como visto na figura 33. A anlise via microscopia tica foi feita primeiramente sem ataque qumico, e numa segunda anlise submeteu-se as amostras a ataque com reagentes para se revelar a microestrutura do material. Para a amostra em ao carbono foi usado Nital 3%, e para a de inox o reagente foi uma soluo de Marbles, composta de 4gr de CuSO4, 20 ml de HCl, e 20 ml de H2O.

Figura 33 Cortes e embutimentos.

47

2.3.4 Ensaio de Trao Para se avaliar a perda da resistncia em funo da exposio a maresia foi realizado um ensaio de trao em vinte chapeletas expostas a ao da maresia na praia de Torres e em mais 15 chapeletas que no foram expostas a ao da maresia. Objetivando-se uma aquisio de dados completa e precisa, optou-se por realizar os ensaios de trao no Laboratrio de Metalurgia Fsica (LAMEF) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Os dados da mquina de trao foram repassados, foi desenvolvido ento um dispositivo de fixao para a realizao do ensaio. A concepo proposta para o dispositivo de fixao e ensaio da chapeleta foi feita mantendo se a linha dos esforos passando pelo eixo central da mquina, alinhada com o sentido de aplicao da carga, como pode ser visto na figura 34.

Figura 34 Chapeleta e o dispositivo desenvolvido para o ensaio. Fonte: Csar Rosa

A confeco do dispositivo foi realizada no NAFA, a parte superior do dispositivo foi usinada a partir de uma barra cilndrica de ao 1045 com 60 mm x 220 mm, a parte inferior do dispositivo foi usinada a partir de uma barra cilndrica de ao 1045 com 40 mm x 200 mm, a fixao na mquina de ensaio foi feita atravs de uma rosca interna M27 passo 2, tanto na

48

parte superior quanto na parte inferior do dispositivo, a idia inicial foi de confeccionar o elemento de ligao entre a parte inferior do dispositivo e a chapeleta, simulando o dimetro de 10 mm do mosqueto. Problemas no processo de curvamento desta pea fizeram com que se opta se por utilizar uma anilha de 15 mm de dimetro que foi adquirida pronta. A diferena de dimetro adotado pode ter influenciado nos resultados, j que uma maior rea de contado distribui melhor a fora na chapeleta, e esta tende a suportar uma maior carga em comparao aos dados dos fabricantes. Contudo, o ensaio foi feito de forma comparativa entre chapeletas novas (sempre que possvel) e usadas. Portanto, o dimetro da anilha no influenciou neste quesito. Na chapeleta da marca UH de fabricao argentina o dimetro do furo no tornou possvel introduo da anilha, e para realizar os ensaios desta marca de proteo foi utilizada uma malha rpida. A fixao da chapeleta no dispositivo superior foi feita atravs de porca e um parafuso allen M10 classe 12.9, e com rosca parcial. Na figura 35 pode-se verificar o dispositivo montado na mquina durante a realizao do ensaio em uma das chapeletas testadas.

Figura 35 - Ensaio de trao das chapeletas

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O ensaio foi realizado em um mquina servo-hidrulica MTS modelo 810 com capacidade da carga de 100 kN. A mquina de trao conta com uma clula de carga e um sensor de deslocamento os resultados so passados para o computador que gera uma planilha e assim se obtm o grfico carga x deslocamento. A taxa de aquisio de dados foi de 10 Hz, e conforme dado retirado do site do fabricante Bonier a velocidade de deslocamento foi de 5 mm/min.

2.3.5 Analise Qumica do Material Para se determinar a composio qumica de cada tipo de chapeleta, sete amostras foram encaminhadas ao LAMEF (UFRGS), onde foram submetidas espectrometria de emisso ptica.

3. RESULTADOS E DISCUSSES

3.1 Estudo de CampoAlguns casos prticos de corroso descritos no item 3.5 foram observados nas amostras da praia de Torres. 3.1.1 Corroso Galvnica Formada por Metais Dissimilares Durante a busca por amostras observou-se que as protees da via PHD apresentavam a formao de um par galvnico entre a chapeleta de ao inox e o parabolt de ao galvanizado. As porcas estavam trincadas e em avanado estado de corroso. O problema foi relatado ao conquistador da via Lus Henrique Cony que concordou com a remoo de todas as sete protees da via, foram fornecidas sete chapeletas novas ao conquistador para regrampeao futura da via. Na figura 36 observa-se os restos de um conjunto chapeleta/parabolt de grampeaes antigas, ambos de ao carbono, totalmente corrodos pela ao da maresia, e uma chapeleta de inox antes da remoo, com parabolt e porca em ao galvanizado.

50

No foi possvel retirar as porcas usando a chave de boca, pois as mesmas se desmanchavam ao toque dos dedos, para remoo foi utilizado um martelo e uma talhadeira, algumas porcas foram removidas com um nico golpe da talhadeira.

Figura 36 Par galvnico em chapeleta de inox com parabolt de ao, e os restos de uma chapeleta antiga.

A figura 37 mostra a comparao de duas porcas originalmente com o mesmo dimetro, ambas foram expostas a maresia por pouco mais de dois anos, a da esquerda retirada da via PHD com o auxilio de uma talhadeira, de ao galvanizado, e estava instalada com chapeleta de Inox, esta foi porca em melhor estado que se retirou da via. A da direita de ao inox, retirada da via Mster Blaster, estava instalada com materiais similares, e no apresentou corroso galvnica.

Figura 37 Comparao entre uma porca galvanizada, e uma de inox, expostas pelo mesmo perodo.

51

Uma observao importante foi que parabolts antigos de ao galvanizado que haviam sido instalados com chapeletas de materiais similares na mesma via, instalados a poucos centmetros e expostos a pelo menos o dobro do tempo apresentavam melhores condies que os mais recentes, comprovando a ao devastadora da corroso galvnica combinada com uma atmosfera rica em cloretos. Conforme Gentil (1996), um ponto importante na corroso galvnica a relao entre rea catdica e andica, a corroso ser tanto mais severa quanto maior a rea catdica e menor a andica, pois se ter uma densidade de corrente muito alta no anodo, que ser corrodo mais rpido e facilmente. Isto pode ser observado na figura 38, onde nota se com mais detalhe o efeito da corroso galvnica no parabolt da Via Extremo Sul antes da substituio feita pelo conquistador. A chapeleta de ao inoxidvel atua como material catdico, o parafuso e porca de ao galvanizado atuam como material andico, e possuem uma rea bem menor que a chapeleta.

Figura 38 Proteo exposta por aproximadamente dois anos, Via Extremo Sul em Torres. Fonte: Orlei Jr

52

J se a rea catdica for muito menor que a andica a corroso no ser to intensa e concentrada, como pode se observar na figura 39. A chapeleta de ao carbono bicromatizado, atua como material andico o parabolt, porca e arruela de ao inoxidvel atuam como material catdico, apesar da formao da pilha galvnica a chapeleta apresenta um estado de corroso ligeiramente pior que outras chapeletas, onde no foram formadas pilhas, expostas por um mesmo perodo. Isto ocorre devido a grande rea andica exposta ao eletrlito em comparao a rea catdica, assim a corroso no to intensa como no caso anterior, onde o parabolt e a porca so mais atacados.

Figura 39 Proteo exposta em Torres por aproximadamente dois anos, Via Maldio Quantum.

3.1.2 Corroso por Esfoliao em Chapeletas

Analisando as chapeletas de ao carbono protegidas por camada bicromatizada, da marca Fixe, modelo velho, que foram substitudas, por processo de regrampeao, efetuado pelo conquistador Eduardo Csar Tondo, visando-se manter a segurana das escaladas, podese observar que essas apresentam um processo de corroso bastante avanado. Neste lote de amostra encontraram se chapeletas expostas ao da maresia por perodos de dois a quatro anos. Na avaliao das chapeletas observou-se que todas apresentavam um estado avanado de corroso, a camada protetora havia sido consumida, deixando o metal exposto. Nas

53

chapeletas expostas por um perodo maior, o mecanismo de corroso por esfoliao pde ser facilmente observado, conforme observado na figura 40. Conforme visto no item 3.5.2, este mecanismo de corroso caracterstico de materiais que apresentam segregao ou bandeamento, devido a laminao ou a presena de incluses no metlicas alongadas.

Figura 40 Chapeleta em processo de esfoliao, exposta em Torres por aproximadamente quatro anos.

3.1.3 Corroso por Pitting em Chapeleta

Das amostras retiradas das vias de Torres, as que so feitas de ao inoxidvel no apresentam corroso acentuada, e aparentemente esto em bom estado. Entretanto fazendo-se uma anlise mais minuciosa usando a lupa, observou-se que algumas amostras apresentavam regies com corroso do tipo pitting, como pode se observar na figura 41. A corroso por pitting neste tipo de material pode ocorrer de varias formas, conforme mostrado no item 3.5.3. Assim sendo o material aparentemente pode parecer pouco corrodo externamente, mas internamente pode estar bastante degradado, o que pode passar uma falsa idia de que o material esteja integro.

54

Figura 41 Corroso por pitting em chapeleta de inox exposta em Torres por aproximadamente um ano e meio.

3.2 Resultados do Ensaio de CorrosoEsperava-se que em 48 horas fossem observadas reas de colorao azul junto s reas de dobra e corte (reas andicas), e reas de colorao vermelha onde no houvesse deformao. No entanto, isto no foi observado devido natureza do ao inox, e pela presena da camada protetora das chapeletas de ao que eram bicromatada e zincada. Contudo, a experincia foi vlida para mostrar a diferena de resistncia entre a camada de proteo bicromatada e a zincada. Aps cerca de noventa dias no gel de gar, a chapeleta da marca UH de fabricao argentina zincada perdeu praticamente toda a camada protetora, como pode ser observado no centro da figura 42, enquanto que a chapeleta bicromatada espanhola da marca Fixe, a esquerda da figura 42, se mostrou bem mais resistente apresentando bem menos pontos de exposio do metal.

Figura 42 Chapeletas, bicromatada, zincada e de inox aps noventa dias no gel de gar.

55

Na chapeleta de inox nacional da marca Bonier, como pode ser observado na foto 43, foram notados alguns pontos azuis, indicando zonas de tenso, onde preferencialmente a pelcula protetora do inox seria atacada, formando pitting.

Figura 43 Chapeleta de inox aps noventa dias no gel de gar

Com este experimento pde se dizer que os tipos de camadas protetoras depositadas nos materiais das chapeletas iro influenciar de maneira significativa a vida til das mesmas, na presena de um meio corrosivo. Outra constatao de que o ao inox pode ser atacado, pelo mecanismo de corroso por pitting, como visto no item 5.1.3.

3.3 Resultado da Microscopia EletrnicaA microscopia eletrnica foi realizada com a inteno de visualizar imperfeies provenientes da ao da corroso em uma chapeleta da marca Petzl de ao inox, exposta por dois anos na via PHD em Torres. Durante a realizao da microscopia eletrnica foram observados pitting de corroso como os visto na figura 44.

56

Figura 44 Pitting de corroso em chapeleta da via PHD

Como foi descrito no item 3.5.4.1, a figura 45 mostra uma trinca transgranular na regio da dobra de uma chapeleta de ao inoxidvel instalada h dois anos na praia de Torres RS.

Figura 45 Incio de uma fratura transgranular visualizada na superfcie da segunda chapeleta da via PHD exposta por aproximadamente dois anos em Torres RS

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3.4 Anlise Metalogrfica

3.4.1 Anlise Metalogrfica em Chapeleta de Ao Bicromatizado A anlise metalogrfica feita nas amostras selecionadas mostrou que as chapeletas feitas de ao bicromatizadas da marca Fixe possuem um grande nmero de incluses no metlicas alongadas, no sentido da laminao, como mostra a figura 46.

Figura 46 Incluses no metlicas alongadas no sentido da laminao, sem ataque qumico, ampliao: 500x.

Tambm foi possvel observar a camada protetora bicromatizada, vista no detalhe da figura 47.

Figura 47 Camada protetora bicromatizada, sem ataque qumico, ampliao: 100x.

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Aps o ataque qumico com Nital, a microestrutura revelada foi ferrita pro eutetide e perlita, alinhas segundo o sentido de laminao, conforme visto na figura 48 e 49.

Figura 48 Microestrutura revelada aps ataque qumico, reagente Nital 3%, ampliao: 100x.

Figura 49 Microestrutura revelada aps ataque qumico, reagente Nital 3%, ampl.: 200x.

Nesta estrutura nota-se o bandeamento da estrutura segregada devido a laminao, com linhas de ferrita e linhas de perlita. Esta extrutura com a presena de incluses alongadas suceptivel a corroso por esfoliamento, como foi descrito no item 3.5.2.

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3.4.2 Anlise Metalogrfica em Chapeleta de Ao Inoxidvel A anlise das amostras feitas de ao inox da marca Petzl mostrou a existncia de incluses no metlicas pouco deformadas, quando observada sem ataque de reagente qumico, figura 50.

Figura 50 Incluses no metlicas pouco deformadas, chapeleta Petzl, sem ataque quimico, ampliao: 500x.

Nestas condies tambm foi encontrado pitting de corroso na regio prxima ao meio da espessura, como pode ser visto na figura 51, de se salientar que esta amostra foi retirada aps dois anos de exposio maresia, e a mesma que foi analisada a superfcie no microscpio eletrnico de varredura, onde foi encontrado pittings de corroso e a presena de uma trinca ligando alguns pittings.

Figura 51 Pitting de corroso, sem ataque qumico, ampliao: 100x.

60

Aps o ataque com reagentes qumicos para revelar a microestrutura da amostra de ao inox foi possvel observar que esta composta de contorno de gro austentico com marcas de bandas de deformao no interior do gro, como mostra a figura 52.

Figura 52 Microestrutura revelada aps ataque qumico, reagente Marbles, ampliao: 200x.

3.5 Resultados dos Ensaios de TraoOs ensaios de trao realizados no laboratrio do LAMEF na UFRGS, com um total de 35 chapeletas ensaiadas. Foram medidas no ensaio a carga aplicada sobre a chapeleta, e a deformao at a ruptura sofrida pela mesma.

3.5.1 Chapeletas da Marca Petzl

Ao todo foram ensaiadas onze chapeletas da marca Petzl, feitas em ao inoxidvel, sendo oito expostas a ao da maresia e trs novas, os resultados obtidos podem ser vistos no grfico da figura 53.

61

60000

Chapeletas Petzl50000

Carga (N)

40000

30000

Nova_3 Nova_1 PHD_7 PHD_6 PHD_3 PHD_2 Nova_2 Master PHD_1 PHD_5 Maldio

20000

10000

0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Deformao (mm)

Figura 53 Grafico Carga x Deformao, chapeletas da marca Petzl.

As chapeletas novas apresentaram uma deformao maior que as chapeletas usadas, conforme visto no captulo 3.5.4 isto poderia indicar a influncia de um meio corrosivo. Contudo, foi notado que em todas as chapeletas antigas o rompimento da chapa se deu na zona inferior e a aproximadamente a 45, como pode ser visto na figura 54.

Figura 54 Chapeletas da marca Petzl, retiradas da praia de Torres aps o ensaio de trao.

Nas trs amostras novas o rompimento se deu no meio da chapeleta, e aproximadamente a 90, como visto na figura 55, o que indica provavelmente uma mudana no corte da chapeleta em relao ao sentido de laminao da chapa.

62

Figura 55 Chapeletas da marca Petzl, novas aps o ensaio de trao.

A chapeleta da via Mster Blaster foi a que ficou exposta por mais tempo, aproximadamente seis anos, e mesmo assim apresentou comportamento semelhante as demais chapeletas Petzl usadas.

3.5.2 Chapeletas da Marca Bonier

Foram ensaiadas seis amostras da marca Bonier, feitas em ao inoxidvel, trs novas, duas instaladas em Torres por aproximadamente sete meses, e uma exposta ao gel de gar por noventa dias. Os resultados obtidos esto expostos no grfico da figura 56.

60000

Chapeletas Bonier50000

Carga (N)

40000

30000

Extremo_Sul_2 Exposta_ao_Gel Extremo_Sul_1 Nova _2 Nova_3 Nova_1

20000

10000

0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Deformao (mm)

Figura 56 Grafico Carga x Deformao, chapeletas da marca Bonier.

63

Este modelo de chapeleta ficou exposto por um perodo muito pequeno aos meios corrosivos, e no foi notado o decrscimo da resistncia e da deformao, a diferena entre os resultados pode ser atribuda diferena dos lotes das chapeletas. A ruptura das amostras ocorreu a aproximadamente 90, na regio inferior, conforme visto na figura 57. Tambm observou-se as deformaes resultantes do ensaio ao se comparar com uma chapeleta no ensaiada.

Figura 57 Chapeletas da marca Bonier aps o ensaio de trao, e uma chapeleta nova para comparao.

3.5.3 Chapeletas da Marca Cuia As chapeletas da marca Cuia, feitas em ao inoxidvel, foram as que apresentaram os maiores valores de carga e deformao, como pode ser visto na figura 58, foram ensaiadas duas chapeletas expostas por aproximadamente dois anos e meio em torres.

64

60000

Chapeletas Cuia50000

Carga (N)

40000

30000

20000

C. Interrompido Curto G.C.V

10000

0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Deformao (mm)

Figura 58 Grfico Carga x Deformao, chapeletas da marca Cuia.

No foi possvel adquirir amostras novas para se efetuar a comparao com as chapeletas usadas, mas os valores encontrados so semelhantes aos fornecido para chapeletas novas pelo fabricante, e aparentemente no esto apresentando influncia da ao da maresia, as duas chapeletas romperam na regio do furo do parafuso, como mostra a figura 59.

Figura 59 Chapeleta da marca Cuia aps o ensaio de trao.

65

3.5.4 Chapeletas da Marca Fixe Modelo Antigo Foram ensaiadas oito chapeletas da marca Fixe, feitas de ao carbono bicromatizado, expostas ao da maresia por um perodo de dois a quatro anos, este modelo de chapeleta no mais fabricado, e para se ter uma amostra comparativa utilizou se uma chapeleta idntica instalada em Ivor por dois anos, local no afetado pela maresia, o resultado do ensaio pode ser visto na figura 60. Apesar de no se ter amostras comparativas novas, este modelo de chapeleta foi o que apresentou a maior influncia da ao da maresia, e pode se notar perfeitamente o decrscimo na resistncia e na deformao em funo do tempo de exposio maresia.

60000

Chapeletas Fixe Modelo Antigo50000

40000

30000

Ivor Corroda_8 Corroda_5 Corroda_3 Corroda_6 Corroda_7 Corroda_4 Corroda_2 Corroda_1

Carga (N)

20000

10000

0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Deformao (mm)

Figura 60 Grafico Carga x Deformao, chapeletas Fixe modelo antigo.

As duas amostras expostas ao da maresia por um perodo de aproximadamente quatro anos romperam na regio mais atacada pela esfoliao, as outras amostras romperam a aproximadamente a 90, na seo inferior da chapeleta, como visto na figura 61.

66

Figura 61 Chapeletas da marca Fixe, modelo antigo aps o ensaio de trao.

3.5.5 Chapeletas da Marca Fixe Modelo Novo

Os ensaios foram realizados com duas chapeletas da marca Fixe, feitas em ao carbono bicromatizado, expostas ao gel de gar por noventa dias e uma nova, como pode se observar no grfico da figura 62.

60000

Chapeletas Fixe Modelo Novo50000

Carga (N)

40000

30000

20000

Nova Exposta ao Gel Exposta ao Gel Riscada

10000

0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Deformao (mm)

Figura 62 Grafico Carga