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MATERIAIS METÁLICOS NO PATRIMÓNIOEDIFICADO - CORROSÃO E CONSERVAÇÃO

[Rute Fontinha, [email protected]]

Materiais Metálicos no Património Edificado -Corrosão e Conservação

Central Tejo – 24 de Abril 2019

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• (desde a antiguidade) Tradicionalmente usados em esculturas e elementos

decorativos

• (Sec. XVI - XVIII) Revestimento de coberturas de igrejas e pontes

• Com o desenvolvimento de processos de produção industrial (Sec. XIX) e novas ligas

surgem aplicações estruturais e de maior dimensão, e sua utilização generalizada em

componentes de edifícios.

Os metais como material de património edificado

Ponte em Coalbrookdale (1779)Cúpula da Basílica de

S.Pedro, Vaticano (1593)Estátua de Marco

Aurélio, Roma (176 d.c.)

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• Aplicações estruturais

� Pontes

� Edifícios

• Componentes e instalações de edifícios

� Coberturas

� Fachadas

� Sistemas de distribuição

� Elementos diversos

• Elementos decorativos/artísticos




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• Aplicações estruturais

� Pontes

� Edifícios


Ponte D. Luís (1886) - ferro Ponte 25 Abril (1960) - açoPonte Eiffel (1878)

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Estação S. Bento (1900?)

Casa Relvas(1876) Elevador de Santa Justa (1902)

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� Coberturas e Fachadas (Rev.)


Cúpula da igreja de San Giacomo

(1897) - Alumínio

Edifício da Chrysler, N. Y.

(1930) – Aço Inox

Pavilhão Atlântico, Lisboa, 1998 - ZincoMuseu Gugenhein, Bilbau - Titânio

Edifícios vários, PortoEdifício do Porto de

Lisboa



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� Coberturas e Fachadas

� Elementos diversos


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• Elementos decorativos/artísticos urbanos

� Estátuas e esculturas

� Fontanários

� Equipamentos urbanos


Escultura “O Homem Sol” ,

Lisboa (1998)

Fonte, BerlimD. José I, Lisboa (1775)

Quiosque, Lisboa



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• Grande variedade de materiais – Ligas Ferrosas

� Ferro (forjado, fundido)


Pregos de ferro usados em

edifícios Pombalinos, Lisboa

Ponte em ferro fundido (1779), Coalbrookdale

• Tirantes e pendurais de ferro eram usados em estruturas

desde o século XII, funcionavam como elementos

auxiliares em estruturas de madeira.

• No século XVI foram aplicados em estruturas de telhado

e no final do século XVIII em cúpulas de igrejas e pontes.

• A primeira ponte em ferro - 1779, Coalbrookdale,

Inglaterra.

• A partir do início do Sec. XIX - métodos de cálculo e

processos industriais - estações e pontes ferroviárias .

• Sec-XIX (2ª metade) – Grande utilização em edifícios

(estrutura e elementos decorativos)

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� Aço (não ligado)


Alto-forno –

baseado no

processo de

Bessemer (1856)

• Necessidade um material estrutural de melhores

características mecânicas - > aço

• Processo industrial de fabricação Henry Bessemer

(1860) forno que tornou possível produção de aço

em grande escala.

• Em 1865 o processo Siemens-Martin, ainda mais

eficiente. 1880 surgiram os primeiros laminadores.

• Em 1885, foi terminada a construção em Chicago,,

um edifício com dez pavimentos e o primeiro do

mundo com estrutura de aço (invenção do

elevador, Elisha Otis,1853)

• Betão armado – Final Séc.. XIX (1898 - Portugal).

Fábrica de moagem do

Caramujo, Cova da Piedade



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� Aço patinável – Aço “Corten”

• Resistência à corrosão superior ao aço

• Aços patináveis

• Uso alargado a partir ínício séc.XX (‘30)


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� Aço patinável – Aço “Corten”

• Resistencia à corrosão superior ao aço

• Aços patináveis

• Uso alargado a partir ínício séc.XX (‘30)

� Aço inoxidável

• Ligas Fe-Cr(12%-17%)-Ni(6-14%) outros

• Desenvolvidas no início séc. XX

• Superior resistência corrosão (elementos de liga)

Os metais como material de património



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• Grande variedade de materiais – Alumínio

� Fundido, trabalhado


Eletrólise – Processo extração do alumínio da

bauxite. Descoberto em 1854 (Deville e Bunsen)

Sec. XIX (fim) . Uso mais significativo a partir do início séc. XX

Ligas de alumínio (Al-Si-Mg arquitetura)

Alumínio anodizado – Sec. XX (‘50) Estátua de Eros,

Londres

(1892-1893)

“Tulips”, Bilbau, 2010

Cúpula da igreja San

Gioacchino (Roma) 1898,

revestida com chapas de

alumínioMolecule Man”, Berlin, 1997

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• Grande variedade de materiais – Zinco

� Revestimento protetor do aço

� Como metal é principalmente usado no revestimento de edifícios – Sec. XIX (início))

• Coberturas

• Fachadas

• Ornamentos


Galvanização (Séc.. XVIII, generalizou-se Séc.. XIX (fim)

“Tulips”, Bilbau, 2010

Galvanização

Puck, 1885 gilded cast zinc



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• Grande variedade de materiais – Cobre e ligas

� Cobre (laminado)

� Ligas mais comuns: Bronzes (Cu-Sn), latões (Cu-Zn)


Usado deste a antiguidade em estatuária, p. laminados Sec. XVIII.

Pico de utilização da Europa no séc. XIX

Séc. II D.C. (Roma)

D. José I, Lisboa (1775) Fátima, Nova basílicaD. Catarina de Bragança

Lisboa (1998)

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• Grande variedade de materiais – Outros

� Estanho, Chumbo (Ant., desde séc. XV, mais alargado a partir

séc.XIX –XXinic)

� Titânio (Séc. XX)

Estátuas de chumbo de John Cheere, Palácio Nacional de

Queluz (Séc. XVIII)

Telhado em chapa

de estanho

Museu Gugenhein, BilbauMesquita Hassan II, Casablanca, Marrocos



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• Misturas materiais metálicos

Aço e alumínio Bronze e Aço inoxidável

“The force of Nature” , Spain, Lorenzo Quinn“Carmen, Spain, Alexander Calder

Estátua da liberdade,

armadura interior em ferro


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Degradação dos metais no património edificado

• Uma parte significativa destes elementos metálicos estão expostosao ambiente exterior sob o qual sofrem degradação.

• Principal causa dessa degradação é a CORROSÃO por ataque dosagentes atmosféricos, embora possam também estar sujeitos adanos por ação humana ou por desastres naturais



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Degradação ∼ Corrosão

Meio

Desenho

Metal

Utilização

Degradação dos metais no património edificado

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Formação de produtos e

corrosão

Alterações estéticas

Perda de material

Dependendo da

composição

Ação protetora (Pátinas) passivação

Ação não protetora corrosão ativa

Poluição da

atmosfera

Composição

da liga Condições

climáticas

Deterioração dos metais expostos no exterior



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Baseado em estudos de Corrosividade Atmosférica Nacional [LNEG]

Urbanização/

industrialização

Humedecimento

Sistema urbano de Portugal

Hr mínima Verão

Orla costeira

Risco de corrosão atmosférica

@NACE

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Deterioração dos metais expostos no exteriorInfluencia do metal



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Deterioração dos metais expostos no exteriorInfluência do tipo de metal

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Deterioração dos metais expostos no exteriorMeios de proteção/conservação

• Metais não passivos

� Revestimentos protetores (tintas, vernizes, metais)

� Proteção catódica

� Manutenção regular

• Metais passivos

� Ações de manutenção – limpeza regular

� Recondicionamento ( abrigo, drenagem)

� Revestimento (perda passividade, estética)

� Passivação química (patinação artificial)

• Substituição (parcial) – seleção material compatível, técnicas instalação adequadas



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Corrosão

Meio

Desenho

Metal

Utilização


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• Conceção/desenho

� Seleção do material (liga) mais adequado à

corrosividade do meio/utilização

� Seleção do sistema de proteção anticorrosiva

adequado

� Desenho elaborado para minimizar corrosão

• Instalação/utilização

� Evitar erros/danos na montagem

� Manutenção (limpeza, conservação, etc.)



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Deterioração dos metais expostos no exteriorSeleção do metal – exemplo ligas de cobre

• Latões (Cu-Zn)– usar ligas com pelo menos 1% de estanho (Sn) se o teor de

zinco (Zn) for superior a 15% (prevenir o risco de deszincificação)

Fortaleza de Sagres

Caixilharia em

latão degradada

(deszincificação)

• Bronzes (Cu-Sn)– em geral, uma resistência à corrosão atmosférica superior à dos

latões e superior à do cobre

• Ligas cobre-níquel (Cu-Ni)– (10% a 30% de níquel) são as mais resistentes à

corrosão, nomeadamente à corrosão por picadas (adequadas para ambiente marítimo)

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Ambiente marítimo

Perfil de aço inoxidável com picadas e manchas castanhas

Liga (AISI 304) e acabamento (rugoso) inadequados para a exposição a ambiente marítimo.

• Aço inoxidável

• Uma elevada rugosidade da superfície facilita a

retenção de poeiras e agentes agressivos,

promovendo a corrosão.

Evitar o uso de peças com acabamento

muito rugosos em:

> ambientes marítimos;

> atmosferas com elevados teores de

partículas em suspensão;

> zonas com menor acesso da água da

chuva ou onde não é possível

efectuar limpezas periódicas.

Caso isso não seja possível, recorrer a ligas

mais resistentes à corrosão (c/ Mo).

Deterioração dos metais expostos no exteriorSeleção do metal/acabamento



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Deterioração dos metais expostos no exteriorExecução/conceção

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Deterioração dos metais expostos no exteriorUtilização



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Nas estruturas - Segurança

• Perda de material -> diminuição propriedades

mecânicas: risco de colapso

• Estética (secundária)

No património cultural:

• Perda da perceção estética da obra

• Perda de material – perda de informação histórica

Impacto da Corrosão no património cultural metálico

Passivação Corrosão

O desconhecimento da forma comos metais reagem a

determinadas substâncias tem conduzido a:

• erros construtivos (ex.: mistura de ligas)

• erros de conservação (tardia ou por aplicação de

materiais inadequados)

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Conservação do património metálico

• Objetivo Mitigação dos processos de degradação (corrosão) e

estabelecimento de estratégias de proteção contra a degradação futura

• Antes de qualquer decisão ser tomada no que se refere à conservação dosmateriais metálicos é importante compreender os todos os problemas a elesassociados

• Enquanto a deterioração e danos são facilmente visíveis, as suas causas eimplicações a longo-prazo nem sempre são.

� Investigar as causas dos problemas /patologias observados;

� Determinar quais a ações a tomar tendo em conta não só as necessidadesimediatas, mas também as de manutenção futura.

Diagnóstico do estado de conservação

seleção da estratégia de conservação a adotar



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A metodologia de conservação envolve, em geral, três fases:

• LIMPEZA

• REPARAÇÃO

• PROTEÇÃO

crere

conservação


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• LIMPEZA

� reposição do aspeto estético, eliminação de sujidade e compostos corrosivos.

� Vários níveis, desde a simples lavagem até à remoção de patinas ou revestimentos.

• LAVAGEM (água+aditivos, solventes)

• MECÂNICA (abrasivos - incrustações)

• QUÍMICA (reagentes - remoção de patinas)

• Laser (+seletiva - experimental)



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• REPARAÇÃO

� reposição partes do metal ou do reforço estrutural, ou das patinas/revestimentos.

• PROTEÇÃO - inibir a progressão dos fenómenos de corrosão

� Tratamentos de conversão para obter patinas mais resistentes e protetoras - PASSIVAÇÃO

� Aplicação de revestimentos (tintas, ceras, resinas sintéticas)

• Atualmente deseja-se que estes sejam totalmente reversíveis - Será!??

� Colocação em ambiente protegido (remoção do local, colocação de abrigo - não é aplicável maior parte dos casos)

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Diagnóstico do estado de conservação



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Intervenção de conservação e restauro da Estátua equestre de D. José I em Lisboa

Histórico

• Desenhada por Joaquim Machado de Castro, 1770

• Primeira estátua metálica fundida em Portugal

(Arsenal do Exército, em 1774, T.G. Bartolomeu da Costa)

• +38 ton, requereu a demolição da última porta

medieval de Lisboa (Porta da Cruz)

• Inaugurada em 1775, comemorar a reconstrução de

Lisboa após o terramoto de 1755

• A mais antiga estátua equestre de Portugal, esteve

cerca de 230 anos exposta ao ambiente atmosférico

de Lisboa

• 1º Diagnóstico da corrosão em 1998 (LNEC)

• Intervencionada em 2013 (apoio WMF)

Classificada como Monumento Nacional.



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Intervenção de conservação e restauro da Estátua equestre de D. José I em LisboaDourada?

1940-50

SIPA.

http://www.monumentos.pt/site/app_pagesuser/Images/SIPAImage.aspx?pid=12896

Cavalo negro

180?

1870

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• Liga Cu − 12%Zn − 2%Sn − 3%Pb (estátua principal)

• Apresentava as patologias comuns deste tipo objetos

expostos em ambiente poluído e com influência marítima:

• Pátinas verdes (z. expostas-Sul) e pretas (z. cobertas-

Norte) (óxidos, sulfatos, cloretos de cobre e estanho);

Riscas verdes – linhas de escorrimento da água;

manchas verdes recantos (cloretos – c. ativa)

• Camada inicial de cuprite ainda bastante extensa

• Falta de alguns elementos ornamentais e pontualmente

fissuras

Em geral, corrosão pouco profunda, mantendo a

superfície original ainda com grande detalhe.

Não se detetaram danos estruturais significativos



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• LIMPEZA (diferente níveis consoante as pátinas)• Pátinas pretas – até aparecimento da subcamada

avermelhada de cuprite – possível homogeneizar

• Pátinas verdes/verdes com “ilhas” de patina preta –até à perceção (transparência) da subcamada avermelhada - não é possível obter a mesma profundidade de limpeza em toda a superfície -heterogeneidade

• Remoção total de manchas laranjas e incrustações cinzentas aderentes

Mauro Matteini, José Delgado Rodrigues,

Rute Fontinha, A. Elena Charola,

Restoration of Buildings and Monuments

2016; 22(2-3): 81–87

Depois limpezaAntes

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• LIMPEZA (procedimentos)

• Via húmida e química (soluções de água e etanol) – geral, remoção camadas pulverulentas (verdes) e depósitos menos aderentes (deposição atmosférica – gorduras, poeiras, etc.)

• Mecânica (bisturis, mini-esmeriladoras) – pontual-recessos, remoção ou redução das incrustações (depósitos negros)

• Microabrasão (microesferas de vidro – 70 a 10 µm) – geral, remoção de incrustações mais aderentes e camadas rugosas das pátinas, homogeneizar aspeto visual

@Nova conservação @Nova conservação @Nova conservação

In Estátuta Equestre D. José I – Intervenção de Conservação e Restauro, C.M.Lisboa, W.W.F. Portugal, 2018, ISBN 978-989-54109-2-7



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• REPARAÇÃO (Passivação química) – mitigar processos corrosão ativa

• Oxalato de sódio (aq) – conversão dos cloretos de cobre em oxalatos.

• Água de cal (sol Ca(OH)2, pH10) – criar uma reserva alcalina para inibir os

processos de corrosão futuros.

@Nova conservação

• Desidratação das superfícies após os tratamentos

de passivação com etanol

• Tratamento de elementos de ferro – estabilizador

e inibidor de ferrugem e posterior selagem com

resina epoxídica

• Preenchimento de descontinuidades- com

resinas epoxídicas - minimizar a entrada de água

para o interior da estátua

• Capeamento das sapatas em chumbo

• Recolocação de elementos soltos

peças originais armazenadas, elementos novos)– usadas uniões mecânicas

(parafusos, anilhas) de latão , resinas epoxídicas, pré-patinação de réplicas


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• PROTEÇÃO – barreira contra agentes corrosivos

• Integração cromática (previamente à proteção) – ação estética , com recurso a aguarelas, das zonas com maior contraste de pátinas para obtenção de um aspeto visual mais coerente

@Nova conservação

Mauro Matteini, José Delgado Rodrigues, Rute Fontinha, A. Elena Charola,

Restoration of Buildings and Monuments 2016; 22(2-3): 81–87




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• PROTEÇÃO FINAL – barreira contra agentes corrosivos

• Revestimentos orgânicos (Paraloid B44 e ceras microcristalinas)

• Duas camadas de Paraloid B44 por aspersão (superfícies lisas) ou pincel (superfícies complexas, com maior detalhe, recessos)

• Acabamento com camadas à base de ceras microcristalinas para reforçar a proteção e impermeabilização das superfícies


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Obrigada pela atenção


rfontinha diadacorrosao 24abr2019 - spmateriais.pt...• grande variedade de materiais –ligas...

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