Tecnologia do Cobre Tecnologia do Cobre na Arquiteturana Arquitetura

revestimento de edifíciosrevestimento de edifícios

AUT 190 - FAUUSP 2005AUT 190 - FAUUSP 2005

Profº Dr. João Roberto Leme SimõesProfº Dr. João Roberto Leme Simões

Profa. Dra. Claudia OliveiraProfa. Dra. Claudia Oliveira

01- Aspectos históricos - síntese02- Metalurgia do cobre – da mina ao produto

final03- Propriedades físicas do cobre – principais04- Ligas de cobre05- Aspectos técnicos e atributos básicos06- Qualidades arquitetônicas07- Especificações técnicas – considerações

básicas08- Pátinas e latas09- Detalhes construtivos10- Produção de componentes11- Execução e montagem12- Obras nacionais13- Obras internacionais Bibliografia

SumárioSumário

FotosFotos

FotosFotos

1. Aspectos históricos1. Aspectos históricos

1.1 O passado• Primeiro metal utilizado pelo homem

• 13.000/ 8.000 A.C. – encontrado na forma natural (substitui a pedra como ferramenta de trabalho, armas, objeto de decoração, etc.)

• 6.500 A.C. – descoberta de objetos de cobre (Rios Tigre/ Eufrates – Pérsia, África, China, Oriente Médio)

• 3.000 A.C. – Egito (reinado de Senefru)

• Século I/ IV D.C. – Romanos “Aes Cyprium”, metal de Cyprus (Chipre) – (cobre – minas da Inglaterra)

• Presença na evolução tecnológica, passado – Idade Média - Igrejas Mediterrâneo / Alemanha século XIV

• Século XIX – Inglaterra é o maior produtor

• Revolução industrial – edifícios de metal e cristal

• 1831 – Gerador elétrico (Faraday)

• 1874 – Minas Caraíbas – Sertão da Bahia / BR

1. Aspectos históricos1. Aspectos históricos

1.2 O presente• Minas importantes : Chile, EUA, Canadá, Zâmbia, Zaire

• 1924 – Início prospecção na Bahia. Planta de Metalúrg.

• 1969 – Grupo Pignatari – Dias D’ávila – Bahia

• 1980 – Produção de cobre eletrolítico

• 1988 – Desmembra-se a mina e metalúrgica privatiza-se (surge a Caraíba Metais). Procobre – Instituto Brasileiro do Cobre

• 1997 – (março) Convênio Procobre / Fupam

• 2003 – Mina do Sossego – Vale do Rio Doce / empresa1.3 O futuro• Evolução da tecnologia (pré-fabricação), adoção de perfis, lâminas, condições amplas para o uso do cobre na arquitetura e construção civil

• Preocupação com o meio ambiente, saúde, seguranças dos edifícios, torna-o opção para as cobreturas e revestimentos devido a durabilidade (200 anos) e outros atributos técnicos.

2. Metalurgia do cobre: da mina ao 2. Metalurgia do cobre: da mina ao produto finalproduto final

• Minas ao céu aberto (superf) subterrâneas (uso de explosivos)• Das minas saem o minério com 1 a 2% de cobre- extraído, britado e moído, passam por células de flotação, que separam o cobre do material inerte, converte-se num material concentrado (30% de cobre)- material concentrado fundido (oxidação ferro e enxofre)- chega-se ao produto chamado matte com 60% de cobre • O matte líquido passa por um processo de oxidação e transforma-se em “cobre blister” com 98,5% de cobre• O cobre blister líquido é refinado e moldado, chega-se ao anodo, com 99,5% de cobre• O anodo é resfriado e colocado em células ded eletrólise, que sob ação da eletrícidade irá constituir o catodo de cobre com 99 % de pureza.• O catodo é moldado e transformado em barras, perfiz, chapas, fios, tiras, etc...

• Os catodos refinados e vergalhões – indústria de transformação e por meio de laminação, extrusão, forjagem e fundição, obtém os produtos acima mencionados, que são utilizados na Construção Civil• Principais minerais: cobre nativo e a cuprita.

2. Metalurgia do cobre: da mina ao 2. Metalurgia do cobre: da mina ao produto finalproduto final

3. Propriedades físicas do cobre – 3. Propriedades físicas do cobre – (principais)(principais)

• Não é magnético, pode ser usado em ligas com metais.• Densidade: 8.930Kg/m³• Ponto de fusão: 1.083 ºC (probl.incêndio / 500 ºC, Aço)• Dilatação térmica: 0,0168 mm/m (20-100 ºC)• Resistência à tração: 210 a 240 N/mm² (rígido/ médio/ duro)• Ponto de ebulição: 2595 ºC• Condutibilidade térmica e elétrica: boa• Ductibilidade: excenlente

4. Ligas de cobre4. Ligas de cobre

Cobre + Zinco (5 a 45%) = latão (moedas, medalhas, radiadores, etc.)

Cobre + Estanho (20%) = bronze (torneiras, tubos, etc)

Cobre + Alumínio (10 %) = embarcações, evaporadores

Cobre + Níquel (10 a 30%) = cuproníqueis (moedas, lentes)

Cobre + Níquel + Zinco = alpacas (semelhante à prata – telecomunicação, relojoaria, fotografia, tec)

5. Aspectos técnicos e atributos 5. Aspectos técnicos e atributos (básicos)(básicos)

Versatilidade do desenho Adapta-se aos desafios das coberturas, vedos, várias formas

Estético Cores variadas, dobraduras. Nobreza, dignidade, caráter aos edifícios. Pátina natural – valorização – idem cor natural

Reciclável Cerca de 90% é totalmente reciclável

Econômico Não requer manutenção. Custo inicial pelo uso racional das medidas reflete otimização (custo x benefício) do processo.

Isolante Na cor natural chega a refletir 96% de energia recebida, dissipa rapidamente o calor recebido

5. Aspectos técnicos e atributos 5. Aspectos técnicos e atributos (básicos)(básicos)

Resistente Boa resistência mecânica, usa-se em soluções estético-estruturais. Lâminas de 0,4 a 0,6mm, boa resistência à corrosão (pátinas)

DurávelFace à resistência à corrosão, dura por mais de 100 anos. Òtima durabilidade face a outros materiais

Trabalhável Face à ductibilidade é de fácil manejo, colocação com reflexos marcantes na forma adotada

Ecológico Não é agressivo às atividades humanas, pela fácil reciclagem, se caracteriza como solução definitiva da Arquitetura vinculado com o patrimônio histórico/ cultural das cidades.

6. Qualidades arquitetônicas6. Qualidades arquitetônicas

• Desde a antiguidade se usa.

• Idade média – (Igrejas)

• Revolução Industrial (palácios de metal e cristal)

• Art Decô

• Bauhaus

• Hight Tec (atualidade)

• Desconstrutivismo e busca de materiais novos – o cobre renasce

• Arquitetos: Santiago Calatrava, Rafael Moneo, Michael Graves, Norman Foster e Richard Rogers, Frank Ghery, Renzo Piano.

7. 7. Especificações técnicas (considerações Especificações técnicas (considerações básicas)básicas)

• Conhecer sua potencialidade técnica• Espessuras das chapas (0,4 à 0,6 mm)• Tipos de cobre a ser empregado (lâmina)• Densidade, limites de cisalhamento, resistência e tração, limite de fluência (Normas Técnicas)• Detalhes construtivos: encaixes, uniões, soldas, feltros, impermeabilizantes, pregos, parafusos.• Tipos de cobre:- Eletrolítico – ETP (99,9% pureza + prata)- Desoxidado – DLP (99,9% pureza + prata + fósforo)- Desoxidado – DHL (99,9% pureza + fósforo/ teor residual)

7. 7. Especificações técnicas (considerações Especificações técnicas (considerações básicas)básicas)

7. 7. Especificações técnicas (considerações Especificações técnicas (considerações básicas)básicas)

120

122

1/4 duro

½ duro

8. Pátina8. Pátina

8.1 Natural• O cobre exposto à atmosfera úmida oxida-se formando uma película colorida – cor natural, rosa salmão, marrom café até o verde claro / água. • Pátina verde-claro- 5 a 7 anos - ambientes salinos- 5 a 8 anos - próximo à indústrias pesadas- 10 a 14 anos – ambientes urbanos-+ de 30 anos – ambientes limpos (sem poluição)

Obs: Necessita de umidade (chuva e ou) para tornar a pátina verde. Superfícies verticais levam mais tempo, devido ao escorrimento da água, exceto nas zonas costeiras.

8. Pátina8. Pátina

8.2 Artificial

• Cores- gris, verde, vermelho, azul, amarelo, café, negro – variando o tempo de imersão e temperatura e por aspersão de sais e óxidos.- Preparação – limpeza, ação mecânica (discos e materiais abrasivos)- Processos químicos – imersão e aspersão dos agentes • Pátina negra- Métodos anódicos – soda + molibidato de sódio e amônio- Métodos catódicos – sulfato de níquel / amônio, zinco e tiocianato de sódio- Tratamentos químicos – por meio de banhos contendo: Polisulfuro de sódio (temperatura de 20 a 25 ºC), soda ou amoníaco (tempo de imersão = 30 seg) 

8. Pátina8. Pátina

• Pátina Azul- Tratamento catódico (galvânico)- Banhar com: acetato de cobre, gelatina/ 20 a 25 °C/ 10

a 15 minutos- Tratamento químico: trisulfato de sódio, acetato de

chumbo/ 90 ºC/ 30 a 60 minutos • Pátina Amarela- Banhos com bicromato de sódio/ 22 a 28 °C/ 1 minuto • Pátina Gris- Banhos com trióxido de arsênico/ 22 a 28 °C/ 10

minutos • Pátina Café- Vários tons por meio de várias substâncias químicas

como: polisulfuro de sódio, amoníaco, ácido nítrico, ácido clorídrico, potássio, cloratos de (sódio), sulfatos de cobre, carbonato de cobre / 90 a 95 °C/ 4 a 5 minutos de exposição

8. Pátina8. Pátina

• Pátina Verde- Método anódico – banho de sulfato de magnésio, magnésia, bromato de potássio / 93 ºC / 1 a 2 minutos- Método químico – soluções alcalinas e ácidas, cloreto de amônio ou sulfato de amônio / 25 ºC / 10 a 20 minutos. • Pátina Vermelha- Banho de nitrato de potássio / 80 ºC / 5 a 10 minutos • Revestimentos Cromados- Banhos com bicromatos de sódio e outros compostos cromados, mas tem tendências à descolorir.

8. Pátina8. Pátina

8.3 Lacas • Vernizes – não porosos / melhora a durabilidade do cobre. Tipos: acrílicos, nitrocelulóticos, butiratos, melamínicos, epoxidicos poliuretanos e silicones.Obs: secam ao ar livre – acrílicos e em estufas, câmaras de pintura. - Com catalizador – os celulóricos (+ econômicos) e epoxidicos- Aplicação – pistola / 4 a 5 de mãos (0,025 mm)- Durabilidade – 2 / 5 anos

• Cera – a base de carnaúba (2 demãos + polimento)

Palheta – evolução das cores do cobre Palheta – evolução das cores do cobre pela formação da pátinapela formação da pátina

25 a

10 a

5 a

3 m

Fotos – cores da pátinaFotos – cores da pátina

Fotos – cores da pátinaFotos – cores da pátina

Castelo - Canadá

Detalhes - construtivosDetalhes - construtivos

Detalhes - construtivosDetalhes - construtivos

Execução dos detalhes construtivosExecução dos detalhes construtivos

Execução dos detalhes construtivosExecução dos detalhes construtivos

Execução dos detalhes construtivosExecução dos detalhes construtivos

Execução dos detalhes construtivosExecução dos detalhes construtivos

Execução dos detalhes construtivosExecução dos detalhes construtivos

Execução dos detalhes construtivosExecução dos detalhes construtivos

Patologia Planetário – Un. Chile / Santiago

Execução dos detalhes construtivosExecução dos detalhes construtivos

Obras nacionaisObras nacionais

Plaza Hotel Berrini - SP

Obras nacionaisObras nacionais

Obras nacionaisObras nacionais

Obras nacionaisObras nacionais

Hotel Unique-Av. Brig. L. António/ SP

Hotel Unique-Av. Brig. L. António/ SP

Obras nacionaisObras nacionais

Obras internacionaisObras internacionais

Centro de Controle Ferroviario Basileia – Suiça

Edifício universitário - USA

Obras internacionaisObras internacionais

Museu de tecnologia – Toledo / Espanha Maison Drager – S.Francisco - California

Obras internacionaisObras internacionais

Cassa di Risparmio (Bologna - Italia)

New Majestic – Amsterdan / Holanda

BibliografiaBibliografia

Simões, J.R.L. – Arquitetura em cobre. Coletânea de obras brasileiras. São Paulo: Procobre, 2001. Simões, J.R.L. – Tecnologia do cobre na arquitetura – Cobertura de edifícios. São Paulo: Editora Pini, Procobre, 1998. P. Rodrigues, Dario – El cobre en la architectura, Diseños y aplicaciones en casos latinoamericanos. Santiagi do Chile: ICA – Procobre: 1998. CDA – Copper Developemnet Association – Copper em roofing. Design and installation. TN 32, Dec. 1985. CEDIC – Centro Español de Informacion del cobre – Tejados de cobre. Madri, Espanha, 1982. Diaz, Nielol F & F. – Carpintería metálica en cobre para techumbres. Roncágua; Procobre, Chile, 1997. Eluma AS. Ind. Com.- Tiras e chapas de cobre – Especificações técnicas. São Paulo: Folheto Técnico, 1997. Luci, Patrícia – Como patinar el cobre e sus aleaciones. Informe Técnico. Chile. Procobre, 1996/97. Outokump News. Koper Roofing. Helsinque, 1990. Procobre – Plegados y emballetados – Ficha Técnica. Santiago do Chilo: Procobre, 1997. Procobre – Instalation de la cubierta – Ficha Técnica. Santiago do Chilo: Procobre, 1997. Douffet, J. Précis de couverture metallique. Chambre Syndicale de la couverture et de la Plomberie. Bruxelas, 1990. Oguche, H. – Experimental studies on japanesse traditional coloring Koper. – Tókio Universid of Arts, Japan, 1990.