UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR - UFC

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRULICA E AMBIENTAL

CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

REA DE CONCENTRAO EM SANEAMENTO AMBIENTAL

SOLANGE MARIA BASTOS GIRO

ESTIMATIVA DA SULFATAO TOTAL NA ATMOSFERA EM

DIFERENTES REGIES DO CEAR

FORTALEZA

2007

2

SOLANGE MARIA BASTOS GIRO

ESTIMATIVA DA SULFATAO TOTAL NA ATMOSFERA EM

DIFERENTES REGIES DO CEAR

FORTALEZA

2007

Dissertao submetida Coordenao do Curso de Ps Graduao em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Cear, como requisito parcial para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil, rea de concentrao Saneamento Ambiental. Orientadora: Prof Dr Marisete Dantas de Aquino Co-orientadora: Dra. Ieda Nadja Silva Montenegro

3

SOLANGE MARIA BASTOS GIRO

ESTIMATIVA DA SULFATAO TOTAL NA ATMOSFERA EM

DIFERENTES REGIES DO CEAR

Aprovada em 02/02/2007

BANCA EXAMINADORA

Prof Dra. Marisete Dantas de Aquino (Orientadora)

Universidade Federal do Cear UFC

Prof. Dr. Roberto Ney Ciarlini Teixeira

Universidade de Fortaleza - UNIFOR

Prof. Dr. Jos Antnio Beltro Sabadia

Universidade Federal do Cear UFC

Dissertao submetida Coordenao do Curso de Ps Graduao em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Cear, como requisito parcial para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil, rea de concentrao Saneamento Ambiental.

4

Aos meus Pais Antnio Jader e Maria Valdelice, meu filho Yuri e meu esposo Carlos Csar.

5

AGRADECIMENTOS

Acima de tudo agradeo a Deus, pois sem ele com certeza eu nem mesmo existiria.

Fundao Cearense de Apoio Pesquisa - FUNCAP, pelo apoio financeiro.

Companhia de Eletricidade do Cear - COELCE por viabilizar o Projeto Corroso e

Degradao Atmosfrica dos Materiais Eltricos no Cear, convnio

COELCE/NUTEC/CENTEC, o qual inclui o trabalho esta dissertao como meta

entre as demais atividades da equipe. Assim, disponibilizou o banco de dados da

pesquisa e compartilhou informaes adquiridas dos estudos de corroso

atmosfrica do Cear.

Fundao Ncleo de Tecnologia - NUTEC, por ter me proporcionado condies

tcnicas essenciais no decorrer do desenvolvimento desta dissertao, bem como

me permitir crescer profissionalmente.

Universidade Federal do Cear UFC, pela oportunidade e participao no curso

de mestrado.

Fundao Cearense de Meteorologia e Recursos Hdricos - FUNCEME, pelos

dados meteorolgicos a mim fornecidos.

minha orientadora Professora Dra. Marisete Dantas de Aquino por ter me dado o

apoio e orientao necessrios, sempre com muita ateno, simpatia e carinho.

Ao Professor Dr. Jos Antnio Beltro Sabadia por gentilmente ter aceitado o

convite para participar da banca examinadora.

Ao Professor Dr. Roberto Ney Ciarlini Teixeira pela presteza e simpatia em ter

aceitado o convite para participar da banca examinadora.

6

Aos professores do Departamento de Engenharia Hidrulica e ambiental da

Universidade Federal do Cear pelos valiosos conhecimentos a ns transmitidos e

pela ateno dispensada a todos.

Dra. Ieda Nadja Silva Montenegro, Co orientadora. Coordenadora do Projeto de

Corroso e Degradao Atmosfrica dos Materiais Eltricos. Uma amiga sempre

disposta a dar sua ajuda e que teve uma contribuio excepcional para que eu

atingisse o objetivo desta dissertao de mestrado.

Dra. Ana Luiza Maia, Diretora da Diviso de Qumica, pela compreenso e apoio

que me permitiram atingir os meus objetivos.

Ao professor Dr. Francisco Belmino Romero do Departamento de Qumica Analtica

e Fsico-Qumica da Universidade Federal do Cear UFC, pelo incentivo, ateno,

amizade e apoio a mim dispensado.

professora Dra. Helena Becker, do Departamento de Qumica Analtica e Fsico-

Qumica da Universidade Federal do Cear UFC, pelo apoio carinhoso e ateno.

Ao professor Dr. Pedro de Lima Neto do Departamento de Qumica Analtica e

Fsico-Qumica pela fora amiga a mim dispensada rumo a este mestrado.

Ao amigo Pedro Alves da Silva (in memorian), sempre presente e disposto a dar o

melhor de si em prol de todos.

amiga Francisca Jerusa Feitosa de Matos, uma guerreira, que em todos os

momentos foi um grande incentivo.

amiga Olga Mohana de Carvalho que me ajudou no incio de minha vida

profissional e principalmente nesse momento com suas oraes to valiosas e

fortes.

amiga Maria Giovanna de Oliveira Damasceno, uma fora a mais em nome de

Deus.

7

Ao amigo Jackson de Queiroz Malveira uma pessoa que traduz paz, tica e

sabedoria, qualidades indispensveis ao convvio entre pessoas.

amiga Sandra Pinheiro Fraga, uma pessoa que contribuiu bastante para que eu

ficasse tranqila no momento da defesa.

Ao amigo Marcelo Monteiro Valente Parente, no desenvolvimento do Abstract.

Aos amigos Narclio Pereira, Jocilane de Arajo Rodrigues e Weydson pelo apoio

indispensvel durante a coleta de dados para o desenvolvimento da pesquisa.

Aos amigos Elizer Fares Abdala e rika de Almeida Sampaio Braga pela fora

durante o perodo do curso.

Aos colegas de mestrado pelo convvio saudvel e gratificante.

Aos demais amigos da Diviso de Qumica do NUTEC.

8

RESUMO O presente trabalho trata do estudo dos valores de concentrao de sulfatao total que contriburam para determinar a categoria de corrosividade estimada da atmosfera do Estado do Cear. A estimativa da Sulfatao Total na Atmosfera seguiu as diretrizes gerais da norma NBR 6921 Sulfatao na Atmosfera Pelo Mtodo da Vela de Dixido de Chumbo Os dados de sulfatao apresentados foram obtidos atravs de amostradores passivos instalados nas estaes de estudo de corroso atmosfrica COFECO, NUTEC, Camocim, Barra da Sucatinga, Pecm, Itaiaba, Maracana, Limoeiro do Norte e Quixad, onde a coleta do poluente foi realizada mensalmente. A partir dos dados de sulfatao, somados aos dados de cloretos e tempo de superfcie mida, a atmosfera destas estaes foi classificada parcialmente quanto a sua corrosividade segundo a norma NBR 14643 (2001) Classificao da Corrosividade de Atmosferas. E como resultado a estao COFECO apresentou categoria de corrosividade superior a 5, altssima corrosividade. As estaes Camocim e Barra da Sucatinga, categoria de corrosividade 5, alta corrosividade. Enquanto as estaes Limoeiro do Norte, Quixad, Itaiaba, Pecm, Maracana e NUTEC, categoria de corrosividade 3, mdia corrosividade. Palavras chave: corroso atmosfrica, sulfatao na atmosfera, poluio atmosfrica.

9

ABSTRACT

The present work is about the study of the values of concentration of total sulfation that had contributed to determine the category of corrosivity estimated of the atmosphere of the State of the Cear. The estimate of the Total Sulfation in the Atmosphere followed the general lines of Norm NBR 6921 Total Sulfation in the Atmosphere - Determination of the tax by the Lead Dioxide Candle Method. The presented data of sulfation had been gotten through passive samplers installed in the stations of study of atmospheric corrosion COFECO, NUTEC, Camocim, Barra da Sucatinga, Pecm, Itaiaba, Maracana, Limoeiro do Norte and Quixad, where the collection of the pollutant was carried through monthly. From the sulfation data, added to the data of chlorides and time of humid surface, the atmosphere of these stations was classified partially how much its corrosivity according to Norm NBR 14643 (2001) - Classification of the Atmosphere Corrosivity. As a result COFECO station presented category of superior corrosivity the 5, highest corrosivity. The stations Camocim and Barra da Sucatinga, category of corrosivity 5, high corrosivity. While the stations Limoeiro do Norte, Quixad, Itaiaba, Pecm, Maracana and NUTEC, category of corrosivity 3, average corrosivity. Key words: atmospheric corrosion, sulfation in the atmosphere, atmospheric pollution

10

LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 - Equipamento de rede de distribuio de energia eltrica com

desenvolvimento de corroso....................................................... 19

FIGURA 2 - Estao Tipo 1 - Camocim, COFECO, NUTEC, Pecm, Maracana....................................................................................

58

FIGURA 3 - Estao Tipo 2 - Itaiaba, Barra da Sucatinga, Limoeiro do Norte e Quixad.........................................................................................

58

FIGURA 4 - Suporte para vela de cloreto............................................................ 60 FIGURA 5 - Suporte para o coletor de partculas sedimentveis........................ 60 FIGURA 6 - Suporte para a vela de sulfato......................................................... 61 FIGURA 7 - Vela de sulfato................................................................................. 62 FIGURA 8 - Suporte para proteo das velas de sulfato.................................... 63 FIGURA 9 - Transportador para as velas............................................................ 64 FIGURA 10 - Classificao em categoria de corrosividade conforme NBR

14643 (2001) Fonte: NBR 14643 (2001)......................................... 65

FIGURA 11 - Dados meteorolgicos de Fortaleza de janeiro a dezembro de 2005..............................................................................................

68

FIGURA 12 - Deposio de cloretos na estao COFECO de janeiro a dezembro de 2005........................................................................

68

FIGURA 13 - Dados meteorolgicos de So Gonalo do Amarante no perodo de janeiro a dezembro de 2005....................................................

69

FIGURA 14 - Deposio de cloretos na estao Camocim de janeiro a dezembro de 2005........................................................................

70

FIGURA 15 - Dados meteorolgicos de Fortaleza de janeiro a dezembro de 2005..............................................................................................

71

FIGURA 16 - Deposio de cloretos na estao NUTEC de janeiro a dezembro de 2005.......................................................................

71

FIGURA 17 - Dados meteorolgicos de Beberibe de janeiro a dezembro de 2005. ..............................................................................................

72

FIGURA 18 - Deposio de cloretos na estao Barra da Sucatinga de janeiro a dezembro de 2005

73

FIGURA 19 - Dados meteorolgicos de Fortaleza de janeiro a dezembro de 2005. ...............................................................................................

74

FIGURA 20 - Deposio de cloretos na estao Pecm de janeiro a dezembro de 2005............................................................................................

74

FIGURA 21 - Dados meteorolgicos de Itaiaba de janeiro a dezembro de 2005. ...............................................................................................

75

FIGURA 22 - Deposio de Cloretos na estao Itaiaba de janeiro a dezembro de 2005............................................................................................

76

FIGURA 23 - Dados meteorolgicos de Fortaleza de janeiro a dezembro de 2005.................................................................................................

77

FIGURA 24 - Deposio de cloretos na estao Maracana de janeiro a dezembro de 2005...........................................................................

77

FIGURA 25 - Dados meteorolgicos de Limoeiro do Norte de janeiro a dezembro de 2005. .........................................................................

78

FIGURA 26 - Deposio de cloretos na estao Limoeiro do Norte de janeiro a dezembro de 2005...........................................................................

79

11

FIGURA 27 - Dados meteorolgicos de Quixad de janeiro a dezembro de 2005. ...............................................................................................

80

FIGURA 28 - Deposio de cloretos na estao Quixad..................................... 80 FIGURA 29 - Sulfatao mensal nas nove estaes de janeiro a dezembro de

2005................................................................................................. 84

FIGURA 30 - Sulfatao total anual na atmosfera das nove estaes no perodo de janeiro a dezembro de 2005

86

12

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 - Estimativas de emisso global de enxofre para a atmosfera (Tg S/ano)..............................................................................................

26

TABELA 2 - Categoria de corrosividade da atmosfera........................................ 42 TABELA 3 - Categoria de corrosividade estimada da atmosfera para o ao

carbono............................................................................................ 43

TABELA 4 - Classificao da corrosividade de atmosferas em termos de contaminao por SO2....................................................................

44

TABELA 5 - Classificao de atmosferas em termos de tempo de superfcie mida conforme NBR 14643............................................................

44

TABELA 6 - Classificao da corrosividade de atmosferas em termos de contaminao por Cloretos conforme NBR 14643..........................

45

TABELA 7 - Projeto MICAT Mapas de Iberoamerica de Corrosividade Atmosfrica Deposio de enxofre total (mg SO2/m

2.dia)............... 49

TABELA 8 - Deposio de enxofre total de 2002 a 2003 na Cidade de Aracaju.............................................................................................

49

TABELA 9 - Localizao das estaes usando o GPS....................................... 57 TABELA 10 - Resultados Mensais de Sulfatao em mg de SO2/m

2.dia Conforme NBR 6921 (1981).............................................................

82

TABELA 11 - Classificao estimada da agressividade atmosfrica mensal das nove estaes em categorias de contaminao por SO2 (mg/m2.dia) conforme NBR 14643 (2001) de janeiro a dezembro de 2005............................................................................................

88

TABELA 12 - Categorias em Termos de Contaminao por SO2 (mg/m2.dia)

Conforme NBR 14643 (2001) de Janeiro a Dezembro de 2005 (mdia anual)...................................................................................

88

TABELA 13 - Resultados Mensais de Deposio de Cloretos em mg de Cl-

/m2.dia, conforme NBR 6211 (1980)................................................ 90

TABELA 14 - Classificao estimada da agressividade atmosfrica mensal em categorias de corrosividade das nove estaes conforme NBR 14643 (2001) em termos de contaminao por cloretos. ................

91

TABELA 15 - Categorias em Termos de Contaminao por Cl- (mg/m2.dia) Conforme NBR 14643 (2001)..........................................................

91

TABELA 16 - Tempo de Superfcie mida Para as Nove Estaes Conforme NBR 14643 (2001)

92

TABELA 17 - Categorias de Corrosividade Estimada da Atmosfera das Nove Estaes - Ao Carbono..................................................................

94

13

LISTA DE NORMAS TCNICAS

NBR 6209 - Materiais Metlicos NoRevestidos Ensaio No-Acelerado de Corroso Atmosfrica

NBR 6210 - Preparo, limpeza e avaliao da taxa de corroso de corpos-de-prova em ensaios de corroso Mtodo de ensaio

ASTM-G92 - Mtodos A e B: Avaliao da perda de massa e do ganho de massa dos materiais de referncia, expostos nas estaes

NBR 6921 - Sulfatao Total na Atmosfera - Determinao da taxa pelo mtodo da vela de dixido de chumbo

NBR 6211 - Determinao de cloretos na atmosfera pelo mtodo da vela mida NBR 7011 - Materiais metlicos revestidos por pintura Ensaio no acelerado de

corroso atmosfrica NBR 6924 - Execuo de fotografias a cores de corpos-de-prova em ensaio de

corroso. Procedimento NBR 8754 - Corpos-de-prova revestidos e expostos a ambientes corrosivos. Mtodo

de avaliao. Mtodo de ensaio NBR 5841 - Determinao do grau de empolamento de superfcies pintadas. Mtodo

de ensaio NBR 5770 - Determinao do grau de enferrujamento superfcies pintadas. Mtodo

de ensaio Petrobrs - Determinao de Partculas sedimentveis.

NBR 14643 - Corroso Atmosfrica Classificao da Corrosividade de Atmosferas

14

LISTA DE SIGLAS E ABREVIAES

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas CEMAR - Companhia Energtica do Maranho CENTEC - Instituto Centro Tecnolgico de Ensino CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Eltrica CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental COELCE - Companhia de Eletricidade do Cear CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente CSN - Companhia Siderrgica Nacional CYTED - Programa de Cincia e tecnologia para o Desenvolvimento

FUNCAP - Fundao Cearense de Apoio ao desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico

FUNCEME - Fundao Cearense de Meteorologia e Recursos Hdricos do Cear GPS - Global Positioning System IPT - Instituto de Pesquisas Tecnolgicas de So Paulo LACTEC - Instituto de Tecnologia Para o Desenvolvimento MICAT - Mapa Ibero-americano de Corrosividade Atmosfrica NAS - National Academy of Science NBR - Norma Brasileira NUTEC - Fundao Ncleo de Tecnologia Industrial P.A - Para Anlise PETROBRAS - Companhia Brasileira de Petrleo ppm - Partes por milho PVC - Cloreto de Polivinila RFFSA - Rede Ferroviria Federal Sociedade Annima

SDV - Estao de Estudo de Corroso Atmosfrica Localizada na Praia do Futuro em Fortaleza - Cear

SEMACE - Secretaria Estadual de Meio Ambiente do Cear TELEBRS - Telecomunicaes Brasileiras S/A TELECEAR - Empresa de Telecomunicaes do Cear UFC - Universidade Federal do Cear

15

SUMRIO LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS LISTA DE NORMAS TCNICAS LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

1 INTRODUO................................................................................................ 17

2 REVISO BIBLIOGRFICA........................................................................... 24 2.1 - Poluio atmosfrica.................................................................................. 24 2.2 - Compostos de enxofre............................................................................... 25 2.2.1 - Reaes de converso do dixido de enxofre a cido sulfrico............. 26 2.2.2 Aerossis............................................................................................... 28 2.2.3 - Deposio de enxofre............................................................................. 29 2.3 - Corroso atmosfrica................................................................................. 30 2.3.1 - Influncia dos fatores climticos na corroso atmosfrica dos metais 31 2.3.1.1 - Umidade.............................................................................................. 31 2.3.1.2 - Temperatura....................................................................................... 32 2.3.1.3 - Chuvas................................................................................................ 33 2.3.1.4 - Ventos................................................................................................ 34 2.3.2 - Influncia de poluentes atmosfricos na corroso atmosfrica dos metais

35

2.3.2.1 - Dixido de enxofre.............................................................................. 36 2.3.2.2 - Sulfeto de hidrognio.......................................................................... 36 2.3.2.3 - Cloretos............................................................................................... 37 2.3.2.4 - Partculas sedimentveis.................................................................... 37 2.3.3 - Efeitos do dixido de enxofre na corroso atmosfrica dos metais....... 38 2.3.3.1 - Cobre e suas ligas................................................................................ 38 2.3.3.2 - Alumnio............................................................................................... 39 2.3.3.3 - Zinco..................................................................................................... 40 2.3.3.4 - Ao carbono......................................................................................... 40 2.3.4 - Classificao da Corrosividade de atmosferas...................................... 42

2.3.4.1 - Classificao em Termos de contaminao por compostos de enxofre................................................................................................................

44

2.3.4.2 - Classificao em Termos de Tempo de Superfcie mida.................. 44 2.3.4.3 - Classificao em Termos de Contaminao por Cloretos................... 45 2.3.5 -Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica........................................ 45 2.3.5.1 - Escolha da localizao das estaes................................................... 46 2.3.5.2 -Tipos de Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica....................... 46

2.3.5.3 - Instalao das Estaes de estudo de Corroso Atmosfrica............. 47

2.3.6 Tipos de Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica instaladas pelo Projeto de Corroso e Degaradao Atmosfrica dos Materiais Eltricos.........

48

2.4 -Variao da sulfatao conforme distncia da fonte de poluio............... 49 2.5 - Enxofre em zona marinha.......................................................................... 49 2.6 - Estudos de corroso atmosfrica............................................................... 51

16

3 METODOLOGIA............................................................................................. 56 3.1 - Localizao das Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica................ 56 3.2 - Caractersticas das Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica........... 57 3.3 - Instalao da Estao de Estudo de Corroso Atmosfrica...................... 57 3.3.1 - Suportes dos coletores de poluentes...................................................... 58 3.4 - Monitoramento da Sulfatao Total........................................................... 61 3.4.1 - Vela de sulfato......................................................................................... 62 3.4.2 Anlise qumica do sulfato...................................................................... 64 3.5 - Classificao da Corrosividade Atmosfrica.............................................. 65

4 RESULTADOS E DISCUSSO...................................................................... 67 4.1 - Caractersticas das Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica........... 67

4.1.1 - Estao COFECO................................................................................... 67 4.1.2 - Estao Camocim................................................................................... 69 4.1.3 - Estao NUTEC..................................................................................... 70 4.1.4 - Estao Barra da Sucatinga................................................................... 72 4.1.5 - Estao Pecm...................................................................................... 73 4.1.6 - Estao Itaiaba..................................................................................... 75 4.1.7 - Estao Maracana............................................................................... 76 4.1.8 - Estao Limoeiro do Norte..................................................................... 78 4.1.9 - Estao Quixad.................................................................................... 79 4.2 - Sulfatao Total nas Estaes no Perodo de Janeiro a Dezembro de 2005..........................................................................................................

81

4.2.1 - Representao Grfica da Sulfatao Total na Atmosfera das Nove Estaes no Perodo de Janeiro a Dezembro de 2005.....................................

83

4.2.1.1 Sulfatao total mensal.......................................................................... 83 4.2.1.2 Sulfatao total anual............................................................................. 85 4.2.2 - Classificao estimada da agressividade atmosfrica mensal das nove estaes em categorias de contaminao por SO2 (mg/m

2. dia) conforme NBR 14643 (2001) de janeiro a dezembro de 2005...........................................

87

4.3 - Classificao estimada da agressividade atmosfrica mensal das nove estaes em categorias de contaminao por Cl- (mg/m2. dia) conforme NBR 14643 (2001) de janeiro a dezembro de 2005...................................................

89

4.4 - Classificao em Termos de Tempo de Superfcie mida para as Nove Estaes............................................................................................................

92

4.5 - Determinao das Categorias de Corrosividade da Atmosfera das Nove Estaes Conforme NBR 14643 (2001)...........................................................

92

5 CONCLUSES E SUGESTES PARA FUTUROS TRABALHOS.............. 95 5.1 - Concluses................................................................................................. 95 5.2 - Sugestes para futuros trabalhos.............................................................. 97

6 BIBLIOGRAFIAS CONSULTADAS................................................................ 99

17

1 INTRODUO

Todos os materiais so passveis de serem degradados pela influncia da

agressividade da atmosfera, principalmente devido presena de oxignio, da

temperatura, da umidade relativa do ar, da intensidade de radiao solar e dos

contaminantes cloretos (Cl-) e sulfatos (SO4=). Outros tipos de contaminantes, tais

como, NOx, Cl2, H2S, poeiras e cidos orgnicos, tambm podem ter efeito sobre a

corrosividade de atmosferas especficas (KENNY, 2003).

O enxofre pode ser de origem antropognica ou natural. O de origem

antropognica aquele emitido a partir de atividades humanas como, por exemplo,

queima de combustveis fsseis e processos de transformao na indstria. E o de

origem natural aquele encontrado sob formas diversas na natureza, como por

exemplo, nos gases liberados das erupes vulcnicas, onde predomina o SO2, em

minerais de enxofre, entre outros (DAVIS e CORNWELL, 1991).

Com a Revoluo Industrial o ciclo do enxofre vem sendo afetado,

principalmente devido queima de combustveis fsseis, extrao de metais e

devido ao uso de fertilizantes base de enxofre (ONEILL, 1993).

Quase sempre o enxofre insignificante para os seres vivos, mas

geralmente no para os materiais metlicos. Dependendo da sua forma e

concentrao no ar ele pode prejudicar o desenvolvimento das plantas, aumentar e

agravar problemas respiratrios e cardiovasculares no homem, causar corroso dos

materiais metlicos e degradao dos demais materiais, acidificar o solo e guas

superficiais, entre outros prejuzos (VASCONCELOS, 2004; BAIRD, 2004).

Dependendo da umidade relativa do ar, o dixido de enxofre poder ser

convertido a trixido de enxofre, posteriormente a cido sulfrico e finalmente a

sulfato na forma particulada. O dixido de enxofre em grande quantidade no ar,

como, por exemplo, em atmosfera industrial, leva formao de chuva cida; no

entanto, em concentrao insignificante no haver formao de chuva cida, mas

ao ser depositado na superfcie dos metais, mesmo que em pequenas quantidades,

poder formar cido sulfrico suficiente para provocar corroso dos mesmos

(VASCONCELOS, 2004; BAIRD, 2004).

18

A importncia do estudo da corroso atmosfrica relacionada rede de

distribuio de energia eltrica que esta tem em sua constituio materiais

metlicos, isoladores, materiais polimricos e demais elementos que ficam

constantemente expostos s condies ambientais de onde esto localizados.

Sendo assim, esto sujeitos ao de substncias que retm desde umidade at

material particulado, como por exemplo, os cloretos em regies prximas ao mar e

tambm esto sujeitos ao de gases corrosivos presentes na atmosfera como o

dixido de enxofre que na presena de umidade tem sua agressividade aumentada

devido formao de cido sulfrico.

Todos esses agentes presentes na superfcie metlica da rede de

distribuio de energia eltrica so fatores favorveis corroso atmosfrica dos

materiais, que segundo Neto (2005), uma das causas da ruptura de condutores em

redes de distribuio de energia eltrica.

Tudo isto tem chamado a ateno das empresas deste segmento quanto

ao desenvolvimento de materiais resistentes s condies de agressividade

atmosfrica, visando, conforme Kenny (2003) a diminuio de desligamentos devido

s ms condies dos materiais que compem a rede, diminuio do alto custo de

reposio destes materiais e consequentemente diminuir a poluio do meio

ambiente causada pelos destroos resultantes da corroso dos materiais metlicos.

A FIGURA 1, a seguir, mostra um equipamento da rede de distribuio de

energia eltrica com desenvolvimento de corroso.

19

FIGURA 1 - Equipamento de rede de distribuio de energia eltrica com desenvolvimento de corroso

Os estudos relacionados corroso atmosfrica tm como finalidade,

entre outros, desenvolver novos materiais e novos revestimentos que resistam s

condies de agressividade ambientais de onde os mesmos esto expostos. No

caso das subestaes muito importante, tambm, o conhecimento da deposio

de enxofre.

O dixido de enxofre no afeta somente os materiais da rede de

distribuio de energia, mas tambm outros equipamentos, edificaes, transportes

e tambores que guardam passivo ambiental.

No caso dos caminhes tanque, que em geral transportam combustveis e

produtos qumicos, havendo processos de corroso, podero ocorrer vazamentos

facilitando assim a fuga desses produtos para o meio ambiente e

conseqentemente, poder poluir as guas de superfcie e subterrneas, solos e at

mesmo contaminar o homem. Com os tambores que guardam passivo ambiental

poder ocorrer o mesmo, pois geralmente ficam expostos ao meio ambiente.

20

Os materiais expostos sob as condies do ambiente atmosfrico do

nosso estado sofrem pouca influncia de poluio devido aos ons SOx. Mas, com

os incentivos que o governo vem oferecendo, muitas indstrias esto se instalando

no Cear, principalmente no interior do Estado. Isto feito vem colaborar para

aumentar este tipo de poluio, caso no sejam adotadas medidas de precaues e

de controle ambiental para minimizar os poluentes atmosfricos, o que deve ser

visto com certa cautela, pois as tecnologias existentes de tratamento de gases

custam muito caro, transformando-se em um fator bastante negativo no que diz

respeito ao meio ambiente.

Com relao Secretaria do Meio Ambiente do Cear SEMACE, sabe-

se que apesar de realizar o monitoramento do ar, esse monitoramento restrito a

quatro estaes, trs delas localizadas em Fortaleza e uma em Maracana.

Para o monitoramento do ar podem ser utilizados amostradores ativos,

que so aqueles que utilizam um meio propulsor para a coleta dos poluentes, como

por exemplo, as bombas de suco, onde os gases presentes no ar so sugados

para dentro de uma soluo de absoro especfica para cada poluente para em

seguida ser analisado no laboratrio. Tambm podem ser utilizados amostradores

passivos, os quais no precisam de qualquer meio propulsor podendo ficar expostos

no local de coleta por um perodo pr-determinado de tempo, sendo em seguida,

levados para anlise qumica quantitativa no laboratrio. Este tipo de amostrador

utiliza substncias qumicas reativas onde os poluentes so depositados ou

convertidos (CETESB, 1998).

Os dados de sulfatao apresentados neste estudo foram obtidos atravs

de amostradores passivos instalados em nove estaes de estudo de corroso

atmosfrica distribudas em diferentes Regies do Cear: Fortaleza, nas estaes

COFECO e NUTEC e estaes Camocim, Barra da Sucatinga, Pecm, Itaiaba,

Maracana, Limoeiro do Norte e Quixad.

As estaes so locais onde so realizados estudos de corroso e

classificao da agressividade atmosfrica, atravs de coletas peridicas dos

poluentes de uma certa regio que so levados para anlise qumica quantitativa,

21

em laboratrios de ensaios fsico-qumicos e atravs do acompanhamento do

comportamento e fotodocumentao dos materiais expostos sob tais condies

climticas e de poluio atmosfrica. Ou seja, exposio dos corpos-de-prova com e

sem revestimento protetor, os quais tem o objetivo de avaliar o desempenho destes

quanto corroso, e assim, poder especificar melhor os materiais de acordo com o

ambiente onde os mesmos sero utilizados.

As estaes de estudo de corroso atmosfrica utilizadas nesse estudo

fazem parte do Projeto de Corroso e Degradao Atmosfrica dos Materiais

Eltricos, de interesse da Companhia Energtica do Cear COELCE executado

atravs da Fundao Ncleo de Tecnologia NUTEC em parceria com o Instituto

Centro de Ensino Tecnolgico CENTEC e a Fundao Cearense de Meteorologia

e Recursos Hdricos FUNCEME, sendo aprovado no mbito da ANEEL para ser

realizado em dois ciclos.

O Ciclo I, de junho de 2002 a junho de 2003, onde houve principalmente,

a instalao da infra-estrutura para o desenvolvimento da pesquisa, a qual conta

com dezoito Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica (Itapipoca,

Guaramiranga, Inhuu, Pecm, Maracana, COFECO, NUTEC, Itaiaba, Sobral,

Iguatu, Limoeiro do Norte, Crates, Camocim, Quixad, Barra da Sucatinga, Pacoti,

Acara, Crato) e a definio dos laboratrios para a realizao dos ensaios no

Instituto CENTEC (Juazeiro do Norte, Limoeiro do Norte e Sobral) e na NUTEC em

Fortaleza (Laboratrio de Tratamento de Superfcie e Corroso da Diviso de

Qumica DIQUI). Neste ciclo, tambm, foi iniciada a formao da equipe de

trabalho com capacitao para o desenvolvimento da metodologia da pesquisa na

rea de Corroso Atmosfrica, a qual tem como finalidade fazer a Classificao da

Agressividade Atmosfrica do Estado do Cear. Esta pesquisa resultar em um

Mapa de Agressividade Atmosfrica e Resistncia dos Materiais Eltricos para o

Estado (PROJETO CORROSO E DEGRADAO ATMOSFRICA DOS

MATERIAIS METLICOS, 2003).

O Ciclo II, de junho de 2004 a junho de 2008, plurianual, com durao

de quatro anos, tendo como principal objetivo dar continuidade s atividades

22

implantadas no Ciclo I, desenvolver as pesquisas aplicadas da resistncia dos

materiais utilizados no setor eltrico sob as condies da agressividade atmosfrica

das Estaes de Estudo, capacitar os profissionais atravs da formao de

especialistas, mestres e doutores na rea de atuao do Projeto (Qumica, Eltrica,

Civil, Materiais, Meio Ambiente e Produo) e implementar a formao do Centro de

Excelncia em Corroso Atmosfrica do Nordeste (PROJETO CORROSO E

DEGRADAO ATMOSFRICA DOS MATERIAIS METLICOS, 2004 2008).

Para alcanar os objetivos destes dois projetos foram instaladas 18

estaes de estudo de corroso atmosfrica do tipo A, conforme NBR 6209 (1986),

com exposio de coletores de partculas sedimentveis, coletores de cloretos e

coletores de sulfatos. Cinco dessas estaes, do Tipo 1, so compostas pelos

coletores dos poluentes atmosfricos (cloretos, sulfatos e partculas sedimentveis),

instalados em dois por estao a fim de permitir a aquisio de dados em duplicata e

pelos cavaletes para exposio de corpos-de-prova. As outras treze, do Tipo 2, so

compostas apenas pelos coletores dos poluentes atmosfricos (cloretos, sulfatos e

partculas sedimentveis). Em todas as estaes os poluentes esto sendo

monitorados mensalmente segundo as diretrizes determinadas nas Normas

Tcnicas Nacionais e Internacionais de Estudo de Corroso Atmosfrica. Os dados

meteorolgicos esto sendo fornecidos pela FUNCEME.

Tendo em vista a localizao geogrfica do Cear que beneficiado por

uma costa marinha com uma extenso em torno de 600Km de praia, os estudos na

rea de corroso atmosfrica esto direcionados para a corrosividade causada pela

atmosfera marinha de clima tropical deixando assim, uma lacuna nos estudos da

rea para serem avaliadas as causas e os efeitos da presena dos poluentes do tipo

SOx que possivelmente so acrescidas como conseqncia do crescimento urbano

e industrial de um Estado em desenvolvimento.

Assim, a avaliao dos resultados da concentrao de sulfatos na

atmosfera das citadas estaes deu origem a este trabalho de Estimativa da

Sulfatao Total na Atmosfera em Diferentes Regies do Cear com a finalidade de

obteno do grau de mestre do Curso de Engenharia Civil rea de Concentrao

23

em Saneamento Ambiental do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do

Cear UFC.

Portanto, a presente dissertao trata do estudo dos valores de

concentrao de sulfatao total, em mg de SO2/m2.dia que contribuem para

determinar a categoria de corrosividade estimada da atmosfera do Estado do Cear,

durante o perodo de janeiro a dezembro de 2005. Vale ressaltar que os resultados

apresentados so considerados parciais, tendo em vista que o Projeto tem durao

de junho de 2002 at junho de 2008 para a formao ininterrupta do banco de dados

anual da pesquisa. Este banco de dados viabilizar a realizao do estudo

estatstico para avaliao das condies climticas e da agressividade atmosfrica

que so realmente representativas do meio ambiente cearense.

De posse desses dados, os mesmos podero ser utilizados para informar

populao, s indstrias, aos rgos de meio ambiente e aos governantes, como

se encontra a qualidade do ar de nosso estado em termos de enxofre para assim,

estudar tcnicas de avaliao de proteo anticorrosivas resistentes e adequadas e

em condies de oferecer maior vida til para os materiais, bem como avaliar se o

teor de enxofre presente no ar est dentro dos nveis aceitveis no que diz respeito

ao homem e meio ambiente em geral.

24

2 REVISO BIBLIOGRFICA

Para um melhor entendimento da importncia da Estimativa da Sulfatao na

Atmosfera em Diferentes Regies do Cear, so necessrios alguns conhecimentos

a seguir apresentados.

2.1 Poluio atmosfrica

A poluio atmosfrica um dos problemas ambientais mais seriamente

estudados na atualidade. A poluio do ar vem comprometendo a sade da

populao provocando o agravamento de doenas respiratrias, principalmente no

inverno. O maior agente de degradao da qualidade do ar nas cidades a

circulao de veculos automotores, devido liberao de dixido de enxofre no

caso dos combustveis fsseis, no entanto, grandes empreendimentos em

termoeletricidade, siderurgia, refinarias e outros setores industriais tambm

produzem impactos de degradao e contaminao do ar.

Segundo a Resoluo CONAMA N 003 (1990), poluio atmosfrica

qualquer forma de energia com intensidade e em quantidade, concentrao, tempo

ou caractersticas em desacordo com os nveis estabelecidos, e que tornem ou

possam tornar o ar:

Imprprio, nocivo ou ofensivo sade;

Inconveniente ao bem estar pblico;

Danoso aos materiais, fauna e flora;

Prejudicial segurana, ao uso e gozo da propriedade e s atividades

normais da comunidade.

No caso dos materiais, segundo Morcillo et al (1998), os principais

poluentes atmosfricos que podem causar corroso so os compostos de enxofre,

mais especificamente, o dixido de enxofre (SO2) e o sulfato, os cloretos (Cl-), os

xidos de nitrognio (NOx) e o gs carbnico (CO2). No entanto, o presente trabalho

25

deteve-se apenas poluio por compostos de enxofre que, alm de provocar

corroso nos materiais metlicos, pode tambm acarretar danos ao meio ambiente e

conseqentemente ao homem.

2.2 Compostos de Enxofre

Os principais compostos de enxofre presentes na atmosfera so os

xidos de enxofre, como por exemplo, SO2, SO3 e SO4=. Desses, o dixido de

enxofre (SO2) um dos gases de enxofre que mais causa poluio do ar; muito

solvel, de forte odor, irritante aos olhos e altamente txico em concentraes de

poucos ppm, partes por milho (VACONCELOS, 2004).

Alta concentrao de dixido de enxofre na atmosfera est relacionada

presena de grandes partculas em suspenso no ar, pois estas, alm de terem a

capacidade de transportar este gs a longas distncias, tambm podem intensificar

o efeito nocivo do dixido de enxofre. considerado o precursor da chuva cida,

pois a partir da oxidao do SO2 na atmosfera na presena de umidade que o

H2SO4 obtido.

Na TABELA 1 pode-se visualizar um resumo das principais fontes de

emisso de compostos de enxofre para a atmosfera. Observa-se que so de longas

datas os estudos que vm sendo conduzidos quanto investigao das fontes de

emisso de compostos de enxofre para a atmosfera e sua concentrao no ar.

Na maioria dos estudos at agora realizados, os pesquisadores tm

chegado concluso de que, os vulces que liberam SO2 e os oceanos, os quais

conforme Cerqueira (1999), alm de sulfeto de dimetila (DMS), tambm rico em

sulfato, so as maiores fontes de emisso de compostos de enxofre de origem

natural, ou seja, enxofre liberado a partir de processos naturais ocorridos na

natureza. Percebe-se tambm a elevada emisso de enxofre de origem

antropognica, ou seja, enxofre emitido a partir de atividades humanas o que

deveria ser fortemente combatido.

26

TABELA 1-Estimativas de emisso global de enxofre para a atmosfera (Tg S/ano) Fontes A B C D E F G Vulcnica 3 - 20 9,2 9,3 7,4 9,3 9 8,5 7 Terrestre 0,1 5 1,2 0,3 3,8 4,3 1 1 7 Ocenica 12 40 19,5 15,4 19 59 12 16 36 Biomassa 1 4 3,0 2,2 2,8 2 2,5 - Antropognica 70 85 92,4 76,8 - 78 70 103 Total natural 16 - 69 33 27 33 - 75 24 29 50

FONTE: Moller, 1995 apud A: Penner e Atherson(1993), B:Pham et al. (1993), C: Bates et al. (1992),

D: Andreae e Jaeschke (1992), E: Spiro et al. (1992), F: Langner e Rodhe (1991), G: Warneck(1988)

Onde: 1Tg = 1012g

2.2.1 Reaes de Converso do Dixido de Enxofre a cido Sulfrico

O grande problema que surge a partir do lanamento de compostos de

enxofre no ar a converso destes compostos a cido sulfrico. Assim, para um

maior esclarecimento, apresenta-se a seguir como essa converso ocorre e que

fatores podem influenci-la.

Os compostos de enxofre quando presentes na atmosfera sofrem reaes

de oxidao podendo chegar at ao seu ltimo estado de oxidao na forma de

sulfato (SO4=).

So dois os processos de converso do dixido de enxofre a cido

sulfrico: reaes em fase gasosa (reaes homogneas), e reaes em fase lquida

(reaes heterogneas), com ou sem a presena de catalisadores.

As reaes de converso do SO2 em fase gasosa ocorrem quando o cu

est lmpido e com poucas nuvens e a velocidade de converso aumenta com o

aumento de radicais hidroxilas (OH) presentes na atmosfera, que so os principais

catalisadores das reaes em fase gasosa. A formao desses radicais segundo

Baird et al (2004), ocorre por ocasio do smog fotoqumico, ou seja, formao de

aerossis, os quais so constitudos por material particulado e diversos gases,

formados a partir de reaes induzidas pela radiao solar e que ocorrem entre

hidrocarbonetos, xidos de nitrognio ou xidos de enxofre, presentes em

atmosferas poludas. Isso no quer dizer que em atmosferas puras no haja a

27

converso de dixido de enxofre a cido sulfrico, haver. No entanto, ser um

processo mais lento e em vrias etapas (VASCONCELOS, 2004).

Conforme Cerqueira (1999), as reaes em fase gasosa dependem da

hora do dia, da estao do ano e tambm da latitude.

A reao com o radical OH (em fase gasosa) o mecanismo que mais

contribui para a oxidao do SO2 na fase gasosa.

OH + SO2 HOSO2

HOSO2 + O2 SO3 + HO2

SO3 + H2O H2SO4

No mecanismo proposto, a reao limitante para a converso do SO2 a

cido sulfrico a primeira, devido s reaes subseqentes ocorrerem em menos

de um segundo (SEINFELD E PANDIS, 1998 apud CERQUEIRA, 1999).

As reaes em fase lquida ocorrem em condies de elevada umidade,

onde sais de sulfatos e cloretos de ferro e mangans, sob a forma de partculas em

suspenso, formam ncleos de condensao ou sofrem hidratao transformando-

se em gotculas de soluo denominadas aerossis que so o produto final dos

processos de converso do SO2 a H2SO4 os quais surgem na forma de gotas de

H2SO4 ou partculas de sais (CERQUEIRA, 1999).

Estes, depois de formados, absorvem SO2 e O2 finalizando assim, a

converso a H2SO4. medida que aumenta a acidez da gotcula, a velocidade de

oxidao do SO2 diminui devido diminuio da solubilidade do SO2. Portanto, se

no ar estiver presente NH3 e NH4+, substncias neutralizantes, no haver

possibilidade de acmulo de H2SO4.

SO2 (g) + H2O SO2.H2O

SO2.H2O H+ + HSO3-

HSO3- H+ + SO32-

28

H tambm as reaes de converso do SO2 a H2SO4 por adsoro do

SO2 superfcie de partculas slidas insolveis (CERQUEIRA, 1999).

No entanto, o processo que possui menor alcance, pois a vida do SO2

na atmosfera relativamente curta (cerca de a 2 dias) aps o que ele se

transforma em cido sulfrico por oxidao sobre partculas midas, passando a

deposio ocorrer ou como partculas slidas ou como chuva cida (PANOSSIAN,

1991).

Com base no que foi exposto acima, percebe-se ver que os aerossis de

sulfato so os produtos resultantes da oxidao do SO2 a H2SO4, por isso,

necessrio um melhor esclarecimento a respeito da natureza e importncia dos

aerossis.

2.2.2 Aerossis

Aerossis so partculas slidas e lquidas em suspenso no ar

constitudos de poeiras, fumos, cinzas, nevoeiros e sprays e um dos principais

poluentes monitorizados em qualidade do ar (ALVES, 2005).

Provocam mudanas climticas, pois refletem a luz solar, so ncleos de

condensao de nuvens, contribuem para a diminuio da temperatura e reduzem a

visibilidade e so nocivos sade, pois agravam problemas respiratrios (NAS 1996

apud SMITH; PITCHER E WIGLEY, 2001; MARTINS E ANDRADE, 2002).

De acordo com Klassen e Roberge (1999), a proximidade da fonte de

poluio, a velocidade e direo dos ventos e a dimenso da estrutura metlica so

fatores que tm influncia na maior ou menor deposio de aerossis sobre essas

estruturas. Segundo ele, estruturas pequenas podem sofrer corroso mais

rapidamente devido maior adsoro de aerossis e que estruturas metlicas

expostas a ventos com altas velocidades e na presena de aerossis sofrero

corroso mais rapidamente.

29

Os aerossis de sulfato depois de formados so removidos da atmosfera

pelo processo de deposio atmosfrica atravs da ao da gravidade (ALVES,

2005).

2.2.3 Deposio de Enxofre

De todo o SO2 emitido para a atmosfera, apenas uma parte oxidada a

sulfato, enquanto a outra parte depositada na forma de SO2 (BAIRD et al, 2004;

ONEIL, 1993).

A deposio se d por dois processos fsicos denominados deposio

seca e deposio mida (SCHLESINGER, 1997).

A deposio seca resultante das reaes na fase gasosa, ou seja, na

ausncia de umidade e, principalmente no vero, quando a radiao solar alta

(VASCONCELOS, 2004; BAIRD et al., 2004).

A deposio mida resultante das reaes que ocorrem na fase lquida,

ou seja, as partculas de sulfato formadas so arrastadas pela chuva at a superfcie

da terra na forma de chuva cida, que a deposio tanto de cidos e sais aquosos,

quanto de cidos gasosos. A deposio sobre a forma de soluo chamada de

precipitao cida. A maior parte do sulfato presente no ar devido ter velocidade de

deposio baixa removido da atmosfera por deposio mida (ONEILL, 1993).

A deposio de enxofre total, soma da deposio mida com a deposio

seca, depende da concentrao de dixido de enxofre na atmosfera, sendo tanto

maior quanto maior for a concentrao deste poluente no ar (PANOSSIAN, 1991).

Nos metais a deposio por adsoro o meio mais comum de

contaminao das superfcies metlicas expostas, sendo fortemente dependente da

umidade relativa do ar e da natureza do metal e dos produtos presentes na

superfcie. A taxa de adsoro do SO2 tanto maior quanto maior a umidade relativa

30

do ar (PANOSSIAN, 1991). Portanto muito importante o conhecimento da

sulfatao na atmosfera.

2.3 Corroso atmosfrica

Corroso a deteriorao de um material por ao qumica ou

eletroqumica do meio ambiente aliado ou no a esforos mecnicos (GENTIL

1982).

Um outro conceito conforme Dutra (1991) apud Nunes e Lobo (1998),

define corroso como a deteriorao do material pela ao do meio.

o inverso do processo de obteno dos metais e pode ser

esquematizado como segue:

Corroso

Metal Composto + Energia

Metalurgia

Conforme se pode ver acima, as reaes de corroso ocorrem

espontaneamente, isto , no necessrio que se fornea energia; aqui os metais

so espontaneamente oxidados, passando de um estado de menor oxidao, menos

estvel, para um estado de maior oxidao, estado de maior estabilidade, pela ao

do meio, onde os principais agentes corrosivos dependem do meio onde os metais

esto expostos.

Quanto aos processos metalrgicos de obteno dos metais

necessrio que se fornea energia. Nesse processo ocorre o contrrio do que ocorre

na corroso, isto , xidos de metais, atravs de processos metalrgicos, so

reduzidos a metal.

A corroso eletroqumica ocorre na presena de gua, e em temperatura

ambiente e devido formao de pilhas. Conforme Gentil (1982), a formao da

pilha acontece devido a diferena de potencial entre dois pontos denominados

31

regio andica e regio catdica localizados na superfcie do metal onde h

conduo de eltrons para que as reaes de oxidao e reduo ocorram. A

deteriorao dos materiais ocorre na regio andica da pilha.

A corroso atmosfrica de materiais metlicos eletroqumica, logo

ocorre em atmosfera mida e na temperatura ambiente, onde, segundo Nunes e

Lobo (1998), a atmosfera contaminada com partculas slidas, lquidas e gases

corrosivos presentes no ar aceleram a corroso atmosfrica.

Os estudos sobre corroso atmosfrica so realizados a longo prazo, e os

ensaios de avaliao so muito especficos no que diz respeito s condies

geogrficas, climticas e ambientais (VIANNA, 1977). Portanto, a corroso

atmosfrica pode ser vista como um sistema complexo consistindo de metal,

produtos de corroso, filme eletroltico e atmosfera. geralmente um processo

eletroqumico que acontece em clulas de corroso (KUCERA E MATTSSON,

1987).

2.3.1 Influncia dos fatores climticos na corroso atmosfrica dos metais

Quando se estuda corroso atmosfrica Posada (1988) diz que se deve

levar em conta os fatores ambientais tais como temperatura, radiao solar,

velocidade dos ventos, umidade relativa do ar e chuvas. Tais fatores so discutidos

a seguir.

2.3.1.1 Umidade

A corroso atmosfrica um fenmeno eletroqumico que s ocorre na

presena de gua. De acordo com Vianna (1980), a gua que se deposita sobre a

superfcie metlica pode ser proveniente de processo de adsoro e de

condensao, que so determinadas pela umidade relativa do ar que a relao

32

entre a quantidade de vapor de gua existente no ar e a quantidade mxima que o

ar pode conter, na mesma temperatura.

Cavalcanti e Adhemar (1975), dizem que a corroso atmosfrica tem sua

velocidade de reao determinada pela umidade relativa do ar e os sais que este

contm e que podem agir como aceleradores ou retardadores do processo de

corroso. Vernon apud Vianna (1980) constatou que o processo acelerado

quando a umidade relativa atinge um valor crtico denominado umidade crtica que

a umidade relativa acima da qual o metal comea a corroer-se de maneira

aprecivel.

A umidade crtica para um metal, em um determinado ambiente, depende

da presena de contaminantes e das propriedades higroscpicas dos produtos de

corroso formados. Segundo Vianna (1980) a umidade relativa crtica varia para

cada metal e para cada tipo de contaminante presente na atmosfera.

Este valor, segundo Silva e Faigle (1989), varia de 40 % para uma

atmosfera rica em cloretos para um valor de 85 % em uma atmosfera que contm

gases base de enxofre.

Em uma atmosfera relativamente limpa, o valor da umidade crtica para o

ao carbono situa-se em torno de 70%, porm, em atmosferas

contaminadas com poluentes industriais ou sais marinhos, a umidade

relativa crtica pode diminuir consideravelmente podendo situar-se entre 50

e 60%. Para Rozenfeld (1972) apud Vianna (1980), as umidades crticas,

para a maioria dos metais, esto na faixa de 70 a 80%.

2.3.1.2 Temperatura

A temperatura outro fator de destaque, pois pode agir de duas maneiras

em relao corroso atmosfrica. Temperaturas altas podem acelerar as reaes

de corroso na superfcie dos metais, no entanto, podem tambm promover a

evaporao da gua da superfcie dos metais fazendo assim com que seja

interrompida a formao do eletrlito, retardando, portanto, os processos de

corroso. Locais de temperaturas relativamente baixas apresentam taxas de

33

corroso maiores do que aqueles de temperatura mais alta. No entanto a

combinao de alta temperatura e o contato prolongado do eletrlito com o metal

resulta em corroso mais acelerada (ROZENFELD apud VIANNA, 1980).

As flutuaes de temperatura tambm tm grande influncia na

velocidade de corroso atmosfrica, pois acarretam alteraes na umidade relativa.

Uma queda brusca de temperatura pode aumentar a umidade relativa chegando at

mesmo a ultrapassar o valor de umidade crtica (VIANNA, 1980).

2. 3.1.3 Chuvas

A chuva tambm tem um comportamento semelhante temperatura, isto

, pode acelerar ou retardar os processos de corroso, conforme o tipo de material e

condies atmosfricas.

Em atmosferas industriais, a chuva pode conter poluentes e, em

atmosferas marinhas, um grande teor de cloretos. Nestas condies, longos

perodos de chuva podem favorecer a corroso atmosfrica, uma vez que mantm

sobre a superfcie o filme de eletrlito essencial ao processo corrosivo. Por outro

lado, chuvas peridicas tendem a eliminar os contaminantes da superfcie,

diminuindo a condutividade do eletrlito, e conseqentemente, a corroso (VIANNA,

1980).

A corroso muito maior onde a chuva no lava completamente a

superfcie, onde sais ou outros contaminantes acumulam-se e esto sujeitos

umidade.

verdade que reas cobertas tambm mantm a umidade superficial por

um perodo mais longo e que a concentrao do eletrlito e o tempo de exposio

so maiores. As reas de uma ponte que esto expostas chuva e lavagem da

superfcie so geralmente menos corrodas que as reas que esto cobertas.

Similarmente, telhas cobertas no lavadas tm um tempo de vida muito menor que

aquelas telhas que so expostas e lavadas (MUNGER, 1984).

34

2. 3.1.4 Ventos

Os ventos geralmente ocasionam flutuaes rpidas na temperatura e na

umidade, e influenciam consideravelmente a deposio de contaminantes sobre a

superfcie dos materiais. Nas zonas marinhas, a direo dos ventos de grande

importncia em virtude da concentrao de cloretos existentes (MORCILLO et al,

2000).

A produo do aerossol marinho tem sua origem na ao do vento sobre

a superfcie do mar (FITZGERALD, 1991). Este mecanismo mais efetivo na beira

mar, na zona de quebra das ondas, onde partculas maiores e em maior nmero so

geradas. Aps a sua produo, o aerossol marinho transportado para o interior do

territrio pelos ventos. Durante este transporte, partculas que compem o aerossol

marinho, se depositam aps terem coberto uma certa distncia em relao ao mar, a

depender da massa das partculas, das caractersticas dos ventos e da presena de

obstculos na sua trajetria (FITZGERALD, 1991; FELIU, MORCILLO E CHICO,

1999; MORCILLO et al., 1998).

Estudos sobre corroso atmosfrica normalmente apresentam relaes

entre a presena de sais na atmosfera e a taxa de corroso (FELIU, MORCILLO E

CHICO, 1999). Outros estudos, centrados em parmetros ambientais, mostram o

decrscimo da concentrao salina do aerossol quando transportado na direo

do continente (GUSTAFSSON E FRANZN, 1996). Por outro lado, estudos que

mostram a relao entre a presena de cloretos na atmosfera e a durabilidade do

concreto so escassos (MEIRA et al., 2003).

As consideraes tericas mais recentes relacionadas com a densidade

de fluxo destas substncias sobre a superfcie levam concluso essencial de que a

velocidade dos ventos o fator decisivo que caracteriza o processo de deposio

segundo Benarie e Lipfert (1986), portanto, no suficiente realizar somente

medidas de concentrao de poluentes no ar. O conhecimento da velocidade dos

ventos tambm necessrio.

35

Contudo, as medidas de velocidades dos ventos obtidas nas estaes

meteorolgicas mais prximas das estaes atmosfricas de exposio dos corpos-

de-prova, no so necessariamente as que existem sobre os corpos-de-prova. Por

tudo isto, as medidas dos contaminantes obtidos por mtodos sensitivos que do as

velocidades de deposio seca sobre a superfcie das amostras metlicas, se

relacionam muito melhor com o dano causado pela corroso, do que os de sua

concentrao no ar (SANCHEZ E PEREZ et al 1992).

2.3.2 Influncia dos poluentes atmosfricos na corroso atmosfrica dos metais

Pesquisadores como Merino, Rauchle e Morcillo (1992), concluram que

os contaminantes cloretos e sulfatos solveis, concentram-se na ferrugem aderente.

Possivelmente a gua da chuva exerce uma ao de lavagem nas camadas mais

externas de produtos de corroso. A quantidade de cloretos e sulfatos solveis na

ferrugem aumenta com a contaminao da atmosfera em NaCl e SO2,

respectivamente. Esta tendncia se observa com maior clareza nos casos dos

cloretos.

No caso dos sulfatos se observa uma maior disperso de dados. Para

eles, a notvel concentrao de sulfatos solveis (100-900 mg SO42-/m2) encontrada

em atmosferas onde o teor de SO2 insignificante (

36

2.3.2.1 Dixido de enxofre

O dixido de enxofre tem sido um dos poluentes mais estudados. o

principal agente agressivo encontrado em atmosferas urbanas e industriais, sendo

emitido em quantidades considerveis durante a queima de combustveis fsseis

como petrleo, carvo, gs natural, etc. um gs extremamente reativo sendo

absorvido nas superfcies metlicas, e sob condies de umidade, as superfcies de

xido metlico catalisam o SO2 a trixido de enxofre (SO3) e promovem a formao

de cido sulfrico de acordo com a reao (KUCERA E MATTSON, 1987):

SO3 + H2O + O2 H2SO4 (MUNGER, 1984)

O tempo de vida do SO2 na atmosfera geralmente 0,5 a 2 dias, o que

corresponde a uma distncia mdia de transporte em torno de poucos quilmetros.

A intensidade da ao dos gases proporcional distncia da fonte (KUCERA E

MATTSSON, 1987).

2.3.2.2 Sulfeto de hidrognio

O sulfeto de hidrognio, H2S, pode ser gerado naturalmente pela

decomposio dos compostos sulfurosos orgnicos ou pela bactria redutora de

sulfatos em rios poludos. Uma de suas fontes principais, no entanto, so as

refinarias de petrleo (VIANNA, 1980).

Reaes com sulfetos so diferentes das outras reaes de corroso,

pois elas podem ocorrer sob condies relativamente secas. O H2S reage

diretamente com o metal e no requer um eletrlito para que a reao de corroso

ocorra. O H2S no reage diretamente apenas com o ferro, mas tambm com alguns

compostos de ferro que aumentam a velocidade de corroso, como ficam

evidenciados atravs das seguintes reaes:

37

H2S + Fe FeS + H2

H2S + FeCO3 FeS + CO2 + H2O

H2S + Fe(OH)2 FeS + 2H2O

O sulfeto de ferro muito reativo com oxignio. Quando o oxignio entra

em contato com o FeS, reage de acordo com a seguinte equao para formar xido

de ferro magntico (VIANNA,1980):

6FeS + O2 + 6H2O 2Fe3O4 + 6H2S

2.3.2.3 Cloretos Os ons cloretos so extremamente agressivos maioria dos materiais

geralmente empregados no setor eltrico. Sua principal fonte a gua do mar, onde

eles se encontram combinados ao sdio, magnsio e clcio. Estes sais so

higroscpicos, promovem a condensao de gua sobre os materiais e

conseqentemente, a acelerao da corroso (CESP, 1987).

O transporte de ons cloretos feito pelos ventos que arrastam as

gotculas de gua salgada, das regies litorneas, em direo ao continente. Por

isso, h um pronunciado gradiente de concentrao de cloretos com relao

distncia do mar, que depende principalmente da velocidade e direo dos ventos

(MORCILLO, 2000).

De acordo com a NBR 14643 (2001), conhecendo a concentrao de

cloretos, sulfatos presentes no ar e o tempo de superfcie mida, possvel

classificar atmosferas quanto corrosividade.

2.3.2.4 Partculas sedimentveis

A quantidade de partculas em suspenso na atmosfera, bem como sua

composio, bastante variada, dependendo do tipo de atmosfera. Em zonas rurais,

as partculas so constitudas principalmente de compostos orgnicos e inorgnicos

existentes na superfcie terrestre. Em regies urbanas e industriais, elas apresentam

elevada porcentagem de poluentes diversos, tais como, SOx, NOx, Cl-, entre outros.

38

Geralmente, estas partculas absorvem com facilidade a umidade do ar, dando

origem a eletrlitos ativos, que aceleram o processo corrosivo (VIANNA, 1980).

2.3.3 Efeitos do dixido de enxofre na corroso atmosfrica dos metais

Ao depositar-se na superfcie dos metais, o SO2, ligeiramente solvel em

gua, dissolve-se na presena de oxignio, converte-se a SO3; este, por no ser

estvel, rapidamente converte-se a cido sulfuroso e finalmente a cido sulfrico,

que ao dissociar-se na gua, d origem ao on sulfato. Este fenmeno, conhecido

como chuva cida, deteriora estruturas metlicas em regies industriais e urbanas.

O processo mais rpido na presena de umidade (SILVA, 2003). Portanto, o gs

que mais provoca corroso nos metais, logo do ponto de vista da corroso

atmosfrica de metais, as atmosferas que esto contaminadas com gs SO2

classificam-se habitualmente como ambiente industrial ou urbano (SILVA, 2003).

Tanto a deposio seca quanto a deposio mida pode causar danos.

No caso da deposio mida que provoca a chuva cida, os danos podem ser muito

maiores, pois ao cair sobre a superfcie terrestre pode prejudicar as reaes de

fotossntese, alterar a acidez de solos prejudicando as culturas, acidificar as guas

superficiais prejudicando assim a vida aqutica e alm do mais, poder tambm

deteriorar os materiais metlicos e carbonticos (VASCONCELOS, 2004).

2.3.3.1 Cobre e suas Ligas

Para o cobre e suas ligas o dixido de enxofre no prejudicial, pois se a

atmosfera for contaminada com dixido de enxofre, como as urbanas e industriais,

notar-se- com o tempo de exposio formao de uma camada denominada de

ptina que altamente protetora o que garantir ao cobre uma excelente resistncia

corroso. O tempo para a formao desta camada normalmente muito longo e

depende das condies climticas e do teor de dixido de enxofre, podendo durar de

5 a 30anos (PANOSSIAN, 1991).

Pelo exposto pode-se verificar que para a formao da ptina essencial

a presena de dixido de enxofre. Assim enquanto este poluente acelera a corroso

39

da maioria dos metais, ele desempenha um papel importante para a formao da

ptina sobre o cobre e suas ligas (PANOSSIAN, 1991).

2.3.3.2 Alumnio

O desenvolvimento revolucionrio de utilizao do alumnio e suas ligas

na indstria e na construo civil levam a uma srie de problemas relacionados com

a resistncia corroso em diferentes condies atmosfricas. Esta resistncia

considerada suficiente na maioria dos casos devido ao comportamento destes

materiais pela formao da camada natural de xido de alumnio, camada

passivante, sobre a superfcie metlica (MONTENEGRO, 1996).

Em atmosferas urbana ou industrial com presena de SO2 na atmosfera e

de materiais particulados, ou poeira, mesmo sendo pequena a afinidade do SO2 com

os materiais a base de alumnio, porm ao se acumular p sobre a superfcie

metlica, comum a adsoro do SO2 sobre a camada de aglomerao dos

contaminantes em p. A maior parte do SO2 adsorvido se transforma na presena do

ar atmosfrico em SO42- pela seguinte reao:

SO2 + O2 + 2e- SO4

2-

Nestas condies o eletrlito presente na superfcie do alumnio rico em

ons SO42- e, levemente cido, ocorrer a formao de Al2(SO4)3 solvel, que pode

ser incorporado pela camada de xidos e formar uma variedade de complexos ou

sais bsicos de alumnio. Este fato determina um ligeiro aumento das taxas de

corroso do alumnio, de modo, que nestas condies, a camada de xidos um

pouco mais espessa, apresentando caractersticas pronunciadas. Com o decorrer do

tempo esta camada vai se tornando mais espessa e determina uma diminuio da

taxa de corroso do alumnio, e aps dois anos o alumnio ainda apresentar um

desempenho muito satisfatrio. Ser notado apenas um escurecimento da superfcie

do alumnio, variando em colorao entre cinza-escura at preta (MONTENEGRO,

1996).

40

O alumnio quando exposto ao ar apresenta uma tima resistncia

corroso devido formao de uma camada de xido de carter protetor. Conforme

Kucera e Mattson (1987), essa camada maior quanto maior a poluio do local.

Em atmosferas de mdia agressividade e na ausncia de material

particulado a presena de dixido de enxofre no causa danos ao alumnio devido a

taxa de adsoro do dixido de enxofre pelo alumnio ser muito baixa, mesmo em

ambientes com elevada umidade (SYDBERGER E VANNERBERG,1972).

2.3.3.3 Zinco

A corroso atmosfrica do zinco influenciada principalmente pelo tempo

de umidade e pela presena de constituintes do ar tais como CO2, SOx e Cl- , onde,

em condies atmosfricas midas, o zinco oxidado com formao de hidrxido de

zinco que em seguida reage com os constituintes do ar presentes, como por

exemplo, CO2, SOx e Cl-. O zinco, em atmosfera industrial, tem a sua taxa de

corroso aumentada com o aumento da concentrao de dixido de enxofre.

Conhecendo-se a concentrao de dixido de enxofre na atmosfera, pode-se

estimar a taxa de corroso do zinco atravs da seguinte equao (HAYNE E

UPHAM, 1970):

Y = 0,001028(UR 48,8)SO2

Onde:

Y: taxa de corroso do zinco em m/ano;

UR: umidade relativa do ar

SO2: teor de dixido de enxofre em g/m3

2.3.3.4 Ao carbono

O dixido de enxofre acelera de maneira significativa a corroso do ao

carbono que apresenta taxas de corroso cada vez mais elevadas para teores

crescentes deste poluente no ar. O SO2 exerce sua ao sobre o ao carbono na

41

presena de gua. Em atmosferas secas o ao carbono praticamente no afetado

por este gs. No entanto, medida que se aumenta a umidade relativa do ar, acima

da umidade relativa crtica, observa-se aumento da taxa de corroso para valores

crescentes de umidade relativa (PANOSSIAN, 1991).

A taxa de adsoro pela superfcie do ao carbono, aps um curto

perodo de exposio muito elevada. Esta adsoro varia consideravelmente com

a umidade relativa do ar, sendo tanto maior quanto maior for a umidade relativa

(PANOSSIAN, 1991).

O SO2 acelera a corroso do ao carbono por um ou mais dos seguintes

fatores:

Abaixamento da umidade relativa crtica;

Aumento da condutividade do eletrlito presente na superfcie

metlica;

Acidificao do eletrlito presente na superfcie metlica.

A influncia no mecanismo da corroso interferindo na presena deste

poluente constitui uma barreira menos efetiva (PANOSSIAN, 1991).

Durante o perodo inicial, pontos andicos cercados por reas catdicas

so criados. Na presena de um filme eletroltico sob a superfcie metlica,

condies so geradas para propagao do processo de corroso. O SO2

adsorvido e oxidado na camada de ferrugem para SO42-. Nas clulas de corroso,

sulfatos acumulam-se nos anodos e assim desenvolve-se o to conhecido ninho de

sulfato. Com o aumento de perodo de exposio os ninhos aumentam de volume e

seus nmeros por unidade de rea diminuem, o tamanho e distribuio dos ninhos

dependem entre outros fatores do tipo de atmosfera e do grau de proteo. Depois

de 4 meses de exposio ao ar livre o dimetro mdio dos ninhos foram em torno de

0,5 mm; sob adicional exposio prolongada eles aumentaram para em torno de 1

mm (KUCERA E MATTSSON, 1987).

42

2.3.4 Classificao da Corrosividade de Atmosferas

A metodologia utilizada no Brasil para a classificao de atmosferas

quanto a sua corrosividade segue a norma NBR 14643 (2001) Corroso

Atmosfrica Classificao da Corrosividade de Atmosferas, onde a classificao

da atmosfera em categorias de corrosividade (TABELA 2) obtida a partir do

lanamento na TABELA 3 dos dados de agressividade obtidos a partir das

TABELAS 4, 5 e 6, a seguir. Essa classificao feita em estaes de corroso

atmosfrica, onde so levados em considerao dados atmosfricos (tempo de

superfcie mida e teores de Cl- e SO2) e/ou de medidas de taxas de corroso de

metais-padro.

TABELA 2 Categoria de corrosividade da atmosfera

Categoria Corrosividade C1 Muito baixa C2 Baixa C3 Mdia C4 Alta C5 Muito alta

FONTE: NBR 14643 (2001)

43

TABELA 3 Categoria de corrosividade estimada da atmosfera para o ao carbono

T1 T2 T3 T4 T5

B0 B1 B2 B3

B0 B1 B2 B3

B0 B1 B2 B3

B0 B1 B2 B3

B0 B1 B2 B3

A0 A1 1 1 1 ou 2 1 2 3 ou 4 2 ou 3 3 ou 4 4 3 4 5 3 ou 4 5 5

A2 1 1 1 ou 2 1 ou 2 2 ou 3 3 ou 4 3 ou 4 3 ou 4 4 ou 5 4 4 5 4 ou 5 5 5

A3 1 ou 2 1 ou 2 2 2 3 4 4 4 ou 5 5 5 5 5 5 5 5

FONTE: NBR 14643 (2001)

44

2.3.4.1 Classificao em Termos de Contaminao por Compostos de Enxofre

Em termos de deposio de enxofre total a norma NBR 14643 (2001)

classifica a atmosfera conforme a TABELA 4.

TABELA 4 Classificao da corrosividade da atmosfera em termos de contaminao por SO2

Categoria Taxa de deposio de SO2 mg SO2/(m2.dia)

A0 Ad 10 A1 10

45

O conhecimento deste parmetro muito importante, pois alm da

contribuio da umidade na formao do eletrlito que o passo inicial para a

corroso atmosfrica, como sabemos, a umidade um agravante quando esto

presentes no ar compostos de enxofre devido a possibilidade da formao de cido

sulfrico na superfcie metlica.

2.3.4.3 Classificao em Termos de Contaminao por Cloretos

Em termos de contaminao por cloretos, conforme a norma NBR 14643

(2001) expresso em mg de Cl-/m2.dia, as atmosferas podem ser classificadas

conforme a TABELA 6.

TABELA 6 Classificao da corrosividade de atmosferas em termos de

contaminao por Cloretos conforme NBR 14643

Categorias de corrosividade Taxa de deposio de cloretos B0 B 3 B1 3 < B 60 B2 60 < B 300 B3 300 < B 1500

FONTE: Adaptada da NBR 14643 (2001)

A categoria de corrosividade B0 insignificante do ponto de vista da

corroso atmosfrica dos metais conforme NBR 14643 (2001).

2.3.5 Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica conforme NBR 6209 (1986)

A construo das estaes de corroso, desde a escolha da localizao

at a definio quanto ao tipo de estao, segue as diretrizes gerais da norma NBR

6209 (1986).

Segundo esta norma, estaes de corroso atmosfrica so locais a cu

aberto onde so instalados painis para exposio de corpos-de-prova de forma e

dimenses apropriados, representativos dos materiais sujeitos corroso

46

atmosfrica, com a finalidade de serem obtidos dados comparveis que permitam

avaliar o comportamento de diferentes materiais face aos fatores atmosfricos

caractersticos de cada regio. Tambm so expostos instrumentos de medio

necessrios aos ensaios de corroso atmosfrica tais como: sensores de umidade

relativa do ar, temperatura ambiente, ndice pluviomtrico, taxa de insolao, direo

e velocidade dos ventos predominantes, teor de partculas sedimentveis, teor de

cloretos, taxa de sulfatao e outros parmetros se necessrio.

2.3.5.1 Escolha da Localizao das Estaes

As estaes de corroso devem ser construdas em locais representativos

da regio escolhida em relao aos parmetros ambientais, onde se devem evitar a

proximidade de elevaes, de construes de grande porte e demais fatores que

possam interferir.

2.3.5.2 Tipos de Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica

Em considerao tomada dos dados meteorolgicos e de poluentes,

existem dois tipos de estaes, a saber:

Estao do Tipo A - Neste tipo de estao tanto os parmetros ambientais,

umidade relativa do ar, temperatura ambiente, ndice pluviomtrico, taxa de

insolao, direo e velocidade dos ventos, quanto os poluentes

atmosfricos, partculas sedimentveis, cloretos e sulfatos so determinados

no prprio local de exposio, ou seja, dentro da estao. Isto , nesta

estao, alm da exposio de corpos-de-prova tem tambm sensores de

dados meteorolgicos, coletores de partculas sedimentveis, velas de cloreto

e velas de sulfato instalados dentro da estao.

Estao Tipo B - Neste tipo de estao os parmetros ambientais, umidade

relativa do ar, temperatura ambiente, ndice pluviomtrico, taxa de insolao,

direo e velocidade dos ventos, teor de partculas sedimentveis, teor de

47

cloretos e taxa de sulfatao so determinados pelas estaes de

meteorologia e de poluio mais prximas, e que sejam representativos do

meio ambiente onde se encontra localizada a estao, isto , nesta estao

tem apenas exposio de corpos-de-prova.

2.3.5.3 Instalao das Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica

Painis de exposio de corpos-de-prova:

Podem ser confeccionados em madeira, alumnio anodizado, ao pintado,

ao galvanizado, ao inoxidvel ou monel. A escolha ir depender de razes

econmicas e tcnicas prprias de cada regio. A parte onde so colocados os

corpos-de-prova deve possui inclinao em torno de 30 em relao horizontal e

altura mnima de 1m do piso. A base para fixao dos painis deve ser feita em

concreto e no deve existir qualquer tipo de vegetao embaixo dos painis. Para

isso a norma recomenda esterilizar o solo e colocar uma camada de areia ou pedra

britada.

O terreno em volta dos painis deve ser cercado e dotado de sistema de

vigilncia para evitar vandalismo.

A fixao dos corpos-de-prova nos painis deve ser feita com a utilizao

de parafusos resistentes corroso atmosfrica e com a utilizao de isoladores de

cermica ou de materiais isoladores de eletricidade.

Instrumentos de medio:

Sensores de umidade relativa do ar, temperatura ambiente, ndice

pluviomtrico, taxa de insolao, direo e velocidade dos ventos predominantes e

outros parmetros se necessrio.

48

Corpos-de-prova:

Os corpos-de-prova devem ser confeccionados de maneira que fique

exposta uma rea em torno de 0,03m2 (0,15 x 0,20)m. Caso haja interesse de

pesquisar peas com formato diferente das chapas, fica a critrio do pesquisador a

deciso quanto ao tamanho e formato dos corpos-de-prova.

Coletores de poluentes:

A colocao dos coletores deve seguir a norma especfica para cada

poluente. Para o monitoramento de cloretos: NBR 6210(1981) Cloretos Pelo

Mtodo da Vela mida; para o monitoramento de sulfatos: NBR 6921 (1986)

Sulfatao Total na Atmosfera Pelo Mtodo do Dixido de Chumbo e para o

monitoramento das partculas sedimentveis, Norma PETROBRS - Determinao

de partculas sedimentveis.

2.3.6 Tipos de Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica Instaladas pelo Projeto

de Corroso e Degradao Atmosfrica dos Materiais Eltricos

O Projeto Corroso e Degradao Atmosfrica dos Materiais Eltricos

instalou dois tipos diferentes de Estaes de Estudo de Corroso Atmosfrica para o

desenvolvimento das atividades da pesquisa que iro dar origem ao Mapa da

Agressividade Atmosfrica para o Cear (PROJETO DE CORROSO E

DEGRADAO ATMOSFRICA DOS MATERIAIS ELTRICOS, 2003).

Estao tipo 1 Com exposio de corpos-de-prova, coletores de

cloretos, coletores de sulfato e coletores de partculas sedimentveis.

Estao tipo 2 Com exposio apenas de coletores de cloretos,

coletores de sulfato e coletores de partculas sedimentveis.

49

2.4 Variao da Sulfatao Conforme Distncia da Fonte de Poluio

A maior parte das estimativas realizadas constata que medida que

aumenta a distncia da fonte, a sulfatao torna-se menor, conforme a TABELA 7.

TABELA 7 Projeto MICAT Mapas de Iberoamerica de Corrosividade Atmosfrica

Deposio de enxofre total (mg SO2/m2.dia)

Estao de corroso atmosfrica Distncia para o mar (m) mdia mnimo mximo Mxico (marinha) Puerto Progresso 50 12,8 2,4 31,8 Mxico (marinha) Puerto Morelos 200 4,5 0,4 18,35

Venezuela (marinha) Adicora I 50 8,5 0,0 43,8 Venezuela (marinha) Adicora II 300 6,6 0,0 11,1

FONTE: MORCILLO et al, 1998.

Panossian (1991) observou que a cada 5km de distncia da fonte a

concentrao de dixido de enxofre diminui e quanto mais prximo maior a

concentrao. Portanto, a sulfatao ser maior quanto mais prximo da fonte de

emisso. Isso pode ser visto tambm na TABELA 8.

TABELA 8 Deposio de enxofre total de 2002 a 2003 na Cidade de Aracaju

Estao de corroso atmosfrica mg SO2/m2.dia Distncia para o mar (m)

Caueira 15,6 10

Petrobrs 7,22 100

FONTE: VRGES, 2005.

Os valores de sulfato encontrados confirmam exatamente o fator distncia

versus sulfato, pois a maior sulfatao foi justamente na estao localizada a apenas

10m de distncia do mar, enquanto aquela localizada a 100m, apresentou deposio

menor.

2.5 Enxofre em zona marinha

Salinidade atmosfrica e alta umidade so responsveis pela alta

corroso atmosfrica em locais prximos ao mar. Embora o teor de sais na

atmosfera marinha varie com o dia, distncia da praia, direo dos ventos, etc., o

teor de sais bastante alto e com a umidade, podem levar formao de um

50

eletrlito na superfcie metlica o que pode levar corroso dos mesmos. (ROY,

1983).

Cerqueira (1999), em estudos realizados em zonas de atmosfera marinha

em Portugal, verificou a riqueza de compostos de enxofre naturais presentes e

estimou a emisso dos seguintes compostos: sulfeto de dimetila (DMS), sulfeto de

carbonila (COS), dixido de enxofre (SO2), sulfonato de metila (MAS-) e exSO4

2-.

Os oceanos acumulam uma massa de enxofre enorme, o que devido ao

fato do sulfato ser o segundo nion mais importante nas guas marinhas, com uma

concentrao que ascende a 28 mmol dm-3. A ao do vento sobre a superfcie

ocenica responsvel pela formao de aerossis marinhos contendo uma frao

significativa de sulfato.

Os oceanos so tambm uma fonte importante de compostos de enxofre

volteis para a atmosfera, em especial sulfeto de dimetilo (DMS). Um produto da

atividade metablica de certas espcies de microalgas o principal composto de

enxofre voltil presente na gua do mar, representando cerca de 90% da massa

total dissolvida (Leck e Bgander, 1988; Leck e Rhode, 1991 apud Cerqueira, 1999).

Sua origem est associada decomposio do propionato de dimetilsulfnio

(DMSP), composto sintetizado por grande nmero de espcies de fitoplncton e

macroalgas marinhas nas quais desempenha funes osmorreguladoras.

Alguns estudos laboratoriais demonstraram a ocorrncia de uma relao

direta entre a salinidade e os nveis de DMSP intracelular em certas espcies de

microalgas marinhas (VAIRAVAMURTHY et al., 1985; KIRST, 1996 apud

CERQUEIRA, 1999). Esta possibilidade sustentada pelo fato de o DMSP possuir

uma estrutura anloga da glicina betana, um composto azotado envolvido em

processos osmorreguladores de plantas vasculares superiores (ANDREAE, 1990

apud CERQUEIRA, 1999).

Conforme Gentil (1982) a gua do mar alm de cloretos (18,9799g/L) tem

2,6486g/L de sulfato.

51

2.6 Estudos de Corroso Atmosfrica

Em janeiro de 1988 foi iniciado o projeto MICAT Mapa de Ibero-

americano de Corrosividade Atmosfrica do Programa CYTED D Programa de

Cincia e Tecnologia para o Desenvolvimento. Um dos principais objetivos do

CYTED D promover a cooperao tcnica cientfica entre os pases da regio

ibero-americana contando com a participao de 14 pases. No Brasil existem 13

estaes de corroso atmosfrica participando do projeto e uma delas a estao

COFECO que fica em Fortaleza (PROJETO DE CORROSO E DEGRADAO

ATMOSFRICA DE MATERIAIS ELTRICOS, 2002; MORCILLO et al 1988).

Conforme Silva (2003), a maior parte dos equipamentos eletro-eletrnicos

que utilizamos so fabricados em pases que possuem umidade, temperatura abaixo

da realidade do nosso pas que de clima tropical, portanto apresenta condies

tpicas cujos efeitos em equipamentos com componentes eletro-eletrnicos no so

ainda caracterizados satisfatoriamente. Com o objetivo de melhor conhecer estes

efeitos ou fenmenos de degradao causados nos produtos eletro-eletrnicos em

meio ambiente tropical e desenvolver metodologias que simulem estas condies, foi

proposto o Projeto TROPICORR que est sendo executado com a participao de

oito pases, inclusive o Brasil.

Em Fortaleza, desde o ano de 1987 a Fundao Ncleo de Tecnologia

Industrial vem desenvolvendo estudos de corroso atmosfrica. Primeiramente em

parceria com a Companhia Siderrgica Nacional (Projeto CSN/PETROBRS), onde

foram monitorados poluentes atmosfricos e em paralelo foram expostos corpos-de-

prova metlicos de diversos tipos de materiais para avaliao da resistncia destes

s condies de agressividade atmosfrica de Fortaleza.

J em 1990 as estaes RFFSA, NUTEC, SDV e COFECO foram

instaladas em Fortaleza resultante de uma parceria NUTEC/COELCE/TELECEAR

para estudar a resistncia de materiais metlicos s condies de agresssividade

atmosfrica de Fortaleza. A partir desse estudo Montenegro (1996) desenvolveu sua

dissertao de mestrado intitulada Corroso Atmosfrica nos Materiais Utilizados no

Setor Eltrico em Fortaleza Cear, onde foi possvel fazer a classificao da

52

agressividade da atmosfera de Fortaleza. Para isso foram utilizados alm dos dados

de poluentes, dados meteorolgicos. A deposio de enxofre total foi monitorada em

todas estaes, exceto na estao COFECO.

Conforme Montenegro (1996), o fato de no ter sido colocado vela

coletora de sulfatos na estao COFECO durante o perodo de desenvolvimento da

pesquisa, proporcionaram uma falha que teve como conseqncia a inexistncia de

informaes quanto agressividade referente ao sulfato nesta estao, pois apesar

de no ter indstrias perto, no ser prxima de mangue e de o trfego de veculos

ser pouco, os ventos so um fator muito importante, pois entram na cidade por dois

sentidos diferentes transportando assim poluentes de outros lugares. No perodo do

ano em que aumenta a precipitao e diminui a velocidade dos ventos, diminui o

teor de poluentes atmosfricos quantificados pelas determinaes qumicas das

amostras coletadas nas quatro estaes. Portanto, necessria a conduo de

coletas para ensaios dos poluentes atmosfricos, ininterruptamente durante muitos

anos, para fins de classificao da agressividade atmosfrica. Isto porque a cidade

de Fortaleza e em todo o estado do Cear, apresenta marcante irregularidade das

chuvas, com longos perodos de anos chuvosos e outros no chuvosos

(MONTENEGRO, 1996).

Quanto estao SDV, Montenegro (1996) atribui aos valores

discrepantes ocorridos na estao fbrica de asfaltos ASFOR ou alguma das

distribuidoras de combustvel que ficavam a uma distncia de aproximadamente 3km

da estao. Relata tambm que os ventos e o perodo chuvoso no tiveram

influncia na concentrao de SOx na atmosfera, pois os resultados obtidos durante

o perodo de monitoramento permaneceram constantes (MONTENEGRO, 1996).

Em 1994, a estao COFECO em Fortaleza mais uma vez foi monitorada

com a finalidade do grupo de pesquisa do NUTEC desenvolver a pesquisa de

materiais em parceria com o CEPEL/USIMINAS.

J em 1995 o grupo de pesquisa de corroso atmosfrica do NUTEC

iniciou trabalhos de monitoraes das estaes de interesse da

TELECEAR/CPQd/TELEBRS distribudas na cidade de Fortaleza e em outras

53

cidades do Cear e realizou os ensaios qumicos de laboratrio para verificao dos

poluentes cloretos, sulfatos e partculas sedimentveis, trabalhos desenvolvidos at