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MATERIAIS METÁLICOS NO PATRIMÓNIOEDIFICADO - CORROSÃO E CONSERVAÇÃO
[Rute Fontinha, [email protected]]
Materiais Metálicos no Património Edificado -Corrosão e Conservação
Central Tejo – 24 de Abril 2019
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• (desde a antiguidade) Tradicionalmente usados em esculturas e elementos
decorativos
• (Sec. XVI - XVIII) Revestimento de coberturas de igrejas e pontes
• Com o desenvolvimento de processos de produção industrial (Sec. XIX) e novas ligas
surgem aplicações estruturais e de maior dimensão, e sua utilização generalizada em
componentes de edifícios.
Os metais como material de património edificado
Ponte em Coalbrookdale (1779)Cúpula da Basílica de
S.Pedro, Vaticano (1593)Estátua de Marco
Aurélio, Roma (176 d.c.)
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• Aplicações estruturais
� Pontes
� Edifícios
• Componentes e instalações de edifícios
� Coberturas
� Fachadas
� Sistemas de distribuição
� Elementos diversos
• Elementos decorativos/artísticos
Os metais como material de património edificado
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• Aplicações estruturais
� Pontes
� Edifícios
Os metais como material de património edificado
Ponte D. Luís (1886) - ferro Ponte 25 Abril (1960) - açoPonte Eiffel (1878)
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Estação S. Bento (1900?)
Casa Relvas(1876) Elevador de Santa Justa (1902)
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• Componentes e instalações de edifícios
� Coberturas e Fachadas (Rev.)
Os metais como material de património edificado
Cúpula da igreja de San Giacomo
(1897) - Alumínio
Edifício da Chrysler, N. Y.
(1930) – Aço Inox
Pavilhão Atlântico, Lisboa, 1998 - ZincoMuseu Gugenhein, Bilbau - Titânio
Edifícios vários, PortoEdifício do Porto de
Lisboa
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• Componentes e instalações de edifícios
� Coberturas e Fachadas
� Elementos diversos
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• Elementos decorativos/artísticos urbanos
� Estátuas e esculturas
� Fontanários
� Equipamentos urbanos
Os metais como material de património edificado
Escultura “O Homem Sol” ,
Lisboa (1998)
Fonte, BerlimD. José I, Lisboa (1775)
Quiosque, Lisboa
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• Grande variedade de materiais – Ligas Ferrosas
� Ferro (forjado, fundido)
Os metais como material de património edificado
Pregos de ferro usados em
edifícios Pombalinos, Lisboa
Ponte em ferro fundido (1779), Coalbrookdale
• Tirantes e pendurais de ferro eram usados em estruturas
desde o século XII, funcionavam como elementos
auxiliares em estruturas de madeira.
• No século XVI foram aplicados em estruturas de telhado
e no final do século XVIII em cúpulas de igrejas e pontes.
• A primeira ponte em ferro - 1779, Coalbrookdale,
Inglaterra.
• A partir do início do Sec. XIX - métodos de cálculo e
processos industriais - estações e pontes ferroviárias .
• Sec-XIX (2ª metade) – Grande utilização em edifícios
(estrutura e elementos decorativos)
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• Grande variedade de materiais – Ligas Ferrosas
� Ferro (forjado, fundido)
� Aço (não ligado)
Os metais como material de património edificado
Alto-forno –
baseado no
processo de
Bessemer (1856)
• Necessidade um material estrutural de melhores
características mecânicas - > aço
• Processo industrial de fabricação Henry Bessemer
(1860) forno que tornou possível produção de aço
em grande escala.
• Em 1865 o processo Siemens-Martin, ainda mais
eficiente. 1880 surgiram os primeiros laminadores.
• Em 1885, foi terminada a construção em Chicago,,
um edifício com dez pavimentos e o primeiro do
mundo com estrutura de aço (invenção do
elevador, Elisha Otis,1853)
• Betão armado – Final Séc.. XIX (1898 - Portugal).
Fábrica de moagem do
Caramujo, Cova da Piedade
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• Grande variedade de materiais – Ligas Ferrosas
� Ferro (forjado, fundido)
� Aço (não ligado)
� Aço patinável – Aço “Corten”
• Resistência à corrosão superior ao aço
• Aços patináveis
• Uso alargado a partir ínício séc.XX (‘30)
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• Grande variedade de materiais – Ligas Ferrosas
� Ferro (forjado, fundido)
� Aço (não ligado)
� Aço patinável – Aço “Corten”
• Resistencia à corrosão superior ao aço
• Aços patináveis
• Uso alargado a partir ínício séc.XX (‘30)
� Aço inoxidável
• Ligas Fe-Cr(12%-17%)-Ni(6-14%) outros
• Desenvolvidas no início séc. XX
• Superior resistência corrosão (elementos de liga)
Os metais como material de património
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• Grande variedade de materiais – Alumínio
� Fundido, trabalhado
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Eletrólise – Processo extração do alumínio da
bauxite. Descoberto em 1854 (Deville e Bunsen)
Sec. XIX (fim) . Uso mais significativo a partir do início séc. XX
Ligas de alumínio (Al-Si-Mg arquitetura)
Alumínio anodizado – Sec. XX (‘50) Estátua de Eros,
Londres
(1892-1893)
“Tulips”, Bilbau, 2010
Cúpula da igreja San
Gioacchino (Roma) 1898,
revestida com chapas de
alumínioMolecule Man”, Berlin, 1997
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• Grande variedade de materiais – Zinco
� Revestimento protetor do aço
� Como metal é principalmente usado no revestimento de edifícios – Sec. XIX (início))
• Coberturas
• Fachadas
• Ornamentos
Os metais como material de património edificado
Galvanização (Séc.. XVIII, generalizou-se Séc.. XIX (fim)
“Tulips”, Bilbau, 2010
Galvanização
Puck, 1885 gilded cast zinc
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• Grande variedade de materiais – Cobre e ligas
� Cobre (laminado)
� Ligas mais comuns: Bronzes (Cu-Sn), latões (Cu-Zn)
Os metais como material de património
Usado deste a antiguidade em estatuária, p. laminados Sec. XVIII.
Pico de utilização da Europa no séc. XIX
Séc. II D.C. (Roma)
D. José I, Lisboa (1775) Fátima, Nova basílicaD. Catarina de Bragança
Lisboa (1998)
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Os metais como material de património
• Grande variedade de materiais – Outros
� Estanho, Chumbo (Ant., desde séc. XV, mais alargado a partir
séc.XIX –XXinic)
� Titânio (Séc. XX)
Estátuas de chumbo de John Cheere, Palácio Nacional de
Queluz (Séc. XVIII)
Telhado em chapa
de estanho
Museu Gugenhein, BilbauMesquita Hassan II, Casablanca, Marrocos
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• Misturas materiais metálicos
Aço e alumínio Bronze e Aço inoxidável
“The force of Nature” , Spain, Lorenzo Quinn“Carmen, Spain, Alexander Calder
Estátua da liberdade,
armadura interior em ferro
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Degradação dos metais no património edificado
• Uma parte significativa destes elementos metálicos estão expostosao ambiente exterior sob o qual sofrem degradação.
• Principal causa dessa degradação é a CORROSÃO por ataque dosagentes atmosféricos, embora possam também estar sujeitos adanos por ação humana ou por desastres naturais
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Degradação ∼ Corrosão
Meio
Desenho
Metal
Utilização
Degradação dos metais no património edificado
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Formação de produtos e
corrosão
Alterações estéticas
Perda de material
Dependendo da
composição
Ação protetora (Pátinas) passivação
Ação não protetora corrosão ativa
Poluição da
atmosfera
Composição
da liga Condições
climáticas
Deterioração dos metais expostos no exterior
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Deterioração dos metais expostos no exterior
Baseado em estudos de Corrosividade Atmosférica Nacional [LNEG]
Urbanização/
industrialização
Humedecimento
Sistema urbano de Portugal
Hr mínima Verão
Orla costeira
Risco de corrosão atmosférica
@NACE
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Deterioração dos metais expostos no exteriorInfluencia do metal
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Deterioração dos metais expostos no exteriorInfluência do tipo de metal
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Deterioração dos metais expostos no exteriorInfluência do tipo de metal
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Deterioração dos metais expostos no exteriorInfluência do tipo de metal
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Deterioração dos metais expostos no exteriorMeios de proteção/conservação
• Metais não passivos
� Revestimentos protetores (tintas, vernizes, metais)
� Proteção catódica
� Manutenção regular
• Metais passivos
� Ações de manutenção – limpeza regular
� Recondicionamento ( abrigo, drenagem)
� Revestimento (perda passividade, estética)
� Passivação química (patinação artificial)
• Substituição (parcial) – seleção material compatível, técnicas instalação adequadas
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Corrosão
Meio
Desenho
Metal
Utilização
Deterioração dos metais expostos no exterior
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Deterioração dos metais expostos no exterior
• Conceção/desenho
� Seleção do material (liga) mais adequado à
corrosividade do meio/utilização
� Seleção do sistema de proteção anticorrosiva
adequado
� Desenho elaborado para minimizar corrosão
• Instalação/utilização
� Evitar erros/danos na montagem
� Manutenção (limpeza, conservação, etc.)
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Deterioração dos metais expostos no exteriorSeleção do metal – exemplo ligas de cobre
• Latões (Cu-Zn)– usar ligas com pelo menos 1% de estanho (Sn) se o teor de
zinco (Zn) for superior a 15% (prevenir o risco de deszincificação)
Fortaleza de Sagres
Caixilharia em
latão degradada
(deszincificação)
• Bronzes (Cu-Sn)– em geral, uma resistência à corrosão atmosférica superior à dos
latões e superior à do cobre
• Ligas cobre-níquel (Cu-Ni)– (10% a 30% de níquel) são as mais resistentes à
corrosão, nomeadamente à corrosão por picadas (adequadas para ambiente marítimo)
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Ambiente marítimo
Perfil de aço inoxidável com picadas e manchas castanhas
Liga (AISI 304) e acabamento (rugoso) inadequados para a exposição a ambiente marítimo.
• Aço inoxidável
• Uma elevada rugosidade da superfície facilita a
retenção de poeiras e agentes agressivos,
promovendo a corrosão.
Evitar o uso de peças com acabamento
muito rugosos em:
> ambientes marítimos;
> atmosferas com elevados teores de
partículas em suspensão;
> zonas com menor acesso da água da
chuva ou onde não é possível
efectuar limpezas periódicas.
Caso isso não seja possível, recorrer a ligas
mais resistentes à corrosão (c/ Mo).
Deterioração dos metais expostos no exteriorSeleção do metal/acabamento
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Deterioração dos metais expostos no exteriorExecução/conceção
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Deterioração dos metais expostos no exteriorUtilização
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Nas estruturas - Segurança
• Perda de material -> diminuição propriedades
mecânicas: risco de colapso
• Estética (secundária)
No património cultural:
• Perda da perceção estética da obra
• Perda de material – perda de informação histórica
Impacto da Corrosão no património cultural metálico
Passivação Corrosão
O desconhecimento da forma comos metais reagem a
determinadas substâncias tem conduzido a:
• erros construtivos (ex.: mistura de ligas)
• erros de conservação (tardia ou por aplicação de
materiais inadequados)
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Conservação do património metálico
• Objetivo Mitigação dos processos de degradação (corrosão) e
estabelecimento de estratégias de proteção contra a degradação futura
• Antes de qualquer decisão ser tomada no que se refere à conservação dosmateriais metálicos é importante compreender os todos os problemas a elesassociados
• Enquanto a deterioração e danos são facilmente visíveis, as suas causas eimplicações a longo-prazo nem sempre são.
� Investigar as causas dos problemas /patologias observados;
� Determinar quais a ações a tomar tendo em conta não só as necessidadesimediatas, mas também as de manutenção futura.
Diagnóstico do estado de conservação
seleção da estratégia de conservação a adotar
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A metodologia de conservação envolve, em geral, três fases:
• LIMPEZA
• REPARAÇÃO
• PROTEÇÃO
crere
conservação
Conservação do património metálico
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Conservação do património metálico
• LIMPEZA
� reposição do aspeto estético, eliminação de sujidade e compostos corrosivos.
� Vários níveis, desde a simples lavagem até à remoção de patinas ou revestimentos.
• LAVAGEM (água+aditivos, solventes)
• MECÂNICA (abrasivos - incrustações)
• QUÍMICA (reagentes - remoção de patinas)
• Laser (+seletiva - experimental)
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Conservação do património metálico
• REPARAÇÃO
� reposição partes do metal ou do reforço estrutural, ou das patinas/revestimentos.
• PROTEÇÃO - inibir a progressão dos fenómenos de corrosão
� Tratamentos de conversão para obter patinas mais resistentes e protetoras - PASSIVAÇÃO
� Aplicação de revestimentos (tintas, ceras, resinas sintéticas)
• Atualmente deseja-se que estes sejam totalmente reversíveis - Será!??
� Colocação em ambiente protegido (remoção do local, colocação de abrigo - não é aplicável maior parte dos casos)
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Conservação do património metálico
Diagnóstico do estado de conservação
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Conservação do património metálico
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Intervenção de conservação e restauro da Estátua equestre de D. José I em Lisboa
Histórico
• Desenhada por Joaquim Machado de Castro, 1770
• Primeira estátua metálica fundida em Portugal
(Arsenal do Exército, em 1774, T.G. Bartolomeu da Costa)
• +38 ton, requereu a demolição da última porta
medieval de Lisboa (Porta da Cruz)
• Inaugurada em 1775, comemorar a reconstrução de
Lisboa após o terramoto de 1755
• A mais antiga estátua equestre de Portugal, esteve
cerca de 230 anos exposta ao ambiente atmosférico
de Lisboa
• 1º Diagnóstico da corrosão em 1998 (LNEC)
• Intervencionada em 2013 (apoio WMF)
Classificada como Monumento Nacional.
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Intervenção de conservação e restauro da Estátua equestre de D. José I em LisboaDourada?
1940-50
SIPA.
http://www.monumentos.pt/site/app_pagesuser/Images/SIPAImage.aspx?pid=12896
Cavalo negro
180?
1870
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Intervenção de conservação e restauro da Estátua equestre de D. José I em Lisboa
• Liga Cu − 12%Zn − 2%Sn − 3%Pb (estátua principal)
• Apresentava as patologias comuns deste tipo objetos
expostos em ambiente poluído e com influência marítima:
• Pátinas verdes (z. expostas-Sul) e pretas (z. cobertas-
Norte) (óxidos, sulfatos, cloretos de cobre e estanho);
Riscas verdes – linhas de escorrimento da água;
manchas verdes recantos (cloretos – c. ativa)
• Camada inicial de cuprite ainda bastante extensa
• Falta de alguns elementos ornamentais e pontualmente
fissuras
Em geral, corrosão pouco profunda, mantendo a
superfície original ainda com grande detalhe.
Não se detetaram danos estruturais significativos
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Intervenção de conservação e restauro da Estátua equestre de D. José I em Lisboa
• LIMPEZA (diferente níveis consoante as pátinas)• Pátinas pretas – até aparecimento da subcamada
avermelhada de cuprite – possível homogeneizar
• Pátinas verdes/verdes com “ilhas” de patina preta –até à perceção (transparência) da subcamada avermelhada - não é possível obter a mesma profundidade de limpeza em toda a superfície -heterogeneidade
• Remoção total de manchas laranjas e incrustações cinzentas aderentes
Mauro Matteini, José Delgado Rodrigues,
Rute Fontinha, A. Elena Charola,
Restoration of Buildings and Monuments
2016; 22(2-3): 81–87
Depois limpezaAntes
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Intervenção de conservação e restauro da Estátua equestre de D. José I em Lisboa
• LIMPEZA (procedimentos)
• Via húmida e química (soluções de água e etanol) – geral, remoção camadas pulverulentas (verdes) e depósitos menos aderentes (deposição atmosférica – gorduras, poeiras, etc.)
• Mecânica (bisturis, mini-esmeriladoras) – pontual-recessos, remoção ou redução das incrustações (depósitos negros)
• Microabrasão (microesferas de vidro – 70 a 10 µm) – geral, remoção de incrustações mais aderentes e camadas rugosas das pátinas, homogeneizar aspeto visual
@Nova conservação @Nova conservação @Nova conservação
In Estátuta Equestre D. José I – Intervenção de Conservação e Restauro, C.M.Lisboa, W.W.F. Portugal, 2018, ISBN 978-989-54109-2-7
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• REPARAÇÃO (Passivação química) – mitigar processos corrosão ativa
• Oxalato de sódio (aq) – conversão dos cloretos de cobre em oxalatos.
• Água de cal (sol Ca(OH)2, pH10) – criar uma reserva alcalina para inibir os
processos de corrosão futuros.
@Nova conservação
• Desidratação das superfícies após os tratamentos
de passivação com etanol
• Tratamento de elementos de ferro – estabilizador
e inibidor de ferrugem e posterior selagem com
resina epoxídica
• Preenchimento de descontinuidades- com
resinas epoxídicas - minimizar a entrada de água
para o interior da estátua
• Capeamento das sapatas em chumbo
• Recolocação de elementos soltos
peças originais armazenadas, elementos novos)– usadas uniões mecânicas
(parafusos, anilhas) de latão , resinas epoxídicas, pré-patinação de réplicas
In Estátuta Equestre D. José I – Intervenção de Conservação e Restauro, C.M.Lisboa, W.W.F. Portugal, 2018, ISBN 978-989-54109-2-7
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• PROTEÇÃO – barreira contra agentes corrosivos
• Integração cromática (previamente à proteção) – ação estética , com recurso a aguarelas, das zonas com maior contraste de pátinas para obtenção de um aspeto visual mais coerente
@Nova conservação
Mauro Matteini, José Delgado Rodrigues, Rute Fontinha, A. Elena Charola,
Restoration of Buildings and Monuments 2016; 22(2-3): 81–87
In Estátuta Equestre D. José I – Intervenção de Conservação e Restauro, C.M.Lisboa, W.W.F. Portugal, 2018, ISBN 978-989-54109-2-7
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Intervenção de conservação e restauro da Estátua equestre de D. José I em Lisboa
• PROTEÇÃO FINAL – barreira contra agentes corrosivos
• Revestimentos orgânicos (Paraloid B44 e ceras microcristalinas)
• Duas camadas de Paraloid B44 por aspersão (superfícies lisas) ou pincel (superfícies complexas, com maior detalhe, recessos)
• Acabamento com camadas à base de ceras microcristalinas para reforçar a proteção e impermeabilização das superfícies
In Estátuta Equestre D. José I – Intervenção de Conservação e Restauro, C.M.Lisboa, W.W.F. Portugal, 2018, ISBN 978-989-54109-2-7
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Obrigada pela atenção
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