Os telhados de cúpula geodésica são estruturas metálicas suscetíveis a algumas formas de corrosão, mas o risco pode ser mitigado com revestimentos industriais flexíveis modernos.
Popularizados por projetos arquitetônicos modernos, os telhados de cúpula geodésica também podem ser encontrados cobrindo tanques de armazenamento acima do solo (AST) nas indústrias de tratamento de água, química e petróleo e gás. Essas estruturas metálicas são suscetíveis a algumas formas de corrosão, mas o risco pode ser mitigado com revestimentos industriais flexíveis.
Projeto e construção de telhados de cúpula geodésica
Um telhado de cúpula geodésica, também conhecido como geodome, é uma estrutura de casca fina baseada em um poliedro geodésico. Os elementos de cúpula são tipicamente de forma triangular e dispostos em um padrão que, quando concluído, é estruturalmente rígido e capaz de suportar cargas relativamente pesadas em comparação com seu baixo peso e tamanho.
Os telhados de cúpula geodésica podem ser encontrados em museus, bibliotecas, galerias de arte, locais de esportes e entretenimento e até mesmo em residências. Para fins industriais e de fabricação, eles são colocados em cima de uma variedade de contêineres e recipientes, como recipientes de processo e tanques de armazenamento acima do solo que armazenam derivados de petróleo/combustível ou praticamente qualquer líquido a granel ou químico seco.
Os tanques são normalmente de três tipos: tanques de armazenamento geral, tanques de armazenamento atmosférico, que operam a uma pressão interna próxima à pressão atmosférica, e tanques de armazenamento de baixa pressão, que operam a uma pressão interna entre 2,5 lbf/in.2 (18 kPa) e 15 lbf/in2 (103 kPa), embora na prática a maioria dos tanques de teto abobadado opere a menos de 5 lbf/in2 (34,5 kPa).
Esses contêineres e embarcações são comumente localizados em refinarias de petróleo, estações municipais de tratamento de água e esgoto, fábricas de produtos químicos e terminais de armazenamento de combustível em instalações de caminhões, ferrovias e aeroportos. Os tetos abobadados geodésicos para a indústria de armazenamento de combustível existem há mais de 50 anos.
Figura 1. Tanque de armazenamento acima do solo com teto abobadado (vista em corte).
As cúpulas são normalmente construídas em alumínio, mas os materiais de construção do contêiner também podem ser ligas de aço, aço carbono, plásticos termoendurecíveis reforçados ou concreto.
Vantagens dos telhados de cúpula geodésica
Os telhados de cúpula geodésica têm uma alta relação resistência-peso e integridade estrutural inerente devido às suas características de projeto, que distribuem o estresse estrutural igualmente por toda a estrutura.
O principal objetivo do telhado é cobrir e proteger o conteúdo do contêiner, impedindo a infiltração de água da chuva e detritos. Telhados de cúpula geodésica, em particular, podem impedir que a chuva caia no teto flutuante externo de um tanque ou permitir que um projeto de teto flutuante interno seja usado.
Eles também fornecem uma maneira de cumprir os regulamentos governamentais sobre emissões de vapor. O projeto de extensão geodésica não apenas elimina a necessidade de vigas de suporte internas, mas também reduz o número de orifícios na estrutura por onde os vapores podem vazar. O telhado bloqueia o fluxo de vento para reduzir significativamente as emissões de vapor do tanque.
Riscos enfrentados por telhados de cúpula geodésica
Como todas as estruturas metálicas, os telhados são suscetíveis à deformação, deterioração e corrosão. Os telhados são geralmente construídos com alumínio por suas propriedades de resistência à corrosão, o que torna raras as falhas devido à corrosão uniforme, porque o alumínio forma uma camada passiva de óxido quando exposto à atmosfera. No entanto, o potencial para corrosão localizada permanece devido à corrosão sob tensão (SCC), contato com componentes (por exemplo, conectores, uniões, conexões) feitos de metais diferentes, vapor de sulfeto de hidrogênio e altamente alcalino ou ácido. (Para uma discussão detalhada sobre o alumínio, consulte As propriedades de corrosão do alumínio e suas ligas.)
Os telhados contêm um grande número de painéis triangulares e juntas, que são selados mecanicamente com fixadores que podem corroer e eventualmente falhar. Além disso, as expansões e contrações térmicas diárias criam lacunas entre os painéis que podem permitir que vapores de gases corrosivos e poluentes atmosféricos perigosos escapem. As lacunas podem permitir que a chuva atmosférica e a umidade (umidade), cloretos transportados pelo ar e partículas se infiltrem na estrutura e contaminem o valioso conteúdo do tanque.
Devido à forma como esses tetos de tanques são construídos, é necessária uma vedação flexível entre cada um dos triângulos do painel do teto. Com o tempo, esse selo racha e se deteriora. Uma vez comprometida a vedação, a chuva atmosférica pode entrar no tanque e entrar em contato com o combustível ou outro material armazenado em seu interior. Além disso, quando se trata de tanques de gás, os tetos abobadados são projetados para evitar que os vapores regulados escapem para a atmosfera. Quando essas vedações do teto são danificadas, os proprietários de ativos podem enfrentar multas pesadas devido à liberação de vapores de gás e incorrer em perdas econômicas para o produto armazenado no tanque. Os vazamentos também tornam os tanques com vedações interiores de teto flutuante mais suscetíveis a danos e corrosão.
Métodos históricos para proteger telhados de cúpula geodésica
Embora a manutenção seja relativamente baixa, os telhados de domo geodésico devem ser inspecionados regularmente quanto à perda de contenção, corrosão e deterioração devido ao vento, clima e danos à vida selvagem e, em seguida, reparados conforme necessário. Historicamente, tem havido duas alternativas:
- Remova cada painel do teto e recoloque as vedações entre os painéis (Figura 2). Esta é uma operação muito cara e trabalhosa. Às vezes isso não é possível devido à configuração do tanque e considerações de segurança. Além disso, alguns fabricantes de tanques mais antigos não produzem mais as vedações, dificultando sua substituição.
- Aplique fita sobre as vedações. A fita também pode ser cara. Mais importante, a adesão da fita sempre será questionável porque a fita está sendo aplicada em uma superfície irregular.
Dependendo do projeto e do conteúdo do tanque, pode ser necessário retirar o ativo de serviço durante a operação.
Figura 2. Tanque de armazenamento com os painéis removidos do teto da cúpula geodésica.
Revestimentos industriais especializados para proteger telhados de cúpula geodésica
Uma alternativa promissora são os revestimentos industriais especializados, como o SC-3900 da Justrite, que criam uma vedação por spray flexível entre os painéis.
O procedimento é limpar os painéis existentes e borrifar o lado diretamente sobre a vedação, cobrindo 4 a 6 polegadas (10 a 15 cm) em cada lado da folga do painel (Figura 3).
Figura 3. Cobertura em domo geodésico com revestimento industrial Justrite SC-3900. As linhas cinzas no teto são o revestimento industrial flexível.
Revestimentos industriais como o SC-3900 da Justrite têm várias vantagens sobre outros métodos de proteção contra corrosão. A aplicação de spray de ar é relativamente rápida porque os painéis não precisam ser removidos e as vedações não precisam ser substituídas. A SC-3900 tem um tempo de cura curto, é mais forte do que qualquer fita do mercado e pode ser usada em uma variedade de substratos, incluindo alumínio, aço e concreto. Pode até ser aplicado enquanto o tanque estiver em serviço, eliminando o tempo de inatividade do proprietário do ativo.
Devido à natureza do conteúdo do tanque, esses revestimentos industriais devem ser quimicamente resistentes a combustíveis, ácido sulfúrico e água de lixiviação e aos vapores que eles emitem. O SC-3900 também possui boa resistência aos raios ultravioleta (UV), abrasão e corrosão.
Como revestimentos como o SC-3900 são flexíveis quando secos, o revestimento pode se mover com o substrato apesar das flutuações de temperatura e clima. Ao vedar efetivamente o teto da cúpula, os odores nocivos e a perda de vapor são substancialmente reduzidos.
Para cumprir os regulamentos ambientais, o SC-3900 é formulado como um revestimento 100% sólido, sem compostos orgânicos voláteis (VOCs).
Conclusão
Apesar de sua aparência moderna, os telhados de cúpula geodésica enfrentam muitos dos mesmos riscos que outros projetos de tanques de armazenamento. Felizmente, revestimentos industriais flexíveis como o SC-3900 da Justrite fornecem proteção contra corrosão mais eficaz do que os métodos históricos, que envolviam a remoção individual de cada painel do telhado ou a aplicação de fita adesiva que pode falhar na adesão antes dos 20 anos de idade. vida útil que um revestimento industrial pode fornecer.