David Beamish, DeFelsko Corporation
Publicado originalmente em: Materials Performance (fevereiro de 2004); Seção Coatings & Linings
Atualizado: Outubro de 2021
As condições ambientais ideais são essenciais para a preparação da superfície, a aplicação e a cura de revestimentos e forros para maximizar o desempenho bem-sucedido. Este artigo apresenta as cinco condições ambientais que devem ser observadas e medidas e o efeito que cada condição tem em um trabalho bem-sucedido. Ele também aborda vários dispositivos de medição mecânicos e eletrônicos e discute o uso adequado de cada instrumento.
A preparação da superfície e a aplicação de revestimentos e forros devem ser realizadas em condições ambientais ideais para ajudar a evitar falhas. Há uma variedade de instrumentos disponíveis para medir as cinco condições que devem ser observadas e monitoradas:
É de conhecimento geral que a maioria dos revestimentos não secará adequadamente em baixas temperaturas e alta umidade relativa (UR). Menos conhecido é o impacto que a umidade da superfície tem sobre a vida útil e o desempenho dos materiais.
A umidade se forma em uma superfície quando o ar mais quente e úmido entra em contato com ela - um processo chamado condensação. A umidade causará ferrugem no aço desprotegido. Presa entre um revestimento e um substrato, a umidade provavelmente fará com que o sistema aplicado falhe prematuramente.
A condensação leve em superfícies jateadas pode ser difícil de observar. Em vez de detectar essa umidade, são usados instrumentos para ajudar a avaliar o risco de formação de umidade em primeiro lugar. Devem ser realizados testes para calcular a temperatura do ponto de orvalho antes, durante e depois do processo de revestimento. A temperatura do ponto de orvalho deve ser comparada com a temperatura da superfície para garantir que as duas estejam suficientemente distantes para que a formação de umidade seja improvável.
A observação cuidadosa das condições atmosféricas e o bom entendimento de seu impacto na qualidade e na saúde a longo prazo das aplicações de revestimento e forro são importantes para todos os empreiteiros e inspetores.
Os primeiros parâmetros necessários para avaliar o risco de formação de umidade em um substrato são a temperatura da superfície a ser preparada ou revestida e a temperatura do ar próximo a essa superfície. À noite, o trabalho em aço geralmente irradia calor e é resfriado abaixo da temperatura do ar. Durante o dia, ele absorve calor e geralmente está mais quente do que a temperatura do ar.
Como a temperatura da superfície geralmente é diferente da temperatura do ar, especialmente em trabalhos realizados ao ar livre, ambas as temperaturas devem ser medidas para evitar problemas de aplicação caso as temperaturas do ar ou do aço fiquem muito quentes ou muito frias para a formação satisfatória do filme. A aplicação em temperaturas incorretas pode causar defeitos como: formação de bolhas, formação de buracos, formação de crateras, spray seco e rachaduras na lama. O fabricante do revestimento deve especificar as temperaturas máxima e mínima da superfície para a aplicação do revestimento.
A ASTM D3276, "Standard Guide for Painting Inspectors (Metal Substrates), "1 afirma que a temperatura mínima da superfície para a aplicação do revestimento é geralmente de 40ºF (5ºC). Ela pode ser tão baixa quanto 0ºF (-18ºC) para sistemas de um ou dois componentes de "cura a frio" ou 50ºF (10ºC) para sistemas convencionais de dois componentes. As especificações da tinta podem indicar ainda que a pintura não deve ser realizada quando a temperatura estiver caindo e dentro de 5ºF (3ºC) do limite inferior.
A temperatura máxima da superfície para aplicação do revestimento é normalmente de 50ºC (125ºF), a menos que haja especificação clara em contrário. Uma superfície muito quente pode fazer com que os solventes do revestimento evaporem tão rapidamente que a aplicação se torne difícil, ocorram bolhas ou resulte em um filme poroso.
As taxas de cura são diretamente afetadas pela UR - a quantidade de umidade no ar expressa como uma porcentagem da quantidade total (saturação) possível em uma determinada temperatura. O ar carregado de umidade não consegue reter tanto solvente quanto o ar seco. Portanto, a alta UR pode retardar a taxa de evaporação do solvente. Por esse motivo, a UR máxima na qual os revestimentos ou forros podem ser aplicados e curados é geralmente definida em 85%. Alguns revestimentos, no entanto, precisam de umidade para curar. Portanto, é importante verificar as especificações do revestimento.
A temperatura do ponto de orvalho é a temperatura na qual a umidade começa a se formar em uma superfície de aço. É a temperatura à qual um volume de ar deve ser resfriado para atingir a saturação. É uma função da temperatura do ar e da umidade relativa do ar.
O parâmetro final a ser observado é a quantidade de separação entre a temperatura da superfície e a temperatura do ponto de orvalho. A umidade provavelmente se formará se elas forem iguais. Mesmo que estejam próximas, o risco de formação de umidade pode ser inaceitavelmente alto. Documentos como a ASTM D3276 e a norma internacional standard ISO 8502-42 afirmam que a temperatura da superfície deve estar no mínimo 5ºF (3ºC) acima da temperatura do ponto de orvalho durante as três fases críticas do revestimento: preparação, aplicação e cura. Essa separação mínima também ajuda a permitir a redução da temperatura da superfície à medida que os solventes evaporam ou quando são aplicados materiais de revestimento frios.
A temperatura do ar, a temperatura do ponto de orvalho e a UR podem ser determinadas com um psicrômetro operado com bateria ou com uma funda. Esses instrumentos são equipados com dois termômetros. O primeiro termômetro, chamado de "bulbo seco", mede a temperatura do ar ambiente. O segundo termômetro é envolto em uma meia de musselina ou pavio que é molhado antes do uso - daí o nome "bulbo úmido". Essa "temperatura de bulbo úmido" representa a perda de calor da evaporação da água na meia. A baixa UR causará uma taxa de evaporação mais rápida e uma temperatura de bulbo úmido mais baixa do que a alta umidade.
O psicrômetro de funda (Figura 1) é girado no ar para obter os dois valores de temperatura. O psicrômetro elétrico permanece parado enquanto um ventilador acionado por motor puxa o ar através dos termômetros.
Leia as instruções cuidadosamente. O instrumento deve ser inspecionado e preparado adequadamente antes de cada teste. Inspecione a cobertura úmida regularmente e mantenha-a em boas condições. A evaporação da água da musselina sempre deixa uma pequena quantidade de material sólido. Portanto, é desejável usar água tão pura quanto possível e também renovar a musselina de tempos em tempos.
O local físico do teste e a quantidade de tempo gasto girando ou soprando ar sobre o bulbo úmido são fatores que afetam diretamente a precisão do resultado do teste. Os termômetros devem ser girados rapidamente por 15 ou 20 segundos, parados e lidos rapidamente - o bulbo úmido primeiro, pois ele começará a mudar quando o movimento do ar parar. O teste deve ser repetido até que duas ou mais leituras do bulbo úmido sejam iguais à leitura mais baixa obtida.
Para obter a melhor precisão, o psicrômetro deve ser girado na sombra. O observador deve ficar de frente para o vento e dar alguns passos para trás e para frente para evitar que seu corpo afete negativamente as observações. Esteja ciente de que, quando a temperatura estiver próxima ou abaixo do ponto de congelamento, o psicrômetro não é um instrumento muito confiável para medir a umidade3.
Um psicrômetro não mede diretamente a UR e a temperatura do ponto de orvalho. Esses valores são calculados por meio de uma fórmula na qual são inseridas as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido. Gráficos e calculadoras de regras deslizantes psicrométricas estão disponíveis para isso. Gráficos como as tabelas psicrométricas do U.S. Weather Bureau(Figura 2) tornam essa determinação um pouco mais fácil. Selecione a tabela correspondente à pressão atmosférica local para aquele dia: esse valor pode ser obtido no escritório de meteorologia do aeroporto mais próximo. Geralmente, usa-se 30 polegadas (76 cm) de mercúrio, o que corresponde ao nível do mar. Em altitudes mais elevadas, use de 29 a 23 polegadas (74 a 58 cm).
Leia os termômetros com atenção, pois há muitas oportunidades de erros de interpolação. Pequenas diferenças nos valores obtidos de escalas de temperatura e tabelas de pesquisa de umidade podem causar resultados consideravelmente diferentes.
Aqui está um exemplo: Suponha que os termômetros de bulbo úmido e seco leiam em incrementos de 1 grau, mas que você possa interpolar para ½ grau. Considerando uma precisão típica de +1 grau, se a temperatura de bulbo seco fosse 75ºF (23,9ºC) e a temperatura de bulbo úmido fosse 73ºF (22,8ºC), os possíveis valores registrados poderiam ser semelhantes aos da Tabela 1.
Embora ambos os valores do termômetro estejam dentro da tolerância, o cálculo da fórmula de umidade resultante difere em 8,8 pontos percentuais! Se for usada uma tabela de pesquisa em vez de um cálculo de fórmula, a diferença poderá ser ainda maior. Esse orçamento de erro é maior nos cálculos de bulbo úmido/seco em UR muito baixa e muito alta.
A UR também pode ser lida diretamente de um higrômetro ou registrada continuamente com um hidrograma.
Um termômetro de temperatura de superfície, como o mostrado na Figura 3, usa um elemento sensor bimetálico. Ele pode ser fixado magneticamente em uma superfície de aço, e uma fita adesiva o prenderá a outras superfícies.
Os termômetros devem permanecer no local por um período de tempo suficiente para que a temperatura se estabilize - normalmente 2 ou 3 minutos. Bata levemente no mostrador antes de fazer uma leitura final e tome cuidado para ler em linha reta. Evite a luz solar direta, o vento, a radiação térmica, os dutos de aquecimento ou ventilação ou outras condições semelhantes. Obtenha dados para áreas quentes e frias, bem como para áreas médias.
Termômetros digitais de infravermelho sem contato, como o PosiTector IRT ou PosiTector DPM IR, também podem ser usados para medir a temperatura da superfície. Leia atentamente as instruções do instrumento. Quanto mais longe da superfície o dispositivo for mantido, maior será a área de medição, causando possíveis erros.
As condições atmosféricas estão sempre mudando: portanto, as medições e os cálculos devem ser feitos com frequência. Quatro horas é um período mínimo típico. Recomenda-se que diferentes locais sejam medidos e que as condições sejam registradas antes, durante e depois do trabalho. Algumas especificações exigem a medição contínua enquanto o aço limpo por jateamento abrasivo estiver exposto ou enquanto os revestimentos ou forros estiverem em cura: a medição contínua garante que o metal esteja mais quente do que o ponto de orvalho.
Alguns medidores calculam apenas a temperatura do ponto de orvalho, mas os instrumentos mais práticos têm uma sonda de temperatura de superfície acoplada(Figura 4). Uma sonda de temperatura de superfície permite que o medidor calcule e exiba o importante valor delta - a diferença entre as temperaturas da superfície e do ponto de orvalho.
A medição contínua é um dos motivos pelos quais os instrumentos digitais tudo-em-um estão se tornando populares rapidamente. Eles simplificam muito o processo de medição e cálculo de parâmetros ambientais críticos. Os sensores de precisão de resposta rápida fornecem leituras exatas e repetíveis com alta confiabilidade e estabilidade de longo prazo. Normalmente, estão disponíveis certificados de calibração que mostram a rastreabilidade direta aos padrões do National Institute of Standards and Technology.
O medidor de ponto de orvalhoPosiTector DPM exibe contínua e simultaneamente todos os cinco parâmetros ambientais no visor de cristal líquido. Não apenas os valores são exibidos, mas também podem ser armazenados na memória do medidor com o pressionar de um botão, juntamente com a data e a hora. Melhor ainda, insira um intervalo de tempo e o medidor pode ser deixado sem supervisão para registrar todos os cinco valores nesse intervalo - digamos, a cada 15 minutos ou a cada hora(Figura 5). Os dados registrados podem ser armazenados até que o medidor de ponto de orvalho seja recuperado do local, ou o usuário pode ativar o monitoramento remoto e ver os dados ao vivo do campo. Isso é útil para manter um registro completo das condições ambientais que antecedem, durante e após a aplicação do revestimento.
Instrumentos multifuncionais, como o Medidor de Ponto de OrvalhoPosiTector DPM , geralmente oferecem maior precisão, maior simplicidade e resposta mais rápida do que os métodos mecânicos. Sua operação fácil, com uma só mão, é útil ao subir uma escada ou andaime ou ao alcançar locais distantes e áreas pequenas e de difícil acesso. A saída no visor é rápida e contínua.
Outros medidores de ponto de orvalho tudo-em-um, como o PosiTector DPM L Dew Point Meter Logger, apresentam recipientes ambientalmente selados e podem medir de forma autônoma as condições ambientais por até 200 dias sem a necessidade de trocar as baterias.
Outra vantagem dos instrumentos digitais é que eles eliminam grande parte da adivinhação da medição. Muitos modelos têm alarmes que alertam automaticamente o usuário quando a temperatura da superfície está muito próxima da temperatura do ponto de orvalho; esse recurso sinaliza o alto risco de formação de umidade. A maioria exibe em unidades Celsius ou Fahrenheit. Alguns registram o valor da temperatura da superfície somente depois que esse valor se estabiliza. Em outras palavras, toque em uma superfície fria ou quente e o instrumento medirá a leitura da temperatura à medida que ela cai ou sobe até a temperatura real da superfície. Em alguns segundos, quando o medidor determina que a leitura se estabilizou, ele emite um bipe e congela o visor. Isso é particularmente útil ao medir áreas remotas onde é difícil ou impossível visualizar o visor.
1. ASTM D3276-15e1, "Standard Guide for Painting Inspectors (Metal Substrates)" (West Conshohocken, PA: ASTM 2015)
2. ISO 8502-4:2017, "Preparation of steel substrates before application of paints and related products - Tests for the assessment of surface cleanliness -that both the wet and dry bulb Part 4: Guidance on the estimation of the probability of condensation prior to paint application" (Genebra, Suíça: ISO, 2017)
3. ASTM E337-15, "Standard Test Method for Measuring Humidity with a Psychrometer (the Measurement of Wet- and Dry-Bulb Temperatures)" (West Conshohocken, PA: ASTM 2015)
DAVID BEAMISH (1955 - 2019), ex-presidente da DeFelsko Corporation, fabricante de instrumentos portáteis de teste de revestimento com sede em Nova York, vendidos em todo o mundo. Ele era formado em Engenharia Civil e tinha mais de 25 anos de experiência em projeto, fabricação e comercialização desses instrumentos de teste em diversos setores internacionais, incluindo pintura industrial, inspeção de qualidade e manufatura. Ele conduziu seminários de treinamento e foi membro ativo de várias organizações, incluindo NACE, SSPC, ASTM e ISO.
