A Importância da Química para Engenharia

Introdução

A vida de praticamente toda sociedade contemporânea depende de sistemas de engenharia que funcionem corretamente. Infraestrutura pode ser definida como as instalações físicas que sustentam e apoiam a comunidade e, usualmente, incluem materiais de engenharia como concreto, aço ou outros materiais de construção que podem ser utilizados em grandes quantidades.

A química, por sua vez, estuda a natureza, as propriedades, a composição e as transformações da matéria. O campo de interesse e aplicação da química é tão amplo que envolve quase todas as outras ciências, dentre elas, a engenharia.

A relação entre a Engenharia Civil e a Química

Os átomos são partículas submicroscópicas e, a partir deles, surgem as moléculas que, por conseguinte, compõem toda matéria. Cabe ao estudo da química, avaliar tal composição, estrutura e formação de tais matérias.

Na natureza, todos tipos de arranjos moleculares se encontram e se transformam através de reações química, alterando as matérias de forma rápida ou não, e conhecer tal comportamento da matéria é de fundamental importância para entendermos por quê fenômenos nocivos a materiais vitais do nosso dia a dia ocorrem.

A engenharia civil demanda materiais de construção que atendam a altas resistências a umidade, altas e baixas condutibilidades elétricas, resistências a altas e baixas temperaturas, inclusive suas altas oscilações e consequentes dilatações, isolantes térmicos e acústicos, resistência a fogo, resistências à altas compressões e pressões, dentre outras características, tudo isso, claro, aliado a viabilidade financeira.

Levando em consideração todos estes fatores, a Química é uma aliada de primeira hora da engenharia civil para buscar novas composições e inovações técnicas para enfrentar as mais controversas situações, dentre as quais veremos alguns casos exemplares a seguir.

Tubulações hidráulicas - do ferro ao plástico

Num passado não muito distante, era comum a utilização de tubulações baseadas em ferro fundido, capazes de suportar enormes pressões, porém, suscetíveis a grandes desgastes provocados por oxidação, causando enormes transtornos como vazamentos, além de altos custos de implantação e manutenção.

Com o passar do tempo, diversas alternativas foram testadas, como o cobre, admitindo vantagens em relação a durabilidade e estabilidade, porém, mantendo altos custos de implantação.

O surgimento de materiais como PVC é um trunfo da química, inertes e estáveis, conquistaram as pequenas construções, com seu baixo custo de implementação, que suportam pequenas pressões de água nas pequenas e médias residências. Estas vantagens resolvem grandes partes dos problemas, porém não atende exigências a altas pressões e altas temperaturas. Assim, essas dificuldades geram pressões naturais para a pesquisa e desenvolvimento de novos produtos capazes de atender demandas correntes, e o estudo da química possibilita o surgimento de materiais como os tubos PPR, material sintético que é resistente a condutividade térmica, e que tem sua viabilidade econômica com a produção em massa do mesmo.

Cimento

Outro material fundamental para engenharia e que possui enorme ligação com o estudo da química é o Cimento. No processo de Clinquerização, durante sua fabricação, o calcário e outros insumos são submetidos a temperaturas de até 1450º C para eliminar e decompor moléculas de água e gás carbônico, extraindo e formando óxidos e outros elementos que misturados com areias e água formam o concreto usado na construção. Abaixo serão apresentadas algumas reações químicas que ocorrem nesse processo.

Evaporação da água:

H2O(l) → H2O(g)

Decomposição do Carbonato de Magnésio, formando Óxido de Magnésio e liberando gás carbônico.

MgCO3 (s) → MgO(s) + CO2 (g)

Decomposição do Carbonato de Cálcio, formando Óxido de Cálcio e liberando gás carbônico.

CaCO3 → CaO(s) + CO2 (g)

Desidroxilação das Argilas

Liberação de SiO44-

Formação do Silicato dicálcico

2CaO + SiO2 → 2CaO.SO2 = Ca2SiO4

Formação de Silicatos mais complexos

3CaO.SaO2 3CaO.Al2O3

Este se trata apenas de um processo de fabricação do cimento. Além dele, são necessários inúmeros estudos com o intuito de melhorar seus indicadores de resistência e estabilidade na formação do concreto.

Assim como produtos farmacêuticos, tem-se buscado encontrar remédios capazes de prevenir e/ou curar males específicos, também na pesquisa de aditivos para cimentos e concretos tem-se procurado elementos que, por suas características, introduzam qualidades ou diminuam defeitos do concreto. Em ambas áreas, poder-se-ia sonhar com um produto capaz de introduzir todas as qualidades, bem como de evitar todos os defeitos, porém, até certo ponto, podem,