EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS E REQUISITOS DOS REVES- TIMENTOS DE PISO INDUSTRIAIS

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1 EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS E REQUISITOS DOS REVES- TIMENTOS DE PISO INDUSTRIAIS João Garcia Químico Tecnológico, Mestre em Construção, Responsável I+D, maxit - Tecnologias de Construção e Renovação, Lda.., Zona Industrial de Ourém Seiça, Portugal, joao.garcia@maxit.pt Jorge de Brito Eng.º Civil, Professor Associado com Agregação, IST - Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura, Secção de Construção, Av. Rovisco Pais, Lisboa, Portugal, jb@civil.ist.utl.pt Resumo Os revestimentos de piso assumem uma importância significativa nos sistemas construtivos industriais. Toda a produção, comercialização e movimentação se desenvolvem sobre o pavimento, estando este sujeito a esforços estáticos e dinâmicos, acções químicas e lavagens frequentes. Estes revestimentos devem satisfazer determinadas exigências estéticas e funcionais, de forma a garantir um desempenho compatível com o inicialmente previsto. Nesta comunicação, além de apresentadas e desenvolvidas as exigências funcionais dos revestimentos de piso, são abordados e descritos os principais requisitos essenciais destes materiais. Entre os mais importantes, são desenvolvidos os relacionados com resistências mecânicas, químicas e térmicas e requisitos de higiene e manutenção do piso. Palavras-chave: Revestimentos, Pisos industriais, Exigências, Requisitos, Análise exigencial Introdução Em determinados sectores industriais, as normas vigentes exigem determinadas características, em matéria de higiene e segurança ocupacional quanto ao piso. A qualidade de um pavimento industrial está fortemente condicionada por factores diversificados mas interligados como sejam projecto estrutural, qualidade dos materiais, qualidade de execução, controlo de qualidade, protecção, conservação e manutenção [1]. Tal como em outros sistemas construtivos, a escolha e especificação correcta das soluções devem assumir particular importância, para que as exigências funcionais do pavimento sejam efectivamente correspondidas pelo revestimento seleccionado. Esta especificação deve incluir o tipo de revestimento, o desempenho expectável, graus de resistência química ou mecânica, espessuras, entre outros. Além disso, devem ser identificados e descritos alguns pormenores construtivos específicos como sejam ligações entre materiais de diferente natureza, juntas estruturais ou pontos de evacuação de águas.

2 O desempenho deste tipo de pavimentos é fortemente condicionado pelo factor humano, pelo que devem ser asseguradas medidas preventivas para uma correcta aplicação dos produtos como sejam a utilização de mão-de-obra experiente e respeito pelas dosagens e pelos tempos de secagem recomendados. Por último, devem ser equacionados todos os aspectos relacionados com a utilização do pavimento, nomeadamente as limitações ao uso e os planos de inspecção e manutenção [2]. Desta forma, a escolha criteriosa de um revestimento de piso deve estar de acordo com a adequabilidade ao uso e às solicitações em que estará envolvido (Figura 1). Figura 1: Ilustração das solicitações actuantes num pavimento industrial [3] Comparativamente às exigências de revestimentos de piso de habitação, nos pavimentos industriais existem factores aos quais é dada maior importância, sobretudo os relacionados com resistências químicas e/ou mecânicas ou a durabilidade do pavimento, minorando os aspectos estéticos que, nos habitacionais, assumem particular relevância. A normalização para este tipo de pavimentos não é ainda muito extensa e é baseada sobretudo em Normas Inglesas e Alemãs, que têm vindo a ser adaptadas a Normas Europeias (EN) e, consequentemente, assumem preferência em relação à normalização de cada país. Desde o início de 2005 que os materiais utilizados em pavimentação estão submetidos à Marcação CE, de acordo com a anexo Z da Norma EN 13813:2002 [4]. Esta norma define os requisitos para cada tipo de pavimento. Tipificação de soluções Uma das soluções mais difundidas, não só em Portugal como nos principais países do Mundo, é a utilização de betão com endurecedores de superfície (Fi-

3 gura 2, à esquerda), os quais apresentam composições e características diversificadas consoante o tipo de aplicação. Esta técnica apresenta geralmente uma relação custo / qualidade adequada para situações de baixa ou média exigência dos utilizadores. Outra solução é a utilização de argamassas autonivelantes de base cimentícia (Figura 2, ao centro). Esta tecnologia foi desenvolvida nos países escandinavos, apresentando como principais vantagens, em relação à solução tradicional, elevadas resistências em baixas espessuras, maior facilidade e rapidez de execução. Nas aplicações industriais, podem ser utilizadas como camada de nivelamento para outros tipos de revestimentos de piso ou como revestimento final. Finalmente, um terceiro grupo de soluções envolve a utilização de resinas sintéticas no revestimento dos pisos industriais (Figura 2, à direita). Estas resinas podem ser à base de, entre outros, poliuretano, metacrilatos ou epóxidos. Estes revestimentos representam uma solução em crescente desenvolvimento, sobretudo por aliarem elevadas resistências a cargas ou agentes quimicamente agressivos a efeitos estéticos diferenciadores das restantes soluções [3]. Na indústria farmacêutica e alimentar, estas soluções fazem parte de especificações obrigatórias das soluções construtivas, principalmente por questões de higiene nas condições de trabalho, às quais esta solução responde de forma inequívoca. Figura 2: Soluções para revestimentos de piso industriais: betão com endurecedores de superfície (à esquerda), autonivelantes cimentícios (ao centro) e revestimentos epóxidos (à direita) [2] Estima-se que a solução de betão com endurecedores de superfície represente a maior percentagem de utilização, com um valor entre 75 e 80%. Os autonivelantes de base cimentícia representam ainda um valor residual (< 5%), enquanto que as resinas sintéticas deverão representar um valor entre 10 e 15%. Entre os diferentes tipos de resinas, as epóxidas representam a maior percentagem de utilização. Um valor inferior a 10% deverá representar outras soluções para revestimentos de piso em instalações industriais [2].

4 Exigências funcionais Os pavimentos industriais devem satisfazer exigências estéticas e funcionais, de forma a garantir um desempenho compatível com o inicialmente previsto. Para sistematização e simplificação, podem agrupar-se estas exigências, conforme os tipos e fins que se visa obter, em exigências de segurança, com as quais se pretende garantir a integridade física dos ocupantes, exigências de durabilidade, com as quais se visa garantir a manutenção das qualidades do revestimento e exigências de habitabilidade, destinadas a assegurar, por um lado, as condições indispensáveis à vida fisiológica dos ocupantes e, por outro, as necessárias condições de conforto dos utentes [5]. O Quadro 1 apresenta a lista de exigências para os revestimentos de piso industriais. Convirá entretanto referir que, enquanto que as exigências de segurança e algumas das exigências de habitabilidade, nomeadamente as que se prendem com a higiene dos locais, são consideradas imperativas, já as de conforto e durabilidade podem, dentro de certos limites, ser balizadas de modo a possibilitar a definição de níveis diferenciados, permitindo assim a selecção em função dos custos. As exigências a satisfazer pelos pavimentos industriais são diversificadas e, de um modo geral, a contribuição do revestimento de piso é fundamental para o cumprimento da sua maioria. Pode inferir-se que a escolha judiciosa de um revestimento de piso depende de uma multiplicidade de factores, acrescendo o facto de estas exigências poderem ser quantificadas de modo diverso, em função do tipo de utilização previsto para o local de aplicação. Comparativamente às exigências de revestimentos de piso de habitação, nos pavimentos industriais existem factores aos quais é dada maior importância, sobretudo os relacionados com resistências químicas e/ou mecânicas ou a durabilidade do pavimento, minorando os aspectos estéticos que, nos habitacionais, assumem particular relevância. Requisitos essenciais Existem segmentos industriais que requerem revestimentos com propriedades especiais, como por exemplo a indústria electrónica, centros de processamento de dados, salas de cirurgia ou áreas de manuseamento de explosivos e produtos inflamáveis, onde podem ser exigidos revestimentos anti-estáticos ou condutores. A indústria alimentar e de bebidas, hospitais e salas limpas podem exigir revestimentos de textura lisa e de fácil assepsia e limpeza, impedindo a proliferação de bactérias e de fungos, além de não poderem conter solventes nem modificar o cheiro ou o sabor de alimentos ou bebidas. As áreas de grande circulação podem requerer revestimentos mais flexíveis, que garantam o conforto de pedestres e atenuem o ruído decorrente do tráfego [6]. Estes dados permitem seleccionar, tendo em conta as características e limitações dos produtos, as soluções que contribuem para um melhor desempenho do revestimento.

5 Quadro 1: Exigências funcionais para os revestimentos de pisos industriais [5] EXIGÊNCIAS DE SEGURANÇA Riscos correntes Riscos não correntes Resistência mecânica às cargas permanentes e sobrecargas de utilização Resistência mecânica aos agentes atmosféricos e seus Acção das variáveis higrotérmicas efeitos Resistência a choques excepcionais Segurança na circulação Resistência contra riscos de incêndio Reacção ao fogo Resistência a riscos de electrocussão Limitação de riscos de escorregamento Ausência de obstáculos ao nível do piso Combustibilidade Inflamabilidade Velocidade de propagação superficial da chama Potencial calorífico dos materiais Opacidade e toxicidade de gases e fumos EXIGÊNCIAS DE DURABILIDADE Durabilidade intrínseca Durabilidade em função do uso Limpeza, conservação e reparação Resistência ao desgaste Resistência ao punçoamento Resistência ao choque Resistência ao arrancamento Comportamento sob acção da água e do vapor de água Comportamento sob acção dos agentes químicos Facilidade de limpeza Facilidade de conservação Facilidade de reparação Água no piso Água ascendente Produtos domésticos Produtos químicos EXIGÊNCIAS DE HABITABILIDADE Estanqueidade Salubridade Conforto higrotérmico Conforto acústico Conforto na circulação Conforto visual Conforto táctil Higiene normal Higiene especial Pureza do ar ambiente Conforto de Inverno Coeficiente k dos pavimentos inferiores sobrelevados Resistência térmica dos pavimentos sobre terreno Isolamento sonoro à transmissão de ruídos de percussão Absorção sonora dos revestimentos Planeza e horizontalidade do piso Resiliência do piso Rectilinearidade das arestas Ausência de defeitos superficiais Planeza e horizontalidade do piso Uniformidade da cor e do brilho Textura do piso Ausência de constrangimento fisiológico ou desconforto devido à electricidade estática

6 Resistência mecânica Este é sem dúvida um dos principais requisitos em pavimentos industriais, exigindo-se resistência mecânica para suportar as cargas instaladas o que, por outras palavras, implica que essas cargas não sejam superiores à resistência do sistema de pavimentação seleccionado. As cargas que actuam sobre um pavimento afectam, numa fase inicial, a superfície do revestimento, sendo algumas delas imediatamente dissipadas em função do tipo e das espessuras aplicadas. As restantes podem causar tensões ao nível da base do pavimento, com maiores ou menores implicações consoante as características da mesma [7]. É lógico e expectável que, por exemplo, um revestimento epóxido com 3 mm, nas mesmas condições de utilização, apresente uma durabilidade superior a uma pintura fina, somente pela espessura seleccionada. A transferência de esforços à base é inversamente proporcional à espessura do revestimento, conforme se demonstra na Figura 3. Pintura de 0,1 mm. Tensão transferida para a linha de aderência entre o revestimento e a base (área de 1 mm): 40 MPa Pintura de 2 mm. Tensão transferida para a linha de aderência entre o revestimento e a base (área de 13 mm): 3,1 MPa Pintura de 5 mm. Tensão transferida para a linha de aderência entre o revestimento e a base (área de 80 mm): 0,5 MPa Figura 3: Efeito da espessura na resistência mecânica do sistema [8] A importância da espessura do revestimento é demonstrada num estudo realizado na Polónia [9], tendo sido medidas resistências à tracção em função da espessura aplicada. Um revestimento epóxido aplicado numa espessura de 1 mm apresenta um valor de 2,5 MPa, enquanto que o mesmo material, aplicado em 2 mm, apresenta um valor de 3,1 MPa. Os pavimentos industriais e os materiais constituintes deverão ser seleccionados em função do tipo de equipamento de tráfego previsto e da frequência de utilização. Entre as características a considerar, destacam-se a resistência à compressão, à abrasão ou ao desgaste, cujos equipamentos de ensaio se apresentam na Figura 4.

7 Figura 4: Ensaios de resistência mecânica: compressão, à esquerda [10]; abrasão, ao centro [11]; desgaste, à direita [12] Em todo o mundo, têm sido utilizados diferentes ensaios para medir a abrasão. Estes ensaios geralmente submetem a superfície de teste a um esforço de abrasão por atrito, mas alguns impõem, simultaneamente, um certo impacto. Uma primeira questão básica é a diferença entre a resistência à abrasão e a resistência aos riscos. A abrasão submete uma determinada área da superfície ao atrito, de forma relativamente uniforme, e depende de uma série de factores, incluindo a planimetria da superfície, o que sugere a possibilidade de variações razoáveis dos resultados de ensaio, dependendo da uniformidade e da homogeneidade superficial durante a aplicação do esforço no teste. O risco é limitado a um esforço pontual ou linear e está, portanto, directamente relacionado com a dureza da superfície. A dureza é uma propriedade que geralmente é medida por um durómetro apropriado, sendo o padrão "Shore A", com escala variando de 0 a 100 (do material menos duro para o mais duro), bastante usual. Esta diferenciação é particularmente importante, por exemplo, no caso das pinturas espessas e dos revestimentos autonivelantes de base polimérica, que tipicamente apresentam elevada resistência à abrasão e baixa resistência ao risco. Resistência química À resistência mecânica está muitas vezes associada a resistência química do pavimento, particularmente relevante em unidades industriais específicas, como sejam laboratórios ou áreas de processamento alimentar, entre outros. Entre os principais agentes agressivos para o pavimento, destacam-se alguns produtos de limpeza, óleos, solventes orgânicos, ácidos ou bases. Nestes casos, o revestimento deve funcionar como barreira impermeável a estes agentes, de forma a evitar a degradação da camada subjacente. Em geral, os revestimentos epóxidos apresentam boa resistência à generalidade dos agentes de utilização e limpeza, enquanto que os revestimentos de base cimentícia apresentam maiores limitações. Em situações de maior exigência, poder-se-á especificar outro tipo de revestimentos sintéticos como sejam, por

8 exemplo, resinas fenólicas, ésteres vinílicos ou metacrilatos. A maior desvantagem destes materiais está relacionada com aspectos ambientais e de segurança dos aplicadores uma vez que, durante a aplicação e endurecimento, são libertadas substâncias voláteis nocivas [13]. Resistência à temperatura Em locais submetidos a diferenciais de temperatura ou choques térmicos elevados, como sejam cozinhas industriais, armazéns frigoríficos ou indústrias de panificação, este pode ser um requisito com particular importância. Se, em termos de resistências mecânicas e químicas, os revestimentos sintéticos apresentam vantagens claras sobre outros tipos de revestimentos, a resistência à temperatura destes materiais é limitada. As variações bruscas na temperatura superficial do revestimento contribuem frequentemente para o empolamento e consequente perda de aderência entre este e a base. Assim sendo, é recomendado que sejam conhecidas as limitações dos materiais, devendo ser dada particular atenção a propriedades como o coeficiente de expansão térmica, o módulo de elasticidade e a aderência do revestimento à base [14]. Resistência ao escorregamento Quando se fala de rugosidade, quase sempre se distinguem dois tipos de classificação: superfícies mais ou menos rugosas, consoante as características dos agregados seleccionados. Em superfícies frequentemente transitáveis, a rugosidade é um dos requisitos importantes a considerar na selecção do revestimento, associada à respectiva protecção superficial. O número de acidentes devidos a escorregamentos e quedas em espaços industriais da indústria alimentar é elevado, representando cerca de 10% do total de ocorrências [15] e estão maioritariamente relacionados com erros na prescrição dos produtos e rugosidades específicas para cada utilização. Quanto mais rugosa se apresenta a superfície, maior é a resistência ao escorregamento, apresentando no entanto desvantagens relacionadas com contaminações e problemas de lavagem. Uma das formas de medir a rugosidade é recorrendo a um equipamento desenvolvido em Inglaterra (Figura 5, à esquerda), constituído por uma estrutura em tripé, um indicador de escala e respectivo marcador e um pêndulo. A unidade de medida da rugosidade é a perda de energia potencial no pêndulo, quando percorre um comprimento específico da superfície previamente molhada. Um outro método recorre à utilização de um técnico especializado que, com o auxílio de calçado adequado, caminha sobre o revestimento, variando a inclinação até se sentir inseguro, conforme se observa na Figura 5, à direita. A inclinação máxima considerada é 45º, sendo consideradas 4 classes de classificação, em função do ângulo médio de inclinação [16].

9 Figura 5: Ensaios de resistência ao escorregamento [17] Resistência ao fogo A classificação pesquisada sobre as classes de resistência ao fogo remete para a norma DIN Part 1, Construction Materials, Requirements and Tests e é apresentada no Quadro 2. Os pavimentos industriais deverão pertencer à classe B1 - materiais raramente combustíveis. O risco em revestimentos sintéticos é por vezes sobrevalorizado, uma vez que, sobretudo em espessuras mais reduzidas, a percentagem de material inflamável é insignificante em termos de propagação de possíveis incêndios [18]. Quadro 2 - Classificação em função da resistência ao fogo [18] CLASSE A A1 A2 B B1 B2 B3 DESIGNAÇÃO Materiais não combustíveis Materiais combustíveis Materiais raramente combustíveis Materiais geralmente combustíveis Materiais combustíveis Limpeza e manutenção Para que um pavimento industrial possa manter as suas propriedades, com a máxima durabilidade possível, é necessário prever os métodos de limpeza e tipos de produtos utilizados, assim como desenvolver estratégias de manutenção adequadas. Contaminação significa a presença indesejada de materiais à superfície do revestimento, enquanto descontaminação representa a remoção destes agentes, sem alterar as características do revestimento. A facilidade de limpeza ou descontaminação deve ser cuidadosamente prevista, de forma a maximizar o desempenho do mesmo. Os sistemas de pavimentação rígidos são, em geral, mais fáceis de limpar do que os elásticos, sendo estes últimos mais facilmente

10 atacados por solventes ou agentes de limpeza contendo ácidos. Os revestimentos de um componente ou em dispersão aquosa deverão ser limpos apenas com agentes de limpeza neutros [19]. Assim sendo, as exigências de limpeza e manutenção podem assumir maior ou menor importância, consoante o tipo de utilização. Estas propriedades são particularmente relevantes em laboratórios, indústrias química, farmacêutica, alimentar, automóvel ou electrónica, entre outras, devendo ser dada particular importância aos pontos singulares (evacuação de águas, meias-canas, etc.), de forma a minimizar a ocorrência de anomalias, com consequente desenvolvimento para a superfície corrente e perda de características gerais do revestimento [20]. Outros requisitos Além dos requisitos anteriormente descritos, os pavimentos industriais podem ser solicitados para aplicações específicas. Por exemplo, na indústria electrónica, os pavimentos têm de se apresentar como anti-estáticos, de forma a minimizar a electricidade estática, que pode destruir alguns dos componentes electrónicos. Com raras excepções, os polímeros são materiais isolantes e, como tal, não conduzem a electricidade. No entanto, esta propriedade é incrementada com a utilização de cargas, sendo as mais usualmente utilizadas de grafite [20]. A sensação de conforto para os utilizadores pode ser igualmente relevante, respondendo os revestimentos sintéticos de uma forma mais abrangente. Da mesma forma, estes revestimentos permitem aliar os aspectos estéticos aos funcionais, tendo em conta a diversidade de soluções de acabamento. Em algumas indústrias da área farmacêutica e alimentar, a contaminação microbiológica poderá ser considerado um requisito. Num estudo publicado em 1996 [21], foram testadas várias resinas sintéticas expostas a ambientes agressivos criados artificialmente. Comprovou-se que as resinas epóxidas não foram significativamente afectadas pelas espécies microbiológicas testadas, indiciando um bom comportamento desta solução neste tipo de ambientes. Finalmente, um requisito que vai assumindo particular importância no mundo da construção tem a ver com os aspectos ambientais, durabilidade e reciclagem. Sendo uma área ainda em desenvolvimento, a informação bibliográfica é ainda escassa, não sendo portanto possível nesta fase apresentar quaisquer considerações sobre a matéria. Este poderá e deverá ser, no entanto, um assunto em destaque no decorrer dos próximos anos.

11 Conclusões Em qualquer projecto, seja obra nova ou reabilitação, é fundamental contar com um consultor em pisos para avaliar as condições existentes e as necessidades impostas pela operação, desenvolvendo um projecto detalhado e uma especificação de materiais e de execução adequada para garantir o elevado desempenho e durabilidade do sistema de pavimentação, tendo em conta os requisitos anteriormente apresentados. Perante uma situação de selecção do revestimento, é importante saber se o revestimento será aplicado sobre um piso de betão novo, dimensionado e projectado para tal ou se o revestimento será aplicado sobre um piso existente, com o objectivo de modernizar ou mudar a finalidade de uso do piso. Mesmo que se adopte uma solução compatível com as solicitações a que o piso estará sujeito, o seu desempenho e vida útil poderão estar completamente comprometidos se houver deficiências na preparação da superfície ou falhas na base, tais como movimentações não previstas, humidade ascensional, falta de previsão ou de protecção de juntas, etc.. Cada suporte é um caso, variando significativamente em termos de resistência, absorção e contaminação. Os requisitos essenciais em pavimentos industriais apresentados nesta comunicação permitem seleccionar, tendo em conta as características técnicas e limitações dos produtos, quais as soluções que contribuem para um melhor desempenho do sistema de pavimentação previsto. Referências bibliográficas [1] DEGUSSA, - Catálogos de Informação Técnica, [2] GARCIA, J. - Sistema de Inspecção e Diagnóstico de Revestimentos Epóxidos em Pisos Industriais, Dissertação de Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, Lisboa, Janeiro de [3] EISINGER, A. - Pisos e Revestimentos Industriais: Reconhecimento de sua Importância, Revista PI - Pisos Industriais, Brasil, Ano 1, Nº 0, Julho de [4] EN 13813: Screed Material and Floor Screeds: Properties and Requirements, [5] NASCIMENTO, J. - Exigências Funcionais de Revestimentos de Piso, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, [6] OLIVEIRA, P. - Principais Tipos de RAD para Pisos, Revista PI - Pisos Industriais, Brasil, Ano 1, Nº 4, Janeiro de [7] TREML, W. - High Mechanical Resistance, Industrial Flooring Systems, Switzerland, Sika Information, [8] OLIVEIRA, P. - Revestimentos de Alto Desempenho RAD para Pisos - PARTE I, Revista PI - Pisos Industriais, Brasil, Ano 1, Nº 3, Novembro de 2003.

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