ESTUDO DA INCORPORAÇÃO DE RESÍDUOS DA FABRICAÇÃO DE PÁS EÓLICAS PARA AEROGERADORES EM CIMENTO PORTLAND

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1 ESTUDO DA INCORPORAÇÃO DE RESÍDUOS DA FABRICAÇÃO DE PÁS EÓLICAS PARA AEROGERADORES EM CIMENTO PORTLAND STUDY OF THE MERGER OS WASTE FROM THE MANFACTURE OF BLADES FROM WIND TURBINE IN PORTLAND CIMENT Marcos Paulo Minussi Bini, Maria Lúcia Antunes, Juliana Soares Lisboa Campus Unesp Sorocaba Engenharia Ambiental PIBIC/CNPq. Palavras-chave: resíduo; cimento portland; concreto; Keywords: waste; portland cement; concrete; RESUMO 1.INTRODUÇÃO Com o aumento da utilização de tecnologia, a geração de resíduo provindos da produção industrial, tem causando grandes impactos ambientais. A legislação (Lei nº 488/85) vem obrigando as empresas a dispor os seus resíduos de forma a minimizar os impactos ambientais e diminuir o risco a população. Isso demanda dinheiro, tecnologias, energia e espaço físico (BRAGA, 2002). A incorporação de resíduos em outros processos é uma forma minimizar os danos ambientais, pois há um aumento da vida útil do resíduo e o prolongamento da vida dos aterros. Com a incorporação, o resíduo passa a ser matéria-prima e reduz os gastos com a deposição, sendo assim uma produção mais limpa. Em Sorocaba às indústrias que mais se destacam na geração de resíduo sólidos são as de aerogeradores. Com o crescimento do mercado eólico brasileiro e a exportação houve um aumento na produção de pás para as turbinas eólicas. As sedes das duas únicas indústrias que atuam no segmento de usinas eólicas, no Brasil, se localizam em Sorocaba-SP. Um dos maiores desafios dessas empresas é a destinação desses resíduos. Segundo informações internas dos fabricantes, cada pá tem cerca de 7 toneladas e na sua fabricação são gerados de 10% a 15% de resíduo. Como cada aerogerador tem três pás, cada um pode gerar até 3 toneladas de resíduo. Para fabricação das pás é necessário fibra de viro, resina epóxi, madeira bolsa, espuma PVC e um componente catalizador. Nesse processo, a fibra de vidro é impregnada pela resina epoxi em estado líquido que com o passar tempo muda para o estado sólido, em um processo chamado de reação de cura. Esses materiais são considerados, normalmente, como não-recicláveis e seus resíduos possuem como alternativa o aterramento. Depois disso a pá passa por um processo de laminação para que ela tenha um formato aerodinâmico gerando um pó como resíduo, além do resíduo gerado através da perfuração da pá para fixá-la no rotor. Em vista disso, este trabalho apresenta um estudo sobre a incorporação do resíduo pó e resina epóxi, gerados na produção de pás eólicas, em cimento Portland. Com interesse em utilizá-lo na construção civil como blocos sem fins estruturais para construção de muros, guias, calçadas, revestimentos de fachadas, pisos, tetos, etc. 2. OBJETIVOS No intuito de reaproveitar os resíduos gerados pela fabricação de pás eólicas, neste trabalho, foi feita a incorporação desses resíduos como agregados grosso e fino em argamassa e concreto. Avaliou-se através de ensaios baseados em normas técnicas o desempenho mecânico dos corpos de prova confeccionados com esses resíduos, verificando-se como as diferentes concentrações do mesmo influenciam em suas propriedades. 3.MATERIAIS E MÉTODOS Neste trabalho utilizou-se o resíduo na forma de pó (R1) oriundo dos furos das pás eólicas e a resina epóxi curada (R2) que é a sobra do processo de impregnação da fibra de vidro nas pás.

2 3.2. Confecção dos corpos-de-prova Para a avaliação do desempenho mecânico do concreto e argamassa produzida com esses resíduos foram confeccionados corpos-de-prova (CP) conforme a Norma da ABNT NBR 5638 Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos. Corpos-de-prova confeccionados utilizando resíduo pó (R1) Objetivando a fabricação de argamassa, foi feita a substituição do agregado fino pelo resíduo R1. Foram confeccionados dois lotes de argamassa: 1) Utilizando-se o traço 3:1, areia e cimento, em relação à massa dos componentes; 2) utilizando-se o mesmo traço, mas em relação ao volume. Primeiro Lote: fabricou-se 8 CPs com 5% de resíduo, 8 CPs com 15% de resíduo, 4 CPs com 50% de resíduo e 4 CPs com 0% de resíduo para servir de referência. Estes foram confeccionados para a realização do ensaio de resistência à compressão e para o teste de absorção de água. Segundo Lote: Foram confeccionados ao todo nesta etapa 12 CPs com 10% de resíduo, 12 CPs com 20% de resíduo e 8 CPs com 0% de resíduo para servir de referência. Os CPs obtidos nesses lotes foram utilizados para a realização do ensaio de resistência à compressão e para o teste de absorção de água. Após a moldagem os corpos passaram pela cura inicial de 24 horas e foram posteriormente desmoldados e encaminhados para cura final de 28 dias. Sendo que o primeiro lote ficou acondicionado no laboratório da Supermix Concreto S/A à temperatura constante de 23ºC e 95% de umidade relativa do ar. E o segundo lote ficou acondicionado em bacias cobertas de água. Corpos-de-prova confeccionados utilizando o resíduo resina epóxi curada (R2) Foi produzido apenas um lote com 12 CPs, objetivando a fabricação de concreto, substituindo-se parte do agregado grosso pelo resíduo R2. Este lote foi produzido com traço 3:2:1, areia, pedrisco e cimento, respectivamente, em relação ao volume. Confeccionou-se CPs de concreto puro (0% de resíduo) e os demais corpos foram utilizados o mesmo traço, entretanto houve uma substituição de parte do pedrisco pela resina epóxi em porcentagem pré-definida relacionada na Tabela 1. Tabela 1 Proporção em volume dos corpos-de-prova confeccionados Lote Cimento Areia (L) Pedra (L) Resíduo (L) (L) Lote 1 (O%) 1,046 2,093 3,14 - Lote 2 (10%) 1,046 2,093 2,826 0,314 Lote 3 (20%) 1,046 2,093 2,512 0,628 Lote 4 (50%) 1,046 2,093 1,57 1, Ensaio de resistência a compressão Os ensaios de resistência à compressão foram realizados utilizando-se uma prensa hidráulica EMIC do laboratório da Supermix Concreto S/A (Sorocaba). A prensa hidráulica EMIC calcula a resistência à compressão a partir da força aplicada e do deslocamento mensurados no equipamento. Esta força é medida a partir de uma curva de calibração que relaciona a força com a compressão exercida (PINTO, 2005). A prensa hidráulica EMIC computa a força exercida durante a compressão em tonelada força (Tf) com a qual é possível mensurar a resistência à compressão (σ) através da equação 1.

3 Os ensaios de resistência à compressão foram realizados de acordo com a ABNT-NBR Os CPs de argamassa foram preparados com enxofre para as superfícies ficassem mais lisas. Já para os CPs de concreto foi feito o faceamento através de um torno Ensaio de absorção de água O ensaio para a determinação da absorção de água, através de imersão, do índice de vazios e massa específica de argamassa foi realizado seguindo-se a norma ABNT-NBR 9778/ RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaio de Resistência a Compressão No ensaio de compressão realizado nos laboratórios da Super Mix Concreto S/A foram encontrados os valores anotados na Tabela 2 abaixo, sendo Resistência Característica do Concreto à Compressão (fck) é um dos dados utilizados no cálculo estrutural. Sua unidade de medida é o MPa (Mega Pascal). Tabela 2 Valores do Ensaio de Resistência a Compressão Resíduo Lotes % Resíduo Fck (Mpa) 0 2,46 ± 0,25 Lote 1 5 2,23 ± 0, ,40 ± 0,07 R1 0 4,98 ± 0,44 Lote ,39 ± 0, ,99 ± 0,58 0 8,42 ± 0,8 R2 Lote ,1 ± 0, ± 0,3 20 6,02 ± 0,4 A diferença entre as medias das resistências à compressão obtidas para os corpos confeccionados com 5% 10% 15% e 20% do resíduo R1 juntamente com a média dos corpos de controles, notou-se que a resistência à compressão diminuiu conforme aumentou a quantidade de resíduo na confecção da argamassa. Mesmo com essa redução os valores encontrados para resistência a compressão estão dentro das exigências da norma da ABNT. É possivel observar, também, que com o aumento da concentração do resíduo R2, há uma diminuição na resistencia. Como se nota o valor médio da resistencia dos lotes produzidos com 10 e 20% de residuo são bastante proximos. Para esses lotes a redução da resistencia chega a 28,7% da resistencia dos corpos de controle. E a resistencia para os corpos produzidos com 50% de residuo R2 cai pela metade. No entando, quando compara-se os limites de exigências mecâncias determinados pela ABNT-11578, notou-se que todos os lotes são concretos de baixa resistencia mecânica ( < 20 MPa ), até mesmo o lote sem resíduo. Ensaio de absorção O ensaio de absorção foi realizado apenas para os corpos de argamassa (resíduo R1) PRODUZIDOS NO PRIMEIRO LOTE. A Tabela 3 apresenta os valores encontrados para absorção de água, índice de vazios, massa específica seca e massa específica saturada.

4 Lote 1 Tabela 3 Valores encontrados para cada variável do ensaio de Absorção CPs com Resíduo Absorção (%) Índice de Vazios (%) Massa específica seca Massa específica saturada 0% 11,27 19,90 1,76 1,96 5% 14,13 23,43 1,66 1,89 15% 21,57 31,49 1,46 1,77 Observa-se um aumento de absorção de água conforme aumentou a quantidade de resíduo incorporada à argamassa, logo indicando que a porosidade nos CPs com mais resíduo é maior. O mesmo pode ser observado com os valores dos índices de vazios das amostras. A argamassa sem resíduo utilizada como referência apresentou o menor índice de vazios e porcentagem de absorção de água. Com um número maior de vazios os CPs com mais resíduo apresentaram massa específica seca e saturada menor que os CPs com menos resíduo e a argamassa pura. 5. Conclusão Por meio dos ensaios de resistência a compressão conclui-se que os corpos de prova confeccionados para este trabalho com a incorporação de resíduos de fabricação de pás eólicas podem ser utilizados para assentamentos e revestimentos de paredes e tetos para as argamassas e para blocos leves os concretos uma vez que os limites para a resistência à compressões exigidos pela ABNT foram obedecidos. Comparando os ensaios de resistência à compressão e de absorção de água conclui-se que os corpos de prova com maior porcentagem de resíduo apresentam maiores índices de vazios e capacidade de absorção de água resultando em menor resistência à compressão. Pois as amostras que possuem mais resíduos apresentam maior porosidade e quanto maior a quantidade de espaço para a propagação de trincas menor a resistência à compressão do corpo de prova. Posto isto, conclui-se que a incorporação de resíduo da fabricação de pás eólicas para aerogeradores em cimento Portland pode ser uma alternativa para a sua reutilização na construção civil sem fins estruturais. 6.BIBLIOGRAFIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7225: Materiais de pedra e agregados naturais. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11578: Cimento Portland composto. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. Rio de Janeiro, BRAGA, Benedito et.al. Introdução à Engenharia Ambiental O desafio do desenvolvimento sustentável. 2ª Ed. Editora Pearson São Paulo p. PINTO, C. A. Estudo da estabilização por solidificação de resíduos contendo metais pesados f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, APOIO FINANCEIRO: PROPE/UNESP - RENGE

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