MEMORIAL DESCRITIVO: Fôrmas Plásticas Recicláveis

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1 MEMORIAL DESCRITIVO: Fôrmas Plásticas Recicláveis 1. FINALIDADE DE USO, PÚBLICO ALVO. A finalidade desse projeto é substituir a madeira utilizada pela construção civil em suas etapas construtivas tais como: Tapumes; Gabaritos de obra; Bandejas salva vidas, proteções, andaimes, cavaletes e Principalmente em Fôrmas para Concreto Armado. E como materiais incorporados às construções em: Esquadrias (portas e janelas); Forros e rodapés, Mesas, estantes e armários; Estruturas para telhados e Paredes estruturais para casas populares. O público alvo é toda cadeia da construção civil, Construtores, Empreiteiros, prestadores de serviços de locação e pré-fabricação de fôrmas para concreto armado e ainda o consumidor final nas auto-construções ou reformas. O impacto sócio ambiental é extremamente positivo, pois o projeto substitui um grande e problemático consumo, de um insumo básico da construção civil, que causa desmatamento desnecessário, e gera elevado volume de resíduos; pelo reaproveitamento do igualmente problemático, lixo plástico descartado do pósconsumo urbano, através da reciclagem mecânica em alta escala desses resíduos, com impacto social relevante, estimulando a reciclagem, gerando renda para grande parcela da população de baixa capacitação técnica e excluída da sociedade. 2. DIFERENCIAL COMPETITIVO/NOVIDADE DA PROPOSTA. O diferencial competitivo é exatamente o design do produto, que substitui cerca de 2,9 kg de madeira por 1kg de plástico reciclado, reduzindo com isso, aproximadamente 25% do custo de execução do m2 de fôrmas para concreto armado. A novidade proposta é que a implantação do projeto, permite reciclar todos os tipos de resinas do pós-consumo, em alta escala, numa única planta industrial, inclusive o poliestireno expandido (isopor ), alternando as resinas recicladas na produção dos perfis, que serão destinados corretamente conforme a sua aplicação, reduzindo e otimizando com isso os custos produtivos. Exemplo: Os pontaletes e tábuas para tapumes, isolamentos e cavaletes de sinalização podem ser confeccionados em polietileno de baixa a alta densidade e Polipropileno. Já os pontaletes e tábuas para fôrmas para concreto serão confeccionados em Poliestirenos, PET e PVC. 1

2 3. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS Resumo executivo. O projeto consiste em um conjunto de perfis produzidos a partir de resíduos termoplásticos com design inovadores e funções específicas, similares as peças tradicionais padronizadas de madeira tais como: tábuas, sarrafos e pontaletes, mais espesso e vazado internamente, conferindo assim, rigidez e leveza em comparação as peças de madeira, 3.2. Introdução. O Brasil produz diariamente cerca de toneladas de lixo domiciliar [1], com aproximadamente 76% desses resíduos depositados a céu aberto (lixão). Os termoplásticos depositados em lixões ou em aterros sanitários, reduzem a vida útil dos mesmos, pois ocupam grandes volumes e dificultam a troca de gases e líquidos gerados no processo de biodegradação da matéria orgânica. Esse resíduo, pode ser reaproveitado na construção civil com: elevado valor agregado, benefícios sociais, e ambientais. Por outro lado, à construção civil utiliza a madeira como um insumo básico em diversas atividades, principalmente em fôrmas para concreto armado, estimando-se o consumo de m3/ano para essa utilização, causando grande impacto ambiental em função dos desperdícios causados; pela transformação da madeira bruta em perfis tais como: tábuas, sarrafos e pontaletes; na sub-utilização das peças de madeira nos projetos de fôrmas [2], devido a adoção de coeficientes de segurança que reduzem as tensões admissíveis, em função das incertezas do próprio material, garantindo assim a necessária segurança na sua utilização; e por último nas montagens das fôrmas resultando em sobras de pedaços inutilizados (entulho). 2

3 Sem dúvida nenhuma, a madeira é um excelente material na utilização de fôrmas para concreto armado, devido a sua baixa massa específica aparente, baixo custo, elevado módulo de elasticidade com resistências razoáveis, e boa trabalhabilidade. Por isso é o material mais utilizado nessa atividade. A princípio, seria inviável substituir a madeira por termoplásticos nas fôrmas para concreto, pois comparativamente os termoplásticos têm elevada massa específica aparente, custo superior, baixo módulo de elasticidade e resistências superiores, sinalizando que, peças executadas em materiais termoplásticos com as mesmas dimensões que as peças tradicionais de madeira, padronizadas em normas técnicas da ABNT, seriam mais pesadas, mais caras e com elevada deformação no carregamento. A metodologia utilizada para solucionar esses problemas, foi obtida com a conjunção dos conceitos da Resistência dos Materiais, Mecânica dos Sólidos e Sistemas de Qualidade nos processos Industriais, com esses conceitos e as ferramentas da informática, chegamos ao desenvolvimento de um sistema de fôrmas, com a produção de perfis vazados, de maior espessura que os perfis tradicionais de madeira, elevando-se com isso o momento de inércia das peças sem aumento do peso, conseguindo-se assim, grandes carregamentos com pequenas deformações, viabilizando técnica e economicamente o projeto. Em função das características dos materiais termoplásticos, esses perfis podem ser serrados e pregados na obra, porém o grande ganho estará na pré-fabricação de painéis, com a união das peças feita via rebites ou parafusos, que permitirão uma reutilização prolongada. Um outro fator importante é que ao final da obra, o construtor poderá revender os perfis, para a indústria efetuar nova reciclagem. 3

4 3.3. Processo de beneficiamento Metodologia. A viabilidade do projeto foi alcançada com a utilização dos conceitos da Resistência dos Materiais[3], Mecânica dos Sólidos[4], e Sistemas de Qualidade nos processos Industriais. Com esses conceitos e as ferramentas da informática, chegamos ao desenvolvimento de uma planta industrial de beneficiamento de resíduos termoplásticos, com controle de qualidade feito em laboratório de ensaios implantado na própria indústria. A figura 1 mostra o fluxograma do processo de beneficiamento RECEBIMENTO DO RESÍDUO TERMOPLÁSTICO À GRANEL MISTURADO E SUJO DESCARTE DO LODO ESTABILIZADO TRATADO E INERTE EXPEDIÇÃO DOS PRODUTOS ACABADOS PERFIS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL SEPARAÇÃO E LAVAGEM MANUAL GELADEIRA COMPRESSOR DE AR MOAGEM LAVAGEM ETE (7,5 m3/h) PRODUÇÃO (750 kg/h) PROCESSO DE EXTRUSÃO CLASSIFICAÇÃO POR DENSIDADE DESUMIDIFICAÇÃO E CRISTALIZAÇÃO PET, PA, E PC ANÁLISES DE LABORATÓRIO SECAGEM ARMAZENAMENTO SILOS DE 10m3 FLUXOGRAMA Fig. 1 Com o recebimento dos resíduos termoplásticos misturados e sujos, são feitas manualmente a separação e lavagem primária, com inspeção visual da simbologia estampada nas embalagens, e posteriormente a moagem, lavagem, secagem e armazenamento dos resíduos. Com capacidade para 400 ton./mês de beneficiamento, conseguimos elevada taxa interna de retorno do investimento, pois além de agregar valor ao resíduo plástico, o produto final reduz custos para o construtor. Um grande problema na reciclagem tradicional dos termoplásticos é a separação das várias famílias de termoplásticos devido a ausência da simbologia da resina estampada requerendo cuidados no processamento para se obter produtos reciclados com qualidade. 4

5 3.3.2 Separação das resinas termoplásticas Os estudos realizados pelo Instituto de Macro Moléculas da Professora Heloisa Mano (IMA) da Universidade Federal do Rio de Janeiro [5] demonstram uma tendência das resinas termoplásticas manterem uma relação proporcional entre a densidade e o módulo de elasticidade. A figura 2 mostra a relação entre a densidade e o módulo de elasticidade das resinas termoplásticas. Densidade x Mod de Elast kgf/cm ,00 0,50 1,00 1,50 PET PEBD PVC PEAD PP PS PC PA Acrílico Fig. 2 a tendência se mantém na relação entre a densidade e a temperatura de fusão. A figura 3 mostra essa relação Densidade x Temp de fusão PET PEBD PVC PEAD ,00 0,50 1,00 1,50 Temp (oc) Fig.3 PP PS PC PA Acrílico Algumas resinas fogem a essa regra e devem ser tomados alguns cuidados no beneficiamento, entre elas estão os Poliestirenos (PS) os Polipropilenos (PP) e os Acrílicos ( PMMA). 5

6 O produto desenvolvido e sua aplicação em fôrmas para concreto armado necessitam de características físicas bem definidas sendo que o aspecto visual pode ficar em segundo plano, portanto o produto desenvolvido a base de resíduos termoplásticos aceita determinados graus de contaminação de duas ou mais resinas termoplásticas. Com isso pudemos adotar um sistema de classificação e separação das resinas por densidade em tanques com diversas soluções. A figura 4 demonstra o sistema adotado. PP T2= 0,91 PEBD / PEAD T1= 1,00 NÁILON / PS T3= 1,16 ACRÍLICO T4= 1,19 PET / PVC /PC SEPARAÇÃO DAS RESINAS POR DENSIDADE Fig. 4 Projeto da planta industrial cuidadosamente estudado para otimizar a produção e o gerenciamento do beneficiamento de todas as famílias de termoplásticos. 6

7 3.3.3 Produção dos perfis para utilização nas fôrmas para concreto armado. Os perfis são produzidos pelo processo de extrusão, com elevado grau de produtividade, e o fator técnico do desenvolvimento, foi o desenho de seções vazadas de maior espessura que os perfis tradicionais de madeira, elevando-se com isso o momento de inércia das peças sem aumento do peso, conseguindo-se assim, grandes carregamentos com pequenas deformações, viabilizando técnica e economicamente o projeto. A tabela 1 a seguir mostra as características físicas dos perfis desenvolvidos. Tabela 1 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DOS PERFIS Peças de cálculo módulo de espessura área da Momento de resistência seção inércia Tábuas (cm) cm3 cm cm2 cm ,50 4,00 43, , ,00 4,00 26, ,00 Travessão 76,77 15,50 27,73 Travessão 595,00 Guias 204,17 23,00 49,32 Guias 2.348,00 Gravatas/vigas 42,33 12,00 20,05 Gravatas/vigas 254,00 Pontaletes 82,71 14,00 29,76 Pontaletes 579,00 Contraventamento 5,36 4,00 5,76 Contraventamento 10, Utilização em fôrmas para concreto armado. Com as atuais ferramentas da informática, usando análise de elementos finitos via computador -CAE, simulamos o comportamento dos perfis desenhados em CAD, nos serviços de fôrmas. Essas ferramentas, permitem um dimensionamento eficiente, desenvolvendo perfis com o menor consumo possível de material, para a aplicação definida, reduzindo-se com isso seu custo unitário. Os resultados dos projetos de fôrmas, foram extremamente satisfatórios, com espaçamentos, travamentos e escoramentos praticamente iguais, aos projetos tradicionais utilizando a madeira, conforme o demonstrado nas tabelas 2, 3 e 4 a seguir. 7

8 Tabela 2 -Fôrmas para lajes Espessura Esp. trav. Esp Guias Verificação das Escoras da laje (cm) Pé Direito = 280,00 cm 15 Contravent.(s/n) s Material = Espaçamento entre os travessões que as tábuas suportam(cm) PET PEAD PVC PEBD PP PS PC PA Espaçamento entre as guias que os travessões suportam(cm) PET PEAD PVC PEBD PP PS PC PA pet Espaçamento entre as escoras que as guias suportam (cm) PET PEAD PVC PEBD PP PS PC PA Verificação das tábuas Verificação dos travessõesverificação das guias Resina = pet Pet pet OK OK OK Tabela 3 -Fôrmas para vigas Largura = 20 cm Altura = 60 cm Espaçamento entre as gravatas para as tábuas laterais e de fundo resistirem (cm) PET PEAD PVC PEBD PP PS PC PA Tabela 4 -Fôrmas para pilares Tábuas de pet Tirantes a cada = 13,33cm Dimensões seção retangular Face b= 40 cm Pé direito = 280 cm Face d= 120 cm Espaçamento das gravatas = 50,00 cm Com isso, aumentamos a eficiência desses serviços, com uma relação de consumo médio, por metro quadrado de fôrma executada, na ordem de 4,75 kg de resíduos termoplásticos contra 13,75 kg/m2 de madeira [6]; a durabilidade do material termoplástico, é sem dúvida, o grande responsável por essa acentuada redução de consumo de material. A produção industrial dos perfis, permite manter um rigoroso controle de qualidade, e o processo de extrusão, com elevada produtividade aliado ao uso de resíduos, como matéria prima, possibilitou a competitividade do preço final em relação aos perfis de madeira. 8

9 A aplicação dos perfis nos serviços de fôrmas, resulta numa redução de custos que podem chegar na ordem de 25% em relação ao sistema tradicional de madeira, devido a maior produtividade, reutilizações e revenda da sucata. A figura 5 mostra os desenhos das seções. PERFIS Fig. 5 Os perfis podem ser serrados e pregados na obra, porém o grande ganho, estará na préfabricação de painéis, com a união das peças feita via rebites ou parafusos, que permitirão uma reutilização prolongada (fôrma pronta). Outro fator importante, é que ao final da obra o construtor pode revender os perfis para a indústria processar nova reciclagem Conseqüências. Com o desenvolvimento técnico dos perfis para os serviços de fôrmas para concreto armado, conseguimos a viabilidade de utilização em outros serviços na construção civil, utilizando-se a resina correta, para as mais diversas aplicações tais como: tapumes, gabaritos de obras, alojamentos, guarda-corpos e cavaletes de sinalização de trânsito; conferindo ao projeto, uma grande relevância ambiental e social, pois o potencial de utilização dos resíduos termoplásticos, em substituição a madeira via reciclagem, possibilita a geração de renda e empregos para população de baixa capacitação técnica. Assim, é possível desenvolver tecnologias Limpas e Sustentáveis, sem causar desemprego. O setor da construção civil, pode absorver e reutilizar os resíduos termoplásticos, através do beneficiamento e reciclagem, tecnicamente controlada por sistemas de qualidade; e a metodologia de fabricação de perfis vazados, substituem satisfatoriamente a madeira na execução de fôrmas, contribuindo para a redução do desmatamento, aumento da vida útil dos aterros sanitários, economia de energia, redução de custo na execução das fôrmas para concreto, e aumento na oferta de empregos; demonstrando ser um processo totalmente de recuperação ambiental, com ganhos sociais; simplesmente chamado de DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL. 9

10 REFERÊNCIAS: [2] Antonio Moliterno Escoramentos, Cimbramentos, Fôrmas Para Concreto e Travessias em Estruturas de Madeira [5] Eloísa Mano Os Plásticos Reciclados como Materiais Alternativos Na Construção Civil - abril de [1] IPT Lixo Municipal Manual de Gerenciamento Integrado 2ª edição [6] PINI Tabela de composição de preços para orçamentos [3] Sarkis Melconian Resistência dos Materiais -8ª edição [4] Timoshenko/Gere Mecânica dos Sólidos

11 4. IMPACTO AMBIENTAL. O ciclo de vida útil do produto é bastante prolongado, além de serem confeccionados com resíduos do pós-consumo os perfis e as sobras após sua utilização nas obras, serão reciclados novamente num processo contínuo de reutilizações. O mecanismo para o gerenciamento do controle de qualidade necessário, devido a essas sucessivas reciclagens, será feito através de ensaios laboratoriais, com a caracterização de lotes pré-determinados das resinas separadas, moídas e lavadas; que auferirão o grau de comprometimento das condições físico-químicas atuais e reais das resinas. Essas análises determinarão a viabilidade de nova produção dos perfis para obras ou a necessidade da formulação de uma blenda polimérica, incorporando aditivos e cargas, para confecção dos perfis para, Casa Populares e produtos incorporados (esquadrias, estruturas e vedações), prolongando assim ao máximo o ciclo de vida útil do produto. Portanto, o impacto ambiental é totalmente positivo, substituindo a utilização de um recurso natural, que causa devastação (madeira), por uma matéria prima que é um resíduo, também problemático nos centros urbanos (lixo plástico), transformando-os em perfis, através da reciclagem mecânica (geração de renda). Todo esse processo de reciclagem, que é uma atividade industrial limpa, gera um produto para ser utilizado pela construção civil, com redução de custo ( sustentabilidade), e finalmente, esses produtos após serem utilizados, não geram resíduos conforme o esclarecido acima. 11

12 5. MÉRITO AMBIENTAL. Racionalização no uso de recursos naturais como matéria prima, insumos, água e fontes de energia. A implantação do projeto gera DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL com os seguintes benefícios ambientais ligados ao: - Desmatamento ( m3/ano de madeira para fôrmas para concreto ). Inicialmente uma grande racionalização na extração da madeira, preservando a fauna e flora nativa, com a preservação dos recursos florestais. - Gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos. Devido ao alto consumo, o projeto permite um reaproveitamento em alta escala dos resíduos termoplásticos (potencial de mercado para 200 indústrias reciclando 400 ton/mês de resíduos termoplásticos); reutilizando e reciclando todas as resinas do pós-consumo, inclusive o poliestireno expandido, comumente chamado pela marca registrada de isopor. - Consumo de água. O produto desenvolvido gera grande economia de água, pois atualmente as fôrmas executadas em madeira, necessitam desse recurso para saturar as peças, evitando que as mesmas absorvam a água de dosagem do concreto fresco, necessária para a cura e resistência do concreto. - Consumo energético. Nesse aspecto, os benefícios ambientais são verificados em dois pontos distintos: O primeiro se dá na estruturação do setor da reciclagem, que hoje está balizada na reciclagem mecânica dos resíduos termoplásticos transformando-os em produtos intermediários (granulados), gerando duas etapas de consumo energético, uma para essa transformação (fusão) e outra ao serem transformados em produtos finais. No caso do projeto que utiliza a reciclagem dos resíduos, transformando-os diretamente em produto, o consumo energético cai pela metade. O segundo benefício energético, vai ao encontro das regras de implementação do protocolo de Kyoto, pois propicia a redução da queima de combustíveis, utilizados no transporte rodoviário dos produtos florestais, (madeira) para os centros urbanos, uma vez que na implantação do projeto, inexiste esse transporte, onde os resíduos das regiões urbanas são reciclados e reutilizados na própria região. 12

13 Minimização de resíduo, em qualquer fase do ciclo de vida do produto, ou até por utilização de reciclados ou refugos como matéria-prima. O novo produto não gera resíduo, tanto as sobras como as peças no final da sua utilização nas obras, são recicladas, transformando-as em novas peças. Na verdade, esse projeto reduz consideravelmente as sobras e os desperdícios na construção civil, onde a madeira é sem duvida a grande vilã do setor, incidindo custos de remoção desse entulho no final das obras. Utilização de materiais e/ou processos industriais de menor impacto ambiental, como metais pesados, processo ou produtos que possam gerar gases nocivos ao meio ambiente, etc. Em todo o processo de produção, foram adotadas técnicas, procedimentos e processos ambientalmente corretos. No processo de lavagem, que é a etapa mais problemática no reaproveitamento dos resíduos termoplásticos do pós-consumo urbano, foi adotada uma tecnologia de utilização do ozônio, como produto de limpeza e tratamento da água para o reuso. Esse processo dispensa a utilização de produtos químicos de limpeza que possam prejudicar o meio-ambiente. O processo de extrusão adotado, na produção dos perfis, por sua vez controlado pelo laboratório de controle de qualidade, não gera combustão de material, conseqüentemente não gerando gases, e o percentual de volatilização de possíveis produtos químicos é desprezível, uma vez que os resíduos foram devidamente lavados, utilizando o ozônio como reagente (cabe ressaltar que o processo não libera ozônio e sim ele ozoniza água conferindo a ela poder oxidante, bactericida e redutor). Projeto de fase pós-uso: reutilização, reciclagem, desmontagem, degradabilidade, manutenção/substituição de partes, disposição final, etc. Como já mencionado anteriormente, a reutilização e a reciclagem do produto desenvolvido, é objetivo do projeto, que prevê um ciclo contínuo de reutilizações, culminando no aproveitamento dos resíduos reciclados várias vezes, por um processo inovador, com pedido de patente, que possibilita a obtenção de uma blenda polimérica, para a fabricação de peças que serão empregadas nas construções de habitações populares, onde futuramente, ao final da vida útil dessas habitações, esses produtos poderão sofrer uma reciclagem química. 13