Mestrado Integrado em Engenharia Civil. Projeto FEUP. Automação na construção civil

Transcrição

1 Mestrado Integrado em Engenharia Civil Projeto FEUP Automação na construção civil Porto, Outubro 2014

2 Equipa: 3 Faculdade de Engenharia Universidade do Porto Supervisor: João Poças Martins Monitores: Mónica Melo e Rita Silva Alunos e Autores: Afonso Oliveira (up @fe.up.pt) Maria Neves (up @fe.up.pt) Marta Lírio (up @fe.up.pt) Nuno Vieira (up @fe.up.pt) Pedro Almeida (up @fe.up.pt) Pedro Corticeiro (up @fe.up.pt) Ricardo Fernandes (up @fe.up.pt) 2

3 Índice 1. Introdução 4 2. Automação Definição, história e evolução Vantagens e desvantagens Ramos da automação Aplicação da automação à construção civil Vantagens e desvantagens Pré-fabricação como processo de automação na construção civil Definição, história e evolução Exemplos de elementos pré-fabricados Vantagens e desvantagens da pré-fabricação Conclusão Referências bibliográficas.15 3

4 Introdução Este trabalho foi elaborado na disciplina de Projeto FEUP e debruça-se sobre um tema importante e por pouco conhecido: automação, mais concretamente, a automação aplicada à construção civil. Primordialmente, explicar-se-á no que consiste a automação, qual a sua história e evolução até aos dias de hoje bem como as suas vantagens e desvantagens. Também, expor-se-á quais são os ramos em que a automação está presente, não deixando de especificar a sua intervenção na área de engenharia civil, bem como os seus efeitos nas construções propriamente ditas. Posteriormente, falar-se-á na pré-fabricação como processo de automação, na sua história, definição, exemplo reais bem como vantagens e desvantagens. 4

5 Definição, história e evolução da Automação A automação tem como objetivo facilitar a nossa vida, eliminando assim, a mãode-obra pesada, reduzindo custos, e ampliando vastamente a produção. Na produção, graças à automação, houve um grande declínio de desperdício de matérias-primas devido à maximização do modo de utilização das mesmas. Esta também tem benefícios no que toca à segurança do homem, pois evita que este inale ou esteja em contacto com substâncias e poeiras possivelmente prejudiciais à saúde humana. Existiram diversas fases na evolução da indústria da construção civil, cada uma caracterizada por diferentes métodos, tecnologias e arquiteturas próprias. Hoje em dia podem ser encontrados diversos sistemas construtivos, entre estes destacam-se os pré-fabricados em betão armado, que surgiram na década de 50. O sistema pré-fabricado identifica-se com a história da automatização que, por sua vez, está relacionada com o período histórico da mecanização. Com o passar dos anos, as atividades que exigiam mão-de-obra com o auxílio da máquina foram sendo substituídas por automatismos e, hoje em dia, o desenvolvimento dos automatismos industriais de sistemas pré-fabricados está não só ligado aos processos de fabricação mas também aos de transporte, montagem e até ao controlo das consequências desses processos ao meio ambiente. A história da automação identifica-se com a da mecanização, ou seja, com a evolução das ferramentas e máquinas para a produção de bens. Segundo BRUNA (1976), esta evolução pode ser dividida em 3 fases: 1 Nascimento das máquinas genéricas ou polivalentes. (Que reproduzem as mesmas ações anteriormente executadas mas substituindo o uso muscular por outra energia como a de uma cascata) 2 Transformação dos mecanismos. (A máquina motorizada e regulada substitui o homem na capacidade de repetir um ciclo. Cria-se assim uma divisão entre trabalho intelectual de organização e trabalho manual) 3 Segunda Revolução Industrial iniciou-se em torno dos anos 50. Assiste-se de forma gradual à substituição das atividades que o Homem exercia sobre, e com a máquina, por mecanismos. A diligência, avaliação, memória, raciocínio, etc., estão a ser substituídos por automatismos. 5

6 Vantagens e desvantagens da automação A automação tem como objetivo produzir de forma mais rápida e eficaz, baseando-se na substituição do ser humano em tarefas de caráter mais elaborado. Com esta técnica, a manipulação de cargas de grandes dimensões ficou muito mais facilitada, segura e económica. No entanto, para uma empresa adotar os processos de automação tem de se sujeitar a um investimento elevado, correndo o risco de acabar por não ser rentável, visto que pode não ser o mais indicado para a determinada empresa. Desta forma, as empresas podem despender de grandes gastos sem que haja retorno no futuro. Para além disto, os processos de automação requerem grandes espaços físicos, o que é mais um acréscimo ao investimento inicial da empresa. Outras desvantagens ligadas à automação passam pela dispendiosa manutenção das máquinas, e pelo aumento do desemprego, isto porque a mão humana é significativamente prescindível. 6

7 Ramos da automação Vivemos num seculo em que tido se tornou mais simples e comodo graças às novas tecnologias. Deste modo, a sociedade conseguiu tornar-se mais autónoma e eficiente quanto ao processo de informação, realização de projetos, etc. Um dos melhores desenvolvimentos da tecnologia foi a automação. Cada vez mais existe a necessidade de melhorar o nosso nível de vida colocando, em primeiro lugar, a segurança e saúde no trabalho. Assim sendo, a automação terá sido, com certeza, umas das maneiras com mais sucesso para esse fim. Apesar de relativamente pouco divulgada, a automação encontra-se em diversas áreas industriais importantes para o nosso desenvolvimento enquanto cidadãos e enquanto trabalhadores. Entre elas a industria automobilista, mineração e química. Como o próprio nome indica, a primeira industria referida baseia-se na computorização e/ou mecânica. Esta indústria envolve-se com projetos que desenvolvem, fabricam e publicitam a venda de veículos automóveis. A este nível, a automação serve para o mais eficiente e económico modo de confeção das peças automóveis. Já a nível da indústria de mineração debruça-se sobre os processos e mecanismos (a britagem de minérios e transporte e carregamento dos materiais) automáticos usados para sustentar as necessidades básicas da vida humana. No que concerne à indústria química, esta estuda tecnologias e processos complexos que exigem níveis de segurança rigorosos e alta demanda por qualidade e higiene. Assim sendo, estes requisitos dependem da automação que facilita, significativamente, o bom funcionamento dos mesmos. Tendo em conta o nosso curso e o desejo de nos informarmos e crescermos enquanto estudantes de engenharia civil, é de encontro a esta área que o trabalho será desenvolvido. Infelizmente, na área da construção civil, o projeto de automação ainda se encontra numa fase embrionária. Estudos e tentativas persistentes e concisas vão sendo processados para que, juntamente com as outras engenharias e áreas em desenvolvimento se consiga atingir o máximo de conforto e desenvolvimento em todos os sentidos. Seguindo este raciocínio, a automação encontra-se maioritariamente nas áreas de pré-construção. Também este processo sofreu positivos desenvolvimentos, visto que também são evidentes claras evoluções. 7

8 Vantagens e desvantagens da automação na construção civil Unir os bancos de dados separados de vários departamentos (ex.: contabilidade, estoque, vendas, representantes regionais) num sistema de informação comum. O que reduz o número de erros e aumenta a velocidade de processamento de dados. Definir, configurar e padronizar indicadores do planeamento do negócio; Monitorizar e controlar os resultados de forma regular, tanto a nível global como de forma detalhada, o que facilita a tomada de decisões; Identificar pontos de ineficiência, desperdícios e má aplicação de recursos; Otimizar o processo de produção: encurtando o ciclo de produção, otimizando a carga do equipamento e minimizando os recursos das ações. Obter relatórios consolidados em tempo real e uma fonte enorme de indicadores (documentados) extremamente úteis para a gestão; Reduzir os requisitos de controlo através de uma ferramenta automatizada; Aumentar a consistência na aplicação das regras do negócio; Eliminar os custos em impressões e papel; Implementar o workflow, permitindo o estabelecimento de fases manuais e automáticas nos processos, para a passagem de fases, eliminando erros e inconsistências de processo. 8

9 Processos de pré-fabricação em automação Pré-fabricação é um processo construtivo, concentrando-se na confeção e na montagem de componentes num único local e, posteriormente enviá-los para as obras de modo a serem utilizados. Para que a pré-fabricação se torne eficiente é necessária a automação dos processos. Agora, as máquinas passam a substituir a mão-de-obra humana, sendo esta apenas usada no comando da mesma. O facto do processo de fabricação ser realizado por uma máquina, este torna-se instintivamente mais rápido sendo possível ser produzido em maior quantidade, a um menor custo e num espaço curto de tempo. No entanto, a pré-fabricação passa por 3 processos essenciais: 1-Fabricação; 2-Transporte; 3-Montagem; Fabricação É o primeiro processo, onde se fabricam as peças para a construção de forma industrializada. Essas peças não podem ser produzidas em série, pois a automação na área da engenharia civil está muito pouco desenvolvida, o que representa algumas limitações para empresas do setor. Transporte Depois das peças estarem construídas, são transportadas para os lugares onde vão ser construídos edifícios com elementos pré-fabricados. Montagem Depois da realização dos últimos dois processos, os edifícios vão ser construídos através de uma montagem das peças pré-fabricadas. A construção civil tem procurado sistemas mais eficientes de construção com o objetivo de aumentar a produtividade e diminuir o desperdício, o que passa necessariamente pela construção industrializada e um desenvolvimento nos processos de automação relacionados com a construção civil. 9

10 Definição, história e evolução da pré-fabricação A pré-fabricação é um método de construção em que parte ou a totalidade dos elementos são industrializados e montados em estaleiro utilizando equipamentos adequados. Um pré-fabricado é qualquer elemento produzido ou moldado industrialmente, de grandes dimensões. Tem como objectivo racionalizar os métodos construtivos e reduzir o tempo de trabalho. A pré-fabricação surgiu, principalmente, da grande e rápida necessidade de reconstrução de edifícios variados, devido à enorme devastação causada pela segunda guerra mundial nos países mais afetados por volta de Desde então a pré-fabricação sofreu alterações, sendo produto de uma automação cada vez mais computorizada, adaptando-se à época e à necessidade do Homem. No período pós-guerra ( ) os sistemas de pré-fabricação chamavam-se, sistemas de pré-fabricados de ciclo fechado e representavam a tecnologia dominante na altura. Quando se procurou aplicar estes sistemas na construção civil, os mesmos conceitos adotados em outros setores da indústria, alcançou-se a produção em série de elementos pré-fabricados. Entre 1970 e 1980 ocorreram alguns acidentes em edifícios construídos com painéis pré-fabricados de grandes dimensões. Esses acidentes deram lugar a uma rejeição social perante os edifícios construídos com elementos pré-fabricados. Isto levou a uma profunda revisão dos processos construtivos, levando a um período de declínio na utilização dos sistemas pré-fabricados de ciclo fechado de produção. A partir de 1980 a pré-fabricação passou a ser de ciclo aberto, possuindo este novo sistema o objetivo de criação de técnicas, tecnologias e procedimentos de préfabricação mais flexíveis e seguros. Ao contrário do que o sistema de pré-fabricação de ciclo fechado proporcionava, a produção de peças padronizadas que eram compatíveis com diferentes elementos de diversos fabricantes passou a ser possível. Mais recentemente surge uma nova geração de sistemas chamados sistemas de ciclos flexibilizados como necessidade da alta diversidade de tipologia arquitetónica. Os componentes estruturais arquitetónicos vêm sendo cada vez mais empregues em diferentes edifícios, sendo muitas vezes combinados componentes estruturais em betão com outros sistemas construtivos como as construções em aço e madeira. 10

11 Estruturas pré-fabricadas como resultado da automação Atualmente a maioria dos pré-fabricados são resultado da automação, sendo o mais comum e usado, o betão armado. Alguns exemplos são: Pontes, viadutos, passagens superiores Vigas T, I e U. Outro exemplo muito comum de pré-fabricado são os módulos (compartimentos compostos por madeira, alumínio e até plástico) que são pré-fabricados e montados e só depois transportados para o local alvo. 11

12 Vantagens e desvantagens da pré-fabricação A pré-fabricação tem um papel importante e demonstra que será, no futuro, o caminho para uma construção de maior qualidade, mais competitiva e mais eficaz. Vantagens: Contudo, existem várias vantagens e desvantagens. Redução da necessidade de cimbres e andaimes que, pelas grandes dimensões que muitas vezes as estruturas alcançam, implicam um custo muito elevado; Redução da produção de resíduos e ruído em obra e diminuição dos gastos em energia; Aumento da segurança dos trabalhadores, relacionada com a diminuição das horas de trabalho no estaleiro, com o profissionalismo e com a eficácia do equipamento; Alternativa segura à crescente escassez de mão-de-obra e experiente em obra; Rapidez de construção, devido ao facto da montagem dos elementos préfabricados ser o que faz com que se torne menos dependente das condições atmosféricas, facilitando o cumprimento de prazos e programa estabelecidos; Redução de custos de fiscalização e manutenção; O processo repetitivo da pré-fabricação permite um aumento da qualidade e eficiência. A pré-fabricação dá uma maior qualidade, eficiência, fiabilidade, durabilidade, segurança e possibilita uma gestão fácil e eficiente. Desvantagens: Necessidade de grande rigor e controlo nas ligações; Limitação no tamanho das peças por facilidade de transporte; Maior necessidade de controlo de fabricação e muito rigor nas formas e pormenores; A mão-de-obra utilizada tem de ser maioritariamente especializada; Maior exatidão no estudo do projeto e pormenorização, o que leva a um maior controlo e rigor nessa fase, o que pode originar um aumento de custo; 12

13 Conclusão Conforme se depreende do que atrás fica dito, a automação, com vários estágios de evolução, tem visibilidade directa e inequívoca em todas as tarefas relacionadas com a construção civil, desde os actos mais simples às mais complexas estruturas. Todavia, levada ao extremo, a automação tem um efeito social negativo, já que conforme facilmente se depreende, contribui para a diminuição da necessidade de mão-de-obra, com reflexo óbvio no aumento do desemprego. A automação de várias tarefas teve repercussão directa e indiscutível em dois aspectos não desprezáveis da construção civil e que são, por um lado, o aumento da segurança dos trabalhadores e por outro, o aumento da eficácia/produtividade, com diminuição significativa dos preços de execução das empreitadas e inerente abaixamento do custo das mesmas. 13

14 Referências bibliográficas _publica.pdf Fabricados r.pdf locale=pt_pt&metadata_object_ratio=25&side_by_side=false&viewer_url=/view/ac tion/singleviewer.do?&preferred_extension=pdf&delivery_rule_id=5&frameid=1& usepid1=true&usepid2=true 14