Volume 1, Número 1 | Outubro de 2013

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REVISTA
PERNAMBUCANA DE
TECNOLOGIA
U m a p u b l i c a ç ã o d o I n s t i t u t o d e Te c n o l o g i a d e Pe r n a m b u c o - I T E P
Expediente
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ITEP - Revisora de texto
REVISTA PERNAMBUCANA DE TECNOLOGIA
Editada pelo Instituto de Tecnologia de Pernambuco.
v. 1, n.1(2013) – Recife/PE: ITEP/OS, 2012.
Periodicidade: semestral
Sistema requerido: Adobe e Acrobat Reader.
1.Tecnologia - Periódicos
Adriano Batista Dias (FUNDAJ)
Dr. em Economia (VU)
Carlos Welligton de A. P. Sobrinho (ITEP)
MSc. em Engenharia Civil (COPPE/UFRJ)
Celso Vainer Manzatto (EMBRAPA)
Dr. em Produção Vegetal (UENF)
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Dr. em Eng. Química (UNICAMP)
Emídio Cantídio Almeida de Oliveira
(UFRPE/CAPES)
Dr. em Solos e Nutrição de Plantas
(ESALQ)
Frederico Cavalcanti Montenegro (ITEP)
Dr. em Física (UFPE)
Gutemberg de Souza Pimenta
(CENPES/PDEP/TMEC)
MSc. em Metalurgia e Ciência
dos Materiais (UFRJ)
(ITEP) – Presidente do Conselho Editorial
Dr. em Agronomia – Genética e
Melhoramento Vegetal (TAMU)
Osmar Souto Baraúna (ITEP)
Dr. em Engenharia Química (UNICAMP)
Severino Leopoldino Urtiga Filho (UFPE)
Dr. em Eng. Mecânica (UNICAMP)
Silvio José de Macedo (UFPE)
Dr. em Ciências (USP)
Sônia Valéria Pereira (ITEP)
Dra. em Botânica (UFRPE)
Washington Luiz de Barros Melo
(EMBRAPA) Dr. em Física (UFPE)
Yêda Vieira Povoas Tavares (UPE)
Dra. em Eng. de Construção Civil e
Urbana (USP)
Apresentação
A Revista Pernambucana de Tecnologia (RPT) caracteriza-se por ser o veículo
de publicação científica do Instituto de Tecnologia de Pernambuco (ITEP ) e de instituições científicas do Nordeste do Brasil.
Em sua primeira fase, entre 1981 e 1987, o periódico tinha como principal
objetivo divulgar prioritariamente os resultados obtidos pela equipe técnica do ITEP,
destacando-se entre outros temas a construção civil, a tecnologia do gesso e o controle
de qualidade de combustíveis líquidos, notadamente, o etanol.
Por alguns anos a instituição deixou de publicar sua revista, passando a utilizar-se dos novos meios de divulgação científica criados no país para tornar público os
resultados de seus projetos e iniciativas.
Neste momento, o ITEP retoma a publicação da Revista Pernambucana de
Tecnologia e volta a se inserir na comunidade científica regional como uma instituição
provedora de documentos e informações científicas e técnicas relevantes para o meio
acadêmico e empresarial.
Nas duas últimas décadas, do ponto de vista científico e tecnológico não foram
poucos os avanços observados. A informática popularizou-se e atinge a maioria da população mesmo em países em desenvolvimento. A internet e as formas de comunicação
digital tornaram a informação acessível a uma fração da população que dificilmente
conseguiria tornar-se usuária dos meios impressos, somente.
A química analítica, as ciências ambientais, a segurança alimentar, a construção
civil, a engenharia do petróleo e gás, as energias renováveis, a tecnologia ambiental, a biotecnologia, a ciência da computação têm mudado radicalmente a vida do cidadão comum
e colocado o bem estar da população em um patamar inimaginável.
Por outro lado, as mudanças climáticas em curso passaram a fazer parte do
cotidiano das pessoas e merece uma atenção redobrada por parte da comunidade governamental, dos empresários e das instituições de ensino e pesquisa. Neste sentido, a
proposta da Revista Pernambucana de Tecnologia se insere neste novo ambiente tecnológico e espera poder ser mais um instrumento de disseminação científica, tecnológica
e cultural para Pernambuco e o Nordeste.
Por último, o Comitê Editorial da Revista Pernambucana de Tecnologia gostaria de agradecer a todos os autores, colaboradores do ITEP e a comunidade ligada à ciência e tecnologia do estado de Pernambuco pelo apoio em fazer real este instrumento
de divulgação científica.
Contato
Revista Pernambucana de Tecnologia
Conselho Editorial - Editora
Av. Professor Luiz Freire, 700 Cidade Universitária
Recife – PE CEP: 50.740-540
Fones: +55 81 3183-4270 / 4344
E-mail: [email protected]
www.itep.br
Análise do comportamento das chuvas durante os últimos
50 anos (1961 - 2011), na cidade do Recife/PE.
p. 6–14
Vento urbano para autoprodução de energia elétrica em
edifícios.
p. 27–36
Otimização e cinética do uso da lama vermelha no processo
de adsorção do Ni2+ em solução aquosa.
p. 47–56
Estudo da patologia do amarelamento em pré-moldados
de gesso.
p. 72–82
Uma análise da importância do sistema de gestão
ambiental (ISO 14.001) para a indústria de petróleo.
p. 15–26
Gestão escolar e as TIC: uma díade transformadora.
p. 37–46
Potencial alternativo na reciclagem de resíduos de gesso
da construção civil.
p. 57–71
Proposta de metodologia para a elaboração de laudos
e projetos de recuperação estrutural de edifícios em
alvenaria resistente.
p. 83–92
Análise do comportamento das chuvas durante os
últimos 50 anos (1961 – 2011), na cidade do Recife/PE
SOUSA, Wanderson dos Santos1;
ASSIS, Janaína Maria Oliveira2;
SILVA, Romilson Ferreira da1;
CORREIA, Ana Mônica2.
Resumo
Uma grande característica do comportamento das chuvas no município do Recife, assim como em toda
a Zona da Mata e em todo o Litoral de Pernambuco, é a sua variabilidade. As variações nas precipitações refletem claramente a dinâmica atmosférica da região, marcada pela intensa variabilidade, onde
se observa a atuação das Ondas de Leste no período de abril a julho, tornando esse período mais chuvoso. A análise do comportamento da precipitação nas capitais é de extrema importância para o gerenciamento dos recursos hídricos, uma vez que se trata de áreas densamente urbanizadas. Muitas vezes,
sem uma estruturação urbana adequada, a cidade do Recife se encaixa perfeitamente nesse contexto.
Dessa forma, este trabalho tem por objetivo apresentar as características do comportamento das chuvas na cidade do Recife, capital do estado de Pernambuco. Foram utilizados dados mensais observados
e médias anuais de precipitação pluviométrica no período de 1961 a 2011, correspondendo a 50 anos
de observações. Os resultados mostraram a recorrência de valores máximos de precipitação anual dentro de um intervalo de 22, 14 e11 anos, com a distribuição dos anos mais chuvosos e os mais secos,
analisados década a década. Na análise dos desvios-padrões, os resultados mostraram predominância
dos desvios positivos em relação aos desvios negativos.
Palavras-chave: Mudanças climáticas; Variabilidade; Precipitação.
6
Abstract
A great feature of the behavior of the rains in the city of Recife, as well as across the Atlantic and Coastal
Zone of Pernambuco, is its variability. Variations in rainfall clearly reflect the atmospheric dynamics of the
region, marked by intense variability, which shows the action of waves East during April-July, making this
the rainy season. Behavior analysis of precipitation in the capitals is of utmost importance for the management of water resources, since it is densely urbanized and often without an urban structuring appropriate
in this context that perfectly fits the city of Recife. Thus, this paper aims to present the characteristics of the
behavior of the rains in the city of Recife, capital of Pernambuco state. We used monthly data and observed
average annual rainfall for the period 1961 to 2011, corresponding to 50 years of observations. The results
showed recurrence of maximum annual rainfall within a range of 22, 14 and 11 years, with the distribution
of the rainiest years and the driest, analyzed decade to decade. In the analysis of standard deviations, the
results showed a predominance of positive deviations with respect to negative deviations.
Keywords: Climate change; Variability; Rainfall.
1
Meteorologista da Unidade de Hidrometeorologia do Instituto de Tecnologia de Pernambuco
HIDROMET — UGEO/ITEP, Recife-PE — Email: [email protected], [email protected]
2
Geógrafa da Unidade de Hidrometeorologia do Instituto de Tecnologia de Pernambuco
HIDROMET — UGEO/ITEP, Recife-PE — Email:[email protected], [email protected]
Revista Pernambucana de Tecnologia, Recife, v. 1, n. 1, p. 6–14, jun, 2013
últimos 50 anos (1961 - 2011), na cidade do Recife/PE
1 | Introdução
De acordo com Marengo (2012), a região
Nordeste do Brasil caracteriza-se naturalmente
com alto potencial para evaporação da água em
função da grande disponibilidade de energia solar e altas temperaturas. Aumentos de temperatura associados à mudança de clima decorrente do
aquecimento global, independente do que possa
vir a ocorrer com as chuvas, já seriam suficientes
para causar maior evaporação dos lagos, açudes
e reservatórios e maior demanda evaporativa das
plantas. Isto é, a menos que haja aumento de chuvas, a água se tornará um bem mais escasso, com
sérias consequências para a sustentabilidade do
desenvolvimento regional.
7
É de grande relevância a análise do comportamento das chuvas na Região Nordeste do Brasil,
devido, principalmente, à sua irregularidade, uma
vez que as variáveis climáticas são muito importantes não só sob o enfoque climático mas também
pelas consequências de ordem social e econômica. Segundo Zanella (2006), vários fenômenos ligados às novas condições climáticas nas cidades,
nessas últimas décadas, tais como o aumento da
temperatura, a poluição atmosférica, as chuvas
mais intensas, entre outros, passam a fazer parte
do cotidiano da população, tornando-a vulnerável
a inúmeros problemas deles decorrentes.
gir dois níveis: o da dimensão socioeconômica e o
da ambiental. Na dimensão socioeconômica, compreende a influência dos fenômenos atmosféricos
e dos padrões climáticos na estruturação do território e no cotidiano da sociedade, território esse
que pode ser modificado em função da variabilidade decorrente das alterações climáticas.
Segundo Tucci (2002), as definições utilizadas na literatura sobre alterações climáticas se
diferenciam de acordo com a inclusão dos efeitos
antrópicos na identificação da variabilidade. O Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima
(IPCC, 2001) define mudança climática como as
mudanças temporais do clima devido à variabilidade natural e/ou resultados de atividades humanas. Outros autores, como Eerola (2003), Ichikawa
(2004) e Sturm et al. (2005) adotam, para o mesmo termo, a definição de mudanças associadas direta ou indiretamente às atividades humanas que
alterem a variabilidade climática natural observada num determinado período.
Com o objetivo de analisar as mudanças climáticas sobre o Nordeste do Brasil, é importante
conceituar os processos que influenciam o padrão
das distribuições pluviométricas, tanto espacial
quanto temporal. Nesse contexto, um fator relevante a ser destacado é a irregularidade na distribuição dos índices pluviométricos, associado à alta
variabilidade interanual da precipitação na região
tropical, com alguns anos secos e outros chuvosos.
Diversos fatores podem contribuir para explicar a
alta variabilidade da precipitação sobre o Nordeste do Brasil, dentre os quais podem ser citados a
flutuação nos valores de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) do Oceano Pacífico Tropical Sul e
do Atlântico Sul. No geral, os valores das anomalias
das TSMs, do Pacífico Tropical e Atlântico estão associados a mudanças no padrão da circulação geral da atmosfera e consequentes variações na precipitação do Nordeste do Brasil (ARAÚJO, 2009).
As cidades brasileiras vêm sofrendo um
acelerado processo de modificação da paisagem,
decorrente da necessidade crescente de urbanização. A cidade do Recife encontra-se inserida
nessa configuração, que é responsável pelas atuais formas do uso e ocupação do solo. Esse intenso processo de urbanização, principalmente nas
últimas décadas, tem proporcionado fatores negativos ao ambiente, dentre eles, a ocupação de
encostas e margens fluviais, que, associada aos
eventos de precipitação, acaba por provocar alagamentos mais constantes e corriqueiros. De acordo
com Brandão (2001), os impactos pluviais são, na
maioria das vezes, enquadrados na categoria de A maioria dos estudos sobre precipitação
eventos naturais extremos ou desastres naturais, pluviométrica utiliza como método geral a defidependendo de sua magnitude e extensão.
nição de tendências pluviométricas em longos
períodos de tempo, para que se possa analisar a
Seguindo esse mesmo raciocínio, segundo variabilidade real dos valores médios (FIGUEIRÓ
Sant’Anna Neto (2008), o estudo do clima e de seus e COELHO NETTO, 2004). Com efeito, AYOADE
impactos, numa perspectiva geográfica, deve atin- (1983) destacou que os totais de precipitação são
normalmente distribuídos, o que permite uma
análise mais confiável, exceto em áreas onde a precipitação pluvial anual média seja inferior a 750
mm. Nesse sentido, a grande dificuldade de proceder à tal análise residiria na escassez de dados
climáticos confiáveis, principalmente em um longo período de tempo.
8
ponde ao município de Recife, capital do estado
de Pernambuco, região Nordeste do Brasil. Pertence à Mesorregião Metropolitana do Recife (Figura 1) e possui uma área de aproximadamente
219,493km2. A Região Metropolitana do Recife é a
mais populosa do Nordeste e a quinta maior metrópole do Brasil. De acordo com PERNAMBUCO
(2006), o município de Recife possui uma com
O objeto de estudo deste trabalho é a cidade posição territorial de 67,4% de morros, 23,3% de
do Recife, capital do estado de Pernambuco, que se planícies, 9,3% de zona aquática (Litorânea e Bailocaliza na Mesorregião Metropolitana do Recife. xo Estuário).
Dessa forma, o presente trabalho se propõe a reA região estudada está inserida geomorfoalizar uma análise do comportamento das chuvas na cidade do Recife, no período de 1961 a 2011, logicamente, na bacia Pernambuco/Paraíba, precompreendendo 50 anos de observações. Essa cisamente na Planície do Recife, que é constituída
análise é muito relevante, uma vez que Recife se por sedimentos de origem fluvial (sistemas Capicaracteriza por possuir uma variabilidade das chu- baribe e Beberibe) e de origem marinha, mas movas e uma diversidade nos padrões de ocupação do dernamente, por aterros de sedimentos do Grupo
solo, onde os impactos das precipitações têm gran- Barreiras nas áreas de terraços fluviais. Verificade significado nas áreas urbanas, devido ao fato de se, ainda, a ocorrência de mangues nas margens
do rio Capibaribe (PERNAMBUCO, 2010).
serem relacionados a eventos de alagamentos.
2 | Materiais e processos
A bacia sedimentar Pernambuco/Paraíba
ocorre a partir do lineamento Pernambuco, ao lon2.1 | Área de estudo
A área de estudo dessa pesquisa corres- go de todo o Litoral Norte da região metropolitana
Figura 1: Localização do município de Recife.
Fonte: Autores
do Recife, constituindo-se em uma faixa continental, que, exibindo largura média em torno de 20km,
se estreita quase que abruptamente nas proximidades do lineamento Pernambuco, para assumir
uma largura média de 8km. É formada por uma sequência de rochas sedimentares, que vão desde o
Cretáceo, com as formações Beberibe e Gramame,
até o Terciário, com a formação Maria Farinha e o
Grupo Barreiras.
9
Apresenta solos sedimentares, pouco consolidados com textura areno-argilosa, representados por fração arenosa fina carreada, decorrente
dos processos erosivos ao longo de toda a sua Bacia (PERNAMBUCO, 2010). Essas características,
associadas ao processo de ocupação e à irregularidade das precipitações, vêm gerando situações de
risco natural para a população, que ocupa a área.
Em relação ao regime pluviométrico, Recife é caracterizada pela alta variabilidade espacial
e temporal das chuvas, possuindo clima tropical
chuvoso (tipo As’ na classificação de Köppen) ou
clima úmido. O período que apresenta os maiores
valores de precipitação é de aproximadamente 6
meses de duração, que se estende de março a agosto, entretanto apresenta um período máximo de
chuva (estação chuvosa), que vai de abril a julho,
cujos valores são de aproximadamente 60% da
chuva anual.
De acordo com o banco de dados da Unidade de Hidrometeorologia do Instituto de Tecnologia do estado de Pernambuco (HIDROMET/ITEP),
o município do Recife possui precipitação total
anual acima de 2.000mm, e suas temperaturas variam em torno dos 25°C, ao longo do ano, devido
à proximidade com o mar. Janeiro possui as temperaturas mais altas com aproximadamente 30°C,
e as temperaturas mais baixas concentram-se no
mês de julho, com aproximadamente 20°C. A umidade relativa do ar é alta, atingindo um valor médio anual em torno dos 80%, entre abril e julho,
chegando a atingir, algumas vezes, os 100% (PERNAMBUCO, 2006).
Os sistemas atmosféricos, que mais contribuem na precipitação da Região Metropolitana do
Recife, são os Sistemas Frontais (em menor frequência), os Distúrbios Ondulatórios de Leste e as
Brisas Marítimas e Terrestres, sendo estes últimos
originados no Oceano Atlântico. As Ondas de Leste são mais comuns no outono/inverno, empurradas pelos alísios de sudeste. Elas atingem a costa
oriental do Nordeste, trazendo chuvas fortes. Outro indutor de precipitações é a ZCIT (Zona da Convergência Intertropical), perturbação associada à
expansão para o hemisfério sul do equador térmico (zona de ascensão dos alísios por convecção
térmica). A ZCIT atinge o Recife, principalmente no
outono, e causa chuvas com trovoadas e mudança
na direção dos ventos de SE para NE, ou mesmo,
calmarias. Devido à irregularidade espacial de sua
ocorrência, é difícil prever quando a ZCIT estará
sobre o Recife, e, mesmo, sua ocorrência de ano
para ano é sujeita à grande variabilidade (PERNAMBUCO, 2006).
2.2 | Procedimentos metodológicos
Para o desenvolvimento deste trabalho, foram utilizados dados mensais e médias anuais de
precipitação pluviométrica da cidade do Recife,
compreendendo o período de 1961 a 2011 e correspondendo a 50 anos de dados observados. Esses dados foram coletados na HIDROMET/ITEP.
Por meio desses dados, foram elaborados
gráficos com a variabilidade anual das precipitações assim como uma análise do desvio-padrão relativo e absoluto.
Segundo Meis et al. (1981), podem-se analisar as precipitações no decorrer do tempo de diferentes maneiras, possibilitando o reconhecimento do seu comportamento geral, dos seus padrões
habituais e extremos.
Foi efetuada uma análise de frequência das
distribuições dos totais anuais das chuvas mediante
a elaboração dos gráficos. Utilizou-se a escala proposta por Meis et al. (1981), empregada por Xavier
e Dornelas (2005), definida da seguinte forma: os
valores anuais que mais se aproximaram do valor
médio, foram caracterizados como intermediários,
e os valores de precipitação anual que se afastaram
da média foram considerados como representativos
para os anos mais secos e mais úmidos. Utilizou-se
uma escala de variação de 25% em relação à média
para os meses intermediários; valores acima da escala caracterizaram-se como anos muito chuvosos,
10
e os abaixo dos 25%, anos secos (XAVIER e DORNE- dência de diminuição desses totais anuais ao lonLAS, 2005).
go dos 50 anos, com um decréscimo de 0,002mm.
ano-1, totalizando 0,1mm em toda a série. Contu3 | Resultados
do, não é possível afirmar que se trata de alguma
A variabilidade da precipitação se consti- mudança climática, pois, como já se mencionou
tui em uma das características principais do re- anteriormente, a variabilidade pluviométrica
gime de chuvas na cidade do Recife. Tratando-se pode alterar essa tendência nos próximos anos.
de uma região de clima tropical seco e úmido, Souza e Azevedo (2012), em trabalho realizaRecife possui uma pluviosidade extremamente do também para o município de Recife, entre
irregular, com sua intensidade variando bastan- os anos de 1961 e 2008, analisaram os índices
te ao longo dos anos. Na Figura 2, apresenta-se climáticos por meio do software RClimdex, em
a distribuição da precipitação anual entre os que foram encontradas tendências negativas, de
anos de 1961 a 2011, em que a média anual foi diminuição da precipitação total anual, embora
de 2303mm. Os índices de precipitação de 2000- não significativas.
2500mm foram mais frequentes, ocorrendo em 35
A significativa variabilidade pluviomédos 50 anos estudados. Apenas 3 anos apresenta- trica
que
ocorre na área de estudo resulta em
ram precipitação anual abaixo dos 1500 mm, e somente 14 dos 50 anos apresentaram precipitação notáveis desvios anuais. Como se observa na Fiacima dos 2500mm. Os anos de 1964, 1986, 2000 gura 3, durante os 50 anos, o que apresentou o
e 2011 foram os que apresentaram os maiores maior índice anual foi o ano de 1964, resultanacumulados anuais de precipitação, apresentando em uma variação positiva em relação à normal de 61%, apresentando um desvio absoluto
do acima dos 3000mm.
de 1330mm. Por outro lado, o ano de 1998 foi o
A análise da distribuição das chuvas no mais seco registrado em toda a série, apresenmunicípio de Recife demonstrou uma leve ten- tando variação negativa de 43% em relação à
Figura 2: Distribuição temporal da precipitação anual na cidade do Recife entre 1961 a 2011.
média histórica, com um desvio absoluto negativo de 947mm. O fenômeno El Niño, que ocorreu
nos anos de 1997/1998, influenciou na redução
considerável das chuvas nesses anos, uma vez
que, em anos de El Niño, se observa uma diminuição dos totais pluviométricos na região Nordeste, provocando, em alguns anos, secas severas. A amplitude térmica em relação ao ano mais
chuvoso e o mais seco foi de 2277mm.
11
Como se observa na Figura 3, houve 31
desvios positivos e 19 desvios negativos ao longo da série histórica estudada, sendo os valores
positivos mais relevantes que os valores negativos. Mesmo não sendo comum uma sequência
longa de desvios positivos ou negativos, eles
ocorreram com certa frequência, de um ano
para outro, acontecendo, no máximo, por três
anos consecutivos, como pode ser observado
nos anos de 1981, 1982 e 1983, que apresentaram desvios negativos. Ainda em relação aos
desvios negativos, podem ser citados também os
anos de 1997, 1998 e 1999, que apresentaram
o maior pico de variação negativa em relação à
Figura 3: Desvio da precipitação anual em relação à média histórica.
média de toda a série histórica. Esses anos citados, que apresentaram o maior desvio negativo,
se caracterizam por serem anos de forte El Niño,
dentre eles, destacam-se 1993 e 1998, caracterizando-se como anos extremamente secos. De
acordo com Oliveira (2001), as intensidades dos
eventos variam bastante de caso a caso, sendo o
El Niño mais intenso, desde as observações de
TSM, os de 1982/1983, 1993 e 1997/ 1998.
Na Tabela 1, estão descritos os valores
da precipitação total anual, as médias históricas do período de 1961 a 2011, juntamente com
o desvio absoluto e desvio relativo. Em relação
aos desvios positivos, destacaram-se os anos de
1964, 1986, 2000 e 2011, por apresentarem os
maiores picos de variação positiva em relação
à média histórica. Desvios semelhantes a esses
não são raros e ocorrem, também, com frequência, de um ano para outro, como observado
nos anos de 1963 a 1967, 1973 a 1978 e 1984
a 1990, acontecendo, no máximo, por seis anos
consecutivos, o dobro de tempo dos desvios negativos consecutivos.
Tabela 1: Totais anuais pluviométricos da série (1961-2011). Caracterização do ano, segundo método proposto por Meis et al. (1981).
ANO
12
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Precipitação
total (mm)
2161
1956
2046
3527
2293
2674
2409
1789
2284
2912
2179
2003
2909
2315
2236
2226
2261
2746
1899
2259
1656
2085
1860
2870
2514
3441
2446
2455
2639
2478
2182
2491
1327
2689
1912
2364
1912
1250
1484
3437
1988
2489
2171
2533
2316
1981
2174
2439
2574
1929
3221
Média histórica
(mm)
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
2197
Desvio (mm)
Desvio (%)
Caracterização
-36
-241
-151
1330
96
477
212
-408
87
715
-18
-194
712
118
39
29
64
549
-298
62
-541
-112
-337
673
317
1244
249
258
442
281
-15
294
-870
492
-285
167
-285
-947
-713
1240
-209
292
-26
336
119
-216
-23
242
377
-268
1024
-2
-11
-7
61
4
22
10
-19
4
33
-1
-9
32
5
2
1
3
25
-14
3
-25
-5
-15
31
14
57
11
12
20
13
-1
13
-40
22
-13
8
-13
-43
-32
56
-10
13
-1
15
5
-10
-1
11
17
-12
47
Normal
Normal
Normal
Muito chuvoso
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Muito chuvoso
Normal
Normal
Muito chuvoso
Normal
Normal
Normal
Normal
Muito chuvoso
Normal
Normal
Muito seco
Normal
Normal
Muito chuvoso
Normal
Muito chuvoso
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Muito seco
Normal
Normal
Normal
Normal
Muito seco
Muito seco
Muito chuvoso
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Muito chuvoso
A variabilidade também foi expressa na caracterização do ano seco, chuvoso ou normal, de
acordo com o desvio em relação à média, como observado na Tabela acima. No total dos 50 anos, 39
foram classificados como normais, 8 anos, como
muito chuvosos, e apenas 3 como muito secos. Em
todas as décadas, prevaleceram anos normais. Na
primeira década da série (1961-1970), foram registradas 2 ocorrências de anos chuvosos nos anos
de 1964 e 1970, seguindo-se do restante de anos
com o total pluviométrico dentro da normalidade.
13
Na segunda década (1971-1980), houve o
registro de 2 anos chuvosos em 1973 e 1978, tendo
os demais se caracterizado como anos normais. Na
década seguinte (1981-1990), foram observados
2 registros de anos muito chuvosos, os de 1984 e
1986, e 1 registro de ano muito seco, o de 1981.
Na década de 1991 – 2000, foi observada uma significativa mudança no comportamento da precipitação, em que 6 anos foram classificados com as
chuvas dentro da normalidade, 3, de anos muito
secos (1993, 1998 e 1999), e apenas um município
foi classificado como muito chuvoso (2000). Essa
década de 1991 a 2000 foi a que mais apresentou
anos muitos secos dentre as demais, somando-se
3 anos, que foram justamente os anos classificados
como de El Niño forte (CPTEC / INPE, 2012).
A década de 2001 a 2010 foi a única, que
apresentou todos os anos com os totais pluviométricos anuais dentro da normalidade, sem nenhum
ano muito seco ou muito chuvoso. O ano de 2011,
que se encontra isolado nessa última década, foi
classificado como muito chuvoso. A precipitação
se mostrou bastante variável, não apenas de ano a
ano mas também entre as décadas.
Os anos mais chuvosos foram distribuídos
em três décadas, que são as 3 primeiras do período
estudado. Entretanto, os anos mais secos, principalmente os 3 anos mais acentuados, ocorreram
na década de 90, década essa que apresentou 2
anos com fenômenos de El Niño forte, que foram os
anos de 1993 e 1998. A análise da distribuição das
chuvas no município de Recife demonstrou, também, ligeira tendência de diminuição desses totais
anuais ao longo dos 50 anos estudados.
Em síntese, mesmo sendo a série amostral
um período de dados bastante relevante, ou mesmo, possuindo um período de 50 anos, é necessário que seja ampliada a série dos dados durante a
segunda década do século XXI, para uma avaliação
futura mais precisa; com isso, sugere-se uma continuidade dessas análises nos anos subsequentes.
Em relação aos desvios, encontrou-se uma
predominância dos desvios positivos, que apresentaram uma variação positiva em relação à normal. Os desvios negativos, no período, foram encontrados em 19 anos, e os desvios positivos, em
31 anos. Quanto à análise realizada, esta permitiu
identificar os meses mais chuvosos e secos, apresentando, também, os meses mais variáveis e, por
isso, difíceis quanto à previsão bem como à probabilidade de recorrência no decorrer do tempo.
4 | Conclusão
Os resultados obtidos no presente trabalho
mostraram algumas tendências negativas de diminuição das chuvas, mesmo com a alta variabilidade
das precipitações ao longo da série amostral, que
compreendeu de 50 anos (1961 a 2011). Foi evidenciada a recorrência de valores máximos de precipitação anual dentro de um intervalo de 22, 14 e
11 anos, cujos picos ocorreram nos anos de 1964,
1986, 2000 e 2011.
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14
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Uma análise da importância do sistema de gestão
ambiental (ISO 14.001) para a indústria de petróleo1
FEITOSA, W. L. Almeida2;
FEITOSA ,L. C. Costa3;
SANTOS, J. V. Cardoso4
Resumo
O presente trabalho apresenta informações referentes à relação homem – natureza e aos problemas
ambientais surgidos após a Revolução Industrial. Todos esses problemas ambientais só foram considerados no âmbito empresarial, a partir do século XX, quando começaram a ser realizados encontros
para discutir, rever e propor soluções que pudessem conciliar o desenvolvimento econômico e o social
com a questão ambiental. Com o passar dos séculos, considerando-se o desenvolvimento e os avanços
tecnológicos surgidos com a industrialização, houve uma necessidade de padronização para a produção. Com isso, foram criadas as normas nacionais e internacionais. A partir da criação de inúmeras
normas, surge a ISO 14001, que estabelece critérios para o sistema de gestão ambiental em empresas.
Palavras-chave: Indústria; Gestão Ambiental; ISO 14001; Petróleo
Abstract
15
This paper presents information regarding the relationship between man and nature and environmental
problems arising after the Industrial Revolution. All these environmental problems were only taken into
account in business from the twentieth century when it began to be conducted meetings to discuss, review
and propose solutions that would reconcile economic development with social and environmental issues.
Throughout the Ages, with development and technological advances that have arisen with industrialization, there was a need to standardize the production and with it came to national and international
standards. After the emergence of numerous standards, appears the ISO 14001, which establishes criteria
for the environmental management system in enterprises.
Keywords: Industry; Environmental Management; ISO 14001; Oil
Artigo apresentado como Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia de Produção da Faculdade Apoio/UNIFASS.
1
Graduando em Engenharia de Produção pela Faculdade Apoio/UNIFASS; Licenciado em Geografia (Centro Universitário do
Norte – UNINORTE); Pós-Graduado no Curso de Especialização em Desenvolvimento Sustentável da Amazônia com Ênfase em
Gestão e Educação Ambiental (Faculdade Salesiana Dom Bosco – FSDB).
3
Graduanda em Engenharia de Produção pela Faculdade Apoio/UNIFASS; Graduada em Tecnologia da Informática (Centro
Universitário Newton Paiva),
4
Orientador da Disciplina de TCC do Curso de Engenharia de Produção da Faculdade Apoio/UNIFASS; Graduado em Física (UFBa), PósGraduado em Física do Estado Sólido (UFBa); Analista de Sistemas, Pós-Graduado em Auditoria Interna (UNEB - Universidade do Estado
da Bahia, UCSAL - Universidade Católica de Salvador e AUDIBRA - Associação dos Auditores do Brasil); Pós-Graduado em Psicopedagogia
(UNC - Universidade Contemporânea); Mestre em Administração e Comércio Internacional (CESEC/UNEX - Universidade de Extremadura /
Espanha/ Badajox); Doutor Honoris Causa (Open Internacional University for Complementary Medicines - UNIMEC).
2
Uma análise da importância do sistema de gestão ambiental
(ISO 14.001) para a indústria de petróleo
1 | Introdução
Hoje vivemos em uma sociedade que se
tornou altamente consumista, que acaba exigindo produtos de qualidade e que atendam padrões
normativos nacionais, internacionais e legais no
seu processo de produção. Todo esse processo é
alavancado com a Revolução industrial, que, por si
só, necessitou de recursos naturais para alimentar
a necessidade de produção de produtos e serviços
em escala global.
Além dos recursos naturais empregados na
produção de produtos e serviços, as indústrias necessitaram de recursos energéticos (carvão mineral e petróleo), que suprissem a demanda ao longo
dos séculos, causando impactos significativos em
toda a sua cadeia (exploração, produção, transporte, refino e abastecimento).
16
Ao longo dos anos, a partir de exigências
legais, normativas e mudanças de hábitos de consumo, foram criadas padronizações para que se
pudesse garantir um produto e/ou serviço de qualidade e ambientalmente adequado, sendo com
isso criada a série de normas ISO 14000, que fornecem diretrizes, princípios e procedimentos para
a implantação de um sistema de gestão ambiental
para empresas.
ambientais em todas as etapas do segmento e, por
último, discute acerca das vantagens e dos benefícios que a série de normas ISO 14000 pode trazer
para a indústria do petróleo.
2 | Problemas ambientais
As relações dos problemas ambientais identificados no presente estão associadas à relação
homem-natureza no processo histórico do qual a
sociedade necessita e utiliza a natureza para sua sobrevivência. Essa inter-relação há algum tempo vem
sendo a preocupação em escala global na busca de
alternativas racionais e sustentáveis para reverter
esse modelo de exploração e utilização dos recursos
naturais.
[...] A interação do homem com o meio ambiente,
quer seja ela harmônica ou não, provoca sérias
mudanças em nível global. Essas mudanças, decorrentes da relação histórica sociedade-natureza, têm gerado profundas discussões sobre as
questões ambientais em todos os segmentos da
sociedade. Discute-se a ação do homem sobre
o meio ambiente (e suas consequências), em
escolas, igrejas, associações de classe, ONGs, indústrias, entre outros segmentos da sociedade.
BASTOS & FREITAS (2006, p. 17).
Este trabalho tem por objetivo analisar a
importância do sistema de gestão ambiental para
a indústria de petróleo em toda sua cadeia, incluindo a exploração, a produção, o transporte, o
refino e o abastecimento. Também tem como objetivo avaliar alguns benefícios que a série de normas ISO 14000 pode produzir para esse segmento
da indústria, tendo em vista que produz impactos
ambientais de alto potencial para os sistemas ambientais naturais.
Esses problemas têm seu processo acelerado a partir da Revolução Industrial, no século XVIII,
que alterou toda a cadeia produtiva dos sistemas
das indústrias. Esse processo desencadeou sérios
problemas ambientais, baseados na exploração insustentável de recursos naturais para a produção,
a mecanização dos processos e a produção em larga escala.
A primeira parte do artigo baseia-se nos
principais problemas ambientais existentes até
os dias atuais A segunda parte trata do surgimento da padronização da história da ISO. A próxima
etapa refere-se à ISO 14001, uma breve apresentação e sua estrutura. A quarta parte contempla a
indústria do petróleo e seus principais problemas
Apesar de os problemas ambientais serem considerados como um problema de grande relevância após a Revolução Industrial,
pode-se dizer que só foi concebido como preo-
A produção deste artigo baseia-se numa
extensa e exaustiva revisão bibliográfica, na busca
de informações em diversas fontes que pudessem
consolidar a sua conclusão.
[...] O agravamento dos problemas ambientais,
decorrentes da atividade humana se deu, principalmente, a partir da Revolução Industrial,
em virtude da produção em grande escala. O
homem começou a produzir freneticamente e,
como consequência, a poluir em larga escala.
MOREIRA (2006. p. 25).
Figura 01: Modelo de Gestão Ambiental Sustentável.
Modelo de Gestão Ambiental Sustentável
Economia
Homem
Meio
Ambiente
Forma Racional
Desenvolvimento
Novas Tecnologias
Sustentável
Educação
Ambiental
Redução dos Recursos
Não-Renováveis
Uso Sustentável dos
Recursos Naturais
Gestão
Ambiental
Maior utilização dos
Recursos Renováveis
Utilização de Conhecimentos
Tradicionais
Qualidade de Vida
17
Fonte: Waghinton Feitosa / 2007.
cupação no âmbito empresarial, a partir do século XX em meados da década de 60 pelo Clube
de Roma1 , composto por cientistas, industriais
e políticos que tinham como objetivo discutir e
analisar os limites de crescimento econômico,
considerando-se o uso dos recursos naturais.
Em 1972, em Estocolmo2, Suécia, foi realizada a primeira Conferência das Nações Unidas
Figura 02: Grandes Encontros Ambientais.
para o Meio Ambiente, com a participação de
113 países para se discutir o modelo de desenvolvimento e as questões ambientais. A ECO
923 realizada no Brasil veio consolidar por um
novo modelo de desenvolvimento, baseado no
uso dos recursos de forma racional, por meio
do conceito paradigmático do Desenvolvimento
Sustentável JABBOUR & SANTOS (2005:02).
REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
Séc. XVIII
CLUBE DE ROMA
1968
ESTOCOLMO
1972
Fonte: Wasghinton Feitosa / 2010.
ECO 92
1992
1
O Clube de Roma é um grupo de pessoas ilustres, que se reúnem para debater um vasto conjunto de assuntos relacionados à política, economia internacional e, sobretudo, ao meio ambiente e ao desenvolvimento sustentável. Foi fundado em 1968 por Aurélio Peccei, industrial e acadêmico italiano, e
Alexander King, cientista escocês.
2
A conferência de Estocolmo, realizada em 1972, foi a primeira atitude mundial em tentar organizar as relações de Homem e Meio Ambiente. Na capital da Suécia, Estocolmo, a sociedade científica já detectava graves problemas futuros por razão da poluição atmosférica, provocada pelas indústrias.
3
A ECO-92, Rio-92, Cúpula ou Cimeira da Terra são nomes pelos quais é mais conhecida a Conferência das Nações Unidas para o Meio Ambiente e o
Desenvolvimento (CNUMAD), realizada entre 3 e 14 de junho de 1992, no Rio de Janeiro. O seu objetivo principal era buscar meios de conciliar o desenvolvimento sócio-econômico com a conservação e proteção dos ecossistemas da Terra.
2.1 | Ações humanas
Ao longo dos séculos, o homem vem transformando a natureza devido a sua relação estabelecida
com o meio. Essa transformação acaba ocasionando inúmeros impactos ao meio natural, que, em sua
grande maioria, são nocivos aos seres vivos (homem,
fauna, flora e etc). Dentre os fatores afetados pela
ação humana, destacam-se: a Água, o Ar, as Florestas,
a Biodiversidade, a Energia e os Resíduos.
Em relação aos sistemas aquáticos, podemos destacar a questão de disponibilidade de água
potável para consumo humano. Apesar de o planeta
Terra ser considerado o “Planeta Água”, apenas uma
pequena parcela é potável e possui uma distribuição
desuniforme.
18
[...] Calcula-se que 74% da superfície terrestre
seja constituída de água. Por mais abundantes
que pareçam os recursos hídricos na superfície
da Terra, a água disponível para consumo humano se restringe a 0,8% do total existente no
Planeta, incluindo não somente as águas superficiais mas também as subterrâneas, que podem
estar a uma profundidade de até 4.000 metros.
O restante da água se encontra nos oceanos e
nas geleiras. MOREIRA (2006, p. 29).
2.2 | Poluição Atmosférica
Outra situação que preocupa, nos dias atuais, referente aos problemas ambientais, é a poluição atmosférica, que são a queima de óleo e carvão
para a produção de calor e energia elétrica, energia
mecânica e o uso de resíduos sólidos nos processos
industriais. A qualidade do ar pode ser avaliada a
partir dos tipos de gases identificados na atmosfera. A quantidade desses gases pode ocasionar diversos problemas à saúde humana, à biodiversidade, à
agricultura e, ainda, a danos materiais em veículos e
patrimônios históricos, etc.
[...] A qualidade do ar pode ser avaliada pela
medição de poluentes, tais como: óxido de enxofre, óxido de nitrogênio, hidrocarboneto, óxido de carbono, halógenos, material particulado
e substâncias tóxicas diversas. A presença desses poluentes em concentrações acima do permissível por lei na atmosfera é responsável por
uma série de alterações nos seres vivos e materiais. BASTOS & FREITAS (2006. p. 47).
Desde a chegada dos europeus no Brasil, a
forma de uso e exploração dos recursos naturais
é realizada de forma considerada insustentável.
Grandes são os problemas identificados na extração de madeira e no uso da biodiversidade; esses
danos podem acarretar sérios problemas ao solo,
comprometimento dos rios, da fauna e alterações
microclimáticas MOREIRA (2006, p. 31). Os problemas relacionados ao meio ambiente passaram
a ser pauta de conferências ambientais mundiais,
que acreditavam na necessidade de mudanças
para formas de utilização desses recursos, como o
caso do modelo estabelecido na Amazônia, o qual
concentra a maior biodiversidade do planeta.
[...] Apenas recentemente, quando o conceito
de biodiversidade ganhou expressão na agenda
ambiental global, o debate e a mobilização em
torno da proteção dos ecossistemas florestais
incorporam a questão da perda de diversidade
biológica em toda a sua extensão. A partir daí,
o tema da biodiversidade vem acoplando-se e,
muitas vezes, superpondo-se à discussão sobre
florestas. ALBAGLI (2001, p. 09).
2.2 | Energias Utilizadas
Os principais tipos de energia utilizados atualmente para o abastecimento de cidades e centros
industriais são: o gás, a biomassa, a hidro, a nucelar e o petróleo. Algumas dessas energias são consideradas não renováveis, outras com grandes concentrações de poluentes,, e algumas com alto grau
de impacto para o meio natural, seja na exploração,
produção e utilização.
[...] A maior parte de nossas necessidades de
energia é fornecida por fontes não renováveis,
tais como petróleo, gás e carvão. O uso desse
tipo de energia é prejudicial tanto do ponto de
vista da extração de recursos naturais quanto
do ponto dos impactos ambientais, decorrentes
das emissões durante a combustão e o uso.
MOREIRA (2006, p. 32).
Outro problema de grande relevância,
identificado nos dias atuais, são os resíduos sólidos, que podem ser urbanos, industriais, hospitalares e agrícolas. De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT4 , os
resíduos são classificados pela norma 10.004 -
ABNT5 em três classes: os de classe I perigosos,
classe - II A não inertes e classe II - B inertes.
Na indústria, o problema ainda se torna
mais crítico devido à quantidade e à característica do resíduo gerado. A falta de tratamento adequado para determinados resíduos causa sérios
problemas ao solo, às águas subterrâneas, águas
superficiais etc. SISINO (2003, p. 04).
3 | A ISO
19
Hoje se vive a era da normalização internacional, em que se criam padrões de normas para
produção, industrialização e prestação de serviços. A história das normalizações iniciou-se com a
criação International Electrotechnical Commission
(IEC)6 , no início do século XX, tornando-se mais
intensa a partir da criação da ISSO, em 1947, uma
federação internacional formada por organismos
de normalização internacionais. CAJAZEIRA & BARABIERE (2004, p. 02).
A ISO7 é uma organização com uma representatividade na questão da emissão de normas
internacionais, envolvendo 148 países. Essa organização foi criada com o objetivo de coordenar e
unificar os padrões técnicos, incluindo a normalização de padrões de gestão, com elevada repercussão sócio-econômica. Desde a sua criação até o ano
de 2004, a ISO publicou mais de 13.700 normas
internacionais, incluindo atividades tradicionais,
como agricultura, construção, engenharia mecânica, dispositivos médicos, tecnologia da informação, etc. VALLS (2004, p. 174).
A partir de 1987, a ISO se adaptou por meio
de pequenas modificações que serviram como base
da BS 57508, adotada na Inglaterra, permitindo o
acesso de produtos e serviços em outros países.
O objetivo principal era garantir procedimentos
uniformes e produtos/serviços de boa qualidade e
uma origem não duvidosa.
[...] As normas NBR ISO 9000 compõem um
conjunto de normas técnicas, que tratam exclusivamente de gestão da qualidade, na sua
expressão mais geral e sistêmica. Sua adoção
passou a ser reconhecida pelo mercado com
um “atestado de garantia da qualidade”, e o
consumidor final, cada vez mais atento aos
aspectos de qualidade e segurança, tende a
identificar e privilegiar as organizações que
dispõem de certificação, por considerar esse
fato como um sinônimo de seriedade e confiabilidade. VALLS (2004, p. 174).
As normas NBR ISO 90009 são um conjunto
de normas técnicas, que tratam da gestão da qualidade e que serviram de base para a elaboração das
normas ISO 1400010 e OHSAS 1800011.
Assim como a norma BS 775012 e a EMAS13,
a ISO 14000 foi criada para atendimento do Sistema de Gestão Ambiental – SGA no nível empresarial, sendo esta única norma internacional de
amplo aceite e aplicação voltada para sistemas de
gestão ambiental.
[...] As normas da série ISO 14000 foram desenvolvidas pelo Comitê Técnico 207 da International Organization for Standardization – ISO
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o órgão responsável pela normalização técnica no Brasil, fornecendo a base necessária ao desenvolvimento tecnológico brasileiro. Trata-se de uma entidade privada e sem fins lucrativos e de utilidade pública, fundada em 1940.
5
NBR 10.004 é a norma que classifica e caracteriza os resíduos sólidos.
6
A Comissão Eletrotécnica Internacional (em inglês: International Electrotechnical Commission, IEC) é uma organização internacional de padronização de tecnologias
elétricas, eletrônicas e relacionadas. Alguns dos seus padrões são desenvolvidos juntamente com a Organização Internacional para Padronização (ISO).
7
A Organização Internacional para Padronização, popularmente conhecida como ISO, é uma entidade, que atualmente congrega os grêmios de padronização/normalização de 170 países. Fundada em 23 de fevereiro de 1947, em Genebra, na Suíça, a ISO aprova normas internacionais em todos os campos técnicos.
8
Norma britânica, que tinha a designação “BS 5750” e ficou conhecida como norma de gestão, uma vez que não apenas especificava como se produzir mas também
como gerenciar o processo de produção.
9
A expressão ISO 9000 designa um grupo de normas técnicas, que estabelecem um modelo de gestão da qualidade para organizações em geral, qualquer que seja o seu
tipo ou dimensão.
10
A ISO 14000 é uma série de normas desenvolvidas pela International Organization for Standardization (ISO), que estabelecem diretrizes sobre a área de gestão ambiental dentro de empresas.
11
A OHSAS 18001 consiste em um Sistema de Gestão assim como a ISO 9000 e ISO 14000, porém com o foco voltado para a saúde e segurança ocupacional. Em outras
palavras, a OHSAS 18001 é uma ferramenta, que permite a uma empresa atingir e sistematicamente controlar e melhorar o nível do desempenho da Saúde e Segurança
do Trabalho por ela mesma estabelecido.
12
A Norma BS 7750 foi emitida pelo Instituto Britânico de Normatização - BSI, tendo sua primeira versão sido publicada em 1992. A Norma BS 7750 especifica os requisitos para o desenvolvimento, a implantação e a manutenção de sistemas de gestão ambiental, que visem garantir o cumprimento de políticas e objetivos ambientais
definidos e declarados.
13
Eco Management and Audit Scheme (EMAS) é um sistema de gestão ambiental (SGA) assim como a ISO 14001. É altamente reconhecido por entidades governamentais e
reguladoras do ambiente e opção vantajosa para algumas empresas que cumprem requisitos regulamentados e têm envolvimento em programas governamentais.
4
– TC 2074. Trata-se de um grupo de normas
que fornece ferramentas e estabelece um padrão de Sistema de Gestão Ambiental, abrangendo seis áreas bem definidas: Sistemas de
Gestão Ambiental (Série ISO 14001 e 14004),
Auditorias Ambientais (ISO 14010, 14011,
14012 e 14015), Rotulagem Ambiental (Série
ISO 14020, 14021, 14021 e 14025), Avaliação
de Desempenho Ambiental (Série ISO 14031 e
14032), Avaliação do Ciclo de Vida de Produto (Série ISO 14040, 14041, 14042 e 14043) e
Termos e Definições (Série ISO 14050).
NICOLELLA et al. (2004, p.10).
No final da década de 90, é criada a norma
OHSAS 18000, que tem como foco a implantação e
aplicação do Sistema de Gestão de Segurança e Saúde
Ocupacional. Essa norma segue os padrões de elaboração, baseada nas normas ISO 9000 e 14000.
20
[...] Em 1999, entra em vigor a OHSAS 18001,
que, na verdade, não é uma norma internacional ou nacional, visto que não obedeceu à normalização exigente para ser normalizada, mas,
um grande passo para a padronização dos
Sistemas de Gestão de Segurança e Saúde no
mundo e serve de modelo de sistema de gestão, muito parecida com a ISO 14001 de 1996,
que é modelo. FERREIRA (2004, p. 174).
4 | O sistema de gestão ambiental
(ISO 14001–2004)
A gestão ambiental pode ser considerada como um processo de tomada de
decisões que resultem positivamente em
uma variável ambiental de um determinado sistema. SOARES (2004:971). A série de
normas ISO 14000 surge após inúmeros
fóruns de discussões referentes aos problemas ambientais, oriundos do meio produtivo, propondo soluções e alternativas
ambientais.
Ao longo dos anos, a ISO 14000 vemse tornando mais popular entre as empresas, devido às cobranças legais e do mercado, que vem, por outro lado, exigindo cada
vez mais mudança de hábitos por produtos e serviços ambientalmente adequados
e responsáveis, tanto no mercado nacional
quanto no mercado internacional. Os sistemas de gestão ambiental seguem diferentes
modelos, se comparados a países desenvolvidos em desenvolvimento. Esse fenômeno
decorre da aplicabilidade das leis ambientais. Entretanto, o mercado acaba exigindo
empresas que tenham comprometimento
ambiental e sejam cada vez mais “limpas”
SEIFFERT (2005, p.27).
Figura 3 - Origem da ISO 14000
IEC
BSI
EMAS
ISO
14000
ISO
9000
OHSAS
18000
Fonte: Wasghinton Feitosa / 2010
Gráfico 1 - Setor de atividades Certificadas na ISO 14001.
Fonte: Centro de Qualidade, Segurança e Produtividade - QSP / 2000.
21
Segundo REIS (2002), a série de normas
da ISO 14000 pode ser aplicada em todos os
tipos e tamanhos de organização, seja uma organização pública ou privada, do setor produtivo ou de serviços. Enfim, independente de sua
grandeza ou mesmo pelo que ela produz, a ISO
14000 apresenta uma estrutura completa, que
auxilia na implantação de um sistema de ges-
Figura 4 - A divisão de normas da ISO 14000.
tão ambiental, incluindo diretrizes e princípios,
procedimentos de auditoria para avaliação do
desempenho e avaliação do ciclo de vida do sistema.
De acordo com Moreira (2006), a série ISO
14000 se divide em dois grupos de normas, em
função do seu objetivo, conforme a figura abaixo:
Fonte: Moreira / 2006.
A ISO 1400114 é a principal norma da
série ISO 14000, pelo fato de ser a única norma certificável dentro de seu conjunto. Para
implantação de um sistema de gestão ambiental norteado pela ISO 14001, deve-se atender
o cumprimento de 17 requisitos normativos
que visam estabelecer um sistema de melhoria
contínua. Esses requisitos subdividem-se em 5
fases de implementação: a política ambiental e
o planejamento; a implementação; a operação;
a verificação e ação corretiva; a análise crítica
(CAMPOS et al., 2006).
Normas Técnicas (ABNT); além disso, trabalha
como certificadora credenciada pelo Instituto
Nacional de Metrologia, Normatização e Qualidade Industrial (INMETRO) 15 , que é responsável por credenciar as empresas certificadoras
brasileiras (COSTA et al., 2007).
As empresas brasileiras acreditam que
a certificação em uma norma ambiental (ISO
14001) facilita a entrada de seus produtos e/
ou serviços em determinados mercados e/ou
empresas. Outro benefício considerado da certificação ambiental é com relação ao controle
No Brasil, a ISO 14001 é representa- ambiental que a organização tem em seu proda e fiscalizada pela Associação Brasileira de cesso (CAMPOS et al., 2006).
Tabela 1 - Histórico do número de certificados emitidos na ISO 14001, no SBAC 15.
22
Fonte: INMETRO / 2013
A estrutura da ISO 14001 é subdivida da seguinte forma: Introdução, Objetivo e Campo de Aplicação, Referências Normativas, Termos e Definições, Requisitos do Sistema de Gestão Ambiental
(Requisitos Gerais, Política Ambiental, Planejamento, Implementação e Operação, Verificação e
Análise pela Administração) e Orientações para
uso dessa Norma (NBR ISO 14001, 2004).
5 | A indústria do petróleo
e seus impactos ambientais
O petróleo pode ser considerado o recurso
energético mais utilizado e cobiçado nos dias atuais, no mundo inteiro. Essa relação é consolidada
após a Revolução Industrial; as indústrias utilizavam combustíveis fósseis (carvão mineral e petróleo) como fonte de energia para suprir suas necessidades. Sua exploração e produção podem ser
consideradas como atividades com alto potencial
de impactos ambientais, devido às alterações que
são causadas no meio natural, no seu processo de
produção e exploração (BOZELLI et al., 2008).
Segundo Russo et al. (2004), a exploração
e produção de petróleo seguem as seguintes etapas no seu processo: (i) exploração de reservatórios por meio de geomodelagem tridimensional e
interpretação sísmica; (ii) projeto e construção de
facilidades de produção; (iii) produção e transpor-
A ISO 14001 estabelece diretrizes básicas para o desenvolvimento de um sistema que gerencia a questão ambiental dentro da empresa, ou seja, um sistema de gestão.
O Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO) é uma autarquia federal, vinculada ao Ministério do Desenvolvimento, Indústria
e Comércio Exterior, que atua como Secretaria Executiva do Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial, colegiado interministerial, que é o
órgão normativo do Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial.
16
Sistema Brasileiro de Avaliação de Conformidade (SBAC) - é um subsistema do Sistema Nacional de Meteorologia, Normalização e Qualidade Industrial - SINMETRO.
14
15
te. Ao longo dos anos, a indústria de petróleo, por
meio de suas atividades, vem causando impactos
ambientais irreparáveis aos ecossistemas brasileiros, sejam eles impactos ambientais terrestres e/
ou aquáticos (BEZERRA, 2005).
Além das atividades elencadas anteriormente no processo de exploração e produção, devemos destacar o processo de refino de petróleo,
que é outro segmento a ser considerado. Nesse
ramo de atividade, além dos impactos ambientais
em sistemas aquáticos e terrestres, podemos destacar a poluição atmosférica por meio da emissão
de poluentes nocivos à saúde humana e ao meio
ambiente natural, tais como CO, SOx, NOx, material
particulado e hidrocarbonetos.
23
De acordo com Mariano (2001), os descartes inadequados de resíduos e efluentes oriundos
de suas atividades podem ocasionar as seguintes
alterações no meio natural: (i) aspecto estético
desagradável e desfiguração das paisagens naturais; (ii) produção de maus odores; (iii) poluição
da água (superficial e/ou subterrânea) pelo carreamento superficial ou pela infiltração dos detritos
para os corpos hídricos; (iv) liberação de gases tóxicos e (v) poluição do ar.
Como a indústria de petróleo tem como
etapas a exploração, produção, refino de petróleo e
transporte, sendo atividades que causam impactos
significativos em toda sua cadeia, faz-se necessário às indústrias passarem pelo processo de licenciamento ambiental (processo administrativo). O
órgão ambiental competente, dependendo da esfe-
ra, atuação e abrangência, concede licença prévia,
instalação, ampliação e operação para atividades
que utilizam recursos naturais e possam causar
danos ou impactos que afetem o meio ambiente e a
qualidade de vida das populações (BOZELLI et al.,
2008).
A indústria petrolífera, por desenvolver
uma atividade complexa e que causa tantos danos
expressivos ao meio ambiente assim como à sociedade, na última década, vem se dedicando e aprimorando meios preventivos e/ou corretivos a fim
de evitar ou mitigar impactos sócio-ambientais.
Nos últimos anos, as empresas vêm investindo
cada vez mais em: (i) implantação de programas de
gestão ambiental; (ii) análises ambientais somando-se às avaliações dos impactos socioeconômico
dos projetos; (iii) recuperação de áreas afetadas;
(iv) recomposição paisagística e (v) tratamento
adequado aos resíduos e efluentes gerados (MARIANO, 2001).
Como pode ser visto no gráfico abaixo,
a ocorrência de vazamentos após o ano de 2001
reduziu significativamente devido à mudança e
implantação de certificação da ISO 14001, que
também alterou a estrutura no que tange às relações de gestão ambiental nesse tipo de indústria.
O exemplo que pode ser visto é a prática exercida
pela empresa Petrobras, a maior empresa brasileira e uma das maiores nesse segmento, que, no
início desta década, certificou todas as refinarias e
seus empreendimentos.
Gráfico 2 - Volume de Vazamentos de Óleo/ano.
Fonte: Departamento de Segurança e Meio Ambiente Petrobras.
6 | Sistema de gestão ambiental
e a indústria de petróleo
Os sistemas de gestão ambiental não avançam apenas com boas intenções. Independente
do tipo e do escopo da empresa, é necessário haver um comprometimento de todas as esferas da
organização e, ainda, uma efetiva participação da
liderança, das gerências e da alta administração
para colher bons resultados mediante um sistema de gestão eficaz e coeso (MOREIRA, 2004).
24
Uma boa abordagem para a implantação
de um sistema, sem importar qual seja, se dá
por meio da Engenharia de Sistemas, que serve de base metodológica para a implantação e
manutenção do sistema. Essa metodologia visa
viabilizar o planejamento, o desenvolvimento, a
construção e a avaliação de sistemas a serem implantados. E, ainda, permite o desenvolvimento
lógico e coordenado de cada etapa de um projeto
em termos de procedimentos e técnicas de planejamento, estruturação e controle, viabilizando
seus objetivos dentro das limitações planejadas
Figura 5 - Ciclo do PDCA
Fonte: www.proqualidadetotal.hpg
Apesar da simplicidade desse ciclo, ele
deve ser considerado a chave para alcançar os
objetivos esperados na implantação de um sistema de gestão, pois as quatro etapas do PDCA
definem bem “o que fazer” e “quando fazer”.
Ainda se deve considerar que esse modelo é
de custo e tempo (SEIFFERT, 2005).
Segundo (RUELLA, 2004), o Sistema de
Gestão Ambiental na indústria de petróleo visa
manter e melhorar continuamente com base nos
seguintes objetivos: (i) prevenir, eliminar e reduzir riscos de falhas e perdas associadas à produção de bens e serviços; (ii) prevenir, eliminar ou
minimizar os aspectos ou impactos ambientais,
associados a atividades, produtos e serviços da
organização; (iii) atender os requisitos legais,
normativos e requisitos subscritos pela organização junto com as partes interessadas, associadas
à gestão ambiental aplicáveis a suas atividades,
produtos e serviços e (iv) melhoria contínua do
desempenho da sua organização e sua competitividade de forma ética, sustentável e responsável. A estrutura de sistema de gestão ambiental,
proposto para a indústria de petróleo brasileira,
é baseada no ciclo do PDCA17 - “Plan, Do, Check,
Action”, que, na língua portuguesa, significa “Planejar, Fazer, Checar e Agir”.
baseado na melhoria contínua, permitindo que
o sistema de gestão ambiental não se cristalize, buscando um ciclo contínuo de melhoria.
A fase do “planejamento” deve ser concebida como a mais crítica da implantação do
O ciclo PDCA, ciclo de Shewhart ou ciclo de Deming é um ciclo de desenvolvimento, que tem foco na melhoria contínua. O PDCA, introduzido no Japão, após a guerra e
idealizado por Shewhart, foi divulgado e aplicado por Deming. Inicialmente deu-se o uso para estatística e métodos de amostragem. O ciclo de Deming tem por princípio
tornar mais claros e ágeis os processos envolvidos na execução da gestão, como na gestão da qualidade, dividindo-a em quatro principais passos.
17
sistema de gestão ambiental. É nela que estão inseridos (i) o levantamento de aspectos
e impactos ambientais; (ii) o cadastramento
e a consulta de requisitos legais e outros requisitos, (iii) elaboração da política ambiental
e (iv) elaboração do programa de objetivos e
metas. Todas as etapas citadas anteriormente
servirão de base para a implantação e manutenção do sistema de gestão ambiental (SEIFFERT, 2005).
25
A etapa de “implantação” é formada
por: (i) estrutura e responsabilidade; (ii) treinamento, conscientização e competência, (iii)
estabelecimento de comunicação interna e externa, (iv) estrutura documental do sistema,
(v) controle de documentos, (vi) controle operacional e (vii) preparação e atendimento a
situações de emergência (Id, Ibid). Essa etapa
norteia o “fazer”, com a elaboração de documentos e ações que serão necessários para o
sistema.
A última etapa aborda a “verificação e
ação corretiva e ação preventiva”: (i) realização
de monitoramento e medição; (ii) não conformidade, ação corretiva e preventiva, (iii) controle de registros, (iv) definição de sistemática
de auditorias e (v) realização de revisão crítica
pela alta administração (Id, Ibid). Essa fase se
destina a avaliar quantitativa e/ou qualitativamente o sistema de gestão ambiental.
7 | Considerações finais e
recomendações dos autores
Ao longo de todo o trabalho, procurou-se fazer uma análise dos principais problemas ambientais identificados nos dias de hoje,
além de verificar como e por que surgiram os
principais tipos de padronização utilizados
atualmente, nas indústrias.
Como se discutiu anteriormente, a criação de normas que estabelecem padrões, sejam essas para qualidade, meio ambiente e/
ou segurança e saúde do trabalhador foi implementada, a fim de garantir produtos e/ou
serviços que atendessem exigências dos mercados nacional e internacional, além de garantir o cumprimento legal.
Outro aspecto a ser considerado são as
normas ambientais existentes, que puderam
subsidiar a indústria, independente dos segmentos em que ela atua, fornecendo diretrizes
e princípios necessários à implantação do sistema de gestão ambiental.
No caso específico da indústria de petróleo, a implantação e aquisição de um sistema de gestão ambiental é um ganho imensurável por ser uma indústria, que causa impactos
nocivos aos sistemas naturais e aos seres humanos por meio de poluições atmosféricas,
geração de resíduos e efluentes perigosos,
contaminação das águas superficiais e subterrâneas, perda de biodiversidade, alteração de
paisagens naturais e etc. Por meio do sistema
de gestão ambiental, esse segmento pode garantir atividades e produtos que terão seus
impactos controlados e destaque no mercado
nacional e internacional.
A principal recomendação na conclusão
deste trabalho é a de que a certificação e a implantação do sistema de gestão ambiental não
se limitem apenas a empresas do segmento de
petróleo mas também a qualquer empresa, independente do segmento ou ramo de atividade
que exerça, pois assim terão ampliação no seu
mercado e garantia de consumidores cada vez
mais fiéis.
As principais vantagens que um sistema
de gestão ambiental oferece para a empresa
são: (i) criação de uma imagem verde; (ii) acesso a novos mercados; (iii) redução de acidentes ambientais e custos com remediação; (iv)
conservação de energia e recursos naturais;
(v) racionalização de atividades; (vi) menor
risco de sanções do Poder Público; (vi) redução de perdas e desperdício (maior economia)
e (vii) acesso a financiamentos. As vantagens
oferecidas aos clientes são: (i) confiança na
sustentabilidade do produto; (ii) acompanhamento da vida útil do produto; (iii) cuidados à
disposição final do produto; (iv) incentivos à
reciclagem; (v) produtos e serviços mais limpos; (vi) conservação dos recursos naturais;
(vii) gestão dos resíduos industriais; (viii)
gestão racional do uso dos recursos naturais e
(ix) redução da poluição global.
Referências
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Planejamento Energético, Universidade Federal do maio/ago. 2004.
Vento urbano para autoprodução de
energia elétrica em edifícios
ARAÚJO, Alex Maurício1;
ASIBOR, Aigbokhan Isaiah1;
VALENÇA, Daniel Arraes de Alencar1;
MEDEIROS, Armando Lucio Ramos1;
ROSAS, Pedro André Carvalho1.
Resumo
Este artigo objetiva apresentar e aplicar uma metodologia simplificada para estimar o uso do vento urbano na autoprodução de energia elétrica em edifícios. O procedimento proposto consiste em usar ferramentas computacionais acessíveis via internet e de fácil manuseio, como Google Earth® para obter
as coordenadas de um local em uma região pré-selecionada. Essa informação é importada juntamente
com o Brazil Wind Data para o Quantum GIS®. Dessa forma, extraem-se a velocidade média anual do
vento e o fator de forma de Weibull, numa área de 10km x 10km. Em seguida, o fator de escala de Weibull é calculado. A função densidade de probabilidade é determinada a partir dos dois parâmetros de
Weibull. Finalmente, com a função densidade de probabilidade calculada e as potências extraídas da
curva de potência dos aerogeradores, estima-se a produção anual de energia e o fator de capacidade
associado. O estudo de caso foi realizado em uma região costeira localizada no bairro de Boa Viagem
(Recife, Pernambuco), com a finalidade de demonstrar a aplicabilidade do procedimento. Os resultados possibilitam identificar o aerogerador mais adequado do ponto de vista técnico e econômico para
as condições de vento do local.
Palavras-chave: Conversão eólica em ambiente urbano; Brazil Wind Data; Distribuição de Weibull;
Aerogerador de eixo vertical; Produção anual de energia.
Abstract
27
This paper aims to present and implement a simplified methodology for estimating the use of urban wind
for electricity generation in buildings. The proposed procedure involves the use of through accessible and
easy to handle computational tools obtained via the internet such as the use of Google Earth® for obtaining the coordinates of a place in a pre-selected region. This information is imported along with Brazil
Wind Data into Quantum GIS®. This way, the average annual wind speed and the Weibull shape factor
are extracted for an area of 10km x 10km. Therefore the Weibull scale factor is calculated. The Weibull
density function is determined from both parameters Weibull. Finally, with the calculated Weibull density
function and the power obtained from the power curve of the wind turbines, the annual energy production and the capacity factor are estimated. A case study was conducted in a coastal region located at Boa
Viagem (Recife, Pernambuco), in order to demonstrate the applicability of the procedure. The results
obtained enables the possibility of identifying the most appropriate wind turbine according to the local
wind conditions from the technical and economic points of view.
Keywords: Wind energy conversion in the built environment; Brazil Wind Data; Weibull distribution;
Vertical axis wind turbine; Annual energy production.
UFPE/PPGEM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Avenida da Arquitetura, s/n, Cidade Universitária,
Recife/PE, CEP: 50740-550 — Email: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected],
[email protected].
1
1 | Introdução
no Brasil que podem ser instaladas próximas aos
centros de carga, a energia eólica se constitui em
Atualmente, existe uma relevante iniciativa
uma das melhores alternativas, conforme demonsglobal para a implantação de novos sistemas de getram os trabalhos de Oliveira Filho (2011), Valença
ração de energia que sejam renováveis, economi(2010), Melo (2009) e Araújo et al. (2009).
camente viáveis e com baixa emissão de poluentes.
28
Como reconhece a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), a geração de energia elétrica no próprio centro consumidor é benéfica para
o aumento da confiabilidade e estabilidade dos
sistemas de transmissão e de distribuição, contribuindo, também, para reduzir perdas e aumentar a
oferta de energia elétrica em curto espaço de tempo. O emprego de pequenos aerogeradores atende
a filosofia da geração descentralizada, que é uma
forma estratégica de se instalarem pequenas unidades geradoras nos centros consumidores. Essas
unidades geradoras proporcionam uma redução
de perdas no transporte de energia até o consumidor e, também, uma maior confiabilidade no sistema de distribuição de energia elétrica. Entretanto,
poucos são os estudos sobre o uso do vento para
a produção de energia elétrica nas áreas urbanas,
onde se concentra a maior parte do consumo.
Com mais de 7.400km de costa brasileira, o
Brasil está entre as regiões do mundo com bom potencial eólico, especialmente nas áreas costeiras do
Nordeste, conforme estudos realizados por Oliveira
Filho (2011), Pimenta et al. (2008) e Ortiz e Kampel
(2011). Além disso, mais de 72% da população brasileira está concentrada ao longo da costa. A energia eólica é considerada uma das mais promissoras
fontes naturais de energia, principalmente por ser
uma fonte renovável, limpa e amplamente distribuída em uma escala global.
Até a década passada, mais de 90% da potência instalada no Brasil provinha de fonte hidrelétrica. Entretanto, em 2010, o percentual foi da
ordem de 70% (AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA
ELÉTRICA, 2010). Apesar de possuir potencial hidráulico ainda a ser explorado, principalmente na
região Amazônica, que possui 50% do potencial
hidrelétrico nacional (ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, 2005), essa região é ainda pouco atrativa pelo fato de estar localizada em zonas
de proteção ambiental e também devido às grandes perdas no transporte dessa energia. No entanto, das fontes de energia renováveis disponíveis
Com a disseminação da metodologia proposta neste trabalho, torna-se possível a realização de estudos técnicos de engenharia no Brasil
com o intuito de identificar e utilizar o potencial de
energia eólica no ambiente construído. Essa forma
de geração de energia elétrica passa a ser regulada
pela Resolução Normativa da ANEEL nº 482, de 17
de abril de 2012, que estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração
distribuída aos sistemas de distribuição e de compensação de energia elétrica.
Este artigo objetiva apresentar e aplicar
uma metodologia simplificada para estimar o uso
do vento urbano na autoprodução de energia elétrica em edifícios.
2 | Materiais e métodos
2.1 | Google Earth®
O Google Earth® oferece o mais abrangente
banco de dados geoespaciais, incluindo paisagens
urbanas contínuas, imagens de alta resolução, imagens históricas, ruas, estradas e pontos de interesse.
Neste trabalho, o programa é usado para identificar
regiões e obter coordenadas de posições específicas
em latitude e longitude (GOOGLE, 2011).
2.2 | Brazil Wind Data (10km)
Esse sistema estima a média anual da velocidade de vento em m/s, classes de potência (7
classes), densidade de potência em W/m2 e o valor
k (fator de escala) de Weibull organizados em células de 10km x 10km. Mapas temáticos por código de cores permitem a visualização de todos os
conjuntos de dados do território brasileiro. Sua
informação é resultado de simulações produzidas
por meio de um sistema (MesoMap) integrado de
modelos de simulação atmosférica com banco de
dados geográfico e meteorológico, conectados por
rede de computadores. Esse sistema vem sendo
validado por meio de medidas de alta qualidade
anemométrica para uma grande faixa de regimes
Figura 1 - Fluxograma para a obtenção da energia gerada por um aerogerador em kWh/ano.
29
de ventos. Os dados dos mapas do potencial de
2.5 | Determinação da velocidade
vento foram calculados e extraídos anualmente,
média anual e do fator
em um período de 15 anos. Eles foram escolhidos
de forma (k)
por meio de amostragem aleatória em várias alturas, para que cada mês e estação do ano sejam con
O primeiro passo é escolher a região
siderados de forma representativa (CEPEL, 2011).
onde o estudo será realizado. Utiliza-se o
Google Earth ® para obter as coordenadas de
®
2.3 | Quantum GIS
uma posição dentro da região em termos de
O Quantum GIS® (QGIS) é um sistema de latitude e longitude. Em seguida, inserem-se
informação geográfica (SIG) multi-plataforma de essas coordenadas juntamente com o Brazil
livre acesso, que suporta formatos vetoriais, “ras- Wind Data (10km), no programa QUANTUM
ter” e de bases de dados. Um Sistema de Informa- GIS ® . Assim, é possível obter a velocidade
ção Geográfica (do inglês GIS – Geographic Infor- média e o fator de forma dentro de uma área
mation System) é um conjunto de software, que de 100km 2 .
permite criar, visualizar, consultar e analisar dados geoespaciais (QUANTUM GIS, 2011).
2.6 | Cálculo do fator de
escala (c)
2.4 | Extração de dados
de curvas – g3data®
O fator de escala c de Weibull é calculado
a partir da velocidade média anual e do fator de
forma k, pela Equação 1, segundo Lysen (1983).
O g3data® é um software livre, que permite a inserção de gráficos em diversos formatos de
V
(1)
imagem e extração dos pontos de formação destes.
c=
1


Depois de obtidos os pontos no software, é possíΓ 1 + 
vel exportá-los em formato de bancos de dados,
 k
podendo ser aproveitados para cálculos em outros
softwares, sob a forma de tabela (FRANTZ, 2010). Onde Γ é a função gama. O fator de escala
A Figura 1 ilustra a metodologia proposta pode ser calculado por meio do Excel® utilizando
para o denominador a função LNGAMA.
para este trabalho.
2.7 | Extrapolação vertical
Os ventos que interagem com os aerogeradores dependem do local geográfico, do clima, da
topografia do terreno, da sua rugosidade (cobertura
do solo) e da presença de obstáculos. Esses fatores
fazem com que a velocidade de vento aumente com
a altura em relação ao terreno. Esse fenômeno, denominado de “windshear” (cisalhamento do vento),
pode influenciar significativamente a operação do
aerogerador, especialmente em região urbana.
A lei logarítmica pode ser usada para fazer
a extrapolação vertical com o objetivo de calcular a
velocidade do vento em uma altura qualquer pela
Equação 2.
V ( z) = V ( zr )
30
ln (z / z 0 )
ln (z r / z 0 )
(2)
Onde z é a altura em que se deseja estimar
a velocidade; V(z) é a velocidade a ser estimada na
altura z; V(zr) é a velocidade na altura de referência zr; z0 é a rugosidade característica do local; zr
é a altura de referência (LYSEN, 1983). As características da superfície podem ser definidas a partir
do comprimento de rugosidade z0, que é a altura
da região adjacente ao solo, onde a velocidade do
vento é nula.
A modelagem da rugosidade deve ser efetuada manualmente, por meio de imagens atuais
de satélites e levantamento local. Devem-se criar
contornos nas áreas com a mesma rugosidade e
atribuir uma classificação de rugosidade padrão.
Valores aproximados de z0 para diferentes terrenos podem ser encontrados em Rohatgi (1994).
Para áreas urbanas, a rugosidade é bastante elevada, tornando significativo o efeito do windshear.
Por isso, é conveniente se utilizarem prédios de altura elevada para a instalação de turbinas eólicas
(ARAÚJO, 2012), (MERTENS, 2006).
2.8 | Avaliação da variação da
massa específica do ar
Onde ρ é a massa específica em kg/m³, T
a temperatura absoluta Kelvin, M a massa molecular em kg/mol, p = 1,01325 x 105 N/m2 é a
pressão ao nível do mar e R = 8,31434 J/mol.K, é a
constante universal dos gases. Pode-se estimar a
massa específica de ar seco a várias temperaturas
e pressões. Alguns valores típicos podem ser encontrados em Lysen (1983).
2.9 | Dados dos aerogeradores
pré-selecionados
Devem ser pré-selecionados aerogeradores projetados para as características do vento
urbano (MERTENS, 2006), (ARAÚJO, 2012). Se os
fabricantes disponibilizarem as tabelas dos dados
de potência para velocidades de vento em classes
(intervalos) de 1m/s, a energia produzida poderá
ser estimada, multiplicando-se o número de horas
em que a máquina será exposta a cada classe de
velocidade de vento conforme detalhado na seção
2.11. Caso apenas as curvas de potência sejam
disponibilizadas, um trabalho de captura gráfica
daqueles valores deve ser realizado com o procedimento descrito na seção 2.4.
2.9 | Função densidade de
probabilidade de Weibull
Existem várias distribuições estatísticas
capazes de representar os dados de velocidade
de vento. A distribuição de Weibull é a mais apropriada para analisar e interpretar a situação da
velocidade de vento medida e fazer a previsão da
condição do vento em um dado local (CASTRO,
2005). A função densidade de probabilidade de
Weibull de dois parâmetros foi empregada para
realizar análises do vento na região considerada,
e a função é dada pela Equação 4.
f
 k  v 
v ) =   
 c  c 
k −1
  v k 
exp −   
  c  
(4)
A massa específica do ar ρ é diretamente
proporcional à pressão e inversamente proporcional à temperatura absoluta, de acordo com a lei de
Onde f(v) é a probabilidade da observação
Boyle-Gay-Lussac (Equação 3):
da velocidade de vento v(m/s). Os cálculos para
Mp
essa distribuição podem ser realizados no Excel®,
(3)
ρ=
com o uso da função WEIBULL.
RT
2.11 | Determinação da energia
gerada pelo aerogerador
em kWh/ano
Confrontam-se os valores da função de
densidade de probabilidade de Weibull com os valores da potência, extraídos da curva de potência
do aerogerador (corrigida para a massa específica
do local), a fim de estimar a produção da energia
(PE) para cada velocidade de vento, no período de
um ano, conforme Equação 5.
potência elétrica por razões de segurança operacional, conforme especificado pelos dados técnicos fornecidos pelos fabricantes.
capacidade do aerogerador
O fator de capacidade (FC) de um aerogerador é definido como a razão entre a energia produzida e aquela estimada, caso ele esteja operando
em sua capacidade nominal para o período de um
ano (Equação 7). Sendo assim, esse fator depende
P(V ) × f (V ) × 8760
(5)
PE (V ) =
kWh / ano]
da distribuição de ocorrência do vento no local
(7)e
1000
das características técnicas do modelo de aeroge
Onde P(V) é a potência extraída em W para rador pré-selecionado.
O fator de capacidade na metodologia aqui
cada velocidade, e 8760 é o número de horas no proposta
permite realizar uma análise comparaano.
A produção anual de energia (PAE) total no tiva entre diversas alternativas de aerogeradores
disponíveis comercialmente.
local é dada pela Equação 6.
PAE =
V =Vcut − out
∑ PE
(V ) [kWh / ano]
V =Vcut − in
31
(6)
3 | Estudo de caso
Onde Vcut-in é o valor da velocidade de venO local escolhido para este estudo situa-se
to, em que o aerogerador comece a produzir po- tência elétrica, e Vcut-out é o valor da velocidade em uma região costeira, localizada no bairro de
de vento em que o aerogerador para de produzir Boa Viagem (Recife, Pernambuco), Figura 2.
Figura 2: Fotografia de satélite do Recife utilizada no estudo.
Fonte: (DIGITAL GLOBE, 2010).
3.1 | Determinação da velocidade
média anual de vento e do
fator de forma (k) da região
As coordenadas da área de interesse situam-se na latitude 806’ e longitude 34053’. Essas
coordenadas foram inseridas juntamente com o
Brazil Wind Data, no programa QUANTUM GIS®.
Desse modo, o parâmetro de forma (k) fornecido
é de 2,5, e a velocidade média, de 4,8m/s a 50m de
altura.
escala (c) da região
O fator de escala para a região foi calculado
por meio da Equação 1, e o valor obtido foi de 5,4 m/s.
3.3 | Avaliação da variação da massa
específica do ar da região
32
A massa específica do ar seco à pressão atmosférica padrão no nível do mar e a uma temperatura de 15ºC tem valor de 1,225 kg/m³, sendo
usada como padrão na indústria eólica e empregada para o levantamento das curvas de potência dos
aerogeradores (PATEL, 1999). Realizou-se uma
interpolação linear com os valores apresentados
na tabela da figura A.1, pg. 298, da referência Lysen (1983), para se obter a massa específica do ar
da cidade do Recife, onde está localizada a região
de interesse, cuja temperatura média anual é de
27,50C. O valor calculado foi de 1,176 kg/m³.
3.5 | Dados dos aerogeradores
pré-selecionados
Para o ambiente urbano, segundo Mertens
(2003), os aerogeradores de eixo vertical apresentam uma topologia mais adequada. Por essa razão,
foram pré-selecionados o modelo UGE-4kW, fabricado pela Urban Green Wind Turbine, e o modelo
CE&P-10 Kw, fabricado pela California Energy &
Power. O fabricante da UGE-4K disponibiliza a curva de potência como também os seus respectivos
valores de potência para as velocidades de vento
(EVOLVE GREEN, 2010). O fabricante do California
Energy & Power só disponibiliza a curva de potência do aerogerador graficamente (CAL-EPOWER,
2011). Porém, para se utilizar um mesmo critério
de comparação entre os aerogeradores, foi necessário extrair os pontos de formação dos gráficos,
utilizando-se o programa g3data®. A Figura 4
mostra as curvas de potência obtidas para os dois
aerogeradores.
Figura 4: Curvas de potência dos aerogeradores CE&P10 kW e UGE-4kW
3.4 | Função densidade de
probabilidade de
Weibull da região
A função densidade de probabilidade da
velocidade de vento V(m/s) foi empregada para
realizar análise do potencial eólico da região considerada. A Figura 3 representa o gráfico da função
densidade de probabilidade com a velocidade de
vento a 50m.
Figura 3: Gráfico da função densidade de probabilidade com a velocidade de vento a 50m.
4 | Resultados e discussão
Como uma aplicação prática do procedimento desenvolvido neste estudo de caso, considerou-se o processo de simulação da geração eólica em um edifício localizado numa área da região
de estudo, Figura 5.
Figura 5: Vista da área da região de estudo para simulação da geração eólica em um edifício.
Com base no referencial teórico da extrapolação vertical das velocidades de vento discutido no
item 2.7, foi escolhido, com uso de procedimento
proposto por Valença (2010), um edifício de 116m, o
mais alto na região. A velocidade média nessa altura
estimada pela equação 2 é de 6,4 m/s. Considerou-se
a instalação dos aerogeradores na altura do topo do
edifício e recuados 1m de sua fachada. Confrontam-se os valores da nova função densidade de probabilidade de Weibull (Figura 6) com os valores da potência, extraídos da curva de potência do aerogerador
(corrigida para a massa específica do local), de modo
a obter os valores da energia produzida por cada máquina em kWh/ano no edifício, conforme o procedimento descrito anteriormente.
Figura 6: Gráfico da função densidade de probabilidade com a velocidade de vento a 116m
Deve-se salientar que, embora o modelo
CE&P (CAL-EPOWER, 2011) aparente possuir potência nominal de 10 kW, esse valor, de fato, é de 12 kW,
conforme mostra a figura 4. A falta de informação
técnica precisa nos dados fornecidos pelos fabricantes pode levar a resultados incoerentes, dificultando
a análise comparativa. Esse fato já foi previamente
identificado no trabalho de Araújo et al. (2009), em
que os resultados obtidos com a simulação de um
aerogerador indicaram a necessidade de certificação das curvas de potência elétrica e de coeficiente
de potência por instituições acreditadas no mercado. Por outro lado, a validação dos resultados obtidos com essa metodologia necessita da comparação
dos seus valores de energia produzida com aqueles
obtidos com os dados de série histórica de medições
anemométricas próximas ao local. Esse aspecto será
objeto de um próximo estudo.
5 | Conclusões
Este trabalho apresentou e aplicou uma metodologia simplificada para estimar o uso do vento urbano na autoprodução de energia elétrica em edifícios
altos por meio de ferramentas computacionais acessíveis via internet e relativamente de fácil manuseio.
33
O estudo de caso foi desenvolvido para um ediA produção anual de energia pelo UGE-4K está fício alto, situado na orla marítima do bairro de Boa
mostrada na Tabela 1.1
Tabela 1: Energia elétrica produzida pelo UGE-4K em kWh/ano no edifício Viagem (Recife, Pernambuco), com a finalidade de demonstrar a aplicabilidade do procedimento. O fator de
A produção anual de energia pelo CE&P-10K está capacidade, da forma como é apresentado neste trabalho, representa um parâmetro da relação benefício/
indicada na Tabela 2. 1
custo do aerogerador. Sob esse ponto de vista, quanto
Tabela 2: Energia Gerada pelo CE&P-10K em kWh/ano no edifício
maior o fator de capacidade, maior a viabilidade eco
Das tabelas 1 e 21, verifica-se que a produ- nômica do projeto. Dessa forma, embora o modelo
ção de energia anual do modelo UGE é de 11.771 CE&P tenha uma produção anual de energia maior que
kWh/ano e de 24.189 kWh/ano para o modelo o modelo UGE, este último obteve um maior fator de
CE&P. Considerando-se que a potência nominal, capacidade, tornando-se mais viável economicamente.
dada na figura 4, é de 4 kW e 12 kW, respectivaEste trabalho apresentou e aplicou uma metomente, então o fator de capacidade estimado pela equação 7 do modelo UGE é de 34% e de 23% para dologia simplificada para estimar o uso do vento uro modelo CE&P. Por outro lado, ao se comparar a bano na autoprodução de energia elétrica em edifícios
produção anual de energia dos aerogeradores por altos por meio de ferramentas computacionais acessíkWh nominal instalado, obtém-se um valor médio veis via internet e relativamente de fácil manuseio.
anual de 340 Wh/kWh para o modelo UGE, enO estudo de caso foi desenvolvido para um
quanto para o modelo CE&P tem-se o valor de 230 edifício
alto, situado na orla marítima do bairro de
Wh/kWh. Considerando-se que o custo de um aerogerador apresente uma relação direta com sua Boa Viagem (Recife, Pernambuco), com a finalidapotência nominal, o modelo UGE seria mais viável. de de demonstrar a aplicabilidade do procedimen1
Ver anexo (pág. 36)
to. O fator de capacidade, da forma como é apresentado neste trabalho, representa um parâmetro
da relação benefício/custo do aerogerador. Sob
esse ponto de vista, quanto maior o fator de capacidade, maior a viabilidade econômica do projeto.
Dessa forma, embora o modelo CE&P tenha uma
produção anual de energia maior que o modelo
UGE, este último obteve um maior fator de capacidade, tornando-se mais viável economicamente.
34
Referências
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ANEEL. BIG - Banco de Informações de Geração, 2010. Disponível em: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/capacidadebrasil.asp. Acesso em: 15. 09. 2011.
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35
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MERTENS S. Wind Energy in the Built Environment. Multi-Science Publishing Co. Ltd., Essex, UK, 2006.
OLIVEIRA FILHO, O. D. Q. Uma metodologia simplificada
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Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – PPGEM/UFPE. Recife, 2011.
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VALENÇA, D. A. Proposição de um procedimento para avaliação do aproveitamento da energia eólica em ambientes
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– PPGEM/UFPE. Recife, 2010.
Anexo
Tabela 1 – Energia elétrica produzida pelo
UGE-4K em kWh/ano no edifício
UGE-4K
Potência (W)
36
Energia (kWh)
Tabela 2 - Energia Gerada pelo CE&P-10K em
kWh/ano no edifício
CE&P–10K
Potência (W)
Energia (kWh)
0
0
0
0
0
0
0
0
118
0
63
0
250
182
188
137
420
418
376
375,2
656
770
753
883,9
984
1.206
1.380
1.690,7
1.416
1.625
2.320
2.663,3
1.888
1.833
3.700
3.592,4
2.400
1.784
5.519
4.103,1
2.885
1.487
7.337
3.783,3
3.357
1.086
9.344
3.023,6
3.869
710
10.975
2.013,7
4.223
69
11.790
1.106,1
3.934
25
11.790
508,9
3.869
8
11.539
205,7
3.843
0
11.539
76
3.843
0
11.539
25,1
3.843
0
11.539
0
3.843
0
11.539
0
3.843
0
11.539
0,4
3.843
0
11.539
0,1
3.843
0
11.539
0
3.843
0
11.539
0
3.843
0
11.539
0
3.843
0
10.945
0
Total
11.771
Total
24.189
Gestão escolar e as TIC: uma
díade transformadora1
CRUZ, Valmira Maria de Amariz Coelho2;
SIMONIAN ,Michele3;
SILVA, Frederico Fonseca4
Resumo
37
Esta proposta de trabalho discorre sobre a importância da utilização das TIC como ferramentas imprescindíveis para a eficácia do desenvolvimento de uma gestão participativa. Neste estudo, são abordados, de forma teórica, empírica e analítica, os conceitos, os tipos, as finalidades, as formas e a frequência de uso das TIC existentes no espaço escolar, dando especial importância da contribuição destas
no resultado do processo ensino e aprendizagem. A instituição em foco, utilizada para esta pesquisa,
é uma Escola de Referência em Ensino Médio, situada no município de Camaragibe, estado de Pernambuco. Após o resultado da pesquisa, ficou evidenciada a importância das novas tecnologias no
processo educativo, muito embora nos mostre que, entre os docentes, 80% deles não tiveram aulas de
informática nem a oportunidade de estudar o emprego das novas tecnologias no ensino. Apesar dos
dados apresentados, foi observada uma quebra gradativa da resistência ao uso pedagógico dos recursos tecnológicos em sala de aula, evidenciada pelo fato de 53,3% dos docentes considerarem decisivo
e importante o uso das tecnologias nesse novo mundo informatizado. No que concerne à pesquisa
direcionada ao educando, os resultados evidenciaram que inexiste para a grande maioria o manuseio
do computador dentro do recinto escolar. Evidenciou-se também que o principal recurso utilizado é a
Internet, destacando-se o site de busca e o de relacionamento, este com a adesão de 75,85% dos entrevistados. Convém destacar com especial atenção que, apesar de todo o avanço tecnológico existente
atualmente e de todo empenho da gestão em pauta, 6% do universo de educandos entrevistados não
sabem usar o computador, juntando-se estes à grande massa populacional de educandos brasileiros
“info-excluídos”. Sendo assim, sugerimos um direcionamento das políticas públicas de ensino no sentido de viabilizar recursos para a aquisição, a manutenção e o manuseio das tecnologias físicas das escolas. Faz-se necessário, também, que os gestores das escolas públicas promovam, possibilitem, facilitem
e efetivem o uso das TIC por todos os que compõem o universo escolar.
Palavras-chave: TIC; Desenvolvimento; Gestão.
Abstract
This proposal of work discourses on the importance of the use of the TIC as essential tools for the effectiveness of the development of a participativa management. In this study he is boarded of theoretical form,
empirically and analytically the concepts, types, purposes, forms and frequency of use of the existing TIC
in the pertaining to school space, giving special importance to the contribution of same in the result of the
process education and learning. The institution in focus, used for this research, is a School of Reference in
Average Education, situated in the city of Camaragibe, state of Pernambuco. After the result of the research, was evidenced the importance of the new technologies in the educative process, much even so in shows
them that it enters professors 80% of them had not had computer science lessons nor the chance to study
the job of the new technologies in education. Although the presented data, were observed a gradual breaking of the resistance to the pedagogical use of the technological resources in classroom evidenced for
the fact of 53,3% of the professors to consider decisive and important the use of the technologies, in this
new informatizado world. With respect to the research directed to educating, the results had evidenced
that it inexists for the great majority, the manuscript of the computer inside of the pertaining to school
enclosure. He was also evidenced, that the main used resource is the Internet being distinguished the site
of search and of relationship the this with the adhesion of 75,85% of the interviewed ones. It agrees to
detach with special attention that although all existing technological advance currently and of all persistence of the management in guideline, 6% of the universe of interviewed educandos do not know to use
the computer, joining themselves these to the great population mass of “info-excluded” Brazilian educandos. Being thus, we suggest an aiming of the public politics of education in the direction to make possible
resources for the acquisition, maintenance and manuscript of the physical technologies of the schools.
One becomes necessary, also that the managers of the public schools promote, they make possible, they
facilitate and they accomplish the use of the TIC for that they compose the pertaining to school universe.
keywords TIC; Development; Management.
Parte da monografia do primeiro autor.
1
Acadêmica do Curso de Pós-Graduação Lato sensu para Gestores dos Sistemas Estaduais de Ensino, pelo IFPR - Instituto do
Paraná, formada em Licenciatura Plena em Letras, pela FFPP - Faculdade de Formação de Professores de Petrolina (Petrolina
- PE) e Especialista em Gestão Escolar pela UFRPE - Universidade Federal Rural de Pernambuco. Email: valmiracruz@yahoo.
com.br.
3
Graduada em Pedagogia e em Organização do Trabalho Pedagógico e Mestre em Educação pela Universidade Federal do
Paraná. Especialista em Modalidades de Intervenção no Processo de Aprendizagem pela PUC – PR. Atualmente é professora
com dedicação exclusiva no IFPR, atuando na coordenação de Design Instrucional. Email: [email protected].
4
Engenheiro Agrônomo, doutor em Irrigação e Meio Ambiente, Professor e Pesquisador do IFPR - Instituto Federal do Paraná. Email:
[email protected].
2
Gestão escolar e as TIC: uma díade transformadora
1 | Introdução
As novas tecnologias da informação e da comunicação (TIC) são ferramentas indispensáveis
ao desenvolvimento de uma boa gestão. São, na
opinião de especialistas e professores, primordiais
no atual processo de globalização, em que a comunicação entre as várias partes do mundo se processa ao toque de uma tecla, pelo som da voz ou, até
mesmo, mediante o reconhecimento da rotina do
usuário.
38
pacite, profissionalmente, indivíduos emancipados,
pensantes e tecnicamente preparados para atuarem
nas diversas esferas deste mundo moderno.
A instituição em foco é uma Unidade Estadual de Ensino de Referência, situada em Camaragibe (PE). De grande porte, funciona nesse molde
há cerca de dois anos, possuindo Biblioteca, sala
de tecnologia, laboratórios e demais dependências.
Seu quadro funcional é composto de 15 (quinze)
professores, 01 (um) educador de apoio, 02(dois)
técnicos administrativos, 04 (quatro) assistentes
administrativos, 07 (sete) auxiliares de serviços
gerais e 06 (seis) merendeiras. Possui 398 educandos que estudam no período das 07h30 às 17h30.
Quando bem utilizadas em uma Unidade
de Ensino, essas tecnologias facilitam o desenvolvimento e o gerenciamento das tarefas do Diretor
ou Coordenador, promovendo a agilidade nos trabalhos, a clareza nas informações, a otimização do
tempo impetrado na realização das atividades e
uma aprendizagem mais dinâmica e interativa dos O estudo em pauta visa demonstrar a atueducandos.
ação da gestão pedagógica da escola pesquisada
e fornecer subsídios que possam direcionar o uso
Hoje é quase impossível se desenvolver das tecnologias educacionais.
qualquer atividade, sem que se faça uso da tecnologia. Em uma gestão escolar participativa, como é Dessa forma, o objetivo do presente estudo
o caso da gestão a que está submetida à escola en- consiste em promover e sistematizar a operaciofocada neste trabalho, o grande desafio reside na nalização do uso das TIC nos diversos setores da
correta operacionalização das tecnologias existen- escola, objetivando a interação e a concretização
tes nos diversos setores que compõem a Institui- de ações transformadoras no desenvolvimento da
ção Escola.
gestão escolar.
No atual processo de modernização do país,
de incríveis mudanças nas relações pessoais e na
transformação do mercado de trabalho, a qualidade da educação, fator que incide diretamente, na
formação docente e discente, deve ser (re)pensada,
principalmente no que concerne ao ensino técnico
profissional.
Nesse entendimento, Carvalho (2003) enfatiza uma educação direcionada aos trabalhadores
que contemple: “[...] a valorização da escola pública, da necessidade de garantir o acesso dos trabalhadores à educação formal, [...] como forma privilegiada de assegurar ao trabalhador um conjunto
de conhecimentos tecnológicos, científicos, filosóficos, etc. que lhe possibilite uma melhor inserção
no mercado de trabalho, mas, sobretudo, a constituição de uma cidadania efetiva que o instrumentalize para a compreensão crítica e transformadora
do mundo do trabalho” (CARVALHO, 2003, p. 164).
2 | Fundamentação Teórica
Na atualidade, não se concebe uma gestão
escolar sem o uso das TIC. A velocidade no repasse e processamento das informações é surpreendente, e a tecnologia educacional, nesse contexto,
vem ganhando seu espaço.
Assim, várias são as concepções da “máquina”, termo como a tecnologia é popularmente
conhecida (KENSKI, 2012). Ainda na opinião da
autora: “A evolução social do homem confunde-se
com as tecnologias desenvolvidas e empregadas
em cada época. [...]. As idades da pedra, do ferro
e [...], correspondem ao momento histórico-social
em que foram criadas “novas tecnologias”. [...]. O
avanço científico da humanidade amplia o conhecimento sobre esses recursos e cria permanentemente “novas tecnologias” [...]. O homem transita
culturalmente mediado pelas tecnologias que lhe
são contemporâneas” (KENSKI, 2012, p. 20 - 21).
Fica claro, portanto, que a escola deve ofere- Segundo Rosenau e Simonian (2011), de acordo
cer uma Educação Profissional Tecnológica que ca-
com pesquisa realizada por Brito (2006), a qual
tomou por base os estudos de Sancho (2001, apud
Tajra, 2001.), as tecnologias dividem-se em 3 grupos, tais como: Tecnologias físicas, Tecnologias
organizadoras e Tecnologias simbólicas.
39
Ainda na opinião de Sancho (2001), existem vários outros conceitos de tecnologias, destacando-se, dentre todas a Tecnologia educacional. Convém salientar que, no entender de Lévy
(1993, apud KENSKI, 2012), existem tipos variados de tecnologias - como o computador – que
transcendem a simples função do equipamento,
como é o caso das chamadas “tecnologias da inteligência”, cuja interação, por meio da linguagem
oral, escrita e digital com o usuário, permite o
acesso e a facilidade de comunicação, a troca rápida de informações, a aquisição de novos conceitos
e a quebra de paradigmas, a construção de novos
conhecimentos e o aprimoramento dos que já se
possuem.
Ressaltando que as “novas tecnologias de
comunicação e informação” são aquelas que podem ser utilizadas, com sucesso, no ensino formal,
Kenski (2012) afirma: “As novas tecnologias de
informação e comunicação, caracterizadas como
midiáticas, são, portanto, mais do que simples suportes. Elas interferem em nosso modo de pensar,
sentir, agir, de nos relacionarmos socialmente e
adquirirmos conhecimentos. Criam uma nova cultura e um novo modelo de sociedade”.
Segundo Rosenau e Simonian (2011), as
tecnologias educacionais foram conceituadas
como “recursos que usamos com nossos alunos
para proporcionar conhecimento, que vão desde a
nossa exposição oral, dialogada ao uso do computador que está ligado ao mundo do conhecimento”.
A tecnologia educacional abrange a área do
conhecimento na qual a tecnologia se submete aos
objetivos educacionais. Proporciona, de acordo com
o contexto no qual a escola está inserida e de acordo
com a necessidade do professor, do educando e da
escola, a utilização de novas estratégias, novas técnicas e o correto manuseio das ferramentas tecnológicas com vistas à facilitação do aprendizado.
2
Entenda-se como ferramentas tecnológicas - isso desde os primórdios da escola - a lousa, o
giz, os livros, a TV, o retroprojetor, o vídeo, o rádio,
o computador conectado à internet, os softwares
de criação de sites, a TV a cabo, jogos eletrônicos,
entre outros.
2.1 | Função social da
escola e as TIC
A escola é uma instituição social, que, pela
aprendizagem, deve promover no educando o desenvolvimento do seu potencial cognitivo, físico,
social, afetivo e humanitário, possibilitando, assim,
a formação de indivíduos pensantes, atuantes e interativos na sociedade na qual estão inseridos. Essa,
no entanto, não é a realidade das escolas do Brasil.
Para que, de fato, tenhamos uma verdadeira
escola, esta deve vivenciar uma metamorfose estrutural, no que concerne o relacionamento pessoal e
profissional - diálogo, comunicação, dissipação de
conflitos -; deve promover experiências com vistas à
aquisição de uma cidadania ativa e empreendedora,
respeitando as limitações e capacidades individuais.
A escola ideal deve ser um espaço, que possibilite a realização dos sonhos de milhares de jovens
e adolescentes e, para tanto, deve ressignificar o uso
desse espaço, adequando-o às novas culturas e (re)
elaborando suas práticas. Deve ser como um organismo vivo, e todos os seus integrantes precisam
estar comprometidos na busca dos objetivos desejados. Enfim, deve ter a autonomia necessária para
ensinar aos jovens a conquistarem os seus direitos.
Segundo Rosenau e Simoniam (2011), Litwin1
(2001) defende que “a função da escola não é transmitir e, sim, reconstruir o conhecimento experiencial, como a maneira de entender a tensão entre os
processos de socialização em termos de transmissão da cultura hegemônica da comunidade social e o
aparecimento de propostas críticas para a formação
do indivíduo.”
Em se considerando a escola tradicional e a
escola dessa nova era tecnológica, percebe-se como
características da escola tradicional que esta operava com tempo determinado, por determinado período e com o objetivo de apenas transmitir conceitos
LITWIN, E. (Org.) Tecnologia Educacional: política, histórias e propostas. Porto Alegre: Artes Médicas, 2001.
e informações que deveriam ser reproduzidas pelos
educandos, semestral ou bimestralmente, para o
recebimento de um certificado de conclusão. Entretanto, a escola de hoje, cuja maioria dos jovens educandos já manuseia algumas das tecnologias existentes, deve ser mais flexível, interativa, dialógica,
centrada, segundo Saviani (2002), na prática social.
40
sultados Educacionais, Gestão de Pessoas, Gestão
de Recursos e Serviços. Todas essas gestões têm
como suporte o uso incondicional das tecnologias
físicas, organizadoras e simbólicas (ROSENAU; SIMONIAN, 2011, p. 18 - 19).
Quando o gestor de uma instituição escolar afirma desenvolver seus trabalhos, sejam eles pedagógicos administrativos ou orçamentários, com
base em uma Gestão Participativa, significa dizer
que exerce uma gestão de mobilização de talentos
e de esforços conjunto, em que a análise das situações é norteada pela discussão, pela deliberação,
pelo planejamento, pela solução e pelo encaminhamento de problemas (LÜCK et al., 2005, p. 17).
As tecnologias são transformadoras e fazem
parte do nosso cotidiano, provocando um profundo
impacto em nossas vidas. Se antes havia a necessidade do deslocamento físico para a aquisição do saber,
hoje o saber viaja a uma velocidade surpreendente,
para qualquer que seja o local onde o educando se
encontre. Dessa forma, surgem as escolas virtuais modalidade de ensino a distância - que possibilita Retornando às tecnologias, observa-se que,
uma interação que transcende a proximidade física. em se tratando das tecnologias físicas, o acervo da
escola ora observada, por área de funcionamen
A utilização das inovações tecnológicas na to, consta de: Sala da Direção: 01 computador, 01
sociedade contemporânea tem contribuído para impressora, 01 telefone fax, 01 aparelho de som
que o gestor e os professores reformulem o perfil da e 02 telefones; Secretaria: 03 computadores, 01
sua prática gestora e pedagógica e suscitem nos alu- impressora, 01 telefone e 01 TV; Sala de Apoio
nos o interesse pelo seu papel no processo da apren- Pedagógico: 02 máquinas de xérox, 04 computadizagem.
dores, 02 aparelhos de som, 02 TV, 11 tabletes e
11 aparelhos “gestor móvel”; Biblioteca: 03 com
Assim, cumpre ressaltar a importância do putadores, 01 projetor de slides, 01 caixa acústica
papel da escola no sentido de orientar os educandos e 01 tela de projeção; Laboratório de Informática:
quanto à forma de pesquisar, julgar, usar e proces- 10 computadores; Sala dos Professores: 01 TV, 01
sar as informações recebidas, inserindo-as no seu computador, 01 aparelho de som e 01 impressocotidiano para a melhoria de sua qualidade de vida. ra. Outros materiais de uso geral compõem este
As velozes transformações tecnológicas da atuali- acervo: Filmadora, máquina fotográfica, microdade impõem novos ritmos e dimensões à tarefa de fone, violão, guitarra, bumbo, pandeiro, teclado,
ensinar e aprender (KENSKI, 2012, p. 30). Convém mesa de som e caixa amplificadora. Essas tecnoloressaltar a afirmação de Corrêa (2001): “Devemos gias, quando adequadamente utilizadas, facilitam
construir uma nova articulação entre tecnologia e e viabilizam tanto o trabalho do gestor quanto o
educação, [...]. Ou seja, compreender a tecnologia de todos aqueles que façam o uso correto desses
para além do mero artefato, recuperando sua di- artefatos.
mensão humana e social. Lembrando que as tecnologias que favorecem o acesso à informação e aos No que se refere às tecnologias organizacanais de comunicação dependem de uma propos- doras, a escola observada possui um sistema de
ta educativa que as utilize enquanto mediação para relacionamento aberto, tanto interna quanto exuma determinada prática educativa”.
ternamente por meio do uso da Internet, do Blog
Institucional e da atualização diária do SIEPE .
2.2 | O gestor e as
inovações tecnológicas
No que concerne à prática de uma gestão
que utiliza as inovações tecnológicas, a escola
observada desenvolve uma Gestão Participativa
que abrange: Gestão Pedagógica, Gestão de Re2
SIEPE - Sistema Informatizado da Educação de Pernambuco
Em se tratando das tecnologias simbólicas,
a escola em pauta mantém um elo de comunicação entre seus diversos segmentos e a comunidade por meio da linguagem oral (também através
da rádio comunitária), escrita e virtual.
2.3 | Gestão Pedagógica e
o uso das tecnologias
41
educando. Para tal feito, as tecnologias educacionais se fazem presentes e ativas nos diversos ambientes da escola, proporcionando uma
Sabe-se que a educação é o passaporte
aprendizagem interativa por meio do aprender
para que o homem, consciente de seus direitos
a ser, a conviver, a fazer e a conhecer.
e deveres, usufrua de uma sociedade justa, igualitária. Para que isso de fato aconteça, faz-se ne
Sabe-se que em nível de funcionamento
cessário que a escola, no real cumprimento do
escolar, os serviços executados na esfera admiseu papel, promova a integração entre alunos,
nistrativa complementam aqueles que são reaprofessores e o universo científico e tecnológico.
lizados na esfera pedagógica. No entanto, para
que ambos se coadunem, é necessário que se
Com esse entendimento, Corrêa (2001)
efetivem em consonância com o que exige a atuafirma: “Devemos construir uma nova articual realidade tecnologicamente globalizada. Uma
lação entre tecnologia e educação, aquilo que
Gestão Pedagógica exige da escola, na pessoa
chamaríamos de uma visão crítica, [...]. Ou seja,
dos que dela fazem parte: abertura, transparêncompreender a tecnologia para além do mero
cia, autonomia e liderança. Essas características
artefato, recuperando sua dimensão humana e
devem ser repassadas para toda a sociedade
social. Ressalta, ainda, que as tecnologias que
por meio de espaços virtuais, como a Internet.
favorecem o acesso à informação e aos canais
de comunicação não são por si mesmas educati2.4 | Gestão de Resultados
vas, visto que, para isso, dependem de uma proEducacionais e as tecnologias
posta educativa que as utilize enquanto media
A instrumentalização da escola, observação para uma determinada prática educativa”.
da mediante o uso das TIC, sistematiza, dinamiza, otimiza e torna transparente todo o processo
Na concepção de Moran (1998), a utiliburocrático dessa instituição. Seus resultados
zação das novas mídias no ensino sugere um
educacionais são processados na forma tranovo modelo na relação convencional entre o
dicional, por meio das cadernetas, planilhas,
professor e o educando. Dessa forma, entendemapa de notas, boletins individuais, desempe-se que o relacionamento do educando X profesnho interno e externo dos educandos no ENEM
sor deve ser mais interativo, aberto, dinâmico,
(Exame Nacional do Ensino Médio), e, como reempreendedor, transformador e construtor do
ferência na prática de gestão, têm-se os resultaconhecimento. Na opinião de Sancho e Hernandos do Índice de Desenvolvimento da Educação
dez (2006), devemos considerar as tecnologias
Básica (IDEB) (Índice de Desenvolvimento da
definitivas e ativas dentro do processo educaEducação de Pernambuco (IDEPE), do Sistema
cional, muito embora elas não estejam acessíde Avaliação da Educação Básica (SAEB), do
veis à grande massa populacional.
Sistema de Avaliação do Ensino de Pernambuco
(SAEPE) e Prova Brasil, que são informatizados
Nessa linha de entendimento, vale sapor meio do uso dos computadores da escola,
lientar que as TIC agregadas aos processos edudos tabletes dos professores conectados ao SIEcacionais da escola pesquisada têm especial
PE e do Monitoramento das metas por meio da
relevância no que concerne ao efetivo desenvolGIDE5.
vimento de uma pedagogia baseada nos quatro
2.5 | Gestão de Pessoas: a administração
pilares da Educação .
e as tecnologias
Sendo essa Unidade Educacional uma escola de Referência em Ensino Médio, o objetivo
de todo seu processo educacional está voltado
para o desenvolvimento de competências no
Compreendendo que os partícipes da
instituição escolar detêm o papel de transformadores, a prática de gestão direcionada a esses indivíduos contempla, utiliza e viabiliza o
Os quatro pilares da Educação são conceitos de fundamento da educação, baseado no Relatório para a UNESCO da Comissão Internacional sobre Educação para o Século XXI, coordenada por Jacques Delors. Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Quatro_Pilares_da_Educa%C3%A7%C3%A3o. Acesso em: 28 de jun. de 2012.
5
Gestão Integrada da Escola.
4
42
uso de todos os recursos tecnológicos existen- para compor o orçamento de investimento da
tes na escola.
escola, assegurando, assim, o suporte da gestão
financeira às estratégias e aos planos de ação.
Assim, com a utilização correta dos re- Convém destacar que todo o processo orçamencursos tecnológicos, pode-se promover a união tário, desde a tomada de preços, a aquisição do
das esferas administrativa e pedagógica por bem e a prestação de contas, tanto para o Esmeio da formação de um banco de dados com tado quanto para a União, é realizado com a
informações de todos os que compõem a escola, utilização dos recursos tecnológicos - telefone,
diminuindo a quantidade de papéis em circula- fax, computador, internet, celular. Salienta-se,
ção, minimizando o preenchimento, por escrito, também, que a gestão econômico-financeira da
de formulários e automatizando o controle da escola é realizada pela equipe gestora, em confrequência de alunos, professores e funcioná- junto com o Conselho Escolar.
rios; do conteúdo programático por disciplina;
dos resultados educacionais; da merenda esco- Apesar de a escola tomada como parâlar e da atualização diária do SIEPE.
metro neste trabalho apresentar o uso das TIC
de maneira “satisfatória” em todas as suas su
Existem programas direcionados para gestões, o grande desafio na gestão das TIC é o
guardar as informações de todos os que com- embate ao uso destas por parte de uma parcela
põem os diversos segmentos da escola, além ínfima - mas bastante significativa para o prode bibliotecas virtuais e banco de informações cesso ensino aprendizagem - de profissionais.
para as atividades de professores e alunos.
Não há mais como retirar da cena o computador, embora existam casos de resistência já cô
É importante frisar que, para o funcio- micos (STOLL , 1999, apud DEMO, 2005, p. 69).
namento desses processos, é necessário que a
gestora da escola em pauta promova e viabilize,
periodicamente, para os funcionários adminis2 | Resultados e discussões
trativos e pedagógicos cursos de capacitação e
Por meio da aplicação de um questionáatualização de utilização das TIC nas diversas
rio, composto de onze questões, direcionado
áreas.
aos professores e alunos da instituição escolar
enfocada no presente trabalho, buscou-se veri2.6 | Gestão de recursos
ficar o conhecimento, a importância, os meios e
e serviços
as formas de utilização das Novas Tecnologias
Em se referindo ao controle dos recursos Educacionais, dentro e fora do ambiente escolar
financeiros, direcionados à instituição, as tec- bem como o nível da relação existente entre o
nologias atuais permitem um rigoroso contro- professor, o educando e a gestão escolar.
le, tanto da receita quanto da despesa realizada
Para tanto, foi necessário traçar um perpela instituição escolar num determinado perí- fil comportamental, metodológico e cognitivo,
odo de tempo.
tanto do educando quanto do professor, corro
Na elaboração do PPP e por meio do Pla- borado pelas informações fornecidas sobre o
nejamento Estratégico e do Plano de Aplicação manuseio e uso das tecnologias e pelos sujeitos
da instituição tomada como referência. Nesse em questão.
trabalho, é apresentado o quantitativo de reA pesquisa, endereçada aos quinze procursos financeiros recebidos pela escola e, após serem levantadas as necessidades no âmbito fessores da instituição, retrata o uso e manupessoal, formativo, tecnológico, de aquisição de seio das Novas Tecnologias existentes na esequipamentos e de reforma e construção da escola, conforme se pode verificar nos gráficos a
cola, esses recursos financeiros serão alocados seguir:
6
7
PPP - Projeto Político Pedagógico.
STOLL, C. (1999). High tech heretic: why computers don’t belong in the classroom end other reflections by a computer contrarian. New York, Doubleday.
Gráfico 1: Professores que possuem notebook.
Quanto à operacionalização das tecnologias da informação e comunicação, os entrevistados assim procedem: 60% Frequentemente
usam os mecanismos de busca da Internet para
preparar seus trabalhos pedagógicos.
Gráfico 5: Professores que usam sites de busca para seus
trabalhos pedagógicos
Deste total, 66,6% dos professores fazem
uso do notebook em sala de aula.
Gráfico 2: Professores que utilizam o notebook em sala de aula.
43
Convém salientar, ainda, que desses
quinze profissionais docentes entrevistados,
doze, ou seja, 80% não receberam aulas de informática sobre o uso e manuseio das NTIC.
53,3% dos professores frequentemente
utilizam os mecanismos de busca na internet
para aprimorar seus conhecimentos.
Gráfico 6: Período em que os professores usam sites de busca
para aprimorar seus conhecimentos
Gráfico 3: Professores que não tiveram aulas de informática.
Nove deles (60%) não tiveram, conforme
demonstrado abaixo, a oportunidade de estudar o emprego das novas tecnologias aplicadas
à educação pedagógica.
6,6% dos entrevistados retiram dúvidas
nas salas de bate-papo.
Gráfico 7: Professores que tiram dúvidas em salas de bate-papo
Gráfico 4: Emprego de TIC na educação.
Convém destacar que 20% dos docentes
afirmaram que nunca prepararam slides usando ferramenta eletrônica, como PowerPoint.
Gráfico 8: Professores que nunca usaram ferramenta eletrônica
no preparo de slides
Porém apenas 40% dos docentes entrevistados mantêm em dia os dados sobre seus
alunos no tablete oferecido pelo governo e conectado ao SIEPE.
Gráfico 12: Importância das TIC para o professor
Porém 66,6% dos professores se consideram aptos a usar o laboratório de informática.
Gráfico 9: Professores aptos a usar o laboratório de informática
44
Do total de docentes entrevistados, apenas
um (6,6%) se acha despreparado para mediar o
uso das TIC.
O corpo discente da escola cujo universo pesquisado totalizou 120 educandos, em sua
maioria, conhece os recursos básicos do computador, utilizando-o em casa, embora 5,83%
não saibam usar o computador. Em termos de
conhecimento, eles dominam mais o Word que
o Excel.
Gráfico 13: Educandos que não sabem usar o computador
Gráfico 10: Professor despreparado para mediar o uso das TIC
Dentro desse contexto, Demo (2001b)
afirma: a Internet será ferramenta diária. Por
fim, 86,6% dos docentes declararam que a escola
em pauta oferece condições para que as tecnologias sejam um recurso da aprendizagem. Destes,
53,3% consideram-nas decisivas e indispensáveis
no futuro do aluno e Importantes na vida do professor.
Gráfico 11: Importância das TIC no futuro do aluno
Convém salientar que 35% desses educandos aprenderam a usar o computador por
meio de cursos extraescolar; 42,5% utilizam-no
diariamente, para digitar seus trabalhos escolares, porém a grande maioria (98,3%) usa frequentemente a Internet como fonte de pesquisa
para a realização desses trabalhos.
Gráfico 14: Educandos que usam o computador todo dia
A pesquisa revela que os educandos entrevistados acessam sites de busca (80%) e de
relacionamento na Internet (75,8%), conforme
demonstra o gráfico abaixo:
Gráfico 15: O que os educandos costumam acessar na Web
45
ensino em um dinâmico processo que estimula
o educando e o professor à pesquisa, à análise e
à apreensão de conhecimentos, o que antes não
lhes era ofertado.
A utilização das NTIC já faz parte da
maioria das escolas brasileiras. Entretanto, a
grande parcela de escolas que não possuem esses recursos ocupa um espaço significativo para
o que se propõem os objetivos da política pública do país.
A pesquisa, endereçada aos quinze professores da instituição, retrata o uso e manu
44% dos educandos fazem uso do MSN, seio das Novas Tecnologias existentes na esde e-mails e de jogos. Convém salientar que cola, conforme se pode verificar nos gráficos a
98,3%, desses educandos consideram impor- seguir:
tante o uso do computador para auxiliar no
aprendizado escolar, enquanto 0,83% afirma
não fazer diferença para o aprendizado o uso do
computador.
Gráfico 16: Importância do computador
2 | Tecendo considerações
A pesquisa realizada em uma escola de
referência no estado de Pernambuco evidenciou que a qualidade da gestão e do processo
ensino-aprendizagem pode ser potencializada
com o uso sistemático das NTIC no processo
educativo. Na pesquisa direcionada ao educando, os resultados foram os seguintes: a grande
maioria não manuseia o computador na escola;
o recurso utilizado é a Internet, sites de busca
e de relacionamento; 6% dos entrevistados não
sabem usar o computador, compondo a grande
massa de brasileiros “infoexcluídos”.
A díade gestor escolar e TIC otimiza e
transforma os processos administrativos e pedagógicos, modificando a tradicional prática de
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46
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SAVIANI, D. Escola e Democracia. Campinas: Cortez, 2002.
Otimização e cinética do uso da lama vermelha no
processo de adsorção do Ni2+ em solução aquosa
COSTA, Maísa Gonçalves1;
DE OLIVEIRA, Eveline Haiana Costa1;
BARAÚNA, Osmar2;
FERREIRA, Joelma Morais1;
DE ABREU, César Augusto Moraes1,
DA MOTTA, Maurício1
Resumo
Os processos de remoção de íons metálicos, normalmente aplicados, não são viáveis devido à baixa eficiência operacional e aos elevados custos. O interesse pelo estudo da adsorção desses contaminantes
tem aumentado em decorrência da utilização de adsorventes alternativos de baixo custo e, principalmente, à possibilidade de reutilização do adsorvente. Nesse aspecto, destacam-se resíduos industriais
como a lama vermelha, obtida a partir da produção de alumina. Neste trabalho, estudou-se o processo
de adsorção do Ni2+ pela lama vermelha. Por meio da técnica de planejamento fatorial, avaliou-se o
efeito das variáveis influentes no processo. Realizou-se o estudo cinético a fim de se conhecer o tempo
de equilíbrio da adsorção do adsorvente em estudo. Os resultados mostraram que a lama vermelha
possui boa afinidade de remoção do Ni2+. Verificou-se, mediante o planejamento fatorial, que menores
quantidades de massa e o aumento do tempo favoreceram uma maior remoção do Ni2+. O tempo de 30
minutos foi suficiente para atingir o equilíbrio.
Palavras-chave: Adsorção; Lama vermelha; Níquel
Abstract
47
The processes for removal of metal ions usually applied are not viable due to the low operating efficiency
and high costs. The interest in studying the adsorption of these contaminants has increased due to the use
of adsorbents alternative low cost and especially the possibility of reusing the adsorbent. In this respect,
we highlight industrial wastes such as red mud, obtained from the production of alumina. In this work, we
studied the adsorption of Ni2+ by red mud. Through the technique of factorial design evaluated the effect
of variables affecting the process. We carried out the kinetic study in order to know the equilibration time
of the adsorbent in the adsorption study. The results showed that the red mud has good affinity of Ni2+
removal. It has been found through experimental design, which smaller quantities of mass and increased
time favored a higher Ni2 + removal. The time 30 minutes was sufficient to reach equilibrium.
Keywords: Adsorption; Red Mud; Nickel.
1
Universidade Federal de Pernambuco - Departamento de Engenharia Química, Rua Prof. Artur de Sá, s/n Cidade
Universitária – CEP: 50740-521 – Recife – PE/Brasil. Tel: (81) 2126-7268 – Fax: (81) 2126-7278 — Email: costamaisa@
yahoo.com.br, [email protected], [email protected], [email protected]
2
ITEP – Instituto de Tecnologia de Pernambuco – Av. Prof. Luiz Freire, 700 – Cidade Universitária
CEP: 50740-540 – Recife – PE/Brasil. PABX: (81) 3272-4399 – FAX: (81) 3271-4744 — Email: [email protected]
Otimização e cinética do uso da Lama Vermelha
no processo de adsorção do Ni2+ em solução aquosa
1 | Introdução
Nos últimos anos, a contaminação com íons
metálicos em efluentes líquidos se tornou um grave problema de saúde pública, além de afetar a
qualidade do meio ambiente (MURUGESAN et al.,
2012). O crescimento das atividades industriais é
uma das contribuições para o aumento significativo dessa contaminação. Íons metálicos, como Pb2+,
Cu2+, Zn2+, Cd2+, Ni2+, estão entre os poluentes mais
comuns encontrados em efluentes industriais
(GURGEL; GIL, 2009).
48
Entre as diferentes técnicas disponíveis
para o tratamento de efluente contaminado com
íons metálicos, as mais utilizadas são: coagulação/
floculação, troca iônica, osmose reversa e extração
por solventes. Todavia estes processos demandam,
geralmente, investimentos técnicos e econômicos,
fatos que podem inviabilizar a sua aplicação por
indústrias de pequeno e médio porte. Por outro
lado, em aplicações de grande porte, muitas vezes,
o tratamento não é suficiente para a remoção dos
contaminantes dentro dos limites de descarte estabelecidos pelas regulamentações locais (CARVALHO, 2010). Em muitos casos, pequenas e médias
indústrias não têm capacidade técnica e econômica
para a implantação desses processos (MALANDRINO et al., 2006). Devido a essas razões, o processo
de adsorção em sólidos adsorventes vem despertando um grande interesse na área ambiental, pelo
fato de que esse processo permite remover eficientemente poluentes orgânicos e inorgânicos, dissolvidos em concentrações baixas em fluxos gasosos
e líquidos. Entretanto, a capacidade de remoção
do poluente está vinculada, basicamente, à área
superficial disponível no sólido adsorvente (SOTO
et al., 2011; FÉRIS, 2001).
A adsorção é um método atrativo para a
remoção de contaminantes de efluentes aquosos
poluídos. Comparando-se com outros processos, a
adsorção permite uma alta qualidade de efluente
tratado e produz poluentes livres de efluentes, que
são adequados para a reutilização. Além disso, é,
algumas vezes, um processo reversível, podendo
o material adsorvente ser regenerado, resultando,
assim, em significativas reduções de custos (GIL et
al., 2011).
desenvolvidas à procura de novos adsorventes eficientes e de baixo custo para serem aplicados nos
processos de tratamento de efluentes industriais
(TAGLIAFERRO et al., 2011; EWECHAROENA et al.
2009). Nesse sentido, encontram-se os resíduos
industriais, como a lama vermelha, obtida a partir
da produção de alumina (Al2O3), durante a etapa
de clarificação do processo Bayer. Ela apresenta
características que indicam boas perspectivas de
aplicações no tratamento das mais variadas matrizes ambientais.
A Lama Vermelha é um tipo de resíduo industrial, produzido em grande quantidade, que
provoca riscos ao meio ambiente devido à forma
como é descartado e em função de sua elevada alcalinidade (COSTA, 2010; ZHOU et al., 2008). Os
problemas ambientais, provenientes da disposição
inadequada da lama vermelha, vão da contaminação das águas superficiais e subterrâneas, contaminação do solo, danos à flora e fauna, corrosão de
equipamentos metálicos até o impacto visual sobre extensas áreas. A eliminação e gestão da lama
vermelha é uma questão desafiadora para a indústria de alumina (YUE et al., 2010).
Diante do exposto, este trabalho objetivou
estudar a utilização da lama vermelha (resíduo industrial) como adsorvente para a remoção do íon
metálico níquel em soluções aquosas, mediante o
processo de adsorção. Buscou-se, assim, estudar
os efeitos das variáveis: massa, tipo de ativação do
adsorvente, tempo de contato e pH, realizando um
planejamento experimental fatorial 24, além do
estudo cinético do processo de adsorção e caracterização do adsorvente.
2 | Materiais e processos
2.1 | Adsorvente
O adsorvente utilizado neste estudo foi a
lama vermelha, coletada após a digestão industrial
da bauxita da planta industrial da Alumina do Norte S/A (Alunorte), localizada no município de Barcarena, no estado do Pará, região norte do Brasil.
De acordo com Wang et al. (2008), a lama
vermelha, quando in natura, não apresenta bom
rendimento como adsorvente. Entretanto, proHá um grande número de pesquisas sendo cessos de ativação, como tratamentos ácidos, com
águas ricas em íons de Mg2+, tratamento térmico, verificação da expansão basal (d001), a difração de
ou ainda, pela combinação desses métodos, confe- raios-X foi realizada entre 2� = 2° e 2� = 75º.
rem à lama vermelha características que a tornam
2.2.2 | Avaliação da superfície
um adsorvente mais eficiente.
específica e volume de poros
Para a realização dos experimentos, o adsorvente foi submetido a processos de ativação.
Foram utilizados dois métodos de ativação da lama
vermelha, abaixo descritos:
a) Método de ativação da lama vermelha 1 (MA1): esse método se constituiu na
calcinação de uma amostra de 100 g de lama
vermelha à temperatura de 400°C para promover a esfoliação do material, aumentando, assim, a área de contato e possibilitando maior
capacidade de adsorção.
49
b) Método de ativação da lama
vermelha 2 (MA2): esse método é um
pré-tratamento ácido, que consistiu na
fervura de 100g de lama vermelha em 2L
de ácido clorídrico (HCl) 20% em uma
manta de aquecimento, seguido de filtração, lavagem com água destilada, secagem
a 100°C e calcinação a 400°C.
As superfícies específicas das amostras de
lama vermelha foram avaliadas por meio do método Braunauer-Emmett-Teller, utilizando-se um
analisador de área superficial específica (BET),
marca Micrometrics, modelo ASAP 2010. Método
de adsorção gasosa baseado na determinação da
quantidade de N2, requerido para formar uma camada monomolecular sobre a superfície do adsorvente, a uma temperatura constante. A relação matemática que representa a isoterma de adsorção é
apresentada na Equação 1:
P
V = f  
 P0  T
Sendo:
V
= Volume adsorvido
P/P0 = Pressão relativa
P0
= Pressão de saturação
(1)
A equação do Método BET utilizada foi aplicada
em sua forma linear, de acordo com a Equação 2:
2.2 | Caracterização da Lama
Vermelha
P
1
C −1 P
(2)
=
+
Vads =
Objetivando uma melhor compreensão do
P0 C.Vm C.Vm P0
processo, realizou-se um estudo de caracterização
da lama vermelha, incluindo as seguintes análises Sendo:
instrumentais:
P e Vads: Pressão de equilíbrio e volume total adsorvido
P0: Pressão de saturação de vapor de gás N2 na
2.2.1 | Caracterização da Lama
temperatura da isoterma
Vermelha
Vm: Volume correspondente à monocamada
A análise mineralógica por difração de raios C: Constante relacionada com a entalpia de adsorX foi realizada por um equipamento da marca Ri- ção
gaku, modelo Ultima pelo método do pó, o qual M: Volume molecular do N2
requer prévia preparação da amostra com passagem em peneira ABNT nº 200, para, em seguida, Efetuando a linearização do método da isoterma
ser colocada em uma lâmina de vidro. A amostra in de BET, obtém-se o volume correspondente à monatura foi submetida ao tratamento com glicerina, nocamada do material.
por gotejamento nas bordas da lâmina de vidro escavada, onde a amostra foi previamente colocada.
2.2.3 | Microscopia eletrônica
Em seguida, a amostra permaneceu em contato,
de varredura (MEV)
Esse sistema com detectores de elétrons sedurante 72 horas, com a glicerina, em um desseca- dor. Tendo em vista que para esse caso interessa a cundários (SEM) e elétrons primários retroespaRevista Pernambucana de Tecnologia, Recife, v. 1, n. 1, p. 47–56, jun, 2013
lhados (BSE), sistema de microssonda de energia
dispersada (EDS), foi utilizado para a identificação
de elementos químicos constituintes na lama vermelha.
Mediante a análise dos raios-X (EDS), é possível obter informações qualitativas e quantitativas da composição da amostra na região submicrométrica de incidência do feixe de elétrons. Esse
procedimento facilita a identificação de precipitados e, mesmo, de variações de composição química dentro de um grão.
Os experimentos foram realizados em batelada, sendo as amostras de 100 mL colocadas em
erlenmayers, em uma mesa agitadora com uma velocidade constante de 400 rpm. As concentrações
finais dos efluentes sintéticos foram determinadas
com o auxílio de um espectrofotômetro de absorção atômica por chama, no modelo Variam 240FS.
A quantidade de íon metálico (mg) adsorvido por
massa do adsorvente (g) foi calculada, utilizando-se a Equação 3.
Os ensaios experimentais foram realizados
a partir de soluções aquosas com concentrações
iniciais, preparadas com padrão TritisolR de níquel a 1000mg, sob a forma de cloretos (Merck).
onde: Ci é a concentração inicial do íon metálico
(mg/L); Cf é a concentração final do íon metálico,
(mg/ L); M é a massa do adsorvente (g), e V é o
volume (L).
2.3 | Soluções aquosas
2.4 | Estudo das variáveis no
processo de adsorção do Ni2+
pela lama vermelha
50
A quantidade adsorvida de íons metálicos
por determinado adsorvente depende de vários fatores e de condições de processo. Para esse estudo,
a adsorção do níquel pela lama vermelha foi avaliada por meio da influência de algumas variáveis,
como: massa do adsorvente (M), tempo (T), ativação do adsorvente (A) e pH (P), tendo, no entanto,
se utilizado, nessa etapa, um planejamento experimental de dois níveis para cada fator, ou seja, um
valor máximo (+) e outro mínimo (-), com o objetivo de determinar, de forma qualitativa e quantitativa, a influência de cada fator sobre a variável de
saída: quantidade adsorvida de níquel por unidade de massa da lama vermelha (q). O planejamento
elaborado foi de configuração 24. Devido ao fato
de a ativação da lama vermelha ser uma variável
qualitativa, os experimentos foram realizados em
duplicata, totalizando 32 corridas experimentais.
A Tabela 1 sumariza os parâmetros estudados e
seus respectivos níveis.
Tabela 1: Níveis das variáveis do planejamento fatorial completo 24
para a adsorção do níquel pela lama vermelha
Variáveis
Codificação
Massa do adsorvente
M
A
T
P
Ativação da lama vermelha
Tempo de contato
pH
Níveis
Inferior (-)
Superior (+)
0,5
MA1
3 horas
4
1,5.
MA2
9 horas
10
q = (Ci − Cf) x V
M
(3)
2.5 | Cinética do processo adsortido
O estudo cinético do processo de remoção
de níquel pela lama vermelha foi realizado com o
propósito de se observar a evolução do processo
até o sistema atingir o equilíbrio. Nos ensaios experimentais, fixou-se a massa do adsorvente em 1g
e prepararam-se as soluções aquosas de 100 mL,
com concentrações de 1, 3 e 5 mg.L-1. Em seguida,
foram colocadas na mesa agitadora com velocidade constante de 400 rpm.
Em intervalos de tempo pré-determinados,
foram retiradas alíquotas da solução. Estas foram
filtradas em papel qualitativo, para se evitarem interferências de partículas de lama vermelha nas
análises. As determinações das concentrações finais do íon metálico após 10, 20, 30, 45, 60, 90,
120 e 180 minutos de contato entre o material
adsorvente e o fluido contendo o adsorbato foram
realizadas por espectrofotometria de absorção
atômica. A quantidade de níquel adsorvido foi calculada utilizando-se a Equação 3.
3 | Resultado e discussão
3.1 | Caracterização da
Lama Vermelha
3.1.1 | Avaliação da superfície
específica e volume de poros
Como pode se observar nas Figuras 1 e 2,
a calcinação provocou uma pequena redução da
área superficial e do volume dos poros. Entretan-
to, esse tratamento é necessário para estabilizar a
lama e evitar a sua lixiviação. Ressalta-se que, durante a calcinação, a água intersticial é eliminada,
contribuindo para a redução da área superficial e
do volume dos poros. Com a adsorção do íon metálico, a área superficial sofreu um aumento, como
era de se esperar, pois a inserção de íons metálicos em matrizes sólidas aumenta a capacidade de
adsorção, além da inserção da água na matriz do
adsorvente.
Figura 2: Isotermas de adsorção de Nitrogênio (análise BET) para
a lama vermelha calcinada.
Volume do Poro (cc/g)
51
Área Superficial (m2/g)
Figura 1: Valores da área superficial (a) e do volume do poro
(b) da lama vermelha in natura após tratamento térmico e com
o íon metálico níquel adsorvido.
3,00E + 02
2,50E + 02
2,00E + 02
3.1.2 | Análise mineralógica da
Lama Vermelha por
difração de raios X
1,50E + 02
1,00E + 02
5,00E + 01
0,00E + 00
Lama
"in natura"
Lama
calcinada
Lama
com metal
1,20E - 01
1,00E - 01
8,00E - 02
6,00E - 02
4,00E - 02
2,00E - 02
0,00E + 00
Lama
"in natura"
Lama
calcinada
Lama
com metal
De acordo com Sing et al. (1985), a isoterma
da lama vermelha calcinada (adsorvente utilizado
no estudo), Figura 2, é do tipo IV. A histerese entre
a adsorção e a dessorção é provocada por condensação capilar que ocorre nos mesoporos. Ainda segundo esse autor, as isotermas do tipo IV são características de adsorventes mesoporosos industriais.
Por meio dos difratogramas de raios X
(Figuras 3 e 4), podem-se avaliar possíveis modificações na estrutura do adsorvente, durante
o processo de tratamento (ativação) e de adsorção.
De acordo com os resultados, a inclusão
do íon metálico provocou um aumento na área
superficial e no volume de poros, ou seja, ao remover o Ni2+ , o adsorvente aumentou a sua capacidade de adsorção. Todavia, de acordo com a
Figura 3 que apresenta os difratogramas da lama
in natura e calcinada, não há alteração significativa na estrutura do adsorvente, uma vez que os
difratogramas não apresentam muitas diferenças entre si. Todavia, ao se observar a Figura 4,
houve um aumento na intensidade da difração
entre 10 e 40.
Figura 3: Difratograma de raios- X da lama vermelha calcinada ( )
e in natura ( )
servar a variação do tamanho das partículas e
a superfície de cada uma. Por meio da Figura 5,
pode-se observar uma grande variedade de diâmetro das partículas. Analisando-se as Figuras
5a e 5b, observa-se que não há, aparentemente,
uma variação da distribuição de tamanho das
partículas. Todavia, ao se analisarem as Figuras
5c e 5d, observam-se agregados maiores, possivelmente devido à água presente no ácido e na
solução do íon. Ressalta-se que para se obter
uma classificação significativa na distribuição
de tamanho e sua evolução em função dos tra3.1.3 | Microscopia eletrônica tamentos realizados, seriam necessários se ob
de varredura (MEV)
terem, ao menos, umas 100 imagens para cada
Foram realizadas microfotografias com etapa e depois tratá-las por meio de um prograduas ampliações (500x e 5000x) para se ob- ma de processamento digital de imagem.
Figura 4: Comparação dos Difratogramas de raios-X da lama vermelha calcinada a 400º C ( ) e após a adsorção do íon metálico
níquel ( ).
Figura 5: Microfotografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura com aumento de 500x, da lama vermelha in natura (a), calcinada (b), tratada com ácido (c) e com o íon níquel adsorvido (d).
52
53
No que tange à superfície do material (Figura 6), podem-se observar após a adsorção (Figura 6d) estruturas grandes e frágeis (pois mostram
sinais de desagregação apenas pela agitação mecânica no interior do erlenmeyer na mesa agitadora)
e de baixa porosidade, assim como a existência de
pequenos agregados de elevada porosidade.
3.2 | Estudo das variáveis no
processo de adsorção do Ni2+
pela Lama Vermelha
Os resultados obtidos no planejamento experimental permitiram realizar uma regressão linear dos dados experimentais. Sua aplicação admite
selecionar a combinação de níveis maximizados na
obtenção da melhor resposta para cada situação e
montar um modelo que é composto de variáveis independentes, analisadas significativamente.
O modelo codificado da regressão com apenas
os
coeficientes
estatisticamente significativos ao
nível de 95% de confiança, dos dados experimentais,
2+
Com a utilização do planejamento experi- para o Ni está representado na Equação 4.
mental fatorial, foi possível realizar um estudo mais
q = 0,120 - 0,055 M – 0,01 P t
(4)
abrangente das variáveis independentes, de maneira
O modelo linear de q apresentou um coeficiente
mais organizada e com uma quantidade mínima de de correlação linear (R2) igual a 0,9. A validade desse moexperimentos.
delo foi confirmada, analisando-se a variância dos resulta
De acordo com os ensaios do planejamento dos (ANOVA) representada na Tabela 2, onde foi possível
experimental realizado, tornou-se possível verificar verificar de acordo com o teste F que o modelo é estatistivalores de aproximadamente 0,20 mg.g-1, encontra- camente significativo ao nível de 95% de confiança e preditivo, pois o Fcalculado foi maior que o valor de Ftabelado.
dos para a quantidade adsorvida de níquel.
A Tabela 2 também apresenta o coeficiente de
correlação linear (R2) próximo da unidade e as porcentagens de variância explicada e explicável com valores
próximos de 100%, os quais indicam que os dados
experimentais se ajustam ao modelo. Segundo Barros
Neto et al. (2001), quanto mais próximas de 100% ,
menos erros estarão sendo adicionados ao modelo devido à falta de ajuste, a erros experimentais e outros
tipos de erros, fato esse claramente perceptível pelos
valores baixos destes parâmetros encontrados.
Tabela 2: Análise da variância para o ajuste do modelo linear
(ANOVA) para o íon metálico níquel, a 95% de confiança.
54
Fonte de
variação
Soma
Quadrática
Regressão
0,109743
10
Resíduos
0,014673
16
Falta de ajuste
0,003343
5
Erro puro
0,011330
16
Total
0,124420
31
Fcalculado
11,97
Ftabelado
2,49
Fcalc / Ftab
4,8
% máx. explicada
88,21
% máx. explicável
90,89
Coeficiente de regressão
0,9
Grau de
Liberdade
A Figura 7 apresenta, de forma clara e rápida, os efeitos que são estatisticamente importantes, ou seja, quais as variáveis que realmente
possuem uma influência significativa. As variáveis
que possuem valores maiores que o valor p apresentam efeito principal do fator ou da interação
significativa nas variáveis respostas. Dessa forma,
a variável massa (1) e a interação entre as variáveis pH (3) e tempo (4) apresentaram valores situados à direita do ponto p, proporcionando efeitos
significativos ao modelo do níquel. As observações
Figura 7: Gráfico de Pareto dos efeitos das variáveis estudadas para
a remoção do íon níquel pela lama vermelha.
obtidas pelo diagrama de Pareto são comprovadas,
analisando-se as superfícies de resposta obtidas
para o parâmetro q.
Na Figura 8, está representada a curva de
superfície de resposta mais significativa. É possível observar que a interação entre as variáveis pH
e tempo apresentou um efeito significativo, como
já observado no gráfico de Pareto. O aumento da
faixa de pH e do tempo resultou em um aumento
na adsorção do íon de níquel, obtendo valores de
aproximadamente 0,20 mg/g.
Figura 8: Efeito do tempo e do pH sobre a quantidade adsorvida do
íon metálico Níquel.
De acordo com alguns resultados encontrados na literatura, é possível verificar que o resíduo
industrial utilizado neste trabalho surge como um
material promissor para remoção do íon Ni2+. Onundi et al (2010) estudaram a remoção do íon metálico
níquel utilizando como adsorvente o carvão ativado
a partir da casca de amêndoa da palma e obtiveram
uma capacidade máxima de adsorção de 0,13 mg.g1
, trabalhando com soluções aquosas com concentrações iniciais de 0,8 mg.L-1. Valentini et al (2000)
utilizaram cápsulas de quitosana para o estudo da
remoção de níquel e verificaram uma capacidade de
adsorção de 1,5 mg.g-1, trabalhando com pH 9 e partindo de soluções aquosas com 100 mg.L-1.
3.3 | Cinética do processo
de adsorção
Os parâmetros cinéticos são necessários
para se determinarem as melhores condições operacionais em um processo contínuo de remoção de
íons metálicos. Em relação às Figuras 9 e 10, elas
correspondem aos resultados dos ensaios experimentais referentes ao estudo cinético da adsorção
do Ni2+, utilizando-se soluções aquosas, ajustadas
a pH 4 e 10 respectivamente. Nessa etapa, o efeito
do pH e da massa voltou a ser estudado, para ava- pH estudados (Tabelas 3). Os valores obtidos esliar a influência destes na cinética adsortiva.
tão abaixo dos valores encontrados utilizando-se
Figura 10: Cinética da adsorção de Níquel pela Lama Vermelha em pH 10 a lama vermelha da Bósnia (SMILJANICA et al.,
2010), cujos valores para qmax foram de 21,8 mg.g1
. Além da diversidade da característica mineral do
material do origem, ressalta-se que neste estudo
foram realizados também pré-tratamentos de lavagem exaustivas, que elevam, o custo do processo.
Tabela 3: valores dos parâmetros do modelo de Langmuir, obtidos a
partir dos ensaios de equilíbrio de adsorção do Ni2+ na lama vermelha.
ph 4,0
55
A partir dos resultados mostrados nas Figuras 9 e 10, observa-se que a adsorção do níquel
aumenta com o tempo de contato e atinge o equilíbrio em um tempo de aproximadamente 30 min,
nas três concentrações iniciais estudadas. Dessa
forma, foi possível compreender. de fato, quando
se atinge o momento em que a adsorção já não
ocorre, evitando assim que haja desperdício de
tempo durante futuros estudos.
ph 10,0
qmax (mg.g-1)
5,701
6,544
Ke (L.mg-1)
0,016
0,014
4 | Conclusões
Mediante as análises de caracterização da
lama vermelha, verificou-se que calcinação provocou
uma pequena redução da área superficial e do volume dos poros com relação à lama vermelha in natura,
estabilizando-se a lama e evitando-se a sua lixiviação. Em relação à lama adsorvida, ocorreu aumento
da área devido à inserção do íon metálico e da água
na matriz do adsorvente.
Observou-se também que não houve grande influência do pH, para ambos os valores de pH, A Lama Vermelha demonstrou possuir carace a eficiência permaneceu em torno de 97%.
terísticas adsortivas, atuando de forma efetiva, com o
íon níquel. É possível utilizá-la como alternativa para
3.4 | Equilíbrio de adsorção
tratamento de efluentes contaminados com poluen
A partir dos dados cinéticos, em equilíbrio, te, além de atribuir um valor agregado para esse tipo
pôde-se obter a isoterma de equilíbrio, com um ex- de resíduo considerado passivo ambiental nas indúscelente ajuste (R2>0,99) para o modelo de Lang- trias de alumínio.
muir (Figura 11).
Mediante o estudo da cinética de adsorção, foi
Figura 11: Isoterma de Langmuir em coordenadas lineares para o Níquel,
utilizando 1,0g de lama vermelha em pH 4 ( ) e em pH 10 ( ) à uma possível verificar que a reação atinge seu equilíbrio
temperatura de 25ºC.
em um tempo de 30 minutos, independentemente da
concentração inicial do Ni2+ na solução aquosa.
Por meio da análise dos gráficos de Pareto e
de superfície de resposta, foi possível verificar que a
variável massa e apenas a interação entre as variáveis pH e tempo apresentaram efeitos significativos
na quantidade adsorvida para o íon Níquel. Verificou-se, ainda, pelo planejamento experimental, que
,quando se trabalhou com menores quantidades de
massa, independentemente da faixa de pH, obteve-se
um aumento na remoção e, consequentemente, um
O estudo de equilíbrio permitiu obter a ajuste pelo modelo de Langmuir, com uma capacidacapacidade máxima de adsorção de Ni2+ no dois de máxima de adsorção de Ni2+ de 6,54 mg.g-1.
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Potencial alternativo na reciclagem de resíduos
de gesso da construção civil
A.S., Ribeiro1,
V.A., Santos1,
M., Benachour2,
D. C. P., de Melo1,
D. E. S., Cavalcanti1
Resumo
57
Na região metropolitana do Recife, o gesso já contribui com cerca de 4% do volume de resíduos de construção civil, aproximando-se dos 50m³ diários, tendendo a aumentar. Visando reduzir o impacto ambiental causado pela indústria da construção civil, responsável pela geração de grandes quantidades de
resíduos com impacto significativo ao meio ambiente, o Conselho Nacional do Meio Ambiente estabeleceu critérios para a gestão desses resíduos. Dentre esses resíduos, o gesso foi classificado por essa resolução como sendo um material com potencial tecnológico de reciclagem ou reutilização economicamente
viável. No presente trabalho, foram realizados estudos da viabilidade técnica de se obter gesso beta a
partir de resíduos provenientes de duas principais aplicações do mencionado gesso na construção civil:
revestimento de alvenarias e instalação de forro. Foi realizado um estudo preliminar da calcinação do
dihidratado, constituinte da gipsita e dos resíduos (revestimento e placa), em um forno rotativo contínuo,
em escala piloto, de 5,45m de comprimento e 0,90m de diâmetro interno. Os ensaios experimentais de
calcinação foram realizados, obedecendo-se a um Planejamento Fatorial Completo do tipo 33-1 e avaliando-se os efeitos de três fatores: velocidade de rotação do cilindro (3 RPM), temperatura de controle da
combustão (500º C) e vazão de alimentação de sólidos (120 kg/h).
Palavras-chave: Resíduo da construção civil; Calcinação; Forno rotativo contínuo; Gesso reciclado.
Abstract
In the metropolitan area of Recife, the gypsum already contributes about 4% of the volume of construction waste, approaching the 50 m³ daily, having a tendency to increase. In order to reduce the environmental impact caused by the construction industry, responsible for generating large amounts of waste
with significant impact to the environment, the (CONAMA) National Environment Council established
criteria for the management of such waste. Among these wastes, the gypsum plaster was classified, by this
resolution, as a material with technological potential for recycling or reuse economically feasible. In the
present work, we studied the feasibility of obtaining beta gypsum from waste from two main applications
by gypsum in construction: masonry lining and installation of the lining. We performed a preliminary
study of dehydrate calcining the constituent of coating gypsum and plasterboard waste (and plate coating) in a rotary kiln continuous pilot scale of 5.45 m long and 0.90m internal diameter. The assays were
performed calcination according to a Planning Type Full Factorial 33-1, to evaluate the effects of three
factors: speed of rotation of the cylinder (3 RPM), control temperature combustion (500 ° C) and flow feed
solids (120 kg / h).
Keywords: Construction waste; Calcination; Rotary continuously kiln; Recycled gypsum.
Departamento de Engenharia Química – Universidade Federal de Pernambuco – Campus Universitário –
Rua Profº Arthur de Sá S/N
Cidade Universitária – CEP: 50740-521 – Recife – PE/Brasil. Tel: (81) 2126-7289 – Fax: (81) 2126-7289 — Email: abrahao@
yahoo.com.br; [email protected]; [email protected]; [email protected]
2
Departamento de Química – Universidade Católica de Pernambuco – CEP: 50000-000 – Recife – PE/Brasil. Tel: (81) 21194188 – Fax: (81) 2119-4188 — Email: [email protected]
1
Potencial alternativo na reciclagem
de resíduos de gesso da construção civil
1 | Introdução
Com a intensa industrialização, o advento de
novas tecnologias, crescimento populacional e aumento de pessoas em centros urbanos e a diversificação do
consumo de bens e serviços, os resíduos se transformaram em graves problemas urbanos com um gerenciamento oneroso e complexo, considerando-se volume e massa acumulados, principalmente após 1980.
Os problemas se caracterizavam por escassez de área
de deposição de resíduos causada pela ocupação e valorização de áreas urbanas, pelos altos custos sociais
no gerenciamento de resíduos, pelos problemas de
saneamento público e pela contaminação ambiental
(JOHN, 1999; JOHN, 2000; BRITO, 1999; GÜNTHER,
2000; PINTO, 1999).
58
Embora seja possível e prioritário se reduzir
a quantidade de resíduos gerados da produção até o
pós-consumo, estes sempre serão gerados. O desenvolvimento sustentável requer uma redução do consumo de matérias primas naturais não renováveis,
disciplinando ações necessárias, de forma a minimizar
os impactos ambientais. O fechamento do ciclo produtivo, gerando novos produtos a partir da reciclagem
de resíduos, é uma alternativa insubstituível. Assim, o
desenvolvimento de tecnologias para a reciclagem de
resíduo ambientalmente eficiente e segura, que resultem reciclagem em produtos com desempenho técnico adequado e que sejam economicamente competitivos nos diferentes mercados, é um desafio importante.
A ideia de investir em pesquisas na área de reaproveitamento de reciclagem de resíduos é uma emergência
global.
Neste trabalho, procurou-se obter gesso a partir dos resíduos de suas aplicações na construção civil.
Os produtos obtidos foram caracterizados e comparados ao gesso beta, oriundo da calcinação, mostrando
ser possível a reciclagem desse material.
1 | Materiais e métodos
• A gipsita utilizada foi proveniente de uma
mina da empresa (SUPERGESSO S.A), localizada em Araripina/PE, que foi calcinada no DEQ
(Departamento de Engenharia Química de PE).
• Foram empregados resíduos oriundos de obras
na cidade de Recife. Nas obras, foram obtidos os
resíduos de revestimento, de placas de forro.
• Foi usada água fornecida pelo Sistema de
Abastecimento de Água do Departamento de
Engenharia Química da UFPE. Apresentava cor
transparente, sendo submetida a um processo
de destilação, com qualidades ideais para o uso
na construção civil.
• No ensaio de consistência, foi usado o aditivo
citrato de sódio a 20g/l.
O material foi triturado mecanicamente, em um
britador de mandíbula. A calcinação desses materiais foi realizada em um forno piloto, contínuo e
rotativo, utilizando-se como fonte energética o gás
natural. O forno para a calcinação desses produtos
Figura1 está instalado no Departamento de Engenharia Química - DEQ da Universidade Federal de
Pernambuco - UFPE.
Figura 1: – Forno rotativo piloto para calcinação com Gás Natural.
Fonte: DEQ/UFPE.
3 | Planejamento Experimental
Para a identificação das condições ótimas
na produção de gesso a partir da gipsita, resíduos
de gesso de revestimento e placa, foi adotado um
planejamento experimental, tendo como variáveis
independentes de entrada do sistema: Temperatura de controle da combustão (TC), Velocidade de
rotação do cilindro (N) e Vazão de alimentação de
sólidos (Qs), e como variável dependente de saída
o teor de hidratação do material sólido produzido
a partir das três matérias-primas iniciais, constituindo, assim, três variáveis de resposta. Um atenuante para o problema do rápido crescimento do
número dos ensaios a serem efetuados, caso seja
escolhido o planejamento fatorial completo de 3
níveis e 3 fatores com duas réplicas, é a adoção do
planejamento fatorial fracionado 33-1 com adição
de um ponto central (1pc) e duas réplicas, totalizando 30 ensaios.
59
sultando em superfícies de resposta e diagrama
de Pareto, compreendendo a MSR e utilizando-se
a rotação do cilindro do forno (N) e vazão (Qs) de
alimentação com sólidos pré-determinados. Foram estudadas três variáveis respostas, a partir
do grau de hidratação do semi-hidrato produzido:
gesso gerado a partir da gipsita, gesso gerado a
partir de resíduos de placas e gesso gerado a partir
do resíduo de revestimento de gesso. Utilizou-se
uma matriz de planejamento com 30 ensaios reali
O desenvolvimento do Planejamento de Ex- zados (incluindo 01 ponto central + 02 réplicas) e
perimentos seguiu as etapas abaixo:
os resultados obtidos para três variáveis respostas
(grau de hidratação). Esses resultados são apre• Caracterização do problema;
sentados na Tabela 61.
• Escolha dos fatores de influência e níveis;
• Seleção das variáveis de resposta;
Nas Tabelas 7, 8 e 91, estão indicados os
• Determinação de um modelo de planejamen- efeitos de cada variável e suas interações (lineares
to de experimento;
e quadráticas). Observa-se que todos os termos fo• Condução do experimento;
ram estatisticamente significativos ao nível de 5%
• Análise dos dados.
(p-valor<0,05), com exceção da interação linear
x quadrática entre a temperatura de controle da
Os níveis e fatores estabelecidos no Plane- combustão (Tc) e a velocidade de rotação (N).
jamento Fatorial Completo estão apresentados nas
Tabelas 4 e 51.
As Figuras 2, 3 e 4 apresentam o Diagrama
de Pareto dos efeitos e das interações padroniza4 | Resultados e discussão
dos (p-valor igual a 0,05), em que os efeitos que se
A seguir, serão apresentados e discutidos os localizam à direita da linha tracejada são signifiresultados obtidos da simulação numérica da com- cativos. Dessa forma, pode-se visualizar facilmente
bustão do gás natural no forno rotativo contínuo em que a interação linear entre a temperatura (Tc) e
escala piloto, utilizado na produção de gesso beta.
a velocidade de rotação (N) é o efeito mais significativo. Em concordância com as Tabelas 7, 8 e 9,
Será, também, apresentados os resultados observa-se que apenas a interação entre os efeitos
dos estudos experimentais da calcinação da gipsi- Tc (L) x N (Q) mostrou-se não ser significativa.
ta pura e dos resíduos de gesso de revestimento e
placa, com quantificação por meio de um planejamento fatorial completo do efeito da temperatura Figura 2: – Diagrama de Pareto para a variável resposta: grau de
hidratação para o hemidrado oriundo de gipsita (G.H hemi-hidrato-gipsita).
de controle da combustão, velocidade de rotação
do forno e vazão de alimentação de sólidos. A análise dos resultados foi efetuada por meio de superfície de resposta (MSR), diagrama de Pareto e
análise de variância (ANOVA), utilizando-se o programa computacional Statistica 7.0 e adotando-se
como variável de resposta o grau de hidratação.
4.1 | Processo da calcinação da
gipsita e dos resíduos de
gesso de revestimento e placa
Os resultados foram avaliados por meio da
análise de variância (ANOVA) Tabelas 1, 2 e 31, re1
Ver anexos (pág. 66)
Figura 3: – Diagrama de Pareto para a variável resposta: grau de hidratação para o hemidrado oriundo de placa de gesso (G.H hemi-hidrato-placa.).
primeiramente, operando com baixas temperaturas de
controle (iguais ou menores que 450 ⁰C) e baixa velocidade de rotação (iguais ou menores que 2,2 RPM) e,
posteriormente, funcionando com maiores temperaturas (acima de 450 ⁰C) e velocidades de rotação maiores
(acima de 2,2 RPM).
Figura 5: –Superfície de resposta e curva de contorno para o Grau de
Hidratação, G.H (%) do Hemi-hidrato Beta, em função de Tc versus N.
Condições: Qs=110 kg/h.
Figura 4: – Diagrama de Pareto para a variável resposta: grau de hidratação para o hemidrado oriundo de revestimento de gesso (G.H hemihidrato-rev.).
Figura 6: – Superfície de resposta e curva de contorno para o Grau
de Hidratação, G.H. (%) do Hemi-hidratado Placa, em função de Tc
versus N. Condições: QS=110kg/h
60
Através das superfícies de resposta e curvas de
contorno, geradas pelos modelos (Equações 1, 2 e 3), podem-se obter as condições otimizadas de calcinação de
dihidrato (gipsita, placa e revestimento), para se produzir
Hemidrato beta, variando-se os parâmetros Tc e N, com
vazão de alimentação de sólidos constante (Qs = 110 kg/h).
GHhemidrato-gipsita = 45,78 + 58,36*10-3 Tc - 22,38*10-5 Tc2
- 38,54*N + 2,282*N2 + 47,04*10-3 Tc*N + 30,67*10-4
Tc*N2 (1)
GHhemidrato-placa = 50,24 + 34,54*10-3 Tc 19,98*10-5 Tc2 - 38,94*N + 2,456*N2 + 50,11*10-3
Tc*N + 22,6710-4 Tc*N2 (2)
de Hidratação, G.H. (%) do Hemi-hidratado Revestimento, em
função de Tc versus N. Condições: QS=110kg/h
GHhemidrato-revest. = 49,37 + 36,52*10-3 Tc 20,11*10-5 Tc2 - 40,61*N + 3,216*N2 + 54,51*10-3
Tc*N + 4*10-4 Tc*N2 (3)
As superfícies de respostas e curvas de contorno, apresentadas nas Figuras 5, 6 e 7, foram obtidas com
vazão de alimentação de sólidos constante (Qs = 110
kg/h). Observou-se que os maiores valores obtidos para
a variável resposta foram encontrados em duas regiões:
Verificam-se, também, dois efeitos importantes: aumentando-se a velocidade de rotação,
reduz-se o tempo de residência e aumenta-se o
grau de mistura/contato do material no interior
do forno. Dessa forma, verifica-se que menores valores para o grau de hidratação serão obtidos com
menores tempos de residência e maior grau de
mistura/contato do material.
Através das superfícies de resposta e curvas de contorno geradas pelos modelos (Equações
4, 5 e 6), podem-se obter as condições otimizadas
de calcinação de dihidrato (gipsita, gesso de revestimento e placa) para produzir hemidrato beta,
variando os parâmetros Tc e Qs, com velocidade
média de N=2 RPM.
Figura 10: –Superfície de resposta e curva de contorno para o
Grau de Hidratação, G.H. (%) do Gesso de Revestimento, em função
de Tc versus N. Condições: QS=110kg/h
GHhemidrato-gipsita = - 175,20 + 58,37*10 Tc - 22,38*10
Tc2 + 2,578 Qs - 11,96*10-3Qs2
(4) GHhemidrato-placa=-162,98 + 34,54*10-3 Tc - 19,98*10-5
Tc2 + 2,435 Qs -11,29*10-3 Qs2
(5)
5
61
Figura 9: –Superfície de resposta e curva de contorno para o Grau
de Hidratação, G.H. (%) do Gesso de Revestimento, em função de
Tc versus QS. Condições: N = 2,00 RPM.
-3
-
GHhemidrato-revest=- 158,85 + 36,52*10-3 Tc - 20,11*10-5
Tc2 + 2,358 Qs -10,96*10-3 Qs2
(6)
As superfícies de respostas e curvas de
contorno, apresentadas nas Figuras 8, 9 e 10, foram obtidas com velocidade de rotação constante
(N=2rpm). Observa-se que os maiores valores obtidos para a variável resposta encontram-se entre
as temperaturas 420 e 460 ⁰C e entre as vazões
104 e 112 kg/h. Condições: 2,00 RPM.
de Hidratação do gesso em função de Tc e Qs a N =2,00 RPM.
Por meio das superfícies de resposta e curvas de contorno geradas pelos modelos (Equações
7, 8 e 9), podem-se obter as condições otimizadas
de calcinação de dihidrato (gipsita, placa e revestimento) para produzir hemidrato beta, variando-se
os parâmetros N e Qs, com temperatura de controle de combustão constante (Tc = 450 ⁰C).
GHhemidrato-gipsita = - 111,17 - 17,37 N + 3,662 N2 +
2,578 Qs - 11,96*10-3 Qs2 (7)
GHhemidrato-placa = -105,87 - 16,39 N + 3,476 N2 +
2,435*Qs - 11,29*10-3 Qs2
(8)
GHhemidrato-revest. = - 101,72 - 16,08 N + 3,216
N2 +2,358 Qs -10,96*10-3 Qs2 (9)
As superfícies de respostas e curvas de contorno, apresentadas nas Figuras 11, 12 e 13, foram
obtidas com a temperatura de controle da combustão constante (Tc = 450 ⁰C). Observa-se que os
maiores valores obtidos para a variável resposta
encontram-se em duas regiões: na primeira, operando com mínima velocidade de rotação e vazão
de alimentação de sólidos num intervalo de 104 a
110 kg/h e, na segunda, com altas velocidades de
rotação e num intervalo de 100 a 116 kg/h.
Nas Figuras 14, 15 e 16, são apresentados valores comparativos do modelo Grau de Hidratação.
Figura 14: –Valores experimentais versus valores previstos pelo
modelo do Grau de Hidratação - Condições: Qs=110 kg/h, Tc= 450 °C,
2,00 RPM.
Grau de Hidratação do gesso de revestimento em função de Tc e Qs
a N=2,00 RPM.
Grau de Hidratação, G.H. (%) do Gesso de Revestimento em função
de Tc versus QS. Condições: N = 2,00 RPM.
modelo do Grau de Hidratação. Condições: Qs=110 kg/h, Tc= 450 °C,
2,00 RPM.
62
Figura 13 – Superfície de resposta e curva de contorno para o
Grau de Hidratação, G.H. (%) do Gesso de Revestimento, em função
de Tc versus QS. Condições: N = 2,00 RPM.
modelo do Grau de Hidratação. Condições: Qs=110 kg/h, Tc= 450 °C,
2,00 RPM
Os modelos de previsão, obtidos para a calcinação, servem para explicar o Grau de Hidratação (%)
em função de velocidade de rotação do cilindro, temperatura de controle da combustão e vazão de alimentação de sólidos apresentarem coeficiente de determinação, (R2) satisfatórios.
Os gessos obtidos dos resíduos de decoração e de molde face os resultados dos testes aqui
analisados não satisfizeram a resistência mínima
requerida pela NBR 13207[ABNT, 1994], que é de
8,40 Mpa (85,66kgf/cm²). A resistência foi próxima da metade daquela dos gessos de resíduo de
revestimento e forro. Obteve-se a maior resistên
Variações da ordem de 98,11% para o semi- cia com os resíduos de forro.
-hidrato obtido da calcinação da gipsita, 99,24% para
o hemidrado obtido do resíduo de placas e 98,11% de
4.3 | Resistência à aderência
semi-hidrato do resíduo de revestimento são explica
A resistência à aderência foi determinada sodas por esses modelos. Adicionalmente os coeficienbre substratos de base em alvenaria de tijolo cerâmico,
tes de ajuste de 95,40%; 98,86 e 97,40 confirmam a
medindo 1m2 de superfície, revestidos com uma base
validade dos referidos modelos.
de 7mm de camada superficial de gesso beta, resíduo
Figura 17: –Resistência à Flexão
revestimento e resíduo placa sem acabamento e antes
do final de pega do gesso, Figura 19, 20 e 21.
Figura 19: – Resistência à tração argamassa
44
42
40
0,40
38
36
CURA SECA AO AR
34
32
NBR 12775 > 30 (kgf/cm²)
30
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
FATOR AGUA/RESIDUOS-RESIDUOS REV. E PLACA A 100%
GESSO BETA
RESIDUO REV. A 100%
RESIDUO PLACA A 100%
C.A - Camada de Argamassa
A.S - Argamass Superficial
0,35
0,30
0,25
NBR 13528 = 0,20 Mpa
0,20
0,15
0,10
0,05
Os resultados das resistências à flexão estão apresentados na Figura 17. Nota-se que todos
0,00
0
1
2
3
4
5
os resultados dos resíduos com relação à água/
CORPOS DE PROVA (CP) DO GESSO BETA
Romp. 80% C.A 20% A.S
Romp. 10% A.S e 90% C.A
gesso 0,70 aproximam-se do valor mínimo espeRomp. 100% C.A
Romp. 100% C.A
cificado pela NBR12775[ABNT, 1992], que é de
3,0 MPa (30,0 kgf/cm². O melhor desempenho dos
Foram aplicados os corpos de prova com
dois resíduos foi do gesso obtido a partir dos resí25cm2 de área projetada em uma base metálica
duos de revestimento (3,22 MPa).
para fixação no substrato. Os ensaios foram realizados com um valor da consistência de 0,70 e um
4.2 | Resistência a compressão
tempo de secagem de 7 dias.
Na Figura 18, os resultados de resistência à
Figura 20: – Resistência à tração gesso revestimento
compressão são apresentados.
0,40
RESISTENCIA A TRACAO ( Mpa)
Figura 18: – Resistência à Compressão
RESISTENCIA A COMPRESSAO (kg/cm²)
63
46
RESISTENCIA A TRACAO ( Mpa)
RESISTENCIA A FLEXAO (kg/cm²)
48
100
95
90
85
NBR 12775 = 85,66 kgf/cm²
80
75
CURA SECA AO AR
70
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
FATOR AGUA/ E RESIDUOS
0,80
GESSO BETA
RESIDUO REV. A 100%
0,35
0,30
0,25
NBR 13528 = 0,20 Mpa
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
1
2
3
4
CORPOS DE PROVA (CP) DO RES. REV. A 100%
Romp. 10% A.S e 90% C.A
Romp. 100% C.A
5
Romp. 70% C.A e 30% A.S
Romp. 100 % C.A
5 | Conclusão
Figura 21: – Resistência à Tração Gesso Placa
RESISTENCIA A TRACAO (Mpa)
0,40
0,35
0,30
0,25
NBR 13 528 = 0,20 Mpa
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
1
2
3
4
CORPOS DE PROVA (CP) DO RES. PLACA
Romp. 100% C.A
Romp. 60% e 40% A.S
5
Romp. 100% C.A
Rpmp. 10% A.S e 90% C.A
4.4 | Dureza
A dureza Shore C obtida nos testes está indicada na Figura 22.
90
85
DUREZA SHORE (C)
64
Figura 22 – Dureza
80
75
70
65
60
NORMA CENT/TC 241 >60
55
50
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
FATOR AGUA/ RESIDUO - RESIDUO REV. E PLACA A 100%
O trabalho aqui desenvolvido mostrou que:
• Os dois tipos de gesso reciclado satisfizeram a resistência à flexão exigida pela NBR 12775 [1992];
• A resistência à compressão foi satisfatória quando se utilizaram resíduos de placa e de revestimento;
• Os valores da dureza superficial encontram-se
acima do valor 60, o mínimo estabelecido pela
norma CENT/TC 241 para uma relação água/pó
de gesso inferior a 0,70, independentemente da
origem do hemidrato. Para o gesso oriundo da calcinação da gipsita, o valor da dureza ainda responde ao valor normatizado, mesmo para uma consistência maior de 0,80;
• Impõe-se a realização de testes em escala industrial como um passo decisivo que irá definir a
tecnologia adequada para permitir a utilização do
resíduo de gesso como material de construção, em
consonância com a Resolução 307/02 do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA;
• Há possibilidade de incorporação dos rejeitos
na produção industrial do gesso, o que trará uma
contribuição à indústria no que se refere à questão tanto econômica quanto financeira; ao meio
ambiente, no que tange à minimização de impactos, provocados pelos rejeitos, e à mineração, pela
ampliação do período de vida útil das jazidas de
gipsita.
GESSO BETA
RESIDUO REV. A 100%
É possível se efetuar um comparativo entre as
impressões registradas na superfície dos corpos de
prova pelo durômetro SHORE C e os valores correspondentes das durezas propostas pela Norma CEN/
TC -241 (Comitê Europeu de Normalização/Comitê
técnico). Segundo a ANFOR, CENT/TC 241, o valor da
dureza deve ser superior a 60.
Referências
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS
TÉCNICAS. NBR 12129: Gesso para construção ASOCIACIÓN MERCOSUR DE NORMALIZACIÓN.
civil: determinação das propriedades mecânicas. NM 23 2000: Cimento portland e outros materiais
em pó – Determinação da massa específica.
Rio de Janeiro, 1991.
TÉCNICAS. NBR 12130: Gesso para construção civil: determinação da água livre e de cristalização e
teores de óxido de cálcio e anidrido sulfúrico. Rio
de Janeiro, 1991.
TÉCNICAS: NBR 12775: Placas lisas de gesso para
forro – determinação das dimensões e propriedades físicas. Rio de Janeiro, 1992.
65
BRITO, J.A. Cidade versus entulho. In: SEMINÁRIO
DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL E A RECICLAGEM NA CONSTRUÇÃO CIVIL, 2. São Paulo, 1999. Anais. São Paulo, Comitê Técnico CT206
Meio Ambiente (IBRACON), 1999. p. 56-67.
CONAMA - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução n. 307, de 5 de julho de 2002
- Estabelece diretrizes, critérios e procedimentos
para a gestão dos resíduos da construção. Diário
Oficial da República Federativa do Brasil, 2002.
TÉCNICAS. NBR 13207: Gesso para construção ci- GUNTHER, W.M.R. Minimização de resíduos e educação ambiental. In: SEMINÁRIO NACIONAL DE
vil: Rio de Janeiro, 1994.
RESÍDUOS SÓLIDOS E LIMPEZA PÚBLICA, 7. CuriABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS tiba, 2000. Anais. Curitiba, 2000.
TÉCNICAS. NBR 13867: Revestimento interno de
paredes e tetos com pasta de gesso – Material pre- JOHN, V.M.J. Panorama sobre a reciclagem de resíparo, aplicação e acabamento. Rio de Janeiro, 1997. duos na construção civil. In: SEMINÁRIO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL E A RECICLAGEM
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL, 2., São Paulo, 1999. Anais.
TÉCNICAS. NBR 13528: Revestimento de paredes São Paulo, IBRACON, 1999. p. 44-55.
e tetos de argamassas inorgânicas - Determinação
da resistência de aderência à tração. Rio de Janei- JOHN, V.M. Reciclagem de resíduos na construção
civil – contribuição à metodologia de pesquisa e
ro, 1995.
desenvolvimento. São Paulo, 2000. 102p. Tese (liABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS vre docência) – Escola Politécnica, Universidade
TÉCNICAS. NBR 5734: Peneiras para ensaio com de São Paulo.
telas de tecido metálico. Rio de Janeiro, 1989.
PINTO, T.P. Metodologia para a gestão diferenciaAFNOR - ASSOCIATION FRANÇAISE DE NORMA- da de resíduos sólidos da construção urbana. São
LISATION. CEN/TC 241/ WG2/TG 1 – N 31 F MAI Paulo, 1999. 189p. Tese (Doutorado) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo.
1994. Plâtres et produits à base de plâtre.
Anexos
66
Tabela 1 – de Variância (ANOVA): Hemidrato beta.
Fontes de
Variação
Graus de
Liberdade (GL)
Soma Quad
(SQ)
Média Quad
(MQ)
Fcalc.
p-valor
R2
Adj.
Tc (L)
1
1,485
1,485
324,605
0,000
-
-
Tc (Q)
1
2,113
2,113
461,811
0,000
-
-
N (L)
1
4,014
4,014
877,429
0,000
-
-
N (Q)
1
5,658
5,658
1236,858
0,000
-
-
Qs (L)
1
2,475
2,475
2,475
0,000
-
-
Qs (Q)
1
5,513
5,513
5,513
0,000
-
-
Tc (L) x N (L)
1
16,415
16,415
16,415
0,000
-
-
Tc (L) x N (Q)
1
0,003
0,00294
0,00294
0,432
-
-
Resíduo
21
0,096
0,00457
0,00457
-
-
-
Total
29
33,449
-
-
-
98,11
97,40
Tabela 2 – Análise de Variância (ANOVA): Hemidrato placa.
Fontes de
Variação
Graus de
Liberdade (GL)
Soma Quad
(SQ)
Média Quad
(MQ)
Fcalc.
p-valor
R2
Adj.
Tc (L)
1
1,328
1,328
115,789
0,000
-
-
Tc (Q)
1
1,684
1684
146,758
0,000
-
-
N (L)
1
4,341
4,341
378,403
0,000
-
-
N (Q)
1
5,096
5,096
444,176
0,000
-
-
Qs (L)
1
2,122
2,122
184,945
0,000
-
-
Qs (Q)
1
4,916
4,916
428,441
0,000
-
-
Tc (L) x N (L)
1
15,928
15,928
1388,262
0,000
-
-
Tc (L) x N (Q)
1
0,002
0,002
0,140
0,712
-
-
Resíduo
21
0,241
0,011
-
-
-
-
Total
29
31,864
-
-
-
99,24
98,96
Anexos
67
Tabela 3 – Análise de Variância (ANOVA): Hemidrato revestimento
Fontes de
Variação
Graus de
Liberdade (GL)
Soma Quad
(SQ)
Média Quad
(MQ)
Fcalc.
p-valor
R2
Adj.
Tc (L)
1
1,428
1,428
53,539
0,000
-
-
Tc (Q)
1
1,706
1,706
63,971
0,000
-
-
N (L)
1
3,645
3,645
136,655
0,000
-
-
N (Q)
1
4,864
4,864
182,362
0,000
-
-
Qs (L)
1
2,496
2,496
93,593
0,000
-
-
Qs (Q)
1
4,630
4,630
173,565
0,000
-
-
Tc (L) x N (L)
1
13,473
13,473
505,102
0,000
-
-
Tc (L) x N (Q)
1
0,000
0,000
0,002
0,966
-
-
Resíduo
21
0,560
0,027
-
-
-
-
Total
29
29,688
-
-
-
98,11
97,40
Tabela 4 – Fatores e níveis adotados para o planejamento experimental empregado
Níveis
Fatores
-1
0
1
(X1) - Temperatura
de controle da
combustão (ºC)
400
450
500
(X2) - Velocidade de
rotação do cilindro
(RPM)
2
2,5
3
(X3) - Vazão de
alimentação de
sólidos (kg/h)
100
110
120
Anexos
Tabela 5 – Matriz do planejamento com os 30 ensaios realizados (incluindo 01 ponto central + 02 réplicas).
68
Réplicas
TC (ºC)
N (RPM)
Qs (kg/h)
1
400
2
100
1
400
3
120
1
400
3
110
1
450
2
120
1
450
3
110
1
450
3
100
1
500
2
110
1
500
3
100
1
500
3
120
1
450
3
110
2
400
2
100
2
400
3
120
2
400
3
110
2
450
2
120
2
450
3
110
2
450
3
100
2
500
2
110
2
500
3
100
2
500
3
120
2
450
3
110
3
400
2
100
3
400
3
120
3
400
3
110
3
450
2
120
3
450
3
110
3
450
3
100
3
500
2
110
3
500
3
100
3
500
3
120
3
450
3
110
Anexos
Tabela 6 – Matriz do Planejamento Experimental Fatorial Completo (Resultados obtidos para três variáveis
respostas grau de hidratação).
69
Réplicas
TC (ºC)
N (RPM)
Qs (kg/h)
1
400
2
1
400
1
G.H
G.H
G.H
hemidrato gipsita
hemidrato placa
hemidrato placa
100
7,25
6,98
7,25
3
120
4,20
4,30
4,20
400
3
110
5,88
5,70
5,88
1
450
2
120
4,90
4,90
4,70
1
450
3
110
6,10
6,10
5,98
1
450
3
100
6,89
6,80
6,58
1
500
2
110
4,22
4,10
4,22
1
500
3
100
4,63
4,73
4,63
1
500
3
120
6,57
6,77
6,57
1
450
3
110
6,18
6,18
6,10
2
400
2
100
7,28
7,28
6,98
2
400
3
120
4,23
4,23
4,25
2
400
3
110
5,81
5,79
5,81
2
450
2
120
4,90
4,89
4,90
2
450
3
110
6,20
6,01
6,20
2
450
3
100
6,91
6,78
6,91
2
500
2
110
4,24
4,12
4,24
2
500
3
100
4,65
4,55
4,65
2
500
3
120
6,59
6,59
5,97
2
450
3
110
6,21
6,21
6,12
3
400
2
100
7,19
7,19
7,05
3
400
3
120
4,25
4,35
4,25
3
400
3
110
5,52
5,62
5,52
3
450
2
120
4,95
4,85
4,95
3
450
3
110
6,23
6,23
5,99
3
450
3
100
6,93
6,92
6,92
3
500
2
110
4,27
4,37
4,37
3
500
3
100
4,67
4,77
4,87
3
500
3
120
6,60
6,55
6,60
3
450
3
110
6,24
5,97
6,05
Anexos
Tabela 7 – Estimativa dos efeitos e teste de hipóteses para a variável resposta grau de hidratação - gesso
oriundo de gipsita.
70
Fatores
Efeitos
Erro Padrão
tcalc.(21)
p-valor
Média
5,634
0,013
445,360
0,000
Tc (L)
-0,574
0,032
-18,017
0,000
Tc (Q)
0,559
0,026
21,490
0,000
N (L)
0,944
0,032
29,621
0,000
N (Q)
-0,916
0,026
-35,169
0,000
Qs (L)
-1,049
0,045
-23,262
0,000
Qs (Q)
1,196
0,034
34,716
0,000
Tc (L) x N (L)
3,119
0,052
59,903
0,000
Tc (L) x N (Q)
-0,038
0,048
-0,802
0,432
oriundo de placa de gesso.
Fatores
Efeitos
Erro Padrão
tcalc.(21)
p-valor
Média
5,574
0,031
182,474
0,000
Tc (L)
-0,563
0,077
-7,317
0,000
Tc (Q)
0,503
0,063
7,998
0,000
N (L)
0,900
0,077
11,690
0,000
N (Q)
-0,849
0,063
-13,504
0,000
Qs (L)
-1,053
0,109
-9,674
0,000
Qs (Q)
1,096
0,083
13,174
0,000
Tc (L) x N (L)
2,826
0,126
22,474
0,000
Tc (L) x N (Q)
-0,005
0,115
-0,043
0,966
Anexos
oriundo de revestimento
Fatores
Efeitos
Erro Padrão
tcalc.(21)
p-valor
Média
5,610
0,020
280,057
0,000
Tc (L)
-0,543
0,050
-10,761
0,000
Tc (Q)
0,499
0,041
12,114
0,000
N (L)
0,982
0,050
19,453
0,000
N (Q)
-0,869
0,041
-21,075
0,000
Qs (L)
-0,971
0,071
-13,599
0,000
Qs (Q)
1,129
0,055
20,699
0,000
Tc (L) x N (L)
3,072
0,082
37,259
0,000
Tc (L) x N (Q)
-0,028
0,076
-0,374
0,712
71
Estudo da patologia do amarelamento
em pré-moldados de gesso
SIQUEIRA FILHO, Aníbal Veras1,
SHINOHARA, Armando Hideki2
Resumo
No presente trabalho, descrevem-se procedimentos para o entendimento do surgimento das manchas
amareladas em placas pré-moldadas de gesso, produzidas por diferentes fabricantes do Polo Gesseiro
do Araripe, pós-pintura, empregando-se o sistema de pintura indicado pelos fabricantes de tintas. As
placas com e sem manchas foram caracterizadas por fluorescência de Raios X, e o processo de aparecimento das manchas foi baseado no mecanismo de eflorescência. Os resultados do presente trabalho
sugerem que alguns tipos de desmoldantes líquidos, largamente empregados na fabricação de pré-moldados de gesso, são as principais causas de surgimento do amarelamento pós-pintura. Portanto,
para minimizar o aparecimento dessas manchas amareladas pós-pintura nas placas de pré-moldadas
de gesso, foi testado, com sucesso, no presente trabalho, o uso de revestimento de Teflon® no molde
de teste.
Palavras-chave: Gesso; Pré-moldados; Manchas amareladas.
Abstract
72
In the present manuscript works for the agreement of the sprouting of the yellowish spots in daily pay-molded gypsum plates had been carried through, produced for different manufacturers of the gypsum
industry of Araripe, after-painting using the painting system indicated for the manufacturers of inks. The
plates with and without spots had been characterized by fluorescence of rays-x. And the process of appearance of the spots was based on the efflorescence mechanism. The results of the present work suggest
that some types of no-adherent liquid wide used in the manufacture of daily pay-molded of gypsum are
the main causes for the sprouting of the yellowing after-painting. Therefore, to minimize the sprouting of
the yellowish spots after-painting in the daily pay-molded plates of gypsum, was successfully tested in the
present in the test mold, that will be able to Teflon®.
Keywords: Gypsum; Pay-molded; Yellowish spots.
Associação Instituto de Tecnologia de Pernambuco, Recife - PE Tel: 981) 3183 4297
E-mail: [email protected]
2
Universidade Federal de Pernambuco - Recife – PE/Brasil. Tel: (81) 2126-7268 – Fax: (81) 21267278 — Email: [email protected]
1
1 | Introdução
gipsita, utilizada na produção de pré-moldados de
gesso, primeiramente é extraída das jazidas, que é
rocha sedimentar com a pureza em torno de 98%.
A gipsita é um mineral abundante na natureza As impurezas são minerais, tais como pirita (FeS),
e, como tal, existem jazidas espalhadas por muitos pa- halita (NaCl), anidrita (CaSO ), calcita (CaCO ), do3
íses do mundo. Sua composição química é um sulfato lomita [CaMg(CO ) ], enxofre4 (S) e quartzo (SiO
),
3 2
2
de cálcio hidratado, cuja fórmula é CaSO4 * 2H2O.
os quais foram incorporados durante o processo
geológico de formação (PINHO, 2003).
Industrialmente, a gipsita é moída e desidrata-se parcialmente quando calcinada a temperaturas O mecanismo do amarelamento do gesso se
entre 120oC e 180oC (PINHO, 2003), originando um dá pelo arraste de impurezas pertinentes à matéhemi-hidrato conhecido comercialmente como gesso ria-prima ou a outras impurezas oriundas da con(CaSO4 * 0,5H2O). A denominação gipsita é reconheci- taminação da gipsita/gesso no processo produdamente a mais adequada ao mineral em estado na- tivo, no processo de produção dos pré-moldados
tural, enquanto gesso é o termo mais apropriado para pela incorporação dos desmoldantes e durante a
designar o produto calcinado.
execução das vedações originadas do elemento fi-
1.1 | Considerações sobre a
Gipsita e Gesso
73
broso (buchas de cisal e outras) e, até mesmo, pe
O gesso encontra a sua maior aplicação na in- los tirantes de sustentação (arame galvanizado),
dústria da construção civil (revestimento de paredes, conduzidas pelo diluente da tinta, o qual, ao evaplacas, blocos, painéis, etc.).
porar, traz as impurezas consigo até a superfície.
O processo de aplicação e pintura, recomendado
Os blocos são elementos de vedações verticais, pelos fabricantes para a placa de gesso, segue as
empregados na construção de paredes e divisórias in- etapas abaixo:
ternas, não portantes (que não recebem cargas) e utilizados em todos os tipos de construção: residenciais,
• Nivelar a superfície das paredes e dos tetos
comerciais e industriais.
com pré-moldados de gesso. Unir com filetes
As chapas ou painéis acartonados consistem,
em linhas gerais, de uma camada de gesso entre duas
lâminas de papel cartão.
No processo de fabricação das placas de gesso,
logo após as etapas de calcinação e moagem, tem-se a
etapa de hidratação da pasta, em que ocorre uma reação química entre o material anidro e a água, regenerando o dihidrato (equação (1.1) e ocasionando a solidificação da pasta para a formação da placa em forma.
Eq. 1.1
Tem-se a estrutura cristalina composta da seguinte maneira: Gesso - CaSO4 ortorrômbico e Anidrite - CaSO4.2H2O monoclínico, que é o sulfato de maior
importância no meio sedimentar. Forma-se somente
em meio sedimentar, por evaporação da água.
1.1 | Problemática de
Amarelamento
No Brasil, essencialmente, a matéria-prima
de cola duas placas que apresentem desencontros das partes, as quais precisam ser raspadas
com desempeno de aço;
• Aplicar um vedante e esperar a sua secagem
completa, verificando se a umidade da placa é
inferior a 4%;
• Lixar toda a parede ou teto levemente, até torná-la fosca e uniforme, a fim de se obter uma
impregnação por igual;
• Limpar com um pano úmido, fortemente, de
cima para baixo, a fim de retirar todo o pó ou
outro tipo de elemento solto na superfície;
• Aplicar um fundo aglutinador de partículas com
rolo, pincel ou sistema airless, conforme indicação do fabricante, em uma demão, para aglutinar
partículas soltas e propiciar uma boa aderência
entre o substrato e o sistema de pintura;
• Quando o aglutinador de partículas soltas estiver totalmente seco, deve-se aplicar a massa corrida em finas camadas e sucessivas, com intervalos de 2 horas, até a regularização da superfície;
• Passadas 4 horas da aplicação, a superfície já
deverá estar seca para ser levemente lixada até
ficar plana, fosca e uniforme. O líquido selador
deve ser aplicado logo em seguida e, então, a
superfície estará pronta para ser pintada com a
tinta e a cor desejadas;
• Quando se apresenta o amarelamento após a
pintura, deve-se aplicar fundo sintético nivelador ou esmalte sintético fosco, por serem ricos
em determinado tipo de carga, que propicia dificuldade na migração de contaminantes para a
superfície da tinta, lixar, remover o pó e pintar
toda a superfície novamente.
Considerando-se as várias etapas requeridas pelo sistema de pintura no gesso, quando
apresenta o amarelamento, em termos de custo,
torna-se bastante elevado, se comparado a outros
sistemas. Pode-se, ainda, precisar repetir essa operação outras vezes, até bloquear o fenômeno, aleatoriamente.
Schwartz at al. (2001) citam como consequência do fato que são depostos os componentes solúveis em água, como emulsificadores
e sais, aos limites de partícula anteriores como
uma fase intersticial denominada de formação
do filme.
Por conseguinte, em micrógrafos de elétron, é possível ainda discernir umas redes hexagonais, que se assemelham a um favo de mel
e são formados pelas partículas (Figura 1.1). Os
componentes hidrófilos na fase intersticial justificam os filmes de dispersão em pinturas com
emulsão serem mais sensíveis à água que filmes
ou camadas baseadas em polímeros de solução.
Como as tintas decorativas não são impermeáveis, não retêm substâncias solúveis quando da
evaporação do diluente (Figura 1.2).
Figura 1.1: – Microscopia de elétron da estrutura de filme de dispersão acrílica. (Preparação de monocamada, ampliação 40 000 : 1)
Electron microscopy of the structure of film of acrylic dispersion. (Preparation of single, extending 40 000: 1)
74
Fonte: SCHWARTZ, M.; BAUMSTARK, R., 2001
Figura 1.2: – Esquema do fenômeno de eflorescência em pré-moldado de gesso (solubilização de solúveis)
Schedule of the phenomenon of bloom in pre-shaped gypsum (solubilization of soluble).
2 | Material e métodos
2.1 | Material
Os materiais usados nos experimentos são os
abaixo listados:
• placas de pré-moldados de gesso (600mm x
600mm); tinta: Coralgesso; rolo de lã de pelo baixo; lixa; furadeira com broca serra copo; talhadeira; backer; giz; espectrômetro de fluorescência de
Raios X (RIX-3000 Rigaku), equipado com tubo
de Rh, instalado no Departamento de Geociência
da UFPE; microscópio eletrônico de varredura
JEOL, modelo JSM 5600 LV.
Coralgesso diluído em água a 20%, como tinta de
acabamento.
Foram retiradas amostras das quatro placas citadas abaixo que amarelaram depois de pintadas, tanto
de partes amareladas quanto de partes não amareladas.
Foram enviadas para análise química de Fluorescência
de Raios X, tais quais:
Placa Código 068 (Figuras 2.1); Placa Código 069
(Figuras 2.2); Placa Código 071 (Figuras 2.3) e Placa
Código 072. (Figuras 2.4)
Figura 2.1: – Placa 068 pós-pintura.
Board 068 post-painting
2.2 | Pintura dos pré-moldados
de gesso
2.2.1 | Coleta
75
A coleta das amostras para ensaios foi realizada por intermédio do SENAI – ARARIPINA (PE),
em 10 empresas gesseiras do Polo do Araripe, que
realizam a fabricação das placas, usando diferentes
processos, sem controle de qualidade, principalmente da água e desmoldante, conforme Tabela I:
Tabela 1 – Amostras enviadas pelo SENAI (PE)
Sample sent by SENAI (PE)
Empresa
Água
Desmoldantes
Código 055
caminhão -pipa
caminhão-pipa
caminhão-pipa
caminhão-pipa
Querosene + água + detergente de
cor branca
Código 061
Código 062
Código 063
Querose + estearina
Querose + estearina
Querose + estearina
Fonte: SENAI
2.2.2 | Sistema de pintura
As placas coletadas foram pintadas em uma sala
à temperatura ambiente, em torno de 29ºC, e umidade
relativa do ar em torno de 85%, com duas demãos de
Coralgesso Coral Dulux, produto especificado por Tintas Coral Ltda., para provocar ancoragem em superfície
de gesso. Esta é bastante pulverulenta, além de exercer
a função de revestimento, necessária à pintura.
O processo realizado foi o seguinte:
• lixou-se a placa para promover ancoragem;
• removeu-se o pó;
• aplicou-se a primeira demão do Coralgesso diluído em água a 50%, para atuar como aglutinador de
partículas soltas e propiciar tanto a selagem como a
aderência para a camada de acabamento;
• 24 horas depois, aplicou-se a segunda demão de
2.3 | Análises de amostras
mediante Técnica Avançada
de Caracterização de
Materiais
2.3.1 | Fluorescência de
Raiox X e Microscopia
Eletrônica de Varredura
76
As amostras das regiões amareladas e não
amareladas foram finamente pulverizadas e separadas em três alíquotas. Uma alíquota de cada amostra
foi levada à mufla a 800ºC por 2 horas, para a determinação de perda ao fogo. Uma outra alíquota foi usada
para determinação de Fe2+ via úmida, e a terceira alíquota foi prensada a 25 ton de pressão. As amostras
prensadas foram analisadas qualitativamente, para
todos os elementos pesados e para alguns leves e, semiquantitativamente, para os elementos encontrados
na varredura qualitativa. Foi utilizado um espectrômetro de fluorescência de Raios X(RIX-3000 Rigaku),
equipado com tubo de Rh, instalado no Departamento
de Geociência da UFPE. Para a determinação de Fe2+,
levou-se em consideração o valor de Fe2O3 total, obtido na análise semiquantitativa por FXR.
Paralelamente foram feitas análises da microestrutura de amostra da placa pré-moldada de gesso,
utilizando-se um microscópio eletrônico de varredura JEOL, modelo JSM 5600 LV.
3 | Resultados e discussão
3.1 | Resultados pós-pintura das
placas pré-moldadas de gesso
Durante o processo de pintura das placas, observou-se a condição de amarelamento destas após
a secagem. Das dez placas que não apresentavam
amarelamento antes do processo de pintura, quatro amarelaram, e seis não sofreram alteração após
o processo de pintura. Como as amostras escolhidas
eram provenientes de empresas que não apresentavam qualquer controle de qualidade e faziam uso de
desmoldantes inadequados, esperávamos que houvesse o amarelamento de maneira aleatória, o que,
de fato, ocorreu.
O amarelamento aconteceu logo após a primeira demão de tinta com menos de 24 horas, tendo
amarelado novamente, após 48 horas da segunda demão de tinta.
Observou-se, também, que o amarelamento
nas placas foi aparentemente aleatório entre os fabricantes participantes, visto que a placa referente
ao Código 069, que tem querosene + estearina (tampão diesel + vela) como desmoldante foi a que amarelou com mais intensidade, em toda a sua superfície,
levando à interpretação de que o tipo do desmoldante é um dos contaminantes responsáveis pelo amarelamento. Observou-se também que esse mecanismo
é de difícil dedução devido às inúmeras variáveis de
causas que se apresentam nesse material, tais como
impurezas na matéria-prima ou adicionadas ao processo por meio de absorção e capilaridade de maneira não homogênea, em razão de o material ser bastante higroscópico.
3.2 | Análises da técnica de
caracterização utilizadas nas
regiões amareladas e
não amareladas
Foi possível se acompanharem os resultados
obtidos pela técnica de caracterização de fluorescência de Raios X.
Devido à coloração amarelada, a pirita pode
ser um dos contaminantes no surgimento do amarelamento, pois sais de ferro, ao oxidarem, podem formar compostos, como goetita (�-FeOOH) e hematita
(Fe2O3) (RITSEMA; GROENENBERG, 1973). Pesquisas feitas em construções históricas, caracterizadas
por uma coloração amarelada em Parma (Itália), revelaram a presença de goetita (�-FeOOH) e hematita
(Fe2O3) (SCARDOVA et al., 2006).
Os resultados da técnica de fluorescência de
Raios X estão apresentados na Tabela II de maneira
qualitativa, indicando tanto os elementos pesados
como os leves, anteriormente informados no item
2.3.1, e de maneira semiquantitativa para os revelados na análise qualitativa. Na comparação dos resultados, é importante salientar as concentrações baixas do FeO tanto nas regiões amareladas quanto nas
não amareladas, embora, em estudos realizados em
obras de arte confeccionadas em gesso (ZAFIROPULOS et al., 2002) e em construções históricas italianas
(SCARDOVA et al., 2006), já tenham sido encontrados
registros sobre a influência da contaminação do fer-
77
ro, o que pode resultar tanto no aparecimento da goetita (�-FeOOH) quanto no da hematita (Fe2O3).
Outro fator relevante na análise da técnica
de fluorescência de Raios X é a presença tanto do Mg
quanto do Na nas regiões amareladas, embora esses
sais não se repitam na amostra não amarelada. No
entanto, a origem do aparecimento desses sais na cadeia produtiva dos forros de pré-moldados de gesso
pode ser revelada ainda na etapa da mineração, pois
os dois sais são considerados como impurezas contidas no minério da gipsita. Na região onde se tem
o fenômeno do amarelamento, uma região onde a
tinta foi aplicada no pré-moldado, existe a presença
desses sais, o que poderia levar à interpretação de
que seja a presença de Mg e Na a causadora do fenômeno do amarelamento. Entretanto, esse cenário
é quimicamente difícil, visto que os sais raramente
possuem coloração amarelada. Apesar disso, esses
sais podem agregar impurezas ou reações que levem a essa coloração. Uemoto (1988) cita que o termo eflorescência significa “a formação de depósito
salino na superfície”, composto, principalmente, por
sais de metais alcalinos e alcalino-terrosos, que podem ser solúveis ou parcialmente solúveis em água.
Tabela 2 – Fluorescência de Raios X
Fluorescence of Rays-X
CaO
SO3
SiO2
Al2O3
TiO2
MgO
K2O
Na2O
SrO
FeO
P2O5
NiO
Nb2O5
MnO
Perda
de fogo
Total
33,63
32,05
2,84
2,21
2,08
1,41
0,28
0,25
0,12
0,1
0,02
0,01
0,00
0,00
32,61
36,08
2,11
1,68
1,68
0,58
0,24
0,22
0,12
0,09
0,02
0,00
0,01
0,00
31,99
42,05
1,1
0,53
2,56
ND
0,1
ND
0,15
0,09
0,02
0,00
0,01
0,01
24,82
24,51
21,4
100,07
100,07
100,07
Fonte: SENAI
3.3 | Mecanismos do
amarelamento do gesso
3.3.1 | Extração de
Solúveis / Eflorescência
O mecanismo de eflorescência já é tratado
na nomenclatura em superfícies revestidas com
argamassa, que facilita compreender esse comportamento no gesso. Assim, far-se-á uma descrição
desses mecanismos em argamassa para se compreender, por analogia, no gesso.
A argamassa é constituída por diferentes tipos de compostos hidratados do cimento. Os mais
importantes são os silicatos hidratados C-S-H, que
podem aparecer como estruturas fibrosas, hidróxido de cálcio Ca(OH)2, que cristaliza em grandes
placas hexagonais superpostas, e a etringita (sulfoaluminato de cálcio), que cristaliza no início da pega,
sob a forma de agulhas, semelhante ao que ocorre
no concreto. A porosidade total da pasta de cimento Portland varia entre 25% e 30% em volume para
uma relação água/cimento de 0,5.
Essa porosidade é decomposta em dois tipos
de cavidades ou vazios: poros entre os cristais C-S-H, de alguns nanômetros de comprimento, poros
capilares entre os compostos hidratados, bolhas e
fissuras com tamanho variando entre 100nm e alguns mm (MORANVILLE-REGOURD, 1992).
Segundo Angeleri et al. (1983), quando o
gesso é hidratado, uma cadeia de cristais aciculares
é formada.
O tamanho e o formato dos cristais influenciam bastante as propriedades mecânicas do gesso.
A morfologia dos cristais depende das condições de hidratação. Com a variação dos parâmetros
em cada etapa (dissolução, nucleação, crescimento),
diferentes microestruturas podem ser obtidas. A variação das condições de hidratação muda o tamanho
e a forma dos cristais (SOARES, 2005).
Cristais grandes e irregulares reduzem a
densidade do gesso por apresentarem maior porosidade. Cristais pequenos e com morfologia prismática permitem maior compactação, aumentando a
densidade.
Segundo Angeleri (1983), as características
do gesso são fortemente influenciadas pela presença
de partículas de sulfato de cálcio dihidratado (gipsita), que agem como germes cristalinos, nucleando e
aumentando a velocidade de re-hidratação.
Ainda segundo Angeleri (1983), quanto maior
for a quantidade de pontos de nucleação, o crescimento se dá de forma rápida, havendo, assim, uma maior
quantidade de pequenos cristais por volume.
A presença de porosidade na microestrutura das placas de gesso está relacionada, em geral, à
natureza da cristalização, uma vez que quanto maior
for a quantidade de água, maior será a quantidade de
vazios (poros) deixados pela água evaporada na secagem, propiciando maiores vasos capilares.
78
Para que se proceda ao estudo da presença de umidade em fachadas, segundo SATO (1997), vem se
realizando a simulação de uma chuva típica intensa
sobre parede exposta à temperatura constante e sem
a ação do vento. Segundo essa autora, o resultado da
análise qualitativa dos resultados dessa simulação
aponta que a presença de vazios nos elementos de
alvenaria resulta em maior acúmulo de água na face
exposta à umidade. Nesse caso, a dissipação de água
deverá ser feita por evaporação, processo mais difícil
e lento que a umidificação no interior do componente. Nas regiões onde a parede é maciça, a continuidade de massa serve como canal de difusão, permitindo
a remoção da água da superfície. Assim, essa difusão
também ocorre por capilaridade em superfícies de
gesso, conforme a experiência realizada com um giz
de base imersa em água com corante, conforme fotos
indicadas nas Figuras 3.1a, 3.1b.
Na experiência acima, observa-se que a umidade percorre as extremidades e se eleva por capilaridade, até uma determinada altura, levando consigo o corante, que é solúvel em água, confirmando,
assim, a tendência de uma solubilização direcionada
às extremidades. Esse fenômeno também pode ser
visto nas fotos indicadas nas Figuras 3.2a, 3.2b, 3.2c,
3.2d, demonstrando a oxidação de um componente
Figura 3.1 – Giz depois de imerso.
Chalk after immersed.
ferroso pré-existente em uma laje de concreto que
foi revestida com emboço de gesso, em que a própria
água da pasta de gesso solubiliza o óxido de ferro
proveniente desse componente, levando por evaporação para a superfície deste.
Figura 3.2 a – Coleta da amostra de oxido de ferro.
Collect of the sample of oxido iron.
Figura 3.2 b – Componente ferroso oxidado.
Component oxidized iron.
Figura 3.2 c – Óxido na superfície amostra
On the surface oxide sample
Figura 3.2 d – Óxido na face interna amostra.
On the inner surface oxide sample
Shirakawa et al. (1995) descrevem algumas
causas extrínsecas ao material, que podem aumentar
o teor de água disponível, conforme as condições do
substrato:
• umidade ascendente por capilaridade;
• umidade de infiltração por fachada ou telhado;
• umidade acidental (vazamento de águas potáveis e servidas);
• umidade relativa do ar em torno de 80%, ou superior a esse valor;
• umidade de condensação de vapores em ambientes fechados.
Acrescentar-se-ia também que a umidade levada pelo diluente da tinta é uma das causas desse
mecanismo no gesso.
79
O fenômeno ocorre porque tanto a argamassa como o gesso apresentam vazios e canais
em seu interior, devido, principalmente, à presença da água destinada a promover a trabalhabilidade desejada aos materiais e necessária às reações
de hidratação do cimento e do gesso. Em função
desses vazios no interior da argamassa ou do gesso, pode ocorrer o fluxo da água por capilaridade,
como visto na Figura 3.1 ou por pressão, podendo introduzir substâncias agressivas, presentes
no substrato, na rede capilar ou dissolver e transportar sais solúveis, presentes no material. O fluxo
descrito está intimamente relacionado às propriedades absorção e permeabilidade das argamassas e do gesso. Pode-se ainda observar, através da
microscopia eletrônica de varredura (Figura 3.3),
Figura 3.3 – Microestrutura do gesso-alfa com 10% (a) e 70%
(b) de gipsita, e do gesso-beta com 10% (c) e 50% (d) de gipsita
adicionada.
Microestrutura of gypsum -alpha with 10% (a) and
70% (b) of crude gypsum, and the gypsum -beta with 10% (c) and
50% (d) of crude gypsum added.
que a gipsita é constituída de cristais largos e com
formato irregular, facilitando o fenômeno acima.
Segundo Uemoto (1988), nas edificações, o
termo eflorescência significa “a formação de depósito salino na superfície de alvenaria, como resultado
da exposição a intempéries”. Quimicamente, a eflorescência é composta, principalmente, por sais de
metais-alcalinos e alcalinos-terrosos, que podem ser
solúveis ou parcialmente solúveis em água.
Ainda segundo Uemoto (1988), na eflorescência, denominada de depósito, os sais podem ser
provenientes de tijolos, de cimentos, da reação química entre os compostos do tijolo com o cimento,
da água utilizada no amassamento, dos agregados e
de substâncias contidas em solos adensados ou contaminados por produtos químicos e da poluição atmosférica.
No gesso, acrescentam-se impurezas em sua
composição química e substâncias solúveis de desmoldantes.
Existem tratamentos especiais que podem
ser empregados na eliminação desses sais, na fase
de produção do componente cerâmico, como o tratamento com carbonato ou hidróxido de bário, que
é introduzido na massa de fabricação do biscoito.
Porém, em decorrência do seu alto custo, raramente
é empregado. Outra solução é a queima dos componentes a temperaturas sempre superiores a 1100ºC,
que permite a dissociação dos sais, fazendo com que
sua parte leve seja queimada e a pesada seja incorporada à malha cristalina, estabilizando-se.
Tendo em vista que os atuais processos de
produção dos componentes cerâmicos envolvem
sempre temperaturas superiores a esta, reduz-se a
probabilidade da presença de sais solúveis nesses
componentes. Entretanto, a gipsita é calcinada à temperatura bem abaixo, na ordem de 140ºC a 160ºC,
podendo elevar a probabilidade da presença de sais
solúveis na própria matéria-prima. Entretanto, quando o gesso é fabricado e aplicado, existem outras fontes contaminantes, como: os componentes de alvenaria; a argamassa da camada de regularização e de
fixação; a pasta ou argamassa empregadas no rejuntamento; os arames de fixação das placas de gesso; a
bucha de agave utilizada junto da pasta de gesso para
fixação das placas; a água (utilizada na construção,
proveniente dos vários tipos de umidade, ou empre- Das propriedades do Teflon®, a que denota
gada na massa de rejunte) e o desmoldante usado na maior importância para este trabalho é a sua alta anfabricação das placas.
tiaderência. Na atualidade, ao se revestirem as réguas
de alumínio e as tampas das placas de gesso, não existe
Para Bauer (1996), as eflorescências po- aderência a estas, dispensando, portanto, o uso de desdem alterar a aparência da superfície sobre a qual moldantes hoje utilizados na indústria gesseira, conforse depositam, e, em determinados casos, seus sais me experiência mostrada a seguir (Figuras 3.4a e b).
constituintes podem ser agressivos, causando desagregação profunda, como no caso de compostos Foi aplicada a pasta de gesso em uma forma
expansivos. No caso do gesso, quando se comporta, de alumínio, revestida com Teflon® em condições norapenas, de maneira a alterar a aparência da superfí- mais de fabricação. Após a secagem, o gesso foi remocie, apresenta o amarelamento. Entretanto, quando vido, sem apresentar qualquer aderência ao Teflon®.
uma parede de blocos de cimento é revestida com
gesso e, de alguma maneira, há infiltração, esses blo- Figura 3.4 a – Forma de alumínio revestido com Teflon®.
Form of aluminum coated with Teflon®.
cos são revelados no gesso por meio da extração de
solúveis neles pré-existentes.
3.4 | Estudo de eliminação de
desmoldante líquido
80
Podemos utilizar o Teflon® como Antiaderente, já que ele é a designação corrente de um polímero,
que é um produto formado de compostos químicos
de elevada massa molecular, resultante de reações de
polimerização. Os polímeros são macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os
monômeros). O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é denominado grau de
polimerização. Esse polímero, chamado de Politetrafluoretileno (PTFE) e descoberto acidentalmente por
Roy J. Plunkett (1910–1994), para a empresa DuPont,
em 1938, foi apresentado comercialmente, em 1946.
O PTFE é um polímero similar ao polietileno, no qual
os átomos de hidrogênio estão substituídos por flúor.
Figura 3.4 b – Placa de gesso retirada do molde.
Board of gypsum removed from the mold.
A fórmula química do monômero é CF2=CF2, e
a do polímero, -(CF2-CF2)n-. Às vezes, utiliza-se o nome
Teflon® para denominar a resina PFA (perfluoroalcóxido). A principal qualidade desse material é a de ser
uma substância praticamente inerte, que não reage
com outras substâncias químicas, exceto em situações
muito especiais. Isso se deve, basicamente, à proteção
4 | Conclusão
dos átomos de flúor sobre a cadeia carbônica. Essa carência de reatividade permite que sua toxidade seja O mecanismo do surgimento de manchas amapraticamente nula, sendo, também, o material de mais reladas pós-pintura em placas de gesso, uma das patobaixo coeficiente de atrito conhecido.
logias do sistema de pintura, ainda é de difícil compreensão devido ao fato de sua ocorrência ser eventual e
Ele é usado como uma fina camada, que ao envolvimento de vários parâmetros desde a sua fareveste panelas e outros utensílios. Seu ponto de bricação até a aplicação da tinta. Apesar de o presente
fusão é 327°C, mas suas propriedades degradam trabalho ainda estar inacabado, a partir de resultados
acima de 260°C.
obtidos, apresentam-se as seguintes conclusões:
81
• Através de imagens de microscopia eletrônica de
varredura, observou-se que a estrutura das placas
de gesso é formada por cristais de gipsita de formato acicular, com diâmetros de alguns micrômetros
e com comprimento de dezenas de micrômetros.
Observou-se, também, que há uma grande quantidade de vazios entre os cristais, o que permite ser
a densidade resultante do material substancialmente baixa, tornando as placas de gesso bastante
leves, razão pela qual é largamente empregada no
rebaixamento do forro. Quanto à resistência mecânica das placas de gesso, é alcançada devido aos
entrelaçamentos desses cristais aciculares;
• Em função da existência de uma alta porosidade nas placas de gesso, observada por microscopia eletrônica de varredura e tipo de estrutura, o
ensaio sobre a capacidade de percolação da tinta
numa amostra de giz de gesso demonstrou que
não somente a parte líquida da tinta percola para o
interior da estrutura do material por fenômeno de
capilaridade mas também há o transporte simultâneo da parte sólida da tinta, inclusive os pigmentos
que determinam a coloração da tinta;
• Das dez placas de gesso de tonalidade branca,
as quais foram provenientes de dez fabricantes
distintos de placa de gesso, que utilizam os mais
variados tipos de desmoldantes, quatro placas
apresentaram manchas amareladas pós-pintura.
Comparando-se a tonalidade das cores amareladas das manchas nas placas com a mancha de cor
amarelada que surgiu após o revestimento da argamassa de gesso sobre ferro oxidado, observou-se que a tonalidade de amarelo é bem distinta. Enquanto a cor das manchas amareladas pós-pintura
é mais tênue, tendendo para amarelo claro, a cor
da mancha amarelada devido ao óxido de ferro é
tonalidade de amarelo escuro para laranja escuro.
No ponto de contato com o óxido de ferro, é praticamente de cor negra devido à alta concentração
de óxido de ferro. Ademais, a mancha amarelada
pós-pintura limita-se somente à camada externa
do revestimento da tinta, enquanto que o óxido de
ferro propaga-se de geometria cônica a partir do
ponto de contato com o óxido de ferro até o lado
oposto da camada do emboço de gesso. A análise
química das manchas amareladas pós-pintura por
espectrofotômetro de fluorescência de Raios X,
embora tenha detectado uma diferença na concentração de elementos de magnésio e sódio, não detectou diferença significativa na concentração de
ferro, quando comparada com amostras da região
não amarelada. Portanto, a substância causadora
da coloração amarelada das manchas pós-pintura
é distinta da do óxido de ferro. Assim, as substâncias causadoras de manchas amarelas são atribuídas aos desmoldantes orgânicos líquidos à base
de querosene, estearina, diesel, vela, aplicados nos
moldes de fabricação das placas de gesso;
• Sobre o detalhamento do mecanismo de aparecimento de manchas amareladas em placas de gesso, uma explicação pode ser dada da seguinte forma: Quando a argamassa de gesso é vertida para o
molde, que recebeu um revestimento de desmoldante líquido, uma parte do desmoldante passa a
integrar-se à argamassa de gesso hidratado, que
se encontra ainda na fase fluida. Do ponto de vista de crescimento de cristais, sabe-se que geralmente impurezas, como as substâncias orgânicas
que compõem o desmoldante, são expulsas dos
cristais de gipsita, possivelmente ficando aderidas
na superfície externa dos microcristais aciculares
de gipsita. No processo de secagem, uma parte do
desmoldante que ficou aderida na superfície do
cristal evapora-se devido a sua alta taxa de volatização. Com a aplicação da tinta sobre a superfície
da placa de gesso, uma fração da tinta, incluindo-se
a parte líquida e sólida, é absorvida por capilaridade para o interior da placa de gesso em razão da
alta porosidade. No processo de secagem da tinta,
à medida que a evaporação da parte líquida se processa pela superfície externa, suspeita-se que as
substâncias orgânicas do desmoldante remanescentes na superfície do cristal dissolvam-se para a
parte líquida da tinta. Estas são transportadas para
a superfície da placa, que entra em contato com o
filme da tinta, denominada tinta imobiliária, que
são emulsões à base de substância acrílica e/ou vinílica em fase de secagem. Pelo fato de o filme ser
composto de substâncias orgânicas, deve ocorrer
uma interação físico-química, causando o amarelamento quando as placas de gesso são pintadas
com tinta branca.
Considerando que o desmoldante seja um dos
principais fatores causadores de manchas amareladas
pós-pintura das placas de gesso, o desenvolvimento
de um processo de fabricação de placas de gesso que
possa eliminar o uso total do desmoldante líquido, por
exemplo, o uso de materiais antiaderentes nos moldes,
assim como revestimento de materiais como Teflon®,
poderá contribuir para a redução do aparecimento de
manchas amareladas pós-pintura nas placas de gesso.
Referências
82
ANGELERI, F. B.; CARDOSO, S. R. F.; SANTOS, P. S.
As gipsitas brasileiras e sua aplicação como gesso
na indústria cerâmica. Parte III – Cerâmica, v. 29,
n.163, p. 93-112, 1983.
historical buildings in Parma (Italy) and surroundings by micro-raman techinique. Disponível
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Acesso em: 9 de maio 2006.
SATO, N. M. N.; JOHN, V. M.; UEMOTO, K. L. Umidade e crescimento de microrganismos em fachadas. In: SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE
DURABILIDADE DE MATERIAIS, COMPONENTES
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Paulo, EPUSP, 1997. p. 63-68.
UEMOTO, K. L. Patologia: danos causados por
eflorescências. São Paulo: Pini, IPT, 1988. p. 561564. (Coletânea de trabalhos da Div. de Edificações do IPT).
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SHIRAKAWA, M. A.; MONTEIRO, M. B. B.; SELMO,
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SOARES, J. P. Estudo microestrutural do GessoRITSEMA, C. J., GROENENBERG, J. E. Pyrite oxida- -Alfa produzido pelo processo hidrotérmico e
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ZAFÍROPULOS, V. et al. Yelloing effect and discoloration of pigments: experimental and theorical
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Revista Pernambucana de Tecnologia | Vol. 1, Nº 1 | Junho de 2013
Proposta de metodologia para a elaboração de laudos
e projetos de recuperação estrutural de edifícios
em alvenaria resistente
PIRES SOBRINHO, Carlos Welligton de Azevedo1,2
Resumo
Alvenaria resistente é técnica construtiva, que utiliza componentes de vedação (blocos de pouca largura e de baixa resistência) na função estrutural. Bastante utilizada na construção de prédios de até quatro pavimentos na região metropolitana do Recife (RMR), denominados de prédios-caixão, apresenta
problemas graves de estabilidade, sendo constatadas ruínas parciais e até globais em mais de 12 edificações, nos últimos 20 anos. Alguns desses sinistros provocaram vítimas fatais. Este artigo apresenta
uma metodologia desenvolvida pelo ITEP na elaboração de laudos técnicos e no desenvolvimento de
projeto de recuperação para esse tipo de edificação. O método aqui apresentado utiliza o modelo probabilista dos estados-limites e a expertise da equipe do ITEP que vem desenvolvendo trabalhos sobre
o tema desde 1999.
Palavras-chave: Alvenaria não estrutural; Reforçada em alvenaria; Análise técnica; Metodologia de
avaliação; Laudo técnico.
Abstract
83
Resistant masonry is a building technique which main feature is to use non-structural ceramic and concrete bricks to support loads beyond its own weight. More than five thousand residential building until
four-storey were built in Recife Metropolitan Region using such technique and several collapsed spontaneously in last 25 years. Twelve others were demolished because it was not possible to execute retrofit
works due to their fragility and a hundred of others buildings are not allowed the occupation. The paper
analyzes the hole played by mortar coating on the behavior of small ceramic brick walls subjected to
compressive loading. Walls made with several types, mixes and thickness of mortar coating were studied
in order one could formulate the understanding of the influence of such factors. Additionally, the effect of
using welded meshes anchored with steel connectors embedded in the mortar coating was also studied.
Tests were performed in a servo-controlled machine to make possible to capture the complete behavior of
the specimen during all loading process, including post-peak behavior. Obtained results showed a trend in
increasing loading capacity of tested walls with the increase of mortar quality and thickness. It was also
observed changes on the overall behavior of the walls when tested with welded meshes embedded in the
mortar coating.
Keywords: Masonry nonstructural; Reinforced masonry; Technical analysis; Evaluation methodology;
Technical report.
ITEP — Instituto de Tecnologia de Pernambuco – Av. Prof. Luiz Freire, 700 – Cidade Universitária
CEP: 50740-540, Recife, PE/Brasil. PABX: (81) 3272-4399, FAX: (81) 3271-4744
2
Escola Politécnica de Pernambuco, Rua Benfica, 455, CEP: 50750–410, Recife, PE/Brasil.
Email: [email protected]
1
Proposta de metodologia para a elaboração de laudos e projetos de recuperação
estrutural de edifícios em alvenaria resistente
1 | Introdução
Os acidentes com edifícios construídos em
alvenaria resistente, relatados por OLIVEIRA&PIRES
SOBRINHO (DAMSTRUC 2005), mostram a fragilidade
desse tipo de edificação.
Estudos realizados pelos autores PIRES SOBRINHO et al. (IBRACON 2009) concluíram que existem cerca de 5300 edifícios construídos em alvenaria
resistente, nos cinco mais populosos municípios que
constituem a Região Metropolitana do Recife(RMR).
Destes, 233 apresentam grau de risco muito alto, segundo metodologia desenvolvida no ITEP, em PIRES
SOBRINHO(ISSM 2008).
84
ao longo dos últimos 20 anos, no desenvolvimento de
uma metodologia para caracterização e determinação
de grau de risco em edifícios de alvenaria resistente,
na participação do desenvolvimento de um projeto de
pesquisa FINEP-HABITARE para desenvolvimento de
modelos para recuperação de edifícios em alvenaria
resistente, na participação do autor no desenvolvimento da Lei Estadual 13341(ALEPE 2009) e na participação/desenvolvimento de mais de 14 artigos em
seminários nacionais e internacionais sobre o tema
específico. A maioria desses artigos podem ser acessados em: http://www.itep.br/index.php?option=com_
content&view=article&id=1379&Itemid=676
2 | Metodologia para laudos
Programas governamentais foram formatados
para recuperar os edifícios avaliados com grau de risco
e projetos de recuperação
muito alto, estando em fase de licitação, o que coloca,
2.1 | Caracterização técnica
na pauta de discussão, os modelos e as técnicas para
das edificações
investigação, visando ao desenvolvimento de projetos
Os edifícios construídos em alvenaria resisde recuperação para esse tipo de edificação.
tente necessitam ter uma caracterização técnica es
Este artigo apresenta uma metodologia espe- pecífica, já que não seguem um padrão construtivo
cífica e inédita para investigação e desenvolvimento definido. A figura 01 mostra, em croqui emblemáde laudos e de projeto de recuperação para esse tipo tico, os vários tipos de elementos e componentes
de edificação, tendo como base expertise do ITEP, con- construtivos, encontrados nos edifícios investigasolidada na realização de investigações e no desenvol- dos pelo ITEP, na etapa de caracterização e definição
vimento de laudos técnicos em mais 70 edifícios e prode grau de risco desse tipo de edifícios, na Região
jetos de recuperação estrutural de outros 25 edifícios Metropolitana do Recife PIRES SOBRINHO (2009).
Figura 01: Croqui emblemático de edifício em alvenaria resistente
Essa caracterização exige investigação do tipo
e das características do embasamento (laje radier, alvenarias corridas, blocos/vigas, vigas TÊ invertidas e
outras), tipo e características das alvenarias da superestrutura (altura, espessura, tipo de bloco, revestiFigura 02: Grandes Encontros Ambientais.
mentos), tipo e características das lajes e estruturação
das escadas, existência de pilaretes, vergas, contravergas e cintas de estruturação. A composição fotográfica
apresentada na figura 02 mostra a utilização de trenas
e furadeira nesse processo de investigação.
Complementarmente, pode-se utilizar pacômetro com fins de identificar a presença de armadura nos elementos de concreto armado, como
mostrado na figura 03.
Figura 03: Inspeção de elementos estruturais de concreto armado com pacômetro
85
Consulta ao banco de dados gerados na etapa de caracterização e determinação de grau de risco
potencial ao desabamento nos cinco municípios da
região metropolitana do Recife poderá facilitar esse
trabalho de caracterização.
Há necessidade de se realizar um levantamento de documentações complementares, tais como:
sondagens, projetos arquitetônico, estrutural e instalações, tendo como objetivo facilitar o processo investigativo e, na ausência destes, proceder ao levantamento arquitetônico e à realização de sondagens.
Com base nessas informações, é possível desenvolver um plano de trabalho sistematizado para a
condução dos trabalhos investigativos.
2.2 | Caracterização das alterações
internas e externas e das
manifestações patológicas
existentes
86
tos forem em alvenaria, proceder à retirada de,
no mínimo, seis prismas (amostras do embasamento com dimensões mínimas de 50cmx50cm)
representativas do embasamento, verificação de
Ampliar as informações obtidas no levanta- indicativos de degradação e desenvolvimento de
mento documental e na ausência de plantas e proce- croquis elucidativos dos elementos da fundação.
der a um levantamento arquitetônico da edificação. A
A figura 04 mostra aspectos de retirada
partir dessas informações, é possível iniciar as inves- de
amostras
e croqui de um embasamento em
tigações das partes comuns do edifício e do interior
de cada apartamento, objetivando identificar e carac- alvenaria.
terizar as possíveis alterações internas (retirada ou
A importância de avaliar a agressividacriação de paredes ou vedos) e identificar as mani- de das águas de subsolo aos elementos à base
festações patológicas existentes.
de cimento (argamassas, blocos pré-molda
Levantar as possíveis causas que contribuí- dos e concretos) foi apresentado em PIRES
ram para o aparecimento das manifestações patoló- SOBRINHO&MELO (ISSM 2002). Na alvenaria
gicas identificadas, tais como: tipo e estado de con- em blocos cerâmicos, devem ser avaliados siservação dos revestimentos internos e das fachadas nais de degradação, manchas avermelhadas ou
e coberta, estanqueidade e estado de conservação de partes amolecidas. Os efeitos degradantes em
reservatórios, ascensão capilar, alterações internas componentes cerâmicos se devem à perda de ree ampliações, influência de raízes de árvores próxi- sistência por má calcinação do material e efeitos
mas, tipo e estado de conservação do embasamento, da expansão por umidade MENESES et al. (rev.
ausência de calçadas no contorno da edificação, exis- CERÂMICA 2006).
tência e atividade de poços e cisternas, tipo e posicio
Para a caracterização dos elementos das
namento do sistema de esgotamento sanitário, etc.
paredes da superestrutura, deve-se proceder à
retirada de amostras representativas na forma
de prismas de 50cmx50cm que envolvam blo2.3 | Investigação dos
cos e argamassas, em quantidade não inferior
elementos estruturais
a seis, por tipo de alvenaria existente. Esse pro
Investigação dos elementos de fundação cesso de retirada de prismas deve ser realizado
com retirada de amostras representativas dos com equipamento de corte adequado, conforme
tipos de embasamento. Se esses embasamen- apresentado na Figura 05.
Figura 04: Aspectos da inspeção dos embasamentos da edificação
Figura 05: Procedimento de retirada de amostra da superestrutura
2.4 | Realização de ensaios
87
Ainda durante o processo de investigação
e retirada de amostras, é possível realizar ensaios
de determinação da resistência de aderência do
revestimento das paredes de forma representativa e preferencialmente nas paredes que potencialmente recebem os maiores quinhões de carga
das lajes.
A figura 06 mostra aspectos do ensaio de
aderência em paredes da edificação.
Hoje se vive a era da normalização internacional, em que se criam padrões de normas para
produção, industrialização e prestação de serviços. A história das normalizações iniciou-se com a
criação International Electrotechnical Commission
(IEC)6 , no início do século XX, tornando-se mais
intensa a partir da criação da ISSO, em 1947, uma
federação internacional formada por organismos
de normalização internacionais. CAJAZEIRA &
BARABIERE (2004:02).
A ISO7 é uma organização com uma representatividade na questão da emissão de normas
internacionais, envolvendo 148 países. Essa organização foi criada com o objetivo de coordenar e
unificar os padrões técnicos, incluindo a normalização de padrões de gestão, com elevada repercussão sócio-econômica. Desde a sua criação até o ano
de 2004, a ISO publicou mais de 13.700 normas
internacionais, incluindo atividades tradicionais,
como agricultura, construção, engenharia mecânica, dispositivos médicos, tecnologia da informação, etc. VALLS (2004:174).
A partir de 1987, a ISO se adaptou por
meio de pequenas modificações que serviram
como base da BS 5750 8, adotada na Inglaterra, permitindo o acesso de produtos e serviços
em outros países. O objetivo principal era garantir procedimentos uniformes e produtos/
serviços de boa qualidade e uma origem não
duvidosa.
Figura 06: Preparação e determinação da aderência de revestimentos às paredes
Figura 7 - Aspectos de ensaio em CPs de alvenaria
Fonte: Wasghinton Feitosa / 2010
2.5 | Análise da segurança estrutural
88
Na análise de segurança estrutural de uma
edificação em alvenaria resistente, por esta não
possuir norma específica, devem ser adotadas as
recomendações da NBR 8681/2003 - Ações e segurança de estruturas-procedimento, associadas
aos requisitos constantes nas normas NBR 6120
- Cargas nas edificações, NBR 15812/2010 - Alvenaria estrutural em blocos cerâmicos ou NBR
15961/2011 - Alvenaria estrutura em blocos de
concreto.
Nessa linha, utiliza-se o estado limite último na qual a análise de segurança é realizada, impondo-se a condição de que a solicitação de cálculo
atuante na edificação (Sd) não supere as resistências de cálculo (Rd), segundo a expressão 1.1.
Sd ≤ Rd
Eq. 1.1
As solicitações atuantes (Sk) devem ser obtidas por meio da modelagem numérica, utilizando como insumos as características determinadas
nos ensaios das amostras retiradas e as inferidas
nos elementos levantados na edificação, além das
sobrecargas de Norma. A esta deve ser aplicado
um coeficiente de segurança (γf) recomendado
por Norma.
A NBR 8681/2003 recomenda para as cargas permanentes e variáveis γf =1,4 como situação
mais desfavorável para edificações normais (sobrecarga maior que 5kN/m2).Considerando que a análise de segurança é aplicada a edificações existentes
e que possuem até quatro pavimentos, podem ser
desconsideradas ações oriundas de recalque, vento
e outras ações na edificação.
O valor representativo das resistências para
esse tipo de análise deve considerar a resistência
característica inferior, garantindo que apenas 5%
das resistências das amostras sejam inferiores ao
valor tomado como referência.
Considerando um mínimo de seis amostras,
é possível determinar a resistência característica dos prismas retirados, tanto da superestrutura
quanto dos embasamentos pela metodologia.
A expressão 1.3 apresenta a determinação
da resistência característica estimada.
fpk, est = 2 x
fp(1) + fp(2) + ...fp(i-1)
i-1
- fpi
Eq. 1.3
Onde fpi representa a resistência à compressão das
amostras e
Sd = Sk * γ f
fpk representa a resistência característica estimada.
Eq. 1.2
89
A NBR 15812-2 considera que o valor de aderido até próximo da ruptura dos CPs e, nos tesfpk não deve ser inferior a Ф. fp1.
tes de aderência, a média de 8/12 resultados superar 0,20 Mpa
Para verificação no Estado Limite Último, a resistência de cálculo é obtida dividindo- Em todo caso, a verificação do atendimento do
-se a resistência característica por um fator de requisito de pilar curto λ=h/t ≤ 24 deve ser atendida.
ponderação γm. A NBR 8681 define esse fator
como a combinação de três variabilidades, na Assim, a resistência de cálculo Rd para os
forma γm = γ1 * γ2 * γ3 , onde:
elementos da superestrutura é determinada pela
expressão 1.5.
• γ1 considera a variabilidade da resistência efetiva, transformando a resistência caEq. 1.5
Rd = fd . [ 1 - (λ/40)3]
racterística num valor extremo de menor probabilidade de ocorrência;
• γ2 considera as diferenças entre a resistência efetiva do material da estrutura e a
resistência medida convencionalmente em corpos-de-prova padronizados;
• γ3 considera as incertezas existentes
na determinação das solicitações resistentes,
seja em decorrência dos métodos construtivos,
seja em virtude dos métodos de cálculo empre3 | Metodologia de
gado.
análise e reforço
3.1 | Análise dos resultados
A determinação desses coeficientes de
ponderação necessita de muitos estudos e
ensaios. As duas normas de referência (NBR
Para cada parede da superestrutura e
15812 e NBR 15961) convergem para o mesdo embasamento, a condição de estabilidade,
mo coeficiente, estabelecendo o valor de γm em
apresentada na equação 1.1, deve ser atendi2,0.
da. Caso algum desses elementos não atenda essa condição, há necessidade de reforço
A correlação entre a resistência de prisquanto à capacidade resistente.
ma e a resistência da parede depende de alguns
fatores, dentre eles a resistência dos blocos e
O reforço para a elevação da capacidadas argamassas, variando, porém, em média,
de resistente da superestrutura foi bastante
em torno do valor de 0,7.
estudado no desenvolvimento do projeto de
pesquisa FINEP/HABITARE/MOREAR, OLI
Com essas considerações, o valor da tenVEIRA (FINEP 2010). A metodologia de utisão resistente de cálculo fd é obtido pela exlização de reforço em telas de aço intertravapressão 1.4.
das com conectores de aço mostrou eficácia
comprovada em testes de laboratório, PIRES
SOBRINHO et al. (CINPAR 2009), sendo possí0,7 x fpk
Eq. 1.4
fd =
vel observar que o tipo de reforço recomen2,0
dado em projeto eleva em mais de 200% a resistência da alvenaria revestida.
No cálculo da esbeltez, o revestimento aderido ou não deve considerar o comportamento da
amostra nos ensaios de compressão e de aderência. Pode ser considerado aderido, quando, nos ensaios de compressão, o revestimento permanecer
A figura 08 mostra aspectos da execução de experimentos do reforço, utilizando-se
telas de aço intertravadas com conectores e
recobertos com argamassa, destinadas às paredes da superestrutura.
Figura 8 - Procedimento de reforço com tela argamassada, intertravada em paredes
Esse tipo de reforço, além de elevar, sobremaneira, a capacidade resistente da parede, promove modificação do tipo de ruptura, transformando a ruptura brusca, sem aviso, para a ruptura
quase dúctil.
cantoneiras de aço (2”x2”x5/16”) intertravadas
com conjuntos parafusos-porca funcionando como
conectores, aplicadas nos encontros de paredes.
Resultados estão apresentados no artigo de PIRES
SOBRINHO et al. (CINPAR 2010).
Outro tipo de reforço também estudado no A figura 09 mostra o procedimento de execução
projeto para a superestrutura foi a utilização de desse tipo de reforço.
90
Figura 9 - Procedimento de reforço com cantoneira intertravada
Esse tipo de reforço poderá ser utilizado tanto passado entre pavimentos, VG quanto para propiciar
para absorver parte das cargas atuantes e modificar a apenas a forma de ruína, se utilizado como quadro informa de ruína da superestrutura, se utilizado trans- terno, sem transpassamento (Ver figura 10).
Figura 10 - Tipos de reforço com cantoneiras intertravadas
Para os embasamentos, estudos realizados
no âmbito do Projeto FINEP/HABITARE/MOREAR avaliaram dois tipos de reforço, considerando o envelopamento das alvenarias do embasamento com placa concreto, uma com a utilização
de cinta superior contínua, intertravada e outra,
apenas com intertravamento discreto. Esses tipos
de reforço em espécimes de embasamento em alvenaria contínua sobre sapata em viga TÊ invertida, apresentados na figura 11, foram testados em
laboratório, e seus resultados estão apresentados no artigo de PIRES SOBRINHO et al. (CINPAR
2010).
A utilização desse tipo de reforço não só
pode ser dimensionada para elevar a capacidade
resistente do embasamento como também para
proteger seus componentes (blocos e argamassa)
da ação de águas agressivas, algumas vezes presentes no solo de fundação.
Figura 11 - Tipos de reforço em embasamento de alvenaria contínua
91
Referências
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ABNT NBR 15961 - Alvenaria Estrutural – Blocos de concreto - partes 1 e 2, Rio de Janeiro, BR,
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PIRES SOBRINHO, C.W.A; OLIVEIRA, R.A; SILVA,
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venaria Resistente – Relatório Projeto FINEP Nº
ALEPE - Lei Estadual 13341 - Diretrizes para Ins01.04.1050.05, Recife, PE, 2010. 227p.
peção de Edifícios Contendo Requisitos Mínimos
ABNT NBR 8681 - Ações e Segurança nas Estrutu- a Serem Considerados, Assembleia Legislativa do
Estado de Pernambuco, Recife/PE, BR 2009.
ras - Procedimento, Rio de Janeiro, BR, 2003.

Volume 1, Número 1 | Outubro de 2013

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