Webinar - Usinas de Asfalto

 Em parceria com a consultoria New Roads, fizemos em conjunto um Webinar sobre usinas de asfalto. Segue vídeo abaixo com a apresentação de cerca de 1 hora:

Veículo de transferência de material (asfalto)

Um equipamento ainda pouco conhecido no Brasil tem sido utilizado cada vez mais em obras de pavimentação pelo mundo. O veículo de transferência de material tem a função de receber o concreto asfáltico de um caminhão e transportar para uma pavimentadora / vibroacabadora de asfalto. O uso deste equipamento traz grandes melhorias para a qualidade da pavimentação e o aumento da vida útil de um novo pavimento asfáltico. 

O primeiro equipamento foi lançado em 1989, pelo fabricante norteamericano Roadtec com o nome de MTV Shuttle Buggy (MTV = material transfer vehicle, Shuttle Buggy = veículo aberto de transporte). Esta máquina passou por aprimoramentos técnicos e hoje é a melhor opção para obter um pavimento homogêneo e com qualidade ao evitar um dos maiores problemas na etapa construtiva: a segregação da mistura asfáltica. Nos anos 1980 houve muitas pesquisas e investigações nos Estados Unidos que apontaram a segregação como uma das principais razões para problemas prematuros em pavimentos. Isto inspirou a busca por uma solução técnica que evitasse a segregação.

       

Veículo de transferência de material em operação

PROBLEMA 1 - SEGREGAÇÃO GRANULOMÉTRICA

Podemos definir a segregação granulométrica como o efeito causado pela separação dos agregados de maior tamanho dos materiais menores, tornando a mistura sem homogeneidade. Este tema já foi postado aqui no blog em 2017. 

As causas que resultam em segregação são geralmente ocasionadas pela gestão ineficiente no transporte ou quando ocorre uma longa espera nos caminhões. A mistura asfáltica é aplicada sem ter homogeneidade em sua composição, embora tenha sido produzida em uma usina de asfalto de forma homogênea. Os estudos preliminares consideram um pavimento homogêneo para cumprir com suas funções e atingir um determinado período de vida útil. Porém ao ocorrer segregação dos materiais na etapa construtiva, estes quesitos não serão cumpridos. Alguns pontos terão menor capacidade de suporte às ações das cargas do tráfego, com maior volume de vazios. Alguns estudos apontaram que ao ter um aumento de apenas 1% no volume de vazios, a vida útil do asfalto pode ser reduzida em até 10%.

PROBLEMA 2 - FALTA DE HOMOGENEIDADE DE TEMPERATURA

Quando foi realizada a pesquisa para investigar as causas das falhas precoces nos pavimentos, se observou todo o processo construtivo da pavimentação asfáltica. Foi constatado através do uso de câmeras infravermelhas que a mistura asfáltica ao ser transportada em caminhões apresentava diferenças significativas de temperaturas. A parte externa, em contato com o ar, esfriava rapidamente. Esta falta de homogeneidade na temperatura pode provocar problemas durante a pavimentação e compactação. 

Toda mistura asfáltica sofre segregação térmica, não importando se o material acabou de ser produzido, ou se a usina de asfalto está próxima da obra ou o tipo de ligante asfáltico que é utilizado. A vibroacabadora de asfalto não tem como evitar a segregação térmica. A vida útil do pavimento asfáltico é seriamente afetada. Abaixo uma sequência de imagens explicando de forma clara a questão da segregação térmica, gerada em função da falta de homogeneidade de temperatura de um carregamento de concreto asfáltico e sua aplicação.

DETALHES TÉCNICOS DO EQUIPAMENTO

O transferidor do tipo Shuttle Buggy possui um silo de entrada, onde o caminhão descarrega o material. Uma correia primária transporta o CBUQ até o compartimento de mistura. Após a mistura e homogeneização do material, uma segunda correia transporta da parte interna para a externa, onde uma terceira correia com deslocamento lateral faz a transferência até o silo da vibroacabadora.

O grande diferencial técnico é o compartimento onde ocorre uma nova mistura do material asfáltico. Na parte inferior deste compartimento há um eixo distribuidor sem-fim de três seções, com a função de executar a mistura do concreto asfáltico recebido de um caminhão. Esta ação equaliza as temperaturas e mistura uniformemente as partículas do CBUQ. A capacidade de recebimento depende do modelo, com três opções: 15, 25 e 30 toneladas.

A correia transportadora de descarga é articulável em até 55° para a direita ou esquerda, permitindo pavimentar de forma deslocada e poupar tempo e dinheiro em determinados tipos de aplicações. Este recurso permite manter os caminhões fora do trecho onde foi aplicado a pintura de ligação. 

Detalhes do veículo de transferência de material asfáltico

As correias transportadoras de recebimento e descarga são ambas deslocáveis, se ajustando respectivamente ao tipo de caminhão e a posição da vibroacabadora.

Usando o Shuttle Buggy, a pavimentação asfáltica tem total homogeneidade de temperatura

Compartimento de mistura através de um transportador sem-fim de três seções, promovendo em equilíbrio térmico entre os materiais de maior temperatura com os materiais mais frios.

ECONOMIA E MELHORIA NA LOGÍSTICA

O uso de um veículo de transferência permite utilizar menos caminhões entre a usina de asfalto e o local da pavimentação. A capacidade de armazenar o concreto asfáltico pode eliminar os atrasos que acontecem quando o caminhão vazio se retira e a vibroacabadora de asfalto precisa interromper o trabalho porque o próximo caminhão ainda não chegou na obra. A diminuição no número de caminhões aumenta a eficiência, reduz custos e melhora a lucratividade do projeto. Basta otimizar a quantidade necessária, sem precisar ter caminhões parados na obra esperando a vez de descarregar o material.

PAVIMENTAÇÃO CONTÍNUA

Manter a vibroacabadora em movimento também é outro benefício do veículo transferidor. A pavimentação executada de forma contínua evita que a mesa compactadora “afunde” sobre o material. Isto é uma ocorrência muito comum em obras pelo Brasil, resultando em um desnível longitudinal. Muitas vezes este desnível não é corrigido de maneira adequada, permanecendo a irregularidade na pista. Valores de IRI (índice de irregularidade longitudinal) baixos são garantidos com o uso do veículo de transferência, em vez de descarregar o caminhão diretamente na vibroacabadora.

COLISÕES DO CAMINHÃO NA VIBROACABADORA

Outra ocorrência muito comum em obras rodoviárias brasileiras é a colisão do caminhão ao descarregar o concreto asfáltico na vibroacabadora. Dependendo da força do impacto, ocorre um desnível longitudinal em função da mesa compactadora sofrer um “tranco” durante o processo de pavimentação. Quando a vibroacabadora está se deslocando, a mesa compactadora flutua sobre a camada asfáltica ainda quente. A ação de seu peso junto com dispositivos de pré-compactação define a espessura de lançamento, em combinação com o ajuste de ângulo de ataque da mesa. Ao ocorrer o impacto, o equilíbrio de forças se altera por um instante, provocando o desnivelamento.

USO NO BRASIL

Embora tenha poucos equipamentos no Brasil, o uso já acontece. Abaixo, uma filmagem das obras de recuperação do pavimento da pista do aeroporto Santos Dumont, no Rio de Janeiro.

Pavimentação urbana no Brasil

Primeiramente gostaria de agradecer os contatos que recebo com frequência vindos através do blog, por e-mail ou diretamente por mensagens de WhatsApp. O blog tem mantido uma média superior a quatro mil acessos por mês, mesmo sem eu nunca ter feito divulgação alguma. Apenas pela sequência de postagens desde 2012 o blog acabou ficando bem posicionado nas buscas através de palavras-chave, e assim a “audiência” foi crescendo. Procuro sempre responder a todos, mesmo que algumas vezes demore vários dias.

Em função de razões pessoais e profissionais, não consegui atualizar o blog com a frequência que gostaria em 2019. Mas estou já com alguns novos assuntos “no forno”, prestes a serem postados. 

E a pavimentação urbana do Brasil, como melhorar?

Não é preciso ser especialista em pavimentação para constatar que a qualidade da pavimentação das cidades brasileiras é péssima. Seja em grandes capitais ou em cidades pequenas do interior, é cada vez mais difícil encontrar uma avenida ou rua que esteja em ótimo estado de conservação. Mesmo em obras executadas há pouco tempo é comum o aparecimento de defeitos precoces. Trafegar pelas vias brasileiras tem sido cada vez mais um teste de perícia e paciência para desviar de tantos buracos e defeitos.

Quais são as razões? Inúmeras. Primeiramente a cultura de baixa qualificação técnica dos trabalhadores que executam as obras e a falta de exigências de qualidade pelos órgãos públicos responsáveis pela fiscalização das obras. A maioria das falhas são as mesmas, repetidas do Oiapoque ao Chuí. E quais são as falhas mais comuns? Os 10 principais problemas observados na pavimentação urbana brasileira:

1. AUSÊNCIA DE ESTUDOS, PROJETOS TÉCNICOS E PROCEDIMENTOS EXECUTIVOS DE PAVIMENTAÇÃO

Raramente os municípios fazem estudo de tráfego, sondagem da base (para verificar o CBR existente) ou dimensionamento adequado das camadas por algum método (Marshall, Superpave, etc). O que fazem é simplesmente pavimentar de qualquer maneira sobre uma base aparentemente compactada. Os problemas ocorrem principalmente em vias onde há tráfego mais pesado, com circulação de ônibus e caminhões.

A falta de investigações, de estudos e a ausência de projetos adequados resultam em falhas precoces e pavimentos destruídos em tempo cada vez mais curto. No entanto os maiores erros se percebem durante a execução. São raras as equipes de pavimentação de prefeituras que tenham recebido treinamentos técnicos, ou que sigam algum manual com procedimentos que os orientem durante a execução das obras.

Em muitas cidades se observam técnicas bizarras, como as fotos abaixo flagradas em uma rua de Porto Alegre. Como justificar um gasto público com uma aplicação tão sem sentido? Irregularidade de paralelepípedo basta remover as pedras, corrigir o solo abaixo, compactar e assentar as pedras novamente.

Em Porto Alegre adotam esta “técnica”: correção do desnivelamento da via em paralelepípedo com aplicação de algum tipo de mistura asfáltica.

2. DESCONHECIMENTO TÉCNICO DAS OPÇÕES DE EQUIPAMENTOS E MATERIAIS

As prefeituras têm imensas dificuldades técnicas em definir quais são os equipamentos que podem auxiliar na manutenção viária. Muitas vezes por falta de conhecimento de seu corpo técnico são licitadas máquinas inadequadas para a realidade local.

Por exemplo, uma usina de asfalto a quente exige um alto valor financeiro para ser comprada e também para realizar manutenções preventivas. Quando ocorre alguma manutenção corretiva, em função de alguma falha de operação, o custo é ainda maior. Somente cidades com boa saúde financeira conseguem manter em operação uma usina de asfalto para produção de CBUQ. Mas não basta a usina, é preciso também planejar como o asfalto será aplicado e o maquinário necessário. Muitas vezes o asfalto produzido é aplicado de forma inadequada, com o uso de motoniveladoras em vez de vibroacabadoras de asfalto, resultando em um pavimento com imperfeições.

Usina de asfalto da prefeitura de Porto Alegre. Em 2013 foram adquiridos dois modelos de 140 toneladas por hora de produção, porém não produzem nem 20 toneladas por dia. Mais um exemplo de desperdício de dinheiro público.

Uma solução para cidades de médio e pequeno porte é a aquisição de usinas de PMF (pré-misturado a frio). Há modelos de equipamentos com menor capacidade de produção, podendo atender perfeitamente a realidade de muitos municípios. O PMF pode ser utilizado tanto em operações tapa-buraco quanto em pavimentação de ruas de baixo tráfego. Em vias de maior tráfego pode ser utilizado também, desde que tenha um projeto de mistura adequado, assim como o dimensionamento das camadas de base. Hoje no mercado há inúmeros tipos de emulsões asfálticas sendo comercializados, podendo produzir uma mistura a frio com qualidade

3. FALHAS BÁSICAS NOS PROCEDIMENTOS DE EXECUÇÃO

Se a falta de treinamento de mão-de-obra especializada é bastante comum em grandes construtoras, a situação nas prefeituras é muito pior. Praticamente não há treinamento algum para os funcionários responsáveis. O conhecimento é repassado de forma precária dos mais experientes para os mais novos. Só que esses conhecimentos são geralmente ultrapassados, e muitas vezes estão tecnicamente errados.

É preciso que as prefeituras através da secretaria de obras e da maior autoridade do município (o prefeito) busquem capacitações para os profissionais responsáveis pelas obras de pavimentação. Justamente para evitar situações como a da foto abaixo, onde a pintura de ligação foi aplicada de maneira precária e sem cumprir com sua função técnica no processo de pavimentação.

A fiscalização dos serviços das empresas ganhadoras de licitação também precisa ser melhorada. Erros básicos são cometidos em todas as etapas da pavimentação, mas raramente alguma medida é tomada contra a empresa executora. Muito em função da falta de capacitação dos servidores responsáveis pela fiscalização, que simplesmente desconhecem a forma adequada de executar uma obra de pavimentação asfáltica. 

Pintura de ligação aplicada de forma manual e precária. Desta maneira não há como garantir a coesão entre base e a nova capa asfáltica.

4. SOBREPOSIÇÃO DE CAMADAS ASFÁLTICAS

Infelizmente uma prática muito comum pelo Brasil. O asfalto danificado e envelhecido não é removido. Simplesmente colocam uma nova camada asfáltica por cima, esquecendo o que permanece por baixo.

Esta prática gera reflexão de trincas para a nova camada asfáltica. Uma camada asfáltica nova sobre outra camada existe com muitos defeitos, sem realizar a remoção através da fresagem. Quando ocorre uma situação como esta, o pavimento já está condenado a sofrer trincas por reflexão.

Uma camada asfáltica totalmente trincada recebe uma nova camada de pavimentação acima. Fotos: Felipe Cava, blog Além da Inércia: https://alemdainercia.wordpress.com/

5. FALTA DE NIVELAMENTO NA PAVIMENTAÇÃO:

Trafegar nas cidades brasileiras significa sacolejar o tempo todo. Não apenas por causa dos buracos, mas também por causa da falta de nivelamento na pavimentação tanto no sentido longitudinal quanto no transversal. Praticamente não há o uso dos sistemas de nivelamento eletrônico nas pavimentadoras (vibroacabadoras) de asfalto que executam a pavimentação. A mistura asfáltica é aplicada por cima de uma base nivelada apenas pela passagem da lâmina de uma motoniveladora, o que não garante a regularidade geométrica.
Como melhorar? Há sistemas mais simples de nivelamento eletrônico. A instalação de sensores ultrassônicos faz com que a média das irregularidades seja repassada para a mesa compactadora da máquina, amenizando os desníveis longitudinais.

Raramente utilizam os sistemas de nivelamento automático nos equipamentos. O que poderia diminuir as irregularidades longitudinais e transversais dos pavimentos asfálticos.

O uso de simples sensores ultrassônicos, sem contato, pode melhorar a qualidade da pavimentação de ruas e avenidas.

6. USO INDISCRIMINADO DO ASFALTO À FRIO ENSACADO

Eis uma prática que se dissemina feito erva-daninha pelo Brasil. O uso desenfreado do asfalto ensacado, como se fosse uma solução mágica para resolver todos os problemas das vias públicas brasileiras.

O asfalto a frio ensacado é uma mistura asfáltica que utiliza um aditivo especial, que aumenta sua capacidade lubrificante e permite que o material seja ensacado logo após ser produzido. Posteriormente, ao abrir o saco, inicia-se o processo de reação do aditivo com o oxigênio, diminuindo a trabalhabilidade da massa asfáltica e provocando o endurecimento do material.

O produto não é ruim, desde que seja utilizado de forma adequada. Para prefeituras que não tenham maquinário próprio, ou regiões do Brasil que são carentes de empresas especializadas em pavimentação, o asfalto ensacado pode ser uma ótima opção para ser utilizado em caráter emergencial para operações tapa-buraco.

Acontece que alguns fornecedores do produto vendem “gato por lebre”. Afirmam que o material pode ser aplicado em buraco cheio d´água e que pode ser compactado pelo próprio tráfego. Uma bobagem total. Nenhum buraco com água dentro é devidamente tapado sem estar seco, é uma lei básica da física (dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo). Se a água não é removida, então como o novo material vai preencher o volume e não se soltar dentro de pouco tempo?
Outra inconsistência técnica divulgada por alguns fornecedores é que o asfalto ensacado pode ser compactado pelo próprio tráfego. Isto significa que o serviço é precário, sem estar nivelado com o pavimento existente. Resumindo: dinheiro público sendo rasgado através de um serviço muito mal feito.

Aplicação precária e péssima qualidade final são características comuns no uso de asfalto ensacado para tapar buracos.

7. CULTURA DO REMENDO “AD ETERNUM”

A mistura asfáltica tem uma vida útil. Depois que perde sua capacidade flexível, após sofrer um gradual processo de oxidação, passa a sofrer com o surgimento de trincas e fissuras. É preciso então remover totalmente a camada envelhecida e aplicar um novo material. Mas o que fazem as prefeituras? Vão aplicando remendo ao lado de remendo.
Em algum momento o pavimento asfáltico vai entrar em colapso. Em alguns casos o prazo de validade já está tão vencido que basta uns dias de chuva para o pavimento literalmente “se dissolver”. É o famoso asfalto “Sonrisal”. Infelizmente uma realidade muito comum das cidades brasileiras.

A precariedade do asfalto brasileiro gera piadas e memes na internet.

8. TAPA-BURACO EXECUTADO DE FORMA ERRADA

A operação tapa-buraco é necessária para consertar a via de forma emergencial. Mesmo em países onde jorra petróleo do solo e dinheiro não é problema, não há como substituir totalmente a camada asfáltica quando surge um único buraco. Ou seja, as operações emergenciais para tapar buracos são realizadas mesmo em países onde a pavimentação é impecável. Só que esta operação deve seguir alguns procedimentos técnicos.

Uma das falhas mais comuns no tapa-buraco é jogar o material sobre um buraco sem recortar o mesmo. Ao redor de um buraco existente há inúmeras trincas por onde a água entra e assim inicia o processo de degradação do pavimento. Ou seja, um novo buraco pode surgir ao lado do buraco que recém foi tapado.
Outras ocorrências de má-qualidade na execução do tapa-buraco é a falta de pintura de ligação para garantir a aderência da nova mistura asfáltica, o uso de material asfáltico inadequado, a falta de nivelamento com o pavimento existente, falhas ou até mesmo ausência de compactação do novo material, entre outros erros.

Os buracos devem ser recortados, preferencialmente através de fresagem. O novo material deve ser colocado de forma homogênea, compactado e nivelado.

9. DESNIVELAMENTO DE BUEIROS E TAMPAS DE INSPEÇÃO

Eis aqui um dos maiores problemas da pavimentação urbana brasileira. As prefeituras são totalmente omissas em relação aos desníveis de bueiros e tampas de inspeção nas ruas e avenidas das cidades. Desníveis que podem até mesmo ocasionar acidentes graves.

Em muitas cidades o asfalto deteriorado sequer é removido, colocando uma nova camada sobre a capa existente. Porém o bueiro segue na altura anterior, resultando em um grande e perigoso desnível. Esta diferença na altura da tampa deveria ser ajustada para o nível do novo pavimento.

Tampas de inspeção e bueiros desnivelados é um problema muito comum em praticamente todas as cidades do Brasil.

Vejam como que se faz a adequação da altura de tampa de inspeção na Alemanha:

10. INTERFERÊNCIAS DAS COMPANHIAS DE ÁGUA, ESGOTO, GÁS, ETC.

É muito comum pelo Brasil os órgãos municipais de água e esgoto realizarem a escavação em um pavimento relativamente novo para realizar algum conserto ou instalação de tubulação. O problema é que na grande maioria dos casos o acabamento do local que foi trabalhado fica péssimo, com remendos muito mal feitos.

Em geral são utilizados materiais de baixa qualidade, com misturas asfálticas diferentes do restante da camada asfáltica da via. Os procedimentos técnicos de aplicação e compactação são inadequados, muitas vezes realizados de forma precária, manualmente. Não é incomum permanecer um desnível com o pavimento existente.

Para os departamentos de água, esgoto, gás, etc, é preciso também fornecer o devido treinamento, caso estes órgãos venham a executar consertos que exijam a escavação do pavimento asfáltico e o seu fechamento posterior. 

A falta de planejamento e a intervenção de outros órgãos municipais em uma via pavimentada geram problemas de qualidade no pavimento

Usinas de asfalto: tópicos importantes

Trabalhando desde 2008 no ramo de fabricação e fornecimento de equipamentos de pavimentação me deparei com inúmeras situações onde representantes de construtoras e responsáveis técnicos por obras rodoviárias demonstravam falta de conhecimentos básicos sobre usinas de asfalto, o equipamento mais importante dentro do processo produtivo da pavimentação asfáltica.

Muitos detalhes importantes sobre a usina de asfalto ainda são pouco conhecidos. Desta forma selecionei algumas informações básicas sobre a máquina. São temas que podem ser muito importantes para empresas que executam obras de pavimentação e que necessitam de uma usina de asfalto.

1.      Usina em chassi rodoviário – aumento desnecessário de custo

            Praticamente todos os fabricantes de usinas de asfalto ofertam seus produtos montados sobre um chassi rodoviário. A vantagem é a mobilidade do equipamento, que pode ser engatado em um caminhão e facilmente transportado entre uma obra e outra quando há necessidade de realocação da usina.

            Acontece que na prática ocorre que muitas vezes uma empresa compra a usina de asfalto, instala em um local e nunca mais movimenta o equipamento. Dependendo do porte da usina o chassi rodoviário representa um custo adicional de aproximadamente 25% no valor do equipamento por ter uma grande quantidade de aço de alta resistência. Outro fato comum é quando ocorre há necessidade de transporte e os pneus foram extraviados ou o engate foi danificado devido à exposição ao calor e a sujeira natural de um ambiente com muito pó no ar, dificultando a tal fácil mobilidade.

            Realmente há necessidade de pagar a mais por uma mobilidade que será pouco ou sequer utilizada? Há muitas situações onde a usina de asfalto é instalada em uma pedreira e dificilmente será transferida para outro local. Nestes casos é interessante ver a possibilidade de instalar uma usina fixa com os mesmos componentes da usina móvel, com pesagem dinâmica dos agregados e produção contínua. Desta forma ocorre uma redução de custo bastante considerável.
               Outra possibilidade também é adquirir uma usina gravimétrica, fixa e de maior custo por ter um sistema diferenciado de dosagem de agregados por peneiramento, com produção descontínua por bateladas. Tudo deve ser definido de acordo com o grau de exigência do produto final e do retorno financeiro do projeto.

Usina de asfalto montada sobre chassi rodoviário. Um alto volume de aço é necessário para a fabricação.

Representação de uma usina de asfalto montada sobre base fixa. Os subconjuntos do equipamento são os mesmos de uma usina sobre chassi

2.      Usina de asfalto em contêiner – facilidade na logística de transporte

            Alguns fabricantes de usinas de asfalto do Brasil passaram a ofertar o equipamento dentro de contêiner, o que já existia no exterior. Assim como em uma usina sobre chassi rodoviário ou usina montada sobre uma estrutura fixa, os componentes são basicamente os mesmos (silos dosadores, tambor secador, misturador, sistema de filtragem e cabine de comando e operação). No entanto o projeto contempla que todos estes subsistemas da usina sejam transportados dentro de um contêiner, e no local de instalação sejam posicionados em posição de operação.

Portanto, qual a vantagem de adquirir uma usina de asfalto em contêiner? Basicamente apenas para facilitar o transporte. As usinas em chassi rodoviário requerem uma série de exigências e burocracias tanto para o fabricante quanto para o cliente que a compra. Por exemplo, usinas em chassi rodoviário só podem rodar durante o dia nas rodovias do Brasil. Para os fabricantes o “pepino” é maior ainda porque cada país tem uma legislação diferente em relação às exigências de cargas por eixo, dimensões, sinalizações, etc. É preciso praticamente customizar a usina de acordo com o mercado destino. Já um contêiner basta posicionar em cima de um caminhão de transporte e seguir viagem. Para transporte marítimo a facilidade é a mesma.

Embora a usina em contêiner tenha facilidades logísticas é preciso checar se alguns modelos não apresentam subdimensionamento de alguns conjuntos, pois é preciso “apertar” o equipamento para que caiba dentro de um contêiner. Em uma usina instalada sobre base fixa este problema não existe, pois a área instalada pode ser maior do que a dimensão de transporte. No contêiner esta flexibilidade é limitada. 
É preciso também verificar se o modelo da usina de acordo com o porte de produção terá um, dois ou três contêineres. Embora o contêiner seja menos burocrático para transportar muitas vezes não vale financeiramente a pena ter que carregar três contêineres (quatro, se contar o tanque de armazenamento de CAP e combustível) em vez de um único chassi rodoviário.  

Representação de uma usina de asfalto fabricada dentro das dimensões de contêineres

Exemplo de usina de asfalto em contêiner, divulgada pelo fabricante Lintec-Ixon

3.      Usina de asfalto gravimétrica – risco zero de falhas granulométricas

Como já foi postado aqui no blog em maio de 2018 (tipos de dosagem e mistura em usina de asfalto), basicamente há dois tipos de usinas de asfalto quanto ao processo de dosagem dos materiais: as usinas com pesagem dinâmica dos agregados, através das diferentes velocidades das correias de cada material utilizado, e as usinas gravimétricas com separação granulométrica por peneiramento.

No Brasil e na América Latina a grande maioria das usinas é do tipo com dosagem por pesagem dinâmica. Uma usina gravimétrica exige maior dimensão do equipamento em função da torre de peneiramento e mistura, o que resulta em maior custo e sem mobilidade alguma. Já uma usina com dosagem dinâmica pode ser projetada em uma área pequena, podendo ser fabricada sobre chassi rodoviário, contêiner ou sobre uma base fixa de pequena dimensão.
        O “calcanhar de aquiles” das usinas por pesagem dinâmica é a contaminação entre silos, o que ocorre muito na prática principalmente em modelos de usinas que tenham silos bipartidos. O material de um silo acaba entrando no silo vizinho, e assim ocorre uma contaminação que pode gerar uma falha na granulometria da mistura asfáltica produzida. Já na usina gravimétrica esta falha não ocorre em função do processo de separação dos materiais que ocorre através da passagem em peneiras. O risco é mínimo de falha granulométrica, que pode ocorrer somente se houver algum desajuste na balança de pesagem dos materiais.

Contaminação dos agregados entre silos é uma ocorrência muito comum em usinas de asfalto. Não há peneiramento posterior, o que pode gerar distorções na granulometria da mistura asfáltica produzida. 

Com separação granulométrica por peneiras e pesagem individual de cada agregado para composição da mistura, o risco de falhas granulométricas em usina do tipo gravimétrica é nulo. 

4.      Mistura interna drum mixer: possibilidade de instalação de misturador externo

No mercado de usinas de asfalto no Brasil predomina atualmente os modelos com misturador externo ao tambor secador. No passado praticamente só existiam usinas do tipo drum-mixer, onde o tambor é dividido entre a área de secagem dos agregados e a área de mistura de agregados com o CAP (cimento asfáltico de petróleo). Alguns fabricantes seguem fabricando este tipo de usina, embora a maioria já tenha aposentado esta característica e migrado para o misturador externo.

Os fabricantes que seguem produzindo usinas de asfalto com sistema de mistura interna chamam o sistema de misturador externo rotativo, porém a mistura com asfalto segue sendo executada dentro do tambor. A grande rejeição a este tipo de sistema é a exposição do ligante asfáltico às altas temperaturas internas do tambor de secagem, o que poderia gerar uma oxidação precoce do CAP e assim reduzir sua vida útil (perda da propriedade elástica, apresentando tendência ao trincamento). Embora se acredite que isto ocorra não há nenhum estudo científico aprofundado que comprove, tanto que usinas do tipo drum-mixer seguem sendo fabricadas também no exterior. No entanto muitos órgãos técnicos e concessionárias de rodovias rejeitam o uso deste tipo de usina, dando preferencia às usinas com misturador externo.
     Para empresas que possuem usinas deste tipo e não desejam perder algum contrato é possível instalar um misturador externo ao tambor. O compartimento de mistura com o CAP é acoplado junto à saída do tambor para o elevador de transporte ao caminhão, assim dentro do tambor ocorre apenas a secagem dos agregados.

Tambor drum-mixer: secagem dos agregados e mistura com o CAP ocorrem ambas dentro do tambor.

Localização do compartimento de mistura de um tambor drum-mixer.

É possível fazer a adaptação em uma usina com mistura interna para executar a mistura dos agregados com o CAP em compartimento externo ao tambor de secagem.

5.      Medidor de vazão de asfalto: investimento com ótimo retorno financeiro.

Trata-se de um opcional configurável de uma usina de asfalto que mede a vazão real de CAP que está sendo injetado na mistura com os agregados. O medidor de vazão é um dispositivo que checa a quantidade de ligante asfáltico que está passando pela tubulação de maneira volumétrica, verificando além do fluxo a densidade, pressão e temperatura. A correção da quantidade de CAP é realizada caso necessário.

Embora seja utilizado em cerca de 5% da composição de uma mistura asfáltica, o CAP apresenta um alto valor no orçamento de uma obra de pavimentação, de aproximadamente 50% dos custos de produção asfáltica. Então qualquer variação na sua quantidade resulta em um alto impacto financeiro. Qualquer mudança que ocorra, por mínima que seja, representa um valor financeiro importante.
Para instalar o medidor de vazão é preciso fazer uma adaptação especial na tubulação que interliga o tanque de armazenamento com o misturador da usina. Nesta adaptação é inserido o medidor, conectado ao sistema de automação do equipamento.

Diversos estudos comprovam que o custo do asfalto (ligante asfáltico, o CAP) representa aproximadamente 50% dos custos de produção de uma mistura asfáltica.

Um medidor de vazão de CAP garante que a proporção do ligante na mistura terá acuracidade total, evitando distorções que resultam em perdas financeiras e da qualidade da mistura asfáltica.

6.      Tanques de armazenamento: configurações e características.

Toda usina de asfalto necessita de um tanque de armazenamento de ligante asfáltico (CAP – cimento asfáltico de petróleo) e combustível. Há inúmeros modelos ofertados no mercado, com uma infinidade de opcionais, o que gera muitas dúvidas no momento da compra.

O mais comum é instalar um tanque compartido 40/20, que significa 40 mil litros de armazenamento de CAP e 20 mil litros de armazenamento do combustível utilizado na usina, e um sistema de aquecimento para manter o ligante asfáltico na temperatura ideal. Geralmente os fabricantes já ofertam uma usina saindo de fábrica com este tanque incluso. E por que esta proporção?

A relação de consumo de CAP em média é bem superior ao de combustível, a média é uma relação de 1:10. Em uma produção de 500 toneladas por dia são consumidos 25 toneladas de CAP (considerando o uso de 5% na mistura, a média utilizada). Ou seja, 25 mil litros, praticamente a metade de um tanque de 40 mil litros. Seria necessário reabastecer o tanque a cada 2 dias. Se a usina está em um local distante dos fornecedores o ideal seria instalar outros tanques interligados que permita uma maior capacidade de armazenamento que permita o trabalho por mais dias. Geralmente este tanque do tipo 40/20 é insuficiente para altas produções, sendo necessário o uso de outros tanques. Tudo é questão de calcular a quantidade que será utilizada em determinada obra, porém são poucas empresas e profissionais que conhecem a forma de realizar este cálculo.

Já o consumo de combustível depende de diversos fatores tais como o modelo da usina, tipo de combustível utilizado, alta umidade dos agregados (o que aumenta o consumo), etc. Considerando um consumo médio de 5 litros por tonelada produzida, então com produção de 500 toneladas por dia são consumidos 2.500 litros de combustível. Em um tanque com capacidade para armazenar 20 mil litros de combustível é possível realizar o abastecimento somente depois de muitos dias. Ao contrário do armazenamento de CAP, o reservatório para combustível está muito bem dimensionado neste tanque do tipo 40/20.

Estão disponíveis também tanques de maior capacidade, com 60 mil litros para CAP e 20 mil litros de combustível. Este tipo de tanque geralmente tem o compartimento de CAP bipartido em dois reservatórios de 30 mil litros, o que permite armazenar CAP convencional e também um ligante asfáltico modificado no mesmo tanque. Há também tanques ainda maiores, com capacidade de 100 mil litros.

Os opcionais para tanques costumam ser também motivos de dúvidas. Por exemplo, agitadores podem ser utilizados para manter o ligante asfáltico homogêneo, principalmente quando se utiliza asfalto modificado. 

Representação de um tanque do tipo 40-20, um dos mais utilizados em usinas de asfalto.

Representação de um tanque do tipo 30-30-20, que permite armazenar dois tipos diferentes de ligante asfáltico (CAP).

Agitador instalado dentro de um tanque de armazenamento de ligante asfáltico.

7.      Instalação de um módulo de pré-misturado a frio na usina de asfalto

Um opcional que pode se tornar bastante útil é o módulo adicional que permite a produção de misturas a frio para camadas de base utilizando a própria usina de asfalto. Este módulo é simplesmente um conjunto com correia transportadora e um misturador acoplado junto às correias dosadoras da usina, cujo sentido de giro é invertido. O material em vez de seguir para o tambor de secagem é transportado para o lado oposto, em direção ao módulo. Para isto é preciso verificar a automação da usina, e fazer o ajuste caso necessário.

Em obras de alta produção o ideal é ter uma usina de pré-misturado a frio, conhecido também como usina de solos, para produzir estas misturas para base. Já em casos de menor produção onde a usina de asfalto não opera 100% do tempo é interessante utilizar o mesmo equipamento para produzir misturas asfálticas a quente e também misturas a frio tais como BGS (brita graduada simples), BGTC (brita graduada com cimento), entre outras misturas. No caso do BGTC é preciso instalar também um silo de cimento junto ao misturador do módulo.

Ilustração do módulo de pré-misturado a frio acoplado em uma usina de asfalto.

Foto de um módulo de mistura à frio instalado em usina de asfalto.

8.      Utilização de silo de armazenamento de massa asfáltica

Em usinas do tipo produção contínua, as mais comuns e em grande quantidade pelo Brasil, há necessidade de ter caminhões de transporte durante todo o tempo de produção. No momento que há falta de caminhão é preciso interromper a produção, o que gera perdas de materiais e prejuízos financeiros. Isto não ocorre nas usinas gravimétricas (com produção descontínua) que representam menos de 10% das usinas de asfalto existentes no Brasil.

Uma solução para evitar transtornos por falta de caminhões de transporte é a instalação de um silo de armazenamento de massa asfáltica. É um módulo opcional configurável de fácil acoplamento na usina de asfalto, permitindo o armazenamento da mistura asfáltica produzida em temperatura adequada.

Outra vantagem do uso deste módulo é utilizar a usina menos horas por dia, quando possível. Uma usina de asfalto muitas vezes opera abaixo de sua produção máxima, durante várias horas por dia. Há um custo operacional em manter a usina em funcionamento, mesmo em produções menores o queimador está consumindo combustível. É possível verificar a possibilidade, de acordo com a demanda de produção necessária, em operar a usina em sua produção máxima durante poucas horas do dia e deixar o material produzido armazenado dentro do silo.

Detalhes do silo de armazenamento de massa asfáltica

Caminhão recebendo o material do silo de armazenamento de massa asfáltica instalado em uma usina.

9.      Filtro de mangas – o pulmão da usina

Para secar e aquecer os agregados com o objetivo de permitir a mistura destes insumos com o cimento asfáltico (CAP) é preciso utilizar uma chama para gerar a energia térmica suficiente para executar a função. Basicamente é acender um fogo e gerar calor. Só que esta queima gera consequências. Além de emitir gases tóxicos, ainda ocorre o arraste de materiais finos presentes junto às britas e pó-de-pedra. Uma usina de asfalto sem um sistema de filtragem gera uma fumaça negra para a atmosfera, o que não é permitido pelos órgãos ambientais.

As usinas de asfalto mais antigas utilizavam um processo de filtragem conhecido como via úmida, que é simplesmente o espargimento de água contra o material particulado em suspensão pelos gases. Estes materiais em contato com a água aumentam de peso e volume em forma de lodo, que é transportado a um tanque de decantação. O problema deste processo é o passivo ambiental criado. O lodo acumulado não apresenta serventia alguma e ainda necessita de uma grande área para a sua deposição. Este método acabou sendo substituído por processos mais eficientes e limpos, com reaproveitamento do material fino em suspensão que até então não havia como redirecionar para a produção da mistura asfáltica.

O filtro de mangas foi então desenvolvido para receber os gases de exaustão sem danos ambientais e também possibilitar a recuperação dos finos em suspensão pelos gases gerados na combustão do queimador. No tambor de secagem há uma câmara de aspiração por onde os gases são transportados para uma tubulação de exaustão em direção ao filtro, localizado na parte traseira da usina. Dentro do filtro há um conjunto de mangas (material que lembra um tipo de tecido) que absorvem os gases e os finos em suspensão. As mangas são posicionadas em uma espécie de gaiola em formato cilíndrico. Os materiais aderidos na manga são recuperados através da injeção de ar gerada pela parte superior, caindo na parte inferior do filtro e sendo transportados através de transportadores helicoidais até o misturador.

As usinas de asfalto mais antigas geralmente apresentam filtros com problemas de dimensionamento, muitas vezes se tornando um gargalo na produção asfáltica. Ao longo do tempo os fabricantes foram aprimorando tecnicamente o filtro. As mangas inicialmente eram lisas, o que requeria uma área grande para suprir a demanda da usina. Alguns fabricantes migraram para as mangas plissadas, em formato sanfonado, com área filtrante cinco vezes superior a de uma manga lisa, o que consequentemente permite diminuir as dimensões do filtro. Uma grande área de filtragem garante produção constante, pois a exaustão permanece estável. Um filtro eficiente e bem dimensionado é como um pulmão que permite o pleno funcionamento do equipamento. 

Outro problema bastante comum é a falha na temperatura do filtro. Quando está abaixo de 100°C ocorre uma condensação interna, o que prejudica o processo de exaustão. Já em temperaturas elevadas pode ocorrer danos nas mangas, cujo material não resiste a temperaturas muito elevadas. Em filtros mais antigos é difícil executar o controle da temperatura, que pode variar em função de variação da umidade dos agregados. Esta é uma falha de aplicação muito comum pelo Brasil, quando britas com alta umidade são inseridas na usina, gerando muito vapor que segue para o filtro e aumenta sua temperatura interna. O ideal é que os agregados tenham no máximo 3% de umidade. Até 6% de umidade ainda é possível utilizar, embora a produção seja reduzida. Acima disto pode ocorrer danos ao filtro.
Portando se uma usina antiga apresenta problemas em função do filtro é possível fazer uma atualização (retrofit) trocando somente o filtro, melhorando consideravelmente o funcionamento da máquina.

Representação do sistema de filtragem de uma usina de asfalto

Mangas plissadas, com maior área de absorção, devido a sua característica sanfonada

Mundialmente é discutida a questão do filtro de mangas mal dimensionado prejudicar a produção

10.      Fornecimento de energia elétrica – fundamental para o bom funcionamento

Uma usina de asfalto é um equipamento sofisticado, praticamente uma pequena fábrica. Para o seu funcionamento é preciso o uso de componentes elétricos e de automação. Portanto uma usina necessita de fornecimento de energia elétrica de boa qualidade.

Há duas opções para o fornecimento elétrico. Por meio de subestação (transformador) conectada à rede concessionária ou por meio de gerador de energia. Para ambos é necessário cumprir com a demanda do consumo de energia, cujo valor total é informado por meio de uma tabela de cargas. Esta tabela depende da configuração da usina. A recomendação é que seja utilizado transformador ou gerador com potência superior a 20% à carga instalada da usina.

Embora seja um pré-requisito básico ainda há muitos problemas que surgem em função de más condições de energia. Variações de tensão podem comprometer o funcionamento da máquina, gerando problemas de produção e de qualidade da mistura asfáltica produzida. A energia fornecida precisa estar isenta de qualquer distúrbio que afete a sua qualidade, garantindo um funcionamento ininterrupto da usina.

Para garantir um bom funcionamento e segurança existem alguns sistemas de proteção contra distúrbios da rede elétrica. Por exemplo, um supervisor de tensão monitora possíveis variações da rede, indicando as falhas e executando o desligamento da usina por questão de segurança. Um banco de capacitores atenua distorções harmônicas, diminuindo o consumo de energia. Se uma usina antiga não possui estes dispositivos é possível realizar a instalação, atualizando assim o equipamento. Mesmo com todos estes dispositivos a recomendação é utilizar um gerador em locais com falhas frequentes no fornecimento de energia.

Todos os componentes elétricos de uma usina estão localizados em um quadro de força climatizado com ar condicionado, geralmente utilizando o mesmo aparelho que climatiza a cabine de operação. É muito importante realizar a manutenção preventiva, verificando periodicamente se todos os cabos estão bem conectados nos bornes do quadro de força, que servem de interligação para alimentar os motores da usina. Isto evita que ocorra falta de uma das fases da tensão, o que poderia resultar em aquecimento de motores e condutores.

Uma usina de asfalto precisa de energia elétrica para o seu funcionamento

Exemplo de lista de cargas de uma usina, que depende de sua configuração e deve ser fornecida pelo fabricante