gb2013 lucy inês olivan_scandiuzzi & olivan engenheiros associados
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A Galvanização: Aplicação na
Área de Saneamento Básico
Engª Lucy Inês OlivanTechconsult Engenharia e
FAAP Fundação Armando Álvares Penteado
Agenda1. CASE: Plano de Manutenção Civil da SABESP2. A solução proposta;3. Estabelecimento de dois processos de recuperação: com e sem
revestimento do aço com zinco;4. Cálculo dos custos levando em conta a durabilidade;5. Obras novas: estudo econômico;6. Considerações finais.
Agenda1. CASE: Plano de Manutenção Civil da SABESP2. A solução proposta;3. Estabelecimento de dois processos de recuperação: com e sem
revestimento do aço com zinco;4. Cálculo dos custos levando em conta a durabilidade;5. Obras novas: estudo econômico;6. Considerações finais.
Tipo de Reservatório Quantidade
Reservatório Enterrado 25Reservatório Semi-enterrado 84Reservatório Apoiado 47Reservatório Elevado 41Total de Estruturas Analisadas 197
Foram relizadas inspeções em reservatórios da Sabesp no interior e no litoral de São Paulo
Área inspecionada nos 197 reservatórios: Face interna = 190.500 m² Face externa = 109.778 m²
45,2%
1,3%
18,1%
10,4% 8,7%
0,7%
Fissura/Fissura Aleatória
Armadura Exposta
Concreto Segregado
Concreto Disgregado
Reparo Defeituoso
5,1%
Concreto Desgregado
Umidade
1,1%3,2%
1,1% 2,4%0,4% 0,6% 1,4%
Carbonatação
0,1% 0,0%
Anomalia Mais Frequente
Face Interna Face Externa
Armaduras expostas na face interna Consequente corrosão das mesmas
27%
Laje de Fundo
2%
Pilar
2%
Viga
Parede5%
Laje de Cobertura
64%
Elemento Estrutural mais Afetado
1%
Segregação do Concreto1%
Fissuração do Concreto 19%
Cobrimento Insuficiente
79%
Desagregação do Concreto
1%
Disgregação do Concreto
Causas mais Frequentes
Corrosão de armaduras em lajes de cobertura
Fotos Ilustrativas
Agenda1. CASE: Plano de Manutenção Civil da SABESP2. A solução proposta;3. Estabelecimento de dois processos de recuperação: com e sem
revestimento do aço com zinco;4. Cálculo dos custos levando em conta a durabilidade;5. Obras novas: estudo econômico;6. Considerações finais.
• Proteção passiva: barreira separadora do aço comum com o meio ambiente;
• Vedação: pequenas descontinuidades do cobrimento da armadura ocorre com o próprio produto da corrosão do zinco, devido sua finura;
• Proteção catódica: O zinco, por ser mais eletronegativo que o aço, sofre corrosão preferencial ao aço e sacrifica-se para protegê-lo;
• Processo de cicatrização: caso o revestimento seja danificado provocando sulcos na camada de zinco, os produtos de corrosão do zinco, por serem aderentes e insolúveis, se depositam sobre a superfície exposta do aço isolando-o novamente.
Solução Proposta: O Porquê
• pH: o concreto pode apresentar pH entre 6 e 12,5 e proteger a camada de zinco, enquanto o aço comum necessita que o concreto fique com pH da ordem de 12,5 a 13 para sua proteção;
• Velocidade de corrosão: O zinco sofre corrosão a taxas entre 10-30 vezes inferiores ao aço, se dissolvendo gradualmente e formando produtos de corrosão que são menos volumosos que os óxidos de ferro equivalentes;
Como resultado: retarda a deterioração do concreto armado.
Solução Proposta: O Porquê
A armadura quando galvanizada fica protegida mesmo em casos onde haja falhas de execução na concretagem:
Falta de cobrimento
Vazios de concretagem –
“bicheiras”
Trincas e fissuras
Solução Proposta: O Porquê
Agenda1. CASE: Plano de Manutenção Civil da SABESP2. A solução proposta;3. Estabelecimento de dois processos de recuperação: com e sem
revestimento do aço com zinco;4. Cálculo dos custos levando em conta a durabilidade;5. Obras novas: estudo econômico;6. Considerações finais.
1. Delimitar 2. Cortar 3. Demolir
4. Limpeza da armadura 5. Lavagem 6. Pintura com zinco de proteção da armadura
Reparo com Vergalhão GalvanizadoProcedimentos
Reparo com Vergalhão GalvanizadoProcedimentos
7.Ponte adesiva(opcional) 8. Preenchimento com material
apropriado, função do local, pode ser argamassa projetada
9. Cura 10. Estucamento 11. Pintura de proteção
Substituição de armaduras comuns
por vergalhões galvanizados
AgendaCASE: Plano de Manutenção Civil da SABESP1.A solução proposta;2.Estabelecimento de dois processos de recuperação: com e sem revestimento do aço com zinco;3.Vergalhão Galvanizado;4.Cálculo dos custos levando em conta a durabilidade;5.Obras novas: estudo econômico;6.Considerações finais.
Vergalhão GalvanizadoAplicação do Aço Galvanizado
para área de saneamento
Plano de Manutenção Preventiva em Estruturas de Concreto
Plano de Manutenção Preventiva em Estruturas de Concreto
Reservatórios, ETA’s e ETE’s Inspecionados
Exemplo: Reservatório Saboó Baixo
Desenho Técnico
Exemplo: Reservatório Saboó BaixoRelatório de Anomalias
Exemplo: Reservatório Saboó BaixoCustos de Reparo
AgendaCASE: Plano de Manutenção Civil da SABESP1.A solução proposta;2.Estabelecimento de dois processos de recuperação: com e sem revestimento do aço com zinco;3.Vergalhão Galvanizado;4.Cálculo dos custos levando em conta a durabilidade;5.Obras novas: estudo econômico;6.Considerações finais.
Existem diversos métodos para calcular vantagens ou desvantagens econômicas
VPL = Valor Presente Líquido;
Considera:• Custo do empréstimo do R$;• Custo inicial;• Custos de manutenções subsequentes;• Vida útil do projeto.
Custo da Vida Útil
VPL=1+M1/((1+r)p1+M2/((1+r)p
2 +M3/((1+r)p3+
….
2009 2019 2029 2039
Onde:•VPL= Valor Presente Líquido;•M1= Custo da manutenção no ano p1;•M2= Custo da manutenção no ano p2; •r = Taxa de retorno.
Custo da Vida Útil
• Caso 1: Reservatório “A”Laje circular com espessura de 30cm e área de 28,26m2;Avaliação do custo inicial para construção nova: CA com aço galvanizado = 1,5 x CA com aço normal;
Durabilidade mínima do aço galvanizado = 50 anosDurabilidade do aço = 10 anos Taxa de retorno de capital de 5%
Para durabilidade de 40 anos Redução de 33,6%;Para durabilidade de 30 anos Redução de 25,9%.
Análise Comparativa
Redução de custo da ordem de 39,6%
Comparação de custos para construção de nova laje
Custo R$ (base 2009)
1o. Caso : Laje nova : Reservatório”A”
Análise Comparativa
• Caso 2: Reservatório “B”Laje circular com espessura de 30cm e área de 850m2;Avaliação do custo inicial para construção nova: CA com aço galvanizado = 1,5 x CA com aço normal;
Durabilidade mínima do aço galvanizado = 5 vezes adurabilidade do açoTaxa de retorno de capital de 5%
Para durabilidade de 4 vezes Redução de 34,4%;Para durabilidade de 3 vezes Redução de 26,8%.
Análise Comparativa
Redução de custo da ordem de 40,3%
Comparação de custos para construção de nova laje
REDUÇÃO DE CUSTO (%)
Área da laje de cobertura do reservatório
28 m2
850 m2
Durabilidade de 30 anos 39,6% 40,0%
Durabilidade de 40 anos 33,6% 34,4%
Durabilidade de 50 anos 26,8% 25,9%
Análise ComparativaComparação de custos para construção de nova laje
Viga recuperada com o sistema de aço galvanizado
após 1 ano
Situação de agressividade do vapor d’água com gás cloro
Obras Recuperadas
AgendaCASE: Plano de Manutenção Civil da SABESP1.A solução proposta;2.Estabelecimento de dois processos de recuperação: com e sem revestimento do aço com zinco;3.Vergalhão Galvanizado;4.Cálculo dos custos levando em conta a durabilidade;5.Obras novas: estudo econômico;6.Considerações finais.
Capacidade (m3)
Valor(R$)
Participação no custo da obra (%)
Armação em aço CA
50
Forma para concreto
Concreto Fck20 MPa
Impermeabilização cimento cristalizante
base acrílica
100 100.611,13 12,0017 26,3477 12,4355 4,9664
1.000 436.128,09 16,6121 26,1428 12,7501 5,9776
2.000 723.561,43 20,0259 15,6061 13,4490 6,6055
Obras NovasEstudo comparativo para obras novas: Valores médios dos itens de
materiais na construção para reservatórios semi-enterrados retangulares
Capacidade (m3)do Reservatório
Custo (R$) Acréscimo Porcentual de custo (%)
Aço Comum
Aço Galvanizado toda estrutura
Aço Galvanizado estrutura de cobertura
Aço Galvanizado toda estrutura
Aço Galvanizado estrutura de
cobertura
100 12.075,05 16.905,96 3.719,11 + 10.626,04 4,8% 2,2%
1.000 72.450,03 101.430,04 22.314,60 + 63.756,02 6,6% 3,1%
2.000 144.899,69 202.859,56 44.629,10 + 127.511,72 8,0% 3,7%
10.000 695.000,00 973.280,00 214.121,00 + 611.600,00 8,8% 4,1%
Não foi considerada a durabilidade (cerca de 3 a 4 vezes a durabilidade do aço comum)
Obras NovasEstudo comparativo para obras novas: Substituição do aço comum pelo
galvanizado em toda estrutura ou somente na estrutura da cobertura
Obras NovasEstudo comparativo: eliminando a impermeabilização com cimento cristalizante
Capacidade (m3)
Custo (R$) Variação de custo porcentual
Aço ComumAço
Galvanizado toda estrutura
Aço Galvanizado estrutura de cobertura
Com aço galvanizado toda estrutura e sem impermeabilização
Com aço galvanizado na estrutura de cobertura e sem
impermeabilização
100 12.075,05 16.905,96 3.719,11+10.626,04 - 0,13% 0,7%
1.000 72.450,03 101.430,04 22.314,60+63.756,02 0,6% 2,0%
2.000 144.899,69 202.859,56 44.629,10 + 27.511,72 1,4% 1,7%
10.000 695.000,00 973.280,00 214.121,00+611.600,00 2,8% 2,0%
Não foi considerada a durabilidade (cerca de 3 a 4 vezes a durabilidade do aço comum)
Obras NovasEstudo comparativo: considerando a durabilidade
R$ 100.611,00
R$ 56.524,27R$ 92.072,08
R$ 149.975,72
R$ 0,00
R$ 80.000,00
R$ 160.000,00
R$ 240.000,00
R$ 320.000,00
Hj 10 Anos 20 Anos 30 Anos
Aço Comum (Sem Custo de Oportunidade) VPL = R$204.714,00
Construção Manutenção Custo de Oportunidade Aço comum
(sem custo de oportunidade)
VPL= R$ 204714,00
R$ 105.440,33
R$ 180.886,25
R$ 0,00
R$ 80.000,00
R$ 160.000,00
R$ 240.000,00
R$ 320.000,00
Hj 10 Anos 20 Anos 30 Anos
Aço Galvanizado(Sem Custo de Oportunidade) VPL = R$147.293,00
Construção Manutenção Custo de Oportunidade
Aço galvanizado
(sem custo de oportunidade)
VPL= R$ 147293,00
Taxa de retorno = 5%
Conclusão: A opção pelo Aço Galvanizado
representa economia de 28,0%
Obras NovasEstudo comparativo: considerando a durabilidade e custo de oportunidade
Aço comum
(com custo de oportunidade)
VPL= R$ 254286,00
Aço galvanizado
(com custo de oportunidade)
VPL= R$ 154192,00
Taxa de retorno = 5%
Conclusão: A opção pelo Aço Galvanizado
representa economia de 39,3 %
R$ 92.072,08 R$ 149.975,72
R$ 142.834,02
R$ 100.611,00R$ 56.524,27
R$ 43.843,85
R$ 0,00R$ 80.000,00
R$ 160.000,00R$ 240.000,00R$ 320.000,00
Hj 10 Anos 20 Anos 30 Anos
Aço Comum (Com Custo de Oportunidade) VPL = R$254.286,00
Construção Manutenção Custo de Oportunidade
R$ 180.886,25R$ 105.440,33
R$ 9.939,08
R$ 6.101,74R$ 3.745,94R$ 0,00
R$ 80.000,00R$ 160.000,00R$ 240.000,00R$ 320.000,00
Hj 10 Anos 20 Anos 30 Anos
Aço Galvanizado(Com Custo de Oportunidade) VPL = R$154.192,00.
Construção Manutenção Custo de Oportunidade
A substituição do aço comum pelo galvanizado (somente na cobertura) aumenta o custo inicial em 2,2% a 4,1%, conforme a capacidade do reservatório; e em todo reservatório o custo inicial aumenta na faixa de 4,8% a 8,8%;
Considerando que não haverá necessidade de impermeabilização com cimento cristalizante, pois as armaduras já estarão protegidas, o incremento de custo inicial é de, no máximo 2% para cobertura e 2,8% para toda a estrutura;
Levando em consideração a durabilidade mínima do aço galvanizado em 30 anos, sem considerar o custo de oportunidade, a economia é de 28%;
Considerando a durabilidade mínima de 30 anos e a taxa de retorno de 5% (cenário pessimista) a economia no uso de aço galvanizado é de cerca de 40%;
Custo social é imponderável, pelo fato de não ocorrer desabastecimento de água para a população;
Obras NovasCom base nestes estudos:
AgendaCASE: Plano de Manutenção Civil da SABESP1.A solução proposta;2.Estabelecimento de dois processos de recuperação: com e sem revestimento do aço com zinco;3.Vergalhão Galvanizado;4.Cálculo dos custos levando em conta a durabilidade;5.Obras novas: estudo econômico;6.Considerações finais.
Cada caso precisa ser analisado, levando em conta o custo direto inicial e a durabilidade; RECUPERAÇÃO DE OBRAS: O procedimento de recuperação com demolição da estrutura existente e substituição por uma nova com aço galvanizado, leva a um aumento significativo da durabilidade da estrutura a um custo final menor, cerca de 30% no cenário pessimista de 30 anos de durabilidade e taxa de retorno 5%. O trabalho de recuperação com aço galvanizado é abrangente, o que acarreta facilidade, tanto para a execução, como para a fiscalização da execução da reconstrução;
Considerações Finais
OBRAS NOVAS:
Há necessidade de proteção nas lajes (face inferior) dos reservatórios de águas cloradas, pois a deterioração é rápida e certa;A substituição das armaduras comuns por aço galvanizado trazem aumento da durabilidade do elemento estrutural (cerca de 3 a 4x);O acréscimo de custo inicial é cerca de 2 a 4% para a estrutura de cobertura e de 4 a 8% para toda a obra, sem considerar a diminuição do custo de manutenção;
Considerando a durabilidade mínima do aço galvanizado em 30 anos, sem considerar o custo de oportunidade, a economia é de 28%;
Considerando a durabilidade mínima de 30 anos e a taxa de retorno de 5% (cenário pessimista) a economia no uso de aço galvanizado é de cerca de 40%;
Considerações Finais
GERAL:
Há significativa redução nos custos indiretos com a diminuição de paralisações do abastecimento de água para a população, trazendo benefícios diretos sociais, financeiros e de qualidade de vida;
A utilização de aço galvanizado é mais indicada nos casos em que a agressividade do meio ambiente em que a estrutura está exposta reduz significativamente a vida útil da estrutura;
Durabilidade maior e manutenção menor levam ao menor consumo de recursos e acarreta menor gasto de material de construção (sustentabilidade).
Considerações FinaisGeral
Obrigada
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