layout de uma fábrica de pré-fabricação

LAYOUT DE UMA EMPRESA DE

PRÉ-FABRICAÇÃO

Instituto Superior de Engenharia do Porto

Mestrado de Engenharia Civil - Ramo de Construções

Pré-Fabricação e Ligações Estruturais

Autores:

João Ferreira n.º 1090161

Sara Gaspar n.º 1090213

Ana Beatriz Areal n.º 1091414

Docente:

Eng. José Carlos Lello

Data:

28 de Outubro de 2014

ii

Índice Geral

Índice Geral ..................................................................................................................... ii

Índice de Figuras ............................................................................................................ iv

Índice de Fotografias .................................................................................................... v

Índice de Peças Desenhadas ...................................................................................... vi

Índice de Tabelas ......................................................................................................... viii

1. Introdução .................................................................................................................. 1

1.1 Objectivo e Considerações Preliminares .......................................................... 1

1.2 Organização ......................................................................................................... 2

2. Elementos pré-fabricados ........................................................................................ 3

2.1 Laje ......................................................................................................................... 3

2.1.1 Pré-laje ............................................................................................................ 3

2.2 Parede Resistente ................................................................................................. 4

3. Caso em estudo ......................................................................................................... 5

3.1 Plantas .................................................................................................................... 5

3.1.1 Habitação ...................................................................................................... 5

3.1.1 Fábrica ............................................................................................................ 7

3.2 Moldes .................................................................................................................... 9

3.2.1 Pré-lajes ........................................................................................................... 9

3.2.2 Paredes ......................................................................................................... 10

3.3 Solução de produção, transporte e armazenamento ................................ 15

3.3.1 Central de betão ......................................................................................... 15

3.3.2 Carro de transporte..................................................................................... 16

3.3.3 Distribuidor de betão .................................................................................. 17

3.3.4 Ponte Rolante............................................................................................... 18

3.3.5 Mesas/paletes de forma ............................................................................ 18

3.3.6 Robô de cofragem/Robô de forma ......................................................... 19

3.3.7 Plotter/MRP ................................................................................................... 20

3.3.8 Sistemas de limpeza e lubrificação .......................................................... 21

3.3.9 Posto de trabalho ........................................................................................ 21

iii

3.3.10 Sistema de transporte por roletes ........................................................... 22

3.3.11 Veículo de transferência .......................................................................... 22

3.3.12 Estação de compactação de alta frequência ................................... 22

3.3.13 Robô automático de armazenamento e recuperação de

mesas/paletes ....................................................................................................... 23

3.3.14 Câmara de cura ....................................................................................... 24

3.3.15 Mesas basculantes .................................................................................... 24

3.3.16 Equipamento para suspensão de carga .............................................. 25

3.3.17 Ancoragem de transporte embutida no betão ................................... 25

3.3.18 Laços de elevação ................................................................................... 26

3.3.19 Computador central ................................................................................. 27

3.3.20 Sistema de controlo .................................................................................. 27

3.3.21 Computadores de visualização .............................................................. 28

3.4 Desenvolvimento do processo ......................................................................... 28

3.4.1 Fases .............................................................................................................. 28

3.3.2 Tempo de ciclo (Pré-lajes).......................................................................... 32

3.3.3 Tempo de ciclo (Paredes) .......................................................................... 33

4. Conclusões................................................................................................................ 36

5. Bibliografia ................................................................................................................ 38

iv

Índice de Figuras

Figura 1 - Torre sky B.P. ................................................................................................. 16

Figura 2- Ponte rolante univiga e ponte rolante duplaviga, respectivamente. . 18

Figura 3 - Ancoragens de transporte. ....................................................................... 26

Figura 4 - Laços de elevação. ................................................................................... 26

v

Índice de Fotografias

Fotografia 1 - Pré-lajes. .................................................................................................. 4

Fotografia 2 – Parede resistente pré-fabricada. ....................................................... 4

Fotografia 3 - Carro Aerovan Bi Rail. ......................................................................... 17

Fotografia 4 - Distribuidor de betão. ......................................................................... 17

Fotografia 5 - Mesas de forma. .................................................................................. 19

Fotografia 6 - Robô de cofragem/Robô de forma. ................................................ 20

Fotografia 7 - Plotter. ................................................................................................... 20

Fotografia 8 - Sistemas de limpeza e lubrificação. ................................................. 21

Fotografia 9 - Posto de trabalho. ............................................................................... 21

Fotografia 10 - Sistema de transporte por roletes. .................................................. 22

Fotografia 11 - Veículo de transferência. ................................................................. 22

Fotografia 12 - Estação de compactação de alta frequência. .......................... 23

Fotografia 13- Robô automático de armazenamento e recuperação de

mesas/paletes. ............................................................................................................. 23

Fotografia 14 - Câmara de cura. .............................................................................. 24

Fotografia 15 - Mesa basculante. .............................................................................. 25

Fotografia 16 - Equipamento para suspensão de carga. ..................................... 25

Fotografia 17 - Computador central. ........................................................................ 27

Fotografia 18 - Sistema de controlo. ......................................................................... 27

Fotografia 19 - Computador de visualização. ......................................................... 28

Fotografia 20 - Colocação dos perfis em alumínio. ............................................... 30

Fotografia 21 - Colocação das armaduras. ............................................................ 30

Fotografia 22 - Colocação das tubagens e equipamentos técnicos. ................ 31

Fotografia 23 - Colocação das mesas no robô automático. ............................... 32

vi

Índice de Peças Desenhadas

Peças Desenhadas 1 - Planta em 3D da habitação T2. ........................................... 5

Peças Desenhadas 2 - Planta em 3D da Habitação. .............................................. 5

Peças Desenhadas 3 - Alçado norte da habitação. ............................................... 6

Peças Desenhadas 4 - Alçado sul da habitação. .................................................... 6

Peças Desenhadas 5 - Alçado este da habitação. ................................................. 6

Peças Desenhadas 6 - Alçado oeste da habitação. .............................................. 6

Peças Desenhadas 7 - Planta do piso 0 da fábrica. ................................................ 7

Peças Desenhadas 8 - Planta do piso 1 da fábrica. ................................................ 7

Peças Desenhadas 9 - Planta em 3D da fábrica. ..................................................... 8

Peças Desenhadas 10 - Alçado este da fábrica. ..................................................... 8

Peças Desenhadas 11 - Alçado oeste da fábrica. ................................................... 8

Peças Desenhadas 12 - Alçado norte da fábrica. ................................................... 8

Peças Desenhadas 13 - Alçado sul da fábrica. ........................................................ 9

Peças Desenhadas 14- Planta da cobertura e moldes das pré-lajes. ................... 9

Peças Desenhadas 15 - Planta da mesa com seis pré-lajes (L1). ........................... 9

Peças Desenhadas 16 - Planta da mesa com seis pré-lajes (L2). ......................... 10

Peças Desenhadas 17- Planta da habitação e moldes das paredes. ................ 10

Peças Desenhadas 18 - Parede simples, P1, com um vão de 6,00 m. ................. 11

Peças Desenhadas 19 - Planta da mesa com três paredes simples (P1) com um

vão, cada uma, de 6,00 m. ........................................................................................ 11



vão, cada uma, de 6,00 m. ........................................................................................ 12


Peças Desenhadas 23 - Planta da mesa com quatro paredes simples (P3) com

um vão, cada uma, de 4,40 m. ................................................................................. 13



vão, cada uma, de 5,20 m. ........................................................................................ 13


vii


vão, cada uma, de 5,20 m. ........................................................................................ 14

viii

Índice de Tabelas

Tabela 1 - Tabela resumo das pré-lajes. ................................................................... 10

Tabela 2- Tabela resumo das paredes. .................................................................... 14

Tabela 3- Quantidade de produção em cada mês. ............................................. 37

1

1. Introdução

1.1 Objectivo e Considerações Preliminares

O presente trabalho insere-se na disciplina de Pré-fabricação e Ligações

Estruturais, do 2º ano do Mestrado em Engenharia Civil no ramo das

Construções e consiste em elaborar um layout de uma empresa de pré-

fabricação de estruturas.

O sector da construção encontra-se cada vez mais exigente, quer em termos

económicos, quer em termos sociais e ambientais. Deste modo, é necessário

apostar no planeamento das obras de modo a optimizar os recursos e a utilizá-

los de uma forma mais eficaz e eficiente, utilizando uma abordagem logística

que envolve inúmeras atividades no processo construtivo.

A organização e gestão de uma obra podem e devem iniciar-se logo na fase

de projeto, de maneira a que se proporcionem condições que facilitem a

optimização de recursos financeiros, humanos e materiais. Deste modo surgiu,

como técnica construtiva, a pré-fabricação que apresenta diversas vantagens

comparativamente com as soluções betonadas “in situ” aos quais são de

destacar:

▪ Redução de mão de obra;

▪ Otimização de recursos;

▪ Redução de custos e prazos;

▪ Rapidez na execução;

▪ Melhoria na qualidade de gestão de projeto;

▪ Maior confiabilidade no cumprimento do cronograma.

Ao longo dos tempos, o mercado da pré-fabricação tem evoluído, quer nas

pequenas construções como nas grandes. Essa evolução deve-se tanto ao

desenvolvimento e aperfeiçoamento dos materiais de construção, como à

industrialização e utilização das novas tecnologias na construção. Assim,

pretende-se, com o presente trabalho, fazer um layout de uma empresa de

elementos pré-fabricados para 1000 habitações que irão ser transportadas

para a Argélia, apresentando uma breve descrição dos elementos estruturais

2

do caso em estudo, as instalações da fábrica e o sistema de produção e

transporte das estruturas pré-fabricadas.

1.2 Organização

O presente trabalho encontra-se organizado em quatro capítulos distintos:

▪ Capítulo 1: Permite enquadrar e contextualizar o estudo desenvolvido,

o tema do trabalho, os seus principais objectivos e a organização deste

documento;

▪ Capítulo 2: Neste capítulo faz-se a descrição dos elementos pré-

fabricado, bem como as suas vantagens;

▪ Capítulo 3: Apresentação do caso prático em estudo;

▪ Capítulo 4: Considerações finais sobre o presente trabalho.

3

2. Elementos pré-fabricados

A criação e a utilização de elementos pré-fabricados está intimamente ligada

ao cenário social e económico. Deste modo, nos últimos 20 anos, as estruturas

pré-fabricadas têm evoluído para soluções cada vez mais complexas

sobretudo em peças que apresentam um carácter repetitivo em projeto,

como pilares, vigas e paredes.

Para o caso em estudo, o cliente optou por utilizar pré-lajes e paredes

resistentes, onde a pré-laje apoiar-se-á na parede.

2.1 Laje

A laje é considerada o elemento principal da estrutura, condicionando as

soluções dos restantes elementos estruturais. Deste modo, para o caso em

estudo, o cliente optou por utilizar pré-lajes maciças dispostas lado a lado.

2.1.1 Pré-laje

A utilização de pré-lajes em estruturas pré-fabricadas de betão apresenta

grandes vantagens, tais como:

▪ Fácil transporte, manuseamento e montagem em obra;

▪ Possibilita a dispensa da necessidade de escoramento;

▪ É uma solução semelhante a uma laje maciça betonada “in situ”;

▪ Possibilita a armação da laje em duas direções;

▪ Garante a continuidade da laje sobre os apoios.

Após a betonagem e antes do betão iniciar a presa, a estrutura não funciona

como um todo e a resistência é apenas asseguradas pela laje. Assim, no

dimensionamento das pré-lajes é necessário ter em atenção que estas devem

resistir ao seu peso próprio, à lâmina de compressão e a uma sobrecarga de

construção.

4

Fotografia 1 - Pré-lajes.

Fonte: http://img.edilportale.com/products/prodotti-42158-rel7bb261d3-fb15-4459-

beeb-eb523acd4ae2.jpg

2.2 Parede Resistente

As paredes são elementos inteiriços, feitos de betão normal ou betão leve com

armação de estabilização embutida.

Esta solução apresenta diversas vantagens, tais como:

▪ Dispensa de utilização de outros elementos estruturais tais como as

vigas e os pilares;

▪ Flexibilidade no projeto de arquitetura;

▪ Facilidade no acabamento;

▪ Rapidez na construção.

Fotografia 2 – Parede resistente pré-fabricada.

Fonte: https://encrypted-

tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQF5HqvxpQ9CVqC44vHry6Dy38wFJCkbihU6a27mjFR85

Bf6HSL8g

5

3. Caso em estudo

3.1 Plantas

3.1.1 Habitação

Peças Desenhadas 1 - Planta em 3D da habitação T2.

Peças Desenhadas 2 - Planta em 3D da Habitação.

6

Peças Desenhadas 3 - Alçado norte da habitação.

Peças Desenhadas 4 - Alçado sul da habitação.

Peças Desenhadas 5 - Alçado este da habitação.

Peças Desenhadas 6 - Alçado oeste da habitação.

7

3.1.1 Fábrica

Peças Desenhadas 7 - Planta do piso 0 da fábrica.

Peças Desenhadas 8 - Planta do piso 1 da fábrica.

8

Peças Desenhadas 9 - Planta em 3D da fábrica.

Peças Desenhadas 10 - Alçado este da fábrica.

Peças Desenhadas 11 - Alçado oeste da fábrica.

Peças Desenhadas 12 - Alçado norte da fábrica.

9

Peças Desenhadas 13 - Alçado sul da fábrica.

3.2 Moldes

3.2.1 Pré-lajes

Peças Desenhadas 14- Planta da cobertura e moldes das pré-lajes.

Nota: Dimensões em metros.

As mesas têm uma capacidade para a produção de seis pré-lajes do tipo L1 e

L2. Tendo em consideração que cada habitação tem duas peças do tipo L1 e

três peças do tipo L2, serão necessárias 334 e 500, respectivamente.

Tipo L1

Peças Desenhadas 15 - Planta da mesa com seis pré-lajes (L1).


10

Tipo L2

Peças Desenhadas 16 - Planta da mesa com seis pré-lajes (L2).


Lajes Quantidade Total Por mesa Nº mesas

L1 2 2000 6 333,3

L2 3 3000 6 500,0

Total mesas 833,3

Tabela 1 - Tabela resumo das pré-lajes.

3.2.2 Paredes

Peças Desenhadas 17- Planta da habitação e moldes das paredes.

11

As paredes da habitação são simples e apresentam os seguintes vãos:

▪ 6,00 m;

▪ 4,40 m;

▪ 5,20 m

Na sua produção optou-se por utilizar mesas com um comprimento total de

20,00 m.

Para as paredes de 6,00 m (P1), cabem 3 paredes por mesa. Deste modo, para

1000 casas serão necessárias 333 mesas de cada tipo para a peça com estas

características.

Peças Desenhadas 18 - Parede simples, P1, com um vão de 6,00 m.


Peças Desenhadas 19 - Planta da mesa com três paredes simples (P1) com um vão, cada uma,

de 6,00 m.


A parede P2 apresenta as mesmas dimensões da anterior, logo irá necessitar

do mesmo número de mesas.

12




de 6,00 m.


Apesar de a habitação ser constituída por 6 peças verticais pré-fabricadas,

esta peça repete-se, ou seja, apresenta as mesmas características e

dimensões. Logo, tendo em conta que cada mesa tem capacidade para

quatro peças, serão necessárias 500 mesas para a fabricação de todas as

peças.


13

Peças Desenhadas 23 - Planta da mesa com quatro paredes simples (P3) com um vão, cada

uma, de 4,40 m.


A parede P4 apresenta um vão maior em relação à P3, logo serão necessárias

mais mesas. Tendo em conta que cada mesa de 20 m tem capacidade para

três peças deste tipo, serão necessárias 333 mesas.




de 5,20 m.


14

Por último, a parede P5, também com as mesmas dimensões exteriores que a

P4, necessitará de 333 mesas para toda a produção.




de 5,20 m.


Parede Quantidade

de Paredes

Quantidade Total

de Paredes Nº paredes/mesa Nº mesas

P1 1 1000 3 333

P2 1 1000 3 333

P3 2 2000 4 500

P4 1 1000 3 333

P5 1 1000 3 333

Total de mesas 1833

Tabela 2- Tabela resumo das paredes.

15

Para todo o processo de pré-fabricação betonar-se-á um total de 1833 mesas

ao longo de, aproximadamente, nove meses.

3.3 Solução de produção, transporte e armazenamento

3.3.1 Central de betão

A central de betão permite misturar os constituintes da forma mais adequada

às propriedades finais requeridas para um determinado tipo de betão. Após a

mistura, o betão tem que estar suficientemente homogéneo e plástico de

modo a ser moldado facilmente.

Normalmente a central é constituída por:

▪ Depósito de inertes;

▪ Silo para armazenamento de cimento;

▪ Estruturas de transporte dos materiais;

▪ Balanças para pesagens;

▪ Central de mistura;

▪ Local de descarregamento;

▪ Laboratório de autocontrolo.

De modo a garantir a eficácia e a eficiência da central de betão, optou-se

por uma solução da empresa italiana Marcantonini, sistema de torre sky B.P.

Esta solução é caracterizada pela movimentação dos componentes para a

extração, a dosagem e a introdução no misturador unicamente por

gravidade, apresentando as seguintes vantagens:

▪ Diminuição dos prazos de ciclo da produção;

▪ Redução dos elementos mecânicos utilizados para a dosagem, com

economia das potências instaladas e, sobretudo, com simplificação

e/ou eliminação da manutenção;

Características do sistema de produção de betão com torre de

armazenamento, dosagem e de mistura dos componentes:

▪ Altura da torre = 30 m;

▪ Tremonhas dos inertes = 14;

▪ Capacidade de armazenamento dos inertes = 700 m³;

16

▪ Silos do cimento = 6;

▪ Capacidade de armazenamento do cimento = 480 toneladas;

▪ Dois misturadores horizontais de 2,5 m³;

▪ Dois misturadores horizontais de 1,5 m³;

▪ Produção de betão/hora = 160 m³

.

Figura 1 - Torre sky B.P.

Fonte: http://www.marcantonini.com

3.3.2 Carro de transporte

Os transportadores de betão têm como funcionalidade a ligação entre a

central de betão e o dispositivo de distribuição de betão.

O betão será transportado por um carro Aerovan bi rail que tem capacidade

até 4 m3 de betão, uma velocidade máxima de 240 m/min, um raio de curva

mínimo de 3,5 m e desloca-se por uma ponte rolante.

Este tipo de solução apresenta duas grandes vantagens:

▪ Os carros estão continuamente conectados ao Wi-Fi da central de

produção, através do sistema Compumat. Deste modo, o operador

central pode monitorar o carro, conhecer em tempo real as fases

operacionais do mesmo e saber qual é a sua localização exata;

▪ Apresenta risco de acidentes reduzido.

17

Fotografia 3 - Carro Aerovan Bi Rail.

Fonte: http://www.weckenmann.com

3.3.3 Distribuidor de betão

O distribuidor de betão desloca-se na ponte rolante e apresenta as seguintes

características:

▪ Volumes dos recipientes: até 6 m³

▪ Vão livre: até 30 m

▪ Larguras de entrega dos recipientes: até 3 m

▪ Quantidades de dosagem: de 0 até 5 m³/min

Fotografia 4 - Distribuidor de betão.


18

3.3.4 Ponte Rolante

A distribuição do betão é realizada com o carro aerovan bi rail e este está

ligado a uma ponte rolante através de guias rígidas.

Existe dois tipos de pontes rolantes: as pontes rolantes univiga e as pontes

rolantes duplaviga. Contudo, e no caso em estudo, optou-se por utilizar a

ponte rolante duplaviga pois apresenta enormes vantagens face à ponte

rolante univiga, tais como:

▪ Peso otimizado, reduzindo as cargas sobre a estrutura e melhorando a

estabilidade para lidar com cargas volumosas.

▪ Capacidade de modularidade dos componentes, permitindo incluir

numerosos tipos de opcionais como plataformas de manutenção,

elementos de acesso, telhados de proteção, entre uma infinidade de

outros componentes;

▪ Excelente relação custo benefício;

▪ Baixa manutenção.

Figura 2- Ponte rolante univiga e ponte rolante duplaviga, respectivamente.

Fonte: http://www.ghsa.com

3.3.5 Mesas/paletes de forma

As mesas de forma são fabricadas com perfis de aço soldados à estrutura e

apresentam uma capacidade de carga até 1000 Kg/m2, um comprimento até

20 m e uma largura até 4,50 m.

A área para a cofragem/forma de acabamento é polido e a qualidade da

superfície pode ser adaptada de forma a atender a necessidade que o

cliente deseja.

De modo a otimizar o tempo do ciclo, as mesas contêm um arranjo de

cofragem/forma fixo.

19

Fotografia 5 - Mesas de forma.


3.3.6 Robô de cofragem/Robô de forma

Os robôs de cofragem trabalham automaticamente posicionando, de modo

exato e sem erros, os perfis/magnéticos conforme os dados providos pelo

sistema CAD.

Esta solução apresenta diversas vantagens, tais como:

▪ Capacidade de remover os perfis/magnéticos;

▪ Armazenar os perfis num depósito provisório;

▪ Capacidade de posicionar, no molde de cofragem, caixas elétricas,

luvas roscadas, caixas magnéticas, rebaixos, …;

20

▪ Possibilidade de aplicar óleo de desconfragem nos locais previstos

para esta finalidade.

Fotografia 6 - Robô de cofragem/Robô de forma.


3.3.7 Plotter/MRP

Os dados são gerados pelo sistema CAD e transferidos para o portador de

dados, o plotter. Esta máquina tem como função fazer a marcação com tinta

solúvel em água, na superfície da mesa, da posição dos perfis de forma e as

partes a serem embutidas no betão e tem como principal vantagem a

aceleração do processo de produção com uma eliminação simultânea de

erros de medição.

Fotografia 7 - Plotter.

Fonte: http://www.vollert.de/pt/

21

3.3.8 Sistemas de limpeza e lubrificação

De modo a manter a segurança operacional, otimizar o processo de

manufatura e reduzir o número de intervenções manuais requeridas no ciclo

produtivo é importante limpar os perfis de cofragem continuamente e efetuar

a pulverização com óleos de descofragem apropriados.

O sistema de limpeza de mesas limpa as superfícies é feito com raspadores,

escovas tipo-tiras, escovas de rolos ou escovas tipo-taça. O sistema de

lubrificação de mesas encarrega-se de pulverizar automaticamente a mesa

com óleo antiaderente próprio.

Fotografia 8 - Sistemas de limpeza e lubrificação.


3.3.9 Posto de trabalho

Este sistema é constituído por uma estante acoplada a uma passarela fixada

ao longo e na mesma altura da mesa de forma. Tem como objectivo

armazenar o material.

De modo a facilitar a operação, o sistema de posto de trabalho deve conter

um transportador móvel de ferramentas que pode ser manipulado ao longo

da mesa e utilizado para transporte de materiais, ferramentas, elementos de

fixação e/ou equipamentos.

Fotografia 9 - Posto de trabalho.


22

3.3.10 Sistema de transporte por roletes

O transporte longitudinal das mesas/paletes de forma é feito pelo sistema de

transporte por roletes.

Fotografia 10 - Sistema de transporte por roletes.


3.3.11 Veículo de transferência

O veículo de transferência tem como função fazer a distribuição das

mesas/paletes para as diferentes estações de trabalho individuais, movendo-

as tanto na direção longitudinal como transversal.

Fotografia 11 - Veículo de transferência.


3.3.12 Estação de compactação de alta frequência

As mesas/paletas são agitadas por um dispositivo equipado com vibradores

externos de alta frequência, deste modo o betão fica compactado. Esta

frequência pode ser ajustada de acordo com as quantidades de betão.

23

Fotografia 12 - Estação de compactação de alta frequência.


3.3.13 Robô automático de armazenamento e recuperação de mesas/paletes

Os sistemas de armazenagem automatizados são fundamentais para o

aumento da produtividade e para que as empresas possam competir em

condições de igualdade num mercado que requer entregas rápidas e sem

erros. Deste modo, optou-se utilizar o robô de armazenamento e recuperação

de mesas que tem como função colocar as mesas que contêm betão fresco

num sistema de prateleiras de modo a que este fique curado. Quando o

betão estar totalmente curado, as mesas são retiradas para dar seguinte ao

processo. Este equipamento também pode abastecer plataformas

intermediárias e estações de acetinagem.

Por questões de segurança, as operações realizadas dentro do sistema de

prateleiras é enclausurado.

Os robôs automáticos para armazenamento e recuperação de mesas no solo

são configurados com ou sem vala na fundação, dependendo da vontade

do cliente e a capacidade de cargas a serem transportadas variam de 10 a

mais 50 toneladas, e as velocidades de elevação e translação são ajustadas

de forma a atender os tempos de ciclo.

Fotografia 13- Robô automático de armazenamento e recuperação de mesas/paletes.


24

3.3.14 Câmara de cura

As câmaras de cura têm como função armazenar as paletes durante o

processo de endurecimento do betão fresco e para armazenar paletes vazias.

Estas paletes são movimentadas pelo robô automático.

Normalmente, a câmara de cura é constituída por um sistema de prateleiras

que se adapta às condições do local de instalação e as paletes são

transportadas para dentro da câmara sobre roletes.

Dependendo das necessidades específicas do cliente é possível incluir um

sistema de aquecimento para a câmara de cura.

Fotografia 14 - Câmara de cura.


3.3.15 Mesas basculantes

As mesas basculantes permitem a produção de paredes e elementos

especiais planos. Caracteriza-se pela largura de produtividade de até 5 m,

comprimento de até 100 m e capacidade de carga de até 1000 Kg/m2.

Este tipo de equipamento pode ser adaptado às necessidades que se

pretende atingir, produzindo de maneira eficiente e rentável:

▪ Vibrador de alta frequência com ajuste de frequência agrupado para

uma compactação homogênea do betão;

▪ Escolha do tipo de compactação: pneumática ou hidráulica;

▪ Válvulas de aquecimento opcionalmente integradas à superestrutura

para circulação de água, vapor ou óleo térmico;

25

Fotografia 15 - Mesa basculante.


3.3.16 Equipamento para suspensão de carga

De modo a garantir a eficiência nos processos de elevação de componentes

de betão pré-fabricados em mesas/paletes de forma é necessário a utilização

de equipamento para suspensão de carga.

Este equipamento possui um mecanismo de rotação e controle remoto para

facilitar a operação.

Os elementos pré-fabricados são suspensos de forma que a sua carga seja

igualmente distribuída através de um sistema especial de molas.

Fotografia 16 - Equipamento para suspensão de carga.


3.3.17 Ancoragem de transporte embutida no betão

A ancoragem de transporte embutida no betão é um dispositivo de elevação

que pode ser instalado na parte dianteira ou lateral da peça, tem uma

26

capacidade até 20 toneladas, permite uma rotação até 360◦ e a sua

instalação é simples e segura.

As aberturas, muito pequenas na superfície da peça, podem ser cobertas por

tampões em inox ou plástico especificamente desenhados para tapar o topo

onde existiu a ancoragem no final da aplicação, cumprindo todos os requisitos

exigidos pelos arquitetos.

Este tipo de dispositivo é apropriado para a elevação de paredes.

Figura 3 - Ancoragens de transporte.

Fonte: http://www.sypro.com.pt

3.3.18 Laços de elevação

A solução indicada para elevar as lajes é os laços de elevação. Este sistema

consiste na elevação flexível de elevadas cargas, permitindo o alinhamento

automático com o sentido da carga e apresenta as seguintes características:

▪ Capacidade de elevação máxima de 99 toneladas;

▪ Instalação e aplicação sem necessidade de ferramentas adicionais.

Figura 4 - Laços de elevação.

Fonte: http://www.sypro.com.pt

27

3.3.19 Computador central

O computador central é o principal interface entre a fábrica, as informações

técnicas produzidas no gabinete e o sistema ERP da empresa. Assim, e através

dos sistemas computadorizado CAD/CAM, são utilizadas configurações diretas

das diferentes etapas no processo produtivo.

Fotografia 17 - Computador central.


3.3.20 Sistema de controlo

De modo a elevar o nível de segurança do plano é necessário aplicar um

sistema de controlo que inclui:

▪ Comando manual para tarefas simples;

▪ Sistemas de controlo automáticos para todos os tipos de tecnologia de

transporte e de processos;

▪ Sistemas de controlo para aparelhos LP e ALP;

▪ Sistemas de controlo para robôs de armazenamento;

▪ Sistemas de controlo para equipamento periféricos;

▪ Sistema de controlo com equipamento computadorizado e conexão

ao sistema CAD.

Fotografia 18 - Sistema de controlo.


28

3.3.21 Computadores de visualização

Os computadores de visualização têm como função controlar a

representação da configuração fabril num monitor e tornar possível o

operador obter informações sobre a produção (dados estatísticos, dados da

planta e erros que possam ocorrer durante o fabrico).

Fotografia 19 - Computador de visualização.


3.4 Desenvolvimento do processo

3.4.1 Fases

O sistema de fabricação será totalmente automatizado, estando o espaço

dividido de acordo com as fases de pré-fabricação:

▪ Plotagem;

▪ Moldes;

▪ Colocação das armaduras e equipamentos de suporte;

▪ Colocação de equipamento técnico (equipamento elétrico);

▪ Betonagem;

▪ Alisamento de superfície;

▪ Tempo de cura;

▪ Descofragem;

▪ Armazenamento.

Pelo sistema ser totalmente automatizado, os espaços estarão organizados e

divididos para que em cada zona seja feita a tarefa correspondente sem que

haja erros ou atrasos, obtendo assim um aumento de produção significativo. A

estrutura será constituída por duas naves, uma de maior dimensão, com cerca

29

de 30m de vão e outra adjacente com cerca de 15m onde, entre escritórios,

laboratórios e zona de primeiros socorros haverá também uma área de

aproximadamente 1050 m2 (70m x 15m) destinada à serralharia. Nesta zona

serão reparados moldes que poderão ficar danificados durante o processo,

bem como será feita a amarração de armaduras.

Na outra nave haverá um sistema de carrossel pelo qual circularão as mesas

percorrendo todas as fases estabelecidas para a fabricação da peça em

estudo até seguir para a zona de armazenamento ou diretamente para o

meio de transporte que a levará até ao seu destino final.

O sistema indicado anteriormente consiste num sistema de circulação

longitudinal através de apoios fixos ao solo numa extremidade e com roletes

na extremidade oposta. Estes roletes são projetados para que não haja o risco

de ocorrer esmagamento entre os blocos de roletes e as mesas de forma.

Desta forma, todo o sistema será assente em mesas com um comprimento

aproximado de 20m por 4,5m de largura, desta forma as mesas serão capazes

de fabricar várias peças em simultâneo.

Na primeira etapa é usado um robô que irá sinalizar os locais onde irão

assentar os perfis metálicos que irão realizar a cofragem, bem como locais

onde irão estar localizadas janelas, paredes ou alguma outra abertura. Os

desenhos são gerados em programas próprios para o efeito, normalmente o

CAD, sendo depois transferida essa informação para o robô de plotagem.

Na segunda fase são colocados todos os perfis que irão delimitar a peça em

construção bem como os equipamentos técnicos. Os perfis serão de alumínio

dado a sua maior resistência e durabilidade, bem como posterior facilidade

de limpeza. Devido a estar ligado a um sistema CAD o robô coloca os perfis de

cofragem no local exato, diminuindo assim os erros e aumentando a

produtividade, este sistema também tem a vantagem de conseguir percorrer

toda a mesa bem como ter um local de armazenamento dos perfis, não

necessitando de qualquer auxílio por parte de outro equipamento ou operário.

30

Fotografia 20 - Colocação dos perfis em alumínio.


Na terceira fase são colocadas as armaduras e os sistemas de

pega/levantamento das peças. Os ferros para as armaduras serão preparados

na zona de serralharia, sendo depois transferidos para um local de

trabalho/armazenamento de material ao alcance do robô, que de acordo

com o especificado as ira montar na, neste momento é preciso ter em

atenção que a armadura poderá necessitar de ser cortada e ajustada

nomeadamente na zona das janelas e portas, bem como necessitar de

amarrações que serão feitas por um operário.

Fotografia 21 - Colocação das armaduras.


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Na quarta fase, são verificadas as amarrações e garras bem como se termina

de colocar as tubagens e cabos para os equipamentos técnicos.

Fotografia 22 - Colocação das tubagens e equipamentos técnicos.


Depois desta fase, a mesa é transferida para o lado oposto da nave através

de um sistema de transporte longitudinal. Este sistema funciona através de um

sistema de levantamento hidráulico que levanta a mesa e a transfere para o

local de trabalho seguinte assentando novamente a mesa no sistema de

roletes.

A quinta fase, é onde ocorrerá a betonagem, nesta fase o betão produzido na

central de betão é transportado para a nave através de um carro “Aerovan bi

rail” assente em carris que circula a uma altura considerável, esse carro irá

descarregar o betão para um equipamento de distribuição com tremonha

controlável para que não haja desperdício de betão, este estará assente num

sistema simples de ponte rolante permitindo assim que haja deslocação nos

dois eixos obtendo uma total cobertura da mesa.

Depois de betonados os moldes, a mesa tem um sistema de vibração de alta

frequência que permitirá a compactação do betão evitando assim o futuro

aparecimento de anomalias.

Considerando um tempo cura de um dia para que o betão atinja as

condições mínimas de resistência, as mesas de betão fresco serão colocadas

através de um robô automático, num sistema de prateleiras. Este robô pode

igualmente retira-las e envia-las para a ultima fase, a descofragem.

32

Fotografia 23 - Colocação das mesas no robô automático.


O robô alinhado no sistema de carrossel receberá a palete e irá fazer um

movimento perpendicular a este de forma a dirigir-se ao local de

armazenamento, no dia seguinte realizará o mesmo trajeto enviando o betão

já com as condições mínimas de resistência necessárias para a descofragem e

posterior transporte para o local de armazenamento ou diretamente para

camiões de transporte.

Na última fase a descofragem será realizada com o auxílio de uma mesa

basculante e posteriormente com ganchos apropriados que se ligarão aos

sistemas de presa embutidos nas peças pré fabricadas no caso das paredes,

em relação às pré-lajes, estas necessitarão apenas da ponte rolante para ser

movida para o local de armazenamento.

3.3.2 Tempo de ciclo (Pré-lajes)

Ciclo 1:

▪ Tempo de transição longitudinal entre mesas: 1m/s → 25m = 25s

▪ Tempo de plotagem: 1 m/s → 20 m = 20 s

▪ Tempo de colocação de moldes: 20s/elementos → 6 elementos = 180 s

▪ Tempo de colocação de equipamento técnico: 60 s/elemento

▪ Tempo de colocação de armaduras: 15 min/mesa = 900 s/mesa

33

▪ Tempo de betonagem: 45 s

TEMPO TOTAL= 1230 s/ciclo= 20,5min

Ciclo 2:

▪ Tempo de transição longitudinal entre mesas: 1m/s → 25m = 25s

▪ Tempo de plotagem: 1 m/s → 20 m = 20 s



▪ Tempo de colocação de armaduras: 15 min/mesa = 900 s/mesa


▪ Tempo de cura: 15h/mesa

▪ Tempo de descofragem e mobilização:15 min

TEMPO TOTAL= 15h34 min/ciclo

3.3.3 Tempo de ciclo (Paredes)

Na indústria, e na pré-fabricação neste caso, é importante ter a percepção

do tempo de um ciclo, ou seja, o tempo que demora todo o processo, desde

que se inicia a plotagem até que se procede à descofragem e transporte.

Assim, analisando os tempos de ciclo de cada equipamento escolhido e já

anteriormente descritos e arbitrando de forma consciente quer os tempos de

transição quer os tempos de trabalho dos equipamentos cujo tempo de ciclo

não consta nas especificações do equipamento.

Para simplificar os cálculos e a análise de rendimentos, decidiu-se criar dois

ciclos diferentes, ambos se iniciam na primeira fase, a fase de plotagem, estes

diferem apenas na etapa que as finaliza, para o ciclo 1 considerou-se que o

ciclo termina após a betonagem e vibração enquanto que o ciclo 2 incluirá

todo o processo até à descofragem e mobilização.

De todos os tempos de ciclo há um que necessita de uma análise mais

cuidada pois envolve a combinação de vários aparelhos. Como já foi

anteriormente descrito e especificado, a central de betão tem capacidade

de produção de 160m3, o carro que irá transportar o betão da central até à

34

ponte rolante tem capacidade de 4m3 e uma velocidade de 240m/min,

demorando a transição da matéria-prima entre o dispositivo de transporte e o

dispositivo de distribuição aproximadamente de 20s. A descarga do betão

para as peças, por defeito, foi considerado de 2 min.

▪ Tempo de transição longitudinal entre mesas: 1 m/s

▪ Tempo de transição transversal entre mesas: 1 m/s

▪ Tempo de plotagem: 1 m/s

▪ Tempo de colocação de moldes: 30 s/elemento


▪ Tempo de colocação de armaduras: =

▪ Tempo de betonagem:

∙ Produção da central de betão: 160 m3/h

∙ Velocidade máx. carro de transporte: 240 m/min = 4 m/s

∙ Capacidade: 4 m3

∙ Tempo de descarga ≈ 20 s

∙ Betonagem e vibração: 3 min

▪ Tempo de cura: 15 h

▪ Descofragem e mobilização: 10min

De todos os tempos de ciclo há um que necessita de uma análise mais

cuidada, pois envolve a combinação de vários aparelhos. Como já foi

anteriormente descrito e especificado a central de betão tem capacidade de

produção de 160 m3, o carro que irá transportar o betão da central até à

ponte rolante tem capacidade de 4 m3 e uma velocidade de 240 m/min,

demorando a transição da matéria-prima entre o dispositivo de transporte e o

dispositivo de distribuição aproximadamente 20s. A descarga do betão para

as peças, por defeito, foi considerado de 2 min.

Considerando que o dispositivo de distribuição não irá trabalhar na sua

velocidade máxima, adoptou-se 180 m/min como velocidade média.

Assumindo, de acordo com o esquema definido, que o dispositivo de

distribuição percorrerá um comprimento máximo de 32 m, este percurso será

efectuado em aproximadamente 11s. Assim este ciclo, desde a central de

betonagem até ao aparelho de distribuição na grua móvel terá a duração de

aproximadamente 35s.

▪ Enchimento balde (4m3) na central: 8 s

35

▪ Transporte (32m): 11s x 2 = 22s

▪ Transição entre dispositivo de transporte e de distribuição: 15 s

Tempo total = 45 s

Deste modo, e tendo em consideração os tempos despendidos em cada fase,

conseguiu-se determinar o tempo total de cada ciclo:

Ciclo 1:

▪ Tempo de transição longitudinal entre mesas: 1m/s → 25 m = 25 s

▪ Tempo de plotagem: 1 m/s →20 m = 20 s



▪ Tempo de colocação de armaduras: 600 s/mesa


TEMPO TOTAL= 870 s/ciclo= 14,5 min

Ciclo 2:

▪ Tempo de transição longitudinal entre mesas: 1m/s → 25 m = 25 s

▪ Tempo de plotagem: 1 m/s →20 m = 20 s



▪ Tempo de colocação de armaduras: 600 s/mesa


▪ Tempo de cura: 15h/mesa

▪ Tempo de descofragem e mobilização: 10min

TEMPO TOTAL= 870 s/ciclo= 15h25min

36

4. Conclusões

A pré-fabricação é cada vez mais uma opção, principalmente quando se

trata de países em desenvolvimento com necessidades de infraestruturas

simples e práticas num curto espaço de tempo e com uma boa articulação

entre projetistas, empresas de pré-fabricação e empreiteiros é possível realizar

soluções engenhosas e com valor estético, construtivamente económicas e

eficientes do ponto de vista estrutural, tirando partido das vantagens da pré-

fabricação.

Uma grande vantagem do recurso de soluções pré-fabricadas face às

soluções betonadas “in situ” é a possibilidade de maior qualidade e

durabilidade nas construções, resultantes das classes de resistência dos betões

utilizados no fabrico das peças pré-fabricadas. Ao mesmo tempo, a pré-

fabricação permite a garantia da qualidade ao rejeitar as peças defeituosas,

sendo que tal não é possível no caso das construções betonadas “in situ”.

Para o desafio que nos foi proposto pelo cliente, realização de painéis e lajes

para a fabricação de 1000 habitações, desenvolveu-se, num espaço de

aproximadamente 6400m2, uma empresa capaz de dar resposta em menos de

um ano. Esta fábrica de pré-fabricação foi pensada para este caso em

particular mas com a possibilidade de realizar qualquer tipo de pré-fabricação

dadas as soluções em termos de máquinas e de funcionamento escolhidas.

Assim, para a habitação em causa, e pelos dados fornecidos pelo cliente,

nomeadamente em relação a tempos de fornecimento bem como

relativamente a pormenores construtivos, conclui-se que ao longo do processo

serão betonadas 11 mil peças, 2667 mesas, sendo que 1833 dessas mesas

serão para paredes e as restantes para as pré-lajes.

Todos os cálculos foram efectuados por defeito, para englobar possíveis erros

ou atrasos sem que isso prejudique os prazos a cumprir.

Dada a distância a que a obra se realizará e contabilizando os tempos

despendidos em viagem, decidimos que em cada carga enviada, haveria

material suficiente para a realização de 110 habitações, ou seja, seriam

enviadas em cada carga um total de 1210 peças, perfazendo um total de

aproximadamente 9 cargas enviadas mensalmente, tendo assim uma

margem de 3 meses para colmatar erros e/ou atrasos.

37

1ºMês 2ºMês 3ºMês 4ºMês 5ºMês 6ºMês 7ºMês 8ºMês 9ºMês

Paredes 660 660 660 660 660 660 660 660 720

Lajes 550 550 550 550 550 550 550 550 600

Mesas 295 295 295 295 295 295 295 295 320

Moldes 7 7 7 7 7 7 7 7 7

Tabela 3- Quantidade de produção em cada mês.

Deste modo, pode-se afirmar que a pré-fabricação em betão armado pode

ser aplicada a qualquer tipo de estruturas em betão armado,

independentemente do fim a que se destina, das técnicas e do tempo de

execução dos elementos, das matérias utilizados para a construção, da idade

e da dimensão da estrutura. Contudo, deve-se ter em conta a economia, a

segurança e a funcionalidade da estrutura, para que ela venha a ter uma

vida útil no mínimo igual às estruturas betonadas “in situ”, sobre as mesmas

ações e os mesmos efeitos.

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5. Bibliografia

http://www.vollert.de/pt/produtos/

http://www.marcantonini.com/pt/

http://www.weckenmann.com/

http://bdigital.cv.unipiaget.org:8080/jspui/bitstream/10964/278/1/Adriano%20G

on%C3%A7alves.pdf

http://www.ghsa.com/br/produtos/equipamentos-industriais/pontes-rolantes-

univiga-e-duplaviga/

39

Anexos

layout de uma fábrica de pré-fabricação

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