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28 de maio de 2012
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Artigo

A Importância do uso de polímeros em obras de fundações

O uso de polímeros em fluidos de perfuração utilizados para os processos de escavação em obras civis cresce a cada dia.

Antes visto como inviáveis num contexto dominado pelo uso de bentonita, hoje se apresentam como solução dada às exigências ambientais impostas pela modernidade. Com efeito, os polímeros oferecem muitas vantagens em relação à bentonita e, mesmo o custo direto maior, praticamente o único demérito, hoje não ocorre mais. Com a queda da qualidade da bentonita brasileira e o desenvolvimento de polímeros de última geração, podemos equiparar 50 kg de bentonita a 1 kg de polímero em termos de viscosidade. Isto nos leva a menos descartes, menos produto transportado e estocado. A obra torna-se limpa pelo menor volume de resíduo e todo o processo se racionaliza reduzindo substancialmente os custos. E em termos ambientais, os polímeros apresentam-se biodegradáveis e com fácil descarte. Juntando-se a isto um custo comparativo menor, a balança tenderá sem sombra de dúvida para o polímero.

1.Aspectos dos Fluidos de Perfuração:

Historicamente, a função imediata das lamas ou fluidos de perfuração era agir como veículo para remover os detritos gerados durante a perfuração de poços. Hoje, com o aprofundamento do conhecimento sobre o assunto, sabemos que os fluidos desempenham várias outras funções, como:

resfriar e lubrificar a broca;

limpar o fundo do poço dos detritos de perfuração;

estabilizar as paredes do poço;

manter o diâmetro do poço calibrado;

prevenir processos de filtração;

formar um reboco de baixa permeabilidade nas paredes do poço;

preservar o atrito lateral e impedir o inchamento das argilas hidratáveis da formação.

O desempenho dessas funções depende diretamente das propriedades físicas e químicas dos fluidos, ou seja:

viscosidade;

consistência de gel;

controle de filtrado e reboco;

inibição das argilas hidratáveis.

2.Aspectos dos Polímeros:

Os polímeros aplicados nos fluidos de perfuração são, em geral, moléculas compridas e de alto peso molecular. Cadeias de carbono sequenciais com repetições de núcleos chamados monômeros configuram as características dos polímeros. Os principais são:

Polímeros Naturais, como amido e gomas;

Polímeros Naturais modificados, como a celulose;

Polímeros Sintéticos, como plásticos e resinas.

Nos fluidos de perfuração


Antes visto como inviáveis num contexto dominado pelo uso de bentonita, hoje se apresentam como solução dada às exigências ambientais impostas pela modernidade. Com efeito, os polímeros oferecem muitas vantagens em relação à bentonita e, mesmo o custo direto maior, praticamente o único demérito, hoje não ocorre mais. Com a queda da qualidade da bentonita brasileira e o desenvolvimento de polímeros de última geração, podemos equiparar 50 kg de bentonita a 1 kg de polímero em termos de viscosidade. Isto nos leva a menos descartes, menos produto transportado e estocado. A obra torna-se limpa pelo menor volume de resíduo e todo o processo se racionaliza reduzindo substancialmente os custos. E em termos ambientais, os polímeros apresentam-se biodegradáveis e com fácil descarte. Juntando-se a isto um custo comparativo menor, a balança tenderá sem sombra de dúvida para o polímero.

1.Aspectos dos Fluidos de Perfuração:

Historicamente, a função imediata das lamas ou fluidos de perfuração era agir como veículo para remover os detritos gerados durante a perfuração de poços. Hoje, com o aprofundamento do conhecimento sobre o assunto, sabemos que os fluidos desempenham várias outras funções, como:

resfriar e lubrificar a broca;

limpar o fundo do poço dos detritos de perfuração;

estabilizar as paredes do poço;

manter o diâmetro do poço calibrado;

prevenir processos de filtração;

formar um reboco de baixa permeabilidade nas paredes do poço;

preservar o atrito lateral e impedir o inchamento das argilas hidratáveis da formação.

O desempenho dessas funções depende diretamente das propriedades físicas e químicas dos fluidos, ou seja:

viscosidade;

consistência de gel;

controle de filtrado e reboco;

inibição das argilas hidratáveis.

2.Aspectos dos Polímeros:

Os polímeros aplicados nos fluidos de perfuração são, em geral, moléculas compridas e de alto peso molecular. Cadeias de carbono sequenciais com repetições de núcleos chamados monômeros configuram as características dos polímeros. Os principais são:

Polímeros Naturais, como amido e gomas;

Polímeros Naturais modificados, como a celulose;

Polímeros Sintéticos, como plásticos e resinas.

Nos fluidos de perfuração utilizados em escavações para estacas, utilizamos polímeros Naturais e Sintéticos que vão gerar principalmente viscosidade e uma película fina, que recobrirá as paredes do furo a fim de estabilizá-la. O objetivo é que o ambiente fique preservado para que a concretagem preencha um furo calibrado e estável.

Perfuração de Estacão em obra na cidade de Santos (SP)

3.Uso em Fundações:

De forma geral, a aplicação de polímeros para a estabilização de solos pode ser feito nos seguintes casos:

Paredes diafragma;

Estacas raiz;

Estacas escavadas;

Trados contínuos;

Shields;

MND ou HDD.

As vantagens técnicas do uso em relação às bentonitas são:

1. Hidratação mais rápida (em torno de 40 min);

2. Melhor estabilização das paredes do furo;

3. Reboco fino e flexível;

4. Baixo volume de filtrado com impermeabilização das paredes;

5. Menor teor de areia evitando o uso de desareador;

6. Menor contaminação na parte superior pelo concreto;

7. Maior taxa de reúso com menos descartes;

8. Aumento do atrito lateral;

9. Menor diferença entre volume teórico e real de concreto (“concrete overbreak”).

Apresenta também inúmeros benefícios na gestão da obra, como:

1. Elevação da produtividade;

2. Redução geral dos custos da obra;

3. Redução do tempo na execução do projeto;

4. Redução nos desgastes dos equipamentos e despesas com pessoal;

5. Redução do estoque de produtos químicos;

6. Otimização do reúso do fluido;

7. Redução dos custos de descarte.

Os polímeros possuem ainda diferenciais que são de grande relevância para a preservação do meio ambiente, entre eles:

1. São produtos de manuseio seguro, biodegradáveis e isentos de metais pesados;

2. Mantêm o canteiro de obras limpo;

3. Redução substancial nos descartes e facilidade na destinação dos resíduos com custo 30% inferior.

Estudo de Caso

Um Case recente do uso de polímeros no mercado de fundações foi realizado pela empresa GEOSONDA, de São Paulo (SP), utilizando produtos da fabricante de aditivos para fluido de perfuração SYSTEM MUD.

A obra tratava-se de Estaca Escavada de Ø 800 mm, com 32 m de profundidade, em areia de deposição marinha muito friável, executado na cidade de Santos (SP), previa-se uma sobretaxa de concreto (concrete overbreak) em torno de 25% em relação à diferença entre o diâmetro teórico e real. A porcentagem era baseada na média das escavações realizadas, até então, onde o valor chegou a 29%.

Procedeu-se a aplicação de 02 polímeros de alta viscosidade, sendo um com características fixadoras de reboco, ou seja, formador de película, e redução de filtrado. Imaginava-se que com o incremento da resistência da parede do furo teríamos uma redução no alargamento provindo da instabilidade do furo. Além disso, economizar-se-ia fluido com o menor filtrado (porção da água que passa do fluido para a formação). A mistura dos polímeros na água foi feita cuidadosamente, pois se tratavam de produtos em pó, usando-se um misturador vigoroso. A vantagem do pó sobre os produtos líquidos (emulsões) é que este conta com praticamente 100% de matéria ativa, conseguindo-se um rendimento cerca de três vezes maior.

Após a aplicação no furo, este se manteve inundado de fluido e assim procedeu-se a escavação. Ela decorreu rápida e não houve necessidade de aplicar mais polímero para elevar a viscosidade, já que esta se reduziu dentro dos limites esperados.

Depois de encerrada a concretagem, os valores surpreenderam: a sobretaxa anterior de 25% reduziu para 11% e o reúso do fluido foi de 90%. As dosagens utilizadas também foram 50% menores, pois se trabalhou com 02 tipos polímeros, um viscosificante (Supervis) e outro controlador de filtrado e reboco (Celutrol HV1). Antes, quando se usava somente o tipo viscosificante, além do maior gasto de produto, havia um consumo excessivo de concreto pelo diâmetro maior do furo real. No final, economizou-se 8 m³ de concreto.

Se o furo fosse feito com bentonita, precisaríamos empregar 1.500 kg de argila, e teríamos de descartar toda a lama produzida, além disso, o reboco ficaria muito espesso reduzindo o atrito lateral e aumentando a carga de fundo.

Após a experiência relatada, os demais furos na obra em questão foram executados com a mesma metodologia e sempre com valores de Concrete Overbreak abaixo de 15%. Em alguns casos os resultados chegaram a 8%, número antes inimaginável aos gestores da obra.

O custo do descarte também foi animador, pois ao se computar os valores de aterro e mão de obra houve economia de cerca de 30%.

Assim, é possível concluir que a adoção desse tipo de estratégia, utilizando uma combinação de polímeros viscosificantes com controladores de filtrado, para formações arenosas extremamente friáveis, apresenta grande eficiência e alta performance na obra. Em solos mais argilosos é possível ainda reduzir a dosagem do controlador de filtrado, obtendo um fluido ainda mais econômico.