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A Galvanização: Aplicação na Área de Saneamento Básico Engª Lucy Inês Olivan Techconsult Engenharia e FAAP Fundação Armando Álvares Penteado

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A Galvanização: Aplicação na

Área de Saneamento Básico

Engª Lucy Inês OlivanTechconsult Engenharia e

FAAP Fundação Armando Álvares Penteado

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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.

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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.

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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

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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

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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

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Corrosão de armaduras em lajes de cobertura

Fotos Ilustrativas

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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.

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• 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

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• 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

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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

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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.

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1. Delimitar 2. Cortar 3. Demolir

4. Limpeza da armadura 5. Lavagem 6. Pintura com zinco de proteção da armadura

Reparo com Vergalhão GalvanizadoProcedimentos

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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

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Vergalhão GalvanizadoAplicação do Aço Galvanizado

para área de saneamento

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Plano de Manutenção Preventiva em Estruturas de Concreto

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Plano de Manutenção Preventiva em Estruturas de Concreto

Reservatórios, ETA’s e ETE’s Inspecionados

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Exemplo: Reservatório Saboó Baixo

Desenho Técnico

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Exemplo: Reservatório Saboó BaixoRelatório de Anomalias

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Exemplo: Reservatório Saboó BaixoCustos de Reparo

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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.

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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

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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

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• 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

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Custo R$ (base 2009)

1o. Caso : Laje nova : Reservatório”A”

Análise Comparativa

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• 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

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  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

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Viga recuperada com o sistema de aço galvanizado

após 1 ano

Situação de agressividade do vapor d’água com gás cloro

Obras Recuperadas

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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.

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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

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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

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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)

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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%

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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

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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:

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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.

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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

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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

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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

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Obrigada

[email protected]: 3873-2977 / 9-9990-8252