mestrado integrado em engenharia civil projeto feupprojfeup/submit_14_15/uploads/relat_11mc... ·...
TRANSCRIPT
Porto, Outubro 2014
Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Projeto FEUP
Automação na construção civil
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
2
Equipa: 3
Supervisor: João Poças Martins
Monitores: Mónica Melo e Rita Silva
Alunos e Autores:
Afonso Oliveira ([email protected])
Maria Neves ([email protected])
Marta Lírio ([email protected])
Nuno Vieira ([email protected])
Pedro Almeida ([email protected])
Pedro Corticeiro ([email protected])
Ricardo Fernandes
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
3
Índice
1. Introdução…………………………………………………………………………4
2. Automação………………………………………………………………………..5
2.1. Definição, história e evolução………………………………..5
2.2. Vantagens e desvantagens……………………………………..6
2.3. Ramos da automação……………………………………………..7
3. Aplicação da automação à construção civil………………………….8
3.1. Vantagens e desvantagens……………………………………..8
3.2. Pré-fabricação como processo de automação na
construção civil………………………………………………………………9
3.2.1. Definição, história e evolução………………………11
3.2.2. Exemplos de elementos pré-fabricados………..12
3.2.3. Vantagens e desvantagens da pré-fabricação.13
4. Conclusão………………………………………………………………………….14
5. Referências bibliográficas………………………………………………….15
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
4
Introdução
Este trabalho foi elaborado na disciplina de Projeto FEUP e debruça-se sobre
um tema importante e por pouco conhecido: automação, mais concretamente, a
automação aplicada à construção civil.
Primordialmente, explicar-se-á no que consiste a automação, qual a sua história
e evolução até aos dias de hoje bem como as suas vantagens e desvantagens.
Também, expor-se-á quais são os ramos em que a automação está presente, não
deixando de especificar a sua intervenção na área de engenharia civil, bem como os
seus efeitos nas construções propriamente ditas.
Posteriormente, falar-se-á na pré-fabricação como processo de automação, na
sua história, definição, exemplo reais bem como vantagens e desvantagens.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
5
Definição, história e evolução da Automação
A automação tem como objetivo facilitar a nossa vida, eliminando assim, a mão-
de-obra pesada, reduzindo custos, e ampliando vastamente a produção. Na produção,
graças à automação, houve um grande declínio de desperdício de matérias-primas
devido à maximização do modo de utilização das mesmas. Esta também tem
benefícios no que toca à segurança do homem, pois evita que este inale ou esteja em
contacto com substâncias e poeiras possivelmente prejudiciais à saúde humana.
Existiram diversas fases na evolução da indústria da construção civil, cada uma
caracterizada por diferentes métodos, tecnologias e arquiteturas próprias. Hoje em dia
podem ser encontrados diversos sistemas construtivos, entre estes destacam-se os
pré-fabricados em betão armado, que surgiram na década de 50.
O sistema pré-fabricado identifica-se com a história da automatização que, por
sua vez, está relacionada com o período histórico da mecanização. Com o passar dos
anos, as atividades que exigiam mão-de-obra com o auxílio da máquina foram sendo
substituídas por automatismos e, hoje em dia, o desenvolvimento dos automatismos
industriais de sistemas pré-fabricados está não só ligado aos processos de fabricação
mas também aos de transporte, montagem e até ao controlo das consequências
desses processos ao meio ambiente.
A história da automação identifica-se com a da mecanização, ou seja, com a
evolução das ferramentas e máquinas para a produção de bens. Segundo BRUNA
(1976), esta evolução pode ser dividida em 3 fases:
1 – Nascimento das máquinas genéricas ou polivalentes. (Que reproduzem as
mesmas ações anteriormente executadas mas substituindo o uso muscular por outra
energia como a de uma cascata)
2 – Transformação dos mecanismos. (A máquina “motorizada e regulada”
substitui o homem na capacidade de repetir um ciclo. Cria-se assim uma divisão entre
trabalho intelectual de organização e trabalho manual)
3 – “Segunda Revolução Industrial” iniciou-se em torno dos anos 50. Assiste-se
de forma gradual à substituição das atividades que o Homem exercia sobre, e com a
máquina, por mecanismos. A diligência, avaliação, memória, raciocínio, etc., estão a
ser substituídos por automatismos.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
6
Vantagens e desvantagens da automação
A automação tem como objetivo produzir de forma mais rápida e eficaz,
baseando-se na substituição do ser humano em tarefas de caráter mais elaborado.
Com esta técnica, a manipulação de cargas de grandes dimensões ficou muito mais
facilitada, segura e económica.
No entanto, para uma empresa adotar os processos de automação tem de se
sujeitar a um investimento elevado, correndo o risco de acabar por não ser rentável,
visto que pode não ser o mais indicado para a determinada empresa. Desta forma, as
empresas podem despender de grandes gastos sem que haja retorno no futuro. Para
além disto, os processos de automação requerem grandes espaços físicos, o que é
mais um acréscimo ao investimento inicial da empresa. Outras desvantagens ligadas à
automação passam pela dispendiosa manutenção das máquinas, e pelo aumento do
desemprego, isto porque a mão humana é significativamente prescindível.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
7
Ramos da automação
Vivemos num seculo em que tido se tornou mais simples e comodo graças às
novas tecnologias. Deste modo, a sociedade conseguiu tornar-se mais autónoma e
eficiente quanto ao processo de informação, realização de projetos, etc.
Um dos melhores desenvolvimentos da tecnologia foi a automação. Cada vez
mais existe a necessidade de melhorar o nosso nível de vida colocando, em primeiro
lugar, a segurança e saúde no trabalho. Assim sendo, a automação terá sido, com
certeza, umas das maneiras com mais sucesso para esse fim.
Apesar de relativamente pouco divulgada, a automação encontra-se em
diversas áreas industriais importantes para o nosso desenvolvimento enquanto
cidadãos e enquanto trabalhadores. Entre elas a industria automobilista, mineração e
química. Como o próprio nome indica, a primeira industria referida baseia-se na
computorização e/ou mecânica. Esta indústria envolve-se com projetos que
desenvolvem, fabricam e publicitam a venda de veículos automóveis. A este nível, a
automação serve para o mais eficiente e económico modo de confeção das peças
automóveis. Já a nível da indústria de mineração debruça-se sobre os processos e
mecanismos (a britagem de minérios e transporte e carregamento dos materiais)
automáticos usados para sustentar as necessidades básicas da vida humana. No que
concerne à indústria química, esta estuda tecnologias e processos complexos que
exigem níveis de segurança rigorosos e alta demanda por qualidade e higiene. Assim
sendo, estes requisitos dependem da automação que facilita, significativamente, o
bom funcionamento dos mesmos.
Tendo em conta o nosso curso e o desejo de nos informarmos e crescermos
enquanto estudantes de engenharia civil, é de encontro a esta área que o trabalho
será desenvolvido. Infelizmente, na área da construção civil, o projeto de automação
ainda se encontra numa fase embrionária. Estudos e tentativas persistentes e concisas
vão sendo processados para que, juntamente com as outras engenharias e áreas em
desenvolvimento se consiga atingir o máximo de conforto e desenvolvimento em
todos os sentidos.
Seguindo este raciocínio, a automação encontra-se maioritariamente nas áreas
de pré-construção. Também este processo sofreu positivos desenvolvimentos, visto
que também são evidentes claras evoluções.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
8
Vantagens e desvantagens da automação na construção civil
Unir os bancos de dados separados de vários departamentos (ex.:
contabilidade, estoque, vendas, representantes regionais) num sistema de informação
comum. O que reduz o número de erros e aumenta a velocidade de processamento de
dados.
Definir, configurar e padronizar indicadores do planeamento do negócio;
Monitorizar e controlar os resultados de forma regular, tanto a nível global
como de forma detalhada, o que facilita a tomada de decisões;
Identificar pontos de ineficiência, desperdícios e má aplicação de recursos;
Otimizar o processo de produção: encurtando o ciclo de produção, otimizando
a carga do equipamento e minimizando os recursos das ações.
Obter relatórios consolidados em tempo real e uma fonte enorme de
indicadores (documentados) extremamente úteis para a gestão;
Reduzir os requisitos de controlo através de uma ferramenta automatizada;
Aumentar a consistência na aplicação das regras do negócio;
Eliminar os custos em impressões e papel;
Implementar o workflow, permitindo o estabelecimento de fases manuais e
automáticas nos processos, para a passagem de fases, eliminando erros e
inconsistências de processo.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
9
Processos de pré-fabricação em automação
Pré-fabricação é um processo construtivo, concentrando-se na confeção e na
montagem de componentes num único local e, posteriormente enviá-los para as obras
de modo a serem utilizados. Para que a pré-fabricação se torne eficiente é necessária a
automação dos processos.
Agora, as máquinas passam a substituir a mão-de-obra humana, sendo esta
apenas usada no comando da mesma. O facto do processo de fabricação ser realizado
por uma máquina, este torna-se instintivamente mais rápido sendo possível ser
produzido em maior quantidade, a um menor custo e num espaço curto de tempo.
No entanto, a pré-fabricação passa por 3 processos essenciais:
1-Fabricação;
2-Transporte;
3-Montagem;
Fabricação
É o primeiro processo, onde se fabricam as “peças” para a construção de forma
industrializada. Essas peças não podem ser produzidas em série, pois a automação na
área da engenharia civil está muito pouco desenvolvida, o que representa algumas
limitações para empresas do setor.
Transporte
Depois das peças estarem construídas, são transportadas para os lugares onde
vão ser construídos edifícios com elementos pré-fabricados.
Montagem
Depois da realização dos últimos dois processos, os edifícios vão ser construídos
através de uma montagem das peças pré-fabricadas.
A construção civil tem procurado sistemas mais eficientes de construção com o
objetivo de aumentar a produtividade e diminuir o desperdício, o que passa
necessariamente pela construção industrializada e um desenvolvimento nos processos
de automação relacionados com a construção civil.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
10
Definição, história e evolução da pré-fabricação
A pré-fabricação é um método de construção em que parte ou a totalidade dos
elementos são industrializados e montados em estaleiro utilizando equipamentos
adequados.
Um pré-fabricado é qualquer elemento produzido ou moldado industrialmente,
de grandes dimensões. Tem como objectivo racionalizar os métodos construtivos e
reduzir o tempo de trabalho.
A pré-fabricação surgiu, principalmente, da grande e rápida necessidade de
reconstrução de edifícios variados, devido à enorme devastação causada pela segunda
guerra mundial nos países mais afetados por volta de 1950.
Desde então a pré-fabricação sofreu alterações, sendo produto de uma
automação cada vez mais computorizada, adaptando-se à época e à necessidade do
Homem.
No período pós-guerra (1950 -1970) os sistemas de pré-fabricação chamavam-se,
sistemas de pré-fabricados de ciclo fechado e representavam a tecnologia dominante
na altura. Quando se procurou aplicar estes sistemas na construção civil, os mesmos
conceitos adotados em outros setores da indústria, alcançou-se a produção em série
de elementos pré-fabricados.
Entre 1970 e 1980 ocorreram alguns acidentes em edifícios construídos com
painéis pré-fabricados de grandes dimensões. Esses acidentes deram lugar a uma
rejeição social perante os edifícios construídos com elementos pré-fabricados. Isto
levou a uma profunda revisão dos processos construtivos, levando a um período de
declínio na utilização dos sistemas pré-fabricados de ciclo fechado de produção.
A partir de 1980 a pré-fabricação passou a ser de ciclo aberto, possuindo este
novo sistema o objetivo de criação de técnicas, tecnologias e procedimentos de pré-
fabricação mais flexíveis e seguros. Ao contrário do que o sistema de pré-fabricação de
ciclo fechado proporcionava, a produção de peças padronizadas que eram compatíveis
com diferentes elementos de diversos fabricantes passou a ser possível.
Mais recentemente surge uma nova geração de sistemas chamados sistemas de
ciclos flexibilizados como necessidade da alta diversidade de tipologia arquitetónica.
Os componentes estruturais arquitetónicos vêm sendo cada vez mais empregues
em diferentes edifícios, sendo muitas vezes combinados componentes estruturais em
betão com outros sistemas construtivos como as construções em aço e madeira.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
11
Estruturas pré-fabricadas como resultado da automação
Atualmente a maioria dos pré-fabricados são resultado da automação, sendo o
mais comum e usado, o betão armado.
Alguns exemplos são: Pontes, viadutos, passagens superiores – Vigas T, I e U.
Outro exemplo muito comum de pré-fabricado são os módulos (compartimentos
compostos por madeira, alumínio e até plástico) que são pré-fabricados e montados e
só depois transportados para o local alvo.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
12
Vantagens e desvantagens da pré-fabricação
A pré-fabricação tem um papel importante e demonstra que será, no futuro, o
caminho para uma construção de maior qualidade, mais competitiva e mais eficaz.
Contudo, existem várias vantagens e desvantagens.
Vantagens:
Redução da necessidade de cimbres e andaimes que, pelas grandes dimensões
que muitas vezes as estruturas alcançam, implicam um custo muito elevado;
Redução da produção de resíduos e ruído em obra e diminuição dos gastos em
energia;
Aumento da segurança dos trabalhadores, relacionada com a diminuição das
horas de trabalho no estaleiro, com o profissionalismo e com a eficácia do
equipamento;
Alternativa segura à crescente escassez de mão-de-obra e experiente em obra;
Rapidez de construção, devido ao facto da montagem dos elementos pré-
fabricados ser o que faz com que se torne menos dependente das condições
atmosféricas, facilitando o cumprimento de prazos e programa estabelecidos;
Redução de custos de fiscalização e manutenção;
O processo repetitivo da pré-fabricação permite um aumento da qualidade e
eficiência.
A pré-fabricação dá uma maior qualidade, eficiência, fiabilidade, durabilidade,
segurança e possibilita uma gestão fácil e eficiente.
Desvantagens:
Necessidade de grande rigor e controlo nas ligações;
Limitação no tamanho das peças por facilidade de transporte;
Maior necessidade de controlo de fabricação e muito rigor nas formas e
pormenores;
A mão-de-obra utilizada tem de ser maioritariamente especializada;
Maior exatidão no estudo do projeto e pormenorização, o que leva a um maior
controlo e rigor nessa fase, o que pode originar um aumento de custo;
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
13
Conclusão
Conforme se depreende do que atrás fica dito, a automação, com vários estágios
de evolução, tem visibilidade directa e inequívoca em todas as tarefas relacionadas
com a construção civil, desde os actos mais simples às mais complexas estruturas.
Todavia, levada ao extremo, a automação tem um efeito social negativo, já que
conforme facilmente se depreende, contribui para a diminuição da necessidade de
mão-de-obra, com reflexo óbvio no aumento do desemprego.
A automação de várias tarefas teve repercussão directa e indiscutível em dois
aspectos não desprezáveis da construção civil e que são, por um lado, o aumento da
segurança dos trabalhadores e por outro, o aumento da eficácia/produtividade, com
diminuição significativa dos preços de execução das empreitadas e inerente
abaixamento do custo das mesmas.
Faculdade de Engenharia Universidade do Porto
14
Referências bibliográficas
http://www.civil.ist.utl.pt/~cristina/EBAP/PreFabricacaoEstruturas/APR_DEC_IST_2012
_publica.pdf
http://www.set.eesc.usp.br/1enpppcpm/downloads/5-5.pdf
https://pt.scribd.com/doc/211550157/Pre-Fabricacao-Concreto-2010-1
http://prezi.com/fsrjrbuapjrr/automacao-engenharia-civil-1b/
http://www.archiproducts.com/pt/9/estruturas-estruturas-pre-fabricadas-em-betao-
armado.html
http://www.casaprefabricada.org/fabricantes-de-casas-pre-fabricadas-em-portugal
http://www.artigonal.com/casa-e-jardim-artigos/principais-diferencas-entre-
construcao-de-casas-pre-fabricadas-e-construcao-de-casas-tradicionais-3228191.html
https://pt.scribd.com/doc/233236913/Diferenca-Entre-Pre-Moldados-e-Pre-
Fabricados
http://www.set.eesc.usp.br/1enpppcpm/cd/conteudo/trab_pdf/164.pdf
https://ecivilufes.files.wordpress.com/2012/11/02-caracterc3adsticas-da-
construc3a7c3a3o-industrializada.pdf
http://www.geocities.ws/luisgreno/TEXTOS/inluenciacoordenacaomodula
r.pdf
http://digitool.fe.up.pt:1801/view/action/singleViewer.do?dvs=1414189480535~364&
locale=pt_PT&metadata_object_ratio=25&side_by_side=false&VIEWER_URL=/view/ac
tion/singleViewer.do?&preferred_extension=pdf&DELIVERY_RULE_ID=5&frameId=1&
usePid1=true&usePid2=true