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1) O documento avalia as propriedades mecânicas e físico-químicas de telhas ecológicas feitas de resíduos de embalagens Tetrapak em comparação com telhas convencionais de fibrocimento. 2) Nos testes mecânicos, as telhas ecológicas mostraram-se mais resistentes à tração do que as telhas de fibrocimento. Nas provas de flexão, as telhas ecológicas tiveram um módulo de flexão maior. 3) Na caracterização fís

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                                        Revista Eletrônica de Materiais e Processos, v.3.2 (2008) 50-56
                                                                  ISSN 1809-8797

                  Avaliação mecânica e físico-química entre telhas
    convencionais e alternativas usadas em habitações populares
                                    D. C. Araújo1*; C. R. S. Morais1, M.E.D. Altides1
    1
     Universidade de Federal de Campina Grande, Unidade Acadêmica de Engenharia de Materiais, Av. Aprígio Veloso –
                                    882, Bodocongó, 58109 – 970, Campina Grande – PB, Brasil.
                                     (Recebido em 18/07/2008; revisado em 18/08/2008; aceito em 18/08/2008)
                                  (Todas as informações contidas neste artigo são de responsabilidade dos autores)
________________________________________________________________________________
Resumo:

A embalagem Tetrapak® é asséptica, sendo composta de várias camadas de deferentes materiais; papel, polietileno de
baixa densidade e alumínio. Estes materiais criam uma barreira que impede a entrada de luz, ar, água e
microorganismos. Ao mesmo tempo, não permite que o aroma dos alimentos saia da embalagem. Dentre os materiais
produzidos a partir da reciclagem de embalagens Tetrapak®, como móveis, divisórias, peças decorativas, estão às telhas
ecológicas. O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento mecânico e físico-químico das telhas ecológicas em
comparação com as telhas convencionais (fibrocimento), através da utilização de ensaios de tração e de flexão,
densidade e da absorção de água. Nos ensaios mecânicos a telha ecológica mostrou-se mais resistente a tração (14,4
MPa) que a telha de fibrocimento (5,2 MPa). No ensaio de flexão a telha ecológica em comparação com a telha de
fibrocimento se mostrou com um módulo de flexão maior que as convencionais, com valores 1,5 MPa e de 0,8 MPa,
respectivamente. Na caracterização físico-química telha de fibrocimento se demonstrou mais densa e com uma absorção
de água superior a ecológica. Assim, pode-se concluir que as telhas ecológicas proveniente da reciclagem de
embalagem longa vida, podem perfeitamente serem utilizadas com as mesmas aplicações das telhas convencionais.

Palavras-chave: Telha ecológica; reciclagem; propriedades mecânicas
________________________________________________________________________________
Abstract:

The Tetrapak® packing is aseptic and is composed by some layers of different materials; paper, polyethylene of low
density and aluminum. These materials create a barrier that hinders the entrance of light, air, water and microorganisms.
There is a large variety of products made from the recycling of Tetrapak® such as furniture, drywalls, and decorative
pieces. Among all these applications it can be pointed the ecologic tiles. The aim of this work is to evaluate the
mechanical and physical-chemistry properties of the ecologic tiles and to compare with the conventional ones
(fibrocement), through mechanical tests of tensile and flexural strengths, density and water absorption.
The results shown that the tensile strength of the ecologic tiles was more resistant (14.4MPa) than the conventional ones
(5.2 MPa). The results from flexural strength of the ecological tile presented values greater than the conventional one,
with values of 1.5 MPa. and 0.8 MPa, respectively. In the physical-chemistry characterization the fibrocement tile
showed greater density and water absorption bigger than the ecological one. Thus, the ecologic tiles produced by
Tetrapak® recycling can easily be used in substitution to the conventional tiles.

Keywords: Ecologic tiles; recycling; mechanical properties
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    E-mail: : dannielca@gmail.com (D. C. Araújo)
D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56            51



1. Introdução                                                           etapa secundária da reciclagem, onde se faz o
                                                                        beneficiamento destas outras camadas.
      Na sociedade em que vivemos atualmente                                Uma alternativa para a etapa secundária
  existe uma grande preocupação com a                                   da reciclagem das embalagens longa vida é a
  ingestão de resíduos sólidos, comprometendo                           extrusão         das        camadas        de
  assim os sistemas naturais, sociais,                                  polietileno/alumínio, que possibilita a
  econômicos e a saúde ambiental e humana.                              produção de diversos materiais como
  Para a maioria dos seres humanos os resíduos                          brindes, coletores de lixo, base de vassouras,
  sólidos são considerados lixo, por acreditar                          e produção de placas e telhas, este último
  não ter mais serventia. Tendo assim uma                               objeto deste trabalho [3].
  pressa infindável de se livrar do mesmo, sem                              As placas têm sido empregadas como
  se preocupar como e onde será descartado.                             matéria prima alternativa para a indústria
      Para se ter noção deste problema tomando                          moveleira e para construção civil. As telhas
  como base, a cidade de Campina Grande,                                podem ser usadas em substituição as de
  onde o lixão recebe diariamente mais de 200                           fibrocimento, principalmente em prédios,
  toneladas de resíduos e apresentando cerca de                         áreas cobertas e propriedades rurais.
  500 catadores. Outro problema da mesma                                    O desenvolvimento e utilização desta
  cidade refere-se à falta de sensibilização da                         tecnologia irão proporcionar a redução no
  maioria da população, pois mesmo com a                                consumo de matérias-primas naturais, além
  coleta convencional dos resíduos realizada                            de reaproveitar os resíduos descartados na
  pelo carro coletor, três vezes por semana em                          natureza. O Objetivo deste trabalho foi
  cada bairro, as famílias depositam os                                 realizar     caracterização    físico-química,
  resíduos em terrenos baldios.                                         mecânica e térmica destas telhas e placas,
      Sob o ponto de vista ecológico, existe a                          visando à melhoria as suas propriedades e
  necessidade de se reciclar os resíduos de                             segurança no emprego das mesmas.
  Tetrapak®, visto que estas embalagens
  representam cerca de 1,0% do total de                             1.1. Processo de fabricação das placas e
  resíduos gerados no Brasil, e a sua própria                       telhas
  composição multifoliada dificulta a sua
  decomposição em condições naturais [1].                                   O princípio do processo de fabricação das
  Além disso, com o descarte da embalagem,                              placas e telhas consiste na fusão do material
  há desperdício de matérias-primas nobres                              sob pressão e posterior resfriamento [4].
  como o alumínio e o papel cartão.                                         Primeiramente, o polietileno contendo
      Uma das soluções propostas pela                                   alumínio é triturado em pequenos fragmentos
  reciclagem de resíduos sólidos é o emprego                            usando-se moinhos de faca. A redução do
  de embalagens longa vida na fabricação de                             tamanho do material facilita sua fusão e dá
  placas e telhas. A composição da embalagem                            ao produto acabado maior homogeneidade.
  longa vida é composta basicamente por três                                Após trituração, o material é disposto em
  materiais: papel, plástico e metal, que                               formas, para formatação das chapas. Essas
  representam as respectivas proporções de                              formas repletas de polietileno/alumínio são
  composição: 75%, 20% e 5%.                                            introduzidas em prensas utilizadas para a
      A etapa primária da reciclagem das                                produção de placas de compensado. Neste
  embalagens é realizada em uma indústria                               processo as prensas são modificadas
  papeleira, onde as embalagens são                                     diminuindo-se de 8 para 4 bandejas, visando
  introduzidas em um hidrapulper (grande                                permitir a entrada do material, já que possui
  liquidificador, que tem forma de um tanque                            densidade aparente menor que a madeira.
  cilíndrico e rotor giratório ao fundo) para                           Essas prensas normalmente são projetadas
  extração das fibras de papel, que fornecem                            para trabalhar com temperaturas menores que
  alta qualidade aos insumos produzidos [2,3].                          160°C. No processo de fabricação das placas
  Depois de retirada das fibras de papel, restam                        e telhas com plástico / alumínio das
  ainda as camadas de plástico (polietileno) e                          embalagens longa vida, a temperatura de
  metal (alumínio) para serem processadas.                              trabalho é de aproximadamente 180°C,
  Estes materiais são matérias-prima para a                             fazendo-se necessário que o sistema de
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  aquecimento seja alterado, para que atinja                             abundante e pouco aproveitado para
  temperaturas entre 160 e 200°C [4].                                    reciclagem.
      Os sistemas de aquecimento das prensas                                  Em relação à leveza, a telha reciclada
  existentes no mercado basicamente são três:                            chega a pesar a metade (12 kg) do modelo
  através de resistências elétricas, vapor e óleo                        convencional de fibrocimento. Isso acaba
  térmico.     As    prensas      elétricas   são                        gerando mais uma série de facilidades,
  recomendadas para fábricas com pequena                                 principalmente em relação ao transporte. No
  produção, devido a maior flexibilidade                                 canteiro de obras, essa mistura também é um
  proporcionada. Já as prensas à vapor ou com                            ponto a favor: se alguma telha cair durante
  óleo térmico são recomendadas para                                     sua colocação no telhado, ela não vai quebrar
  produção em larga escala, visando                                      [5].
  otimização de energia no processo.                                          Essa telha também pode representar uma
      Após fusão do polietileno, as placas                               sensível redução no gasto com mantas
  passam por processo de resfriamento, para                              isolantes térmicas. O motivo está num dos
  cura e endurecimento das camadas plásticas.                            elementos que formam a embalagem.
  As espessuras das placas podem variar de 4 a                           Isolante térmico natural, o alumínio da telha
  50 mm, dependendo da quantidade de                                     chega a isolar a temperatura de 25 a 30%.
  material alimentado e da pressão aplicada.                                  Os produtos reciclados estão cada vez
  Espessuras maiores podem ser obtidas                                   mais presentes no setor da construção civil.
  fazendo-se a reprensagem de diversas placas                            Além dos benefícios ecológicos, a
  pré-formadas, colocando-as umas sobre as                               reutilização de materiais traz novas
  outras.                                                                alternativas para engenheiros e decoradores.
      A produção de telhas segue o mesmo                                 Objetos inusitados estão indo parar nos
  processo da fabricação de placas, no entanto,                          canteiros de obras, sendo reaproveitados
  as placas, ainda quentes, são introduzidas em                          também na composição do mobiliário e na
  um processo de prensagem a frio com formas                             decoração de ambientes. Um exemplo bem
  onduladas, em que o material adquire a                                 sucedido de reciclagem ocorre com as
  geometria de telhas ao resfriar. O tempo de                            embalagens de cremes dentais. A partir do
  resfriamento é da ordem de 5 a 10 minutos,                             polietileno (um tipo de plástico resistente)
  dependendo-se da espessura do insumo                                   contido nas bisnagas, pode-se produzir
  produzido.                                                             matéria-prima      para    móveis,     objetos
                                                                         decorativos e, até mesmo, placas para serem
1.2. Telha ecológica                                                     utilizadas como tapumes na construção civil.
                                                                              A Figura 1 apresenta duas amostras da
      A telha ondulada feita de material                                 telhas que serão usadas nos ensaios para
  reciclado é durável e muito resistente ao                              serem feita a caracterização das mesmas.
  tempo, quando comparada a outras telhas.
  Por ser aluminizada, além da durabilidade e
  resistência, ela atua na reflexão da luz solar,
  deixando o ambiente mais fresco e agradável,
  evitando dessa forma o efeito estufa gerado
  pelas altas temperaturas. Elas podem ser
  empregadas tanto para cobertura quanto para
  fechamentos laterais, e trata-se de material
  atóxico, sem restrições ao seu uso. A chapa
  lisa é uma excelente opção para a utilização
  em ambientes internos, conferindo um                                      Figura 1: Amostra das telhas Ecológica e
  aspecto único em painéis comerciais,                                   da de fibrocimento.
  divisórias, forros, peças moldadas, proteção
  de máquinas, fundos de armários, gavetas,
  pisos de barcos, entre outros. Além da
  praticidade e originalidade, essas placas e
  telhas dão um novo destino a um tipo de lixo
D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56              53



2. Materiais e métodos                                                   com dimensões aproximadamente de, 15 cm
                                                                         de altura e 2 cm de largura, (Figura 2).
2.1. Materiais

       Para realização da pesquisa utilizaram-se
   os seguintes materiais:
       Telhas ecológicas: telhas fabricadas com
   resíduos sólidos (embalagem longa vida),
   possuindo em sua composição predominante
   papel, plástico e metal, foram provenientes
   de indústrias do Recife/Pe.
       Telhas     convencionais:    telhas    de
   fibrocimento que envolve o uso de cimento
   Portland e fibras de amianto na sua
   composição, estas ultimas facilmente                                     Figura    2.     Corpos      de    prova
   encontradas no comercio local de Campina                              confeccionados para a realização dos ensaios
   Grande/PB.                                                            mecânicos.
       Para os ensaios de tração e de flexão
   foram confeccionadas vinte corpos de prova,
   sendo dez deles da telha ecológica e dez da
   telha de fibrocimento. Os corpos de provas
2.2. Métodos                                                                 A tensão em uma barra de secção
                                                                         transversal A, sujeita a uma força axial P, é
        Foram realizados diversos ensaios para                           obtida dividindo-se o módulo de P da força
  caracterização das telhas produzidas com                               pela área A[6].
  resíduos     sólidos     e     das      telhas
  convencionais,estas análises foram realizadas                              σ=
                                                                                  P
  na Universidade Federal de Campina Grande                                       A                               (1)
  e na Universidade Federal da Paraíba .

         2.2.1. Caracterização mecânica

     Os ensaios mecânicos foram realizados
  no Laboratório Multidisciplinar de Materiais
  e Estruturas Ativas (LaMMEA), da Unidade
  Acadêmica de Engenharia Mecânica na
  Universidade Federal de Campina Grande.

          Resistência à tração

      Neste ensaio os corpos de prova dos
  materiais foram submetidos a tensões de
                                                                            Figura 3. Corpos de prova preparada para
  tração, conforme a norma ASTM D 698/98.
                                                                         o ensaio de tração.
      A Figura 3 mostra o corpo de prova sendo
  rompido no ensaio de tração pelo
  equipamento de Ensaios mecânicos da marca                                      Resistência à flexão
  LLOYDK intruments LR10K.
                                                                             Neste ensaio os corpos de prova dos
      Para o cálculo da tensão de tração foi
                                                                         materiais foram submetidos a tensões de
  utilizasa a Equação 1, determinando que a
                                                                         flexão, conforme a norma ASTM D 790 /
  força por unidade de área ou intensidade das
                                                                         98.
  forças distribuídas numas certa secção
                                                                             A Figura 4 mostra o corpo de prova sendo
  transversal é chamada de tensão atuante,
                                                                         submetido ao ensaio de flexão em três pontos
  nessa secção transversal, e é indicada pela
  letra grega σ(sigma).
D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56                   54



pelo o equipamento de Ensaios mecânicos da                                        FL
                                                                           CR =
marca LLOYDK intruments LR10K.                                                    b                          (2)
                                                                        Onde: CR é a carga de ruptura (N);
                                                                        F é força de ruptura (N);
                                                                        L é a distância entre as barras de apoio
                                                                      (mm) e;
                                                                        b a largura do corpo de prova (mm).

                                                                          Com a Equação (3), calculou-se o módulo
                                                                      de resistência à flexão.

                                                                                    3FL
                                                                           MRF =
                                                                                    2be²                            (3)

                                                                          Onde: MRF é o módulo de resistência à
   Figura 4. Corpo de prova sendo rompida
                                                                      flexão (MPa), e b a espessura do corpo-de
no ensaio de flexão .
                                                                      prova (mm).
    Foram realizados os testes de resistência à
                                                                             2.2.2. Caracterização físico-química
flexão (máquina universal de ensaios;
10mm/min), segundo a norma NBR 13818
                                                                          A caracterização físico-química foi
(1997). De acordo com esta norma, foram
                                                                      realizada no Laboratório de Caracterização
calculados os valores de Carga de ruptura e
                                                                      de Materiais, da Unidade Acadêmica de
Módulo de resistência à flexão, conforme as
                                                                      Engenharia de Materiais, na Universidade
Equações (2) e (3):
                                                                      Federal de Campina Grande.
                                                                      como determinar a taxa relativa da absorção
      Determinação da densidade                                       da água quando imersos.
                                                                          Foram confeccionados cinco corpos de
    Na determinação da densidade foi                                  prova para cada amostra de telha para a
utilizada a seguinte norma ASTM D792, o                               determinação da absorção de água. Para o
método descreve a determinação da                                     cálculo da absorção de água foi utilizada a
gravidade especifica (densidade relativa) e da                        Equação 8.
densidade de plásticos contínuos.
    Foram confeccionados cinco corpos de                                                     Pumido - Pseco         (8)
                                                                           Absorção( % ) =                  * 100
prova para cada amostra de telha para a                                                         Pseco
determinação da densidade. Para o cálculo da
densidade absoluta foi utilizada a Equação 6.
          m                                                       3. Resultados e discussão
    d=                                             (6)
          V                                                       3.1. Caracterização mecânica
   A densidade aparente foi calculada de
                                                                             3.1.1. Resistência à tração
acordo com a Equção 7.
                                                                          As Figuras 5 e 6 apresentam o
                                                                      comportamento sob tração dos corpos de
                  Pseco                            (7)
   dapa =                                                             prova das telhas ecológicas e de
            Pumido - Psubmerso                                        fibrocimento, respectivamente. Pode-se
                                                                      observar nas curvas do ensaio de tração que a
                                                                      telha ecológica foi rompida com uma força
     Determinação da absorção de água                                 superior e obteve-se um alongamento de
                                                                      ruptura maior, em comparação com a telha de
    Na determinação da absorção de água
                                                                      fibrocimento. A Tabela 1 apresenta os
foram utilizadas as seguintes normas ASTM
                                                                      valores médios da força de ruptura, da área
E96 e ASTM D-570, o método descreve
D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56             55



       da secção transversal e a tensão na                                   Tabela 1. Resistência à tração da telha
   ruptura dos corpos de prova das telhas. Para                              ecológica e da fibrocimento.
   o cálculo da tensão de ruptura na tração foi                              Propriedades       Telha       Telha
   utilizada a Equação 1.                                                                        Ecológica  Fibrocimento
                                                                                                         -4
                                                                             Área (m²)           1,27x10    9,34x10-5
                                                                             Força(N)           1724,25     480,43
                                                                             Tensão     na       14,39      5,16
                                                                             ruptura(MPa)




                                              2000

                                              1800

                                              1600

                                              1400

                                              1200
                                Força (N)




                                              1000

                                              800
                                                                 Amostra 1
                                              600                Amostra 2
                                                                 Amostra 3
                                              400                Amostra 4
                                              200                Amostra 5

                                                0

                                              -200
                                                     0   2          4         6       8         10      12
                                                                   Extensão (mm)


                                       Figura 5. Curvas do ensaio de tração da telha ecológica.

                                              600


                                              500                                         Amostra 1
                                                                                          Amostra 2
                                              400
                                                                                          Amostra 3
                                                                                          Amostra 4
                                                                                          Amostra 5
                                  Força (N)




                                              300


                                              200


                                              100


                                                0


                                                     0       2          4         6         8          10
                                                                   Extensão (mm)


                              Figura 6. Curvas do ensaio de tração da telha de Fibrocimento

   Pode-se observar na figuras 5 e 6 que a força                            telha de fibrocimento a força na ruptura foi
para a telha ecológica se romper foi                                        aproximandamente 480,43 N
aproximadamente a 1724,25 N, enquanto que na                                    Com relação a tensão de ruptura a telha
                                                                            ecológica e a telha de fibrocimento apresentaram

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  • 1. Revista de acesso livre no site www.dema.ufcg.edu.br/revista Revista Eletrônica de Materiais e Processos, v.3.2 (2008) 50-56 ISSN 1809-8797 Avaliação mecânica e físico-química entre telhas convencionais e alternativas usadas em habitações populares D. C. Araújo1*; C. R. S. Morais1, M.E.D. Altides1 1 Universidade de Federal de Campina Grande, Unidade Acadêmica de Engenharia de Materiais, Av. Aprígio Veloso – 882, Bodocongó, 58109 – 970, Campina Grande – PB, Brasil. (Recebido em 18/07/2008; revisado em 18/08/2008; aceito em 18/08/2008) (Todas as informações contidas neste artigo são de responsabilidade dos autores) ________________________________________________________________________________ Resumo: A embalagem Tetrapak® é asséptica, sendo composta de várias camadas de deferentes materiais; papel, polietileno de baixa densidade e alumínio. Estes materiais criam uma barreira que impede a entrada de luz, ar, água e microorganismos. Ao mesmo tempo, não permite que o aroma dos alimentos saia da embalagem. Dentre os materiais produzidos a partir da reciclagem de embalagens Tetrapak®, como móveis, divisórias, peças decorativas, estão às telhas ecológicas. O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento mecânico e físico-químico das telhas ecológicas em comparação com as telhas convencionais (fibrocimento), através da utilização de ensaios de tração e de flexão, densidade e da absorção de água. Nos ensaios mecânicos a telha ecológica mostrou-se mais resistente a tração (14,4 MPa) que a telha de fibrocimento (5,2 MPa). No ensaio de flexão a telha ecológica em comparação com a telha de fibrocimento se mostrou com um módulo de flexão maior que as convencionais, com valores 1,5 MPa e de 0,8 MPa, respectivamente. Na caracterização físico-química telha de fibrocimento se demonstrou mais densa e com uma absorção de água superior a ecológica. Assim, pode-se concluir que as telhas ecológicas proveniente da reciclagem de embalagem longa vida, podem perfeitamente serem utilizadas com as mesmas aplicações das telhas convencionais. Palavras-chave: Telha ecológica; reciclagem; propriedades mecânicas ________________________________________________________________________________ Abstract: The Tetrapak® packing is aseptic and is composed by some layers of different materials; paper, polyethylene of low density and aluminum. These materials create a barrier that hinders the entrance of light, air, water and microorganisms. There is a large variety of products made from the recycling of Tetrapak® such as furniture, drywalls, and decorative pieces. Among all these applications it can be pointed the ecologic tiles. The aim of this work is to evaluate the mechanical and physical-chemistry properties of the ecologic tiles and to compare with the conventional ones (fibrocement), through mechanical tests of tensile and flexural strengths, density and water absorption. The results shown that the tensile strength of the ecologic tiles was more resistant (14.4MPa) than the conventional ones (5.2 MPa). The results from flexural strength of the ecological tile presented values greater than the conventional one, with values of 1.5 MPa. and 0.8 MPa, respectively. In the physical-chemistry characterization the fibrocement tile showed greater density and water absorption bigger than the ecological one. Thus, the ecologic tiles produced by Tetrapak® recycling can easily be used in substitution to the conventional tiles. Keywords: Ecologic tiles; recycling; mechanical properties ___________________________________________________________________________________________ * E-mail: : dannielca@gmail.com (D. C. Araújo)
  • 2. D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56 51 1. Introdução etapa secundária da reciclagem, onde se faz o beneficiamento destas outras camadas. Na sociedade em que vivemos atualmente Uma alternativa para a etapa secundária existe uma grande preocupação com a da reciclagem das embalagens longa vida é a ingestão de resíduos sólidos, comprometendo extrusão das camadas de assim os sistemas naturais, sociais, polietileno/alumínio, que possibilita a econômicos e a saúde ambiental e humana. produção de diversos materiais como Para a maioria dos seres humanos os resíduos brindes, coletores de lixo, base de vassouras, sólidos são considerados lixo, por acreditar e produção de placas e telhas, este último não ter mais serventia. Tendo assim uma objeto deste trabalho [3]. pressa infindável de se livrar do mesmo, sem As placas têm sido empregadas como se preocupar como e onde será descartado. matéria prima alternativa para a indústria Para se ter noção deste problema tomando moveleira e para construção civil. As telhas como base, a cidade de Campina Grande, podem ser usadas em substituição as de onde o lixão recebe diariamente mais de 200 fibrocimento, principalmente em prédios, toneladas de resíduos e apresentando cerca de áreas cobertas e propriedades rurais. 500 catadores. Outro problema da mesma O desenvolvimento e utilização desta cidade refere-se à falta de sensibilização da tecnologia irão proporcionar a redução no maioria da população, pois mesmo com a consumo de matérias-primas naturais, além coleta convencional dos resíduos realizada de reaproveitar os resíduos descartados na pelo carro coletor, três vezes por semana em natureza. O Objetivo deste trabalho foi cada bairro, as famílias depositam os realizar caracterização físico-química, resíduos em terrenos baldios. mecânica e térmica destas telhas e placas, Sob o ponto de vista ecológico, existe a visando à melhoria as suas propriedades e necessidade de se reciclar os resíduos de segurança no emprego das mesmas. Tetrapak®, visto que estas embalagens representam cerca de 1,0% do total de 1.1. Processo de fabricação das placas e resíduos gerados no Brasil, e a sua própria telhas composição multifoliada dificulta a sua decomposição em condições naturais [1]. O princípio do processo de fabricação das Além disso, com o descarte da embalagem, placas e telhas consiste na fusão do material há desperdício de matérias-primas nobres sob pressão e posterior resfriamento [4]. como o alumínio e o papel cartão. Primeiramente, o polietileno contendo Uma das soluções propostas pela alumínio é triturado em pequenos fragmentos reciclagem de resíduos sólidos é o emprego usando-se moinhos de faca. A redução do de embalagens longa vida na fabricação de tamanho do material facilita sua fusão e dá placas e telhas. A composição da embalagem ao produto acabado maior homogeneidade. longa vida é composta basicamente por três Após trituração, o material é disposto em materiais: papel, plástico e metal, que formas, para formatação das chapas. Essas representam as respectivas proporções de formas repletas de polietileno/alumínio são composição: 75%, 20% e 5%. introduzidas em prensas utilizadas para a A etapa primária da reciclagem das produção de placas de compensado. Neste embalagens é realizada em uma indústria processo as prensas são modificadas papeleira, onde as embalagens são diminuindo-se de 8 para 4 bandejas, visando introduzidas em um hidrapulper (grande permitir a entrada do material, já que possui liquidificador, que tem forma de um tanque densidade aparente menor que a madeira. cilíndrico e rotor giratório ao fundo) para Essas prensas normalmente são projetadas extração das fibras de papel, que fornecem para trabalhar com temperaturas menores que alta qualidade aos insumos produzidos [2,3]. 160°C. No processo de fabricação das placas Depois de retirada das fibras de papel, restam e telhas com plástico / alumínio das ainda as camadas de plástico (polietileno) e embalagens longa vida, a temperatura de metal (alumínio) para serem processadas. trabalho é de aproximadamente 180°C, Estes materiais são matérias-prima para a fazendo-se necessário que o sistema de
  • 3. D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56 52 aquecimento seja alterado, para que atinja abundante e pouco aproveitado para temperaturas entre 160 e 200°C [4]. reciclagem. Os sistemas de aquecimento das prensas Em relação à leveza, a telha reciclada existentes no mercado basicamente são três: chega a pesar a metade (12 kg) do modelo através de resistências elétricas, vapor e óleo convencional de fibrocimento. Isso acaba térmico. As prensas elétricas são gerando mais uma série de facilidades, recomendadas para fábricas com pequena principalmente em relação ao transporte. No produção, devido a maior flexibilidade canteiro de obras, essa mistura também é um proporcionada. Já as prensas à vapor ou com ponto a favor: se alguma telha cair durante óleo térmico são recomendadas para sua colocação no telhado, ela não vai quebrar produção em larga escala, visando [5]. otimização de energia no processo. Essa telha também pode representar uma Após fusão do polietileno, as placas sensível redução no gasto com mantas passam por processo de resfriamento, para isolantes térmicas. O motivo está num dos cura e endurecimento das camadas plásticas. elementos que formam a embalagem. As espessuras das placas podem variar de 4 a Isolante térmico natural, o alumínio da telha 50 mm, dependendo da quantidade de chega a isolar a temperatura de 25 a 30%. material alimentado e da pressão aplicada. Os produtos reciclados estão cada vez Espessuras maiores podem ser obtidas mais presentes no setor da construção civil. fazendo-se a reprensagem de diversas placas Além dos benefícios ecológicos, a pré-formadas, colocando-as umas sobre as reutilização de materiais traz novas outras. alternativas para engenheiros e decoradores. A produção de telhas segue o mesmo Objetos inusitados estão indo parar nos processo da fabricação de placas, no entanto, canteiros de obras, sendo reaproveitados as placas, ainda quentes, são introduzidas em também na composição do mobiliário e na um processo de prensagem a frio com formas decoração de ambientes. Um exemplo bem onduladas, em que o material adquire a sucedido de reciclagem ocorre com as geometria de telhas ao resfriar. O tempo de embalagens de cremes dentais. A partir do resfriamento é da ordem de 5 a 10 minutos, polietileno (um tipo de plástico resistente) dependendo-se da espessura do insumo contido nas bisnagas, pode-se produzir produzido. matéria-prima para móveis, objetos decorativos e, até mesmo, placas para serem 1.2. Telha ecológica utilizadas como tapumes na construção civil. A Figura 1 apresenta duas amostras da A telha ondulada feita de material telhas que serão usadas nos ensaios para reciclado é durável e muito resistente ao serem feita a caracterização das mesmas. tempo, quando comparada a outras telhas. Por ser aluminizada, além da durabilidade e resistência, ela atua na reflexão da luz solar, deixando o ambiente mais fresco e agradável, evitando dessa forma o efeito estufa gerado pelas altas temperaturas. Elas podem ser empregadas tanto para cobertura quanto para fechamentos laterais, e trata-se de material atóxico, sem restrições ao seu uso. A chapa lisa é uma excelente opção para a utilização em ambientes internos, conferindo um Figura 1: Amostra das telhas Ecológica e aspecto único em painéis comerciais, da de fibrocimento. divisórias, forros, peças moldadas, proteção de máquinas, fundos de armários, gavetas, pisos de barcos, entre outros. Além da praticidade e originalidade, essas placas e telhas dão um novo destino a um tipo de lixo
  • 4. D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56 53 2. Materiais e métodos com dimensões aproximadamente de, 15 cm de altura e 2 cm de largura, (Figura 2). 2.1. Materiais Para realização da pesquisa utilizaram-se os seguintes materiais: Telhas ecológicas: telhas fabricadas com resíduos sólidos (embalagem longa vida), possuindo em sua composição predominante papel, plástico e metal, foram provenientes de indústrias do Recife/Pe. Telhas convencionais: telhas de fibrocimento que envolve o uso de cimento Portland e fibras de amianto na sua composição, estas ultimas facilmente Figura 2. Corpos de prova encontradas no comercio local de Campina confeccionados para a realização dos ensaios Grande/PB. mecânicos. Para os ensaios de tração e de flexão foram confeccionadas vinte corpos de prova, sendo dez deles da telha ecológica e dez da telha de fibrocimento. Os corpos de provas 2.2. Métodos A tensão em uma barra de secção transversal A, sujeita a uma força axial P, é Foram realizados diversos ensaios para obtida dividindo-se o módulo de P da força caracterização das telhas produzidas com pela área A[6]. resíduos sólidos e das telhas convencionais,estas análises foram realizadas σ= P na Universidade Federal de Campina Grande A (1) e na Universidade Federal da Paraíba . 2.2.1. Caracterização mecânica Os ensaios mecânicos foram realizados no Laboratório Multidisciplinar de Materiais e Estruturas Ativas (LaMMEA), da Unidade Acadêmica de Engenharia Mecânica na Universidade Federal de Campina Grande. Resistência à tração Neste ensaio os corpos de prova dos materiais foram submetidos a tensões de Figura 3. Corpos de prova preparada para tração, conforme a norma ASTM D 698/98. o ensaio de tração. A Figura 3 mostra o corpo de prova sendo rompido no ensaio de tração pelo equipamento de Ensaios mecânicos da marca Resistência à flexão LLOYDK intruments LR10K. Neste ensaio os corpos de prova dos Para o cálculo da tensão de tração foi materiais foram submetidos a tensões de utilizasa a Equação 1, determinando que a flexão, conforme a norma ASTM D 790 / força por unidade de área ou intensidade das 98. forças distribuídas numas certa secção A Figura 4 mostra o corpo de prova sendo transversal é chamada de tensão atuante, submetido ao ensaio de flexão em três pontos nessa secção transversal, e é indicada pela letra grega σ(sigma).
  • 5. D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56 54 pelo o equipamento de Ensaios mecânicos da FL CR = marca LLOYDK intruments LR10K. b (2) Onde: CR é a carga de ruptura (N); F é força de ruptura (N); L é a distância entre as barras de apoio (mm) e; b a largura do corpo de prova (mm). Com a Equação (3), calculou-se o módulo de resistência à flexão. 3FL MRF = 2be² (3) Onde: MRF é o módulo de resistência à Figura 4. Corpo de prova sendo rompida flexão (MPa), e b a espessura do corpo-de no ensaio de flexão . prova (mm). Foram realizados os testes de resistência à 2.2.2. Caracterização físico-química flexão (máquina universal de ensaios; 10mm/min), segundo a norma NBR 13818 A caracterização físico-química foi (1997). De acordo com esta norma, foram realizada no Laboratório de Caracterização calculados os valores de Carga de ruptura e de Materiais, da Unidade Acadêmica de Módulo de resistência à flexão, conforme as Engenharia de Materiais, na Universidade Equações (2) e (3): Federal de Campina Grande. como determinar a taxa relativa da absorção Determinação da densidade da água quando imersos. Foram confeccionados cinco corpos de Na determinação da densidade foi prova para cada amostra de telha para a utilizada a seguinte norma ASTM D792, o determinação da absorção de água. Para o método descreve a determinação da cálculo da absorção de água foi utilizada a gravidade especifica (densidade relativa) e da Equação 8. densidade de plásticos contínuos. Foram confeccionados cinco corpos de Pumido - Pseco (8) Absorção( % ) = * 100 prova para cada amostra de telha para a Pseco determinação da densidade. Para o cálculo da densidade absoluta foi utilizada a Equação 6. m 3. Resultados e discussão d= (6) V 3.1. Caracterização mecânica A densidade aparente foi calculada de 3.1.1. Resistência à tração acordo com a Equção 7. As Figuras 5 e 6 apresentam o comportamento sob tração dos corpos de Pseco (7) dapa = prova das telhas ecológicas e de Pumido - Psubmerso fibrocimento, respectivamente. Pode-se observar nas curvas do ensaio de tração que a telha ecológica foi rompida com uma força Determinação da absorção de água superior e obteve-se um alongamento de ruptura maior, em comparação com a telha de Na determinação da absorção de água fibrocimento. A Tabela 1 apresenta os foram utilizadas as seguintes normas ASTM valores médios da força de ruptura, da área E96 e ASTM D-570, o método descreve
  • 6. D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56 55 da secção transversal e a tensão na Tabela 1. Resistência à tração da telha ruptura dos corpos de prova das telhas. Para ecológica e da fibrocimento. o cálculo da tensão de ruptura na tração foi Propriedades Telha Telha utilizada a Equação 1. Ecológica Fibrocimento -4 Área (m²) 1,27x10 9,34x10-5 Força(N) 1724,25 480,43 Tensão na 14,39 5,16 ruptura(MPa) 2000 1800 1600 1400 1200 Força (N) 1000 800 Amostra 1 600 Amostra 2 Amostra 3 400 Amostra 4 200 Amostra 5 0 -200 0 2 4 6 8 10 12 Extensão (mm) Figura 5. Curvas do ensaio de tração da telha ecológica. 600 500 Amostra 1 Amostra 2 400 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5 Força (N) 300 200 100 0 0 2 4 6 8 10 Extensão (mm) Figura 6. Curvas do ensaio de tração da telha de Fibrocimento Pode-se observar na figuras 5 e 6 que a força telha de fibrocimento a força na ruptura foi para a telha ecológica se romper foi aproximandamente 480,43 N aproximadamente a 1724,25 N, enquanto que na Com relação a tensão de ruptura a telha ecológica e a telha de fibrocimento apresentaram
  • 7. D. C. Araújo et al./ Revista Eletrônica de Materiais e Processos / ISSN 1809-8797 / v.3.2 (2008) 50-56 56 valores de, 14,39±1,27 MPa, e 5,16±0,64 Mpa, absorção de água para posteriormente obter a respectivamente. média do valor da absorção de água. A absorção de água da telha foi 0,53 % e a absorção de água 3.1.2. Resistência à flexão da telha de fibrocimento foi de 23,43 %. As telhas ecologicas apresentaram uma baixa A Tabela 2 faz um comparativo carga de abosorção e água devido principalmente a sua ruptura e do módulo de flexão das duas telhas. origem plástica. Tabela 2. Resistência à flexão da telha 4. Conclusões ecológica e da fibrocimento. As telhas ecológicas proveniente da Telha reciclagem de embalagem longa vida, podem Telha Propriedades Fibro- substituir as telhas convencionais. As mesmas se Ecológica cimento demonstraram ao longo da pesquisa resultados Área (m²) 1,35x10-4 9,34x10-5 melhores que as telhas de fibrocimento tanto na Força(N) 88,46 24,27 caracterização mecânica como físico-química. O Carga de uso das embalagens cartonadas possui um 4,27 1,28 mercado crescente, sendo uma fonte atraente de Ruptura(N) matéria-prima de alta qualidade, em se tratando Modulo da 1,50 0,83 de reciclados, possui alto valor agregado, uma flexão(MPa) vez que tecnologicamente é possível aproveitar toda a embalagem. A contribuição ambiental é, Através dos valores encontrados na tabela 2, sem dúvida, um fator bastante importante, já que é possivel observar a telha de ecológica em a reciclagem é uma a solução para o comparação com a telha de fibrocimento se gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos. mostrou com o ensaio de flexão, com carga de ruptura e um módulo de flexão maior que as Referências convencionais, esse fato está claramente ligado ao tipo de rotor utilizado no processo, que [1] Casagrande, A. G.;Barros M. S.; Freire, J. T. mantém as características da fibra mais próximas Condições de Equilibrio para residuos de das originais, evitando o corte excessivo. O embalagem cartonadas, 2005. maior atrito fibra-fibra, em alta consistência, [2] Neves, F. L. Reciclagem de embalagens promove provavelmente, uma maior fibrilação cartonadas Tetra Pak. O Papel, p.38-45, n. 2, resultando em maiores valores de grau de refino 1999. para tempos de desagregação semelhantes. [3] Zuben, F. von; Neves, F. L. Reciclagem do alumínio e do polietileno presentes nas 3.1.3. Caracterização físico-química Embalagens Cartonadas Tetra Pak. Seminário Internacional de Reciclagem do Alumínio, pág. Determinação da densidade 96–109, 1999. [4] Cerqueira, M. H. Placas e telhas produzidas a A desidade absoluta da telha ecológica foi partir da reciclagem do poloetileno/aluminio 0,95 g/cm³ e da telha de fibrocimento foi de 1,38 presente nas embalagens tetra pak, 2005. g/cm³ e a desidade aparente da telha ecológica [5] Beer, F. P. .Resistêcia dos Materiais. São foi 1,02 e da telha de fibrocimento foi de 1,49. Paulo: Pearson Educativos do Brasil LTDA, As telhas convencionais se demostraram mais 1995. densas devido a peso especifico dos materiais constituintes: fibras de amianto e cimento, enquanto que a telha ecologica possui uma densidade menor devido a sua origem de papel e plástico. Determinação da absorção de água Foram confeccionados cinco corpos de prova para cada amostra de telha, no ensaio de