Ao lado dos EUA, o Brasil é considerado uma das referências mundiais na fabricação de usinas de asfalto. Aqui, essa competitividade também se deve à precariedade da malha rodoviária brasileira, que precisa ser construída, recapeada ou passar por manutenções. Os números reforçam a tese: 61,8% das rodovias brasileiras são consideradas irregulares, ruins ou péssimas, como aponta pesquisa realizada pela Confederação Nacional do Transporte (CNT) em 2017, que avaliou uma extensão de 105.814 km da malha rodoviária nacional.

Em relação à qualidade do pavimento, a pesquisa também aponta que 50% estão em estado regular, ruim ou péssimo. Se, por um lado, essa condição depõe contra a infraestrutura do país, por outro, abre uma janela de oportunidades para os fabricantes internacionais fortalecerem a penetração de suas tecnologias. E, por conhecer as características das misturas asfálticas brasileiras, a indústria desenvolve equipamentos com sistemas mecânicos e eletrônicos de última geração, para produzir um pavimento que atenda à realidade local. Mas, obviamente, depende do mercado, das concessionárias e dos gestores públicos fazer um melhor uso desses recursos.

Bons exemplos disso são as Misturas Pré-Misturadas a Quente (PMQ) e o Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ), que – como os nomes indicam – são produzidos em usinas de asfalto a quente, constituídos de agregados graúdos, finos e filer, além do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP). Já o Pré-Misturado a Frio (PMF), que é usinado a frio (como em uma usina de solos), apresenta a emulsão asfáltica – uma mistura do CAP com água e aditivo emulsificante – como ligante.

MATERIAIS

O CAP é um material com características visco-elásticas (ou seja, de comportamento viscoso e elástico) e necessita de aquecimento para que possa fluir. Dependendo da curva entre temperatura e viscosidade, seu aquecimento é feito em tanque a aproximadamente 150oC. Já a emulsão asfáltica é uma mistura de CAP com água e aditivo emulsificante em uma proporção aproximada de 50% (CAP), 49% (água) e 1% (aditivo), podendo variar conforme as características de fabricação. A emulsão apresenta fluidez à temperatura ambiente e adere aos agregados com umidade.

Contudo, a qualidade de uma mistura asfáltica depende do tipo e da proporção dos materiais utilizados. Insumos de baixa qualidade, por exemplo, geram misturas ruins, enquanto os de boa qualidade podem produzir misturas superiores, se bem projetadas. Por critérios econômicos, em regra utilizam-se os agregados disponíveis na região onde o asfalto é produzido, que podem ter características boas ou ruins – embora o processo de britagem tenha papel relevante na granulometria e na forma dos agregados, ele não altera as características básicas da rocha-mãe.

O CAP, por sua vez, é produzido nas refinarias controladas pela Petrobrás e possui características limitadas ao tipo de petróleo e processo de refino. De maneira geral, apresenta grande suscetibilidade térmica, ou seja, suas características são altamente variadas com a temperatura. “Em altas temperaturas de serviço, o asfalto brasileiro convencional apresenta um comportamento predominantemente viscoso, razão pela qual se observa muita deformação permanente no verão”, detalha Jandrei Goldschmidt, gerente de marketing da Ciber.

É por isso que, quando se pretende produzir materiais de maior qualidade, são incorporados aditivos à mistura, como polímeros ou borracha de pneus usados, que reduzem a suscetibilidade térmica do ligante e fazem com que ela se torne mais elástica, mesmo em temperaturas mais altas. Para um pavimento flexível, todavia, é fundamental que as estruturas de base também sejam bem dimensionadas. “Nesse aspecto, contradizemos as normas do DNIT, que especificam camadas estruturantes por meio da resistência à penetração, medida de rigidez com base no ensaio CBR”, avalia Goldschmidt. “Sabe-se que a flexibilidade das camadas estruturantes é tão relevante quanto sua rigidez, porém, isso não está especificado pelo DNIT. Assim, a melhor forma é dimensionar as camadas de base por meio de métodos mecanísticos.”

ESPECIFICAÇÕES

De acordo com Goldschmidt, atender às normas (leia Box ao lado) é uma tarefa até simples, uma vez que os critérios mais rigorosos estão relacionados às especificações dos materiais. “Se avaliarmos a norma do DNIT ES 031/2006, o principal impacto na produção está no desenvolvimento da curva granulométrica. No entanto, as variações em cada peneira permitidas pela norma são grandes, com variação absoluta de 7% a 2% para as peneiras de ¾’ e #200”, explica. “Essa flexibilidade está de acordo com as usinas antigas, produzidas há aproximadamente 15 anos e que são referências para a norma vigente.”

Segundo o especialista, as características das usinas atuais vão muito além dos requisitos definidos pelas normas. Afinal, os equipamentos modernos são projetados conforme as reais necessidades dos produtores de misturas asfálticas, dosando precisamente os agregados para garantir excelência à construção da curva granulométrica e acuracidade ao CAP. Com isso, garantem o teor e a relação entre filler/betume (divisão entre a porcentagem de agregados passantes na peneira #200 e a porcentagem de CAP) do projeto.

Como ressalta Goldschmidt, a Ciber é uma das fabricantes que produz usinas que secam completamente todos os tipos de agregados, um critério básico para a boa adesão. Os agregados apresentam umidade em sua superfície e dentro dos poros permeáveis a água. Para remoção da umidade superficial, um sistema térmico simples pode ser suficiente, desde que tenha energia adequada do queimador e baixo tempo de secagem. “Mas para remoção da umidade absorvida nos poros, há necessidade de maior tempo de troca de calor entre os gases resultantes da combustão e os agregados”, pondera o gerente. “Logo, é uma questão de quantidade de energia térmica e tempo de exposição dos agregados a essa energia.”

Quanto à mistura entre os agregados e o CAP, o executivo explica que a norma ES 031/2006 indica apenas ensaios para determinação da adesividade entre os materiais, mas não estabelece critérios de homogeneidade da mistura. A capacidade de adesão entre os agregados e o ligante asfáltico depende diretamente das características destes materiais, principalmente dos minerais constituintes dos agregados e sua porosidade. “Agregados que apresentam grande quantidade de argilominerais, principalmente os da classe das esmectitas, não têm boa adesão ao ligante asfáltico por conta da umidade retida e do PH ácido”, diz ele.

Outra característica importante da nova geração de usinas é o controle automático do tempo de mistura entre os agregados e o CAP, conforme as características intrínsecas dos materiais utilizados. Assim, misturas com boa capacidade de adesão podem ficar menos tempo no misturador, enquanto as misturas com baixa capacidade ficam mais tempo.

MISTURADOR

Na mesma toada, a Bomag Marini produz usinas de série contínua com todos os componentes necessários para a produção de variados tipos de misturas asfálticas. O sistema de dosagem dos materiais é um dos principais destaques, uma vez que o objetivo é cumprir com o traço previamente especificado em laboratório, levando em consideração a função e as características dos materiais. “As usinas móveis contínuas operam com sistema de dosagem por pesagem dinâmica, ou seja, de modo contínuo”, comenta Walter Rauen, CEO da Bomag Marini Latin America. “A lógica da programação é essencial para manter de forma constante e contínua a perfeita proporção de CAP da mistura, evitando variações e trazendo economia ao usuário.”

Outro destaque, de acordo com ele, é o misturador externo rotativo, que produz misturas convencionais, como asfaltos modificados com polímeros ou asfalto borracha, além de misturas a quente como o asfalto espumado. O design desse misturador possui aletas e revestimentos do fundo parafusados, para facilitar a manutenção e reduzir o custo operacional. De acordo com Rauen, esses componentes são fabricados em aço de alta resistência abrasiva e possuem vida útil quatro vezes maior que um misturador tradicional. “Dentre as vantagens desse produto, destacam-se grande energia mecânica para o processo de mistura, zona de mistura com baixíssimos níveis de oxigênio, maior tempo de mistura para garantir perfeita homogeneidade dos materiais, sistema exclusivo de mistura em duas etapas, baixo custo de manutenção, economia de energia e capacidade de adição de RAP, fibras, filler e finos”, detalha.

A linha de usinas Magnum Max e Titanium, diz ele, já possui a pré-disposição do anel de RAP como padrão, podendo processar até 30% de material reciclado. O projeto do secador e misturador Marini garante um tempo de mistura seca para troca térmica entre os agregados virgens e o material reciclado, um aspecto fundamental para se trabalhar com alta capacidade de RAP e garantir qualidade à mistura final. “O design do secador garante que o RAP não entre em contato com a chama do queimador, uma vez que os gases gerados na troca térmica entre o RAP e os agregados virgens quentes são incinerados antes de seguirem para o filtro de mangas, garantindo maior vida útil às mangas, além de não prejudicar o meio ambiente”, pontua Rauen.

PRODUÇÃO

Com os modelos ACM100 e ACM140, a série Prime da Ammann oferece capacidade produtiva de 100 a 140 t/h. De acordo com Marcelo Prado Ritter, coordenador de vendas e marketing da Ammann do Brasil, são usinas que reúnem todos os conceitos intrínsecos à produção asfáltica contínua. “Desde o desenvolvimento do produto à utilização dos core components do sistema, as usinas são baseadas em um conceito integrado, que inclui controles, tambor-secador, queimador, misturador e filtro”, explica Ritter. “Essas características possibilitam uma solução completa e otimizada, com todos os elementos coordenados de forma precisa, desde a análise do processo de criação dos componentes do sistema até os controles para todos os componentes.”

Segundo o coordenador, as usinas realizam pesagem dinâmica individual de cada um dos agregados. Abaixo do silo de agregados ou material granulométrico estão posicionadas as correias dosadoras, com correções instantâneas de velocidade de acordo com o peso detectado por célula de carga. A dosagem ocorre de maneira simultânea entre todas as correias com os diferentes tipos de agregados. “A série Prime dispõe de sistema de dosagem de agregados composto de três dosadores individuais, cada um equipado com dispositivo próprio de pesagem individual, que possibilita a dosagem precisa dos diferentes componentes da massa asfáltica”, complementa. “Assim, é possível ajustar de forma precisa todos os componentes aos seus valores reais, garantindo precisão de dosagem”, conclui Ritter.

Normas legais estabelecem critérios de produção e aplicação

De acordo com a regulamentação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), o CBUQ ou concreto asfáltico deve ser produzido em usina de asfalto a quente e aplicado como revestimento ou camada de ligação de pavimentos flexíveis. A especificação ES 031/2006 norteia os principais critérios da mistura, que tem uma densidade com curva bem graduada, de forma que os agregados mais finos preencham os vazios deixados pelos agregados mais grossos, resultando em uma mistura com baixo volume de vazios (normalmente, com 4%).

Geralmente, as fabricantes de usinas de asfalto mostram ao mercado como as misturas devem ser produzidas. A partir daí, o cliente estabelece qual a taxa de produção da usina mais conveniente para sua dinâmica de produção e escolhe os opcionais apropriados às especificidades da obra. Nesse sentido, o gerente de marketing da Ciber, Jandrei Goldschmidt, informa que o PMQ, também produzido em usina de asfalto a quente, é mais aplicado como camada sobrejacente ao revestimento, com função de camada porosa de atrito. De acordo com ele, nesse caso é aplicada a norma DNIT ES 386/99. “Muitas vezes, é constituído de CAP modificado por polímeros com volume de vazios maior que o CBUQ, pois apresenta curva granulométrica mais aberta”, observa.

O PMF difere das misturas supracitadas pelo ligante e modo de produção a frio. Assim, a norma do DNIT ES 390/99 orienta que essas misturas possuam curva granulométrica aberta e sejam utilizadas como camada de base, regularização ou subjacente ao revestimento do pavimento. “O DNIT estabelece critérios semelhantes na determinação dos agregados utilizados para as três tecnologias, com destaque para a abrasividade Los Angeles, o índice de forma, a adesividade e a quantidade de argila presente na fração areia”, descreve Goldschmidt. “No que tange ao ligante utilizado, as misturas CBUQ e PMQ são compostas de CAP e, muitas vezes, o ligante do PMQ é modificado com polímeros elastoméricos. Já o PMF pode utilizar emulsão com polímeros.”

Já Walter Rauen, CEO da Bomag Marini Latin America, pondera sobre o tipo de obra e pavimento flexível a ser aplicado, esclarecendo que isso depende muito do projeto do pavimento que, por sua vez, baseia-se nas condições de uso a que será submetido. “As aplicações mais comuns para o PMQ são camada de regularização, de ligação, binder, ou base”, especifica. “Já o CBUQ é empregado nas camadas de rolagem, intermediária e de ligação, enquanto o PMF é mais bem aproveitado em condição de baixo volume de tráfego e reparos menos exigentes.”