A influência da Coordenação modular na eficiência energética de

construções em madeira: a energia embutida e a análise de ciclo de

vida completo do material

Candida Pasini Pizzoni (1) Rodrigo Valdeci Martins (2)

(1) Mestranda do programa de pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo – PósArq, UFSC, Brasil.

E-mail: candida.pp@hotmail.com

(2) Mestrando do programa de pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo – PósArq, UFSC, Brasil.

E-mail: rodrigovaldecimartins@gmail.com

Resumo: Ao longo do ciclo de vida dos materiais construtivos, vários fatores afetam o consumo de

energia e a emissão de CO₂. Dentre eles, a energia embutida nos materiais é a responsável por boa

parte da energia final consumida pelo edifício. A análise do ciclo de vida dos materiais construtivos é

essencial para a escolha da melhor tecnologia disponível no mercado a fim de minimizar o impacto

ambiental decorrente da construção dos edifícios. A aplicação da coordenação modular nas

construções em madeira proporciona simplificação, organização, rapidez de produção, redução de

mão-de-obra, evita desperdícios de materiais e de custos, além da fácil montagem e conexão dos

componentes. Com os edifícios tornando-se mais eficientes, a quantidade de energia para a operação

diminui, e a energia embutida torna-se uma parcela considerável. A pesquisa destaca que as

construções em madeira são as construções que demandam menos consumo energético em todas as

fases do seu ciclo de vida e que componentes pré-fabricados de madeira requerem menos energia na

sua fabricação e manutenção, além de emitirem menos quantidade de CO₂ durante sua vida útil. Por

consequência, também diminui o tempo da obra, diminuindo também os gastos com mão-de-obra,

transporte de operários, reduz o tempo e consumo de energia durante a demolição da obra e descarte.

Palavras-chave: Coordenação Modular; Eficiência Energética; Construção em Madeira; Energia

Embutida; Análise do Ciclo de Vida.

Abstract: Over the lifecycle of building materials, many factors affect the energy consumption and

CO₂ emissions. Among them, the energy embedded in the materials is responsible for much of the

final energy consumed by the building. The life-cycle assessment of building materials is essential for

choosing the best technology available to minimize the environmental impact of the building

construction. The use of modular coordination in wooden buildings provides simplification,

organization, speed of production, reducing hand labor, prevents waste materials and costs, as well as

easy installation and connection of components. With buildings becoming more efficient, the amount

of energy for operation decreases and the built-in energy becomes a considerable portion. The

research highlights that the wooden buildings are the buildings that require less energy consumption

at every stage of their life cycle and that prefabricated components of wood require less energy in

their manufacture and maintenance, and emit less amount of CO₂ during its useful life. Consequently

also decreases the time of the work, decreasing also, spending on labor, work, transport workers,

reduces the time and energy consumption during demolition work and disposal.

Keywords: Modular Coordination; Energy Efficiency; Wood Construction; Embodied Energy; Life

Cycle Assessment.

1. INTRODUÇÃO

A coordenação modular, surgida entre a Primeira (1914-18) e a Segunda (1939-45) Guerras Mundiais,

foi fundamental para a reconstrução das casas das regiões atingidas cumprindo requisitos como

rapidez e economia. Esse sistema de modulação de componentes foi pioneiro no Brasil com a NB-

25R, em 1950. Tratava-se de uma normatização para esse tipo de construção.

Dentre os sistemas conhecidos atualmente, destaca-se os sistemas fechados e abertos. Os sistemas

fechados foram os primeiros a serem popularizados na indústria, onde esta fazia componentes que se

encaixavam somente com os da respectiva empresa produtora. Esse sistema é falho e não muito

requisitado pela construção devido à falta de compatibilização com componentes oriundos de outras

empresas. Já os sistemas abertos permitem grande flexibilidade de construção, visto que são

intercambiáveis, ou seja, adequam-se aos componentes produzidos por empresas distintas.

Dentre os sistemas inovadores em construção em madeira, os sistemas abertos em Plataforma podem

ser considerados uma ótima opção para suprir a necessidade habitacional do país. Esse sistema,

defendido com Espíndola (2010), é um sistema coordenado que consiste na pré-fabricação de

componentes que são facilmente montados em obra. Promove simplificação, rapidez, menos demanda

energética, redução de mão-de-obra e desperdícios, por exemplo.

Quando se opta por utilizar materiais mais eficientes energeticamente que outros, como é o caso da

madeira, reduz-se a quantidade de energia que será incorporada ao material ao longo do seu ciclo de

vida. Essa energia é oriunda das fases na qual o material passará ao longo da sua vida útil, como

extração da matéria prima, transporte, montagem, uso, manutenção e possível reciclagem do edifício.

Com os edifícios tornando-se cada vez mais eficientes, a quantidade necessária para operaciona-lo

tende a diminuir, e a energia embutida torna-se uma quantia considerável.

2. OBJETIVO

Tem-se como objetivo analisar de que forma os sistemas e componentes construtivos modulados e pré-

fabricados em madeira influenciam na eficiência energética ao longo do processo de manufatura do

material e ao longo do seu ciclo de vida.

3. JUSTIFICATIVA

Ao longo do ciclo de vida dos materiais construtivos, vários fatores afetam o consumo de energia e a

emissão de CO2. Dentre eles, a energia embutida nos materiais é a responsável por boa parte da

energia final consumida pelo edifício.

A coordenação modular é um sistema dimensional de referência capaz de compatibilizar, racionalizar

e organizar os componentes pré-fabricados a fim de potencializar a obra na fase de montagem. Esse

sistema de manufatura resulta em itens como: organização por parte da empresa e da construção,

rapidez de produção e montagem, redução de mão-de-obra, evita desperdícios, entre outros benefícios.

A justificativa do tema discutido recai no interesse em potencializar as qualidades da madeira como

material construtivo, visto que possui um dos menores índices de energia embutida e emissão de CO2

na fase de manufatura, além do baixo consumo energético durante o ciclo de vida, evidenciando os

benefícios propostos pela modulação dos componentes. Segundo Bauer (2008 p. 437), “na condição de

material de construção, as madeiras incorporam todo o conjunto de características técnicas,

econômicas e estéticas que dificilmente se encontram em outro material.”

4. O EDIFÍCIO MODULAR

4.1. Coordenação modular

Segundo Lucini (2001, p. 23) a coordenação modular é uma “técnica que permite definir e relacionar

dimensões de materiais e componentes em projeto e obra, através de medidas modulares organizadas

por meio de um reticulado espacial de referência”, e também “o sistema dimensional de referência

que, a partir de medidas com base em um módulo predeterminado (10 cm), compatibiliza e organiza

tanto a aplicação racional de técnicas construtivas como o uso de componentes em projeto e obra, sem

sofrer modificações”.

Para Mascaró (1976), a coordenação modular é “um mecanismo de simplificação e inter-relação de

grandezas e de objetos diferentes de procedência distinta, que devem ser unidos entre si na etapa de

construção (ou montagem), com mínimas modificações ou ajustes”.

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 1975), em uma publicação com o título de

Síntese da Coordenação Modular define coordenação modular como “a aplicação específica do

método industrial por meio da qual se estabelece uma dependência recíproca entre produtos básicos

(componentes), intermediários de série e produtos finais (edifícios), mediante o uso de uma unidade de

medida comum, representada pelo módulo”.

Generalizando, a coordenação modular foi criada com o objetivo de compatibilizar elementos

industrializados entre si e também com os elementos produzidos no canteiro de obras. Não é

exclusividade de processos totalmente industrializados e de sistemas construtivos fechados, nem

implica em dependência de fabricantes exclusivos. Ela facilita a união de processos industrializados

com métodos de construção tradicionais, e também a compatibilidade entre elementos produzidos por

fabricantes diversos.

A coordenação modular surgiu na primeira metade do século XX, entre a Primeira (1914-18) e

Segunda (1939-45) Guerras Mundiais, e devido à rapidez introduzida na construção e a economia

proporcionada com sua utilização, foi fundamental para a rápida reconstrução das edificações

residenciais destruídas durante as guerras. A partir do surgimento da coordenação modular, seguiram-

se muitos estudos que aprofundaram seu desenvolvimento e aumentaram a exposição das inúmeras

vantagens que esse método de racionalização traria para a construção civil. (BALDAUF, 2004)

Segundo Baldauf (2004), um dos primeiros a aprovar uma norma de coordenação modular foi o Brasil,

a NB-25R: Modulação das Construções, em 1950. Apesar disso, mesmo com todos os estudos e

promoção para a racionalização da construção, pouco desenvolvimento foi alcançado. E de acordo

com o BNH/IDEH (1976), enquanto que em outros países foram disponibilizados recursos humanos e

materiais para a continuidade dos estudos, no Brasil houve a impossibilidade de continuação das

pesquisas iniciadas.

4.2. Sistemas construtivos

Sabbatini (1989, p. 29) define sistema construtivo como “um processo construtivo de elevados níveis

de organização e industrialização, constituído por um conjunto de elementos e componentes inter-

relacionados e completamente interligados pelo processo”.

4.2.1 Sistemas fechados

As primeiras ideias a serem difundidas no processo de popularização da industrialização na construção

foram a de sistemas fechados. Nesse tipo de sistema as peças produzidas por uma empresa não são

compatíveis com a de outra. A compatibilidade é fechada, ou seja, somente existem entre elementos,

componentes, peças e subsistemas de uma mesma indústria. Sistemas fechados não são muito aceitos,

pois a rigidez proporcionada não é compatível com a situação de mercado de construção, que busca a

aplicação de produtos existentes no mercado. (ESPÍNDOLA, 2010)

4.2.2 Sistemas abertos

Os sistemas abertos definem-se por permitir grande flexibilidade da construção. Nesse sistema de

construção, a aquisição de materiais e componentes para o edifício não está restrita a um único

fabricante, e são intercambiáveis. (SABBATINI, 1989). São sistemas que consistem no encaixe de

diferentes componentes e subsistemas desenvolvidos por pessoas diferentes. (BLACHÈRE, 1977)

Após a 2ª Guerra Mundial, os sistemas abertos foram uma solução eficaz e racional para reconstrução

de habitações. Consiste na pré-fabricação de elementos, adicionando a possibilidade de especialização,

padronização e grande produção. As características de um sistema aberto são estabelecidas como:

componentes intercambiáveis, componentes combináveis e os permutáveis (que podem ser

substituídos por outro ou por um conjunto de outros componentes menores). (BRUNA, 2002).

Baseando-se nas técnicas de coordenação modular, os sistemas abertos tornam possíveis condições de

intercambialidade, combinação de elementos e a flexibilidade das construções. (ESPÍNDOLA, 2010)

4.3. A Pré-fabricação

4.3.1 Construções modulares de madeira

O setor da construção civil é aprimorado a cada dia para que os sistemas e processos construtivos já

consolidados no país sejam otimizados com o desenvolvimento de novas técnicas construtivas, como

por exemplo, os componentes pré-fabricados e padronizados, de fácil execução e manutenção, que

atenda às normas e condicionantes brasileiras.

Dentre os sistemas inovadores, Espíndola (2010) destaca os sistemas abertos em madeira, oriundas de

florestas plantadas, na qual constituem uma opção viável para a prática construtiva habitacional

brasileira, principalmente pelo grande potencial do setor madeireiro no país. Em Santa Catarina, o

pinus, oriundo de floresta plantada, representa 30% do total nacional, sendo o estado considerado o 2º

maior produtor brasileiro. Um dos sistemas construtivos em madeira que pode ser adaptado às

condicionantes brasileiras com o intuito de agregar boas técnicas construtivas e promover o

desenvolvimento tecnológico é o Sistema Plataforma. (ESPÍNDOLA, 2010)

O Sistema Plataforma é entendido, segundo Espíndola (2010), como um sistema de construção

coordenado, que consiste em componentes pré-fabricados e montado facilmente (Figura 1). O sistema

aplica os conceitos de coordenação modular, padronização e conectividade de seus componentes,

contribuindo assim para a implantação de novos processos construtivos. Esse sistema ainda esbarra na

falta de critérios normativos pela NBR 7190 (1997), norma referente às estruturas de madeira, assim

como pouco conhecimento e referências nacionais a respeito do assunto. (DIAS, 2005)

A aplicação da coordenação modular nas construções em madeira proporciona simplificação,

organização, rapidez de produção, redução de mão-de-obra, evita desperdícios de materiais e de

custos, além da fácil montagem e conexão dos componentes. Para que haja a caracterização da casa

modular, segundo Espíndola (2010), retoma-se a definição de módulo, conforme a visão da

manufatura, como um componente ou unidade independente que possibilita a padronização e a

intercambialidade permitindo a criação de variedades. Na casa modular, os módulos são construídos

individualmente e transportados para o canteiro, onde serão unidos e instalados sobre as fundações. O

detalhamento e a precisão dimensional são imprescindíveis, visto que o sistema não permite alterações

dimensionais no canteiro.

Para que esse sistema de fato se transforme em um sistema de coordenação modular compatível com

os outros sistemas já existentes, faz-se necessário a adequação das normas vigentes. Assim, esses

sistemas podem ser considerados como abertos e com conectividade adequada aos outros

componentes. Essa flexibilidade é de extrema importância para que possibilite a aplicação do sistema

construtivo e assim o torne viável e difundido.

FIGURA 1 – Exemplo de subsistemas modulados pré-fabricados no sistema Plataforma de madeira para

proposta de habitação de interesse social.

Fonte: ESPÍNDOLA (2010).

4.4. A relação entre energia embutida e pré-fabricação

Energia embutida é o somatório de toda a energia necessária para a extração, produção, transporte, uso

na construção, manutenção, possível reuso ou destinação de resíduos de uma construção ao longo da

sua vida útil. Em média, em um edifício com vida útil de 50 anos, 40% de toda energia consumida é

energia embutida. Quando há a substituição dos materiais por outros com menos emissão de CO2 e

ganho de energia, esse numero cai para 17%. (THORMARK, 2006)

Estudos realizados em diferentes países, principalmente do hemisfério norte, afirmam que edifícios

construídos com madeira ou com materiais à base de madeira requerem menos energia e emitem

menos CO2 durante a sua vida útil. Isso inclui menos demanda energética para as etapas do seu ciclo

de vida, destacando-se a pré-fabricação como uma grande influência para a redução desta energia

(Figura 2). Isso porque as peças são transportadas prontas de fábrica e agilizam a construção, evitando

o elevado o consumo energético tanto da fabricação de componentes in loco quanto o consumo de

água, utilizados por exemplo nas construções tradicionais de alvenaria. (ZABALZA et. al, 2011).

FIGURA 2 – Demanda de energia primária necessária para a manufatura de diversos materiais construtivos para

a construção de 1 metro quadrado.

Fonte: ZABALZA et.al. (2011).

De acordo com Thormark (2006), a maior parte da energia utilizada na manufatura da madeira é a

energia térmica, utilizada na secagem. Por ser proveniente de um organismo vivo, a madeira contém

uma grande quantidade de água que precisa ser seca antes da utilização, evitando assim danos por

agentes químicos e biológicos e deformações. Quando se compara materiais mais eficientes

energeticamente, como é o caso da madeira, ao aço, no processo de fabricação e manufatura, os

componentes de aço podem ter diferenças de consumo de energia 2 a 3 vezes maiores e utilizarem de 6

a 12 vezes mais combustíveis fósseis.

Com os edifícios tornando-se mais eficientes, a quantidade de energia para a operação diminui, e a

energia embutida torna-se uma parcela considerável. A escolha do material construtivo deve levar em

conta a forma como será executado, o processo de montagem e desmontagem, transporte, reuso e

possível reciclagem dos resíduos, a fim de minimizar os ganhos com energia embutida. O uso total de

energia primária para a construção de estrutura de madeira é de cerca de 70% de toda a energia

utilizada para a construção em concreto. (SATHRE R. et. al. 2009).

4.5. O ciclo de vida das construções em madeira

O ciclo de vida dos materiais é definido como “as fases consecutivas e interligadas de um sistema de

produto, desde a aquisição de matéria-prima ou geração a partir de recursos naturais até a disposição

final” (ISO 14040:2006). A análise do ciclo de vida dos materiais construtivos é essencial para a

escolha da melhor tecnologia disponível no mercado a fim de minimizar o impacto ambiental

decorrente da construção dos edifícios. Segundo Zabalza et. al. (2011), produtos baratos em curto e

médio prazo podem ter altos custos de manutenção e produção, ou gestão de resíduos muito elevados.

Portanto, é fundamental avaliar o ciclo de vida e ter em conta os custos econômicos e ambientais na

hora da escolha da tecnologia mais eco eficiente.

Um terno inovador no cenário brasileiro, porém já difundido em países desenvolvidos, é o chamado

potencial de reciclagem de um material. Considerada a ultima etapa do ciclo de vida, é a destinação

adequada aos resíduos de demolição de um edifício. Os materiais que foram utilizados podem tanto

serem reutilizados em novas construções, reciclados ou levados a aterros específicos. Além de

minimizar os ganhos com a energia embutida, a madeira é igualmente importante para a produção de

edifícios com alto potencial de reciclagem, a fim de reduzir a demanda energética e de matéria-prima

ao longo de um período de tempo prolongado. No Japão, por exemplo, a energia utilizada para

construção de um edifício diminuiu em 25% quando comparada a outro estudo onde materiais não

reciclados foram utilizados. (ZABALZA et. al. 2011).

De uma maneira geral, grande maioria dos materiais atualmente utilizados na construção de edifícios,

tais como: aço, alumínio, cobre, PVC e vidro acarretam em impactos ambientais significativos, devido

ao seu alto consumo de energia para a extração das matérias-primas, além dos numerosos processos de

produção e manufatura que compõem seu ciclo de vida. (ZABALZA, et. al. 2011). Ao analisar um

edifício de escritórios canadense, Zabalza et.al. (2011) observou que a energia embutida numa

estrutura de aço é 1,61 vezes maior do que a de uma estrutura de concreto, que por sua vez é 1,27

vezes maior do que a de uma estrutura de madeira.

Dentre os prós de se utilizar itens modulados de madeira, quando analisados em relação ao ciclo de

vida do material, tem-se que a frequência de transporte dos trabalhadores de construção diminui, bem

como a redução do tempo e do consumo (em média de 38%) de energia durante a demolição de

edifícios. Os indicadores de transporte para os resíduos de demolição foram amortizados em média

50% por causa do peso reduzido. Conclui-se que a madeira e os materiais à base de madeira estão

entre os únicos que demonstram um benefício ambiental tanto na fase de produção dos materiais

construtivos até a fase de uso, o chamado cradle-to-gate, até a fase de uso ao processo final de

reaproveitamento dos resíduos, o chamado gradle-to-grave. (PAJCHROWSKI, et. al. 2013).

5. RESULTADOS OBTIDOS

5.1. O consumo energético do edifício modulado

Os sistemas construtivos realizados em fábrica têm como finalidade as reduções do custo, da energia

gasta na produção, do tempo total da obra e da necessidade de mão-de-obra especializada no canteiro

(ESPÍNDOLA, 2010). De acordo com Espíndola (2010), quando se inclui as vantagens de aplicar o

conceito da coordenação modular ao desenvolvimento destes sistemas, adiciona-se outras vantagens,

como: variedade de combinações e arranjo dos módulos; aumento de quantidade devido aos testes de

desempenho de tais sistemas; introdução de novos materiais e tecnologias mais avançadas no processo

de produção; prolongamento do ciclo de vida do produto, inclusão do alto potencial de reciclagem dos

módulos, entre outros.

De acordo com Pajchrowski et. al. (2013), elementos pré-fabricados de madeira podem demandar mais

energia no processo de manufatura da matéria prima em decorrência do desenvolvimento de materiais

mais eficientes energeticamente. Porém, essa energia embutida na fase de manufatura contribuirá na

economia na fase de uso do edifício, visto que materiais tecnológicos de madeira visam cumprir as

necessidades de conforto térmico sem a necessidade de ventilação mecânica. Um exemplo comum de

utilização destes materiais são as chamadas casas passivas.

O sistema de construção de casas passivas investe na produção de edificações com materiais de alto

desempenho térmico. Para isso, mais energia é utilizada na produção desses sistemas e materiais, ao

mesmo tempo em que o consumo de energia ao longo da vida útil da construção, para resfriamento ou

aquecimento, será dispensável em decorrência da inércia térmica criada no interior da residência.

Segundo Pajchrowski et. al. (2013) a casa passiva de madeira é entendida como a maximização do uso

de um material construtivo, justificado pelo alto potencial tecnológico e funcional.

Em estudo realizado por Pajchrowski et. al. (2013), se comparado o consumo energético ao longo das

fases do ciclo de vida de uma construção convencional de madeira a uma de alvenaria, equivalentes

em área e funcionalidade, tem-se uma redução de energia embutida de cerca de 30%. Já nas

construções passivas de madeira e alvenaria, a energia gasta na pré-fabricação de componentes

eficientes termicamente de alvenaria faz com que a energia embutida neste material seja quase 60%

maior do que nos componentes de madeira.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A pesquisa destaca que as construções em madeira são as construções que demandam menos consumo

energético em todas as fases do seu ciclo de vida, desde a extração de matéria prima até a reciclagem

do material. Componentes pré-fabricados de madeira requerem menos energia na sua fabricação e

manutenção que outros sistemas construtivos, como a alvenaria tradicional, por exemplo, além de

emitirem menos quantidade de CO2 durante sua vida útil. Com os sistemas pré-fabricados diminui-se

o tempo da obra, diminuindo-se também, por consequência, gastos com mão-de-obra e transporte de

operários. Também reduz o tempo e consumo de energia durante a demolição da obra e descarte dos

resíduos.

Atualmente, o setor da construção em madeira adota técnicas inadequadas à realidade do país, fazendo

com que a população crie preconceitos e associe este tipo de construção à baixa qualidade e ao baixo

desenvolvimento tecnológico. Sistemas construtivos abertos e modulados, como é o caso do sistema

Plataforma de madeira, proporcionam uma série de benefícios tanto em relação a eficiência energética

das construções quanto à agilidade e garantia de cumprimento dos requisitos mínimos exigidos. O

sistema aberto de coordenação possuem um rico detalhamento e precisão dimensional, evitando

desperdícios e erros na compatibilização de componentes.

Quando se exige que o material tenha seu potencial tecnológico e funcional explorado ao máximo, os

sistemas construtivos em madeira e a base de madeira cumprem esse requisito demandando muito

menos energia nos processos ligados ao ciclo de vida do que materiais comumente utilizados na

construção civil, como alvenaria de tijolos e concreto, como frisa Pajchrowski et. al. (2013).

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