AVALIAÇÃO DE MATERIAIS REFLETORES EM SINALIZAÇÃO VIÁRIA. EFICÁCIA REFLETIVA DE DIFERENTES TIPOS DE MATERIAIS EM PLACAS E FAIXAS DE PEDESTRES.

Ciências Exatas e da Terra, Engenharia, Volume 29 - Edição 140/NOV 2024 / 23/11/2024

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202411211345

Tiago Lima do Nascimento1

RESUMO: Este estudo investiga a eficácia de diferentes materiais refletores utilizados na sinalização viária, com foco em placas e faixas de pedestres. Esta pesquisa analisa as propriedades químicas, a durabilidade e a eficiência de reflexão desses materiais sob diversas condições de iluminação e climáticas. Os resultados demonstraram que alguns materiais refletores se destacam em termos de visibilidade e resistência e contribuem significativamente para a segurança no trânsito.

PALAVRAS-CHAVE: Materiais refletores. Tipos de materiais refletores. Sinalização de tráfego. Placas de sinalização. Faixas de pedestres.

1. INTRODUÇÃO

A sinalização viária é condição indispensável para uma circulação segura, pois informa aos motoristas e pedestres as regras para circular nas instalações viárias. Os materiais reflexivos produzidos em todas as placas de sinalização ou faixas pedestres precisam ser eficazes, visto que sua capacidade para refletir a luz é um fator fundamental da segurança noturna e condições de visibilidade. Cada etapa de coleta de amostras representa um trabalho experimental de grande responsabilidade. Com o aumento da urbanização e o fluxo excessivo de veículos, torna-se essencial uma avaliação criteriosa dos materiais.

Este artigo analisa os diferentes tipos de materiais refletores onde foi investigado suas propriedades químicas, desempenho e durabilidade em condições reais com a finalidade de contribuir para a melhoria na segurança do trânsito e sinalização viária.

2. METODOLOGIA

A metodologia adotada neste estudo foi realizada em diversas etapas, foram utilizadas desde a coleta de amostras de diferentes materiais refletores até a realização de análises químicas detalhadas e testes de desempenho.

2.1. AMOSTRAGEM DE EXEMPLARES

Para os fins desta investigação, selecionamos os tipos de materiais reflexivos que são de uso comum na sinalização rodoviária, tendo em conta a sua aplicação em placas e faixas de pedestres. As amostras foram adquiridas de vários fornecedores conhecidos e a seleção teve em conta a sua popularidade bem como a sua aplicação prática. A lista dos materiais coletados foi:

1. MICROESFERAS DE VIDRO: Este material é muito usado porque tem a capacidade de refletir a luz em todas as direções. Isso significa que poderá ser visto em vários ângulos,seja de dia ou de noite. As amostras foram coletadas em diferentes granulometrias com o objetivo de avaliar o efeito do tamanho das microesferas sobre a refletância.2.

2. FILMES DE POLIESTER: Filmes de poliéster são conhecidos por sua resistência à abrasão e longa duração. A partir de diversas formulações e espessuras obtivemos amostras, incluindo variações que foram aditivadas para aumentar a refletividade.

3. MATERIAIS DE ALTA INTENSIDADE: Com uma base de vidro prisma, esses materiais são projetados para dar o valor mais alto a refletância noturna de luz. As amostras foram selecionadas por suas especificações técnicas e pelo desempenho na sinalização de tráfego.

As amostras foram armazenadas em um ambiente controlado por recipientes feitos para garantir a proteção contra contaminações ou danos de qualquer tipo, fechados hermeticamente e rigorosamente manejados de acordo com as normas até que eles fossem submetidos à análise. A escolha desses materiais visa dar ao leitor uma visão abrangente sobre as opções disponíveis para sinalização viária e o nível de eficácia respectivamente associados a cada uma.

2.2. ANÁLISE QUÍMICA

As amostras coletadas sofreram uma série de análises químicas para caracterizar suas propriedades e entender como essas características influenciam a eficiência especifica reflexiva, reflexividade rigidez numa vida útil longa. As técnicas empregues foram as seguintes:

  • ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO (FTIR): esta técnica foi usada para identificar os grupos funcionais das amostras de material refletor. Nós analisamos por meio de um medidor de FTIR (espectrômetro), onde as amostras foram preparadas com o método das pastilhas de KBr. A leitura do espectro foi feita a partir de 400-4000 cm⁻¹, permitindo a identificação de ligações químicas específicas como grupos –OH, – CO e outras funcionalidades que podem afetar as propriedades físicas dos materiais. A interpretação dos espectros foi feita com base na literatura específica, a fim de correlacionar os grupos funcionais com características de refletância.
  • ANÁLISE TÉRMICA: Para avaliar a estabilidade térmica dos materiais, foi utilizada a termogravimetria (TG) e a análise diferencial de calor (DSC). A análise TG permitiu observar a perda de massa das amostras em função da temperatura, proporcionando informações sobre a decomposição e a resistência térmica. As amostras foram aquecidas em uma atmosfera inerte, e as curvas de perda de massa foram registradas em função da temperatura, variando de ambiente até 600 °C. A análise DSC foi realizada simultaneamente para determinar as transições térmicas, como fusão e cristalização, o que contribuiu para a compreensão das propriedades térmicas e sua relação com a durabilidade dos materiais em condições de uso real.

2.3. TESTE DE REFLEXÃO

Para realizar a avaliação de reflexão dos materiais, realizou-se um teste de refletância através de um espectrofotômetro. As amostras foram posicionadas em diferentes ângulos de incidência 0°, 30°, 45°, e 60° e sob diferentes condições de iluminação que simulam a iluminação natural e artificial. A refletância foi medida dentro do intervalo de 400 a 700 nm, abrangendo a iluminação visível. Os resultados foram usados para determinar a eficiência de reflexão nos diferentes ângulos, possibilitando uma análise comparativa entre os materiais do tipo e seu desempenho sob condições reais.

2.4. TESTE DE DURABILIDADE

Para estimar o impacto da exposição de longo prazo nas propriedades refletoras do material, as amostras foram expostas a condições climáticas simuladas. Esse procedimento testou a durabilidade e a manutenção das propriedades reflexivas na ausência de danos visuais. É importante notar que uma amostra de controle não foi exposta às condições de campo devido à falta de ferramentas adequadas para tal. As amostras foram colocadas em câmaras climáticas que imitavam condições de campo, com variações de umidade entre 30% e 90%, e temperaturas variando de -10 °C a 70 °C, ao mesmo tempo, tendo ciclos de exposição à radiação ultravioleta de acordo com as normas de teste G155 de radiação ultravioleta da ASTM. Após os períodos de proteção, as amostras foram revistas quanto a danos e refletância, o que permitiu análises de crescimento ao longo do tempo. Todos os dados obtidos fornecem verdades sobre a longevidade e a eficácia do material em condições de teste.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA

Os resultados obtidos a partir do FTIR permitiu obter informações valiosas sobre a composição química dos materiais refletores investigados. A seguir, apresentamos os resultados obtidos para cada tipo de material.

  1. MICROESFERAS DE VIDRO: Observe-se que, no caso das microesferas de vidro, os espectros FTIR demonstraram a presença de grupos funcionais associados a sílica (SiO₂), que é um componente fundamental das microesferas de vidro. A absorção em aproximadamente 1100 cm⁻¹ é característica da vibração de estiramento do grupo Si-O, indicando a pureza e a qualidade das microesferas. A análise também mostrou não haver impurezas orgânicas significativas, o que sugere que as microesferas têm uma estrutura interna consistente; portanto, um desempenho de reflexão elevado. Essa predominância de sílica também está relacionada à resistência a condições climáticas desfavoráveis, tornando esse material uma escolha popular para a sinalização viária.
  2. FILMES DE POLIÉSTER: As análises FTIR demonstraram a presença de grupos funcionais como –C=O (carbonila) e –C–O (éster), representados por regiões de absorção entre 1700 e 1200 cm⁻¹. Esses grupos funcionais estão associados a poliamidas e aditivos que lhe conferem resistência à abrasão, característica crítica para aplicações em sinalização rodoviária, onde o desgaste mecânico é uma preocupação. Além disso, as ligações que indicam a flexibilidade do material também implicam que os filmes de poliéster podem manter suas propriedades reflexivas mesmo sob condições de estresse físico, contribuindo para sua durabilidade ao longo do tempo.
  3. MATERIAIS DE ALTA INSTENSIDADE: Os espectros FTIR dos materiais analisados mostram uma composição química complexa. Prismas de vidro e resina sintética formam os componentes. Em torno de 800-1000 cm⁻¹, o sinal corresponde a vibrações de estiramento principais do vidro, os picos entre 1500-1700 cm⁻¹ estão relacionados com os grupos funcionais de resinas, adesão e a resistência à intempérie. A combinação de todas essas características otimiza a reflexão da luz, proporcionando que a visibilidade seja mantida em diversas condições de iluminação. Esta própria estrutura multifacetada é vantajosa para a qualidade oferecida ao trazer a alta eficiência dos materiais de alta intensidade.

TABELA 1: COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS MATERIAIS

MaterialComposição QuímicaObservações
Microesferas de VidroSílicaAlta refletância, sensível a ângulos
Filmes de PoliésterPoliéster com aditivosBoa resistência á abrasão
Materiais de Alta IntensidadePrismas de vidro, resinasÓtima reflexão, alta durabilidade

Fonte: Os dados foram coletados a partir de análises laboratoriais realizadas pelo autor durante o estudo, utilizando espectroscopia de infravermelho (FTIR) e outras técnicas de caracterização química.

Em resumo, pode-se concluir que as análises químicas realizadas por meio da espectroscopia FTIR mostraram que cada material refletor foi caracterizado por resultados únicos que influenciam diretamente em sua eficácia na sinalização viária. Dessa forma, é fundamental entender as composições para selecionar as opções de materiais que não atendam somente aos padrões de visibilidade, mas que também possam garantir a durabilidade e resistência em ambientes urbanos.

3.2. DESEMPENHO DE REFLEXÃO

Os testes de refletância realizados com um espectrofotômetro revelaram uma análise detalhada da eficiência de reflexão dos diferentes materiais sob condições controladas. A seguir, apresentamos uma descrição dos resultados obtidos para cada tipo de material:

1. MICROESFERAS DE VIDRO: Os testes mostram que as microesferas de vidro apresentaram alta eficiência de reflexão quando foram expostas à luz direta. Em condições ideais, a refletância atingiu valores superiores a 80% na faixa de luz visível. No entanto, observou-se uma redução significativa na refletância em ângulos agudos, especialmente acima de 30 graus. Essa diminuição pode ser atribuída à geometria das microesferas, que, embora projetadas para refletir a luz em diversas direções, têm sua eficiência comprometida em ângulos menos favoráveis. Os resultados mostram que, embora as microesferas sejam eficazes em situações de iluminação direta, sua performance pode ser limitada em cenários onde a incidência da luz não é perpendicular, o que é uma consideração importante para a sinalização viária.

2. FILMES DE POLIÉSTER: Os filmes de poliéster mostraram uma refletância satisfatória em uma variedade de ângulos, com valores que variaram entre 60% e 75%. Essa variação em diferentes ângulos de incidência é uma característica positiva, pois permite que esses materiais mantenham uma visibilidade razoável em diversas condições de uso. No entanto, a refletância dos filmes de poliéster foi inferior à das microesferas de vidro, especialmente em ângulos retos, onde as microesferas superaram significativamente. Isso mostra que, embora os filmes de poliéster sejam uma escolha viável, a intensidade reflexiva pode ser um fator limitante em situações de baixa luminosidade.

3. MATERIAIS DE ALTA INTENSIDADE: Os materiais de alta intensidade se destacaram como os mais eficazes entre os testados, apresentaram alta refletância de forma consistente, com valores superiores a 85% em todas as condições de iluminação e em diferentes ângulos. Esses materiais demonstraram um desempenho superior mesmo em ângulos agudos, mantendo uma refletância estável, o que é de extrema importância para a segurança viária. A estrutura prismática desses materiais maximiza a reflexão da luz e proporciona visibilidade ideal em cenários urbanos em especial em condições noturnas ou de baixa luminosidade. Os resultados sugerem que os materiais de alta intensidade são a melhor escolha nesse âmbito, pois garantem performance confiável em diversas situações.

Em resumo, os testes de refletância mostram que a escolha do material refletor deve considerar não apenas a eficiência sob luz direta, mas também o desempenho em diferentes ângulos e condições de iluminação. Os resultados obtidos forneceram informações valiosas para a melhor seleção de materiais para sinalização viária, visando otimizar a segurança e a visibilidade para motoristas e pedestres.

3.3. DURABILIDADE

Os materiais refletores foram submetidos a teste de durabilidade e foram expostos a condições climáticas simuladas para avaliar a degradação e a manutenção das propriedades reflexivas ao longo do tempo. As condições de teste incluíram exposição à radiação ultravioleta (UV), umidade elevada e temperaturas diversas, representando condições ambientais que os materiais enfrentam em aplicações reais.

Após um período de exposição de 18 meses, as amostras foram reavaliadas em termos de refletância e integridade física. Os resultados foram organizados na Tabela 2, que resume a durabilidade observada de cada tipo de material.

TABELA 2: DURABILIDADE DOS MATERIAIS

Fonte: Os dados foram obtidos a partir de testes de durabilidade realizados em laboratório, simulando diversas condições climáticas, incluindo exposição à radiação UV, umidade e temperaturas diferentes, conforme metodologia descrita no artigo. As medições de refletância foram realizadas após 6, 12 e 18 meses de exposição.

3.4. ANÁLISE DOS RESULTADOS

  1. MICROESFERAS DE VIDRO: As microesferas de vidro mostraram uma refletância inicial de 85%, que caiu para 50% após 18 meses de exposição. Essa degradação ocorreu em virtude da fragilidade do material e à sua sensibilidade ao desgaste em condições climáticas adversas, resultando em perda significativa da eficiência reflexiva, especialmente em ângulos agudos.
  2. FILMES DE POLIÉSTER: Os filmes de poliéster mostraram uma refletância inicial de 70%, se mantendo estável ao longo do tempo, com uma refletância de 55% após 18 meses. Embora as propriedades reflexivas tenham diminuído, o material demonstrou boa resistência ao desgaste, com sinais de degradação visíveis principalmente em áreas de alta abrasão. Isso indica que apesar desse material não ser o mais reflexivo, os filmes de poliéster oferecem uma durabilidade aceitável.
  3. MATERIAIS DE ALTA INTENSIDADE: No que diz respeito aos materiais de alta intensidade, iniciaram com uma refletância de 90% e mantiveram uma excelente performance ao longo do período de teste, apresentando refletância de 78% após 18 meses. Essa resistência é atribuída à sua composição que combina prismas de vidro e resinas, proporcionando uma durabilidade superior em condições climáticas diferentes. Os dados sugerem que esses materiais são altamente recomendados para aplicações em sinalização viária.

Em conclusão, os testes de durabilidade demonstraram diferenças significativas na resistência e na manutenção das propriedades reflexivas entre os diferentes materiais. Os dados obtidos são importantes para optar pela escolha de materiais para sinalização viária, assegurando segurança e visibilidade em longos períodos de uso.

4. CONCLUSÕES

A avaliação realizada sobre os materiais refletores em sinalização viária destacou diferenças importantes no que diz respeito a desempenho e durabilidade, reforçando a importância de uma seleção criteriosa desses materiais para garantir a eficácia da sinalização e a segurança no trânsito.

Os resultados obtidos demonstraram que:

  1. MATERIAIS DE ALTA INTENSIDADE: Este tipo de material se destacou como a opção mais eficaz para aplicações em placas e faixas de pedestres. Com uma refletância consistente e superior a 78% após 18 meses de exposição a condições climáticas diferentes, os materiais de alta intensidade garantiram a melhor performance em todos os ângulos de incidência que foram testados. Sua composição que combina prismas de vidro e resinas, contribuiu para uma alta resistência à degradação, permitindo que a visibilidade fosse mantida em situações de baixa iluminação e em ambientes urbanos desafiadores.
  2. MICROESFERAS DE VIDRO: Embora apresentassem uma alta eficiência de reflexão inicial, as microesferas de vidro demonstraram uma degradação significativa ao longo do tempo, com uma perda de refletância de 35% após 18 meses. Essa diminuição acentuada especialmente em ângulos agudos, sugere que, apesar de sua eficácia em condições ideais, as microesferas podem não ser a melhor escolha para locais com exigências de visibilidade constante e em ângulos variados.
  3. FILMES DE POLIÉSTER: Os filmes de poliéster mostraram um desempenho intermediário. Apesar de uma refletância inicial razoável, a durabilidade e a resistência ao desgaste foram inferiores às dos materiais de alta intensidade. Esses filmes mantiveram uma refletância aceitável, mas a degradação observada em áreas de alta abrasão limita sua aplicação em situações de intenso tráfego e exposição a condições climáticas rigorosas.

Este estudo contribui para a escolha informada de materiais para sinalização viária, dando a importância da necessidade de considerar tanto a eficiência reflexiva quanto a durabilidade ao longo do tempo. Os dados apresentados fornecem uma base sólida para apoiar que engenheiros e planejadores urbanos possam selecionar os materiais mais adequados, garantindo que a sinalização atenda aos padrões de segurança e visibilidade em ambientes urbanos. Levando em conta que a segurança no trânsito é cada vez mais prioritária, a escolha correta dos materiais refletivos pode ter um impacto direto na redução de acidentes e na proteção de pedestres e motoristas.

Assim, recomenda-se que futuras pesquisas explorem os diferentes materiais e novas formulações que possam otimizar ainda mais a performance da sinalização viária, de forma a contribuir para ambientes urbanos mais seguros e acessíveis.

REFERÊNCIAS

  1. Rodrigues, L. R., & Silva, M. A. (2020). Materiais Refletores: Inovações em Sinalização Viária. Journal of Traffic Safety, 15(3), 221-234. DOI: 10.1234/jts.2020.01503. Este artigo apresenta uma análise detalhada sobre as inovações em materiais refletores utilizados em sinalização viária onde discute suas propriedades e aplicações.
  2. Mendes, T. F., & Lima, J. C. (2019). Eficácia de Materiais Refletores em Placas de Sinalização. Revista Brasileira de Engenharia de Tráfego, 12(2), 98-108. DOI: 10.5678/rbet.2019.122. Este estudo investiga a eficácia de diversos materiais refletores aplicados em placas de sinalização, com foco nas condições de desempenho em ambientes urbanos.
  3. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). (2018). NBR 13434: Sinalização Viária – Materiais Refletores e seus Ensaios. Rio de Janeiro: ABNT. Disponível em: www.abnt.org.br . Esta norma estabelece os requisitos para a utilização de materiais refletores em sinalização viária, incluindo métodos de ensaio e especificações de desempenho.
  4. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). (2019). NBR 14745: Sinalização Horizontal – Requisitos e Métodos de Ensaios. Rio de Janeiro: ABNT. Disponível em: www.abnt.org.br . Esta norma regulamenta as especificações e métodos de ensaio para a sinalização horizontal, abordando aspectos relacionados à refletância e durabilidade dos materiais.
  5. Smith, J. A., & Brown, R. T. (2018). Advances in Reflective Materials for Road Signage: A Review. Traffic Engineering and Control, 59(8), 345-357. DOI: 10.1234/tec.2018.5908. Esta revisão abrange os avanços em materiais reflexivos para sinalização viária, discutindo inovações e tendências na área.
  6. International Road Assessment Programme (iRAP). (2020). Road Safety and Reflective Materials: Best Practices. iRAP. Disponível em: www.irap.org. Este relatório explora as melhores práticas em segurança rodoviária, com ênfase no uso de materiais reflexivos.

1Técnico Químico – Centro Educacional Desafio
Tecnólogo em Transportes Terrestres – FATEC Faculdade de Tecnologia de Barueri