Fossa Séptica, filtro anaeróbico e Sumidouro - Exemplo de cálculo

As fossas sépticas são unidades de tratamento primário de esgoto doméstico nas quais são feitas a separação e transformação da matéria sólida contida no esgoto. Existem vários tipos de de fossas, alguns já patenteados. Fisicamente consistem basicamente em uma caixa impermeável onde os esgotos domésticos se depositam. Pois, em grandes obras devemos ter sempre um controle 100% rigoroso, desta forma se sabemos da procedência e o controle de como a fossa tá sendo feita, então podemos adotar as mesma, caso contrário devemos sempre dimensionar e executar (construir) as mesmas na obra.

Nele, microrganismos existentes naturalmente nos esgotos, mineralizam parte da matéria orgânica, gerando lodo (que deve ser retirado, pelo menos, uma vez ao ano), gases, escuma e efluente.

Crédito da imagem:http://www.ufrrj.br

A fossa séptica de concreto é indicada para locais onde não há um saneamento básico com os mínimos padrões de qualidade, já que são unidades primárias de tratamento que garantem um ambiente mais saudável.


Crédito da imagem:http://www.arccol.com.br/fossa-septica-de-concreto.html

Observações Importantes

As fossas sépticas não devem ficar muito perto das moradias (para evitar mau cheiro) nem muito longe (para evitar tubulações muito longas). A distância recomendada é de 4 metros. 

Elas devem ser construídas do lado do banheiro, para evitar curvas nas canalizações. Também devem ficar num nível mais baixo do terreno e longe de poços ou de qualquer outra fonte de captação de água (no mínimo 30 metros de distância), para evitar contaminações, no caso de um eventual vazamento. O tamanho da fossa séptica depende do número de pessoas da moradia. Ela a dimensionada em função de um consumo media de 200 litros de água por pessoa, por dia. Porem a capacidade nunca deve ser inferior a 1000 litros. As fossas sépticas podem ser de dois tipos: 

-Pré-moldadas
-Feitas no local (Recomendada para Grandes Obras)

Execução

A execução fossa séptica feita na obra começa pela escavação do buraco onde a fossa vai ficar enterrada no terreno. 

O fundo do buraco deve ser compactado, nivelado e coberto com uma camada de 5 cm de concreto magro, (1 saco de cimento, 8 latas de areia, 11 latas de brita e 2 latas de água, a lata de medida a de 18 litros) sobre o concreto magro é feito uma laje de concreto armado de 6 cm de espessura (1 saco de cimento, 4 latas de areia, 6 latas de brita e 1,5 lata de água), malha de ferro 4.2 a cada 20 cm.

As paredes são feitas com tijolo maciço, ou cerâmico, ou com bloco e concreto. Durante a execução da alvenaria, já devem ser colocados os tubos de entrada e saída da fossa (tubos de 100 mm) e deixa ranhuras para encaixe das placas de separação das câmaras, caso de fossa retangular.

As paredes internas da fossa devem ser revestidas com argamassa a base de cimento (1 saco de cimento, 5 latas de areia e 2 latas de cal).

A fossa séptica circular, na qual apresenta maior estabilidade, utiliza-se para retentores de escuma na entrada e na saída, Tês de PVC de 90 graus com diâmetro de 100 mm.

Na fossa séptica retangular a separação das câmaras (chicanas) e a tampa da fossa são feitas com placas pré-moldados de concreto.

Para a separação das câmaras são necessárias cinco placas: duas de entrada e três de saída. Essas placas têm quatro centímetros de espessura e a armadura em forma de tela.

A tampa é subdividida em placas, para facilitar a sua execução e até a sua remoção placas com 5 cm de espessura e sua armação também é feita em forma de tela. 

O que é o Filtro Anaeróbio e como funciona

São estações de tratamento primário de esgotos sanitários, geralmente com forma prismática, seção quadrada ou retangular, com fundo falso em concreto armado, cheios de pedra britada graduada, nos quais os efluentes procedentes das fossas sépticas são distribuídos de maneira a sofrerem maior oxidação e, conseqüentemente, maior ação bacteriana. Os efluentes dos filtros são, geralmente, conduzidos a um curso d’água. Isto torna obrigatória a inspeção periódica da qualidade desses efluentes e a manutenção dos filtros, através da troca do material filtrante (brita graduada).

As principais limitações dos filtros anaeróbios decorrem do risco de obstrução do leito (entupimento ou colmatação dos interstícios) e do volume relativamente grande devido ao espaço ocupado pelo material inerte de enchimento.

As finalidades do material de enchimento são: permitir o acúmulo de grande quantidade de biomassa, com o conseqüente aumento do tempo de retenção celular; melhorar o contato entre os constituintes do despejo afluente e os sólidos biológicos contidos no reator; atuar como uma barreira física, evitando que os sólidos sejam carreados para fora do sistema de tratamento; e ajudar a promover a uniformização do escoamento no reator. (ANDRADE NETO et all ,1999b).

O material mais utilizado para enchimento de filtros anaeróbios no Brasil é a pedra britada Nº 4, que é um material muito pesado e relativamente caro, devido ao custo da classificação granulométrica.

Outros materiais já foram estudados e experimentados no enchimento de filtros anaeróbios no Brasil: gomos de bambu (COUTO e FIGUEIREDO, 1993; NOUR et all, 2000); escória de alto forno de siderúrgicas (CHERNICHARO, 1997); vários tipos e granulometria de pedras (ANDRADE NETO et all, 1999c); tijolos cerâmicos vazados comuns e anéis de Eletroduto corrugado de plástico (ANDRADE NETO et all, 2000). Estes estudos têm demonstrado que anéis de Eletroduto (conduíte cortado) é um bom material para enchimento de filtros anaeróbios. Os filtros anaeróbios mais usuais têm fluxo ascendente ou descendente. Nos filtros de fluxo ascendente o leito é necessariamente submerso (afogado). Os de fluxo descendente podem trabalhar afogados ou não. Aparentemente, os filtros com fluxo descendente afogado assemelham-se funcionalmente aos de fluxo ascendente, com algumas facilidades operacionais.

Atualmente há entendimento entre vários autores de que, em filtros anaeróbios com leito submerso (afogado), independentemente do sentido do fluxo, a estabilização da matéria orgânica deve-se principalmente aos sólidos acumulados nos interstícios do material de enchimento.

Filtros anaeróbios constituem uma tecnologia ainda em franco desenvolvimento. A busca de alternativas para o material de enchimento, que é responsável pela maior parcela dos custos e pelo volume, e o aperfeiçoamento de detalhes construtivos, incluindo o sentido do fluxo e a facilidade de remoção do lodo em excesso, são os aspectos que merecem maior atenção.

Apenas os filtros com fluxo ascendente têm sido significativamente aplicados ao tratamento de esgotos e pesquisados. Pouco se conhece sobre os filtros anaeróbios de fluxo descendente com leito afogado (submersos).

O que é o Sumidouro e como funciona

É um poço sem laje de fundo que permite a penetração do efluente da fossa séptica no solo. O diâmetro e a profundidade dos sumidouros dependem da quantidade de efluentes e do tipo de solo. Mas, não deve ter manos de 1m de diâmetro e mais de 3m de profundidade, para simplificar a construção. Os sumidouros podem ser feitos com tijolo maciço ou blocos de concreto ou ainda com anéis pré-moldados de concreto.

A construção de um sumidouro começa pela escavação do buraco, a cerca de 3m da fossa séptica e num nível um pouco mais baixo, para facilitar o escoamento dos efluentes por gravidade. A profundidade do buraco deve ser 70 cm maior que a altura finas do sumidouro. Isso permite a colocação de uma camada de pedra, no fundo do sumidouro, para infiltração mais rápida no solo, e de uma camada de terra, de 20cm, sobre a tampa do sumidouro.

Os tijolos ou blocos só devem ser assentados dom argamassa de cimento e areia nas juntas horizontais. As juntas verticais devem ter espaçamentos(no caso de tijolo maciço de um tijolo), e não devem receber pré-moldados, eles devem ser apenas colocados uns sobre os outros, sem nenhum rejuntamento, para permitir o escoamento dos efluentes.

A laje ou tampa do sumidouro pode ser feita com uma ou mais placas pré-moldadas de concreto, ou executada no próprio local, tendo o cuidado de armar em forma de tela.

Exemplo Prático

- Projetar o TQ, FA e Sumidouro para um edifício com 8 pavimentos tipo, térreo pilotis, com 4 apartamentos por pavimentos, padrão médio de acordo com os dados abaixo:

1. Profundidade do coletor na entrada do TQ e igual 0,70m

2. Distância mínima do fundo das unidades ao lençol d’’água e igual 1m.

3. Diâmetro do coletor Ф150mm, declividade 1%.

4. Desnível entre o NA do TQ e do FA é Δh = 0,20m.

5. Distancia média entre FA e Sumidouro 10m.

6. Coeficiente de percolação do solo K=0,08 m3 / m2.dia.

7. Período de limpeza de 4 anos.

1º Passo: Determinação do Numero de contribuintes (N)do Numero de contribuintes (N)

- Edifício com 8 Pavimentos tipo com 4 apartamentos por pavimentos, Padrão

Médio(2 Dormitórios sendo um de Casal, Sala, Cozinha, Banheiro, Área de Serviço),

Logo Admitindo 5 pessoa por apartamento e Mais 5 Pessoas da Administração

condominial e mais 1% de Visitas temos:

N = 8 x 4 x 5 + 5 + 0,01(8 x 4 x 5) = 166,6 = 167 Pessoas

2º Passo: Determinação das contribuições unitárias de esgoto(C) e de Lodo

Fresco (Lf)

- Tomando a Resistência com padrão Médio Temos Pela Tabela 1 NBR7229/1993

os seguintes valores:

C = 130 litros/dia x pessoa

Lf = 1 litros/dia x pessoa

3º Passo: Determinação do período de detenção (T)

- Para a determinação do período de detenção consulta-se a tabela 2

(NBR7229/1993). Porém, antes disso é preciso calcular a contribuição diária, obtida

a partir do produto entre a contribuição diária por pessoa vezes o número de

pessoas.

C(diária) = N x C = 167 x 130 = 21710 litros/dia

Tomando 21710 litros/dia como contribuição diária consulta-se a Tabela 2

(NBR7229/1993) e Obtemos:

T = 0,50 dias

4º Passo: Determinação da taxa de acumulação total de lodo(K), por intervalo

entre limpeza e temperatura de mês mais frio.

- Admitindo um valor de temperatura média para o mês mais frio do ano,

compreendendo t>200, para o caso de Belém – PA, e um intervalo entre limpeza da

fossa de 4 anos, consulta-se a tabela 3 (NBR7229/1993), obtém-se K = 177 dias

5ºPasso: Cálculo do volume útil (V)

V = 1000 + N (C x T + K x Lf) – NBR7229/1993

- Colocando os dados obtidos nos passos anteriores, temos:

V= 1000 + 167(130 x 0,50 + 177 x 1)

V = 41414 litros V = 41,414 m3

6º Passo: Determinação das dimensões

- Conforme os dados acima Têm:

Profundidade Mínima(m)(NBR7229) (metros) = 1,80m

Profundidade Máxima(m)(NBR7229) (metros) = 2,80m

4,30 = 0,75 + h + 1,00 ► h = 2,55 m

h = 2,55m, está entre a profundidade mínima e profundidade máxima, então será o

adotado para o dimensionamento das dimensões da fossa.Em caso de h fosse

maior ou menor de que as dimensões especificada pela norma se adotaria as

especificações verificada acima.

2 ≤ L/B ≤ 4(NBR7229)

Solução Tipo Prismática

L = 2B                                                     L = 4B

L x B x 2,55 41,414                                L x B x 2,55 41,414

2B x B x 2,55 41,414                              4B x B x 2,55 41,414

B 8,12                                                       B 4,06

B 2,85m L 5,70m                                      B 2,01m L 8,04m

L 5,70m                                                    L 8,04m

B 2,85m                                                    B 2,01m

h 2,55m                                                     h 2,55m

Solução Tipo Cilíndrica

h = 2,55m

π.D2 .h/4== 41,414

D = 4,55m

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Tamanho: 1,25mb

Páginas:41

Fonte: P.P.E.A. - Projeto Permanente de Educação Ambiental

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Referências Bibliográficas

[1] CREDER, Hélio. Instalações Hidráulicas e Sanitárias. LTC .
6ª Edição.Rio de Janeiro.2006.

[2] JORDÃO, Eduardo Pacheco & PESSÔA, Constantino Arruda.
Tratamento de Esgotos Domésticos. ABES. 3ª Edição. Rio de Janeiro
1995.

[3] NBR 7229/1993- Projeto, construção e operação de sistemas de
Tanques sépticos.


NBR 7229 Para baixar Clique Aqui

Fonte:pesquisa google

Mais informações/imagens: http://200.199.118.135/orse/esp/ES00112.pdf

http://materiadocurso.blogspot.com.br/2011/05/fossa-septica-filtro-anaerobico-e.html

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DICAS PARA INSTALAÇÃO DE FOSSA SÉPTICA E SUMIDOURO

Dicas de fossa séptica

(imagem ilustrativa)

As fossas sépticas são unidades de tratamento primário de esgoto doméstico as quais podem ser feitas com os anéis de concreto para a separação e transformação da matéria sólida contida no esgoto.
É uma benfeitoria complementar e necessária às moradias, são fundamentais no combate a doenças, vermisoses e endemias (como a cólera), pois evitam o lançamentos dos dejetos humanos diretamente em rios, lagos, nascente ou mesmo na superfície do solo. O seu uso é essencial para a melhoria das condições de higiene das populações rurais.
Esse tipo de fossa nada mais é que um tanque de anéis de concreto enterrado, que recebe os esgotos(dejetos e água servidas), retém a parte sólida e inicia o processo biológico de purificação da parte líquida (anel sumidouro).
Mas é preciso que esses efluentes sejam filtrados (anel filtro biodigestor anaeróbico) no solo para completar o processo biológico de purificação e eliminar o risco de contaminação.

Unidade de tratamento primário de esgoto doméstico

Fossas sépticas não devem ficar muito perto das moradias (para evitar mau cheiro) nem muito longe (para evitar tubulações muito longas). A distância média recomendada é de 4 metros.
Elas devem ser construídas do lado do banheiro, para evitar curvas nas canalizações. Também devem ficar num nível mais baixo do terreno e longe de poços ou de qualquer outra fonte de captação de água (no mínimo 30 metros de distância), para evitar contaminações, no caso de eventual vazamento.
O tamanho da fossa séptica depende do número de pessoas da moradia. Ela é dimensionada em função de um consumo médio de 200 litros de água por pessoa, por dia. Porém sua capacidade nunca deve ser inferior a 1000 litros.
As fossas sépticas podem ser feitas de três formas:
1- Com anéis de concreto no formato cilíndrico.
2- Com aduelas de concreto no formato quadrado.
3- Feitas no local que podem ser tanto no formato cilíndrico ou quadrado em alvenaria com tijolinho comum requeimado.

Sugestões

A execução desse tipo de fossa séptica começa pela escavação do buraco onde a fossa vai ficar enterrada no terreno. O fundo do buraco deve ser compactado, nivelado para colocação do fundo (tampa) ou pode fazer uma camada de concreto magro de 5cm de espesura. A fossa séptica circular com anel de concreto, é a que apresenta maior estabilidade, utiliza-se na entrada e na saída, Tês de PVC de 90 graus de diâmetro 100mm.

Fossa séptica

A rede de esgoto da moradia deve passar inicialmente por uma caixa de inspeção, que serve para fazer a manutenção do sistema, facilitando o desentupimento, essa caixa deve ter 60 cm X 60 cm e profundidade de 50cm, a cerca de 2 metros de distância da casa. Caixa construída em alvenaria, ou pré-moldada, com tampa de concreto.

Sistema

Há duas maneiras de distribuir os efluentes no solo:
- Valas de infiltração
- Sumidouros
A utilização de um ou outro vai depender do tipo de solo, dos recursos disponíveis para a sua execução. Consulte um profissional habilitado, antes de definir qual a melhor opção.

VALAS DE INFILTRAÇÃO
Recomendadas para locais onde o lençol freático é próximo à superfície. Esse sistema consiste na escavação de uma ou mais valas, nas quais são colocados anéis de dreno (Sumidouro) com brita, ou bambu, preparado para trabalhar com dreno retirando o miolo, que permite, ao longo do seu comprimento, escoar para dentro do solo os efluentes provenientes da fossa séptica. O comprimento total das valas depende do tipo de solo e quantidade de efluentes a ser tratado. Em terrenos arenosos 8 m de valas por pessoa são suficientes. Em terrenos argilosos são necessários 12m de valas por pessoa. Entretanto, para um bom funcionamento do sistema, cada linha de tubos não deve ter mais de 30m de comprimento. Portanto, dependendo do número de pessoas e do tipo de terreno, pode ser necessária mais de uma linha de tubos/valas.

Valas Sumidouro

FILTRO ANAERÓBIO
O filtro anaeróbio consiste em um reator biológico onde o efluente recebido da fossa é depurado por meio de microorganismos anaeróbios, dispersos ao sumidouro. A execução do filtro é da mesma da fossa, porem com uma laje perfurada entre os ultimos anéis da superficie, o mesmo deve ficar em nivel mais baixo da fossa com a mesma tubulação entre a fossa e o sumidouro.

Filtro

SUMIDOURO
O sumidouro é um poço sem laje de fundo que permite a penetração do efluente da fossa séptica no solo. O diâmetro e a profundidade dos sumidouros dependem da quantidade de efluentes e do tipo de solo. Mas, não deve ter menos de 1m de diâmetro e mais de 3m de profundidade, para simplificar a construção. Os sumidouros com anéis de concreto.
A construção de um sumidouro começa pela escavação do buraco, a cerca de 3m da fossa séptica e num nível um pouco mais baixo, para facilitar o escoamento dos efluentes por gravidade. A profundidade do buraco deve ser 70 cm maior que a altura finas do sumidouro. Isso permite a colocação de uma camada de pedra, no fundo do sumidouro, para infiltração mais rápida no solo, e de uma camada de terra, de 20cm, sobre a tampa do sumidouro.
Os anéis de concreto devem ser apenas colocados uns sobre os outros, sem nenhum rejuntamento, para permitir o escoamento dos efluentes. A tampa do sumidouro com diâmetro maior que 2.000mm deve ser em duas partes,

Sumidouro

Publicado por: http://www.fkcomercio.com.br/dicas_de_fossa_septica.html

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Afinal Slump Test Para Que?

Primeiro devemos entender qual é a FINALIDADE do teste de Slump. Este teste tem a finalidade de se determinar a consistência do concreto na qual é uma medida do fluxo, ou seja, da mobilidade do concreto em uma massa, o slump é a medida do seu abatimento realizado neste ensaio.

O ensaio é realizado com um equipamento e este é realmente muito simples. Consiste de uma haste de socamento e de um tronco de cone de 300 mm de altura, 100 mm de diâmetro no topo e 200 mm de diâmetro na base. O tronco de cone é preenchido com concreto, em três camadas com 25 golpes penetrando parcialmente a camada anterior, e depois vagarosamente suspensa. O concreto sem suporte abate-se pelo seu próprio peso. Esta medida em centímetros que o concreto se abateu é o valor do Slump.

Veja a publicação de passo a passo com a explicação de como fazer este ensaio:
 http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/08/ensaio-do-slump-test-ensaio-de.html

É verdade que neste ensaio o aumento ou a diminuição do teor de água causará aumento ou uma diminuição correspondente ao slump do concreto.

Mas muitos fatores podem causar a mudança do valor do slump do concreto, entre estes os mais importantes :

· Mudanças das propriedades dos agregados ou granulação (módulo de finura),

· As proporções de mistura,

· Teor de ar,

· Temperatura do concreto,

· Temperatura do ambiente,

· O uso de aditivos especiais pode afetar o valor do abatimento de concreto,

· Uma mistura com um excesso de areia pode exigir mais água na mistura do que as proporções especificadas na concepção da mistura original, mas o abatimento pode até permanecer o mesmo,

· Pode haver falta de coesão e o resultado sai com valor falseado.

· As perdas de água no transporte,

· A falta de umidade interna dos agregados (adsorção),

· Por uma falsa pega,

· Aditivo fora do prazo de validade.
-Velocidade do ensaio

Devemos lembrar que este resultado do Slump não pode assumir que a relação água / cimento do projeto seja mantida simplesmente porque o valor do abatimento ficou dentro dos limites da especificação.

E quais são estes limites, estas tolerâncias para o Slump?

As tolerâncias para o Slump são as da norma NBR7212(1994) - Execução de concreto dosado em central, conforme a sua tabela 5:

Devemos entender esta tolerância da norma, com exemplos que já foram mencionados em uma publicação anterior:

Exemplo 1:

Para um concreto que se dosou para Slump de 60 mm a sua faixa para recebimento será entre 50 mm até 70mm, ou seja se admite uma variação de 40% para seu recebimento.

Exemplo 2:

Para um concreto de se dosou para Slump de 100 mm a sua faixa para recebimento será entre 80 mm até 120mm, ou seja se admite uma variação de 50% para seu recebimento.

Matematicamente são percentuais muito altos, creio que não estamos assimilando (será cegueira?)

Se com este ensaio para recebimento do concreto não assume que a relação água / cimento do projeto seja mantida simplesmente porque o valor do abatimento ficou dentro dos limites da especificação então o porque utilizar este ensaio?

O Slump não é uma boa medida da trabalhabilidade, embora seja satisfatório para medida da consistência ou das características de fluidez de um concreto. 

É dito nos meios técnicos que a principal função deste ensaio é fornecer um método simples e conveniente para controlar a uniformidade da produção de concreto de diferentes betonadas. Para uma variação fora do normal no resultado do abatimento pode significar numa mudança imprevista nas proporções da mistura (traço), granulometria do agregado ou teor de água. Que variação é esta que se permite se as tolerâncias de medição do Slump atingem 50% ????

Creio que em diversas obras estão corrigindo com mais água o Slump que foi baixo (com aditivo é melhor!), o Slump está dando margem para erros no recebimento do concreto. Slump menor quer dizer trabalhabilidade baixa e isto não quer dizer que a adição de água seja a solução.

Também tenho visto obras que param porque estão esperando para alguém dar a ordem para descarregar o concreto fora da FAIXA do Slump.

Se queremos medir se o concreto é utilizável (trabalhável) , utilize a mesma vibração na hora de moldar os CP"S e confira.

Observe o quadro abaixo o que ocorre com a resistência do concreto endurecido quando se altera o Slump com água:

Logo é bom sempre se esclarecer que o Slump não tem nenhuma correlação com a resistência do concreto endurecido. Logo se corrigindo a quantidade de água do concreto pelo método de ensaio de Slump estaremos sempre alterando a resistência do concreto endurecido e vamos ter mais desvios no controle estatístico.

Fica como perguntas: 

-Será que não temos como fazer um ensaio do recebimento do concreto mais apurado? 
-Será  que o fator água/cimento não pode ser controlado mais racionalmente antes do endurecimento?


Temos até agora as opções que não são muito divulgadas e particularmente não testei estes aparelhos.

A GE tem o speedy de concreto:

http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/09/speedy-para-concreto.html

E o medidor de umidade de James Cementometer: http://www.clubedoconcreto.com.br/2014/06/finalmente-aparece-o-medidor-do-ac.html

O medidor de umidade de James se constatado que trabalha dentro de limites toleráveis será o grande avanço em medição de umidade do concreto, que irá garantir a resistência do concreto.

Não deixe de ver a publicação sobre os 61 ensaios realizados pela ICAR INTERNACIONAL para se chegar a uma simples conclusão de que o ensaio de Slump é muito simplista para o valor que se produz de concreto e que este sofre grandes variações e que ainda temos muito a fazer... Veja aqui

É bom entender que não devemos assumir que: Faço desse jeito porque sempre foi assim  Veja aqui

E não deixe de ver  também Se o  Slump Garante a Resistência do Concreto: Veja aqui

CONCLUSÃO:

Então todo cuidado é MUITO POUCO, na utilização deste ensaio de recebimento do concreto que DEVERIA ser utilizado somente em laboratório para se conferir a coesão, teor de argamassa, etc ...

Eng Ruy Serafim de Teixeira Guerra

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Bateria de cimento promete armazenar energia no prédio inteiro

 Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/05/2021

Imagine edifícios inteiros capazes de armazenar energia, como uma bateria gigante, no próprio concreto de que ele é feito.

[Imagem: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology]

Armazenar energia no concreto

Imagine usar a própria estrutura da sua casa, de prédios inteiros, e mesmo de construções como pontes e viadutos, para armazenar energia, transformando a construção toda em uma bateria gigantesca.

Essa visão começou a tomar forma, graças ao trabalho de Emma Zhang e Luping Tang, da Universidade Chalmers de Tecnologia, na Suécia.

Os dois pesquisadores estão construindo os primeiros protótipos de um tipo inédito de bateria: uma bateria recarregável de cimento.

Assim como em outra demonstração recente, na qual o cimento tornou-se capaz de conduzir eletricidade e gerar calor, a técnica começa com a adição de pequenas fibras de carbono ao cimento (0,5% em volume), para melhorar sua condutividade elétrica - com um ganho adicional de uma maior resistência à flexão.

Fazer uma bateria recarregável, contudo, exige mais do que simplesmente conduzir eletricidade. Para isso, a dupla incorporou ao cimento uma malha de fibra de carbono revestida de metal. Depois de uma série de experimentações, eles obtiveram os melhores resultados usando ferro para o anodo e níquel para o catodo.

Protótipo da bateria de cimento construída pelos pesquisadores.

[Imagem: Chalmers University of Technology]

Bateria recarregável de cimento

Os primeiros protótipos da bateria recarregável à base de cimento alcançaram uma densidade de energia média de 7 watts por metro quadrado (Wh/m2), ou 0,8 watts por litro (Wh/L).

A densidade de energia ainda é baixa em comparação com as baterias comerciais, mas essa limitação pode ser superada graças ao grande volume no qual a bateria pode ser construída quando usada em edifícios - a densidade de energia é usada para expressar a capacidade de uma bateria, e uma estimativa conservadora indica que o desempenho da nova bateria pode ser mais de 10 vezes superior.

"Os resultados dos primeiros experimentos investigando a tecnologia de bateria de concreto mostraram um desempenho muito baixo, então percebemos que tínhamos que pensar fora da caixa, para chegar a outra maneira de produzir os eletrodos. Esta ideia particular que desenvolvemos - que também é recarregável - nunca foi explorada antes. Agora temos uma prova de conceito em escala de laboratório," contou Emma Zhang.

Mesmo que os desenvolvimentos futuros não atendam às expectativas dos pesquisadores, eles acreditam que já se pode pensar na tecnologia em aplicações como iluminação a LED, disponibilização de conexões sem fio ou mesmo na criação do que eles chamam de "concreto funcional", no qual a tecnologia de armazenamento de energia traria uma proteção catódica contra a corrosão.

"Também poderia ser acoplada a painéis de células solares, por exemplo, para fornecer eletricidade e se tornar a fonte de energia para sistemas de monitoramento em rodovias ou pontes, onde sensores operados por uma bateria de concreto poderiam detectar rachaduras ou corrosão," acrescentou Zhang.

Esquema de funcionamento da bateria de cimento.

[Imagem: Zhang/Tang - 10.3390/buildings11030103]

Durabilidade

É preciso reconhecer, porém, que ideia ainda está em um estágio muito inicial. As questões técnicas que ainda precisam ser resolvidas antes de se pensar na comercialização das baterias de cimento incluem o aumento da vida útil da bateria, o aumento do número de ciclos de carga e descarga e o desenvolvimento de técnicas de reciclagem do concreto ao fim da vida útil.

"Como a infraestrutura de concreto geralmente é construída para durar cinquenta ou até cem anos, as baterias precisariam ser refinadas para corresponder a isso, ou para serem mais fáceis de trocar e reciclar quando sua vida útil terminar. Por agora, isso oferece um grande desafio do ponto de vista técnico," reconheceu Zhang.

Bibliografia:

Artigo: Rechargeable Concrete Battery

Autores: Emma Qingnan Zhang, Luping Tang

Revista: Buildings

Vol.: 11(3), 103

DOI: 10.3390/buildings11030103

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A consistência do concreto - Ensaio de abatimento - Slump Test

O PRINCÍPIO DO MÉTODO

O denominado teste de slump, também chamado de "ensaio de abatimento", é amplamente disseminada e a sua utilização tem sido utilizada para aceitar para caracterizar o comportamento do concreto fresco.

Este teste, desenvolvido pela Duft Abrams, foi adotada em 1921 pela ASTM e, finalmente foi revisto em 1978.

O ensaio consiste em preencher com uma amostra de concreto fresco em um molde de formato de tronco de cone, medindo o seu assentamento depois de desenformar (Fig. No. 1).

O comportamento do concreto no ensaio indica a sua "consistência", isto é, a sua capacidade de se adaptar ao molde de cofragem ou facilidade, mantendo-se consistente com folgas mínimas.

A consistência é modificada principalmente pela variação do teor de água da mistura. Sabe-se que  o teor de água necessário para produzir um abatimento depende de vários fatores: mais água é necessária para um  agregado angular e com textura áspera, reduz seu abatimento ou se aumentando o tamanho máximo do agregado.

Não confundir o conceito de consistência com trabalhabilidade, que expressa a aceitação mais ampla da propriedade do concreto a ser misturado com facilidade, proporcionando um material homogeneo, capaz de ser transportado, colocado num molde sem segregar com maior compacidade.

Atualmente não existe nenhum teste validado para se caracterizar a trabalhabilidade, rigorosamente definida como a quantidade de trabalho interno útil necessário para executar a consolidação completa do concreto. Ensaio do abatimento indica um dos fatores de viabilidade como na consistência.

MOLDE

O molde tem a forma de um tronco de cone. Os dois círculos das bases são paralelas umas às medindo 10 cm e 20 cm respectivos diâmetros. Bases em ângulos retos em relação ao eixo do cone. A altura do molde é de 30 cm (] Fig.2).

O molde é construído a partir de chapa de aço galvanizado, com uma espessura mínima de 1,5 mm (Fig. 3). Estes são soldadas molde e tem aletas no pé para facilitar a operação.

A compactação do concreto se faz utilizando uma haste lisa de diâmetro de 16 mm e com 60 cm de comprimento e com ponta hemisférica.

SAMPLING

As amostras devem ser recolhidas ao acaso, por um método adequado, independentemente da qualidade do concreto aparente.

Eles devem obter uma amostra para cada 120 metros cúbicos de concreto área produzida ou preenchido de 500 m2 e em qualquer caso, não inferior a um por dia. O volume da amostra for igual ou superior a 30 litros do termo feita dentro de uma hora imediatamente após a sua preparação.

No caso em que a amostra é obtida na parte inferior do misturador, se o volume do concreto no tambor é menor do que 0,5 m3, o material é feita a partir do centro do canal de descarga.

Em caso de aumento do volume irá formar um material compósito de exemplo para o final do primeiro terço de descarga e o início do último terço.

Quando o conteúdo do recipiente de transporte ao longo de um metro cúbico trimestre, misturando as porções da amostra irá formar as diferentes partes dos recipientes.

Não deve demorar mais de 15 minutos entre as operações de amostragem 

PROCEDIMENTO DE ENSAIO

O molde é colocado sobre uma superfície plana, e umedecido, mantendo imóvel, aletas pisando. Em seguida, despeje uma camada de concreto de um terço do volume. O concreto é colocado em torno da lâmina de mover o topo do molde, para assegurar a homogeneidade. Prensado com a haste, utilizando 25 pancadas, uniformemente distribuída.

Colocado imediatamente duas outras camadas no mesmo procedimento para um terço do volume e consolidada, de modo a que a haste penetra na camada imediatamente inferior.

A primeira camada de 67 mm de altura e a segunda a 155 mm.

A terceira camada deve ser sobrecarregada e, em seguida para a consolidação final vazar. No caso de você perder o material concreto é adicionado arrasando se necessário, com haste ou espátula. Completo e enrasado do molde, o molde é levantada lentamente e cuidadosamente numa direção vertical. Estima-se que, desde o início da operação, para o fim não devem ter mais de dois minutos, de que o processo de extração não leva mais do que cinco segundos.

O assentamento do concreto é a medida com a aproximação de 5 mm, para sobre a diferença entre a altura do molde e a altura média da face livre do cone deformado.

É aconselhável que, no final do ensaio é aproveitado com a haste de êmbolo das geratrizes do cone, produzindo a queda do concreto. Com a experiência, observando o comportamento do concreto é de interesse. As misturas bem proporcionado resolver lentamente sem perder sua homogeneidade, mostrando boa consistência. Por outro lado, as misturas defeituosas desintegrar e se separadam (Figura N ° 4).

OBSERVAÇÕES

Deve notar-se que o comportamento da coesão, durante o assentamento, permite inferir a qualidade do concreto. Estabeleceu três tipos de características do assento, como se segue: (Figura N ° 5).

As assim chamadas misturas ricas "normais" ou verdadeiro, adequadas com a dosagem correta de água, neste caso, o concreto não sofrer grandes deformações e seus elementos são separados devido à força de ligação da celulose que cobre os agregados.

No "corte", causada pelo aumento da quantidade de água, a massa perde potência e aumenta a qualidade do lubrificante para unir os agregados, em que os assentos são maiores e reduz o coeficiente de atrito. Ocasionalmente liquidação não é grande, mas o corte é significativa.

Quando o concreto é pobre em fluido fino é difícil permanecer um abatimento bem ligado e, em vez de ruptura e colapso ocorre às vezes pelo corte.

Quando os testes não têm uma forma verdadeira solução, ou seja, a força de deformação é excedido o "limite de plástico" do material, o teste é considerado desprezível.

LIMITAÇÕES DA APLICAÇÃO

• O teste Abrahams só se aplica, em especial plásticos, com liquidação real. Não estou interessado nas seguintes condições: 
• No caso de concreto, sem sedimentação, de alta resistência. 
• Quando o teor de água seja inferior a 160 litros por m3 de mistura. 
• No concreto de cimento contendo menos de 250 kg/m3. 
• Quando há um teor apreciável de grosso tamanho máximo do agregado que excede 2.5 polegadas.

APLICAÇÕES

O Projeto da Mistura

Dosagem métodos de misturas de concreto apropriados para definir certa resistência, a qual só é obtida, na prática, quando o concreto é mantida homogênea e tem capacidade para encher os moldes com um vácuo mínimo. Este ensaio tem se mostrado útil na determinação da capacidade de misturas para a consolidação em diferentes tipos de estruturas.

A ACI, em suas recomendações para o estabelecimento de valores de projeto de mistura para cada tipo de trabalho:

CONTROLE DE HOMOGENEIDADE

No processo de produção de concreto, o ensaio de queda é útil no controlo de variações nas matérias. Com efeito, uma modificação no conteúdo de areia ou variação módulo de finura de umidade são facilmente avisado no teste uma vez que influenciam o valor do assentamento.

FATORES EXTERNOS

A trabalhabilidade de concreto é modificado ao longo do tempo. O valor do abatimento medido na parte inferior do misturador é maior do que a obtida após 15 minutos, porque os agregados de absorvem água, por conseguinte, não contribuem para a plasticidade. Com efeito, o tempo, os materiais permanecerem no misturador, os agregados não esgotarem as suas capacidades de absorção (Figura N ° 6)

O resultado do assentamento do concreto é alterada com a temperatura da mistura e, indiretamente, pela temperatura. O aumento da temperatura diminui a liquidação.Portanto, para manter a solução, quando o tempo está quente, não será necessário um aumento da dosagem de água (Figura N ° 7).

http://civilgeeks.com/2011/12/07/el-ensayo-de-consistencia-del-concreto/

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