ENSAIO DE INDERBITZEN

O sistema de ensaio e a concepção do equipamento utilizado nesta pesquisa fundamentaram-se nos trabalhos de Fragassi (2001) e Stephan (2010), sendo o sistema composto por um reservatório de alimentação, um de controlador do nível d’agua com um extravassor, operando constantemente e fornecendo também água a um registro, e posteriormente um medidor de vazão da marca Hidronix, modelo IFM-022, escala de 0,8 a 8 l/min e acurácia de 5%, em seguida para a caixa estabilizadora de fluxo e posteriormente ao canal hidráulico construído em acrílico incolor de 4 mm, como ilustra a Figura 65.

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Figura 65 – Projeto do equipamento de Inderbitzen da pesquisa.

Sistema de ensaio Elementos do equipamento

Principais componentes do equipamento de Inderbitzen e suas medidas em metros Fonte: Autoria própria. adaptado dos softwares Sketchup (2018) e Autocad (2017).

O equipamento foi construído na Universidade Federal do Pará, campus Tucuruí, no Laboratório de Mecânica – LAMEC pelo pesquisador e com o auxílio do Técnico de Laboratório Sr. Rodimilson como mostra nas Figura 66, sendo as etapas e dificuldades superadas na construção do presente equipamento apresentadas no Anexo III

Figura 66 – Etapas da construção do equipamento de Inderbitzen da pesquisa.

a) b) c)

d) e) _f)

Legenda: a) Soldagem da estrutura metálica de suporte b) Recorte do acrílico da base do equipamento

c) Recorte da chapa metálica para aumentar a espessura do equipamento d) Junção com cola araudite, silicone e rebite das partes principais e) Construção do cavalete metálico de apoio

f) Equipamento de Inderbitzen.

Fonte: Autoria própria.

Posteriormente à instalação do equipamento de Inderbitzen, constatou-se que o escoamento da água não era uniforme na seção na calha hidráulica e procedeu-se com a correção dessa característica com os métodos apresentados no Apêndice I

O estudo foi realizado com amostras de solos de locais que apresentam processos erosivos em evolução nas bordas do lago da UHE Tucuruí, nas principais tipologias de solos existentes, como o Argissolo, o Latossolo Amarelo e o Latossolo Vermelho-Amarelo, extraídas na profundidade de 0,5 m, avaliadas nas condições de

inundação com imersão sob pedra porosa por mínimo 3 dias, sendo submetidas a vazão de 3,0 l/min e de 10º, 20º e 30º; vazões de 1,5 l/min e 4,5 l/min com inclinação de 20º e vazão de 3,0 l/min e de 10º e 20º.

Cada amostra foi extraída do local e profundidade de origem com o cilindro de cravação biselado padronizado conforme a norma brasileira de determinação da massa específica aparente in situ, com emprego de cilindro de cravação – NBR 9813, contudo, empregou-se um sistema hidráulico de cravação com o apoio de uma pequena estrutura de reação, buscando evitar o acréscimo de poropressão na amostra, permitindo que permanecesse indeformada.

O sistema de cravação contou com a mesa de suporte, 22 pesos de 40 kg de reação, e também com o Macaco hidráulico modificado, que com a inserção de um tubo em seu interior permitiu operar de cabeça para baixo, possibilitando a drenagem do óleo, escorrer para a sua extremidade e o seu bombeamento para câmera interna, promovendo a pressão hidráulica necessária para o deslocamento e cravação dos elementos de amostragem, de modo próximo ao executado por Lemos et. al (2007), como apresentado na Figura 67.

Figura 67 – Sistema de cravação do cilindro biselado das amostras para o ensaio de Inderbitzen

Modificação do sistema hidráulico do Macaco de

cravação Equipamentos de cravação

Legenda:

a) Cilindro biselado de 11 cm de altura, 10,4 cm de diâmetro interno e 3 mm de espessura; d) Luva metálica de extensão com 15 cm;

b) Cabeça de apoio de cravação vasada; c) Barra de aço para o sistema hidráulico.

Fonte Autoria própria.

Para a cravação do cilindro e da luva de extensão realizou-se a escavação de duas trincheiras de 0,70 x 8,0 m com pá, picareta e cavadeira até atingir a cota de 50 cm, executando-se o posicionamento e nivelamento da estrutura, o seu carregamento com peças metálicas circulares de 40 kg cada e em seguida a

Projeto do sistema de cravação Utilização do sistema de cravação d)

c)

b)

cravação, a retirada do sistema de reação e a escavação lateral para a sua extração como apresentado na Figura 68 com as amostras prontas para a retirada.

Figura 68 Processos de escavação para coleta das amostras

Fonte Autoria própria.

Nos dois primeiros solos a escavação lateral foi realizada com o auxílio da cavadeira tipo “boca de lobo”, mas no último solo optou-se por empregar cavadeira do tipo “picareta” para pré abrir as laterais, facilitar a lapidação do solo com espátulas ou facão e a extração das amostras com maior cuidado, melhorando a produtividade da equipe e os cuidados para com o processo de retirada das amostras.

Com as amostras no laboratório, realizou-se a avaliação da taxa de perda de solo acumulada em função do tempo de ensaio, sendo empregado a metodologia proposta por Bastos (1999), com as leituras realizadas em 1, 5, 10 e 20 min, contudo, adicionando-se a leitura de 30 minutos, afim de garantir a estabilização do ensaio como ilustra a Figura 69.

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Argissolo Latossolo Amarelo Latossolo Vermelho Nota: Escavação e extração das amostras cravadas com o cilindro biselado.

Figura 69 – Determinação da taxa de erosão da amostra.

Fonte: Autoria própria.

A quantificação da perda de solo foi realizada coletando o material erodido nos tempos de 1, 5, 10, 20 e 30 min. em recipientes plásticos capacidade de 80 litros de armazenamento, posteriormente vertido individualmente em um funil de grande capacidade de vazão12 _{e em seguida na peneira de 0,075mm, como indicado na}

Figura 70, entretanto, a determinação do material menor que 0,075 mm foi realizada de maneira indireta, sendo determinado conforme a proporção que o mesmo representa-se na sua curva granulométrica sem defloculante de cada solo.

Figura 70 Equipamentos para a obtenção dos sedimentos.

Fonte: Autoria própria.

A determinação da velocidade de escoamento realizada com a aplicação de corantes13 _{no fluído de modo que não alterasse a sua densidade, viscosidade e nem}

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12 _{A metade superior do galão plástico de consumo doméstico de água de 20 litros;} 13 _{Azul de Metileno 1g do corante diluída em 5 litros de água;}

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Funil e peneira 0,075 mm Amostras de cada de cada período retidas nas peneiras e vertidas nas capsulas

promovesse perturbações ao seu escoamento e com a utilização de câmera de boa resolução e capacidade de registro de quadros de imagem por segundo14_{, que foram}

posteriormente avaliados em softwares de edição de filmagens15 _{para avaliar a}

quantidade de quadros que foram necessários ou segundos que o fluído necessitou para percorrer determinadas distâncias demarcadas16_{, como detalhado no Apêndice}

II.

Com os dados da velocidade de escoamento real encontrada, utilizando recursos apresentados no Apêndice II, determinou-se o seu respectivo coeficiente de manning com o auxílio do software livre, de estudos hidráulicos, SisCcoH 1.0, e posteriormente, a altura da lamina de escoamento para a respectiva condição e para uma condição teórica com o coeficiente de manning como apresentado no Apêndice III.

Para cada condição de ensaio foram realizadas duas vezes a determinações de erodibilidade, de modo a desenvolver o gráfico de tendência de erodibilidade do solo pelo nível de solicitação hidráulica e se determinar o Fator K, que é a sua tangente da inclinação, conforme a Figura 71.

Figura 71 – Determinação do Fator K com três determinações

Fonte: Autoria própria.

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14 _{Câmera digital de 13 Megapixels com capacidade de 33 quadros por segundos;} 15 _{Software Vegas;}