DESEMPENHO ENTRE MATERIAIS ALTERNATIVOS DE
DRENAGEM SUBTERRÂNEA
Aline C. Ferreira1, Vera L. A. de Lima2, Josinaldo X. de Medeiros3 & José G. de V. Baracuhy4 1 Programa de Pós-Graduação de Engenharia Agrícola, alinecfx@yahoo.com.br; 2Departamento de Engenharia Agrícola, CTRN - UFCG. Av. Aprigio Veloso, nº 882.
Bodocongó, Campina Grande – PB. antuneslima@gmail.com; baracuhy@terra.com.br
3Departamento de Ciências Fundamentais e Sociais – DCFS, Centro de Ciências Agrárias,
Universidade Federal da Paraíba – UFPB. josinaldoxm@bol.com.br; RESUMO
Objetivou-se por meio deste trabalho avaliar o desempenho hidráulico entre sistemas drenantes através de dois materiais alternativos de envoltório formados por bagaço de cana-de-açúcar e raspas de borra-cha da indústria de calçados no Laboratório de Engenharia de Irrigação e Drenagem da Universidade Federal de Campina Grande. Os tubos drenantes foram compostos dos seguintes materiais: tubo de PVC liso próprio para esgoto, tubo de PVC corrugado flexível Drenoflex e tubo Kananet (Kanaflex). Avaliaram-se nove sistemas drenantes e, por se dispor de apenas nove tanques, o experimento ocorreu em duas etapas e em cada uma foram testados três diferentes tubos e um único material envoltório, cada um com três repetições. O arranjo estatístico utilizado foi do tipo fatorial com nove tratamentos e três repetições cada, onde envolveram todas as combinações entre tubo drenante e envoltório. O fluxo foi maior com o envoltório de raspa de borracha da indústria de calçados do que o envoltório bagaço de cana-de-açúcar, já o tubo drenoflex envolvido com o bagaço de cana-de-açúcar foi o que obteve maior fluxo devido ser um tubo que possui maior diâmetro, já o tubo PVC liso próprio para esgoto foi o que mais facilitou a passagem do fluxo de água utilizando o envoltório raspa de borracha da indústria de calçados. O sistema de drenagem que apresentou maior rebaixamento do lençol freático foi o tubo PVC liso próprio para esgoto com o envoltório raspa de borragem da indústria de calçados.
PALAVRAS-CHAVE: tubos drenantes, envoltório, lençol freático
PERFORMANCE BETWEEN ALTERNATIVE MATERIALS OF UNDERGROUND DRAINAGE
ABSTRACT
The objective of this work was to evaluate the hydraulic performance of drainage systems through two alternative materials to wrap formed by crushed cane sugar and chopped rubber footwear industry in the Laboratory of Irrigation and Drainage, Federal University of Campina Grande. The drainage tubes were composed of the following materials: PVC pipe for sewage own flat, PVC pipe and corrugated flexible tube Drenoflex Kananet (Kanaflex). It was evaluated nine drainage systems, and to have only nine tanks, the experiment took place in two steps and each one tested three different tubes and a single envelope material, each one with three replicates. The arrangement used was the factorial with nine treatments and three replications, which involved all the combinations of drainage tube and wrap. The flow was higher with wrap suede rubber footwear industry of the mantle residue cane sugar, since the tube Drenoflex involved with the crushed cane sugar was obtained more flow due to a tube that has a larger diameter, as the smooth PVC pipe for sewage was the most facilitated the passage of water flow using the mantle scrapings rubber footwear industry. The drainage system with the highest lowering the groundwater was very smooth PVC pipe for drainage with the wrap scrapings borage in footwear.
KEYWORDS: drain pipes, wrap, groundwater
INTRODUÇÃO
A drenagem tem, por finalidade, criar um ambiente favorável ao desenvolvimento das plan-tas e preservar as propriedades físicas e quími-cas do solo (FERREIRA, 2001). A drenagem agrícola possibilita o aumento do número anual de dias favoráveis às operações agrícolas me-canizadas, além de proporcionar ambiente ade-quado ao desenvolvimento das raízes das cultu-ras. Por outro lado, a drenagem excessiva é in-desejável, pois reduz a quantidade de água dis-ponível no solo para a cultura e intensifica a lixiviação de nutrientes fertilizantes, possíveis, sem dúvida, de poluir o lençol freático e os cursos d’água, além de aumentar o investimento por unidade de área.
Os sistemas de drenagem urbana são es-sencialmente sistemas preventivos de inundações principalmente nas áreas mais baixas das comu-nidades sujeitas a alagamentos ou marginais de cursos naturais de água; já no ambiente rural os sistemas de drenagem, além dessas funções tem, ainda, o papel de controle de lençol freático, recuperação de solos salinizados e propiciar condições favoráveis às diversas ações, como mecanização, colheita e transporte da produção agrícola, entre outras.
O modelo de desenvolvimento econômico atual tem levado a preço de resíduos de diver-sas naturezas que, se não adequadamente desti-nados promovem impactos de elevados riscos aos recursos naturais e no ambiente, dentre os quais se destacam o bagaço da cana-de-açúcar e a raspa de borracha da indústria de calçados, na busca de novas opções de produtos e tendo em vista um problema ambiental sério, em ocor-rência nas diversas atividades humanas é relati-vo á geração e disposição final dos resíduos, surge em resposta a essas necessidades a sua aplicação em um sistema de drenagem, como envoltórios, promovendo redução nos custos uma vez que esses materiais estão ao alcance do homem do campo; entretanto, seu uso pres-cinde de uma análise técnica para avaliar suas características, adaptabilidade e desempenho.
O presente trabalho teve como objetivo principal comparar o desempenho entre o fluxo drenante de dois materiais alternativos utilizados
como envoltório, sendo eles o bagaço proveni-ente da cana-de-açúcar e a raspa de borracha da indústria de calçados.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi realizado no Laborató-rio de Irrigação e Drenagem, LEID, da Univer-sidade Federal de Campina Grande - UFCG, no município de Campina Grande, PB, com as seguintes coordenadas geográficas: 7o15’18’’
latitude sul, 35o52’28’’ de longitude oeste, com
altitude média de 550 m, onde o mesmo contém um modelo físico de laboratório com 9 tanques de drenagem revestidos de argamassa e inter-namente impermeabilizados, cada um com apro-ximadamente 0,92 m de altura, 0,81 m de largu-ra e 0,97 m de comprimento; na parede frontal da parte externa de cada tanque se instalaram três mangueiras plásticas transparentes e flexí-veis, denominadas piezômetros, acopladas ao sistema de drenagem, afim de avaliar as cargas hidráulicas no interior e na vizinhança do sistema de drenagem.
Avaliaram-se nove sistemas drenantes e, por se dispor de apenas nove tanques, o experi-mento ocorreu em duas etapas e em cada uma foram testados três diferentes tubos e um único material envoltório, cada um com três repetições. O material dos solos utilizados foram seca-dos ao ar, passaseca-dos em peneira de 4,0 mm de abertura de malha; em seguida, 5 amostras dos solos foram coletadas e encaminhadas para ca-racterização química e física no Laboratório de Química e Fertilidade do Solo da Universidade Federal da Paraíba - UFPB, através de metodologia proposta pela EMBRAPA (1997), onde o solo utilizado para o envoltório bagaço de cana-de-açúcar foi caracterizado como Areia, já o solo utilizado com o envoltório raspa de borracha da indústria de calçados foi carac-terizado como Neossolo Regolítico Eutrófico.
Visando à montagem do experimento, 136,5 kg de material do solo foram pesados e colocados em cada tanque, até atingir a altura do encaixe de cada tubo; em seguida, colocou-se o tubo com o envoltório de bagaço de cana-de-açúcar horizontalmente, centralizado e
nive-lado a 10,0 cm do fundo do tanque e encaixa-do; após o seu encaixe 363, 50 kg de solo fo-ram acrescentados, cobrindo o sistema tubo + envoltório, totalizando 500 kg de solo seguin-do-se este mesmo raciocínio nos 9 tanques e em seguida foi repetido esse mesmo procedi-mento mudando apenas o solo para Neossolo Regolítico Eutrófico e o envoltório raspas de borracha da indústria de calçados.
Na primeira etapa se avaliaram os sistemas compostos dos tubos Drenoflex, tubo de PVC liso e Kananet, usando-se como envoltório o material bagaço de cana-de-açúcar; na etapa seguinte os tubos foram envelopados com a raspa de borracha da indústria de calçados.
Os tubos Drenoflex e Kananet são materi-ais convencionalmente usados na drenagem, sen-do o Drenoflex um tubo de 65,0 mm de diâme-tro nominal com corrugações paralelas, e o Kananet, um tubo de 75,0 mm de diâmetro no-minal, com distribuição uniforme dos furos por todo o perímetro das corrugações, de forma helicoidal. O tubo de PVC liso com diâmetro nominal de 50,0 mm é, convencionalmente, usa-do para esgoto; na presente pesquisa este tipo de tubo foi utilizado como material alternativo.
Os tubos de PVC liso (Figura 1) possuíam 729 furos distribuídos em 9 filas, distanciados um do outro em aproximadamente 12,0 mm na longitudinal, de tal forma que uma unidade mé-trica de tubo dispusesse de 23,0 cm2 de área
aberta total, para facilitar na drenagem e ficar
uniformizado com os outros dois (Kananet e Drenoflex), visto que esses furos foram produ-zidos por meio de brocas de 2,0 mm de diâme-tro, através de procedimento manual feito em co ndições experimentais semelhant es (MEDEIROS, 2004).
Na colocação dos materiais envoltórios bagaço de cana e raspa de borracha da indús-tria de calçados foram utilizadas duas placas de Duraplac com dimensões 0,76 x 0,35 x 0,03 m, distanciadas a 0,l0 m a partir do tubo drenante, que serviram de gabarito na colocação destes envoltórios.Todos os tratamentos receberam um volume de 0.050 m³ de envoltório, ficando este com uma espessura de 0,l0 m, envolvendo todo o tubo drenante. Após atingir a espessura predeterminada,o gabarito foi, cuidadosamen-te, retirado e completou-se o volume com o material poroso.
Os tratamentos foram dispostos em um arranjo fatorial com três tipos de tubos, Drenoflex, Kananet e tubo de PVC liso pró-prio para Esgoto e dois materiais envoltórios, bagaço de cana e raspa de borracha da in-dústria de calçados. Utilizou-se um delinea-mento inteiramente casualizado com três re-petições.
O fluxo foi avaliado no ponto de descarga de cada tanque. O teste era realizado quando o material poroso encontrava-se saturado, o qual era constatado pelo posicionamento dos níveis hidráulicos nos piezômetros. Neste momento, o dreno era aberto, individualmente, de modo que houvesse o rebaixamento do nível freático e fos-sem feitas as medições das cargas hidráulicas de entrada e total e a coleta do volume d’água em intervalos de tempo de descarga. Procedeu-se desta maneira até que fosProcedeu-se verificada uma descarga mínima em cada sistema drenante. O tempo de descarga durou, em média, 1 hora e 30 minutos por tanque. Recipientes plásti-cos (baldes) foram utilizados para recolher o volume drenado, que eram posteriormente pe-sados em uma balança manual e capacidade máxima para 100,0 kg, transformando-se o re-sultado em volume. O registro do tempo de des-carga foi marcado com um cronômetro digital, sendo que o intervalo de tempo entre uma leitu-ra e outleitu-ra foi de 3; 5; 7; 10; 12; 15; e 17
minu-Figura 1. Tubos Drenantes (Drenoflex, PVC liso para esgoto e Kananet) antes de se colocar o envoltório
tos para os tempos de descarga de 39; 46; 56; 70; 89; 144 e 179 segundos respectivamente. Na determinação desta variável adotou-se a se-guinte equação:
q - fluxo, em m3.dia-1.m-1;
V - volume de água coletado, em m3;
t - tempo de coleta do volume d’água, em s; 2 - fator de ajuste, porque q é a descarga por unidade de comprimento de dreno e con-siderou-se 0,5 m de comprimento útil do tubo drenante.
Os dados referentes ao fluxo (q) foram re-lacionados e analisados estatisticamente, utilizan-do-se o software ASSISTAT Versão 7.5 beta (2008), com o objetivo de se avaliar o efeito dos tratamentos nos parâmetros hidráulicos me-diante o emprego das médias aritméticas, con-forme sugestões apresentadas por Dieleman & Trafford (1976).
RESULTADOS E DISCUSSÃO Analisaram-se os desempenhos dos sis-temas de drenagem avaliados considerando-se o tipo de tubo e os dois envoltórios e considerando-se constatou na avaliação o fluxo (q) que o ma-terial envoltório raspa de borracha proveni-ente de sandália apresentou a maior carga hi-dráulica de entrada (0,414 m), conforme a TABELA 2 e o coeficiente de variação foi de 3,52%, indicando uma ótima precisão ex-perimental, FERREIRA (1991).
Quanto maior a carga hidráulica de entra-da maior será o fluxo de passagem entra-da água no tubo, pois conforme identificamos na tabela 1 o
fluxo foi maior com o envoltório de raspa de borracha da indústria de calçados do que o envoltório bagaço de cana-de-açúcar, isso se deu devido o bagaço de cana-de-açúcar ser um material compactado que quando envolvido no tubo drenante o mesmo fica completamente en-volvido, já o material de raspa de borracha por ser um material “solto” facilita mais a entrada da água no tubo que consequentemente facilita a drenagem.
O tubo drenoflex envolvido com o baga-ço de cana-de-açúcar mostrado na tabela 1 foi o que obteve maior fluxo devido ser um tubo que possui maior diâmetro, já o tubo PVC liso próprio para esgoto mostrado na tabela 2 foi o que mais facilitou a passagem do fluxo de água utilizando o envoltório raspa de bor-racha da indústria de calçados, isso se dá de-vido o tubo drenante ser próprio para drena-gem e o envoltório não ser um material que dificulte o acesso do fluxo para o tubo drenante.
CONCLUSÕES
A raspa de borracha é um material indi-cado para ser utilizado na drenagem subter-rânea além de ser uma alternativa para o uso e destinação de resíduos, obteve-se êxito como material envoltório de tubos drenantes. O sistema de drenagem que apresentou maior rebaixamento do lençol freático foi o tubo PVC liso próprio para esgoto com o envoltório raspa de borracha da indústria de calçados.
O tubo PVC liso, próprio para esgoto, é o mais fácil de encontrar no mercado e, consequentemente, o de menor custo. 2 * 400 . 86 t V q Tubos Envoltórios Drenoflex 0,34500 a Bagaço de cana 0,36678 a
PVC liso 0,32833 a Kananet 0,33356 a
Tabela 1. Valores médios da carga hidráulica de entrada (he), em m, em relação aos tubos drenantes e o envoltório bagaço de cana-de-açúcar
Tubos Envoltórios
Drenoflex 0,40486 a Raspa de Borracha 0,41445 a PVC liso 0,41264 a
Kananet 0,35543 b
Tabela 2. Valores médios da carga hidráulica de entrada (he), em m, em relação aos tubos drenantes e o envoltório raspa de borracha da indústria de calçados
REFERÊNCIAS
DIELEMAN, P.J. & TRAFFORD, B.D.
Ensayos de drenaje. In: Irrigation and
Drainage, paper nº 28. FAO/ONU, Roma, 1976. 172 p.
FERREIRA, P.V. Estatística Experimental
Aplicada à Agronomia. Maceió: EDUFAL,
1991. 437 p.
FERREIRA, P.A. Drenagem. In: Curso de enge-nharia de irrigação. Módulo XI. Brasília: As-sociação Brasileira de Educação Agrícola Su-perior. 2001. 167p.
MEDEIROS, 2004. 53p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Universidade Fe-deral de Campina Grande, PB. SISTEMAS DRENANTES ALTERNATIVOS NA DRE-NAGEM SUBTERRÂNEA - 2004.
