02 - Mestrado - Engenharia Civil

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Digestão anaeróbia de resíduos orgânicos em reator de escala real e aplicação do lodo efluente na compostagem de resíduos vegetais
(2021-03-25) Bortoloti, Maurício Aparecido; Fernandes, Fernando; Ferreira, Bernardo Ornelas; Bosco, Tatiane Cristina Dal
A maior parcela dos resíduos sólidos urbanos (RSU) geradas no Brasil é representada pela fração orgânica (51%). Tal percentual apresenta características de biodegradabilidade que permitem a sua recuperação por tratamentos biológicos, aeróbio e anaeróbio, de forma individual ou integrada. O objetivo do presente estudo foi avaliar as condições de instalação de uma planta de biogás para digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, julgar a qualidade do processo e avaliar a aplicação do lodo efluente na compostagem com resíduos vegetais. A unidade em implantação necessitou de adequações quanto à estrutura física e métodos operacionais. O sistema anaeróbio foi operado em um reator de mistura completa (CSTR - 58 m3) com alimentação semi-contínua, três vezes por semana; com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 40 dias; temperatura mesofílica (36°C); agitação intermitente; carga orgânica volumétrica (COV) variável; monitoramento de parâmetros físico-químicos e avaliação quali-quantitativa do biogás. A COV média global utilizada foi de 0,5 kgSTV.m-3.d-1. Três substratos, resíduos alimentares do restaurante universitário (RU), resíduos alimentares do restaurante do hospital universitário (HU) e dejetos suínos (DS), foram utilizados de acordo com a disponibilidade. A produção média global de biogás foi de 9,98 m3, sendo as maiores gerações verificadas nos períodos alimentados com RU. O biogás teve percentual médio de CH4 variando entre 54,65%, na partida do sistema, e 66,60% no TDH 4. A taxa de conversão global de STV foi de 67,42% e da DQO de 63,74%. Já no processo de compostagem, em leiras de volume aproximado de 1,5 m3, uniu-se os resíduos vegetais em proporção 2,5:1 (kg:kg) para resíduo de poda (RP) e resíduo de grama (RG), constituindo o tratamento 1 (T1). Os tratamentos 2 (T2) e 3 (T3) que receberam adição de lodo anaeróbio sedimentado (LAS), confeccionados nas proporções em massa (kg:kg:kg) de 1,8:0,7:1 e 0,9:0,6:1 (RP:RG:LAS), respectivamente. O experimento foi conduzido por 90 dias (outono/inverno). As temperaturas dos tratamentos se elevaram pouco (<51°C), devido às dimensões reduzidas das leiras, as baixas temperaturas verificadas no período (5°C) e a granulometria inadequada dos substratos vegetais. A maior temperatura foi verificada no T2 (50°C). A estabilização dos compostos foi verificada aos 75 dias para T2 e T3, e aos 90 dias para o T1. Ao fim dos 90 dias, a caracterização final apontou os tratamentos com relação C/N inferiores a 12 e percentuais de STF de superiores a 20%. A análise agronômica verificou incremento de N ao composto no T3. Estatisticamente os tratamentos não apresentaram diferenças significativas na análise fatorial da variação dos tratamentos com relação ao tempo de processamento, para taxa de germinação das sementes (TGS) e índice de germinação (IG). Conclui-se, portanto, que após as adequações, a planta de DA forneceu condições favoráveis ao processo; o qual verificou-se pequenos distúrbios referentes as variações de substrato, COV e recirculação do lodo clarificado, porém sem comprometer o sistema. Por fim, a utilização de LAS na compostagem auxiliou na melhoria dos parâmetros do processo e na qualidade do composto final
Aplicação de materiais aditivos na co-digestão anaeróbia de resíduos de frutas, vegetais e resíduos de galinha de postura visando o aumento da produção de metano
(Universidade Estadual de Londrina, 2021-04-22) Sicchieri, Isabela Mangerino; Kuroda, Emília Kiyomi; Souza, Alexandre Teixeira de; Costa, Mônica Sarolli Silva de Mendonça
Resumo: Processos de digestão anaeróbia têm sido usados mundialmente na conversão de resíduos orgânicos em energia. Cerca de 22% dos resíduos alimentares desperdiçados no mundo correspondem a frutas e vegetais - RFV, resíduos cujas características são favoráveis à digestão anaeróbia - DA. No entanto, a rápida degradação de açúcares presentes nos RFV pode causar o acúmulo de ácidos e desestabilizar o sistema, tornando a co-digestão anaeróbia - Co-DA com um resíduo que apresente elevados teores de alcalinidade, como os de galinha de postura – RGP, uma alternativa viável de equilíbrio. Assim, esta pesquisa buscou na Etapa I, avaliar e definir estratégias para aumentar o rendimento de metano e estabilizar a Co-DA de RFV e RGP, por meio da investigação da aptidão de inóculos, da melhor relação entre os co-substratos utilizados, e da utilização de materiais aditivos - MA em experimentos em escala de bancada, por meio de ensaios de potencial bioquímico metanogênico – BMP. A Etapa II foi conduzida em escala piloto, utilizando-se dois reatores (volume útil 50L) com e sem utilização de MA (RMA e RC, respectivamente), em regime de alimentação semi-contínua, aplicando as condições experimentais definidas na Etapa I. Os reatores foram operados por 90 dias, distribuídos em 3 TDH, nos quais foram empregados valores crescentes de COV de 0,35, 0,55 e 0,75 gSTV L–1 d–1 a cada TDH. Na Etapa I, o inóculo e a relação entre os co-substratos que proporcionaram maior produção de biogás (527 NmL gSTV-1) e metano (262 NmL gSTV-1) foram: originados de reatores anaeróbios que tratam resíduos bovinos, suínos e alimentares (em proporções igualitárias em função de STV) e substrato com 75% de RFV + 25% de RGP. Dentre os MA analisados o biocarvão de poda de resíduos vegetais pirolisado a 450ºC – RPV450 apresentou o melhor resultado, com produção de metano 41% maior que a observada no controle (sem MA). Na Etapa II, durante todo o período de monitoramento dos reatores pilotos (RMA e RC) os parâmetros de controle se mantiveram estáveis. Considerando as condições de aplicação em escala real, optou-se pelo emprego de uma dosagem 10 vezes inferior do MA selecionado (1 g L-1) e mesmo assim, foi possível obter para uma COV de 0,75 gSTV L–1 d–1, um aumento de 30 e 31% nos valores de produção específica acumulada de biogás e metano, respectivamente, em relação ao reator controle.
Remoção de diuron, diclofenaco e microcistina-LR por biofiltração aplicada ao pré-tratamento de águas
(2021-04-24) Nicolau, Rafael Henrique Garcez; Kuroda, Emília Kiyomi; Theodoro, Joseane Débora Peruço; Yamashita, Cássia Reika Takabayashi
O aumento das cargas poluidoras e contaminação do meio ambiente tem levado aos corpos hídricos, muitas vezes utilizados para abastecimento público, uma série de compostos persistentes ao tratamento com técnicas convencionais, fazendo-se necessária a investigação de técnicas complementares que sejam eficientes na remoção de contaminantes emergentes. A biofiltração se mostra uma técnica promissora, pois utiliza a associação da ação microbiológica na biodegradação de contaminantes com a filtração em meio granular, sem a introdução de agentes químicos ao processo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da biofiltração, em escala de bancada, na remoção de Diuron – DIU, Diclofenaco – DCF e Microcistina-LR – MC-LR, como pré-tratamento de águas para abastecimento. O método quantitativo para análise dos compostos de interesse foi implementado e validado por cromatografia líquida de ultra eficiência com detector por arranjo de diodos – UPLC-PDA, obtendo-se linearidade, precisão, exatidão, especificidade/seletividade e efeito matriz adequados para o método. Para o experimento de biodegradação, as bactérias selecionadas apresentaram eficiência de degradação dos contaminantes variando de 0,0 a 12,8% para DIU; 4,4 a 48,7% para DCF e 0,0 a 12,2% para MC-LR, sendo a bactéria Pseudomonas putida – 1A selecionada para ser empregada nos experimentos de biofiltração. Foram avaliados nos experimentos de biofiltração a ativação específica com a bactéria 1A para os meios filtrantes areia de filtro rápido – AFR; areia de filtro lento – AFL e carvão ativado granular – CAG (Experimento C1); e ativação específica com a bactéria 1A associada à ativação natural, para o meio filtrante AFL (Experimento C2). Dentre os materiais granulares e as ativações avaliados, houve indicativos de que que a ativação associada melhorou ligeiramente o desempenho no meio granulares de AFL, e o filtro com CAG (Experimento C1) apresentou maior desempenho em relação à remoção dos contaminantes, com valores medianos de remoção de 99,7% para DIU, 79,3% para DCF e 99,5% para MC-LR, o que comprova a vantagem da associação da atividade microbiológica e dos processos adsortivos inerentes ao CAG, na remoção de contaminantes. Para todas as condições estudadas, pode-se verificar que o contaminante MC-LR foi o mais facilmente removido, com remoções superiores a 99% em todos os experimentos, e o contaminante DCF apresentou-se, dentre todos, o mais persistente. Na investigação da formação de biofilme na superfície dos materiais granulares AFR e AFL, pode-se concluir que a espectroscopia de infravermelho FTIR/ATR mostrou ser uma técnica de aplicação potencial para este fim, por possibilitar a indicação da presença de microrganismos nos meios granulares de forma rápida e simples
Benchmarking energético para edificações hoteleiras da cidade de Londrina-PR
(2022-08-24) Guerra, Mariana Rolim; Giglio, Thalita Gorban Ferreira; Atem, Camila Gregório; Fossati, Michele
As edificações hoteleiras possuem a ocupação dos apartamentos como sua principal variável de consumo, a qual se apresenta de forma aleatória, implicando em demandas flutuantes de energia e dificultando a busca por um modelo preciso de consumo energético. Esta pesquisa propôs modelos de benchmarking energético locais para edifícios hoteleiros, tendo como estudo de caso cinco edificações hoteleiras da cidade de Londrina-PR. Para isso, foi realizada a coleta de informações para caracterização das edificações da amostra por meio de questionários, entrevistas com os gestores, visitas no local e análise de projetos. Foram elaborados indicadores de intensidade de consumo de energia em operação com base em área construída (EUI), quantidade de diárias (EUID), área média dos apartamentos (EUIAM) e número de apartamentos (EUIAPTO) para identificar aquele que mais se aproxima do desempenho real dos hotéis da amostra. Foi utilizada regressão linear múltipla como ferramenta matemática para obtenção de equações de benchmark, as quais foram elaboradas tendo como variáveis respostas o consumo energético anual e os indicadores EUI, EUIAM e EUIAPTO. Esses modelos apresentaram, respectivamente, os valores de coeficiente de determinação de 0,97; 0,91; 0,92 e 0,81, valores que embasaram a escolha das melhores equações. A escala do benchmarking local adotada dividiu a amostra em três níveis de desempenho energético operacional sendo eficiente, típico e ineficiente. Das cinco edificações hoteleiras, duas foram classificadas como ineficiente em todos os modelos de benchmarking analisados, indicando potencial de melhoria por meio de medidas de eficiência energética. Outras duas como típicas em todos os modelos. E a última alternou sua classificação entre ineficiente e típica. Por fim, os resultados obtidos em um dos modelos de benchmarking gerados foram comparados com os obtidos pelo método nacional exposto pela Plataforma de Desempenho Energético Operacional – DEO e as diferenças entre eles expuseram a necessidade de realização do benchmarking local para essa amostra com o objetivo de se obter resultados mais precisos de desempenho
Análise da distribuição temporal e espacial dos extremos de temperatura do ar no Estado do Paraná com base nos índices do ETCCDI
(2023-01-26) Medeiros, Iago Rios; Pinheiro, Hemerson Donizete; Lopes, Deize Dias; Nitsche, Pablo Ricardo
As alterações climáticas vem sendo pauta nos últimos anos tanto para trabalhos científicos quanto para as grandes mídias, em comum ambos retratam as modificações que vêm ocorrendo no planeta. Nessa temática o presente trabalho tem por objetivo analisar a distribuição espacial e temporal dos eventos extremos de temperatura do ar, com base nos índices de detecção de mudanças climáticas determinados pela Organização Mundial de Meteorologia (OMM), para valores de temperatura do ar. A área de estudo compreende o Estado do Paraná e, além da distribuição, é também avaliado a ocorrência de tendências para os índices. Para tanto, utilizou-se de dados diários de temperatura mínima e máxima do ar coletados pelos bancos de dados do Sistema de Monitoramento Agrometeorológico (Agritempo) e do Instituto de Desenvolvimento Rural do Paraná (IDR-Paraná). Para efetivar os objetivos, as séries de temperatura foram submetidas a um controle de qualidade, processo de preenchimento de falhas e verificação da homogeneidade. A verificação da homogeneidade foi avaliada pela combinação dos resultados entre os testes de Buishand (1982), de Pettit (1979), Razão de Von Neumann (1949) e o do Homogeneidade Padrão (SNHT) (1986). Para análise das tendências optou-se pelo Teste de Mann-Kendall, por ser um método não-paramétrico. A estimativa das tendências foi determinada pelo teste de Sen’s (1968). A análise das tendências não indicou uma uniformidade no estado, com tendências significativas positivas e negativas ao longo de todo o território. Entretanto ao se desconsiderar significância, os resultados de tendências positivas foram de 56,83% e apenas 5,88% apresentaram uma estabilidade, para os índices analisados, indicando um possível aumento na temperatura estadual.
Índices de detecção de mudanças climáticas na precipitação do Paraná-BR
(2023-02-27) Silva, André Rodrigues da; Pinheiro, Hemerson Donizete; Nitsche, Pablo Ricardo; Silva, Marcelo Augusto de Aguiar e
A caracterização dos eventos extremos de precipitação é fundamental para a gestão dos recursos hídricos, dimensionamento das obras hidráulicas, para o sistema de abastecimento público, agricultura, controle da ocorrência de incêndios e também da incidência de problemas de saúde na população. Para proteger a economia e a população dos eventos extremos climáticos, é necessário conhecer onde eles estão ocorrendo, qual a sua frequência e magnitude, para assim traçar cenários futuros e estabelecer planos de ação e de estratégias para mitigar os efeitos das mudanças climáticas. O objetivo deste trabalho é verificar se nas estações pluviométricas localizadas no estado do Paraná, estão ocorrendo mudanças no regime das precipitações a partir da análise de tendência nos 11 índices de detecção de mudanças pluviométricas, definidos pela Organização Meteorológica Mundial (OMM). Tais índices utilizam dados pluviométricos de séries de precipitação diária e no presente trabalho são utilizadas as informações disponibilizadas pela Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA), o período avaliado é de 1975 a 2019. Foram utilizadas 391 estações consideradas homogêneas e a partir delas foram obtidas, para cada estação, os 11 índices propostos pela OMM. Dos 11 índices analisados anualmente, mensalmente e sazonalmente, nos períodos de 1975 a 2019, de 1975 a 1999 e de 1995 a 2019 as tendências não significativas de aumento (NS(+)), predominaram no estado do Paraná, entretanto as tendências significativas de aumento (S(+)) no período de 1975 a 2019 sugerem que a precipitação está aumentado e se concentrando em poucos dias com chuvas mais intensas. Nesse período os índices SDII, CDD, RX1DAY e RX5DAY apresentaram tendência significativa de aumento com 30,0% (80 estações), 15,4% (49 estações), 14,1% (47 estações) e 12,2% (40 estações) respectivamente.
Avaliação das propriedades mecânicas de material cimentício produzido por impressão 3d com foco na aderência entre as camadas
(2023-02-27) Filgueiras, Monique de Brito; Toralles, Berenice Martins; Leite, Francisco Morato; Vanderlei, Romel Dias
A utilização da impressão 3D aplicada à construção civil é uma das inovações mais promissoras na indústria construtiva trazendo otimização da produção, eficiência e sustentabilidade, sendo alvo de pesquisas por todo o mundo. Um dos maiores desafios para a difusão desta tecnologia é que o material cimentício seja extrudável e construtivo. Além disso, durante o processo de extrusão, o composto perde umidade superficial na interface fazendo com que a aderência entre as camadas impressas seja prejudicada, o que também afeta o comportamento mecânico da estrutura. Porém, o estudo deste desempenho se limita pela falta de uma metodologia de avaliação das propriedades mecânicas do produto da impressão. Assim, esta pesquisa teve como objetivo avaliar o comportamento de materiais cimentícios impressos em impressora 3D de bancada quanto as propriedades mecânicas, estudando a influência da incorporação de metacaulim (MC) nas porcentagens de 0, 10% e 30% em substituição da massa de cimento e o uso do aditivo químico hidroxipropilmetilcelulose (HPMC). Para isso o programa experimental se dividiu em três campanhas, sendo a primeira de desenvolvimento dos materiais cimentícios extrudáveis por meio da determinação da consistência normal da pasta e do início e fim de pega que condicionou a seleção das argamassas promissoras para o processo de extrusão. A segunda, correspondeu a avaliação da incorporação dos materiais suplementares utilizados, por meio de ensaios para a caracterização da argamassa e avaliação da umidade superficial com o uso da termografia. Por fim a terceira, versou sobre os ensaios de compressão axial e tração na flexão e elaboração de um procedimento de ensaio de tração direta para determinar a resistência de aderência entre as camadas. Os resultados mostraram que misturas com (MC) e (HPMC) são promissoras para a impressão 3D e que a resistência à compressão foi aumentada com o aumento do teor de metacaulim, sendo de 64,7% maior para o material impresso em duas camadas com 30% de substituição de (MC) em relação a amostra sem essa adição. Quanto a resistência à tração na flexão, as amostras moldadas apresentaram valor cerca de três vezes maior do que as amostras impressas em duas camadas e entre este grupo, a amostra com 30% de substituição (30MC) foi a com maior resistência, na ordem de 40% em relação a amostra com 10% de substituição (10MC), com a menor resistência. Os resultados de aderência entre camadas seguiram a metodologia de ensaio estabelecida nesta pesquisa e tiveram a mesma tendência da tração na flexão, com resistência da amostra 30MC 61,37% maior do que a amostra 10MC que foi menor em 24,83% em relação a amostra sem (MC), sendo a 30MC de 2,34 MPa. Além disso, o material 10MC também apresentou maior umidade superficial. Por fim, conclui-se que a amostra 30MC é imprimível e a mais resistente mecanicamente, além de ter adquirido a microestrutura mais otimizada com menor percentual de porosidade como verificado por meio da microtomografia computadorizada de raio-X.
Avaliação do tempo de manutenção de aditivos químicos para produção de concreto autoadensável: uma transferência de tecnologia do laboratório à obra
(2023-02-27) Fermino, Renan Bozelli; Toralles, Berenice Martins; Klein, Nayara Soares; Fazinga, Wanessa Roberta
O concreto autoadensável é um material com capacidade de fluir com facilidade dentro das formas, passando pelas armaduras e preenchendo os espaços sob o efeito de seu peso próprio, sem a necessidade de vibração ou compactação mecânica. É obtido pela ação de aditivos superplastificantes, que proporcionam maior facilidade de bombeamento, excelente homogeneidade, resistência e durabilidade. Pela viabilidade do seu uso, estudos sobre o tema se tornam importantes, relatos sobre metodologias de dosagem são escassas e estudo e produção do material diretamente in loco são ainda mais raros. Com isso, o trabalho tem por objetivo avaliar a manutenção da trabalhabilidade de aditivos químicos e as características de um concreto autoadensável, com transferência de tecnologia do laboratório à obra . Além disso, avaliam-se parâmetros que interferem em sua dosagem e no seu processo de produção. Desse modo, dada a dosagem dos concretos que tem como fundamento a relação matriz cimentícia/vazios do esqueleto granular, é estudado o tempo de manutenção dos aditivos até os sessenta minutos da produção da argamassa e concreto com o intuito de avaliar a sua manutenção quanto às características do concreto autoadensável. Como o superplastificante à base de policarboxilato tende a perder suas propriedades com o tempo, um aditivo com base de lignossulfonato é estudado inicialmente na mistura dos materiais cimentícios com o intuito de conferir trabalhabilidade e só depois a inserção do policarboxilato com o objetivo de entregar um concreto com propriedades satisfatórias de autoadensabilidade em obra. Com relação aos resultados, afirma-se que das argamassas produzidas, todas alcançaram valores dentro dos limites de autoadensabilidade. Infere-se ainda sobre a etapa de argamassa que a àquela que possui 80% de excesso de pasta em relação ao volume de vazios do agregado miúdo, com adição de 0,15% (para um aditivo com base de policarboxilato) e 1,10% (para um com policarboxilato + nanopartículas de sílica) em relação à massa de cimento possuem os melhores resultados para serem levadas a frente no estudo de concreto, pois obtiveram autoadensabilidade dentro dos 60 minutos analisados e tem o menor excesso de pasta estudado, resultando em um menor consumo de cimento por metro cúbico e menor gasto com aditivos. Em se tratando da manutenção dos aditivos, dois traços de concreto foram produzidos em laboratório, possuindo propriedades bastante satisfatórias quanto à autoadensabilidade, atingindo resistências de até 57,10 MPa aos 14 dias. Ao ser feita a transferência de tecnologia, um traço foi levado para estudo in loco, onde foi produzido 2,5m³ de concreto, caracterizado como autoadensável em até 2 horas analisadas, com resistência média de 47,01 MPa em 7 dias. Desta forma, o estudo de manutenção dos aditivos foi atingida com êxito e a transferência de tecnologia concluída com sucesso, uma vez que o comportamento laboratorial e em obra dos aditivos foi bastante semelhante, possibilitando sua trabalhabilidade e propriedades autoadensáveis em até 120 minutos em obra.
Durabilidade de materiais cimentícios com incorporação de nanossílica, metacaulim e sílica ativa frente ao ataque por sulfato de sódio
(2023-03-24) Lazari, Carlos Humberto; Toralles, Berenice Martins; Jussiani, Eduardo Inocente; Leite, Francisco Cláudio Morato; Hoppe Filho, Juarez
O concreto é reconhecido por ser o material mais utilizado no ramo de construções civis, entretanto, deve-se priorizar também que a vida útil desse material deva ser relativamente extensa, atendendo critérios de segurança e de funcionalidade. Dentre os agentes agressivos que atacam o concreto, temos a ação de ácidos, cloretos e sulfatos. Indústrias de fertilizantes, sistemas de tubulação de esgoto, estações de tratamento de esgoto, se encontram sob permanente exposição agressiva a sulfatos, que proporciona a formação de agentes agressivos secundários, como ácido sulfúrico biogênico. Os íons sulfatos presentes nos resíduos de esgoto, dentre outras fontes, reagem com produtos de hidratação disponíveis na matriz cimentícia do concreto, gerando produtos expansivos, como etringita secundária e gipsita, que passam a deteriorar o material através de tensões internas, promovendo a fissuração do mesmo. Visando a mitigação de tais fenômenos, uma das possibilidades mencionadas por variados autores é a utilização de adições minerais, sobretudo pozolanas, que atuam de maneira a preencher os vazios capilares de maneira física, e também proporcionam a geração de compostos hidratados secundários, que atuam de maneira a preencher os poros intersticiais, por reações químicas. Dessa forma, o foco do trabalho gira em torno da análise de materiais cimentícios com diferentes adições minerais e diferentes teores de incorporação por substituição, de forma unitária e associada. Dentre os materiais estudados, tem-se a referência/unitário (cimento), binário (cimento + metacaulim [8%], cimento + sílica ativa [8%], cimento + nanossílica [0,5%]), ternário (cimento + metacaulim [8%] + sílica ativa [8%]) e quaternário (cimento + metacaulim [8%] + sílica ativa [8%] + nanossílica [0,5%]). Amostras foram elaboradas e divididas em dois grupos de cura, o primeiro com água saturada com cal e o segundo com sulfato de sódio. Foram realizados ensaios na macro e microestrutura após período de exposição em ambas. De forma sucinta, os resultados obtidos possibilitaram conhecer de forma mais específica o comportamento das argamassas em questão. Na resistência à compressão as únicas amostras que apresentaram decréscimo na resistência foram as binárias com metacaulim e sílica ativa e a argamassa ternária. Quanto à variação de massa, as argamassas ternária e quaternária foram as que apresentaram menor variação de massa, indicando menor suscetibilidade à ação de íons sulfatos. Nas análises por DRX, temos que a argamassa quaternária foi a única que apresentou teores próximos de etringita e hidróxido de sódio para as amostras curadas em solução de sulfato e água saturada com cal, possibilitando a atribuição de tal comportamento à reduzida quantidade de compostos para reação com íons sulfatos.
Medida da taxa de ventilação natural em salas de aula: aplicação de métodos de gás traçador com CO2
(2023-11-23) Decker, Pedro Henrique Bruder; Atem, Camila Gregório; Giglio, Thalita Gorban Ferreira; Lukiantchuki, Marieli Azoia
A ventilação de ambientes internos é relevante para o conforto térmico dos ocupantes, eficiência energética das edificações e tem papel fundamental na qualidade do ar interno (QAI). Um dos parâmetros mais importantes para a QAI é a taxa de renovação de ar, cuja determinação é complexa, em especial para recintos com ventilação natural e grandes áreas de abertura. Apesar dessas características serem comuns nos ambientes escolares brasileiros, este trabalho identificou carência de estudos que mediram a taxa de ventilação em salas de aula no país. A fim de preencher essa lacuna, mediu-se a taxa de renovação de ar de quatro salas de aula. Adotaram-se dois procedimentos para a execução dos ensaios. A partir do método do decaimento da concentração, conforme norma ISO 12569 (2017), com CO2 injetado a partir de cilindro, mediu-se a taxa em cenários de ventilação cruzada, unilateral e de infiltração, com total de 72 experimentos; e durante 21 aulas, aproveitando do CO2 gerado pela respiração dos ocupantes. Se identificou boa correlação entre os resultados obtidos pelos dois métodos. A taxa média registrada por configuração de abertura nos ensaios com cilindro variou entre 0,8 h-1 para INF; 2,3 h-1 para VU2; 8,5 h-1 para VU1, 8,5 h-1 para VC2 e 24,6 h-1 para VC1. A taxa média de ventilação das aulas em que a ventilação era cruzada foi de 12,3 h-1, e quando unilateral, 4,3 h-1. Nota-se que não houve correspondência entre as configurações idealizadas e as configurações adotadas durante as aulas, pois os ocupantes não abriram as esquadrias basculantes em nenhum momento. A comparação das taxas medidas com a previsão de modelos analíticos simplificados existentes na literatura identificou baixa precisão das estimativas. Avaliou-se as taxas medidas como satisfatórias, mesmo em cenários com ventilação unilateral, desde que com áreas de abertura devidamente dimensionadas e operadas pelos ocupantes.
Comportamento mecânico de solos tropicais reforçados com fibra de Polietileno Tereftalato (PET)
(2024-05-17) Crippa, Mateus Teixeira; Teixeira, Raquel Souza; Gutierrez, Nelci Helena Maia; Casagrande, Michéle Dal Toé; Ferreira, José Wilson dos Santos
Com a crescente preocupação ambiental em relação à geração excessiva de residuos plásticos, que excede 300 milhões de toneladas anualmente no mundo, materiais alternativos vêm sendo estudados como elementos de reforço de solo, como as fibras de polietileno tereftalato (PET) reciclado. Assim, esta pesquisa tem por objetivo avaliar o efeito da inserção das fibras PET no comportamento mecânico de dois solos tropicais arenosos por meio de ensaios triaxiais. Além da caracterização química (pH, CTC, MO, etc.) e geotécnica, foram realizados ensaios de superfície específica por adsorção de gás N2, extração de elementos amorfos, fluorescência de raios-X e difração de raios-X em ambos os solos. A partir de corpos de prova compactados, utilizando a Energia Normal de Proctor, considerando o solo sem e com reforço de 0,3% de fibras PET de 1,4 dtex e 32mm de comprimento, dispostas de maneira aleatória, foram realizados ensaios triaxiais consolidados não drenados para tensões confinantes de 50, 100 e 200kPa, além da avaliação da microestrutura por meio de ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram efeito positivo da inserção das fibras PET em ambos os solos, melhorando a estrutura interna dos compósitos e promovendo ganhos expressivos em seus parâmetros de resistência, principalmente de intercepto coesivo. Devido aos diferentes graus de evolução pedogenética dos solos, as interações entre fibra-matriz produziram diferentes tendências. O solo de Mandaguaçu apresentou comportamento elasto-plástico de endurecimento com e sem a inserção das fibras. Já o solo de Santa Maria apresentou inicialmente comportamento dúctil, respondendo como material elasto-plástico com a inclusão das fibras. A porosimetria mostrou que a inserção das fibras PET no solo de Mandaguaçu reduziu a quantidade de macroporos do compósito, enquanto que no solo de Santa Maria houve processo contrário, evidenciando a influência da pedogênese do solo na interação fibra-solo e, consequentemente, na microestrutura do compósito. Além disso, observou-se na PIM que apenas os macroporos participam da resposta mecânica. Além do efeito de ancoragem, acredita-se que os ganhos de resistência estejam associados ás interações das fibras PET com as cargas elétricas provenientes da matriz dos solos tropicais ácidos, resultando em ligações elétricas e atração entre os materiais, conforme confirmado nas imagens de MEV. Tais descobertas realçam a importância de se investigar as características físicas, químicas e mineralógicas dos solos tropicais e suas interações com materiais alternativos, a fim de compreender o comportamento mecânicos dos compósitos. Espera-se que este trabalho contribua com o desenvolvimento do reforço de solos com fibras PET, cuja aplicação em obras geotécnica, como reforço de aterros, taludes e camadas de base de pavimentos, pode agregar maior valor ao resíduo, impulsionando práticas sustentáveis na engenharia geotécnica.
Fotogrametria à Curta Distância com uso de Smartphone para Avaliação da Condição de Pavimentos Flexíveis Urbanos.
(2025-02-21) Gimenes, Larissa de Abreu; Fontenele, Heliana Barbosa; Neri, Thiago Botion; Oliveira, Shirley Minnell Ferreira de
A manutenção da infraestrutura viária é fundamental para garantir segurança, mobilidade e eficiência na alocação de recursos públicos. No Brasil, a gestão dos pavimentos urbanos enfrenta desafios, resultando em superfícies deterioradas e altos custos de reabilitação. Métodos tradicionais de avaliação, como inspeções manuais, são frequentemente subjetivos e demorados. Diante desse cenário, este estudo tem como objetivo avaliar a aplicabilidade de um método fotogramétrico para a avaliação da condição da superfície de pavimentos flexíveis urbanos, utilizando smartphone na coleta de dados. Para isso, foram definidas e testadas metodologias de aquisição e processamento de imagens, utilizando um smartphone acoplado a um protótipo de captura para a geração de modelos tridimensionais e ortomosaicos no software iTwin Capture Modeler. Os dados extraídos desses modelos foram comparados com levantamentos tradicionais, permitindo a validação da técnica proposta e a análise da eficácia de diferentes formas de captura, como fotografias e vídeos. A metodologia foi aplicada em trechos selecionados do campus da Universidade Estadual de Londrina. A avaliação da condição das vias foi realizada de forma subjetiva e objetiva, comparando os resultados obtidos por inspeção visual in loco com aqueles derivados da análise dos produtos fotogramétricos. Os resultados indicaram alta precisão na reconstrução das superfícies e na identificação de defeitos, permitindo a extração de métricas detalhadas sobre sua extensão e severidade. A análise comparativa revelou uma forte correlação entre os dados obtidos pelos modelos fotogramétricos e aqueles levantados manualmente, evidenciando a confiabilidade da técnica. Além disso, os modelos 3D e ortomosaicos gerados demonstraram o potencial do método para substituir ou complementar as inspeções convencionais, proporcionando medições detalhadas, reprodutíveis e de menor custo, destacando-se como uma solução promissora para o gerenciamento de pavimentos urbanos. Desse modo, a abordagem fotogramétrica baseada em smartphones é uma solução inovadora, acessível e eficiente para a avaliação de pavimentos urbanos, oferecendo uma alternativa prática à metodologia convencional, resultando em um gerenciamento mais eficaz da infraestrutura urbana.
Projeto de habitação de interesse social segundo a coordenação modular e os principios do ecodesign
Campos, Alessandro; Morales, Gilson [Orientador]; Zani, Antônio Carlos; Ângulo, Sérgio Cirelli
Resumo: A deficiência habitacional nas cidades brasileiras se tornou um dos maiores desafios urbanos, onde o crescimento desordenado dos centros urbanos nos últimos anos ocasiona grandes problemas sociais e ambientais Poucas são as famílias que conseguem ter acesso à moradia com padrão de habitabilidade mínima Outro problema relacionado às cidades são os resíduos sólidos urbanos, dentre os quais, os pneus inservíveis, e resíduos de pedreira, alvo deste trabalho Conforme constatado acerca das necessidades habitacionais e das preocupações com as questões ambientais, o contexto deste trabalho busca realizar o desenvolvimento de um processo modular para projeto arquitetônico, segundo os fundamentos da Coordenação Modular, utilizando também como partido, no ato de se projetar essas edificações, os princípios do Eco-Design Foi adotada como medida modular o decímetro (1cm), também conhecido como módulo base, representado universalmente por “M” O projeto foi desenvolvido utilizando programas computacionais, plataforma AutoCad, possibilitando a visualização tanto dos blocos, como das fôrmas para execução destes blocos e finalmente para visualização e entendimento do projeto, uma maquete eletrônica da unidade habitacional A preocupação do projeto da edificação e o uso de materiais não renováveis e seu desperdício, resultaram na proposta deste trabalho, utilizando as raspas de pneus e resíduos de pedreira, visando a redução e desperdício de materiais Os blocos foram produzidos com de substituição de areia por raspas de pneus de 2% do seu volume, e adição de 5% finos ao volume de britas, tendo apresentado resultados satisfatórios, de acordo com a norma NBR 6136/24 da ABNT
Influência da incorporação de nanopartículas de sílica em compósitos cimentícios
Nogueira, Geovana Souza Ferreira; Toralles, Berenice Martins [Orientador]; La Porta, Felipe de Almeida; Vanderlei, Romel Dias
Resumo: Pesquisas na área de tecnologia em compósitos cimentícios têm buscado materiais que melhorem suas propriedades e características Para tanto, a incorporação de nanopartículas de sílica (NS) em compósitos cimentícios vem sendo estudada como uma alternativa promissora No entanto, a literatura científica ainda é restrita Neste contexto, o objetivo deste trabalho é analisar a influência de NS no comportamento macro e microestrutural de compósitos cimentícios, a partir da verificação da resistência à compressão, das características microestruturais e da exposição em ambientes agressivos, com a utilização de duas NS diferentes A campanha experimental foi dividida em 3 Estudos, sendo o primeiro para caracterizar as NS, o segundo para definir a melhor forma de incorporação (em pó ou dispersa em água) e o último para avaliar o comportamento macro e microestrutural Os compósitos cimentícios foram analisados mediante o ensaio de resistência à compressão aos 3, 7 e 28 dias de idade, absorção de água, porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM), microtomografia computadorizada de raios-X(µ-CT), análise no microscópio eletrônico de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e ataque ácido Foram incorporados os teores de ,5% e 1,% de NS Com os resultados obtidos no segundo estudo verificou-se que a forma de incorporação em pó obteve melhores resultados Após a realização do terceiro estudo, verificou-se que a incorporação de NS promoveu a redução da absorção de água e da porosidade, melhorou a densificação da microestrutura, diminuiu a quantidade de hidróxido de cálcio presente nas amostras e minimizou a deterioração pelo ataque ácido No entanto, não foram observadas melhorias significativas na resistência à compressão Por fim, constatou-se que os melhores resultados foram obtidos para o teor de ,5% de ambas as NS e que essa incorporação influenciou principalmente nas características microestruturais
Proposta de um método para identificação das parcelas críticas do trabalho para a padronização na construção civil
Cruz, Rodrigo José Paiva; Saffaro, Fernanda Aranha [Orientador]; Formoso, Carlos Torres; Lantelme, Elvira Maria Vieira
Resumo: A padronização é um princípio instrumental da gestão com vistas à redução da variabilidade no processo produtivo Contudo, padrões detalhados, ou seja, excessivas especificações para orientar a execução do trabalho levam à baixa adesão por parte dos operadores na construção civil Isto ocorre em função das particularidades do sistema de produção deste setor e da dificuldade de prever todas as situações possíveis em um ambiente com alta incerteza Na literatura, foram encontradas diferentes abordagens para a definição de padrões que vão desde padrões detalhados, tais como o trabalho padronizado adotado pela Toyota, até instruções flexíveis do trabalho recomendadas pelo Sistema Sócio Técnico Outros autores defendem certa flexibilidade na definição de regras a serem seguidas, porém com a necessidade de especificação de parcelas críticas do trabalho Esta pesquisa se enquadra nessa última vertente, tendo como objetivo a proposição de um método para identificação das parcelas críticas do trabalho Para tanto, com base na abordagem Design Science Research, foram realizados um estudo inicial exploratório em uma empresa de montagem e instalação de móveis planejados e dois estudos empíricos, sendo o primeiro deles na atividade de assentamento de pisos e azulejos e o segundo na montagem de formas de pilar, ambos em uma construtora na cidade de Londrina/PR O estudo exploratório propiciou uma caracterização inicial das Parcelas Críticas do Trabalho, assim como um protocolo para coleta de dados empregado no estudo empírico EE1 A partir do estudo empírico, foram obtidos avanços, tanto na caracterização das Parcelas Críticas como no protocolo A partir do EE2, detectou-se outros fatores que contribuem para a identificação de tais parcelas, assim como constatou-se a viabilidade do uso do mesmo protocolo em diferentes fases da obra Desta forma, com base nas evidências levantadas, elaborou-se um método para identificação das parcelas críticas do trabalho a serem inseridas no padrão de trabalho da construção civil Posteriormente, o método proposto foi testado e avaliado diante de aspectos, tais como, facilidade de uso e utilidade, oportunidade em que foram propostas melhorias ao método proposto Por fim, com base nos resultados obtidos, foram destacadas as contribuições teóricas e práticas desta pesquisa
Comportamento térmico de argamassas expandidas pela incorporação de alumínio reciclado
Ferreira, Tatiana Vettori; Morales, Gilson [Orientador]; Sampaio, Ana Virgínia Carvalhares de Faria; John, Vanderley Moacyr; Florian, Márcio
Resumo: A eficiência energética e o conforto térmico do ambiente construído envolvem, de maneira implícita, o consumo de energia Quanto mais eficiente for a edificação, menor será o consu-mo de energia para operá-la e menor o impacto causado O objetivo desse estudo foi verificar o efeito expansor da incorporação de partículas de alumínio reciclado em argamassas de ci-mento Portland e o comportamento dessas frente à radiação solar Para tal, foi usada uma matriz de cimento e agregado miúdo, traço em massa 1:3, com incorporação de 1% de partículas de alumínio em relação à massa total de materiais Foram desenvolvidas argamassas com areia natural de rio, areia de basalto e areia de escória de aciaria elétrica, com e sem partículas de alumínio reciclado Utilizaram-se corpos de prova cilíndricos (5 x 1 mm) para os ensaios de resistência mecânica à compressão, massa específica, índice de vazios e absorção; corpos de prova cilíndricos (25 x 5 mm) para determinar a transferência de calor pelo Método da Placa Quente Protegida, análise dos componentes químicos pela Microscopia Ele-trônica de Varredura e para a análise da porosidade por micro tomografia; corpos de prova retangulares (15 x 3 x 2,5 cm) para analisar a carbonatação Para quantificar a transferência de calor por condução foram usados protótipos em concreto com tampa (5 x 5 x 5 cm) revestidos com as argamassas estudadas, sujeitos à radiação solar Os resultados revelaram que o emprego desses resíduos é viável para produção de argamassa de revestimento, sendo que o papel das partículas de alumínio foi fundamental na expansão pela liberação de hidro-gênio devido à alcalinidade das argamassas A resistência mecânica média à compressão aos 28 dias das argamassas sem alumínio foi de 3 MPa, enquanto que, das argamassas com a adição de partículas de alumínio foi da ordem de 1/3 desse valor, ou seja, 1 MPa Considerando que uma argamassa convencional de revestimento apresenta uma resistência à compressão da ordem de 5,6 MPa aos 28 dias, conclui-se que os valores obtidos foram mais do que satisfatórios para esse fim No que se refere à transferência de calor nas paredes revestidas com as argamassas estudadas, verificou-se que todas apresentaram potencial de absorção e transferência da energia solar, muito embora isso tenha sido mais evidente na argamassa com resíduo de basalto, uma vez que nesse caso não houve um consumo tão intenso do alumínio como nas outras argamassas, o que possibilitou a esse compósito, maior capacidade de condução de calor As argamassas com areia de aciaria e areia de rio, com incorporação de alumí-nio, apresentaram maior capacidade de conservação da temperatura da água contida nos protótipos O estudo tornou possível identificar e atestar o potencial das argamassas expansivas produzidas na pesquisa para revestimento na construção civil em função de seu desempenho térmico frente à radiação solar, como condutor ou isolante, bem como, viabilizar o uso do alumínio reciclado, da areia de basalto e da areia de escória de aciaria elétrica na produção de argamassas de revestimento
Substituição da areia natural por areia de britagem de rochas basálticas para argamassas de revestimento
Guacelli, Paulo Anélio Garcia; Toralles-Carbonari, Berenice Martins [Orientador]; Costa, Marienne do Rocio de Melo Maron da; Souza, Sueli Tavares de Melo
Resumo: O presente estudo tem a finalidade de avaliar a utilização de areia de britagem de rochas basálticas, em substituição a areia de extração, nas argamassas de revestimento Avaliou-se também a substituição de porcentagem da areia de extração A areia de britagem é uma alternativa à areia de extração em argamassas, tendo em vista o esgotamento gradual das jazidas de areia mais próximas aos grandes consumidores e as restrições impostas pelos órgãos de proteção ambiental a esta exploração No entanto, devido ao processo de produção, a areia de britagem possui algumas características que a diferenciam da areia de extração Sendo assim, procurou-se analisar os efeitos da areia de britagem nas argamassas no estado fresco, no estado endurecido e na fase de uso Os resultados obtidos mostram que é viável esta substituição para uma proporção de 5% de areia de britagem e 5% de areia de extração Sendo necessários estudos para melhorar a granulometria e a forma das partículas da areia de britagem, buscando viabilizar sua utilização sem a necessidade da composição com a areia de extração
Metolologia preliminar de avaliação ambiental, com base no ciclo da água, aplicada ao planejamento urbano em municípios de pequeno porte no Norte do Paraná
Romagnolli, Renata; Lopes, Deize Dias [Orientador]; Hardt, Carlos; Kanashiro, Milena
Resumo: Embora haja uma diversidade de procedimentos metodológicos para realização de diretrizes e planejamentos urbanos, estes exibem poucas informações acerca dos critérios considerados para avaliação do meio ambiente A adoção de estratégia formal para avaliação do meio ao qual se pretende planejar pode criar condições objetivas para a troca de experiências e auxilio a planejadores e tomadores de decisão Com base nessas considerações, este trabalho tem como objetivo principal propor uma metodologia de auxílio à avaliação ambiental, que de ênfase ao ciclo da água e ao saneamento básico Os materiais utilizados para elaboração da metodologia foram retirados de estudos, pesquisas e bibliografias sobre o tema proposto somado a consulta a professores especialistas na área de saneamento básico, Como resultado da metodologia proposta, tabelas de avaliação ambiental foram geradas, em seguida as mesmas foram aplicadas em estudo de caso em municípios de pequeno porte do Norte do Paraná A escolha destes municípios se deu devido à carência de recursos financeiros e pessoal qualificado para a implementação de técnicas que visem a preservação e conservação ambiental nos mesmos Os dados relativos à aplicação do material foram obtidos através de consulta às prefeituras, aos responsáveis técnicos pelo serviço de abastecimento de água dos municípios, às empresas locais e visitas in situ De maneira geral o estudo foi capaz de evidenciar tendências rumo à sustentabilidade dos sistemas de saneamento básico, apontou os setores carentes de ações e investimentos voltados a conservação do sistema e meio e, sobretudo mostrou-se capaz de auxiliar a elaboração de estudos e avaliações ambientais de forma fácil, prática e eficaz
Cinza de madeira de eucalipto como adição mineral em argamassas de cimento Portland
Couto, Álisson Franco do; Morales, Gilson [Orientador]; Magagnin Filho, Nilson; Florian, Márcio; Ângulo, Sérgio Cirelli
Resumo: A incorporação de adições minerais ao cimento Portland é considerada a melhor alternativa de curto prazo para mitigar os impactos ambientais provocados pela sua produção Esse estudo teve por objetivo avaliar as características físico-químicas e a viabilidade técnica da incorporação da Cinza de Madeira de Eucalipto (CME) como adição mineral em argamassas de cimento Portland A CME previamente peneirada por uma malha de 75µm foi submetida a diferentes tempos de moagem e temperaturas de calcinação, identificando-se o melhor resultado no ensaio de IAP com cimento para o material moído por 3h (CME-3h) Esse material foi então submetido às análises de caracterização físico-químicas e, posteriormente, avaliou-se o teor ideal de substituição de cimento, assim como características mecânicas das argamassas produzidas Identificou-se que a CME-3h apresentou massa específica de 2,62g/cm³, partículas majoritariamente prismáticas e compreendidas na faixa de 1 a 3µm, com tendência de formação de grumos que se desfazem satisfatoriamente no processo de mistura Quimicamente, apresenta elevada alcalinidade, baixo potencial reativo com o hidróxido de cálcio e elevada cristalinidade, com fases majoritárias de calcita, portlandita e carbonato de potássio-cálcio Por fim, identificou-se que argamassas produzidas com 3% de CME-3h em substituição ao cimento não apresentaram diferença estatística significativa em relação ao compósito de referência em termos de resistência à compressão, módulo de elasticidade dinâmico e densidade de massa aparente Sendo assim, conclui-se que a CME é uma adição mineral em potencial, embora mais estudos sejam necessários para melhor compreender seu comportamento e atestar a segurança de sua utilização
Investigação micro e macroestrutural de argamassas submetidas a elevadas temperaturas
Alves, Guilherme Perosso; Toralles, Berenice Martins [Orientador]; Figueiredo, Antônio Domingues de; Prudêncio Junior, Luiz Roberto
Resumo: Quando uma argamassa é submetida a elevadas temperaturas, as fases cristalinas que formam a sua microestrutura deformam-se e, por consequência, em escala macroestrutural, muitas de suas características físicas e propriedades mecânicas podem ser alteradas O restante das propriedades pós-exposição é chamado de propriedade residual e o entendimento dos seus efeitos sobre as características e propriedades inicialmente requeridas das argamassas permite um melhor diagnóstico sobre o sinistro e a estimativa sobre os danos causados Neste sentido, o presente trabalho se propôs a investigar as alterações ocorridas nas escalas micro e macroestrutural de argamassas em regime transiente de temperatura Foram moldados corpos de prova cilíndricos com dimensões (5x1) mm e (2x4) mm com traço fixado de 1:3 que foram submetidos às temperaturas de (15, 3, 6 e 9) ºC e resfriados em regime escalonado e brusco Além disso, finos de basalto foram incorporados às argamassas para a verificação da sua capacidade de manutenibilidade das propriedades residuais Para a avaliação microestrutural, as amostras foram ensaiadas em MEV, µ-CT e TG/DTG a fim de detectar a presença e morfologia dos cristais, a alteração da porosidade inicial e a identificação dos picos de perda de massa, respectivamente Além disso, as propriedades mecânicas residuais em termos de resistência à compressão e módulo de elasticidade dinâmico foram avaliadas Os resultados evidenciaram como os produtos de hidratação se decompõem, podendo em certos casos, serem reidratados, resultando em alterações de porosidade e, consequentemente, de resistência à compressão Verificou-se que o efeito das temperaturas é mais evidente a partir dos 6 ºC Para todas as amostras, os piores resultados foram registrados nas argamassas submetidas a 9 ºC e resfriadas bruscamente

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