3. Juridiske rammer for virksomheten
4.1 Generelt om samfunnsansvar
4.1.6 Framvekst av et nytt syn på samfunnsansvar
Este item descreve a metodologia utilizada nos ensaios com simulador de chuva. Descreve, portanto, o equipamento desenvolvido, a área delimitada para o ensaio, a forma de coleta do escoamento superficial e de sedimento gerado e, finalmente, a especificação do equipamento. No próximo item será descrito a forma de medida de declividade e rugosidade.
3.8.1. Equipamento
O simulador de chuva é basicamente formado por um bico suspenso por um tripé e alimentado por uma bomba que conduz a água até a saída por meio de uma mangueira. Adicionalmente têm-se equipamentos que auxiliam no ensaio, como os medidores de chuva, os recipientes para coleta e armazenamento, tanto do escoamento superficial quanto do sedimento gerado, e placas que são cravadas para delimitar a área ensaiada (Figura 15 e Figura 16).
Figura 14: Sacos plásticos contendo as amostras deformadas vindas do campo e pequenas formas pesadas, posteriormente levadas à estufa para secagem.
Figura 15: Vista geral do ensaio com Simulador de Chuva.
3.8.1.1. Bico
Foram testados 4 bicos Fulljet diferentes, fabricados por Spraying Systems Co., modelos 30W-GG, 50W-GG, 16W-HH e 47W-H. A especificação dos bicos utilizados, segundo o fabricante, encontra-se na Tabela 3 e alguns detalhes do bico 50W-GG são apresentados na Figura 17 e na Figura 18.
Modelo Conexão de entrada do bico Diâmetro máximo de passagem livre
Pressão Capacidade Ângulo
(pol) (mm) (bar) (l/min) (graus) 30W-GG ½ 2,8 1,0 2,0 13,4 18,1 108º - 120º 50W-GG ½ 4,0 1,0 22,0 112º - 120º 2,0 30,0 16W-HH 1 ¼ 6,3 1,0 83,0 116º - 121º 2,0 113,0 47W-H 2 11,1 1,0 2,0 245 335 119º - 124º
Figura 17: Detalhe do bico 50W utilizado no
simulador de chuva. Figura 18: Detalhe do bico 50W utilizado no simulador de chuva. Tabela 3 Descrição dos Bicos Utilizados no Simulador de Chuva.
O nivelamento do bico era feito com auxílio de um nível vertical, do tipo nível de pedreiro, preso ao alto do tripé (Figura 19 e Figura 20). A corda que sustenta o nível vertical era alinhada com o tubo de chegada do bico, em duas direções. Após a montagem e nivelamento do bico, o nível vertical era retirado.
Figura 19: Detalhe do nível vertical utilizado para
nivelar o bico. vertical, alinhada com o tubo de chegada do bico. Figura 20: Detalhe da corda que sustenta o nível
3.8.1.2. Tripé
O tripé tem todas as hastes móveis para uma boa adaptação em terrenos com diferentes declividades. Cada haste tem comprimento variável entre 4 e 7 m (Figura 21). Em volta do tripé acrescentou-se uma cortina de tela do tipo sombrite para diminuir a ação do vento na chuva simulada. Essa medida visou dificultar que o vento desviasse a chuva da área delimitada (Figura 15), pois a tela reduz o efeito do vento, mas não o impede totalmente. A tela utilizada tem eficiência de 50%.
A montagem do tripé era executada de forma que a projeção do bico ficasse no centro do quadrado de 3 por 3 metros formado pelo limite da área ensaiada, que já se encontrava montada. Esse ponto projetado é considerado o centro do ensaio, por ser o centro da área
molhada. Aparentemente o mais correto seria coincidir a projeção do bico, com o centro geométrico formado pelo limite da área ensaiada. Optou-se por coincidir com o centro do quadrado de 3 por 3 metros por ser esta a área principal ensaiada e por facilidade de locação do tripé. Duas linhas ortogonais foram cruzadas no quadrado para guiar essa locação.
3.8.1.3. Determinação e Demarcação da Área de ensaio
A área delimitada para o ensaio foi definida como uma figura contendo um quadrado de 3 por 3 metros, mais um triângulo com base igual a 3 metros e altura de um metro, para direcionar o fluxo até a boca coletora (Figura 22).
Na Figura 23 estão esquematizadas as projeções do quadrado do ensaio, do bico, da área molhada e dos eixos horizontal e vertical em relação ao centro. A mesma figura apresenta esquema de distribuição dos pluviômetros, que será tratado no item 3.8.1.5.
Projeção da < 2,00 m C AC E D AB área molhada Projeção da área ensaiada Eixo Horizontal E ixo V ertic al 3,00 m 1,0 0 m 3,0 0 m Legenda: D = Direita E = Esquerda AC = Acima AB = Abaixo C = Centro
Figura 22: Área delimitada para captação de escoamento superficial e sedimento.
Figura 23: Projeção da área ensaiada, da área molhada e dos eixos horizontal e vertical, em relação à projeção do bico (C) e, ainda, esquema da distribuição dos pluviômetros.
3.8.1.4. Elementos Utilizados na Delimitação da Área Ensaiada
Nos primeiros ensaios, para delimitar a área ensaiada e para evitar a fuga de escoamento, utilizaram-se chapas metálicas de alumínio, do tipo usado na fabricação de calhas para telhado, com altura de 20 cm e espessura de aproximadamente 0,5 mm. Alguns problemas foram observados, sendo o maior deles a quantidade de sedimento destacado com a cravação das chapas, acarretando em um efeito de borda acima do aceitável. Outro problema encontrado refere-se à cravação das chapas que era feita com uma marreta e, mesmo utilizando-se um pedaço de caibro para aliviar o impacto na chapa, esta sofria deformações que dificultavam sua reutilização. Assim, adotaram-se, como elemento de borda, segmentos de chapas mais resistentes, com aproximadamente um metro de comprimento, 20 cm de altura e 2 mm de espessura (Figura 24). Dividindo-se as chapas em pequenos segmentos garantiu-se um encaixe melhor com o terreno. A dificuldade era devida à rugosidade dos locais ensaiados. Utilizando-se uma chapa mais espessa pôde-se criar uma lâmina cortante no lado a ser cravado, fazendo com que a cravação provocasse menor destacamento de solo. Do outro lado a chapa foi dobrada, aumentando sua resistência aos golpes de cravação. Como medida de prevenção para que a água da chuva não saísse ou entrasse pelas intersecções dos segmentos, utilizou-se massa de calafetar entre as chapas.
Figura 24: Segmentos de chapa utilizados para delimitação da área ensaiada.
3.8.1.5. Pluviômetros
Para quantificar a chuva gerada, alguns pluviômetros eram distribuídos pela área ensaiada ou nas proximidades. Os pluviômetros foram construídos com provetas de capacidade de 1000 ml e funis plásticos de diâmetro igual a 18,90 cm (Figura 25).
Os pluviômetros eram dispostos sempre em relação ao centro do quadrado da área ensaiada, ou seja, da projeção do bico. Portanto, a posição do pluviômetro poderia ser à direita ou à esquerda do centro, acima ou abaixo do centro, ou ainda, ao centro, conforme ilustrado na Figura 23.
3.8.1.6. Bombas, Mangueiras e Fonte de Água
Foram usadas nos testes de especificação e nos ensaios duas motobombas auto- escorvantes de 2 e 4 tempos (Figura 26 e Figura 27), com vazão máxima de 33 e 60 m3/h, respectivamente, que a seguir serão denominadas como bomba grande a de vazão 60 m3/h e bomba pequena a de 33 m3/h.
Figura 26: Detalhe da bomba pequena, de 2 tempos. Figura 27: Detalhe da bomba grande, de 4 tempos.
A bomba grande é alimentada por uma mangueira de sucção de = 3,0” e tem como saída uma mangueira de = 2,0”. Já a bomba pequena é alimentada e tem como saída mangueiras de = 1,5”. Esses dados estão diretamente ligados à pressão medida na saída da bomba e à vazão que chega ao bico. A medida da pressão era feita na saída da bomba por facilidade de acesso, uma vez que um manômetro na saída do bico ficaria inviável de ser consultado, e também por considerar-se desprezível a perda de carga na mangueira para a definição da intensidade de chuva.
As mangueiras de sucção são curtas, com até 2 m de comprimento, enquanto as mangueiras que alimentavam o bico tinham comprimento variando entre 20 e 100 m, dependendo da distância da fonte de água até o local ensaiado.
Nos testes realizados no campus da EESC, utilizou-se como fonte, uma caixa d‟água de 2.000 litros abastecida por água da torneira do prédio (Figura 28). Isso foi possível porque cada teste era feito em pequenos intervalos de tempo. Esse tempo variava de acordo com a vazão do bico. Em outros testes que foram realizados numa fazenda próximo a São Carlos, um lago serviu como fonte de água. A água era captada com a bomba maior, que abastecia a caixa d‟água, que por sua vez alimentava o bico com a bomba pequena.
Já nos ensaios de fato (de geração de sedimento), utilizou-se como fonte de água, na grande maioria das vezes, tanques com capacidade entre 7.000 e 15.000 litros. Da mesma forma o tanque abastecia a caixa d‟água que fornecia água para a bomba alimentar o bico (Figura 29).
Figura 28: Vista geral de um teste realizado no campus da EESC. Notar a caixa d‟água e a bomba no canto direito da foto.
Figura 29: Tanque de 7.000 litros enchendo a caixa d‟água que abastece o simulador de chuva.
3.8.2. Especificação do Simulador de Chuva
Especificar o simulador de chuva significa definir um método para escolha das condições do equipamento necessárias para se gerar determinados intervalos de intensidade de chuva.
As variáveis envolvidas na definição da quantidade de chuva gerada por um simulador são muitas: o tamanho do bico, a altura que fica o bico em relação ao terreno, a pressão e vazão da bomba, qualquer elemento que possa atrapalhar o bom funcionamento da bomba, como qualidade da gasolina, tempo de utilização do óleo, etc. e até a declividade do terreno. Nem todas, porém, podem ser controladas inteiramente. Portanto, a especificação foi feita com o intuito de se obter valores aproximados de chuvas que se desejava gerar nos ensaios. Assim, optou-se por realizar ensaios controlando-se o tamanho do bico, sua altura em relação ao terreno, a vazão e pressão da bomba e um mínimo de cuidados com a bomba a fim de evitar mudanças bruscas durante seu funcionamento. Por se trabalhar com diferentes declividades de terreno optou-se por desprezar essa variável na definição da chuva a ser simulada. Considerou-se desprezível, também, a perda de carga na mangueira, portanto a pressão era medida na saída da bomba.
A altura do bico influencia diretamente na intensidade da chuva, mas é ela também que define a área coberta pela chuva, a área molhada. Para uma mesma pressão, quanto mais alto o bico menor a intensidade de chuva e menor também a área molhada. Diminuindo-se demasiadamente a altura do bico, a área molhada também diminui.
Para cada um dos 4 bicos, foi realizada uma série de testes variando-se, principalmente, a altura do bico e a pressão da bomba. Com o intuito de avaliar a intensidade e distribuição da chuva simulada, foram espalhados pluviômetros pela área molhada. Tal distribuição respeitou o limite da área a ser cercada nos ensaios, de um quadrado de 3 por 3 metros, incluindo o triângulo (com base de 3,0 m e altura de 1,0 m) de convergência do fluxo (ver item 3.8.1.3, Figura 22). A área molhada deveria, portanto, ter um diâmetro mínimo de 5 m, de forma a garantir que toda a área cercada recebesse chuva. Desta forma, os pluviômetros foram dispostos no máximo a 2,0 m do centro da área molhada, ou da projeção do bico.
A maioria dos testes com o simulador de chuva foi realizada na Escola de Engenharia de São Carlos, campus da Universidade de São Paulo.
3.8.2.1. Medidas de Intensidade de Chuva
As intensidades de chuva foram calculadas a partir do volume coletado nos pluviômetros, já descritos anteriormente. Anotavam-se intervalos fixos de volume (V) no béquer e o tempo (t) corrido para atingir cada volume. Conhecendo-se o diâmetro do funil, tem-se a área de captação da chuva pelo pluviômetro. Assim, a intensidade de chuva medida foi calculada conforme a Equação 20.
3600 * 10 * dt A dV IPi f (70)
Onde IPi é a intensidade de chuva medida no pluviômetro i, em mm/h; dV é a diferença
entre os volumes medidos (em ml); Af é a área do funil e dt é a diferença entre os tempos de
cada medição (em segundos).
As intensidades médias de chuva de cada pluviômetro foram calculadas como a média simples de todas as medidas lidas nos pluviômetros em cada teste.
3.8.2.2. Intensidades de Chuva Simuladas Nos Ensaios
Os testes realizados com o simulador de chuvas orientaram a definição das chuvas que seriam simuladas nos ensaios. Nos testes adotou-se o valor da intensidade média do pluviômetro localizado mais próximo ao centro, para definir os valores sugeridos para os ensaios.
Como resultado dos ensaios, porém, procurou-se representar melhor a distribuição da chuva simulada na área ensaiada, para obter medidas condizentes com as dos demais dados, o escoamento superficial, a infiltração da água no solo e a geração de sedimentos, os quais foram medidos em função da área ensaiada. Desta forma optou-se por definir a intensidade média de chuva do ensaio como a média ponderada das intensidades médias de chuva medidas em cada pluviômetro. Considerou-se a intensidade medida em um pluviômetro com peso inversamente proporcional à distância que este se encontrava do centro do ensaio, ou seja, da projeção do bico.
O cálculo da média ponderada é descrito a seguir. Considerando-se a distância i (di) do
pluviômetro i (Pi) correspondente, em função das projeções horizontal (xi) e vertical (yi)
(Figura 30), chega-se à equação 21.
2 2 i i i x y d (21)
Para se calcular a média ponderada das intensidades médias de chuva dos pluviômetros de um ensaio é necessário se definir o peso da distância de cada um, que, como foi dito, é inversamente proporcional. Então, seja gi o inverso da distância i (di) do
pluviômetro i (Pi), conforme a Equação 22.
i i i d d g 1 (22)Finalmente, a intensidade média do ensaio (Ime) é calculada pela média ponderada das
intensidades médias dos pluviômetros (ImPi), conforme Equação 23.
i i mPi mP mP me g g I g I g I I 1 1 2 2 ... (23)Um esquema da locação dos pluviômetros, com suas respectivas projeções horizontal e vertical, é apresentado na Figura 30. A Figura 31 ilustra a disposição dos pluviômetros num ensaio montado. Observar os barbantes esticados, marcando o centro do ensaio, ou seja, a projeção do bico.
Projeção da C Pi área molhada Projeção da área ensaiada Eixo Horizontal 3,00 m 1,0 0 m 3,0 0 m Legenda: Pi = Pluviômetro i xi = projeção horizontal yi = projeção vertical di = distância do Pi ao centro C = centro do ensaio yi Pi Pi xi yi xi yi di xi
Figura 30: Esquema da locação dos pluviômetros nos ensaios com simulador de chuva.
Figura 31: Montagem do ensaio 7.1, ilustrando a distribuição dos pluviômetros. Observar os barbantes esticados, marcando o centro do ensaio, ou seja, a projeção do bico.