2. RESULTS AND DISCUSSIONS
2.3 CO 2 STORAGE FOR CARBON NEGATIVE OIL PRODUCTION
Chafariz do Pilar parcialmente arruinado após colisão.
■ Com determinada margem de segurança, qual a probabilidade de determinado edifício apresentar danos quando submetido a uma determinada vibração mecânica?
Estas questões só poderão ser resolvidas mediante um estudo suplementar sobre o comportamento das edificações na presença das vibrações e dos fatores variáveis em questão.
Como ação preventiva e mitigadora dos danos causados pelas vibrações é comum a proposição da instalação de obstáculos físicos (peças balizadoras) e de placas informativas, restringindo o tráfego de veículos de grande porte por determinadas vias dos NH(s). Os veículos de grande porte são quase sempre mais pesados e provocam maiores danos que os veículos leves, já que são responsáveis pela instalação de maiores índices de vibração nos solos.
No caso de Ouro Preto, a instalação das placas e dos balizadores não tem sido suficiente para restringir o fluxo de veículos automotores leves ou pesados a níveis adequados. Classificamos como adequados àqueles níveis para os quais existe uma situação confortável de comportamento das estruturas edificadas. O que presenciamos atualmente é uma dificuldade de compatibilizar o aumento da frota de veículos que circula pelo NH com as atividades que envolvem a sua própria preservação.
Consideramos que a restrição total ao trânsito de veículos no CH, como é o caso de Parati, RJ, não é adequado para o caso Ouro Preto. Tanto pela sua extensão quanto pela sua implantação em local de topográfica muito acidentada. E também pela diversidade e pela intensidade da sua ocupação. Então, fica estabelecido um paradoxo na cidade de Ouro Preto. As pessoas utilizam os veículos para a facilitação das atividades da vida cotidiana. Porém, a utilização dos veículos causa vibrações supostamente danosas para os edifícios.
As atividades da vida moderna dependem da utilização de veículos automotores para sua execução. De acordo com as características sócio-econômicas locais, as atividades mais importantes estão ligadas ao comércio, à indústria, à construção civil, ao transporte urbano, ao turismo e ao lazer. Para tento, são utilizados caminhões, ônibus, carros pequenos e motocicletas.
Enquanto isso, o volume de danos causados pela utilização de veículos nos monumentos da cidade tende a crescer na mesma proporção do crescimento da frota, confirmando o paradoxo, pois, em muitos aspectos, a preservação deste patrimônio é que caracteriza a dinâmica social da cidade. Então, a cidade fica ameaçada pelo risco de danos ao que ela tem de mais especial, a sua história e sua morfologia urbana.
A seguir serão descritos os principais conceitos de vibração e de preservação, a inter- relação entre os dois e os trabalhos já realizados na área de correlação entre eles. Estes conceitos são importantes, na medida em que facilitam o entendimento da ação física da qual estamos tratando e respaldam cientificamente o diagnóstico e também uma eventual proposta para o tratamento terapêutico para a situação.
2.3 - VIBRAÇÕES
2.3.1 - Conceitos
■ VIBRAÇÃO:Qualquer objeto que descreva um movimento rápido tipo vai e vem, no mesmo caminho, está a vibrar (p.ex: corda de guitarra, edificio durante um sismo). Cada movimento de vai e vem é um ciclo de vibração.
Segundo IIDA (1995), se um corpo executa um movimento em torno de um ponto fixo, então ele está vibrando. Esse movimento pode ser regular ou irregular, como sacolejar de um carro andando em uma estrada de terra. As vibrações são transmitidas através das partes do corpo que está em contato com a fonte, geralmente as nádegas, as mãos, os braços e os pés. Seus efeitos variam desde um enjôo, até danos físicos consideráveis. As vibrações podem ser divididas em três faixas:
- freqüências baixas, de 1 a 6 Hz;
- freqüência alta, acima de 60 Hz.
Os efeitos de vibrações no homem dependem da complexidade estrutural do seu corpo, como as diferentes massas dinamicamente suspensas respondem a vibrações de diferentes freqüências. Dentre outros efeitos podemos citar: deslocamento dos órgãos internos, estiramento dos ligamentos de suporte dos grandes órgãos, provocando danos a tecidos delicados, o aparecimento de traços de sangue na urina, dores lombares e abdominais, prejuízo no sistema auditivo.
Segundo VERDUSSEN (1978), as vibrações também afetam a estrutura de um prédio, com aparecimento de trincas e rachaduras. Também interferem no funcionamento e exatidão de equipamentos. A medição de vibrações é feita por instrumentos eletromagnéticos, eletromecânicos. A intensidade das vibrações é dada é dada por uma unidade arbitrária, o vibro, de símbolo P.
A primeira publicação internacional que estabelece limites de exposição a vibrações para os trabalhadores, foi a Norma ISO no 2631 de 1978, que apresenta valores máximos suportáveis para o tempo de um minuto a 12 horas de exposição nos ambientes que haja vibração. Embora haja extensa literatura sobre danos causados por vibrações, sabe-se relativamente pouco acerca do modo pelo qual tais vibrações atuam. Também se desconhece qualquer literatura ou trabalho acadêmico de pesquisa sobre efeitos das vibrações na sala de aula.
■ INÉRCIA
É uma propriedade física da matéria de não desejar modificar seu estado de movimento. Isto significa que, se o corpo está parado, tende a permanecer parado, e se está em movimento, tende a permanecer em movimento e a sua velocidade se mantém.
■ ONDA
Uma onda é uma perturbação que se move através de uma substância (ou meio). Se lançarmos uma pedra num lago profundo e quieto, observaremos a formação de montes e vales de água deslocando-se para fora sobre a superfície da água em todas as direções.
Folhas e varinhas, que flutuam sobre a água, não são transportadas pelas ondas, mas vibram para cima e para baixo, repetidamente, à medida que as ondas passam por elas. A água não é transportada pelas ondas. Você pode ter visto ondas sobre um campo de trigo. O vento empurra para um lado algumas hastes de trigo, estas se inclinam contra suas vizinhas que, por sua vez, se inclinam contra outras e assim a perturbação inicial se desloca para diante.
Uma onda sísmica é uma onda que se propaga através da Terra, geralmente como conseqüência de um sismo, de uma explosão, ou também do trânsito de veículos pesados. Estas ondas são estudadas pelos sismólogos, e medidas por sismógrafos, sismômetros ou geofones.
As ondas de corpo (FIG. 6) ou volume propagam-se através do interior da Terra. Apresentam percursos radiais deformados devido às variações de densidade e composição do interior da Terra. Trata-se de um efeito semelhante à refração de ondas de luz. As ondas de corpo são as responsáveis pelos primeiros tremores sentidos durante um sismo bem como por muita da vibração produzida posteriormente durante o mesmo. Existem dois tipos de ondas de corpo: primárias (ondas P) e secundárias (ondas S).
As ondas P ou primárias são as primeiras a chegar, pois têm uma velocidade de propagação maior. São ondas longitudinais que fazem a rocha vibrar paralelamente à direção da onda, tal como um elástico em contração. Verifica-se alternadamente uma compressão seguida de uma distensão com amplitudes e períodos baixos, impondo aos corpos sólidos elásticos alterações de volume (contudo não há alterações na forma). No ar, estas ondas de pressão tomam a forma de ondas sonoras e propagam-se à velocidade do som.
A velocidade de propagação deste tipo de ondas varia com o meio em que se propagam, sendo típicos valores de 330 m/s no ar, 1450 m/s na água e 5000 m/s no granito. Não são tão destrutivas como as ondas S ou as ondas de superfície que se lhes seguem. A velocidade de propagação destas ondas é, em geral, ligeiramente inferior ao dobro daquela das ondas S.
As ondas S ou secundárias são ondas transversais ou de cisalhamento, o que significa que o solo é deslocado perpendicularmente à direção de propagação como num chicote. No caso de ondas S polarizadas horizontalmente, o solo move-se alternadamente para um e outro lado. São mais lentas que as P, com velocidades de propagação ente 2000 e 5000 m/s, sendo as segundas a chegar.
Estas provocam alterações morfológicas, contudo não há alteração de volume. As ondas S propagam-se apenas em corpos sólidos, uma vez que os fluidos (gases e líquidos) não suportam forças de cisalhamento. A sua velocidade de propagação é cerca de 60% daquela das ondas P, para um dado material. A amplitude destas ondas é várias vezes maior que a das ondas P.
As ondas de superfície (FIG. 6) são semelhantes às ondas que se observam à superfície de um corpo de água e propagam-se imediatamente abaixo da superfície terrestre. Deslocam-se mais lentamente que as ondas de corpo. Devido à sua baixa freqüência, longa duração e grande amplitude, podem ser das ondas sísmicas mais destrutivas.
Propagam-se pela superfície a partir do epicentro de um sismo (tal como as ondas de uma pedra ao cair num charco), com velocidades mais baixas que as ondas de corpo. Existem dois tipos de ondas de superfície: ondas de Rayleigh e ondas de Love.
As ondas de Rayleigh (R) são ondas de superfície que se propagam como as ondas na superfície da água. A existência destas ondas foi prevista por John William Strutt, Lord Rayleigh, em 1885. São mais lentas que as ondas de corpo. Essas ondas são o resultado da interferência de ondas P e S. Estas ondas provocam vibração no sentido contrário à propagação da onda, ou seja, um movimento de rolamento (descrevem uma órbita elíptica), e a sua amplitude diminui rapidamente com a profundidade.
As ondas Love (L) são ondas de superfície que produzem cisalhamento horizontal do solo e a sua energia é obrigada a permanecer nas camadas superiores da Terra por ocorrer por reflexão interna total. São assim chamadas em honra de A.E.H. Love, um matemático britânico que criou um modelo matemático destas ondas em 1911. Essas ondas são o resultado da interferência de duas ondas S. São ligeiramente mais rápidas que as ondas de Rayleigh. São ondas cisalhantes altamente destrutivas.
Figura 6 – Ondas de Corpo acima e Ondas de Superfície abaixo
■ COMPRIMENTO DE ONDA
O comprimento de uma onda é a distância entre as cristas desta onda. Observando as ondas de água num rio notamos que suas cristas estão afastadas umas das outras. (Fig. 7-A). Ondas numa corda esticada podem ter algumas dezenas de centímetros de comprimento (Fig. 7-B). O comprimento de onda das ondulações numa bacia de lavar roupa pode ser de apenas uns 2 ou 3 centímetros. Os comprimentos das ondas luminosas são iguais a alguns centésimos de milésimos de centímetro.
Figura. 7-A - Comprimento de onda. de ondas Figura 7-B - Comprimento de ondas
na água numa corda.
■ AMPLITUDE
Por amplitude de uma onda entendemos a altura de sua crista em relação ao nível médio da substância ou meio. Isto difere da altura da onda que é a maior distância percorrida por um objeto flutuante movendo-se para cima e para baixo (FIG. 8).
Figura 8 - A amplitude OM das ondas em A é a mesma que as das ondas em B. Elas têm diferentes comprimentos de onda. Em C e D as amplitudes são diferentes e o comprimento da onda é o mesmo.
■ FREQÜÊNCIA
Freqüência é uma grandeza física associada a movimentos de característica ondulatória que indica o número de revoluções (ciclos, voltas, oscilações, etc) por unidade de tempo. A freqüência de um movimento vibratório é o número de vibrações completas, de um lado para o outro e de volta ao ponto de partida, por segundo.
Suponha que um cachorro balance sua cauda três vezes por segundo. Então, dizemos que a freqüência da vibração é de 3 vibrações por segundo. Se as hastes de um diapasão se movem de um lado para o outro 200 vezes por segundo, sua freqüência é de 200 vibrações por segundo. Suas unidades são:
-Hertz (Hz): Corresponde ao número de oscilações por segundo. Nome dado em honra ao físico Alemão Heinrich Rudolf Hertz.
-Rotações por minuto (rpm): Corresponde ao número de oscilações por minuto.
■ PÊNDULO
Um pêndulo é um corpo pesado suspenso por uma corda, uma corrente ou uma haste. Muitos relógios têm pêndulos. Num relógio antigo com um pêndulo de 1 metro de comprimento sua freqüência é de 30 vibrações por minuto. O pêndulo vibra de um lado para o outro e de volta ao ponto de partida cada 2 segundos.
■ PERÍODO (T)
O período é o tempo gasto para que uma vibração se complete. O período é o inverso da freqüência.
Foi Galileu quem descobriu as leis do pêndulo. Podemos repetir algumas das experiências que ele deve ter feito. Amarremos uma bola de ferro à extremidade de uma corda, presa a uma barra rígida, de modo a constituir um pêndulo simples (Fig. 9). Tomemos a distância da barra ao centro da bola igual a 25 centímetros. Façamos que a bola oscile, percorrendo uma pequena distância, uns 2 a 3 centímetros, e meçamos o
tempo que ela gasta para fazer 25 vibrações, de um lado para o outro, completas. Este tempo será 25 segundos, ou seja, 1 segundo para cada vibração. Repitamos a experiência, mas façamos o comprimento do pêndulo simples igual a 100 centímetros.
Agora, o intervalo de tempo gasto por cada vibração será 2 segundos. Ao tornar o comprimento quatro vezes maior, nós duplicamos o período. O intervalo de tempo que
leva uma vibração de um pêndulo, ou seu período, é diretamente proporcional à raiz quadrada de seu comprimento.
Figura. 9 - O pêndulo mais curto vibra duas vezes mais depressa que o mais longo.
O período de um pêndulo varia como a raiz quadrada de seu comprimento.
Façamos outro pêndulo de igual comprimento, mas usemos uma bola de madeira. Os dois pêndulos vibrarão com o mesmo período. O período de um pêndulo não depende
de sua massa.
Outras experiências provam que o tempo de uma vibração depende também da aceleração da gravidade g. O período, T, de um pêndulo de comprimento l é dado por:
■ SISMÓGRAFO
O sismógrafo (FIG. 10) é o aparelho que registra, com precisão e nitidez, as ondas sísmicas, ou seja, a medição da intensidade dos terremotos ou vibrações no solo. O Instrumento detecta e mede as ondas sísmicas naturais ou induzidas e permite determinar, principalmente se organizado em rede de vários sismógrafos, a posição exata do foco (hipocentro) dessas ondas e do ponto da sua chegada na superfície terrestre (epicentro) e quantificar a energia desses fenômenos expressa na escala de Richter.
Existem vários tipos de sismógrafos, por exemplo, os que registram os movimentos horizontais do solo, os que registram os movimentos verticais, etc.
O gráfico obtido num sismógrafo através do qual se pode observar características da propagação diferentes das ondas sísmicas, designa-se sismograma. Um sismograma, em período de calma sísmica, apresenta o aspecto de uma linha reta com apenas algumas oscilações. Quando ocorre um sismo, os registros tornam-se mais complexos e com oscilações bastante acentuadas, evidenciando a amplitude das diferentes ondas.
No ano 132, o chinês Chang Heng inventou o primeiro sismógrafo ("O Sismocóspio"). Este aparelho consistia numa bola de bronze sustentada por oito dragões que a seguravam com a boca. Quando ocorria um tremor de terra, por menor que fosse, a boca do dragão abria e a bola caía na boca aberta de um dos oitos sapos de metal que se encontrava em baixo. Era, deste modo, que os chineses determinavam a direção de propagação do sismo.
A partir desta invenção foram-se desenvolvendo novos inventos até chegar aos sismógrafos de hoje. Os sismografos são ultilizados para medir as vibrações da terra e para definir se a camada é muito densa ou pouco densa.
As pessoas que vivem em cidades notam que às vezes os prédios tremem quando um grande caminhão ou o metrô passa nas proximidades. Sismógrafos eficazes para medir
intensidade de terremotos são, portanto, isolados e conectados a uma rocha para prevenir esse tipo de "poluição de informações".
O principal problema ao criar um sismógrafo é que ele não trema quando o chão treme. Portanto, a maioria dos sismógrafos é isolada de alguma forma. É possível fazer um sismógrafo muito simples pendurando um peso em uma corda sobre uma mesa. Amarrando uma caneta ao peso e colocando na mesa um pedaço de papel para que a caneta possa rabiscar o papel, você pode gravar os movimentos da terra (terremotos). Se usar um rolo de papel e um motor que lentamente puxe o papel sobre a mesa, é possível gravar os tremores diversas vezes. Contudo, seria preciso haver um grande tremor. Em um sismógrafo real, alavancas ou equipamentos eletrônicos são usados para ampliar o sinal, detectando assim os pequenos tremores. Um peso de 450 kg ou mais é anexado a um grande sismógrafo mecânico, e há diversas alavancas que ampliam significativamente o movimento da caneta.
A Escala Richter é uma escala padrão usada para comparar terremotos. Trata-se de uma escala logarítmica, o que significa que os números na escala medem fatores de 10. Por exemplo, um terremoto que mede 4.0 na escala Richter é 10 vezes maior de um que mede 3.0. Na escala Richter, qualquer coisa abaixo de 2.0 é indetectável a uma pessoa normal, e é chamado de microterremoto. Microterremotos ocorrem constantemente. Os terremotos moderados medem menos que 6.0 na escala Richter, e os acima dessa faixa podem causar graves danos. O máximo já medido foi de 8.9.
2.4 - PRESERVAÇÃO
2.4.1 – Conceitos
■ PatologiaPatologia (derivado do grego pathos, sofrimento, doença, e logia, ciência, estudo) em restauração se refere ao estudo das lesões ou danos apresentados pelo monumento.
■ Diagnóstico
Diagnóstico refere-se ao trabalho de investigação e ao estabelecimento das causas dos danos apresentados por uma edificação. Normalmente é utilizado na expressão
diagnóstico das patologias e tem forma textual. Pode ou não vir acompanhado pelo mapeamento dos danos presentes no edifício.
■ Conservação
É entendida como o conjunto de atividades que proporcionam a integridade física do monumento ou bem cultural, levando em conta a defesa dos agentes físicos, químicos e biológicos que o atacam. O principal objetivo, portanto da conservação é o de estender a vida útil dos materiais, dando aos mesmos o tratamento correto. Para isso é necessária a permanente fiscalização das condições ambientais, da utilização e armazenamento.
■ Preservação
A preservação ocupa-se diretamente do patrimônio cultural e consiste na conservação desse patrimônio em seu estado atual. Por isso, devem ser impedidos quaisquer danos ou destruição causados por agentes físicos, agentes químicos e todos os tipos de pragas e de microorganismo. A manutenção com limpeza periódica é a base da prevenção contra danos.
■ Restauração
A restauração tem por objetivo revitalizar a concepção original, ou seja, a legibilidade do objeto ou do monumento. Em uma restauração nenhum fator pode ser negligenciado. É preciso levantar a sua história, revelar a técnica construtiva empregada, propor ações de tratamento para os danos presentes, e ainda traçar um plano de conservação para o bem restaurado de modo que não volte a sofrer efeitos de deterioração no futuro. A restauração é uma atividade que exige dos profissionais grande habilidade, paciência, amor à arte. Por estes fatores podemos dizer que é melhor: “Conservar e preservar para não restaurar”.
■ Lesão
Em restauração é dado o nome de lesão a toda alteração que acontece nos elementos que conformam o bem cultural em conseqüência da ação de agentes físicos, químicos ou biológicos, levando ao comprometimento da sua estrutura ou do seu aspecto formal.
■ Dano
O mesmo que lesão.
■ Degradação
É a designação genérica da perda da resistência dos elementos ou da alteração do aspecto formal de um bem de valor cultural. Os fatores de degradação são os mesmos que causam as lesões (agentes físicos, químicos e biológicos), somados à falta de um plano de conservação preventiva. Os principais agentes físicos de degradação são a presença umidade e a incidência de radiação luminosa. Os principais agentes químicos de degradação são as repinturas e a presença de sais. Os principais agentes biológicos de degradação são a presença de insetos xilófagos (cupins), de fungos, liquens e algas.
2.4.2 - Análise de Consistência dos dados de Conservação
Nem todas as fissuras, trincas, ou rachaduras presentes no edifício têm origem nas vibrações mecânicas. Muitas delas são resultado da presença de outros agentes patológicos, como os recalques diferenciais, o adensamento do solo pela presença de umidade, a transformação química dos materiais, a presença de umidade e determinados tipos de sais, os choques mecânicos diretos ou indiretos, a variação térmica, e ainda outros fatores a serem considerados dependendo cada caso (FOTOS 3 e 4).
Então é preciso identificar todos os fatores patológicos presentes para, a partir daí,