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DESENVOLVIMENTO DE UMA NOVA VERSÃO DO APARELHO
INDERBITZEN
FRAGASSI, P.F.M.(1); MARQUES, E.A.G.(2); (1)Engenheiro Civil, Mestrando em Geotecnia,
Departamento de Engenharia Civil - UFV. ([email protected]); (2)Geólogo, Professor
Universitário, Doutor em Geologia de Engenharia, Departamento de Engenharia Civil - UFV
([email protected])
RESUMO
Este trabalho apresenta os resultados obtidos no desenvolvimento de uma nova versão
do aparelho desenvolvido por Inderbitzen (1961), utilização na caracterização da
erodibilidade de solos. O equipamento foi desenvolvido de maneira a atingir alguns objetivos,
tais como: permitir facilidade de uso e operação, ter baixo custo, permitir a utilização de
materiais de fácil aquisição e permitir a resolução de alguns problemas existentes nas versões
convencionais, dentro os quais podemos citar a concentração do fluxo na rampa de descida
d’água e uma maior liberdade para utilizar inclinações de rampa aleatórias.
Palavras-chave: operação de Inderbitzen, erodibilidade
ABSTRACT
This paper presents the results of a research carried out with the aim of improving the
apparatus developed by Inderbitzen (1961), used in the determination of soils erodibility. The
equipment was developed in order to achieve some goals, such as: easiness of use and
operation, low assembling costs, use of easily available materials, and, finally, allow the
solution of some operational problems of conventional versions, such as concentration of
water flow on the ramp, and freedom to use random ramp inclinations.
Key words : Inderbitzen operation, erodibility.
INTRODUÇÃO
A Universidade Federal de Viçosa, através do Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Civil - Geotecnia, com suas linhas de pesquisa em Geotecnia Ambiental e
Propriedades geotécnicas de Solos, tem se preocupado em estudar problemas relacionados ao
meio ambiente, entre eles os processos erosivos.
Do ponto de vista do solo, a erodibilidade é a propriedade mais importante no
desenvolvimento do processo erosivo (Alcântara, 1997) e, para a solução de problemas desta
natureza, é de fundamental importância a obtenção de equipamentos laboratoriais que
permitam uma análise mais realista do comportamento do solo frente à erosão.
Um dos equipamentos mais eficientes na análise da erodibilidade do solo é o aparelho
desenvolvido por Inderbitzen em 1961.
OBJETIVO
Vários pesquisadores, tais como Fácio (1991) e Santos (1997), tem desenvolvido
trabalhos utilizando o aparelho Inderbitzen para a caracterização da erodibilidade de solos e
propor mudanças na confecção e na metodologia do ensaio convencional. Como resultado
destes trabalhos, houve um ganho considerável na rapidez do ensaio e na economia de água,
sem qualquer comprometimento do resultado dos ensaios.
A pesquisa atual, em desenvolvimento no Laboratório de Geotecnia do departamento de
Engenharia Civil da UFV (Universidade Federal de Viçosa), tem como objetivo o
desenvolvimento de um aparelho Inderbitzen mais versátil que permita resolver alguns dos
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problemas existentes nos aparelhos convencionais, tais como a concentração de fluxo de água
durante a descida na rampa e a fixação de apenas dois ângulos de inclinação da rampa. Tendo
em vista a carência em metodologias e técnicas de combate à erosão, o presente trabalho
propõe modificações de cunho construtivo no ensaio Inderbitzen, numa tentativa de facilitar a
execução dos ensaios e ampliar o conhecimento do comportamento do solo frente à erosão.
Em uma segunda etapa desta pesquisa, atualmente em fase final de desenvolvimento,
foram realizados uma bateria de ensaios, ao fim da qual pretende-se sugerir modificações na
metodologia do ensaio Inderbitzen. Os resultados destes ensaios devem ser publicados em um
futuro próximo.
PROJETO E CONSTRUÇÃO DO APARELHO INDERBITZEN
Durante o trabalho de pesquisa desenvolvido, projetou-se um equipamento capaz de
propiciar: uma maior versatilidade nas variações de rampa, um controle de vazão mais
eficiente e um ajuste do corpo de prova que tornasse a execução do ensaio mais ágil. Nas
Figura 1 a 3 são apresentados esquemas utilizados no projeto do equipamento de Inderbitzen
modificado.
Figura 1 – Aparelho de Inderbitzen: da esquerda para a direita, vista frontal e vista lateral,
respectivamente (medidas em metros).
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Figura 2 – Detalhes da rampa: Planta baixa e corte lateral.(medidas em metros).
Figura 3 – Detalhe da base e do anel mostrador (medidas em metros).
As Fotos 1 e 2 mostram vistas do equipamento desenvolvido, devidamente instalado.
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Foto 1 – Aparelho Inderbitzen instalado.
Foto 2 – Vista da rampa, do rotâmetro e do registro regulador da vazão de saída.
O principal material usado na fabricação do equipamento foi o PVC (chapa de 2m x 1m
e 8 mm de espessura). A escolha do PVC se deu pela facilidade de confecção e por propiciar
uma superfície lisa e nivelada, possibilitando um escoamento laminar sobre a rampa do
equipamento.
A construção de um sistema articulado permite variar a inclinação da rampa entre 0o e
o
60 , possibilitando a análise da erodibilidade do solo em diversas inclinações, como se
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observa na Foto 3. Utilizou-se massa de modelar para a vedação da porção articulada da
rampa, por ser um material de baixo custo e de fácil manuseio.
Foto 3 – Articulação entre a rampa e a caixa receptora de água.
Com a finalidade de homogeneizar o fluxo de água que escoa sobre a rampa, evitandose sua concentração, foi implantada uma barreira de uniformização. Esta barreira é ajustada
para cada vazão de ensaio, controlando-se o escoamento da água por uma saída em sua parte
inferior. A Foto 4 ilustra o processo.
Foto 4 – Barreira de uniformização: represamento da água e escoamento homogêneo
pela parte inferior.
O reservatório de água que alimenta o ensaio foi projetado de tal forma que variações
do nível d’água não interfiram na vazão do ensaio. O sistema proposto é constituído de um
ladrão d’água e de três registros: um geral, um de entrada e o terceiro de saída d’água; que,
quando ajustados, asseguram uma constância na vazão de água (Foto 5).
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Foto 5 – Reservatório de água para regularizar a vazão de entrada no sistema. Mais a
esquerda vêem-se dois registros, o superior é o registro geral e o inferior é o registro
controlador da vazão de entrada.
O controle de vazão é feito através de um rotâmetro, possibilitando a leitura instantânea
da vazão. Este equipamento é mostrado na Foto 6 juntamente com o registro regulador da
entrada de água.
Foto 06 – Detalhe do medidor de vazão (Rotâmetro) e do registro de controle.
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Para o ajuste do nivelamento do equipamento, foram inseridos quatro parafusos
reguladores na base da caixa de entrada da rampa por onde se inicia o escoamento, como
mostra a Foto 7.
Foto 7 – Base da caixa receptora com seus 4 parafusos niveladores.
De modo a assegurar que o fluxo d’água escoasse somente sobre a amostra, a rampa
teve sua largura reduzida de 333 mm, como proposto pelo DNER (1979), para 152 mm, valor
igual ao diâmetro do corpo de prova.
O sistema de fixação das amostras é feito através de um encaixe simples entre o
amostrador e a rampa, e a vedação é assegurada pressionando-se o amostrador à rampa com o
auxílio de uma base munida de quatro parafusos (Fotos 8 e 9). Caso ocorra vazamento, é
aconselhável a utilização de algum vedador como, por exemplo, massa de modelar ou
silicone.
Foto 8 – Base do amostrador e anéis amostradores.
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Foto 9 – Visão lateral do anel amostrador devidamente acoplado na rampa.
Um reservatório de água de 5000 l é utilizado para coletar a água proveniente do ensaio
e lançá-la no sistema de esgoto ou no sistema de drenagem pluvial.
CONCLUSÕES
O equipamento proposto e apresentado neste trabalho mostrou um ótimo desempenho
nos ensaios preliminares realizados. Nos ensaios realizados na segunda etapa da pesquisa, de
caracterização da erodibilidade dos solos da região de Viçosa (MG), foram obtidos resultados
que, esperamos, permitirão a sugestão de uma nova metodologia de desenvolvimento de
ensaios de caracterização de erodibilidade.
Na execução do ensaio observou-se que:
 controle de vazão instantânea através do rotâmetro é simples, possibilitando um
maior domínio sobre o fluxo d’água;
 não houve variações na vazão, confirmando a eficiência do reservatório que foi
projetado para sanar estas irregularidades no fluxo d’água;
 a instalação da amostra é fácil, sendo recomendado o uso da massa de modelar
para a vedação;
 o uso da barreira de uniformização d’água é indispensável para baixas vazões,
podendo ser eliminada para os ensaios com vazões altas;
 uso de massa de modelar entre a articulação da rampa e da caixa vertical receptora
de água, não interfere no fluxo d’água;
 detectou-se que a falta de um suporte que segure a peneira de retenção das
partículas carreadas durante o ensaios dificulta sua realização. Desta forma,
sugere-se que seja confeccionado um suporte e que o mesmo seja acoplado ao
reservatório de 5000 l ou à saída da rampa;
 o nivelamento do equipamento é de fácil operação quando se faz uso dos parafusos
niveladores.
O objetivo de se construir um equipamento com baixo custo foi alcançado. O custo de
montagem do equipamento completo foi de cerca de R$ 700,00, excluída a mão-de-obra.
Outra característica importante do equipamento é que, por ser fabricado com PVC, ele pode
ser desmontado e transportado facilmente sem que sejam ocasionados danos à sua estrutura,
permitindo, portanto, sua montagem em laboratórios itinerantes.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALCÂNTARA, M. A. T. (1997). Estudo da erodibilidade de alguns solos do estado de São
Paulo. Dissertação de Mestrado, USP - São Carlos, SP, 129p.
DNER (1979). Pesquisa de estabilidade de taludes: Recomendação para proteção de taludes
contra erosão. Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 1979.
FÁCIO, J. A. (1991). Proposição de uma metodologia de estudo da erodibilidade dos solos do
Distrito Federal. Dissertação de Mestrado, UnB, Brasília – DF.
SANTOS, R. M. M. (1997). Caracterização geotécnica e análise do processo evolutivo das
erosões no Município de Goiânia. Dissertação de Mestrado, UnB, Brasília, DF, 120 p.
INDERBITZEN, A. L., 1961. An erosion tests for soils. Material Research & Standards. I (7):
553-554.