Concreto permeável: UFF pesquisa soluções para uma urbanização sustentável As inundações, causadas sobretudo pela gestão ineficiente do escoamento das águas de chuva, comprometem não só a qualidade de vida da população, como causam danos patrimoniais e aumentam o risco de proliferação de doenças. Em cidades de grande e médio porte no Brasil, o problema é ainda mais grave por conta da redução da permeabilidade do solo causada pelo concreto das calçadas, asfalto das ruas e até pelo azulejo dos decks das piscinas. Tradicionalmente, os mecanismos utilizados para resolver a questão do escoamento pluvial focam na ampliação da vazão dos canais de drenagem. Essa estratégia, porém, além do alto custo, apenas transfere o inconveniente para as partes mais baixas da cidade. O escoamento indevido na superfície das cidades se agrava a cada nova residência, prédio comercial ou industrial e via asfaltada. Essa progressiva impermeabilização do solo urbano aumenta os volumes hídricos que, deslocando-se com velocidade, carregam o lixo comumente depositado nas ruas e sobrecarregam as galerias fluviais. Além disso, o processo de drenagem misto, que interliga sistemas pluviais e de esgotos, é comum em muitas cidades e aumenta ainda mais o custo do tratamento dessas águas. Nesse contexto, outro agravante é a baixa troca de calor e umidade das superfícies impermeáveis com o ar. Segundo a professora do Departamento de Engenharia Civil da UFF, Camila Abelha Rocha, “o fenômeno comumente chamado de ilha de calor ocorre quando a temperatura e a umidade da superfície não podem ser ajustadas. Isso leva a um desconforto térmico para os cidadãos e a um consumo de eletricidade adicional para fins de resfriamento e, consequentemente, aumento das emissões de CO2”, explica. Para a pesquisadora, uma solução possível para essa problemática é a utilização do concreto permeável, tecnologia recente e ainda pouco divulgada nacionalmente. Ela explica que, recentemente, os países onde essa tecnologia está mais disseminada são EUA, França e Japão. “No Brasil, desde os anos 80, há apenas registros pontuais do uso do material. As primeiras aplicações foram em pistas de aeroportos e posteriormente em rodovias, com o objetivo de reduzir o número de acidentes automobilísticos. Atualmente, nas cidades de São Paulo e Curitiba, alguns trechos de calçadas e estacionamentos também têm sido construídos a partir dessa tecnologia, no intuito de reduzir os alagamentos frequentes que ocorrem devido a chuvas de algumas regiões”. Na UFF, sob a orientação de Camila, pesquisas sobre o tema estão sendo realizadas. “Começamos em 2017, quando uma ex-aluna me procurou querendo produzir um concreto permeável em seu projeto de conclusão de curso. Durante a revisão da literatura, identificamos que o material possui um enorme potencial para ser aplicado em nossa região, no entanto, a maioria dos estudos desenvolvidos, principalmente no Brasil, apresentavam métodos de dosagem bastante empíricos, por tentativa e erro. Sendo assim, no decorrer da pesquisa, buscamos utilizar uma metodologia mais científica para a dosagem desse concreto. Entre os alunos que atualmente se dedicam ao estudo do tema, está o graduando Lucas Caon Menegatti, que estuda a influência do teor de pasta na resistência e permeabilidade do concreto permeável. A seguir, Lucas explica um pouco mais sobre o tema e o objetivo de seu estudo sobre o material sustentável: O que é o concreto permeável e como ele é diferente do tradicional? O concreto permeável, diferente do convencional, é desenvolvido para permitir a passagem de água e ar por sua estrutura através de um amplo sistema de poros interconectados. Os materiais que constituem os dois tipos de concreto são basicamente os mesmos: cimento, água, brita e areia. A diferença está na quantidade de areia, que em geral é bem reduzida ou até mesmo nula. No concreto permeável, busca-se utilizar material granular quase todo do mesmo tamanho, de forma a criar vazios que não conseguem ser preenchidos. Entretanto, por possuir mais vazios em sua estrutura, o concreto permeável apresenta resistência reduzida quando comparado com concretos convencionais. Onde ele pode ser utilizado? A principal utilização deste tipo de concreto é em pavimentos drenantes, sendo comumente aplicados em estacionamentos, calçadas, pátios, parques, praças, ruas de baixo tráfego, ciclovias e em decks de piscina, não sendo indicado para locais submetidos a altas cargas e tráfego intenso, uma vez que o material não atinge elevados valores de resistência mecânica. Qual é o objetivo da pesquisa que você está desenvolvendo? O projeto tem por objetivo analisar a influência da espessura da pasta de cimento no desempenho do concreto permeável quanto a sua resistência mecânica e permeabilidade. Ainda é incerta a forma como os métodos de dosagem influenciam as características do concreto permeável, uma vez que alterações na quantidade de água, cimento e agregado, e até na energia de compactação aplicada, afetam a espessura da pasta de cimento que envolve os agregados e, consequentemente, impactam na disposição do sistema de vazios do concreto. O trabalho foi dividido em duas etapas: na primeira parte, os materiais constituintes do concreto foram caracterizados, determinamos um traço referência para o concreto e este foi testado quanto à resistência. Na segunda etapa, serão realizados os testes de permeabilidade e o estudo da influência do teor de pasta no desempenho destas propriedades por meio da variação do teor de pasta de cimento na dosagem do concreto. Por que o concreto permeável pode ser considerado sustentável? O concreto permeável é considerado sustentável devido aos benefícios que este sistema construtivo agrega, como, por exemplo, a redução do escoamento superficial de águas de chuva e, consequentemente, redução do impacto de enchentes; redução, e em alguns casos, até eliminação da necessidade de tanques de retenção de água pluvial, devido ao aumento da área permeável do terreno; recuperação da capacidade filtrante do solo, podendo realimentar o aquífero subterrâneo; além de contribuir para mitigar o efeito da ilha de calor nos centros urbanos, uma vez que os vazios do concreto podem acumular calor, ajustando então a temperatura e umidade da superfície. O que deve ser levado em conta em relação à aplicação do concreto permeável? O concreto permeável corresponde apenas à camada mais superficial do sistema de drenagem do pavimento, que é tipicamente composto por sub-base, base, camada de assentamento e revestimento. O tipo de solo, sua capacidade de suporte e de infiltração, bem como as características pluviométricas da região devem ser levadas em consideração no dimensionamento dos pavimentos drenantes. Deve ser feita uma análise hidráulica, a fim de definir o volume de água a ser drenado, bem como os níveis de infiltração, que podem ser total, parcial ou sem infiltração. Nos dois últimos casos, há necessidade de instalação de tubos de drenagem para auxiliar no fluxo do excesso de água. Existem particularidades em relação à manutenção do concreto permeável em comparação com o tradicional? O concreto permeável, com o passar do tempo, vai perdendo seu potencial drenante em função do fenômeno denominado colmatação, que consiste na obstrução dos poros do concreto permeável pela deposição e acúmulo de partículas de areia ou solo, tornando a pavimentação impermeável. Alguns pesquisadores sugerem que seja realizada manutenção com periodicidade máxima de 6 meses. Quando moldado in loco, a manutenção pode ser feita retirando e substituindo a camada mais externa do pavimento ou, de forma mais simples, com uma limpeza com jato de água ou a vácuo para restaurar a capacidade permeável do pavimento. No caso do sistema de blocos, o problema de entupimento dos poros pode ser contornado invertendo os blocos e submetendo-os a passagem de água, de forma a proporcionar uma "retrolavagem". Essa pigmentação vermelha tem algum objetivo especial ou é apenas uma questão estética? Na prática, o concreto permeável pode receber pigmentação para atribuir coloração às peças em que é utilizado. Entretanto, neste projeto foi utilizada adição de pigmento inorgânico vermelho à base de óxido de ferro para proporcionar melhor análise das imagens de seção dos corpos de prova cilíndricos no estudo da espessura da pasta de cimento. Com coloração vermelha, a pasta se diferencia do interior dos grãos de brita ao fazer um corte na amostra de concreto. Quais são os próximos passos da sua pesquisa? Nas próximas etapas trabalharemos na busca de materiais mais sustentáveis para a confecção do concreto permeável. Além de produzir literatura sobre o tema e disseminar a tecnologia no Brasil, projetos de pesquisa como esse são muito importantes para os alunos, pois permitem não só que o conhecimento teórico obtido na sala de aula seja colocado em prática, como também nos dá um direcionamento para a carreira acadêmica.
Projeto Barco Escola incentiva ingresso de alunos da rede pública nas universidadesPromover educação de qualidade e gerar energia sustentável são tarefas complexas e aparentemente distintas, mas o Projeto Barco Escola, desenvolvido pela Engenharia de Recursos Hídricos e do Meio Ambiente consegue integrá-las com sucesso. Esta é mais uma iniciativa da UFF que foca no ensino e no desenvolvimento tecnológico e científico e reflete a busca por soluções que beneficiem diretamente a sociedade. Com o objetivo de incentivar o ingresso de estudantes da rede pública nas universidades, o projeto teve início em 2013, com a coordenação do professor Márcio Cataldi. Atualmente, o Barco Escola conta com a participação de cerca de 20 alunos da graduação, além de uma parceria de cooperação técnica com o Projeto Grael. A ideia surgiu após a realização de aulas práticas em um veleiro com o uso de medição atmosférica e se tornou uma oportunidade de estímulo ao conhecimento dos envolvidos. “O incentivo ocorre a partir do contato destes alunos da rede pública com uma universidade que pode ser dinâmica, divertida, atraente, com laboratórios itinerantes, a céu aberto, e principalmente, formada por professores e estudantes que são pessoas comuns, assim como eles”, enfatiza Cataldi. A união entre a teoria e a prática permite que os participantes adquiram conhecimento de maneira inovadora e estimulante sobre diversos assuntos. “Entre as temáticas que podem ser desenvolvidas a bordo do veleiro, estão: meio ambiente, instrumentação, energias renováveis, física do ambiente, um pouco de história e matemática, além de tecnologia de baixo custo”, descreve o professor. O projeto apresenta ainda um viés pedagógico desses conceitos também para os estudantes da graduação, permitindo que desenvolvam pesquisas com instrumentação de baixo custo e energias renováveis. Segundo o coordenador, a iniciativa contribui não só para o treinamento de sua capacidade docente nas aulas ministradas pelos graduandos da Engenharia nas escolas, como também para a compreensão da indissociabilidade entre ensino-pesquisa-extensão. A seguir, Márcio Cataldi explica um pouco mais sobre o trabalho coordenado: Como tem sido o desenvolvimento do projeto? No ano de 2016, tivemos a primeira experiência com o Colégio Agrícola da UFF, em Magé, e obtivemos um feedback positivo dos alunos que participaram conosco dessa construção. Além disso, conseguimos publicar um trabalho relatando a vivência no 15° Encontro Nacional dos Estudantes de Engenharia Ambiental (XV ENEEAMB), em Belo Horizonte/MG, no mês de julho de 2017. Hoje, o projeto passa por um momento importante nos sonhos e intenções de seus componentes para com a sociedade fora dos muros da universidade. Estamos com parceria fechada com o Projeto Grael, que compartilha das mesmas visões no que diz respeito às questões educacionais e pedagógicas, e disponibilizou o barco Fuzzaca para ser utilizado por nós como laboratório itinerante. Quais atividades são realizadas com os estudantes que participam do Barco Escola? Antes dos alunos irem para a aula embarcada, são ministradas três aulas na escola, uma sobre instrumentação ambiental, outra sobre energias renováveis e uma terceira sobre conceitos náuticos básicos. Além disso, eles tem uma aula na UFF, no Laboratório de Monitoramento e Modelagem do Sistema Climático (Lammoc), com acesso à confecção de instrumentos de baixo custo, que serão utilizados na embarcação. Para as próximas edições teremos também uma aula de educação ambiental. No barco, eles aprendem a fazer medições atmosféricas e oceânicas, tanto com os equipamentos que eles montam, quanto com os de uma estação automática comercial, visualizam a conversão de energias renováveis e auxiliam, de forma controlada, na condução da embarcação. As medições são feitas em locais diferentes, onde as variáveis possuem grandes alterações e cuja natureza é explicada para eles. Quais equipamentos são utilizados a bordo? Na embarcação, utilizamos equipamentos atmosféricos e oceânicos comerciais de uma estação automática da marca La Crosse, instrumentos para a medição de temperatura e umidade relativa do ar, pressão atmosférica, precipitação e temperatura da água, montados pelos próprios alunos, com sensores de baixo custo e prototipagem Arduino. Qual o impacto do projeto Barco Escola no ensino desses estudantes da rede pública? O principal impacto que nós já percebemos é mesmo na motivação para que eles se esforcem para entrar na universidade. Na nossa última turma, de quase 50 alunos, somente quatro fizeram inscrição no Enem. O que queremos é que eles se encantem pela universidade, que passem por cima das dificuldades e consigam fazer parte do quadro discente das instituições públicas de ensino superior. Percebemos que, ao final do projeto, eles já estão perguntando sobre o nosso curso e também sobre outros cursos da UFF, com um interesse bem maior. Quais são as perspectivas para o projeto a longo prazo? As perspectivas são de aumentar o número de alunos da UFF participantes do projeto e que sejam capacitados para ministrar também as aulas, e com isso atender mais escolas. Pretendemos ainda deixar o veleiro totalmente sustentável, com motor elétrico para quando não tiver vento, alimentado por energia eólica, solar e hidrodinâmica. Isso tudo seria utilizado como material didático.