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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
ConstruWaste
Testes Práticos e Teóricos aos Cubos Construídos
Equipa Responsável:
Coordenador: Ana Sofia Guimarães Monitor: Sérgio Vallejo
Trabalho realizado por:
Filipe Aguiar
Liliana Rebelo
João Magalhães
João Vidal
Nuno Borges
Vasco Pereira
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Resumo:
O trabalho aqui exposto neste relatório tem como objetivo a criação e efetuação
de testes que avaliem a construção de um cubo criado com materiais reciclados.
Essa avaliação toma como missão a classificação do sólido quanto a sua eficácia
como retentor de calor, isolador acústico, resistência a deformação sobre forças
exteriores e a sua estanquidade.
Os testes criados caiem sobre quatro grandes princípios:
Fiáveis
Práticos
Eficazes
Simples
3
Palavras-chave:
Caixa/Cubo
Condutividade Térmica
Testes
Isolamento Acústico
Som
Estanquidade a água
Impermeabilidade
Resistência Térmica
Temperatura
Resistência / Deformação / Resiliência (estrutura)
Pressão exercida
Conclusões teóricas
Conclusões práticas
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Índice:
Resumo: ............................................................................................................. 2
Palavras-chave: .................................................................................................. 3
Índice: ................................................................................................................. 4
Glossário: ........................................................................................................... 5
Introdução: ......................................................................................................... 6
Testes: ............................................................................................................... 7
Recomendações: ............................................................................................. 18
Lista de Referencias bibliográficas: .................................................................. 19
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Glossário:
A
Acústica – ramo da física associada ao som.
D
Decibéis (dB) - é uma unidade logarítmica que indica a proporção de uma
quantidade física (geralmente energia ou intensidade) em relação a um nível de
referência especificado ou implícito. Neste caso usada para medir a
intensidade do som.
C
Caixa/Cubo – objecto em estudo durante os testes, totalmente fechado com
exceção de uma face.
Condutividade Térmica - quantifica a capacidade dos materiais de conduzir
energia térmica.
M
Macaco – maquina destinada ao levantamento de grandes pesos de forma
relativamente fácil e com pouco esforço.
P
Projecto FEUP – cadeira destinada à introdução dos novos estudantes ao
ensino superior e resolução em grupo de um Projecto de dificuldade limitada
nas áreas de engenharia.
T
Térmica – área de estudo relativa as variações de temperatura e/ou energia.
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Introdução:
O presente trabalho de título “construwaste” visa a elaboração e um
estudo diversificado de um cubo feito à base de materiais considerados “lixo
inorgânico”. No âmbito da cadeira de Projecto FEUP, o relatório em questão
tem como objectivo dar a conhecer que através de materiais desperdiçados é
possível construir estruturas capazes de resistir a diversos testes dos mais
diversos temas realizados em estruturas habitacionais.
Uma vez delegadas as tarefas a cada grupo, ficamos encarregues de
testar os cubos construídos pelos elementos dos outros grupos da nossa
turma. Assim, os testes a que as construções dos outros grupos têm de
“passar” são:
Isolamento Acústico
Estanquidade a água
Resistência Térmica
Resistência / Deformação / Resiliência (estrutura)
Sem acesso a material laboratorial, os testes postos em prática terão de
ser testes de fácil montagem e de fácil elaboração. Assim, os resultados e
conclusões obtidas não serão perfeitamente exactas mas sim apoiar-se-ão na
comparação entre as caixas testadas.
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Testes:
Isolamento Acústico:
O que é o isolamento acústico?
O isolamento acústico é a técnica utilizada para não deixar passar o som de uma
divisão para outra, através da utilização de diversos materiais isoladores.
Objectivo do Teste:
Testar o isolamento acústico do objecto em estudo.
Realização da prova:
Introdução de um recetor sonoro no interior da caixa.
Fechar a caixa.
Activar o aparelho emissor de som no exterior da caixa em estudo.
Retirar conclusões em relação as caixas após o procedimento acima
registado ser realizado em ambas as caixas em estudo.
Materiais Necessários:
I. Coluna
II. Medidor de som (Aplicação do Google Play – “Decibelímetro :Sound
Meter”)
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Conclusões Teóricas:
Depois de analisar os valores recolhidos pelo medidor de som (app)
vamos avaliar os mesmos para determinar se o isolamento acústico da caixa se
encontra dentro do aceitável. Caso os valores obtidos ficarem acima do
expectável, a caixa ira ser considerado como tendo um fraco isolamento
acústico, caso contrário esta terá um bom isolamento acústico.
Conclusões Práticas:
Ambas as caixas comportaram-se de forma similar isolando os sons de
baixa frequência mas não conseguindo isolar os sons de altas frequências, tal
como é possível observar no seguinte gráfico, registado por um aparelho mais
adequado ao objetivo.
O nosso grupo, com a utilização da app, mais rudimentar, obtemos valores
relativamente semelhantes também para as duas caixas, valores estes medidos
em decibéis. O som imitido isolava apenas 9 decibéis em relação aos valores
obtidos no exterior.
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Estanquidade à água:
O que é a Estanquidade à água?
Quando falamos de Estanquidade à água, estamos a referir-nos a
capacidade de qualquer material quanto à sua impermeabilização, ou seja, à sua
capacidade para reter materiais do estado liquido não permitindo assim serem
atravessados por qualquer que seja o material neste estado físico.
Objectivo do Teste:
Com a realização deste teste, pretendemos comparar a capacidade de
ambas as caixas a serem testadas em reter materiais em estado líquido, neste
caso mais preciso, água. Assim, através de testes mais rudimentares (quando
comparada com a tecnologia existente de momento para efectuar estes mesmos
testes), tencionamos obter resultados de modo a retirar conclusões em relação
a qual o melhor material a impermeabilizar uma parede (o cubo, neste caso mais
concreto).
Realização da Prova:
A realização desta prova prática é extremamente simples de ser realizada
uma vez que consiste em simplesmente arranjar um espaço com capacidade
para trabalhar com água, e assim, através de um jato contínuo, o cubo será
“regado” nos sítios mais conflituosos, ou seja, junções de parede e tampa. Após
debatermos sobre os detalhes da realização da prova, concluímos que o tempo
ideal seria entre 10 a 30 segundos com jacto contínuo nas zonas acima referidas.
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Materiais Necessários:
I. Água
II. Sistema de rega
Conclusões Teóricas:
Uma vez que este cubo será construído com apenas camadas de diversos
tipos de materiais considerados como lixo inorgânico, as junções entre os
materiais diversos e as junções das paredes do “cubo”, serão as zonas mais
conflituosas em relação à impermeabilização da mesma.
Com este teste iremos retirar conclusões sobre os locais por onde o cubo
deixa entrar água e a quantidade de água que entra. Assim, concluiremos o quão
fiável seria uma estrutura construída com base nestes materiais.
Conclusões Práticas:
Ambas as caixas comportaram-se de forma igual mantendo o seu interior seco.
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Resistência Térmica:
O que é a Resistência Térmica?
A resistência térmica de um material trata-se da dificuldade de transmissão de
calor e calcula-se através da equação:
R (m2.K/W) = E (m) / λ(W/m.K)
E-Espessura do material
λ -Condutibilidade Térmica
Objectivo do Teste:
Testar o isolamento térmico do objecto em estudo (cubo).
Realização da Prova:
Primeiramente, iremos colocar o secador no interior do cubo e uma vez
que este necessita de estar ligado à electricidade, com acesso a fita isoladora,
iremos diminuir no máximo possível a abertura por onde entrará o fio eléctrico
do secador, diminuindo assim a perda significativa da temperatura no seu
interior.
Seguidamente, mediremos a temperatura no interior da caixa à
temperatura ambiente colocando após anotação da mesma, o aquecedor a
trabalhar durante 15 minutos aproximadamente. No final desses 15 minutos, com
recurso a um termómetro, registaremos a temperatura no interior, esperando que
este se encontre mais quente que à temperatura ambiente.
Após o aumento de temperatura provocado artificialmente, mediremos a
quantidade de temperatura dissipada para a sua área circundante ao termo de
15 minutos. Por fim, bastará calcular a variação da temperatura no intervalo de
tempo considerado e comparar os valores achados para ambas as caixas.
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Materiais Necessários:
I. Secador de cabelo
II. Fita Isoladora
III. Cronómetro
IV. Termómetro
Conclusões Teóricas:
Depois de analisadas as variações de temperatura, tendo em conta os
materiais utilizados na construção da caixa e as suas capacidades térmicas,
estaremos aptos a concluir o bom ou mau isolamento térmico do objecto em
estudo.
Assim, caso o valor de temperatura após os 15 minutos decorridos, após
o aquecimento, estiver perto do valor inicial de temperatura ambiente,
concluiremos que o cubo é um mau isolador térmico, caso contrário (o valor
manter-se perto do valor no instante após o aquecimento) o cubo terá sido
construído com base num material muito bom isolante termicamente.
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Com a base de dados fornecida anteriormente, só podemos comparar a
resistência térmica das caixas pelo teste do arrefecimento. A caixa cinzenta
(jornais) demonstrou menos resistência térmica do que a caixa colorida, isto é,
confirmado pela observação dos gráficos onde num mesmo intervalo de tempo
para as duas caixas (2minutos e 50 segundos), a caixa colorida comporta-se
relativamente melhor do que a caixa cinzenta perdendo aproximadamente 0.5ºC
enquanto a cinzento para o mesmo intervalo de tempo perde 7ªC.
Conclui-se que a caixa colorida tem uma resistência térmica melhor pois, esta
tem muito mais espessura do que a outra caixa e também por ser constituía por
materiais que são maus condutores térmicos logo tem uma maior facilidade de
reter o calor no interior.
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Resistência / Deformação / Resiliência (estrutura):
O que é Resistência / Deformação / Resiliência
(estrutura)?
Definição: Exercida uma força sobre um corpo pode ocorrer deformação, ou
seja, a alteração da forma e tamanho do corpo inicial. É possível distinguir três
tipos de deformação de materiais:
Deformação normal: É o alongamento ou a contracção de um
segmento de recta por unidade de comprimento.
Deformação normal média: Calcula-se através da diferença entre o
comprimento depois da deformação e o comprimento inicial, a dividir
pelo comprimento inicial.
Deformação por Cisalhamento: É a mudança de ângulo ocorrida entre
dois segmentos de recta originalmente perpendiculares entre si, medido
em radianos.
Objectivo do Teste:
Testar a resistência física de estruturas cúbicas quando submetidas a
forças exteriores, estas exercidas por materiais rudimentares, tendo como
objectivo a comparação e determinação do cubo mais resistente.
Realização da Prova:
No início iremos colocar a caixa debaixo da mesa. De seguida, iremos colocar o macaco em cima da caixa, de modo a que
a caixa fique presa entre o chão e a mesa. Sentaremos colegas nossos em cima da mesa como pesos para que esta
não levante até a caixa sofrer alguma deformação. Quando a caixa sofrer deformação pararemos o teste.
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Conclusões Teóricas:
Com este teste esperamos concluir qual dos cubos é mais resistente á
deformação. Assim, após aplicada a pressão vinda do macaco, o primeiro cubo
a começar a deformar/ceder, será considerado o cubo com menor resistência.
Conclusões Práticas:
A espessura dos cubos foi determinante para os resultados desta experiência
tendo o cubo pintado resistido extremamente bem, enquanto o cubo cinzento
sofreu uma ligeira deformação devido á sua pouca espessura.
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Recomendações:
Os testes realizados sobre os cubos devem ter em atenção a não
interferência entre si na ordem com que são feitos, por exemplo, o teste
de deformação deve ser dos últimos a realizar-se sendo que põe em risco
a estrutura do cubo.
O aquecimento do cubo para o teste da resistência térmica tem de ser
vigiado atentamente pois pode implicar o sobreaquecimento do secador.
O teste de deformação/resiliência tem de ser realizado com o cuidado de
não danificar o material em uso, sendo que envolve a utilização de
grandes forças.
Para obter melhores resultados devem-se alterar o mínimo de variáveis
possível na realização de cada teste para ambos os cubos.
A utilização de aparelhos mais adequados implicará, obviamente,
resultados mais fidedignos, pelo que é recomendada a sua utilização.
No teste da resistência térmica deve-se ter em atenção não deixar em
contacto o termómetro com a caixa, sendo que pode atingir temperaturas
muito altas, que não correspondem ao interior da caixa.
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Lista de Referencias bibliográficas:
Resistência/Deformação/Resiliência (estrutura):
http://www.professores.uff.br/salete/res1/aula5.pdf (visitado no dia 3/10/15)
http://www.aream.pt/download/diversos/Resistencia%20termica%20de%20mat
erais%20isolantes.pdf (visitado no dia 4/10/15)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Isolamento_sonoro (visitado no dia 11/10/15)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Condutividade_t%C3%A9rmica (visitado no dia
14/10/15)
https://play.google.com/store/apps/details?id=kr.sira.sound&hl=en (visitado no
dia 29/09/15)
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