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

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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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Conclusões Práticas:

Arrefecimento (ºC\s)

Cubo cinzento (jornais)

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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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Materiais:

I. Mesa

II. Macaco

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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)