PRODUÇÃO DE MANTA DE CONTENÇÃO A PARTIR DE FIBRA DE COCO VERDE

Transcrição

1 PRODUÇÃO DE MANTA DE CONTENÇÃO A PARTIR DE FIBRA DE COCO VERDE Richard Antony Barbosa 1, George Ribeiro Souza 2, Valdirene Aparecida da Silva, Drª 3, Erika Peterson Gonçalves, Drª 4, Universidade do Vale do Paraíba UniVap / Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo - FEAU, Av. Shishima Hifumi, 2911, Urbanova, São José dos Campos, SP, 1 richardabf@hotmail.com, 2 george_rse@hotmail.com, 3 valdirene@univap.br, 4 erika@univap.br Resumo O uso de manta de contenção é um importante produto que auxilia na resistência de um solo evitando assim o desmoronamento de terra ou problemas com compactação de solo, ou até auxiliando na drenagem do solo. Alternativas vêm sendo testadas nesse meio, e aliado a crescente necessidade de produção de materiais sustentáveis, foi desenvolvida uma manta com fibras de coco verde, produto que é encontrado em grande quantidade no território brasileiro que ao se consumir o fruto, as cascas são descartadas no lixo. O objetivo desse trabalho é a confecção dessa manta, para que se possa usar em reforço ao solo e a sua comparação com a manta de poliéster, vendida no mercado atual, através de testes mecânicos. Palavras-chave: fibra de coco, manta, sustentabilidade, resistência e solo. Área do Conhecimento: Engenharias Introdução O talude é uma superfície inclinada do solo que limita um platô. Os taludes também são chamados de encostas, rampas ou morros, podem ser naturais ou construídos artificialmente pelo homem. Talude natural é que um terreno inclinado formado naturalmente através da ação de ventos, chuva, sol e entre outras forças da natureza, e o talude artificial que é aquele construído pelo o homem. Os taludes artificiais são aqueles que encontramos em minas a céu aberto, barragens, laterais de estradas, ruas, reservatórios de água, escavações para valas de assentamentos de tubos de água e no fundo de casas construídas perto de declives e aclives. E por outro lado existe o talude de aterro que é aquele que se forma através do resultado de deposição de terraplenagem. Para fazer a contenção desse talude, utilizamos diversas maneiras, como por exemplo Lona Plástica, Grama, Sacaria, Solo Grampeado, Estaca Raiz, Pedra de Mão, Estaca, Prancha ou também a utilização de uma manta polimérica. As mantas poliméricas são feitas de um tecido não tecido, criado a partir de um poliéster, colocado sobre o talude para evitar corrosão, deslizamento, enfim, criar uma contenção para a encosta. Porém, a partir do crescimento da mata auxiliar, essas mantas não se degradam na natureza, ficando no solo sem função, pois a mata auxiliar constituída responsabiliza pela contenção da erosão dos taludes. Para isso, foi criado manta de contenção a partir de fibra de coco. A utilização de fibra de coco para fabricação de mantas para proteção de encostas, recuperação de áreas desmatadas ou devastadas pela mineração, contra erosão do solo e uma inovação no mercado, visto que estas fibras são comumente utilizadas para a fabricação de sementeira, filtros industriais, porta-copos, jogo americano, entre outros. No processo de tecelagem da manta é realizado basicamente com entrelaçamento de fibras naturais, látex e tanino, um fungicida natural. As mantas de fibra de coco podem ser fofas ou prensadas, possuem várias gramaturas, sendo utilizadas em uma série de finalidades. Algumas vantagens da sua utilização são degradação programável e adição de matérias orgânicas e nutrientes ao solo. Este trabalho tem como objetivo a confecção da manta, a partir da extração da fibra natural, a escolha de uma resina que seja biodegradável e a sua comparação de resistência mecânica com a manta fabricada a partir da fibra de poliéster. 1

2 Metodologia As fibras de coco foram obtidas através de um processo onde se foi retirada toda a lignina presente através do processo de solubilização desta proteína em solução básica. Após a retirada da lignina na fibra, foram separadas as fibras para iniciar o processo de produção das mantas. As amostras foram confeccionadas com as dimensões de 3,0 cm x 20,0 cm, o processo de impregnação foi realizado baseando-se os processos convencionais de produção de materiais compósitos laminados, ou seja, pela aplicação da matriz ligante com auxílio de bastão de vidro e pincel dentro de moldes metálicos, figura 01. Figura 01 Amostras impregnadas em molde metálico Neste trabalho estudou-se como matriz ligante gelatina, goma xantana e cola branca escolar base PVA. As composições utilizadas estão apresentadas no quadro 1. Quadro 1 Composição de matrizes utilizadas para confecção das amostras de manta estudadas Material Composição Gelatina (culinária) 1,0 (gelatina) : 10,0 (água) Goma Xantana (culinária) 1,0 (goma) : 2,0 (farinha trigo) : 5,0 (água) 1,0 (cola) : 1,0 (água) Cola Branca (escolar) 4,0 (cola) : 6,0 (água) 2,0 (cola) : 8,0 (água) As amostras densificadas com gelatina e goma de xantana foram confeccionadas pelo empilhamento de 3 camadas paralelas, após a impregnação as amostras foram secas em estufa por 45min à 80 C. As amostras confeccionadas pela adição de cola branca foram conformadas apenas por uma 1 camada de fibra para formação da manta, a fim de se diminuir a espessura da manta. Após esse processo, foram levadas para a estufa durante 30 minutos a 40 C e depois mais 20 minutos a 60 C. Após o processamento, as amostras foram submetidas à ensaio mecânico de tração em máquina de ensaios Universal Instron e software de análise Bluehill LE. Foram ensaiadas amostras preparadas com manta polimérica comercial. Nesse ensaio avaliou-se o módulo de Young, a carga máxima, a tensão à tração e o deslocamento da manta. Resultados e Discussões Com o processo de confecção das amostras com goma de xantana e gelatina, observou-se que as amostras ficaram muito espessas, praticamente 3 vezes a espessura das mantas comerciais, por este motivo reduziu-se a quantidade de camadas empilhadas na produção das amostras quando da realização da impregnação das amostras com cola. 2

3 As amostras produzidas com goma de xantana, mesmo com o processo de secagem, após 72 horas armazenadas em ambiente seco, a análise visual possibilitou a verificação do crescimento de colônia de fungos. Isto pode ser explicado devido ao fato, deste material ligante ter características orgânicas e ser rico em carboidratos, substância que é base da alimentação de fungos, por este fato, este material ligante foi descartado As amostras produzidas por impregnação de gelatina, além de apresentarem-se espessas, não apresentaram-se densificadas, pois após o processo de secagem e cura da matriz em estufa, as fibras permaneciam soltas, com pouca ancoragem mecânica, assim a matriz também foi descartada. Sob estas circunstâncias, foi necessário a utilização de uma matriz ligante que se apresentasse biodegradável mesmo se tratando de material polimérico, assim utilizou-se a cola branca base PVA como material densificador da matriz. Para corrigir a espessura destas amostras, reduziu-se a quantidade de camadas a serem empilhadas. As imagens apresentadas nas figuras 02, 03 e 04, mostram as amostras ensaiadas Figura 02 Detalhe do posicionamento das amostras na máquina de ensaios Figura 03 - Detalhe das fibras de coco formadoras de manta sendo ensaiada Figura 04 Detalha do tecido não tecido polimérico comercial sendo ensaiado Durante os ensaios observou-se que as mantas obtidas a partir de fibras naturais deformaram-se menos quando comparadas às mantas fabricadas de tecido não tecido polimérico. Estes resultados são confirmados pelos valores apresentados no quadro 02, neste quadro estão apresentadas as médias dos valores experimentais, visto que os ensaios foram realizados em triplicata. Quadro 02 Médias de resultados obtidos pelos ensaios de tração nas mantas. AMOSTRA CARGA MÁXIMA DESLOCAMENTO EM CARGA TENSÃO A MÓDULO DE (KN) MÁXIMA (mm) TRAÇÃO (MPa) YOUNG (MPa) 1 0, , , , , , , , , , , ,90337 Comercial 0, , , ,58892 Fonte: o autor Os gráficos de tensão versus deformação apresentado na figura 05 foi plotado a partir da média dos valores obtidos nos ensaios de tração. O procedimento da confecção da Manta de contenção feito com fibras de coco, mostrou-se eficiente quando se espera da sua resistência. No gráfico de tensão x deslocamento, percebe-se que as tensões à tração das amostras confeccionadas com cola não conseguiram alcançar a resistência à tração apresentada pela manta comercial. Esse desempenho se pode justificar devido a mobilidade das fibras formadoras do tecido não tecido formador das mantas comerciais ser maior quando comparadas à mobilidade das fibras formadora das mantas de fibra de coco. As fibras de coco apresentam maior rigidez, o que se percebe quando analisado o módulo de Young, sendo as amostras com proporção 1:1 e 1:2 apresentam valores desta propriedade maiores que a do comercial. As mantas de fibra de coco vão se rompendo individualmente ao serem tensionadas, já na 3

4 manta comercial as fibras de poliéster vão se alinhando antes de romper, o que permite maior elasticidade, obtendo assim maior resistência e consequentemente maior deslocamento. Figura 05 Diagrama de Tensão versus deslocamento em tração para as mantas ensaiadas Ao se comparar apenas as mantas de fibra de coco, nota-se que a amostra com proporção 2:8 apresentou melhores resultados que as outras duas. Isso é explicado devido ao fato que a amostra foi preparada com proporção de cola inferior às anteriores, ainda pode-se explicar pelo procedimento de preparação ser manual, nestas amostras as fibras podem estar alinhadas longitudinalmente. Assim, o processo de obtenção das mantas de coco deverá passar por controle rígido de processo a fim de minimizar os efeitos de alinhamento das fibras. A composição do material da matriz apresentar menor proporção de cola branca base PVA permite maior mobilidade destas fibras naturais. Do mesmo modo, estudos aprofundados deverão ser realizados para definir uma composição ótima da razão entre cola branca base PVA e água. As mantas se romperam todas a partir dos 900 segundos, com o deslocamento maior que 70 mm. Esses dados mostram que as mantas de fibra de coco obtiveram resultados próximo ao da manta de poliéster, porém a manta comercial suporta maior carga devido também a sua elasticidade, o que possibilita essa característica. A cola branca obteve resultados interessantes, devido ao fato de ser biodegradável e além de dar resistência as fibras. Porém ensaios para a caracterização das fibras naturais serão necessário a fim de entender mais profundamente o comportamento mecânico deste material. Este trabalho possibilitou uma comparação com a manta poliéster, porém muito ainda precisa ser estudado, baseando-se nessa pesquisa. Conclusão Os estudos realizados nesse projeto foram em parte satisfatórios se considerado que é um estudo preliminar, sendo a manta biodegradável e de material sustentável já que são produzidas a partir de resíduo sólido natural abundante no território brasileiro e que é destinado a lixões e aterros. Melhorias nas técnicas de confecção da manta devem ser adotadas, já que são de extrema importância e interferem diretamente na resistência mecânica do material produzido. Ainda deve se observar a rigidez da manta, tentando diminuir a quantidade e orientação das fibras dispostas na manta, o que se reflete no módulo de Young do material. Assim, estudos futuros serão realizados 4

5 para avaliar as propriedades elásticas destas mantas e somente com isto será possível a manipulação deste material buscando uma composição ótima relacionando quantidade e orientação das fibras assim como composição do material das matrizes. Mesmo com todos os problemas encontrados, acredita-se que o produto pode ser bem aproveitado na área da engenharia, e com as adequações necessárias poderá ser utilizado na aplicação destinada à contenção de solos. Referências MATTOS, A. L. A.; ROSA, M. F.; CRISÓSTOMO, L. A. et al. Beneficiamento da casca de coco verde. Disponível em: < Acesso em: 23 abr SANTOS, V. R.; CASAGRANDE, M. D. T.; SOTOMAYOR, J. M. G. Aplicabilidade de novos materiais geotécnicos visando o reforço de solos - Avaliação do comportamento de solos reforçados com fibra de coco através de ensaios de placa em verdadeira grandeza. Disponível em:< Vanessa%20Rodrigues%20dos%20Santos.pdf>. Acesso em: 08 ago CASTILHOS, Lisiane Fernanda Fabro de. Aproveitamento da fibra de coco. Disponível em: < Acesso em 23 abr TAVARES, Adriana Zancani; BARBOSA, Lara Leite. Materiais Referências adequadas à aplicação em projetos emergenciais. v.1, n.1, Disponível em: < Acesso em 24 abr ROSINEIDE, Miranda Leão. Tratamento superficial de fibra de coco e aplicação em materiais comósitos como reforço do Polipropileno f. Dissertação (Mestrado em ciências mecânicas) Departamento de Engenharia mecânica, Universidade de Brasília, Brasília,