Assinalar as alternativas corretas referentes ao ensaio de sedimentação:
a) Deve-se utilizar um defloculante para que as partículas se aglutinem e sedimentem mais rápido;
b) Realizam-se medidas de densidade, temperatura e tempo;
c) Calcula-se o diâmetro das partículas através da lei de Stroke;
d) Utilizado para determinar a curva granulométrica de areias grossas
a) Deve-se utilizar um defloculante para que as partículas se aglutinem e sedimentem mais rápido;
b) Realizam-se medidas de densidade, temperatura e tempo;
c) Calcula-se o diâmetro das partículas através da lei de Stroke;
d) Utilizado para determinar a curva granulométrica de areias grossas
Passo 1
O enunciado pede para assinalar as alternativas corretas sobre o ensaio de sedimentação. As alternativas são:
a) Deve-se utilizar um defloculante para que as partículas se aglutinem e sedimentem mais rápido;
b) Realizam-se medidas de densidade, temperatura e tempo;
c) Calcula-se o diâmetro das partículas através da lei de Stroke;
d) Utilizado para determinar a curva granulométrica de areias grossas.
Lista das informações relevantes dadas pelo enunciado: as quatro proposições sobre o ensaio de sedimentação (a–d). A tarefa é decidir, com justificativa, quais dessas proposições são corretas.
a) Deve-se utilizar um defloculante para que as partículas se aglutinem e sedimentem mais rápido;
b) Realizam-se medidas de densidade, temperatura e tempo;
c) Calcula-se o diâmetro das partículas através da lei de Stroke;
d) Utilizado para determinar a curva granulométrica de areias grossas.
Lista das informações relevantes dadas pelo enunciado: as quatro proposições sobre o ensaio de sedimentação (a–d). A tarefa é decidir, com justificativa, quais dessas proposições são corretas.
Passo 2
O que é, em termos práticos, o ensaio de sedimentação?
O ensaio de sedimentação é um método para determinar a distribuição de tamanhos de partículas finas em uma suspensão (solo fino: silte e argila). A ideia básica é observar como as partículas menores permanecem em suspensão mais tempo que as maiores: medindo a concentração em um certo nível da coluna em instantes de tempo, podemos relacionar isso ao diâmetro das partículas que atingiram esse nível. Esse método é aplicado quando as partículas são pequenas o suficiente para que o escoamento ao redor delas seja laminar e para que a lei de Stokes seja válida.
O ensaio de sedimentação é um método para determinar a distribuição de tamanhos de partículas finas em uma suspensão (solo fino: silte e argila). A ideia básica é observar como as partículas menores permanecem em suspensão mais tempo que as maiores: medindo a concentração em um certo nível da coluna em instantes de tempo, podemos relacionar isso ao diâmetro das partículas que atingiram esse nível. Esse método é aplicado quando as partículas são pequenas o suficiente para que o escoamento ao redor delas seja laminar e para que a lei de Stokes seja válida.
Passo 3
Conceito de floculação e defloculação (explicação didática e por que importa):
- Floculação: as partículas finas têm tendência a se atrair e formar aglomerados (flocos). Quando isso ocorre, o “tamanho efetivo” desses aglomerados aumenta e eles sedimentam mais rápido do que as partículas isoladas, o que distorce a distribuição real de tamanhos.
- Defloculação: é o processo químico/físico de separar essas partículas, mantendo-as dispersas (não aglomeradas). Isso é feito adicionando um produto químico chamado defloculante (ou dispersante), por exemplo sais de sódio como o hexametafosfato de sódio em alguns protocolos. O objetivo do defloculante é evitar que as partículas se aglutinem, não promovê-las a aglutinar.
Portanto: um defloculante tem função de dispersar, não de aglutinar. Se quisermos a distribuição verdadeira das partículas individuais, devemos usar um defloculante para EVITAR aglomeração.
Passo 4
Quais medições se realizam no ensaio (por que cada uma é necessária)?
- Medida de densidade da suspensão (ou leitura do hidrómetro): permite estimar a concentração de partículas em suspensão em diferentes tempos/alturas. A leitura do hidrómetro dá a densidade aparente do fluido com partículas, que é convertida para concentração de sólidos.
- Medida do tempo: é necessária porque relacionamos o tempo decorrido com a distância que partículas de certo diâmetro percorreram (velocidade de assentamento).
- Medida da temperatura: a viscosidade do fluido (água) e a densidade do fluido dependem da temperatura; ambas entram na fórmula de assentamento (lei de Stokes). Por isso devemos medir a temperatura e corrigir a viscosidade/densidade para esse valor.
Conclusão: densidade, tempo e temperatura são medições típicas do ensaio.
Passo 5
Apresentação da lei de Stokes e explicação detalhada das variáveis (fórmula e interpretação):
A lei de Stokes, para a velocidade terminal de uma esfera pequena em escoamento laminar, é:
A lei de Stokes, para a velocidade terminal de uma esfera pequena em escoamento laminar, é:
onde:
= densidade da partícula (kg/m^3),
= densidade do fluido (água) (kg/m^3),
= aceleração da gravidade
,
= diâmetro da partícula (m),
= viscosidade dinâmica do fluido (Pa·s).
Explicação: a equação dá a velocidade terminal (velocidade constante de queda) de uma esfera de diâmetro
. No ensaio, em vez de medir diretamente
, medimos o tempo
que a partícula leva para percorrer uma distância característica
(a profundidade considerada); assim usamos
. Reorganizando a lei de Stokes para obter
, temos:
Explicação: a equação dá a velocidade terminal
Cada símbolo já foi explicado acima. Note que
depende de temperatura, daí a importância de medir a temperatura.
Passo 6
Condições de validade e limitações da aplicação da lei de Stokes no ensaio:
- Escoamento laminar em torno da partícula: número de Reynolds muito baixo (tipicamente
). Para partículas grandes (areia grosseira) esse regime não se aplica. - Partículas aproximadamente esféricas: solos naturais têm formas irregulares; a lei dá um diâmetro equivalente (diâmetro hidrodinâmico), não a forma real.
- Suspensão diluída: interações entre partículas (colisões, interferência hidrodinâmica) devem ser pequenas; por isso muitos ensaios usam defloculante e agitação inicial para dispersar.
- Faixa prática de aplicação: na prática geotécnica e de granulometria, o ensaio por sedimentação é adequado para partículas finas (siltes e argilas) e tem limite prático para partículas ao redor de
(ou seja, mm é uma referência comum para separar o domínio onde se usa peneiramento daquele onde se usa sedimentação). Para partículas maiores (areias médias/ grossas) usa-se análise por peneiras.
Passo 7
Análise detalhada, alternativa por alternativa, com justificativa:
a) “Deve-se utilizar um defloculante para que as partículas se aglutinem e sedimentem mais rápido.”
a) “Deve-se utilizar um defloculante para que as partículas se aglutinem e sedimentem mais rápido.”
- Isso está incorreto. Um defloculante tem a função de dispersar (separar) partículas para EVITAR que se aglutinem. Se elas aglomerarem, sedimentam mais rápido e a distribuição obtida será incorreta. Logo, a frase inverte o papel do defloculante. Portanto a) é falsa.
b) “Realizam-se medidas de densidade, temperatura e tempo.”
- Correto. No método do hidrómetro ou pipetagem, medimos a densidade aparente da suspensão (hidrómetro), o tempo decorrido e a temperatura (para correção da viscosidade e densidade do fluido). Essas medidas são essenciais para aplicar a lei de Stokes e obter os diâmetros equivalentes. Portanto b) é verdadeira.
c) “Calcula-se o diâmetro das partículas através da lei de Stroke.”
- Interpreto “lei de Stroke” como “lei de Stokes” (provável erro de digitação). Sim: o ensaio usa a lei de Stokes para relacionar a velocidade de assentamento ao diâmetro das partículas e, assim, calcular o diâmetro equivalente. Logo c) é verdadeira, com a ressalva das condições de validade já citadas.
d) “Utilizado para determinar a curva granulométrica de areias grossas.”
- Incorreto. Para areias grossas (partículas maiores, acima de cerca de
) usa-se análise por peneiras. O ensaio de sedimentação é indicado para partículas finas (siltes, argilas). Portanto d) é falsa.
Passo 8
Resumo pedagógico curto para você guardar para a prova:
- Use defloculante para DISPERSAR partículas (não para aglomerá-las).
- Meça densidade (hidrómetro ou pipeta), tempo e temperatura.
- Use a lei de Stokes para obter o diâmetro equivalente a partir da velocidade de assentamento (com
). - Não use sedimentação para areias grossas; para essas, use peneiramento.
Resposta
b) Verdadeira
c) Verdadeira
c) Verdadeira