O Laboratório de Escoamentos Multifásicos Industriais (LEMI), da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP) iniciou uma cooperação com a startup CSense Tecnologia Ltda, através do programa Fapesp PIPE TC. A parceria permitirá a transferência de conhecimento da universidade para a startup por meio da adaptação de uma tecnologia que possibilitará desenvolver um equipamento portátil capaz de medir in loco a relação água e cimento, bem como as frações mássicas desses elementos em amostras de concreto fresco. O projeto, que conta com o apoio da Votorantim Cimentos, envolve a participação de pesquisadores e professores de diversas áreas da engenharia e promete inovar na medição da qualidade, resistência e durabilidade do concreto a partir da massa fresca. Além de contribuir significativamente para a construção civil, a pesquisa também pode trazer importante benefício econômico e ambiental.
O projeto nasceu no LEMI em 2020, com a formação de um grupo de trabalho de inovação, liderado pelo pesquisador doutor colaborador Marcos Roberto Fortulan. “Este grupo tinha como objetivo prospectar o mercado em busca de aplicações comerciais das pesquisas desenvolvidas no nosso laboratório, tendo como projeto piloto o Tomógrafo por impedância elétrica de malha de fios. Ao longo da prospecção, o grupo identificou uma demanda para medir o traço do concreto. Assim, foi criada uma startup e submetida uma proposta à Fapesp, quando, então, um projeto PIPE foi aprovado, tendo o LEMI como consultor. Este projeto cresceu, alcançou os objetivos de Prova de Conceito e foi novamente submetido, sendo aprovada uma nova proposta, agora permitindo a transferência de conhecimento do LEMI e o uso da sua infraestrutura, trazendo como contrapartida para a EESC o compartilhamento da Propriedade Intelectual e parte dos materiais permanentes requeridos para o projeto”, explica o professor Oscar Rodriguez, coordenador do LEMI e do NAP-EM.
A cooperação permitirá diversos benefícios para os envolvidos. A startup CSense poderá aproveitar o ambiente de excelência da universidade para desenvolver tecnologia de alto nível. Para o LEMI, será uma oportunidade de levar a produção de conhecimento para uso direto pelo mercado, “além de incentivar seus pesquisadores a empreenderem cientificamente, o que é um dos propósitos universitários, ou seja, a extensão”, como destaca Rodriguez. Como contrapartida dessa cooperação, o laboratório ficará com um equipamento para análise de impedância de alta frequência, do qual não dispõe atualmente e que será útil em outras pesquisas ali realizadas.
O equipamento
Para compreender a relevância do projeto desenvolvido pelo LEMI, com cooperação da startup CSense e da Votorantim Cimentos, é preciso explicar um pouco sobre o concreto, que é um dos principais componentes utilizados nas construções civis.
“Um dos parâmetros mais importantes para a definição do tipo de concreto é a sua resistência à compressão, medida que depende diretamente da fração mássica entre a água e o cimento (a/c). Uma vez definidos os padrões de combinação e o tipo de cimento, a resistência do concreto, então, passa a ser definida por essa relação a/c”, detalha Rodriguez.
Outro parâmetro importante para a especificação do concreto é a sua trabalhabilidade. Nos elementos estruturais de uma obra, é necessário que o concreto envolva totalmente as armaduras, eliminando os espaços vazios, que comprometem a sua resistência, e uma das formas mais práticas e simples de se melhorar esse parâmetro é por meio da adição de água.
No entanto, alerta o coordenador do LEMI, “adicionar água impacta na relação a/c e, por consequência, na resistência do concreto, criando uma relação antagônica e de difícil controle.”
Tanto o ensaio de determinação da resistência à compressão quanto o ensaio de abatimento são amplamente utilizados, porém, ambos possuem limitações. De acordo com Rodriguez, o primeiro a norma exige 28 dias para entregar o resultado final, embora resultados possam ser previstos em intervalos menores, como 24 horas, 3, 7 e 14 dias.
“Já o ensaio de abatimento tem alta dependência das condições de preparo, do local de execução e da habilidade de execução e interpretação dos resultados. Além disso, o uso de aditivos redutores de água permite a variação da trabalhabilidade sem alteração da quantidade de água do traço, inviabilizando o uso deste como uma referência para a obtenção do a/c”.
É justamente nesse âmbito que o projeto mostra o seu diferencial e relevância. Ele propõe o desenvolvimento de uma ferramenta de medição por impedância elétrica baseada na tecnologia do tomógrafo de malha de fios, resultado de um doutorado orientado no PPGEM da EESC para fazer a medição da relação a/c e das frações mássicas de água e cimento a partir de uma amostra fresca do concreto.
“Por meio dessa ferramenta, será possível fornecer informações relevantes para a tomada de decisão no recebimento do material, além de permitir uma entrega diferenciada de concreteiras que queiram oferecer aos seus clientes uma certificação da garantia no momento do descarregamento do seu produto. Adicionalmente, deve-se também ressaltar o potencial da ferramenta em otimizar o consumo de cimento nas construções, com um apelo além de econômico também muito importante ambientalmente”, ressalta Rodriguez.
Para o desenvolvimento e aprimoramento do equipamento, os pesquisadores contam com a parceria da Votorantim. A empresa, representada por um corpo técnico, tem incentivado e prestado mentorias técnicas bem como suprido todo o material para a produção das amassadas de concreto utilizadas nos experimentos.
Como todo projeto, há riscos tecnológicos existentes e, para superá-los, ele é constituído por uma equipe multiprofissional. Ali, atuam engenheiros pesquisadores das áreas de Produção, Mecânica, Mecânica dos Fluidos, Elétrica, Computação e Civil.
“Todos têm o mesmo objetivo, que é empenho máximo para vencer o desafio e assim construir o equipamento para comercializá-lo tanto no mercado nacional quanto internacional”, conclui Rodriguez.
Denis Dana, para a Assessoria de Comunicação da EESC
