Relatório - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE DOS SOLOS - Mecânica dos Solos Experimental

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Mecânica dos Solos Experimental 
 
Relatório – II: 
 
DETERMINAÇÃO DO TEOR 
DE UMIDADE DOS SOLOS 
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Sumário 
1.0 – Introdução ..................................................................................................................... 04 
2.0 – Revisão Teórica ............................................................................................................. 05 
 2.1 – Teor de Umidade ..................................................................................................... 05 
 2.1.1 – Método da Estufa ............................................................................................. 05 
 2.1.2 – Método da Balança Determinadora de Umidade .......................................... 05 
 2.1.3 – Método do Speedy ............................................................................................ 06 
 2.1.4 – Método do Álcool ............................................................................................. 06 
3.0 – Objetivos ........................................................................................................................ 07 
 3.1 – Objetivo Geral ......................................................................................................... 07 
 3.2 – Objetivos Específicos .............................................................................................. 07 
4.0 – Procedimentos Metodológicos Adotados Para Realização do Ensaio ...................... 08 
 4.1 – Materiais Utilizados nos Ensaios............................................................................ 08 
 4.1.1 – Método da Estufa.............................................................................................. 08 
 4.1.2 – Método do Álcool.............................................................................................. 08 
 4.1.3 – Método da Balança Determinadora de Umidade........................................... 08 
 4.1.4 – Método do Speedy............................................................................................. 09 
 4.2 – Execução dos Ensaios.............................................................................................. 09 
 4.2.1 – Método da Estufa.............................................................................................. 09 
 4.2.2 – Método do Álcool.............................................................................................. 10 
 4.2.3 – Método da Balança Medidora de Umidade.................................................... 11 
 4.2.4 – Método do Speedy............................................................................................. 12 
5.0 – Resultados Obtidos ....................................................................................................... 13 
6.0 – Conclusão ....................................................................................................................... 17 
7.0 – Referências Bibliográficas Consultadas ...................................................................... 18 
 
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1.0 – Introdução 
Os solos são constituídos por um conjunto de partículas com água (ou outro líquido) e ar nos 
espaços intermediários. As partículas, de maneira geral, encontram-se livres para deslocar-se entre 
si (PINTO, 2006). 
 A Engenharia Geotécnica é uma arte que se aprimora pela experiência, pela observação e 
análise do comportamento das obras, para o que é imprescindível atentar para as peculiaridades dos 
solos com base no entendimento dos mecanismos de comportamento, que constituem a essência da 
Mecânica dos Solos (PINTO, 2006). 
Para caracterizar as propriedades químicas, físicas e de comportamento mecânico do solo, 
faz-se o uso de amostras, que consistem em uma pequena porção de solo coletado. Existem dois 
tipos de amostras: a deformada e a indeformada. A NBR 9604 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE 
NORMAS TÉCNCAS, 1986, p.2) define como amostra deformada aquela que é “extraída por 
raspagem ou escavação, implicando na destruição da estrutura e na alteração das condições de 
compacidade ou consistência naturais” e define como amostra indeformada aquela que é “extraída 
com o mínimo de perturbação, procurando manter sua estrutura e condições de umidade e 
compacidade ou consistência naturais”. 
 O conhecimento da umidade do solo é de fundamental importância, pois indica em que 
condições hídricas o solo se encontra. O teor de umidade é definido como a razão entre a massa da 
água contida em uma amostra de solo pela massa do solo seco. A determinação do teor de umidade 
de um solo é dada através da realização de ensaios em laboratório ou em campo, onde o solo passa 
por um processo de secagem. O método padrão é a secagem em estufa, na qual a amostra é mantida 
com temperatura entre 105 °C e 110 °C até que apresente peso constante, o que significa que ela 
perdeu água por evaporação (RODRIGUES e ARAÚJO, 2016). Além deste ensaio, pode-se abordar 
o método da balança aquecida, o método do álcool e o método do speedy. 
 O presente relatório tem como objetivo comparar os métodos de determinação de teor de 
umidade da amostra de solo do tipo deformada e determinar entre estes qual o método mais eficaz. 
Os ensaios de determinação de teor de umidade foram realizados no Laboratório de Solos da 
Universidade Federal de Campina Grande, Campus Pombal. Tais ensaios foram de suma 
importância para a compreensão prática da determinação da umidade dos solos. 
 
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2.0 – Revisão Teórica 
2.1 – Teor de umidade 
 Segundo Craig (2007), os solos podem ser compostos de duas ou três fases, incluído nessas 
fases apenas ar ou água com solo e da mesma forma pode unir todos formando o que se denomina 
três fases. No caso para se determinar a água, é utilizado a compreensão acerca do teor de umidade, 
que tem como finalidade definir o conteúdo líquido presente no solo. Esse índice possuindo 
fundamental importância com relação a compactação e resistência do solo. 
 Teor de umidade (W) é definido pela relação entre o peso da água (Pa) contido em uma 
amostra de solo e seu peso sólido seco (Ps) em percentagem, após a realização de um determinado 
em ensaio (CAPUTO, 1989). Representado pela seguinte equação: 
 
 Para determinação do teor de umidade no solo, existem vários métodos que são possíveis 
realização em laboratório ou no campo. Alguns deles são: método da estufa e da balança medidora 
de umidade executados em laboratório, e o método de speedy e do álcool que são viáveis para 
manuseio no campo. 
 
2.1.1 – Método da Estufa 
 O método da estufa elétrica é utilizado para remoção de água completa contido em uma 
amostra de solo, determinando dessa forma a umidade gravimétrica. Segundo DNER-ME 
(Departamento Nacional de Estradas de Rodagem) 213/94, a estufa controlada automaticamente por 
termostato, deve ser mantida a temperatura de 110ºC ± 5ºC, sendo necessário a amostra permanece 
dentro da estufa em torno de 15 a 16 horas, ou até 24 horas, quando concluída a secagem. 
 Esse método é desenvolvido inteiramente em laboratório. De acordo com Massad (2016), os 
fatores que podem tornar esse método impreciso é a ocorrência de não uniformidade na temperatura 
da estufa e o tempo de secagem insuficiente. Existem outras fontes que possibilitam acontecimento 
de erros, porém, são característicos de manuseios impróprios para desenvolvimento do ensaio. 
 
2.1.2 – Método da Balança Determinadora de Umidade 
 Conforme GEHAKA (2011), a balança medidora de umidade tem como principal vantagem 
a rapidez em respostas, adequa-se a materiais de origem orgânica ou não. Esse método é 
desenvolvido inteiramente em laboratório e procede de uma alta tecnologia. 
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 A balança é de fácil manuseio necessário apenas posicionar a amostra e esperar para que 
seja efetuada a secagem.Em seguida, define-se o teor de umidade pela relação de peso úmido e 
seco do solo. 
De acordo com Lucca (2012), a balança apresenta vantagem com relação ao método padrão 
(estufa) devido a facilitação de obtenção da umidade, diminuindo o tempo de aquisição da resposta 
e apresentando precisão e poucas diferenças na resposta. 
 
2.1.3 – Método do Speedy 
 De acordo com a DNER-ME 052/94, o teor de umidade obtido pelo método do speedy é 
desenvolvido a partir pela mistura de carbureto de cálcio (CaC2) com agregados miúdos de solo, 
introduzidos em dispositivo que mede a pressão de gás. 
 Caputo (1989) define como um método simples e rápido, no qual a partir da variação interna 
obtida da combinação da água com carbureto de solo, que gera acetileno, é possível determina o 
conteúdo de água presente no solo. 
 Contudo, é um procedimento de rápida obtenção do resultado, possível de desenvolver em 
campo. Conforme a DNER 052/94, cada aparelho apresenta uma tabela com relação ao peso da 
amostra e uma pressão interna, a partir disso é obtido uma umidade associada a amostra total úmida, 
em percentagem. 
 
2.1.4 – Método do Álcool 
 Conforme a DNER-ME 088/94, esse método determina o teor de umidade a partir da adição 
de álcool etílico na mostra de solo seguido de sua queima. É um método bastante utilizado no 
campo, quando autorizado pela fiscalização da obra. 
 Um procedimento de rápida e simples metodologia, dispondo apenas de objeções que a 
amostra passe pela peneira de 2,0 mm e a utilização de balança. Para efetuação de cálculo apenas a 
relação de peso seco e úmido. 
 
 
 
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3.0 – Objetivos 
3.1 – Objetivo Geral 
 Determinar o teor de umidade do solo, por meio de diferentes métodos de ensaios, apresentar 
seus resultados e realizar uma análise comparativa. 
3.2 – Objetivos Específicos 
a) Descrever o processo de realização dos ensaios de determinação do teor de umidade; 
b) Determinar os teores de umidade por diferentes ensaios; 
c) Analisar os ensaios de determinação do teor de umidade, de acordo com sua precisão, velocidade 
de realização e usabilidade; 
d) Comparar os teores de umidade encontrados. 
 
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4.0 – Procedimentos Metodológicos Adotados Para Realização do Ensaio 
 Para a determinação da umidade do solo, foram realizados quatro experimentos: o método 
da estufa, o método do álcool, a balança aquecedora e o método do Speedy. Para análise, foram 
utilizadas 200g de solo, previamente peneirado na peneira nº 10, com teor de umidade de 10%. 
4.1 – Materiais Utilizados no Ensaio 
4.1.1 Método da Estufa 
Para este método, foram utilizados os seguintes materiais: 
Tabela 1: Materiais usados no método da estufa. 
Materiais Quantidade 
Estufa 1 
Balança de precisão 1 
Cápsulas de alumínio 3 
Pinça metálica 1 
 
4.1.2 Método do Álcool 
 Os materiais para determinação da umidade, através deste experimento, são os seguintes: 
Tabela 2: Materiais usados no método do álcool. 
Materiais Quantidade 
Balança de precisão 1 
Cápsula de alumínio 1 
Álcool 
Pipeta 
Pinça metálica 
48ml 
1 
1 
 
4.1.3 Método da Balança Aquecedora 
 Neste método, são utilizados apenas a balança aquecedora e o prato metálico para depósito 
da amostra. 
 
 
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4.1.4 Método do Speedy 
 Para este método, foram utilizados os seguintes materiais: 
Tabela 3: Materiais usados no método do Speedy. 
Materiais Quantidade 
Balança de precisão 1 
Cápsula de alumínio 1 
Conjunto Speedy 
Ampola 
1 
1 
 
4.2 – Execução do Ensaio 
4.2.1 Método da Estufa 
 De início, foram identificadas as três cápsulas com numeração na tampa. Em seguida, os 
recipientes foram pesados individualmente na balança de precisão. 
 
Figura 1: Balança de precisão. 
 
Figura 2: Cápsulas de alumínio. 
Então, adicionou-se uma porção da amostra de solo de maneira que as cápsulas ficassem 
medianamente preenchidas. Para a obtenção do peso bruto úmido (PBW) foi realizada nova 
pesagem das cápsulas. Por fim, as cápsulas foram colocadas na estufa, capaz de manter a 
temperatura entre 105ºC e 110ºC, às 13h52min. Após 25h e 13min, foi feita a retirada dos conjuntos 
com auxílio da pinça metálica, e quando as cápsulas resfriaram, foi realizada as medições na 
balança de precisão, obtendo o peso bruto seco (PBS). 
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Figura 3: Estufa utilizada no processo. 
 
Figura 4: Pinça metálica. 
Para a determinação da umidade foi utilizada a fórmula que relaciona o PBW e o PBS: 
 
4.2.2 Método do Álcool 
Este ensaio consiste inicialmente com uma amostra de aproximadamente 50 g de solo, 
passado na peneira de 2,0 mm (Nº 10). Pesa-se a cápsula (PC) numa balança sensível a 0,01g e com 
capacidade de 200g, depois se acrescenta a amostra com o cuidado de espalhá-la em toda superfície, 
determina o peso da cápsula com a amostra úmida (PBU), logo após coloca-se 15 ml de álcool 
etílico na amostra, medido com auxílio de uma pipeta, homogeneizando e em seguida inflamando. 
Repete-se este procedimento por mais duas vezes com 15 e 18 ml, respectivamente, esperando a 
cápsula esfriar da segunda para terceira queima e por fim pesa-se a cápsula com o solo seco (PBS). 
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Figura 5: Materiais usados. 
 
Figura 6: Queima da amostra. 
4.2.3 Método da Balança Determinadora de Umidade 
 Este método utiliza um equipamento de secagem por radiação infravermelha que causa a 
desidratação do solo, a balança aquecedora. Com a amostra de solo depositada no recipiente, fecha-
se imediatamente a balança e obtém o peso bruto úmido (PBW). 
 
Figura 7: Balança aquecedora. 
 
Figura 8: Realização do ensaio em curso. 
 Ao pressionar o botão de aquecimento, inicia-se o processo de desidratação da amostra. 
Quando a balança emite um som, faz-se nova leitura do monitor e obtém o peso bruto seco (PBS). 
Todo o processo foi cronometrado e durou 7min e 42s. Utiliza-se a mesma fórmula do ensaio da 
estufa para determinação da umidade. 
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4.2.4 Método do Speedy 
 Para este método, foi utilizada uma amostra de solo de 10g. A amostra foi colocada na 
câmara do aparelho com as duas esferas metálicas e a ampola de carbureto de cálcio. 
 
Figura 9: Balança do Speedy. 
 
Figura 10: Esferas metálicas. 
 
Figura 11: Ampola. 
 Fecha-se o aparelho, agitando violentamente em movimentos verticais durante 5 segundos, 
quebrando a ampola. Quando o manômetro começar a marcar pressão, coloca-se o aparelho na 
horizontal e gira, a fim de facilitar a mistura carbureto-amostra. Em seguida, agitar novamente o 
aparelho até esfriar o gás. 
 Quando a pressão manométrica se apresenta constante, este valor é anotado, pois indica que 
toda a água presente na amostra reagiu com o carbureto. A leitura em % da água é feita pela tabela 
do aparelho. Pode-se ainda calcular a umidade da amostra usando o valor encontrado na tabela 
através da fórmula: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5.0 – Resultados Obtidos 
No Quadro 01 estão presentes todos os dados coletados para os ensaios da balança, álcool, 
speedy e estufa, além dos valores de umidade já calculados. 
Quadro 01 – Dados e resultados dos ensaios de umidade. 
 Métodos 
 
Dados 
Balança Álcool Speedy 
Estufa 
Cápsulas 
A3 A4 A5 
Massa (g) _ 50.05 10 _ _ _ 
Tara da Cápsula (g) 4,163 117,08 _ 31,33 37,51 32,18 
PBW (g) 5,136 167,13 _ 67,90 68,30 60,15 
PBS (g) 4,696 162,68 _ 64,63 65,56 57,74 
PS (g) 0,533 45,6 _ 33,30 28,06 25,56 
Peso da água (g) 0,44 4,45 _ 3,27 2,74 2,41 
Pressão (kg/cm2) _ _ 0,80 _ _ _ 
Duração do ensaio 7min 42s 32min 34s 4min 35s 25h 13min 
Teor de Umidade (%) 9,37 9,76 8,70 9,82 9,76 9,43 
Média (%) _ _ _ 9,67 
 
 A umidade do solo é um índice físico importante para diversos estudos nas mais variadas 
ciências. Os ensaios de umidade são os processos mais comuns em laboratório de solos. Na 
engenharia civil, determinar a umidade é extremamente necessário para se obter uma melhor 
compactação e maior resistência dos solos. Atualmente existem diversosmétodos que podem ser 
utilizados para se obter o teor de umidade, como o da balança, álcool, speedy e estufa, e segundo 
Quintino et al. (2015), a escolha do método será dependente da acessibilidade e praticidade. 
 Como pode ser observado no Quadro 01, os valores de umidade do solo em todos os 
experimentos apresentaram pouca variação percentual. Nesse estudo não foi relizada análise 
estatística dos resultados, logo não pode-se afirmar que os dados obtidos de cada método diferem 
estatísticamente, sendo assim é infactível a determinação de qual método é mais eficiente, 
possibilitanto apenas uma análise criteriosa quanto a duração e os fatores influenciadores na 
realização de cada ensaio. 
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 O teor de umidade encontrado a partir do método da balança medidora de umidade foi de 
9,37%. Esse método possui algumas vantagens, como redução no tempo de processamento e custo 
de energia (se comparado ao da estufa), porém também apresenta limitações, pois só é possível 
analisar uma amostra por vez, consequentemente será necessário mais repetições e a repetibilidade 
pode não ser assertiva. 
 Cada amostra possui um tempo necessário para que sua massa permaneça constante durante 
o experimento da balança e assim seja determinada a sua umidade. Nesse estudo foi verificado que 
em 7 minutos e 42 segundos a massa da amostra de solo ficou constante permitindo a obtenção da 
umidade. Podemos considerar um ótimo tempo, que comparado aos demais métodos foi o segundo 
mais rápido. 
 O segundo resultado de umidade presente no Quadro 01 é o do método do álcool. Segundo 
Bouyoucos (1937), esse método elimina a umidade da amostra utilizando o calor produzido pela 
queima do álcool, que seca completamente o solo. Vemos que a umidade obtida para o solo foi de 
9,76% e o tempo necessário para a realização do ensaio foi de 32 minutos e 34 segundos, é portanto 
uma maneira simples e consideravelmente rápida, quando comparado ao método usual da estufa, de 
determinar a umidade. 
 É importante ressaltar que o ensaio do álcool tem grande influência do manipulador, pois 
durante a queima faz-se necessário a homogeneização da amostra, se não for feita com cuidado 
pode ocasionar perda de massa do solo. Durante o ensaio foi verificado que pequena parte do solo 
ficou aderido à espátula, apesar de corresponder a muito pouco da massa total, esse erro de 
execução influencia no resultado final da umidade, pois contribui para o aumento da relação peso 
do solo úmido e peso do solo seco. 
 Segundo Calheiros e Arndt (1991), além do manipulador, fatores como o grau de 
combustibilidade do álcool, as cápsulas (material de que são feitas) e o suporte das capsulas podem 
influenciar na eficiência de extração e evaporação da água contida no solo. Em estudo de 
comparação de métodos de determinação de umidade de solos, Calheiros e Arndt (1991) 
constataram que dentre os métodos do álcool, de secagem em estufa e das pesagens, o do álcool foi 
o que apresentou maiores discrepâncias nos resultados. Sendo assim, é um método que merece 
bastante cuidado na execução. Podemos considerar que o resultado obtido nesse estudo foi bom, 
pois encontra-se próximo aos dos demais métodos e do valor inicialmente estabelecido que era de 
10% desconsiderando a umidade natural do solo. 
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 O método em que obteve-se o resultado de maneira mais rápida foi o do Speedy, em apenas 
4 minutos e 35 segundos. Foi também o que apresentou o resultado de umidade mais baixo de 
todos, 8,70%, muito diferente dos demais métodos. Bragaça et al. (2005), ao realizarem avaliação 
da umidade de um solo da região sul do estado do Espírito Santo por diferentes métodos de 
determinação, também observaram que o Speedy foi o método que apresentou valores de umidade 
mais discrepantes em relação ao método da estufa. 
 É importante destacar que o valor de umidade de 8,70% do método do Speedy é o obtido de 
forma direta pela tabela de aferição do aparelho, ou seja, é em relação a amostra total úmida. No 
ensaio, admitiu-se que a amostra possuía uma umidade de 10% e devido a isso foi usado uma 
amostra de 10 gramas. Ao final do ensaio obteve-se uma pressão de 0,80 kg/cm2 correspondendo a 
um valor de 8,70% de umidade. 
 De acordo com o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER, 1994), para se 
obter a umidade em relação ao peso do solo seco pelo método do Speedy utiliza-se a seguinte 
fórmula: 
 
 Na equação acima “W” é a umidade em relação ao solo seco e “Wt” é a umidade em relação 
ao solo úmido. Substituindo o valor de 8,70% na fórmula obtivemos um valor de umidade em 
relação ao peso do solo seco de 9,53%, estando, portanto, mais próximo dos valores obtidos pelos 
demais métodos. 
 O método do Speedy já foi estudado e teve seus resultados comparados com vários outros 
métodos na literatura. Ao passo que uns encontram discrepância nos valores, outros obtém ótimos 
resultados. Camargo e Costa (1960) determinaram a umidade de 220 amostras de soslo, feitas tanto 
pelo método do Speedy como pelo da estufa, e obtiveram resultados bastante satisfatórios, 
demonstrando que o aparelho é preciso e altamente recomendável para trabalhos numerosos e que 
necessitam rapidez. 
Vale salientar que o método do Speedy pode ter erros, pois inicialmente é necessário admitir 
um valor base para a umidade, se esse valor não representar a amostra poderá acarretar em 
problemas durante a execução do ensaio, como vazamento de pressão no aparelho, e 
consequentemente obtenção de umidade que não corresponde a do solo. 
O último resultado para o teor de umidade presente no Quadro 01 é o do método da estufa, 
9,67%. Esse é o método mais usado na determinação de umidade de solos e é considerado padrão. 
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Baseia-se na extração da água do solo utilizando estufas elétricas, permitindo a obtenção da 
umidade por meio da relação entre massa de água e massa de solo seco (BRUSKE, 2013). 
 Segundo Bruske (2013), o método da estufa é muito preciso e devido a isso é até mesmo 
utilizado como referência para calibrar equipamentos. Vantagens desse método é o fato de ser de 
baixo custo, pois não necessita de produtos químicos, como o método do álcool, que necessita de 
álcool etílico. O fator mais limitante do método da estufa é o tempo necessário para obtenção do 
resultado, como pode ser analisado no Quadro 01 o ensaio demorou mais de 24 horas para ser 
concluído, o mais demorado entre todos os métodos. 
 Assim como outros métodos, o da estufa tem influência do manipulador no que diz respeito 
ao preparo da amostra. Para realizar o ensaio usa-se no mínimo três amostras e estas devem estar 
bem homogêneas. Nos resultados obtidos neste estudo vemos que para as cápsulas A3 e A4 
obtivemos valores de umidades próximos, 9,82% e 9,76%, respectivamente, já para a cápsula A5 a 
umidade foi inferior, 9,43%. Essa diferença pode ter sido ocosionada por falta de homogeneização 
da amostra antes de colocá-la na cápsula, o que consequentemente influenciou na umidade final. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6.0 – Conclusão 
Através dos resultados obtidos pelos diversos métodos de ensaios para a determinação do 
teor de umidade do solo, podemos observar que os resultados variam de 8,70% a 9,67%, o método 
que comprovou ser o mais rápido foi o método do Speedy, com duração de 4 minutos e 35 
segundos, e o mais lento foi o método da estufa com duração de 25 horas e 13 minutos. O método 
que se demonstrou mais eficaz foi o da estufa, pois nele leva-se em consideração a umidade 
higroscópica do solo. Considerando que o teor de umidade do solo simulado inicialmente foi de 
10%, este foi o teste que obteve maior precisão, pois obteve uma umidade de 9,67%. Quando não se 
dispõe de aparatos tecnológicos os métodos utilizados para determinar o teor de umidade em campo 
são os do Speedy e do álcool, enquanto os métodos da balança e da estufa são realizados em 
laboratórios. 
Dessaforma, dado que o teor de umidade do solo simulado foi de 10%, os resultados 
obtidos pelos diversos métodos descritos foram considerados satisfatórios quando comparado com o 
método de maior precisão e com a percentagem simulada inicialmente. 
 
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7.0 – Referências Bibliográficas Consultadas 
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