Em nossas carreiras profissionais esbarramos com muitos termos técnicos e muitos se confundem quando erroneamente entendidos.
É o caso, por exemplo, dos conceitos de homogeneidade/heterogeneidade e isotropia /anisotropia.
Vamos ver se realmente podem ser confundidos?
Materiais isotrópicos são aqueles para os quais as propriedades são as mesmas em qualquer direção (figura 1).
Matematicamente são mais simples de serem deduzidos, por meio da Lei de Hooke generalizada, em função apenas de duas constantes independentes, avaliadas experimentalmente.
No caso de rochas, são raras na natureza as que apresentam isotropia perfeita, devido a influência de características da rocha (planos de descontinuidades, orientação mineral, textura ou da microestrutura.
Figura 1 – Como exemplo de rochas isotrópicas podemos citar o arenito Berea (foto), dentre outras rochas (alguns tipos de granitos, gabros, sienitos e basaltos)
Fonte: Geocaching: Join the world’s largest treasure hunt.).
Ainda existem os materiais transversalmente isotrópicos (figura 2), ou seja, aqueles que apresentam simetria em um plano.
Em termos matemáticos são necessárias cinco constantes independentes, avaliadas de modo experimental, para a descrição constitutiva de um sólido transversalmente isotrópico.
No caso de rochas, isso ocorre quando dois litotipos estão dispostos em camadas alternadas.
Figura 2 – A presença de alguns minerais planos (micas – foto, talco clorita ou grafite), orientados em direções paralelas podem denotar essa característica em rochas sedimentares (Fonte: wikimedia).
Alguns materiais podem apresentar ainda um comportamento denominado ortotrópico (figura 3), ou seja, são aqueles que apresentam simetria em relação a três direções mutuamente perpendiculares, denominadas direções principais de simetria.
São necessárias nove constantes independentes, avaliadas de modo experimental, para a descrição constitutiva de um sólido ortotrópico.
Se o maciço rochoso apresenta três famílias de fraturas ou juntas perpendiculares, por exemplo, este deve se comportar ortotropicamente.
Figura 3 – Além de maciços nas condições supracitadas o carvão pode apresentar o comportamento ortotrópico (Fonte: wikimedia).
Ao contrário de condição isotrópica em sua maioria os maciços rochosos são anisotrópicos (figura 4), isto é, seu comportamento é direcional, devido a características da rocha, como já citados, influenciando as propriedades da rocha em termos de deformação e resistência mecânica.
É raramente possível, lidar matematicamente com a anisotropia do material; é determinada por meio de vinte e uma constantes independentes, avaliadas de modo experimental.
A anisotropia é descrita, principalmente em termos de deformação e de resistência.
A anisotropia de deformação pode ser determinada por meio dos módulos máximos e mínimos de deformação (instrumentando a rocha com extensômetros).
Já anisotropia de resistência é justificada pela distribuição não aleatória das fissuras nas rochas (influenciada pelas características das descontinuidades), sendo determinada por meio das relações de resistência a compressão (determinadas em laboratório).
Figura 4 – Maciços rochosos compostos por rochas metamórficas, como xistos intercalados a quartzitos (foto), por exemplo, apresentam grande anisotropia em suas propriedades (Fonte: wikimedia).
Poderíamos afirmar que um material isotrópico é homogêneo e consequentemente um material anisotrópico é heterogêneo?
R: NÃO!
Apesar de determinadas rochas propiciarem essa relação há um grande equívoco quanto ao uso indiscriminado dessas associações.
Homogêneo significa similar ou uniforme, em termos de determinadas características (cor, brilho, textura, estruturas, etc), ao passo que isotrópico significa que as propriedades da rocha não variam em função da direção (referencial).
O mesmo ocorre para os termos heterogêneo e anisotrópicos, são conceitos distintos.
Por exemplo, um maciço rochoso muito fraturado e muito intemperizado (onde as descontinuidades não influenciam devido a baixa resistência da rocha alterada), pode ser classificado como homogêneo e isotrópico, apesar de conter características que em um primeiro momento poderiam caracterizá-lo como heterogêneo ou anisotrópico.
Assim, para o uso correto desses termos deve haver uma análise criteriosa sob muitas perspectivas.
Bibliografia:
Goodman, R. E. Introduction to rock mechanics. 2 ed. New York: John Wiley & Sons, 1989. 562 p.
Marques, E. A. G.; Azevedo, I. C. D. Introdução à Mecânica das Rochas. 2a.. ed. Viçosa: Editora UFV, 2006. v. 1. 361p.
