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O monitoramento do desempenho das camadas de cobertura foi realizado com o registro de variáveis climáticas (umidades relativas, temperaturas ambientes, intensidades das precipitações e radiações solares) e instalação de sensores elétricos de sucção no interior das diferentes configurações da camada de cobertura final.

Foram também confeccionados modelos reduzidos das duas configurações de camada utilizadas na cobertura, em laboratório. As configurações foram montadas em dois lisímetros onde foram realizados controles de temperatura, sucção e obtenção do balanço hídrico, e teve como objetivo a determinação, de forma indireta, da curva característica de sucção dos solos utilizados.

Com os dados obtidos em campo e laboratório foram realizadas simulações numéricas dos fluxos de umidade nas camadas de cobertura, que auxiliaram na quantificação do balanço hídrico e a avaliação da eficiência das duas configurações de camadas estudadas.

4.4.6.1 Realização de testes dos instrumentos de monitoramento

A realização de testes iniciais com os instrumentos é de fundamental importância para promover uma melhor utilização dos recursos dos aparelhos, determinar suas limitações e prever eventuais problemas que poderiam acarretar na perda de ensaios ou prejudicar o monitoramento. Os aparelhos foram montados de acordo com as instruções técnicas e submetidos a várias solicitações para verificações dos seus comportamentos. Verificou-se que os sensores deveriam receber uma cobertura com o próprio solo na umidade próxima do

limite de liquidez para assegurar um melhor contato entre o solo da cobertura e os sensores (Figura 4.60).

Figura 4.60 – Cuidados preliminares na instalação dos sensores.

A unidade de leituras WaterMark Monitor (Figura 4.61), mostrou-se com funcionamento adequado, tanto para os medidores de sucção, quanto para os medidores de temperatura. A transferência de dados para o CPU é intermediada com o auxílio de um Palm-Top, permitindo a realização de leituras contínuas, sem paralisações.

Figura 4.61 – Unidade de Leitura de Sucção e Temperatura WaterMark Monitor

4.4.6.2 Instalação dos equipamentos de monitoramento no Aterro Sanitário Experimental

Foram instalados 36 sensores de temperatura e sucção nas profundidades de 10, 25 e 50 centímetros em seis pontos da camada de cobertura final do Aterro Sanitário Experimental, sendo que cada grupo de três pontos monitora o comportamento de um sistema de cobertura. Com as medidas de sucção, pode-se obter a umidade em que o solo se encontra através de curva característica, e avaliar o volume de água retido na camada de cobertura ao longo do tempo. A Figura 4.62 apresenta a seqüência de instalação da instrumentação em campo.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Legenda: (a) Local de instalação dos instrumentos; (b) Realização dos furos com auxílio de um tubo de

ferro fundido na profundidade de projeto; (c) Preparação para instalação dos sensores de sucção; d) Preparação para instalação dos sensores de temperatura; (e) Sensor de sucção já posicionado na profundidade de projeto; (f) Realização de leituras de temperatura e sucção do solo (aparelho amarelo e verde respectivamente) e medição da umidade relativa e temperaturas máximas e mínimas do ar (aparelho azul).

Figura 4.62 – Seqüência de instalação dos equipamentos de monitoramento no Aterro

Sanitário Experimental.

As camadas de cobertura implantadas no Aterro Sanitário Experimental foram monitoradas por um período de dezesseis meses, com início em outubro de 2005.

4.4.6.3 Montagem dos lisímetros no laboratório

Foram montados dois lisímetros no Laboratório de Geotecnia da UFMG, simulando as camadas implantadas no Aterro Sanitário Experimental. Os modelos reduzidos apresentam

uma escala vertical reduzida, correspondendo a 67% da configuração real da camada no Aterro Sanitário Experimental.

Os lisímetros foram executados em um recipiente de aproximadamente 55 cm de altura e 32 cm de diâmetro. No fundo deste recipiente foi instalado um dreno de 7 cm de altura com “brita 0” e saída de flange “ponta e bolsa” para coletar o volume de água que ultrapassar a capacidade de retenção do solo. Sobre este dreno, foi colocado um geotêxtil (bidim-GR-04) para promover a separação da brita com o material da cobertura. Acima do geotêxtil, foi instalado o sistema de cobertura, que varia de acordo com a configuração adotada e os parâmetros de compactação obtidos na etapa de caracterização dos materiais.

Nas configurações montadas foram realizados controles de temperatura (termopares), sucção (tensiômetros Irrometer), evaporação e lixiviados (pesagem) e precipitação simulada (volume adicionado). A Figura 4.63 ilustra a montagem dos lisímetros em laboratório.

O lisímetro número 1, denominado de Lis2-barr-sensor, representa uma camada de barreira capilar com 25 centímetros de solo fino e 15 centímetros de entulho. Os instrumentos instalados foram sensores de sucção e temperatura, ligados à unidade de leituras WaterMark Monitor, onde os dados foram armazenados de acordo com a programação realizada.

O lisímetro número 2, denominado de Lis3-evap-sensor, representa uma camada evaporativa com 40 centímetros de solo fino. Os instrumentos instalados foram sensores de sucção e temperatura, ligados à unidade de leituras WaterMark Monitor, onde os dados são armazenados de acordo com a programação realizada.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(g) (h)

Legenda: (a) Recipiente vazio; (b) Montagem do dreno de fundo com brita; (c) Colocação do geotêxtil; (d)

compactação com os parâmetros das camadas do campo; (e) e (f) Instrumentação dos lisímetros; (g) obtenção de amostras durante a realização do furo para verificação do peso específico e umidade de compactação; h) Lisímetros montados.

Figura 4.63 – Seqüência da montagem e instrumentação dos lisímetros.

Para efetuar o balanço hídrico, todos os lisímetros foram pesados diariamente desde a montagem dos mesmos, com a finalidade de se obter a massa de solo e a umidade em que este

se encontrava. Pesando os lisímetros e anotando os valores do volume das precipitações simuladas, sucções e volumes lixiviados, pode-se realizar o balanço hídrico (Equação 4.29). A Figura 4.64 ilustra o balanço hídrico. Os lisímetros de laboratório foram monitorados por um período de um ano, com início em março de 2006.

Figura 4.64 – Esquema básico do balanço hídrico nos lisímetros em laboratório.

P – E = VR +VL (Eq. 4.29)

Em que: P = precipitação (mm); E = evaporação (mm); VR = volume retido (mm) e, VL = volume lixiviado (mm).

4.4.6.4 Avaliação do desempenho dos lisímetros no laboratório

Para avaliação do desempenho dos lisímetros foram realizados controles de temperatura, sucção e obtenção do balanço hídrico por pesagem, e teve como objetivo a determinação, de forma indireta, da curva característica de sucção dos solos utilizados. O procedimento de obtenção da curva característica consistiu nas seguintes etapas:

− Determinação das condições iniciais de umidade, logo após a compactação dos materiais nos lisímetros;

− Registro diário dos volumes utilizados na simulação de precipitações e dos volumes de líquidos percolados produzidos;

− Pesagem diária dos lísimetros e determinação do volume de água armazenado;

− Transformação dos registros de sucção dos tensiômetros em teores de umidade e integração desses ao longo do perfil dos lisímetros, utilizando estimativas dos parâmetros

da curva característica pelos modelos de Van Genutchen (1980) e Fredlund e Xing (1994);

Os parâmetros finais utilizados nas simulações numéricas, foram os que corresponderam a um melhor ajuste, obtido de forma qualitativa, entre o histórico dos valores medidos e simulados com os modelos. Com esses resultados, foi então obtida a curva característica de sucção dos solos utilizados.

4.4.6.5 Simulações numéricas

Analisar o fluxo de água entre as superfícies do solo e a atmosfera é uma questão crítica nos projetos de coberturas de aterros sanitários. O fluxo de umidade entre o solo e a atmosfera é um processo complexo que envolve três fatores principais: o primeiro concerne às relações climáticas (precipitação, radiação, umidade relativa, temperatura do ar, velocidade do vento); o segundo está relacionado às propriedades do solo (condutividade hidráulica, curvas características de retenção e propriedades do solo); e o terceiro é relativo à influência da vegetação.

Para simulação das camadas de cobertura foi utilizado o programa computacional unidimensional WinUNSAT-H, que considera todos os parâmetros acima mencionados. Este software foi desenvolvido pela Universidade de Wisconsin-Madison, EUA.

Foram realizadas comparações entre as leituras das sucções obtidas em campo e os resultados obtidos com as simulações numéricas.

4.5 Tratamento estatístico e análise dos dados