Contribuição para o estudo da migração de fluidos através das juntas de geomembrana e através da interface entre geomembrana e geossintético bentonítico

Abstract

Os sistemas de confinamento de fundo e taludes dos aterros de resíduos incluem barreiras múltiplas, tipicamente constituídas por uma geomembrana, geralmente de polietileno de alta densidade (PEAD), um geossintético bentonítico (GCL) e uma camada de solo argiloso compactada (CCL). O sucesso destas barreiras depende, em grande medida, do desempenho das geomembranas pois estas constituem a barreira activa à migração de poluentes. Os principais aspectos, que podem comprometer o desempenho das geomembranas, são as juntas (união entre painéis adjacentes) e os orifícios. A revisão bibliográfica sobre o controlo de qualidade das juntas in situ indicou que a estanqueidade das juntas é avaliada, através de critérios qualitativos (passa/não passa), não obstante a importância das mesmas para assegurar o desempenho adequado das geomembranas. Por outro lado, a revisão bibliográfica sobre orifícios nas geomembranas mostrou que estes são inevitáveis e que, nos aterros de resíduos, o seu número pode variar entre 0,7 a 15,5 por hectare. Os orifícios representam caminhos preferenciais para a migração de poluentes. Várias equações analíticas e empíricas têm sido desenvolvidas, para calcular o fluxo de contaminantes que migra através de orifícios nas geomembranas. Porém, a validade destes métodos, para barreiras múltiplas constituídas por geomembrana, GCL e CCL, nunca foi estudada de um ponto de vista experimental. Para estudar o problema da estanqueidade das juntas realizadas por termofusão, com dupla soldadura (método geralmente utilizado para nas geomembranas de PEAD), desenvolveu-se um ensaio, o qual foi designado por “ensaio de permeância em bolsa de gás”. Este ensaio consiste em pressurizar o canal entre os dois lados da dupla soldadura com um determinado gás. A qualidade das juntas foi avaliada com base em dois parâmetros, determinados a partir do decréscimo de pressão no interior da junta, ao longo do tempo. O primeiro parâmetro, a permeância, foi calculado em regime permanente. O segundo, “ parâmetro τ”, foi estimado em regime transitório. Foram realizados ensaios em laboratório assim como ao ar livre, a fim de estudar a adequabilidade do método para avaliar a qualidade das juntas in situ. Os resultados obtidos sugerem que é possível avaliar a qualidade das juntas através de ensaios de permeância em bolsa de gás in situ, mediante a determinação do parâmetro τ. Para estudar o problema da migração de fluidos através de orifícios na geomembrana, realizaram-se ensaios em três escalas, com vista a medir o fluxo que migra através de um orifício na geomembrana e calcular a correspondente transmissividade entre a mesma e o GCL. Este trabalho teve por objectivos estudar a influência da pré-hidratação dos GCLs, da tensão confinante e da carga hidráulica sobre a migração de fluidos através dos orifícios da geomembranas assim como comparar os resultados obtidos a diferentes escalas e avaliar a validade dos resultados obtidos, em ensaios laboratoriais, para as condições em que a geomembrana se encontra em serviço. Os resultados sugerem que a transmissividade não é significativamente influenciada pela pré-hidratação dos GCLs quando a tensão confinante é reduzida. Por outro lado, o aumento da tensão confinante influenciou apenas os resultados dos ensaios realizados com provetes pré-hidratados. A transmissividade não foi, igualmente, influenciada pelo aumento da carga hidráulica. Os resultados sugerem, também, que o cálculo do fluxo que migra através de orifícios de geomembrana, realizado com base nos valores da transmissividade, obtidos em ensaios de pequena escala, é conservativo. Por fim, com base nos valores de transmissividade obtidos neste estudo, desenvolveram-se equações empíricas para calcular o fluxo que migra através de barreiras múltiplas constituídas por uma geomembrana, um GCL e uma camada de solo argiloso compactada. Os fluxos calculados utilizando as novas equações foram relativamente semelhantes aos obtidos experimentalmente e, comparativamente, mais precisos do que os fluxos calculados com base nas equações empíricas disponíveis na literatura, o que constitui um melhoramento nas ferramentas existentes.