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Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
Evanil Siqueira de Morais Júnior
Comparação Entre a Utilização de Ensaios Piloto e Modelos
Numéricos Para a Determinação do Raio de Influência de Poços
de Extração de Vapores em Áreas Contaminadas Por
Hidrocarbonetos de Petróleo
São Paulo
2009
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Evanil Siqueira de Morais Júnior
Comparação Entre a Utilização de Ensaios Piloto e Modelos Numéricos Para a
Determinação do Raio de Influência de Poços de Extração de Vapores em Áreas
Contaminadas Por Hidrocarbonetos de Petróleo
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do
Estado de São Paulo - IPT, como parte dos
requisitos para a obtenção do título de
Mestre em Tecnologia Ambiental
Data da aprovação ____/_____/_______
___________________________________
Prof. Dr. Scandar Gasperazzo Ignatius
(Orientador)
IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas
do Estado de São Paulo
Membros da Banca Examinadora:
Prof. Dr. Scandar Gasperazzo Ignatius (Orientador)
IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
Prof. Dr. Nestor Kenji Yoshikawa (Membro)
IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
Prof. Dr. Fernando Antonio Medeiros Marinho (Membro)
USP - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
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Evanil Siqueira de Morais Júnior
Comparação Entre a Utilização de Ensaios Piloto e Modelos Numéricos Para a
Determinação do Raio de Influência de Poços de Extração de Vapores em Áreas
Contaminadas Por Hidrocarbonetos de Petróleo
Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de
Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo –
IPT, como parte dos requisitos para obtenção do
título de Mestre em Tecnologia Ambiental.
Área de Concentração: Mitigação de Impactos
Ambientais
Orientador: Prof. Dr. Scandar Gasperazzo Ignatius
São Paulo
Maio/2009
Ficha Catalográfica
Elaborada pelo Departamento de Acervo e Informação Tecnológica – DAIT
do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT
M827c Morais Junior, Evanil Siqueira de
Comparação entre a utilização de ensaios piloto e modelos numéricos para a
determinação do raio de influência de poços de extração de vapores em áreas
contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo. / Evanil Siqueira de Morais Junior.
São Paulo, 2009.
266p.
Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental) - Instituto de Pesquisas
Tecnológicas do Estado de São Paulo. Área de concentração: Mitigação de Impactos
Ambientais.
Orientador: Prof. Dr. Scandar Gasperazzo Ignatius
1. Solo contaminado 2. Hidrocarbonetos de petróleo 3. Extração de vapor 4. Tese
I. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. Coordenadoria de
Ensino Tecnológico II. Título
09-61 CDU 614.77(043)
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho à todas as pessoas que me apoiaram nesta grande
empreitada.
Dedico em especial para a minha mãe Vanda e para minha avó Nita.
Dedico ao meu pai, sua esposa e meus irmãos.
Dedico a todos os meus parentes, familiares e minha namorada.
Dedico a todos os meus amigos e colegas de trabalho.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à empresa ENSR/AECOM que vem me proporcionando a
oportunidade de um grande aprendizado profissional ao longo de muitos anos e
também por ter fornecido os dados dos estudos de caso utilizados nesta dissertação.
Agradeço especialmente ao meu orientador Dr. Scandar por ter compartilhado
um pouco de sua sabedoria na elaboração desta dissertação.
Agradeço ao IPT por ter me proporcionado a oportunidade de realizar este
curso de mestrado.
Agradeço a todos os meus familiares e amigos que me apoiaram durante este
mestrado.
Resumo
Os postos de combustível representam uma quantidade significativa do total de
áreas contaminadas cadastradas. A este tipo de atividade estão associadas
contaminações do solo e da água subterrânea por hidrocarbonetos de petróleo. Na
zona não saturada os contaminantes podem se apresentar na fase vapor, fase
líquida livre, fase líquida residual ou em fase dissolvida. A técnica de extração de
vapores do solo apresenta-se como uma das mais eficientes para a remediação
deste tipo de composto na zona não saturada. Dentre as variáveis hidrogeológicas
que condicionam o fluxo de vapores no solo a principal é a permeabilidade ao ar do
solo. O coeficiente de permeabilidade pode ser determinado através de ensaios de
laboratório ou ensaios de campo. O dimensionamento de sistemas de remediação
para a técnica de extração de vapores pode ser realizado através de ensaios piloto
ou de modelagens numéricas do fluxo de vapores no solo. Neste trabalho foram
apresentados oito ensaios piloto realizados objetivando a extração de vapores. As
informações obtidas nos ensaios foram analisadas através de métodos tradicionais,
correntemente utilizados por empresas de consultoria, encontrando raios de
influência condizentes com as litologias identificadas nas áreas. Através destas
informações foi possível obter o coeficiente de permeabilidade ao ar para as áreas,
através de dois métodos (i) de uma expressão para fluxo incompressível e (ii) de
uma modelagem numérica utilizando o programa Air 2D. A comparação dos
resultados encontrados pelos dois métodos mostrou boa concordância. Foram
realizadas modelagens numéricas para os oito casos estudados, através do
programa Air 3D, com o objetivo de determinar os raios de influência dos poços
pelos critérios de pressões mínimas e de velocidades mínimas. Os critérios de
pressões indicaram resultados condizentes com os encontrados no ensaio piloto
desde que ajustado o coeficiente de permeabilidade ao ar da camada confinante
presente na superfície das áreas. O critério de velocidades mínimas indicou raios de
influência maiores para estas áreas. De modo geral os resultados indicaram que o
melhor método para o dimensionamento de sistemas de extração de vapores
consiste no uso combinado de ensaios piloto e de modelos numéricos com uma
posterior análise técnica crítica dos resultados encontrados.
Palavras-chave: Hidrocarbonetos; Extração de Vapores; Raio de Influência; Ensaio
Piloto; Modelagem.
Abstract
Gas stations represent a significant amount of the total contaminated sites registered.
To this kind of activity are associated to the soil and groundwater contamination by
petroleum hydrocarbons. In the unsaturated zone, the contaminants may be present
on vapor phase, liquid free phase, liquid residual phase or dissolved phase. The
vapor extraction technique from the soil is presented as one of the most efficient to
the remediation of this kind of compound in the unsaturated zone. Among the
hydrogeological variables which control the vapor flow on the soil, the main one is the
air permeability of soil. The permeability coefficient can be determined through
laboratory or field methods. The implementation of vapor extraction remediation
systems can be accomplished through pilot tests or numerical modeling of the vapor
flow in the soil. On this paper, were presented eight pilot tests made using the vapor
extraction technique. The information obtained by the tests were analyzed through
traditional methods, commonly used by consultant companies, verifying radius of
influence compatible with the lithologies identified in the areas. Through this
information, was possible to estimate the air permeability of soil coefficient of the
areas, using two methods (i) with a mathematical flow air expression and (ii) with a
numerical modeling using the program Air 2D. The comparison of the results
encountered by both methods indicated similar results. Numerical modelings were
made for the eight cases through the program Air 3D, whose target was determine
the radius of influence by comparison with a minimal pressure criteria and a minimal
speed criteria. The pressure criteria indicated results compatibles with the ones found
on the pilot test, considering some adjusts in the air permeability coefficient of the
coffining layer present in the areas surfaces. The minimal speed criteria indicated
bigger radius of influence for these areas. In general, the results indicated that the
best method for the implementation of vapor extraction systems consists on the
combined use of pilot tests and numerical models with a critical technical analysis of
the results obtained.
Keywords: Hydrocarbons; Vapor Extraction; Radius of Influence; Pilot Test;
Modeling.
Lista de ilustrações
Figura 1 - Evolução do número de Áreas Contaminadas cadastradas no Estado de
São Paulo (CETESB, 2008) ...................................................................................... 21
Figura 2 - Contaminantes nas Áreas Contaminadas no Estado de São Paulo
(Adaptado de CETESB, 2008) .................................................................................. 24
Figura 3 - Técnicas de Remediação Implementadas no Estado de São Paulo
(Adaptado de CETESB, 2008) .................................................................................. 29
Figura 4 - Altura de ascensão e pressão da água num tubo capilar (PINTO, 2000) . 35
Figura 5 - Forças nas moléculas de um líquido (LIBARDI, 1995) .............................. 35
Figura 6 - Perfil de ascensão capilar relacionado ao histórico de nível d’água
(PINTO, 2000) ........................................................................................................... 37
Figura 7 - Distribuição dos contaminantes nas várias fases (Adaptado de
SUTHERSAN, 1997) ................................................................................................. 39
Figura 8 - Fases dos contaminantes presentes na matriz de solo (Adaptado de
SUTHERSAN, 1997) ................................................................................................. 41
Figura 9 - Decréscimo na concentração de vapores por difusão em regimes de fluxo
controlado (Adaptado de SUTHERSAN, 1997) ......................................................... 42
Figura 10 - Movimentação de compostos do tipo LNAPL em subsuperfície (Adaptado
de BOULDING, 1995). .............................................................................................. 43
Figura 11 - Ângulo de contato entre uma interface água-ar e um sólido. a) Água
molhando o sólido, b) Água não molhando o sólido (BEAR, 1988). .......................... 44
Figura 12 - Fases dos contaminantes presentes na zona não saturada e na zona
saturada (Adaptado de GUIGUER, 2000) ................................................................. 47
Figura 13 - Fluxo de contaminantes por advecção: (a) fonte contínua (b) fonte
pontual (Adaptado de BOULDING, 1995). ................................................................ 48
Figura 14 - Água percolando num permeâmetro (PINTO, 2000).............................. 49
Figura 15 - Influência da tortuosidade na trajetória de fluxo (CORSEUIL, 2007) ...... 52
Figura 16 - Esquema do arranjo experimental empregado para determinação do
coeficiente de permeabilidade ao ar no laboratório (IGNATIUS, 1999) ..................... 60
Figura 17 - Esquema do arranjo para determinação do coeficiente de permeabilidade
ao ar em campo (Fonte: Elaborado pelo autor) ......................................................... 61
Figura 18 - Taxa de biodegradação em função da concentração de contaminante no
substrato (Adaptado de US ARMY, 2002) ................................................................. 63
Figura 19 - Processo simplificado da biodegradação de hidrocarbonetos no meio
(CORSEUIL, 2007) .................................................................................................... 64
Figura 20 - Sistema típico de injeção de ar no solo (Adaptado de SUTHERSAN,
1997) ......................................................................................................................... 65
Figura 21 - Sistema de típico de bioventilação (Adaptado de US ARMY, 2002) ...... 66
Figura 22 - Sistema típico de extração de vapores do solo (Adaptado de
SUTHERSAN, 1997) ................................................................................................. 68
Figura 23a - Exemplo de fluxo de ar e distribuição de vácuo durante a operação de
um sistema de SVE em um local com piso não impermeabilizado (Adaptado de
SUTHERSAN, 1997) ................................................................................................. 71
Figura 23b - Exemplo de fluxo de ar e distribuição de vácuo durante a operação de
um sistema de SVE em um local com piso impermeabilizado (Adaptado de
SUTHERSAN, 1997) ................................................................................................. 71
Figura 24 - Processo de transporte de vapores no solo pela técnica de SVE
(Adaptado de US ARMY, 2002). ............................................................................... 72
Figura 25 - Sistema típico de extração multifásica do tipo TPE (Adaptado de US
ARMY, 2002). ............................................................................................................ 73
Figura 26 - Poço típico de extração do tipo TPE (Fonte: Elaborado pelo autor) ...... 74
Figura 27 - Sistema típico de extração multifásica do tipo DPE (Adaptado de US
ARMY, 2002). ............................................................................................................ 75
Figura 28 - Condições de aplicabilidade da técnica SVE (Adaptado de
SUTHERSAN, 1997) ................................................................................................. 76
Figura 29 - Seção geológica elaborada para aplicação de um sistema de SVE
(Adaptado de US AIR FORCE, 2001) ....................................................................... 79
Figura 30 - Poços de extração a serem instalados em uma área contaminada (Fonte:
Elaborado pelo autor) ................................................................................................ 94
Figura 31. Gráfico representativo da relação entre os coeficientes de permeabilidade
k
a
/k
ia
, em função da razão entre a diferença de pressões e a pressão média
aplicadas ∆P/P
m
(IGNATIUS, 1999) .......................................................................... 98
Figura 32 - Gráfico com o raio de influência obtido durante o ensaio piloto - Posto
Alfa (Fonte: Elaborado pelo autor) .......................................................................... 114
Figura 33 - Gráfico com o raio de influência obtido durante o ensaio piloto - Posto
Beta (Fonte: Elaborado pelo autor) ......................................................................... 117
Figura 34 - Gráfico com o raio de influência obtido durante o ensaio piloto - Posto
Delta (Fonte: Elaborado pelo autor) ........................................................................ 119
Figura 35 - Gráfico com o raio de influência obtido durante o ensaio piloto - Posto
Gama (Fonte: Elaborado pelo autor) ....................................................................... 122
Figura 36 - Gráfico com o raio de influência obtido durante o ensaio piloto - Posto
Omega (Fonte: Elaborado pelo autor) ..................................................................... 125
Figura 37 - Gráfico com o raio de influência obtido durante o ensaio piloto - Posto
Teta (Fonte: Elaborado pelo autor) ......................................................................... 128
Figura 39 - Gráfico com o raio de influência obtido durante o ensaio piloto - Posto
Sigma (Fonte: Elaborado pelo autor) ...................................................................... 134
Figura 40 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na modelagem
numérica pelo critério 01a - Posto Alfa (Fonte: Elaborado pelo autor) .................... 143
Figura 41 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na modelagem
numérica pelo critério 01a - Posto Beta (Fonte: Elaborado pelo autor) ................... 143
Figura 42 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na modelagem
numérica pelo critério 01a - Posto Delta (Fonte: Elaborado pelo autor) .................. 144
Figura 43 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na modelagem
numérica pelo critério 01a - Posto Gama (Fonte: Elaborado pelo autor) ................ 144
Figura 44 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na modelagem
numérica pelo critério 01a - Posto Omega (Fonte: Elaborado pelo autor) .............. 145
Figura 45 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na modelagem
numérica pelo critério 01a - Posto Teta (Fonte: Elaborado pelo autor) ................... 145
Figura 46 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na modelagem
numérica pelo critério 01a - Posto Lambda (Fonte: Elaborado pelo autor) ............. 146
Figura 47 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na modelagem
numérica pelo critério 01a - Posto Sigma (Fonte: Elaborado pelo autor) ................ 146
Lista de tabelas
Tabela 1 - Métodos utilizados em laboratório para medir a permeabilidade ao ar em
solos não saturados (Moncada, 2008) ..................................................... 59
Tabela 2 - Exemplo de alguns contaminantes suscetíveis de serem removidos por
SVE .......................................................................................................... 77
Tabela 3 - Relação de parâmetros a serem medidos no monitoramento inicial
(baseline) .................................................................................................. 90
Tabela 4 - Parâmetros a serem monitorados nos poços de observação durante o
ensaio ....................................................................................................... 92
Tabela 5 - Dados utilizados para o cálculo e relação k
a
/k
ia
obtidos ........................... 98
Tabela 6 - Localização das áreas de estudo e técnicas de remediação aplicadas . 104
Tabela 7 – Sumário da Geologia Local - Posto Alfa ................................................ 106
Tabela 8 – Sumário da Geologia Local - Posto Beta ............................................... 106
Tabela 9 – Sumário da Geologia Local - Posto Delta .............................................. 107
Tabela 10 – Sumário da Geologia Local - Posto Gama .......................................... 108
Tabela 11 – Sumário da Geologia Local - Posto Omega ........................................ 108
Tabela 12 – Sumário da Geologia Local - Posto Teta ............................................. 109
Tabela 13 – Sumário da Geologia Local - Posto Lambda ....................................... 110
Tabela 14 – Sumário da Geologia Local - Posto Sigma .......................................... 110
Tabela 15 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Alfa .................................... 112
Tabela 16 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Alfa ........... 113
Tabela 17 – Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio piloto -
Posto Alfa (mBar) ................................................................................... 113
Tabela 18 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Beta ................................... 115
Tabela 19 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Beta .......... 116
Tabela 20 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio piloto -
Posto Beta (mBar) .................................................................................. 116
Tabela 21 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Delta .................................. 118
Tabela 22 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Delta ......... 118
Tabela 23 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio piloto -
Posto Delta (mBar) ................................................................................. 119
Tabela 24 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Gama ................................. 120
Tabela 25 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Gama ........ 121
Tabela 26 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio piloto -
Posto Gama (mBar) ................................................................................ 121
Tabela 27 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Omega ............................... 123
Tabela 28 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Omega ...... 124
Tabela 29 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio piloto -
Posto Omega (mBar) .............................................................................. 124
Tabela 30 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Teta ................................... 126
Tabela 31 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Teta .......... 126
Tabela 32 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio piloto -
Posto Teta (mBar) .................................................................................. 127
Tabela 33 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Lambda .............................. 129
Tabela 34 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Lambda ..... 129
Tabela 35 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio piloto -
Posto Lambda (mBar) ............................................................................ 131
Tabela 36 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Sigma................................. 132
Tabela 37 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Sigma ....... 133
Tabela 38 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio piloto -
Posto Sigma (mBar) ............................................................................... 134
Tabela 39 – Dados utilizados para os cálculos dos coeficientes de permeabilidade
ao ar (K
ar
) através de equações matemáticas ........................................ 135
Tabela 40 – Dados utilizados para os cálculos dos coeficientes de permeabilidade
intrínseco (k) através de modelo numérico ............................................. 136
Tabela 41 – Comparação dos coeficientes de permeabilidade ao ar (K
ar
) obtidos
pelos dois métodos utilizados ................................................................. 137
Tabela 42 – Dados dos ensaios de campo utilizados no modelo numérico ............ 139
Tabela 43 – Dados de campo adaptados utilizados no modelo numérico .............. 140
Tabela 44 – Raios de influência obtidos através do modelo numérico pelo Critério
01a ......................................................................................................... 142
Tabela 45 – Raios de influência obtidos através do modelo numérico pelo Critério
01b ......................................................................................................... 147
Tabela 46 – Dados utilizados para o cálculo da porosidade do solo ao ar .............. 150
Tabela 47 – Raios de influência obtidos através do modelo numérico pelo Critério 02
............................................................................................................... 151
Tabela 48 – Comparação entre os raios de influência obtidos através dos ensaios
piloto e da modelagem numérica............................................................ 153
Lista de abreviaturas e siglas
ABAS Associação Brasileira de Águas Subterrâneas
AC Área contaminada
ACBR Ações Corretivas Baseadas em Risco
ANP Agência Nacional do Petróleo
AP Área potencial
AS Air sparging
ATM Pressão atmosférica
ATSDR Agency for Toxic Substances and Disease Registry
BTEX Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos
CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CSAO Caixa separadora de água e óleo
DNAPL Dense non-aqueous phase liquid
DPE Dual phase extraction
FRTR Federal Remediation Technologies Roundtable
HTP Hidrocarbonetos totais de petróleo
NAPL
Non-aqueous phase liquid
LNAPL Light non-aqueous phase liquid
MPE Multi phase extraction
NA Nível d’água
NO Nível do óleo
OD Oxigênio dissolvido
PAHs Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos
PB Poço de bombeamento
PM Poço de monitoramento
PO Poço de observação
RI Raio de Influência
SDWA Safe Drinking Water Act
SVE Soil vapor extraction
TPE Two phase extraction
US ARMY United States Army
USEPA United States Environmental Protection Agency
USGS United States Geological Survey
VOC Compostos orgânicos voláteis
Sumário
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 18
2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 22
2.1 Geral.................................................................................................................... 22
2.2 Específicos .......................................................................................................... 22
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 23
3.1 Áreas Contaminadas por Hidrocarbonetos de Petróleo .................................. 23
3.2 Remediação de Áreas Contaminadas ................................................................. 26
3.3 Contaminação do Subsolo por Hidrocarbonetos de Petróleo .............................. 30
3.3.1 Comportamento dos Hidrocarbonetos no Subsolo ........................................... 32
3.3.2 Propriedades dos solos .................................................................................... 32
3.3.3 Propriedades dos hidrocarbonetos de petróleo como contaminantes do solo . 37
3.3.4 Mecanismos Envolvidos no Transporte de Contaminantes .............................. 45
3.3.5 Biodegradação Aeróbia .................................................................................... 62
3.4 Tecnologias para a Remediação de Áreas Contaminadas por hidrocarbonetos de
Petróleo .......................................................................................................... 64
3.4.1 Injeção de Ar (Air Sparging - AS) ..................................................................... 64
3.4.2 Bioventilação (Bioventing) ................................................................................ 66
3.4.3 Extração de Vapores do Solo (SVE - Soil Vapor Extraction) ............................ 66
3.4.4 Extração Multifásica (Multi Phase Extraction - MPE) ....................................... 72
3.5 Dimensionamento de Sistemas de Extração de Vapores (SVE) ......................... 75
3.5.1 Aplicabilidade ao Contaminante ....................................................................... 76
3.5.2 Propriedades do Subsolo ................................................................................. 77
3.5.3 Importância do Dimensionamento de Sistemas de Remediação ..................... 79
3.5.4 Dimensionamento de Sistemas Através de Ensaio Piloto ................................ 80
3.5.5 Dimensionamento Teórico do Raio de Influência ............................................. 94
4 MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................ 104
4.1 Caracterização das Áreas de Estudo ................................................................ 104
4.1.1 Modelos Conceituais das Áreas de Estudo .................................................. 104
4.2 Determinação dos Raios de Influência para a Extração de Vapores do Solo
Através da Execução de Ensaios Piloto ....................................................... 111
4.2.1 Posto de Combustível Alfa ............................................................................. 112
4.2.2 Posto de Combustível Beta ............................................................................ 114
4.2.3 Posto de Combustível Delta ........................................................................... 117
4.2.4 Posto de Combustível Gama .......................................................................... 120
4.2.5 Posto de Combustível Omega ........................................................................ 122
4.2.6 Posto de Combustível Teta ............................................................................ 125
4.2.7 Posto de Combustível Lambda ...................................................................... 128
4.2.8 Posto de Combustível Sigma ......................................................................... 132
4.3 Dimensionamento Teórico dos Sistemas de SVE ............................................. 135
4.3.1 Cálculo dos Coeficientes de Permeabilidade ao Ar ........................................ 135
5 RESULTADOS OBTIDOS ................................................................................ 152
5.1 Coeficientes de Permeabilidade ao Ar Obtidos ............................................ 152
5.2 Raios de Influência Obtidos Pelos Métodos Aplicados ................................. 153
5.2.1 Raios de Influência Obtidos Através dos Ensaios Piloto ................................ 154
5.2.2 Raios de Influência Obtidos Através da Modelagem (Critério 01a) ................ 156
5.2.3 Raios de Influência Obtidos Através da Modelagem (Critério 01b) ................ 161
5.2.4 Raios de Influência Obtidos Através da Modelagem (Critério 02) .................. 161
5.3 Considerações Sobre os Métodos Avaliados .................................................... 165
5.3.1 Determinação do Raio Através de Ensaios Piloto .......................................... 165
5.3.2 Determinação do Raio Através de Modelagem Numérica .............................. 166
6 CONCLUSÕES .................................................................................................. 168
REFERÊNCIAS....................................................................................................... 171
ANEXOS...................................................................................................................180
ANEXO A – Informações Relativas aos Estudos de Caso.......................................180
ANEXO B – Dados de Entrada dos Programas de Modelagem Numérica..............197
ANEXO C – Dados de Saída dos Programas de Modelagem Numérica.................237
18
1 INTRODUÇÃO
Há aproximadamente 100 anos, a disposição de resíduos industriais e domésticos
não era considerada um problema relevante. As plantas industriais eram
relativamente pequenas e estavam presentes em poucas cidades. A disposição de
resíduos variados em aterros e lixões ocorria em áreas isoladas e as emissões
gasosas também eram descartadas na atmosfera sem a criação de maiores
problemas ao meio ambiente. O volume de poluição gerado pelas indústrias e pelas
cidades de modo geral era diluído ou degradado pela natureza até níveis
considerados seguros (PAYNE et. al, 2005).
O solo e a água foram considerados por muito tempo receptores ilimitados de
substâncias nocivas descartáveis, como o lixo doméstico e os resíduos industriais,
com base no suposto potencial de autodepuração, que leva ao saneamento dos
impactos criados. Porém essa capacidade, como ficou comprovada posteriormente,
foi superestimada.
A descoberta de contaminações significativas ocorreu nos anos 70 quando muitos
efeitos adversos á saúde humana foram observados em muitos sítios nos Estados
Unidos, por exemplo Times Beach, Love Canal, Valley of the Drums (SIEGRIST et.
al, 2001).
Segundo Payne et. al (2005) as fontes de poluição são muitas, e diferem de local
para local. Contaminações provenientes de indústrias de produção receberam
grande notoriedade, assim como outras fontes de comparável importância.
Vários são os problemas gerados pelas áreas contaminadas. Sanchez (2001)
aponta quatro problemas principais: riscos à segurança das pessoas e das
propriedades, riscos à saúde pública e aos ecossistemas, restrições ao
desenvolvimento urbano e redução do valor imobiliário das propriedades.
No Brasil a Política Nacional do Meio Ambiente (Lei n° 6.938/1981) consolidada
através da Constituição Federal do Brasil (1988) estabelece os seguintes itens como
bens a proteger;
a saúde e o bem-estar da população;
a fauna e a flora;
a qualidade do solo, das águas e do ar;
19
os interesses de proteção à natureza/paisagem;
a ordenação territorial e planejamento regional e urbano; e
a segurança e ordem públicas.
Ainda em âmbito federal a Lei n° 9.605/98, a qual dispõe sobre as sanções penais e
administrativas derivadas de condutas e atividades lesivas ao meio ambiente, é
incisiva em penalizar pessoas ou empresas por danos causados aos bens
protegidos pela Política Nacional do Meio Ambiente.
No Estado de São Paulo, a Lei Estadual n° 997/76 a qual Dispõe Sobre o Controle
da Poluição do Meio Ambiente, diz em seu Artigo 3º: “Fica proibido o lançamento ou
liberação de poluentes nas águas, no ar ou no solo. Parágrafo único - Considera-se
poluente toda e qualquer forma de matéria ou energia que, direta ou indiretamente,
cause poluição do Meio Ambiente...”.
Uma área contaminada pode ser definida como uma área, local ou terreno onde há
comprovadamente poluição ou contaminação causada pela introdução de quaisquer
substâncias ou resíduos que nela tenham sido depositados, acumulados,
armazenados, enterrados ou infiltrados de forma planejada, acidental ou até mesmo
natural. Nessa área, os poluentes ou contaminantes podem concentrar-se em sub-
superfície nos diferentes compartimentos do ambiente, como por exemplo no solo,
nos sedimentos, nas rochas, nos materiais utilizados para aterrar os terrenos, nas
águas subterrâneas ou, de uma forma geral, nas zonas não saturada e saturada,
além de poderem concentrar-se nas paredes, nos pisos e nas estruturas de
construções (CETESB, 2008).
Segundo a Companhia de Saneamento Ambiental (2001), o gerenciamento de áreas
contaminadas visa minimizar os riscos a que estão sujeitos a população e o meio
ambiente, em virtude da existência das mesmas, por meio de um conjunto de
medidas que assegurem o conhecimento das características dessas áreas e dos
impactos por elas causados, proporcionando os instrumentos necessários à tomada
de decisão quanto às formas de intervenção mais adequadas.
Dessa forma, são definidos dois processos que constituem a base do gerenciamento
de áreas contaminadas, denominados: processo de identificação e processo de
recuperação.
20
Acidentes durante a produção, transporte e armazenamento de produtos químicos
orgânicos e inorgânicos; disposição de seus resíduos em locais inadequadas; uso
de agrotóxicos na agricultura; injeções de resíduos no subsolo; fenômenos de
ocorrência natural, tais como lixiviação e intrusão marinha; tem impactado áreas
extensas e deteriorado a qualidade dos recursos hídricos, tanto superficiais como
subterrâneos em todo o mundo (OLIVEIRA NETO, 1998).
A existência de uma área contaminada pode gerar problemas como danos à saúde
humana, comprometimento da qualidade dos recursos hídricos, restrições ao uso do
solo e danos ao patrimônio público e privado, com a desvalorização das
propriedades, além de danos ao meio ambiente. Muitos casos de áreas
contaminadas com grande repercussão a nível nacional, devido aos danos à saúde
humana e aos prejuízos financeiros que causaram às pessoas e às empresas
envolvidas podem ser citados. Pode-se citar como exemplo notável de caso desse
tipo, acontecido no Estado de São Paulo, a contaminação ocorrida na Baixada
Santista, nos municípios de Cubatão e São Vicente nos anos de 1980, quando veio
a público a existência de diversos depósitos de resíduos organoclorados
provenientes da fabricação de agrotóxicos pela empresa Clorogil, que em 1976 foi
comprada pela empresa Rhodia. Ao adquirir a empresa, o comprador herdou seu
passivo ambiental (SANCHEZ, 2001).
Em maio de 2002, a Companhia Estadual de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CETESB (2008) divulgou pela primeira vez a lista de áreas contaminadas,
registrando a existência de 255 áreas contaminadas no Estado de São Paulo. Desde
então o registro das áreas contaminadas é constantemente atualizado e após 7
atualizações, (outubro de 2003, novembro de 2004, maio de 2005, novembro de
2005, maio de 2006, novembro 2007 e novembro de 2008) o número de áreas
contaminadas totalizou, em novembro de 2008, 2.514 áreas contaminadas. A
Figura 1 a seguir apresenta um gráfico com a evolução do número de áreas
contaminadas cadastradas no Estado de São Paulo.
21
Figura 1 - Evolução do número de Áreas Contaminadas cadastradas no
Estado de São Paulo (CETESB, 2008)
Os números apresentados no gráfico acima demonstram o crescimento constante na
quantidade de áreas contaminadas identificadas no estado. Tais números
demonstram a importância da implementação dos processos de identificação e
recuperação das áreas contaminada visando à preservação do meio ambiente e da
saúde humana.
22
2 OBJETIVOS
Os objetivos do trabalho foram subdivididos em Geral e Específicos, que são
apresentados a seguir:
2.1 Geral
O objetivo geral desta pesquisa é a avaliação da eficiência do uso de ensaios piloto
para o dimensionamento de sistemas de extração de vapores do subsolo, em áreas
contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo, por comparação com o
dimensionamento através de métodos de modelagem numérica baseados em
medidas representativas do coeficiente de permeabilidade ao ar da zona não
saturada.
2.2 Específicos
De modo a subsidiar o cumprimento do objetivo geral deste trabalho, são
relacionados a seguir objetivos específicos, os quais serão cumpridos no decorrer do
estudo:
a) Descrição do comportamento dos hidrocarbonetos de petróleo no solo e na
água subterrânea;
b) Descrição da técnica de extração de vapores do solo quando utilizada para a
remediação de áreas contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo;
c) Levantamento de informações geológicas acerca de 08 áreas
comprovadamente contaminadas com hidrocarbonetos de petróleo;
d) Cálculo do coeficiente de permeabilidade ao ar do solo para as 08 áreas
estudadas, através de modelagem numérica e de uma equação de fluxo
incompressível;
e) Cálculo do raio de influência para a implementação de sistemas de extração
de vapores do solo nas 08 áreas, através de um programa de modelagem
numérica de fluxo de vapores;
f) Cálculo do raio de influência para a implementação de sistemas de extração
de vapores do solo nas 08 áreas, através da execução de ensaios piloto;
g) Comparação dos resultados obtidos através da modelagem de fluxo de
vapores e através de ensaios piloto e avaliar a sua aplicabilidade e eficiência
para os casos estudados.
23
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Áreas Contaminadas por Hidrocarbonetos de Petróleo
As indústrias de petróleo são reconhecidamente grandes causadoras de impactos
ambientais. Por outro lado, é extensa e fundamental a importância do petróleo em
nossa sociedade, pois além de ser uma das principais fontes de energia utilizadas
atualmente, seus derivados são matérias-primas para a manufatura de inúmeros
bens de consumo (MARIANO, 2005).
A disposição inadequada de resíduos da indústria de petróleo vem causando a
contaminação de solos, recursos hídricos superficiais e subterrâneos e,
eventualmente, dependendo da volatilidade dos compostos orgânicos presentes nos
resíduos, a contaminação do ar (TRINDADE, 2002).
Vazamentos acidentais de produtos da indústria de petróleo têm causado também
os mesmos efeitos danosos ao meio ambiente.
A presença de hidrocarbonetos de petróleo em sub-superfície é problemática sob
muitos aspectos. O produto presente em forma de fase livre flutuando sobre a
superfície da água subterrânea tende a se movimentar no sentido do fluxo desta, da
mesma forma que a porção dissolvida.
Vazamentos de tanques de armazenamento subterrâneo de combustível configuram
hoje um dos maiores problemas de contaminação ambiental urbana (MAXIMIANO,
2001). A contaminação do solo e das águas subterrâneas por derramamentos de
petróleo e derivados é um problema que vem ganhando grande importância no
Brasil nos últimos anos em função do aumento do número de áreas impactadas. Os
terminais de petróleo lidam diariamente com a possibilidade de ocorrência de
derrames acidentais inerentes às atividades de produção, armazenamento e
transferência de petróleo e derivados. Na maioria dos casos, os derramamentos têm
origem na imensa rede de dutos de distribuição e tanques de armazenamento. O
rompimento de dutos que transportam petróleo e o vazamento nos tanques de
armazenamento em terminais, podem liberar no meio ambiente quantidades
significativas de petróleo e seus produtos, podendo causar a contaminação do solo,
água e ar (PEDROZO et. al, 2002 apud MICHEL, 2005).
24
Segundo CETESB (2008) em relação à quantidade de áreas contaminadas
cadastradas no último levantamento realizado, os cinco principais grupos de
contaminantes encontrados foram: solventes aromáticos, combustíveis líquidos,
hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), metais e solventes halogenados.
Ressalta-se os combustíveis líquidos estão diretamente relacionados à
contaminação por hidrocarbonetos de petróleo, tema desta dissertação.
A Figura 2 apresenta um gráfico com a distribuição das áreas contaminadas
considerando-se o tipo de contaminante presente.
Figura 2 - Contaminantes nas Áreas Contaminadas no Estado de São Paulo
(Adaptado de CETESB, 2008)
A grande maioria das áreas contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo, estão
relacionadas com postos de abastecimento de combustíveis, segundo a Agência
Nacional do Petróleo (ANP, 2008) no Brasil existem atualmente 55.815 postos de
combustíveis, destes 13.011 estão localizados no Estado de São Paulo.
No Estado de São Paulo estão atualmente cadastrados na lista de áreas
contaminadas 1.953 postos de combustível (CETESB, 2008), o que representa
cerca de 78% do total de áreas cadastradas.
25
A maior parte destes postos de combustível está localizada em centros urbanos, em
locais em que se verificam a presença de estabelecimentos comerciais, indústrias,
áreas públicas como parques e praças, além de residências, sendo que estas
últimas em muitos casos possuem dependências subterrâneas, como porões e
garagens.
A ocorrência de problemas e a geração de riscos, em especial à saúde humana,
decorrentes dos processos de contaminação por Hidrocarbonetos Totais de Petróleo
(HTP) devem-se ao fato de as áreas contaminadas estarem presentes em locais
com grande quantidade de pessoas. Dentre os principais problemas decorrentes de
vazamentos originários de postos de combustíveis observados no dia-a-dia, podem
ser lembrados a presença de combustíveis em poços de produção de água (poços
cacimba e poços tubulares), o acúmulo de vapores orgânicos em galerias e
utilidades públicas subterrâneas, o acúmulo de vapores em garagens e
dependências subterrâneas e o aporte de contaminantes para corpos hídricos
superficiais utilizados para banho, pesca e captação de água para consumo.
Segundo o documento de Ações Corretivas Baseadas em Risco (CETESB, 2008),
do ponto de vista dos estudos de avaliação de riscos, elaborados para as áreas
contaminadas por estes compostos, as principais vias de exposição consideradas
são:
ingestão da água subterrânea por receptores residenciais e comerciais;
contato dermal com a água subterrânea por receptores residenciais e
comerciais;
ingestão, inalação de vapores e partículas e contato dérmico com solo
superficial por receptores residenciais e comerciais;
inalação de vapores em ambientes abertos e fechados a partir do solo
subsuperficial por receptores residenciais e comerciais;
inalação de vapores em ambientes abertos e fechados a partir da água
subterrânea por receptores residenciais e comerciais;
ingestão de fase dissolvida a partir de lixiviação do solo subsuperficial para a
água subterrânea por receptores residenciais e comerciais; e
26
contato dérmico com fase dissolvida a partir de lixiviação do solo
subsuperficial para a água subterrânea por receptores residenciais e
comerciais.
3.2 Remediação de Áreas Contaminadas
Segundo Boulding (1995) a lei federal dos Estados Unidos Safe Drinking Water Act
(SDWA) define o termo “contaminante” como sendo alguma substância física,
química, biológica ou radiológica presente na água, que altere suas características
até níveis prejudiciais ou fora dos padrões. Esta definição não faz distinção entre
contaminação de origem natural ou antrópica, também não faz distinção entre níveis
aceitáveis ou não aceitáveis de contaminação.
A contaminação das águas subterrâneas não é um problema recente.
Provavelmente a primeira documentação científica que trata de doenças causadas
pela ingestão de águas subterrâneas contaminadas seja o clássico trabalho do Dr.
John Snow, que em 1854 correlacionou 500 mortes por cólera no distrito de Soho
em Londres com a água de um único poço (BOULDING, 1995).
Remediação é um termo normalmente utilizado para o processo de recuperação de
passivos de solos contaminados. Caracteriza-se por ser o conjunto de tratamentos
que visam recuperar o estado original da área, ou seja, a sua estrutura original,
dinâmica e interações biológicas.
Segundo Payne et. al (2005), como aproximadamente 50% da população dos
Estados Unidos depende do uso da água subterrânea para atender às suas
necessidades de consumo, a contaminação em sub-superfície em qualquer nível
passou a ter uma grande importância e motivou a criação de regulamentações pelo
poder público nas últimas três décadas.
O estabelecimento de regulamentações criou um novo tipo de indústria, destinada a
promover a limpeza da poluição ambiental e da contaminação dos resíduos
perigosos (PAYNE et. al, 2005).
De acordo com o Artigo 14 da Lei Federal Brasileira nº 6.938/81 (Lei da Política
Nacional do Meio Ambiente), “o poluidor é obrigado, independente de existência de
culpa, a indenizar ou reparar os danos causados ao meio ambiente e a terceiros
afetados por sua atividade”. Assim entende-se que o processo de remediação é de
27
fundamental importância dos pontos de vista ambiental e da saúde humana, além de
legalmente exigido em todo o território nacional.
Segundo Siegrist et. al, (2001), nos últimos 20 anos nos Estados Unidos
aproximadamente 500.000 sítios com potencial de contaminação foram reportados.
Destes aproximadamente 300.000 estavam limpos e os outros 200.000 deveriam ser
remediados. Nos próximos 50 anos ou mais, muitos esforços deverão ser realizados
para a limpeza de sítios contaminados nos Estados Unidos e ao redor do mundo.
Sob os aspectos das regulamentações federais e estaduais nos Estados Unidos, os
problemas de áreas contaminadas podem ser caracterizados da seguinte forma:
remediação será requerida para aproximadamente 217.000 sites;
o tempo estimado para a recuperação destas áreas varia de 10 a 30 anos;
o custo efetivo para remediação é estimado em 187 bilhões de dólares;
os tipos de contaminação são similares em muitos aspectos: contaminações
de solo e água subterrânea por compostos orgânicos voláteis correspondem a
66% dos sites, sendo que contaminações por metais e semi-voláteis também
correspondem a uma parcela considerável; e
o maior direcionamento dos esforços é para a proteção da água subterrânea
a ser ingerida pelas pessoas.
No Brasil o levantamento de áreas contaminadas ainda está em um estágio inicial
uma vez que apenas o Estado de São Paulo possui um cadastro mais preciso
destas áreas, neste estado verificam-se aproximadamente 2.514 áreas
contaminadas. Portanto de uma maneira geral não é possível estabelecer um
panorama do problema no Brasil
Segundo CETESB (2001) o processo de recuperação é constituído de seis etapas. A
etapa de investigação detalhada (diagnóstico) é a primeira do processo e tem o
objetivo de quantificar a contaminação. A etapa seguinte é a avaliação de risco,
onde é realizada a quantificação do risco gerado pela área contaminada para os
potenciais receptores do local, e estabelecidas às metas de remediação. A terceira
etapa é a investigação para remediação onde são selecionadas dentre as várias
opções de técnicas existentes, as possíveis, apropriadas e legalmente permissíveis
para o caso considerado. A seguir o projeto de remediação proposto é submetido ao
28
órgão de controle ambiental para avaliação. A quinta etapa é o monitoramento
realizado continuamente durante as ações de remediação e a sexta etapa é o
monitoramento pós remediação por período de tempo a ser definido pelo órgão de
controle ambiental. A partir dos resultados obtidos nesse monitoramento, a área
poderá ser classificada como área potencial (AP), caso a contaminação tenha sido
removida e continue existindo uma atividade potencialmente contaminadora na área;
como área contaminada (AC), caso continue existindo contaminação na área; ou a
área poderá ser excluída do cadastro, caso a contaminação seja removida e não
exista uma atividade potencialmente contaminadora na área.
A contaminação de solos por petróleo e seus derivados tem sido um dos principais
problemas ambientais das últimas décadas, tendo em vista a complexidade desses
compostos e a dificuldade de remediação dos mesmos. Os métodos de tratamento
mais utilizados na indústria de petróleo são normalmente divididos em métodos
físicos, químicos e biológicos (SANTOS et. al, 2007).
Os tratamentos físicos envolvem a separação das fases do solo e contaminante. Já
os tratamentos químicos se baseiam nas diferenças das propriedades químicas dos
diversos componentes dos contaminantes e envolvem, geralmente, uma ou mais
das seguintes reações químicas: neutralização, fotólise e/ou oxi-redução. As
principais operações e/ou processos físicos e químicos utilizados em todo mundo
para tratamento de resíduos sólidos são encapsulamento (estocagem), extração por
solvente, neutralização, oxidação, vitrificação, dessorção térmica e incineração
(SANTOS et. al, 2007).
Ao planejar o trabalho de remediação de uma área devem ser definidos os diversos
objetivos que se deseja alcançar, havendo a necessidade de definir a ordem de
importância e prazos a fim de se obter resultados satisfatórios. São considerados
objetivos em curto prazo a eliminação dos riscos presentes ao meio ambiente e à
saúde humana; em médio prazo a descontaminação da área até seus níveis
originais ou mesmo níveis alvo estabelecidos através de estudos de análise de risco;
e em longo prazo o uso futuro da área. Inicialmente deve ser realizado o diagnostico
da área e apresentada a proposta de remediação da área contaminada, com o plano
de monitoramento após implantação e após a execução da proposta de remediação.
29
As informações básicas que determinam à escolha do processo de remediação são
o tipo de contaminante e o meio impactado (características litológicas e
hidrogeológicas). As técnicas de remediação se diferenciam basicamente em:
medidas de segurança (remanejamento, barreiras, imobilização) e ações de
recuperação ou remediação (ações que removem e/ou tratam as substâncias
nocivas).
As ações de recuperação podem ser classificadas, ainda, como: In Site, sem a
remoção de solo ou da água, neste caso o tratamento se dá no subsolo ou
superfície contaminados; On Site, com a remoção do solo e/ou água e o devido
tratamento no local com a reposição no meio original e Off Site, remoção do solo
e/ou água e o devido tratamento fora do local com a reposição ou não no meio
original.
O gráfico a seguir apresenta informações emitidas pela CETESB em novembro de
2007, em relação as técnicas de remediação já implementadas no Estado de São
Paulo, dentre elas destacam-se as técnicas de extração multifásica com 233 casos e
a extração de vapores com 196 casos.
Figura 3 - Técnicas de Remediação Implementadas no Estado de São Paulo
(Adaptado de CETESB, 2008)
30
3.3 Contaminação do Subsolo por Hidrocarbonetos de Petróleo
A contaminação da água subterrânea e do solo por produtos de petróleo e solventes
orgânicos é um sério problema nos países industrializados. Tanques de
armazenamento subterrâneo são responsáveis por uma grande parcela do
problema. Em 1993, a U.S. Environmental Protection Agency (USEPA) estimou que
dos cerca de 2 milhões de tanques de armazenamento subterrâneos existentes nos
Estados Unidos, mais de 10 por cento, ou aproximadamente 295.000 apresentam
algum tipo de vazamento (US ARMY, 2002).
Produtos orgânicos como os hidrocarbonetos de petróleo e os solventes clorados
têm despontado como grandes causadores de problemas ambientais, por causa das
grandes quantidades usadas na vida da sociedade moderna. Esses produtos
químicos são utilizados por automóveis, em transformadores, no tratamento de
madeira, indústrias metalúrgicas, exploração de minas, na agricultura, na indústria
petroquímica e farmacêutica dentre outros usos (OLIVEIRA NETO, 1998).
Alguns setores industriais como a indústria petrolífera se caracterizam por um
elevado potencial de degradação ambiental quando comparados a outras atividades
(MARTINI, 2003 apud LOPES, 2007). Nela, o potencial impacto ambiental está
presente em todo o processo. Em cada segmento da indústria do petróleo, são
numerosas as oportunidades de introdução de hidrocarbonetos no meio ambiente.
No transporte de petróleo e derivados, uma atividade vital para o setor, por exemplo,
são geradas enormes quantidades de resíduos sólidos: diversos materiais
contaminados por petróleo (estopas, pigs, etc.), borras oleosas de fundo de tanques
de armazenamento e de navios petroleiros, as borras oleosas de limpeza de caixas
de separação de água e óleo (CSAO) e os solos contaminados por vazamentos de
petróleo principalmente em oleodutos ou postos de combustíveis.
O petróleo é uma mistura complexa de compostos orgânicos, na maior parte alcanos
e hidrocarbonetos aromáticos, com pequenas quantidades de compostos como
oxigênio, nitrogênio e enxofre (FETTER, 1998).
Os hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP) compreendem uma grande gama de
compostos, desde o mais simples hidrocarboneto, metano, composto por apenas um
átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio (CH
4
), até moléculas pesadas
como o tetraoctano, composto de 40 átomos de carbono e 82 átomos de hidrogênio
31
(C
40
H
82
). Produtos de petróleo como a gasolina e o óleo diesel diferem pelo número
de átomos de carbono na cadeia de que são compostos (SUTHERSAN, 1997).
Alguns compostos de HTP podem ser tóxicos aos seres vivos, a exemplo do
benzeno, podem afetar o sistema nervoso, a medula óssea, provocar dores de
cabeça, náusea, anemia, leucemia, dentre outras doenças (ATSDR, 2008).
No Brasil o Governo Federal validou em 29 de novembro de 2000, a Resolução
CONAMA n° 273, a qual diz que “considerando que toda instalação e sistemas de
armazenamento de derivados de petróleo e outros combustíveis, configuram-se
como empreendimentos potencialmente ou parcialmente poluidores e geradores de
acidentes ambientais” obriga a todos os postos de combustíveis a adotar os
procedimentos ambientais de licenciamento, avaliação de passivos ambientais,
quando solicitado pelo órgão ambiental licenciador, além da instalação de
equipamentos visando a proteção do meio ambiente local, como caixas separadoras
de água e óleo, canaletas de contenção, dentre outros.
Em seu Artigo 8° a resolução diz “em caso de acidentes ou vazamentos que
representem situações de perigo ao meio ambiente ou a pessoas, bem como na
ocorrência de passivos ambientais, os proprietários, arrendatários ou responsáveis
pelo estabelecimento, pelos equipamentos, pelos sistemas e os fornecedores de
combustível que abastecem ou abasteceram a unidade, responderão
solidariamente, pela adoção de medidas para controle da situação emergencial, e
para o saneamento das áreas impactadas, de acordo com as exigências formuladas
pelo órgão ambiental licenciador”.
No caso específico dos postos de combustíveis, as ações de prevenção praticadas
de acordo com procedimentos que podem ser estabelecidos no processo de
licenciamento evoluem de modo bastante satisfatório, quando ocorre o
desenvolvimento de um trabalho conjunto entre órgãos ambientais, revendedores de
combustíveis e sindicatos que congregam os interesses da classe desses
revendedores (RODRIGUES, 2003).
Desse modo no Brasil a preocupação com a proteção e recuperação do meio
ambiente no caso de contaminações originárias deste tipo de empreendimento
tomou uma dimensão mais abrangente, chamando a atenção de todos os níveis da
sociedade para este grave problema, e para a necessidade da realização de
32
processos de remediação em casos de comprovada contaminação que apresentem
riscos ao meio ambiente e às pessoas.
3.3.1 Comportamento dos Hidrocarbonetos no Subsolo
Após a ocorrência de um evento de derramamento ou vazamento de
hidrocarbonetos no solo, a migração do combustível é controlada pela
heterogeneidade geológica e pelos vários fatores físicos e físico-químicos de
interação entre as partículas do solo e as moléculas ou íons dos contaminantes
presentes, produzindo uma complexa estrutura de retenção dos contaminantes,
contendo combustível na fase residual e zonas de alta saturação. Essas zonas
permanecem retidas em sub-superfície e agem como fontes secundárias de
contaminação da água subterrânea que podem permanecer ativas durante longos
períodos de tempo (EWEIS, et. al, 1998).
O transporte desses compostos ocorre simplificadamente da seguinte forma: ao
serem introduzidos no subsolo o fluido migra verticalmente através da zona não-
saturada, por gravidade. Essa migração vertical é também acompanhada por
dispersão lateral em virtude dos efeitos de forças de capilaridade e a estratificações
do meio poroso. Durante o percurso, pequena porção de massa do fluido permanece
retida no meio poroso ocupando parte do volume de vazios do meio, a porção
restante migra verticalmente até atingir a água subterrânea.
3.3.2 Propriedades dos solos
3.3.2.1 Porosidade Total
A porosidade do solo é constituída pelo espaço vazio entre as partículas sólidas do
solo e que, em condições naturais, é ocupada por água e ar. A porosidade depende
do tamanho, forma, arranjo e homogeneidade dos grãos. Se os grãos são de
tamanho variado, a porosidade tende a ser menor do que num caso de grãos
uniformes, uma vez que os grãos menores ocupam os espaços vazios entre os
maiores. As areias retêm pouca água, porque seu grande espaço poroso permite a
drenagem livre da água dos solos. As argilas absorvem relativamente, grandes
quantidades de água e seus menores espaços porosos a retêm contra as forças de
gravidade.
33
A porosidade pode ser definida como sendo a razão entre o volume de espaços
vazios e o volume total.
η = V
v
/ V
T
, onde:
η = porosidade;
V
v
= volume de espaços vazios;
V
T
= volume total.
3.3.2.2 Porosidade Efetiva
É a porosidade disponível para o fluxo de qualquer fluido, e corresponde à parcela
da porosidade total do meio relativo aos poros interconectados (USACE, 1999)
Na maioria dos casos práticos, para pedregulhos e areias grossas, pode ser
considerada como sendo a relação entre o volume de vazios preenchidos por água
que é drenável através da força da gravidade e o volume de vazios total de um
determinado meio.
Alguns autores consideram que o volume de água drenável pela força da gravidade
é aquele que se drena aplicando-se uma sucção de 6KPa à água, outros autores
sugerem uma pressão de sucção de 10KPa e outros a pressão de 31KPa.
3.3.2.3 Porosidade Aerada
Corresponde à relação entre o volume de vazios preenchidos por gases e o volume
total de um determinado solo. Ele pode ser obtido através de uma relação direta
entre a porosidade e o grau de saturação à água do solo, sendo expresso pela
equação abaixo:
Onde:
θ
a
= porosidade aerada;
η = porosidade;
S
w
= grau de saturação à água.
34
3.3.2.4 Índice de Vazios
Corresponde à relação entre o volume de vazios e o volume das partículas sólidas.
Ele é calculado a partir de outros índices. Normalmente situa-se entre 0,5 e 1,5, mas
em argilas orgânicas podem ocorrer índices de vazios superiores a 3 (volume de
vazios, superior a 3 vezes o volume de partículas sólidas (PINTO, 2000).
e = V
v
/ V
s
, onde:
e = índice de vazios;
V
v
= volume de vazios;
V
s
= volume dos sólidos;
3.3.2.5 Forças Capilares
A ascensão capilar é o fenômeno de movimentação de água do solo, através de
fendas minúsculas, em oposição à força da gravidade. A ação capilar corresponde à
movimentação ascendente da água nos interstícios de um meio poroso provocada
por forças capilares.
Segundo Pinto (2000) a água possui a característica de apresentar um
comportamento diferenciado na superfície em contato com o ar, em virtude da
orientação das moléculas que nela se posicionam, ao contrário do que ocorre no
interior da massa, onde as moléculas estão envoltas por outras moléculas de água
em todas as direções. Quando a água, ou outro líquido, está em contato com outro
corpo sólido, as forças químicas de adesão fazem com que a superfície livre da
água forme uma curvatura que depende do tipo de material e de seu grau de
limpeza.
Um exemplo das propriedades da capilaridade é observado em tubos capilares.
Quando o tubo é colocado em contato com a superfície livre da água, esta sobe pelo
tubo até atingir uma posição de equilíbrio. A subida da água é resultante do contato
vidro-água-ar e da tensão superficial da água. A superfície da água no tubo capilar é
curva e intercepta as paredes do tudo com um ângulo que depende das
propriedades do material do tubo. Determina-se a altura da ascensão capilar
igualando-se o peso da água no tubo com a resultante da tensão superficial.
35
A Figura 4 apresenta o comportamento das forças e a altura de ascensão e pressão
da água num tubo capilar, onde h
c
representa a altura de ascensão capilar e
w
é o
peso específico da água. Em (a) é apresentada a água em um tubo capilar e em (b)
o diagrama de pressão.
Figura 4 - Altura de ascensão e pressão da água num tubo
capilar (PINTO, 2000)
Considere-se um determinado fluido, água por exemplo, em repouso e em contato
com outro fluido, o ar atmosférico. Cada molécula no interior do líquido é atraída
pelas moléculas à sua volta de maneira que a resultante F dessas forças de atração
é nula. As forças de atração que uma molécula exerce no seu entorno, diminuem
rapidamente com a distância à molécula de modo que a atração se torna nula a uma
distância “r”, que é o raio da esfera de ação molecular, sendo que “r” não excede
0,5 nm para a água (LIBARDI, 1995).
.
Figura 5 - Forças nas moléculas de um líquido (LIBARDI, 1995)
(a) (b)
36
Na Figura 5, a resultante das forças moleculares de atração é nula no caso das
moléculas M
1
e M
2
. No caso de M
3
e M
4
porém, as calotas inferiores das suas
esferas de ação, (áreas enegrecidas) contém moléculas de água que as atraem,
mas as calotas correspondentes superiores não. Como conseqüência, tais
moléculas são atraídas para o interior do líquido pelas resultantes dessas forças de
coesão não equilibradas. Evidentemente essa resultante é nula quando a distância
entre a molécula e a superfície do líquido for igual a “r” (molécula M
2
) aumenta à
medida que a molécula se aproxima da superfície do líquido, até um máximo,
quando se encontra na interface (molécula M
4
). Essa camada superficial, de
espessura “r” é chamada de “camada ativa”, e acumula assim uma energia livre,
devido às forças moleculares de coesão não equilibradas, que tende a contraí-la.
Em relação ao comportamento da água capilar nos solos, os vazios deste são tão
pequenos, que podem ser associados a tubos capilares. A situação da água capilar
no solo depende do histórico do depósito. Quando um solo seco é colocado em
contato com a água, esta é sugada para o interior do solo. A altura que a água
atingira no interior do solo depende do diâmetro dos vazios.
Na Figura 6 a seguir, o ponto A indica a altura máxima de ascensão capilar
(elevação do nível d’água no solo), o posicionamento deste ponto depende do
tamanho das partículas do meio. A altura de ascensão varia de acordo com o tipo de
solo, desde poucos centímetros no caso de pedregulhos, um a dois metros para as
areias, três a quatro metros para os siltes e dezenas de metros para as argilas
(PINTO, 2000).
37
Figura 6 - Perfil de ascensão capilar relacionado ao
histórico de nível d’água (PINTO, 2000)
3.3.3 Propriedades dos hidrocarbonetos de petróleo como contaminantes do
solo
3.3.3.1 Solubilidade
Segundo Suthersan (1997) a solubilidade de um composto controla o grau no qual o
composto se dissolve na água, tendo importante influência no fator de partição e
transporte do composto. O fator de partição corresponde a uma medida de
solubilidade diferencial de compostos químicos em dois solventes (por exemplo
octanol/água).
A solubilidade pode ser definida como a quantidade máxima de massa que pode ser
dissolvida na água pura a uma determinada temperatura, sendo normalmente
expressa nas unidades miligrama por litro (mg/l) ou micrograma por litro (µg/l). Para
misturas como a gasolina, a solubilidade depende da fração molar de cada
composto individual na mistura e pode ser obtida utilizando-se a seguinte equação:
C
i
= X
i
A
i
C
i
0
, onde:
C
i
= concentração de equilíbrio do composto i na mistura orgânica;
X
i
=
fração molar do composto i na mistura orgânica;
38
A
i
=coeficiente de atividade do composto i na mistura orgânica;
C
i
0
= solubilidade de equilíbrio do composto i considerando o composto puro.
Os BTEX são compostos leves e que possuem considerável solubilidade em água
(variando de 150 a 1.800mg/L). Eles estão entre os mais móveis e potencialmente
tóxicos compostos quando liberados no ambiente.
3.3.3.2 Pressão de Vapor
É a pressão exercida por um vapor quando este está em equilíbrio com o líquido que
lhe deu origem, quanto maior for a sua pressão de vapor, mais volátil será o líquido.
É uma propriedade física que depende do valor da temperatura. Qualquer que seja a
temperatura, a tendência é de o líquido se vaporizar até atingir equilíbrio
termodinâmico com o vapor. Em termos cinéticos, esse equilíbrio se manifesta
quando a taxa de líquido vaporizado é igual à taxa de vapor condensado. Uma
substância líquida entra em ebulição quando a pressão do sistema ao qual faz parte
atinge a pressão de vapor dessa substância. Esse ponto recebe o nome de ponto de
ebulição ou temperatura de ebulição.
Em locais com maior altitude, onde a pressão atmosférica é menor, a temperatura
de ebulição das substâncias líquidas são mais baixas já que sua pressão de vapor
precisa se igualar a um valor menor (considerando que o sistema é aberto).
Segundo Suthersan (1997), a pressão de vapor é o parâmetro que pode ser utilizado
para se determinar a tendência do composto para a volatilização e partição para a
fase gasosa. Todos os sólidos e líquidos possuem uma pressão de vapor, este
parâmetro pode ser definido como a solubilidade do composto no ar a uma dada
temperatura. É tipicamente expressa na unidade de milímetros de mercúrio (mmHg).
Compostos químicos com a pressões de vapor superiores a cerca de 0,5 mmHg são
considerados significativamente voláteis, e, quando presentes em sub-superfície
oferecem uma resposta favorável à aplicação da técnica de extração de vapores
(SUTHERSAN, 1997).
Para mistura de compostos como a gasolina, a pressão de vapor pode ser obtida
utilizando-se a seguinte equação:
39
P
i
= X
i
A
i
P
i
0
, onde:
P
i
= pressão parcial do composto i na mistura orgânica;
X
i
=
fração molar do composto i na mistura orgânica;
A
i
=coeficiente de atividade do composto i na mistura orgânica;
P
i
0
= pressão de vapor do composto i considerando o composto puro.
A relação acima indica, por exemplo, que a pressão de vapor do Benzeno está
relacionado ao percentual (fração molar) de Benzeno na gasolina. A temperatura
também exerce uma grande influencia na pressão de vapor do composto. A Figura 7
apresenta as fases da distribuição de contaminantes. Em (a) é apresentado o
diagrama de três fases e em (b) o diagrama de quatro fases.
Figura 7 - Distribuição dos contaminantes nas várias fases
(Adaptado de SUTHERSAN, 1997)
3.3.3.3 Constante da Lei de Henry
A Lei de Henry foi criada em 1801 pelo químico britânico William Henry. Segundo
esta lei, a uma temperatura constante a massa de um gás dissolvido num líquido em
(a)
(b)
40
equilíbrio (solubilidade) é diretamente proporcional à pressão parcial do gás.
Segundo Suthersan (1997) a volatilização de um composto dissolvido na água é
determinado pela Lei de Henry, a qual representa a tendência relativa de um
composto em solução existir na fase vapor. É uma propriedade análoga à pressão
de vapor, a qual descreve o comportamento de partição entre a substância pura e a
sua fase vapor. Normalmente é reportada na unidade atm.m
3
/mol. Pode ser
apresentada através da seguinte equação:
K
H
= X / P, onde:
K
H
= Constante da Lei de Henry;
X = Fração molar de equilíbrio do gás em solução;
P = Pressão parcial na fase gasosa;
3.3.3.4 Densidade Relativa do vapor
O fluxo e a dispersão dos vapores no solo também são influenciados pela diferença
de densidades dos gases presentes no meio. A densidade do vapor pode ser
definida como a densidade relativa de um vapor comparada com o ar (densidade do
ar = 1). Valores menores ou maiores que “1” indicam que os vapores são mais leves
ou mais pesados que o ar, respectivamente. Dentre os principais hidrocarbonetos
considerados, pode-se citar a gasolina, a qual é formada por uma mistura de
compostos, cuja densidade de vapor média é igual a “4”, considerando a gasolina
em estado gasoso. Este composto quando presente em estado gasoso tende a
ocupar o lugar do ar.
3.3.3.5 Particionamento do Contaminante
Segundo Suthersan (1997) as características de particionamento dos contaminantes
condicionam a eficiência de um sistema de remediação da área contaminada.
Contaminantes orgânicos podem estar presentes na matriz do solo basicamente sob
quatro formas conforme apresentado na Figura 08:
na forma de um filme adsorvido às partículas do solo e colóides;
41
como um líquido residual imiscível presente nos espaços vazios nos poros do
solo (NAPL);
como vapor presente nos espaços vazios dos poros;
como compostos dissolvidos na água presente nos poros do solo;
como um produto em fase livre flutuando sobre a água subterrânea no caso
de LNAPLs ou submersos na água subterrânea no caso de DNAPLs.
Figura 8 - Fases dos contaminantes presentes na matriz de solo
(Adaptado de SUTHERSAN, 1997)
O ar remanescente no solo após a infiltração de contaminantes torna-se saturado
pelos vapores volatilizados do contaminante, provenientes da fase líquida. Esta alta
saturação por vapores vai ser removida inicialmente quando a extração de vapores é
iniciada. Assim que os vapores do solo são purgados dos poros, a concentração dos
contaminantes no ar presente no extrato de solo começa a reduzir entrando em um
estado de equilíbrio conforme apresentado na Figura 09. Em (a) verifica-se uma
baixa taxa de remoção de vapores do solo e em (b) verifica-se uma alta taxa de
remoção de vapores. Neste estágio, a massa transferida entre o contaminante e o
fluxo de ar controla a remoção de contaminantes do solo. O ar removido do solo
42
através de um sistema de extração de vapores move-se muito mais rápido do que a
fase de líquidos presentes no solo.
Figura 9 - Decréscimo na concentração de vapores por difusão em
regimes de fluxo controlado (Adaptado de SUTHERSAN, 1997)
3.3.3.6 Comportamento dos Hidrocarbonetos na Água Subterrânea
O escoamento dos hidrocarbonetos em meio saturado é normalmente bifásico, por
serem compostos orgânicos que apresentam baixa miscibilidade em água. A fase
composta pelos hidrocarbonetos recebe a denominação de NAPL (non-aqueous
phase liquid) ou fase líquida não aquosa (GUIGUER, 2000).
Segundo Guiguer (2000), de acordo com a densidade do hidrocarboneto existem
dois tipos de NAPLs:
- LNAPL (light non-aqueous phase liquid ou fase líquida não aquosa leve)
caracterizada por possuir densidade menor que a água. Os hidrocarbonetos com
essa característica estão comumente associados com a produção, refino e
distribuição de produtos do petróleo, por exemplo, a gasolina, o óleo diesel e o
querosene.
- DNAPL (dense non-aqueous phase liquid ou fase líquida não aquosa densa)
caracterizada por possuir densidade maior que a água. Os hidrocarbonetos com
essa característica estão relacionados principalmente às atividades industriais, onde
são utilizados, por exemplo, hidrocarbonetos clorados, PCBs (bifenilas poli-
cloradas), antraceno, pireno, 1,1,1-TCE e fenol.
(a)
(b)
43
A Figura 10 apresenta o comportamento de um contaminante de hidrocarbonetos do
tipo LNAPL no solo e na água subterrânea.
Figura 10 - Movimentação de compostos do tipo LNAPL em
subsuperfície (Adaptado de BOULDING, 1995).
3.3.3.7 Fluido Umectante e Não Umectante
Quando dois fluídos imiscíveis ou um fluido e um sólido estão em contato, ocorre
uma “energia livre interfacial” (energia capaz de produzir trabalho) na superfície que
os separa, advinda da diferença de atração entre as moléculas no interior de cada
fluido e a atração entre elas e as do outro fluido na interface. Essa energia livre
provoca uma tendência à contração da superfície interfacial e se manifesta portanto
44
como uma “tensão interfacial”. A tensão interfacial entre uma substância e seu
próprio vapor é chamada “tensão superficial” (BEAR, 1988).
A Figura 11 mostra dois fluidos (água e ar) em contato com uma superfície sólida.
Figura 11 - Ângulo de contato entre uma interface água-ar e um
sólido. a) Água molhando o sólido, b) Água não molhando o
sólido (BEAR, 1988).
No ponto M, pertencente à água, de contato entre o ar, a água e a parede sólida,
agem as forças: a força peso da partícula M de água - desprezível diante das forças
moleculares atuantes (LIBARDI, 1995), a força F
a
de adesão água-sólido, e a força
F
c
de coesão entre as partículas do líquido, que atua sempre para o interior da
massa líquida. O chamado “ângulo de contato” θ é determinado pelo equilíbrio entre
as duas últimas forças, já que a primeira é desprezível. O ângulo de contato θ
(0< θ<180°) é por convenção medido a partir da tangente à interface fluido-fluido até
a superfície sólida através do fluido mais denso (BEAR, 1988).
Se o sentido da força F, resultando da soma vetorial de F
a
e F
c
, for para dentro da
parede sólida, θ < 90° (a superfície líquida sempre se ajusta perpendicularmente à
força resultante que atua sobre ela, já que líquidos não suportam forças de
cisalhamento), e o fluido mais denso apresenta tendência de umedecer a superfície
sólida, por isso é dito “umectante”. Se o sentido da força F for para dentro da massa
líquida, θ>90°, e o fluido mais denso é dito “não umectante”. No caso da Figura 11
(a), a água é o fluido umectante e o ar é o não umectante.
45
3.3.4 Mecanismos Envolvidos no Transporte de Contaminantes
Vários são os fenômenos que controlam o comportamento dos contaminantes nos
meios porosos. Os fenômenos físico–químicos e biogeoquímicos que atuam nas
zonas não-saturadas e saturadas do solo possibilitam mudanças no estado físico ou
forma química do contaminante e podem atenuar seu efeito, retardar sua migração
ou mesmo levar à sua degradação (OLIVEIRA NETO, 1998).
A intensidade desses processos e conseqüentemente o grau de atenuação ou
autodepuração variam em função do tipo de contaminante, e das características
hidrogeológicas do site, tais como a heterogeneidade litológica, velocidade do fluxo
subterrâneo, espessura da zona não saturada, conteúdo de matéria orgânica,
mineralogia das argilas, estrutura do solo, porosidade e permeabilidade (OLIVEIRA
NETO, 1998).
A dispersão hidrodinâmica é o processo responsável pelo espalhamento do poluente
no meio poroso. Este espalhamento ocorre principalmente graças a dois fenômenos
distintos: difusão molecular (ocorre em função de diferenças de concentração
molecular entre dois pontos do meio, e é tão mais importante quanto menor for a
velocidade advectiva de percolação) e dispersão mecânica que espalha o poluente
em virtude das interações mecânicas entre o fluido e os componentes do meio
poroso como as partículas sólidas, os canais de fluxo interrompidos, canais em
direções diferentes da principal de fluxo, etc. (OLIVEIRA NETO, 1998).
Quanto aos processos biogeoquímicos, são catalisados por microorganismos, tais
como bactérias, fungos etc. Eles podem transformar poluentes por meio de inúmeros
processos, como: oxi-redução, mineralizações, imobilizações. A depender da
quantidade de microorganismos presentes no solo e subsolo e do tipo de poluente,
esses processos podem ser relevantes no retardamento e na atenuação natural dos
contaminantes (OLIVEIRA NETO, 1998).
3.3.4.1 Infiltração
É o processo através do qual, a água proveniente da precipitação (por vezes
também dos rios ou recarga artificial), penetra no solo ou rocha através de poros,
fissuras, fraturas ou diaclases, ocupando-os total ou parcialmente. Parte da água
que se infiltra atinge a zona saturada passando a fazer parte da água subterrânea.
46
Outra parte fica retida na zona não saturada do solo, podendo regressar à atmosfera
através da evapotranspiração que corresponde ao processo concomitante de
evaporação do solo mais a transpiração das plantas.
Segundo Boulding (1995) a infiltração é provavelmente o mecanismo mais comum
de contaminação do solo e da água subterrânea. A água que se precipita sobre a
terra, infiltra-se através dos espaços porosos do solo, movendo-se para baixo por
influencia da gravidade, dissolvendo materiais com os quais entra em contato,
incluindo eventuais contaminantes, formando um lixiviado que pode conter
substâncias orgânicas ou inorgânicas. O lixiviado vai continuar migrando para baixo
devido a influencia da gravidade até atingir a zona saturada. A partir daí, o
contaminante vai tender a movimentar-se horizontalmente na direção do fluxo da
água subterrânea, parte dissolvida na água e parte em fase livre sobrenadante,
caso dos hidrocarbonetos de petróleo mais leves que a água.
3.3.4.2 Retenção na zona não saturada
O transporte dos hidrocarbonetos no solo é caracterizado pela formação de quatro
fases distintas que regulam o processo de migração do produto: fase líquida
residual, fase líquida livre, fase dissolvida e fase vapor conforme
Figura 12. A partição entre as fases é determinada pelos fenômenos da dissolução,
volatilização e adsorção (USEPA, 2003).
Nesta Figura são apresentadas as fases em que o contaminante pode encontrar-se
presente no solo sendo: (1) Fase vapor: vapores de hidrocarbonetos nos poros do
solo; (2) Fase líquida livre: NAPL – atinge o nível d’água; (3) Fase líquida residual:
produto adsorvido nas partículas do solo; e (4) Fase dissolvida: produto dissolvido
na matriz do solo.
47
Figura 12 - Fases dos contaminantes presentes na zona não
saturada e na zona saturada (Adaptado de GUIGUER, 2000)
A fase líquida residual pode existir no solo como resíduos líquidos relativamente
imóveis, adsorvidos ou retidos entre os sólidos do solo. O líquido livre não residual
que passa pelo solo é chamado de fase líquida livre, que quando atinge o nível
d’água subterrâneo passa a flutuar sobre o mesmo. Hidrocarbonetos em fase
dissolvida podem estar presentes na superfície sólida do solo formando películas, ou
na água do solo; quando atingem o nível d’água subterrâneo formam a chamada
pluma de contaminação. Os hidrocarbonetos em fase de vapor podem existir como
componentes do vapor do solo, podendo também se condensar e adsorver-se na
superfície sólida ou dissolver-se na água do solo (GUIGUER, 2000).
48
3.3.4.3 Advecção
Advecção é o processo pelo qual o soluto é carregado pela água em movimento. No
transporte advectivo de solutos que não interagem com o meio poroso, a frente de
contaminação é abrupta e move-se a uma velocidade igual à velocidade linear
média do fluido percolante, geralmente a água.
Supondo a lei de Darcy, a velocidade de percolação do fluido é definida como sendo
a velocidade de Darcy dividida pela porosidade efetiva (η
e
) do meio
3.3.4.4 Lei de Darcy
Darcy verificou experimentalmente em 1850 que diversos fatores geométricos
influenciam a vazão da água no solo (PINTO, 2000). A água subterrânea em seu
estado natural está em constante movimento, no entanto em muitos casos está se
movendo muito lentamente, tipicamente a uma taxa de milímetros ou centímetros
por dia. O fluxo da água subterrânea, ou adveção, é calculada utilizando-se a Lei de
Darcy e é governado por princípios hidráulicos. O cálculo da velocidade de fluxo
baseado no fluxo advectivo pode ser utilizado para estimar a taxa de migração de
compostos dissolvidos como os nitratos, os quais são de forma mínima retardados
pelos sólidos presentes no aqüífero, como resultado da dispersão hidrodinâmica
(BOULDING, 1995). A Figura 13 a seguir apresenta o fluxo de contaminantes por
dois tipos diferentes de fontes de contaminação.
Figura 13 - Fluxo de contaminantes por advecção: (a) fonte contínua
(b) fonte pontual (Adaptado de BOULDING, 1995).
49
Segundo Boulding (1995) a Lei de Darcy permite de diferentes formas, calcular a
quantidade de água fluindo através de uma área definida em um aqüífero, desde
que a condutividade hidráulica e o gradiente hidráulico sejam conhecidos. Uma
forma de expressar a Lei de Darcy é:
Q = K i A, onde:
Q = vazão volume que flui por unidade de tempo (cm
3
/s);
K = coeficiente de permeabilidade (cm/s);
i = gradiente hidráulico (Adimensional. Relação entre a pressão expressa em altura
de coluna d’água “h” na figura abaixo, e o comprimento de percolação “L” na figura);
A = área da seção transversal por onde ocorre o fluxo (cm
2
).
A Lei de Darcy assume que o fluxo é laminar, o que significa que a água vai seguir
linhas de fluxo contínuas e não vai haver misturas das linhas de fluxo. A Figura 14
apresenta um permeâmetro com fluxo de água similar ao experimento realizado por
Darcy.
Figura 14 - Água percolando num permeâmetro
(PINTO, 2000)
50
3.3.4.5 Características do Fluxo de Ar no Solo
Segundo Ignatius (1999) “o fluxo do ar no solo ocorre através de alguns processos
dentre os quais pode-se citar a difusão molecular que é o processo de transporte de
massa que resulta do movimento natural de íons e moléculas em solução, e que
tende a diminuir gradientes de concentração existentes. É também chamada, às
vezes de “difusão ordinária”, para distingui-la de ouros processos de transporte,
como a “difusão térmica” (ou convecção), provocada por gradientes de temperatura,
e da “difusão forçada” provocada por gradientes de forças externas aplicadas, como
campos elétricos”.
Outro processo importante é a dispersão mecânica, o qual ocorre devido à interação
entre o gás que se move e as irregularidades e interferências existentes no interior
dos poros do solo. Geralmente a dispersão longitudinal (no sentido do fluxo) é maior
que a transversal (no sentido perpendicular ao fluxo). A dispersão mecânica provoca
um movimento macroscopicamente similar ao movimento provocado pela difusão
ordinária, porém, ao contrário desta, é um processo passivo que ocorre apenas
durante movimento.
3.3.4.6 Difusão Molecular
Corresponde ao processo de dispersão de uma substância dissolvida num meio, de
uma região de maior concentração para uma região de menor concentração.
Coeficiente de Difusão Molecular
Corresponde à taxa a que os solutos são transportados, a nível microscópico, devido
a variações na concentração dos solutos na fase fluída, ou taxa de dispersão de
determinado soluto causada pela atividade cinética dos seus constituintes iônicos ou
moleculares.
O coeficiente é característico de cada soluto e varia de acordo com a temperatura e
as propriedades da fase fluída. Segundo a primeira Lei de Fick, o fluxo difusivo por
unidade de área é diretamente proporcional ao gradiente de concentração.
A Lei de Fick recebeu o nome de Adolf Fick que as derivou em 1855. É uma lei
quantitativa na forma de equação diferencial que descreve diversos casos de difusão
de matéria ou energia em um meio no qual inicialmente não existe equilíbrio químico
ou térmico. Em situações nas quais existem gradientes de concentração de uma
51
substância, ou de temperatura, se produz um fluxo de partículas ou de calor que
tende a homogenizar a dissolução e uniformizar a concentração ou a temperatura.
Segundo Elbachá (1989) apud Costa (2006) a difusão molecular é proporcional ao
gradiente de concentração e pode ser expressa pela primeira Lei de Fick:
F = - D
d
dC / dx, onde:
F = fluxo de massa por unidade de área e de tempo;
D
d
= coeficiente de difusão molecular;
dC / dx = gradiente de concentração.
O sinal negativo indica que o movimento ocorre no sentido de reduzir a
concentração. Os valores de D
d
normalmente variam entre 1 x 10
-9
a 2 x 10
-9
m
2
/s
(25°C).
A difusão de um gás ou vapor no interior dos poros do solo é consideravelmente
menor do que no ar atmosférico livre. Isso se deve à tortuosidade das trajetórias de
fluxo no solo, o que deve ser considerado através do Coeficiente de Tortuosidade
(ω), que depende essencialmente do tipo de solo e de sua estrutura porosa. Sendo
assim, a difusão é melhor representada pelo Coeficiente de Difusão Efetiva (D*),
descrito pela equação:
D* = ω D
d
, onde:
D* = coeficiente de difusão efetiva;
D
d
= coeficiente de difusão molecular;
ω = coeficiente de tortuosidade.
A Figura 15 representa o fluxo em dois meios distintos, sendo que em (a) verifica-se
uma alta tortuosidade e um fluxo lento e em (b) verifica-se uma baixa tortuosidade e
um fluxo rápido.
52
Figura 15 - Influência da tortuosidade na trajetória de fluxo
(CORSEUIL, 2007)
3.3.4.7 Dispersão Mecânica
Corresponde à dispersão produzida por variações de velocidade que ocorrem a nível
microscópico. Segundo Costa (2006) a dispersão do meio poroso decorre de
gradientes de velocidades impostos pela trajetória irregular de fluxo nos canais que
conectam os poros. Verificam-se desvios nas linhas de fluxo decorrentes nas
variações nos tamanhos dos poros e nas direções dos canais. O efeito da dispersão
é tridimensional, porém considerando-se as características do meio poroso podem
variar significativamente nas direções longitudinal e transversal, principalmente
devido à estratigrafia do meio poroso. Usualmente as dispersões nas direções
longitudinais e transversais são representadas isoladamente pelas seguintes
equações:
Coeficiente de dispersão mecânica longitudinal =
α
L
x
V
x
Coeficiente de dispersão mecânica transversal =
α
T
x
V
x
, onde:
V
x
= velocidade da água subterrânea;
α
L
= coeficiente de dispersividade longitudinal;
α
T
= coeficiente de dispersividade transversal.
CORSEUIL (2007) indica que o coeficiente de dispersividade pode ser estimado por:
α
L
= 0,83 (Log L
L
)
2,414
α
T
= 0,83 (Log L
T
)
2,414
, onde:
α
L
= coeficiente de dispersividade longitudinal;
α
T
= coeficiente de dispersividade transversal;
(a)
(b)
53
L
L
= comprimento da pluma;
L
T
= largura da pluma.
Os coeficientes de dispersividade dependem diretamente do tempo, sendo que as
variáveis referentes à extensão da contaminação (comprimento e largura da pluma)
podem ser obtidas através de estudos de diagnóstico ambiental realizados na área
de estudo.
3.3.4.8 Dispersão Hidrodinâmica
A dispersão hidrodinâmica consiste na resultante dos fenômenos de dispersão
mecânica e difusão molecular.
Coeficiente de Dispersão Hidrodinâmica
É o parâmetro que mede a disseminação de uma substância em circulação devido à
natureza do meio poroso. Pode ser obtida a partir da soma do coeficiente de
dispersão mecânica e do coeficiente de difusão num determinado meio poroso. São
considerados dois coeficientes de dispersão mecânica o primeiro longitudinal e outro
transversal. Em função da sua orientação em relação à direção principal do fluxo da
água subterrânea.
O coeficiente de dispersão hidrodinâmica pode ser representado pelas seguintes
equações:
D
L
=
α
L
V
x
+ D*
D
T
=
α
T
V
x
+ D*, onde:
D
L
= coeficiente de dispersão hidrodinâmica longitudinal;
D
T
= coeficiente de dispersão hidrodinâmica transversal;
3.3.4.9 Atenuação do Fluxo
Quando o processo de atenuação do fluxo de um gás através dos poros de um solo
insaturado se dá por meio de um equilíbrio instantâneo entre o gás, a água, e as
partículas sólidas do solo, é comumente chamado de processo de “transferência de
massa em equilíbrio”. Dessa maneira, o equilíbrio dependeria apenas dos
coeficientes de partição, e não do tempo (IGNATIUS, 1999).
54
Experimentos controlados de ventilação de solos tem mostrado resíduos
persistentes de contaminante, fazendo com que a curva de concentração de
contaminante remanescente no solo versus tempo de aplicação da técnica exiba
uma longa “cauda”, a qual tem sido atribuída à dependência do tempo dos
processos de volatilização e dessorção. Nesses casos o modelo de transferência de
massa de equilíbrio é incapaz de reproduzir a longa cauda observada no efluente.
Aplicar uma velocidade ótima de ar no processo, a qual depende da velocidade de
transferência de massa por volatilização e dessorção, tem se mostrado mais eficaz
quanto à massa de contaminante extraído por volume unitário de ar que flui, que
aplicar a ventilação por pulsos, com ar fluindo a maiores velocidades (IGNATIUS,
1999).
Segundo Ignatius (1999) o cálculo, ou estimativa, do coeficiente de atenuação pode
ser realizado através da expressão:
Onde:
R = coeficiente de atenuação;
θ
w
= porosidade molhada;
θ
a
= porosidade aerada;
H
c
= constante da Lei de Henry;
s
= densidade aparente seca do solo;
k
sw
= parâmetro de partição água/sólidos.
O cálculo envolve a determinação de todos os parâmetros envolvidos, o que pode
ser difícil em alguns casos, devido à complexidade na definição de certos
parâmetros, como a constante de Henry, por exemplo, e a problemas dimensionais,
na utilização de relações empíricas, no caso de outros parâmetros, como o cálculo
de k
sw
, por exemplo.
Os parâmetros do solo θ
w
,
θ
a
e
s
são determinados através de medidas de
densidade e umidade, correntes em laboratórios de mecânica dos solos. Os
parâmetros H
c
e k
sw
, de interação do gás com a água e os sólidos do solo, envolvem
determinação por métodos ainda não usuais em laboratórios de mecânica dos solos.
55
Podem ser determinados diretamente por procedimentos de laboratório, ou
estimados a partir de valores tabelados ou correlações empíricas.
3.3.4.10 Potenciais Impulsionadores
Os potenciais impulsionadores de fluxo geralmente considerados são o de pressão e
o de concentração, dando origem aos movimentos por advecção e difusão,
respectivamente. Esses dois movimentos se traduzem em fluxo de massa, sendo
que ambos são inelutavelmente afetados pela dispersão mecânica, quando o fluxo
ocorre em um meio poroso (IGNATIUS, 1999).
Encontra-se na literatura, duas correntes diferentes, para se representar o transporte
de massa de gás por um gradiente de pressão ou de concentração, ou uma
combinação dos dois: a mais tradicional da ciência dos solos e da hidrologia, que
trabalha com o chamado “modelo de advecção-difusão”, e o chamado “modelo de
gás com partículas” (ABRIOLA et. al, 1990 apud IGNATIUS, 1999).
Segundo Ignatius (1999) no modelo de advecção-difusão, a consideração da
dispersão mecânica se faz adotando-se, na parcela relativa à difusão, o coeficiente
de dispersão hidrodinâmica D ao invés do coeficiente de difusão pura D
f
.
A quantidade de massa transportada apenas por advecção, por unidade de área e
por unidade de tempo, J
m
, é:
J
m
= q C, onde:
q = velocidade volumétrica de fluxo;
C = concentração do gás em massa de gás por volume de gás.
A quantidade de massa transportada apenas por dispersão hidrodinâmica, por
unidade de área e por unidade de tempo, J
h
, é expressa por:
J
h
= - θ
a
D.dC/dx
A velocidade total de fluxo de massa (massa total que passa por unidade de área,
por unidade de tempo), J, é obtida somando-se as expressões:
J = - θ
a
D dC/dx + qC
Sendo esta a equação do movimento para o fluxo advectivo-dispersivo.
56
3.3.4.11 Permeabilidade do Ar no Solo
A permeabilidade corresponde à propriedade de um solo de permitir a passagem de
ar, em maior ou menor vazão por unidade de área, sendo expressa em unidade de
comprimento por tempo (por exemplo cm/s). Esta propriedade depende das
características do meio (porosidade, tamanho, distribuição, forma e arranjo das
partículas) e das propriedades do fluído como viscosidade e peso específico.
O coeficiente de permeabilidade é um fator de quantificação da permeabilidade. Este
termo também correspondente à condutividade hidráulica, sendo representada pelo
coeficiente de proporcionalidade K, que aparece na Lei de Darcy (já apresentada
neste trabalho), podendo ser determinado através de ensaios de laboratório ou
ensaios de campo, ou ainda estimado a partir do conhecimento de propriedades
mais básicas dos solos como granulometria ou porosidade, por exemplo. Os seus
valores são geralmente expressos em m/s ou cm/s.
É muito comum relacionar a condutividade hidráulica com a porosidade, o que nem
sempre é correto. Um terreno muito poroso pode efetivamente apresentar uma
elevada condutividade hidráulica se os seus poros forem grandes e bem
interconectados, como é o caso das areias, ou ter uma condutividade hidráulica
quase nula se os seus poros são muito pequenos e/ou semi-fechados, tal como se
verifica em solos argilosos. Entretanto, solos com a mesma porosidade podem
apresentar coeficientes de permeabilidade muito diferentes dependendo, por
exemplo, da estrutura ou arranjo geométrico em que se encontram suas partículas
(PINTO, 2000).
Segundo Suthersan (1997) a permeabilidade do ar no solo descreve a facilidade do
fluxo de vapores através dos poros do solo. Se o fluxo de ar e a permeabilidade do
ar forem linearmente dependentes, uma maior permeabilidade vai resultar em uma
maior taxa de fluxo de ar considerando o mesmo vácuo. Existem numerosos
métodos que podem ser aplicados para a determinação da permeabilidade do ar, os
quais são descritos a seguir.
A permeabilidade do ar no solo pode ser estimada a partir de características do solo
como tamanho e distribuição dos grãos ou a partir da permeabilidade à água. A
relação entre os dois coeficientes é expressa pela expressão abaixo.
57
A permeabilidade do ar no solo (totalmente seco) pode ser estimada a partir da
permeabilidade da água no solo (saturado de água):
K
a
= (µ
w
/ µ
a
)K
w
onde:
K
ar
= coeficiente de permeabilidade do ar (cm/s);
K
w
= coeficiente de permeabilidade da água (cm/s);
µ
w
= viscosidade da água (Pa.s);
µ
a
= viscosidade do ar (Pa.s);
Logo, para temperatura de 20
o
C e pressão de 1 atm:
K
a
= 56,53 K
w
Os ensaios de permeabilidade ao ar fornecem informações sobre a permeabilidade
do solo ao ar em diferentes unidades geológicas em uma determinada área (US
ARMY, 2002). Os itens seguintes apresentam alguns métodos para a determinação
do coeficiente de permeabilidade do ar no solo.
3.3.4.12 Permeabilidade Intrínseca do Solo
O coeficiente de permeabilidade intrínseco é um parâmetro que depende apenas
das propriedades do meio poroso, sendo, portanto totalmente independente das
propriedades do fluido que percola no meio. Este parâmetro é expresso em
unidades de comprimento ao quadrado (por exemplo m
2
).
É possível se estabelecer a correlação a seguir entre a permeabilidade de um
determinado fluido e a permeabilidade intrínseca do meio, através da seguinte
equação:
Onde:
K = coeficiente de permeabilidade ao ar (m/s)
k
= coeficiente de permeabilidade intrínseca (m
2
)
µ
ar
= 1,785 Pa.s
58
ߩ
w
= 1000 kg/m
3
g = 9,81 m/s
2
Substituindo-se os valores na equação obtém-se o seguinte fator de conversão:
k (m
2
) = 1,82 x 10
-9
K (m/s)
ou ainda:
k (cm
2
) = 1,87 x 10
-7
K (cm/s)
3.3.4.13 Medição da Permeabilidade do Ar no Solo
Segundo Camargo et. al (2008) um dos principais problemas da medição laboratorial
ou em campo da permeabilidade ao ar, é o fato de ser ela uma característica que
deve ser obtida em amostras que não tenham sofrido nenhum distúrbio.
Uma das tentativas pioneiras para a medida da permeabilidade ao ar no campo foi
feita por Evans e Kirkham (1949). O aparelho por eles descrito é composto de duas
unidades: um tanque com um termômetro, manômetro e bomba pneumática, e uma
unidade composta por um tubo de vidro por onde passa o ar. Os autores mediram o
fluxo no solo por observação da queda da coluna de água no manômetro do tanque
e transformaram os dados em unidades-padrão de permeabilidade.
Posteriormente Grover (1955) descreveu três tipos de permeâmetros que, no
equipamento descrito inicialmente por Evans e Kirkham constituem modificações
que se caracterizam, principalmente, por um tipo especial de câmara para o ar que
não requer nenhum tipo de válvula ou equipamento para bombeamento do ar.
Com o objetivo de facilitar ainda mais o manejo no laboratório e no campo de um
dos permeâmetros descritos por Grover, os pesquisadores Tanner e Wengel (1957)
propuseram modificações na câmara de fluxo, na válvula de saída do ar e no
suporte do aparelhamento.
O pesquisador Van Groenewoul (1968) fez algumas modificações em equipamentos
descritos anteriormente por outros pesquisadores, colocando, em vez de um
regulador de pressão, uma válvula de controle automático da pressão e que permite
manter e fixar a pressão do ar a determinado nível e medir o fluxo de ar através da
amostra. Nesse trabalho o autor estudou o efeito da anisotropia do solo nas medidas
de permeabilidade ao ar, concluindo que as medições quando realizadas em
59
laboratório através de amostras de solo indeformadas coletadas podem ser tão ou
mais representativas do que as medidas realizadas em campo.
Métodos Laboratoriais para Determinação da Permeabilidade
Na medição através de métodos laboratoriais, no método tradicional de medição
uma amostra indeformada de solo é colocada em um permeâmetro e saturada com
água. Ar é então injetado para forçar o fluido a sair da amostra. Medições da taxa de
fluxo de ar e da pressão do ar na amostra são utilizadas na equação da Lei de Darcy
para estimar a permeabilidade do ar no solo (SUTHERSAN, 1997).
A Tabela 1 apresenta alguns métodos consagrados para a medição da
permeabilidade ao ar em solos.
Tabela 1 – Métodos utilizados em laboratório para medir a permeabilidade ao ar
em solos não saturados (MONCADA, 2008)
60
Um método laboratorial clássico para a medição do coeficiente de permeabilidade ao
ar, de um corpo de prova de solo moldado em uma determinada situação de
compactação (grau de compactação e teor de umidade) previamente conhecidos, foi
utilizado por Ignatius (1999). Neste método os corpos de prova são envolvidos
lateralmente com um adesivo vedante de borracha para impedir a passagem de gás.
Na base e no topo dos corpos de prova são colocadas pedras porosas grosseiras.
Daí ocorre a aplicação de ar com carga constante em vários níveis de compactação
e de umidade dos corpos de prova. Várias informações são coletadas como a
temperatura do ar e a vazão volumétrica do gás. A partir daí os dados coletados são
interpretados através de equações elaboradas a partir da Lei de Darcy. A Figura 16
a seguir apresenta o esquema do ensaio realizado.
Figura 16 - Esquema do arranjo experimental empregado para determinação do
coeficiente de permeabilidade ao ar no laboratório (IGNATIUS, 1999)
61
Métodos de Campo para Determinação da Permeabilidade
Os métodos de campo para a determinação do coeficiente de permeabilidade ao ar
de solos envolvem a execução de uma sondagem para a instalação de um tubo cuja
seção filtrante deverá estar situada na camada cuja permeabilidade será medida.
Posteriormente é realizada a extração de gases do solo através de um equipamento
gerador de vácuo (bomba de vácuo), preferencialmente de vazão regulável. A partir
daí é efetuado o calculo do coeficiente de permeabilidade ao ar através das
informações de vácuo e vazão obtidos. Existem diversas metodologias para efetuar
este cálculo sendo uma delas apresentada no Ítem 3.5.5.1 desta dissertação.
A Figura 17 a seguir apresenta um desenho esquemático de um sistema de medição
do coeficiente de permeabilidade ao ar. Neste sistema é realizada a medição através
da cravação de uma sonda no solo para a medição do coeficiente da camada de
solo 02 (argila arenosa).
Vacuometro
Bomba de
Vácuo
Camada de solo 02
(Argila-arenosa)
Camada de solo 01
(Argila)
Seção Filtrante
Figura 17 - Esquema do arranjo para determinação do coeficiente
de permeabilidade ao ar em campo (Fonte: Elaborado pelo
autor)
62
3.3.5 Biodegradação Aeróbia
A biodegradação diz respeito ao processo de decomposição de materiais, sobretudo
de origem orgânica, por ação de seres vivos (microorganismos). A biodegradação
aeróbia ocorre em presença de oxigênio, produzindo gás carbônico, água e matéria
orgânica estabilizada. Um efeito secundário da técnica de extração de vapores do
solo é a indução do fluxo de gases propiciando condições favoráveis para a aeração
deste. Desse modo a biodegradação aeróbia também é favorecida pela aplicação
desta técnica de remediação.
As primeiras evidências de biodegradação na zona não saturada do solo através da
advecção de ar no mesmo foram reportadas pela Texas Research Institute (1980;
1984). Neste mesmo período, pesquisas experimentais foram conduzidas pela Shell
Research na Holanda onde foram realizadas as primeiras observações de campo de
biodegradação por ventilação induzida (US ARMY, 2002).
Segundo (US ARMY, 2002) a biodegradação pode ser expressa matematicamente
como uma função hiperbólica, pela equação de Michaelis-Menten Kinetics:
R = - V C / K + C, onde:
R = Taxa de biodegradação;
V = máxima velocidade de biodegradação;
C = Concentração do contaminante;
K = constante de meia saturação da biodegradação.
A constante K é a concentração do contaminante na qual a velocidade de
biodegradação é igual à metade de sua concentração máxima. O sinal negativo
indica que o contaminante está sendo consumido. A taxa de biodegradação em
função da concentração do contaminante no substrato é apresentada na
Figura 18.
63
Figura 18 - Taxa de biodegradação em função da concentração de
contaminante no substrato (Adaptado de US ARMY, 2002)
Na equação apresentada anteriormente, em altas concentrações do contaminante
(C), a variável K pode ser desconsiderada e as variáveis C canceladas.
R = - V (quando K << C)
Os hidrocarbonetos de petróleo são compostos que apresentam alto potencial de
biodegração, nestes processos eles atuam como doadores de elétrons, por exemplo
apresenta-se uma reação simplificada de biodegradação do composto Benzeno
(CORSEUIL, 2007).
Benzeno → CO
2
+ e-
(o benzeno atua como doador de elétrons)
2e- + O
2
→ 2H
2
O
(o oxigênio atua como receptor de elétrons)
Pelo fato de a biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo serem processos de
doação de elétrons, a disponibilidade de receptores de elétrons determina a taxa e a
extensão da biodegradação do meio.
A Figura 19 apresenta de forma simplificada um exemplo de um processo de
biodegradação de hidrocarbonetos. Nesta cita-se como exemplo a reação do
combustível (matéria orgânica) com o oxigênio (O
2
) atuando como receptor de
elétrons, gerando como subproduto gás metano (CH
4
) mais energia em forma de
calor.
64
Figura 19 - Processo simplificado da biodegradação de hidrocarbonetos no
meio (CORSEUIL, 2007)
3.4 Tecnologias para a Remediação de Áreas Contaminadas por
hidrocarbonetos de Petróleo
Segundo Payne et. al (2005) sabe-se que o incremento no controle de
contaminações em paralelo com a produção de conhecimento científico acerca da
recuperação de problemas decorrentes de vazamentos, contaminações e
degradação ambiental de forma geral direciona para uma melhora na qualidade do
meio ambiente global.
A população, o governo e a indústria continuam a busca, através de pesquisas
ambientais multidisciplinares, do desenvolvimento efetivo e prático de soluções de
baixo custo efetivo para a remediação de contaminantes provenientes de resíduos
perigosos, presentes em sub-superfície (PAYNE et. al, 2005). As técnicas de
remediação em sub-superfície, particularmente para hidrocarbonetos de petróleo,
aumentaram significativamente nas últimas duas décadas. A eficiência da técnica de
extração de vapores do solo foi demonstrada para a remoção em sub-superfície da
contaminação por hidrocarbonetos de petróleo na zona não saturada (MARTINSON
et. al, 1995).
3.4.1 Injeção de Ar (Air Sparging - AS)
A técnica de Air Sparging in situ envolve a injeção de ar em aqüíferos contaminados
para o tratamento de fontes de contaminação presentes na zona saturada e nas
zonas capilares, atua na remediação de plumas de fase dissolvida ou promove a
criação de barreiras para conter a migração de plumas de contaminante. A injeção
de ar promove uma fonte de oxigênio no meio de modo a facilitar a biodegradação
65
aeróbica, ao mesmo tempo que promove a volatilização de compostos químicos
presentes na zona saturada (JOHNSON et. al, 1995).
O processo de aplicação de ar na zona saturada induz à saída da água dos poros do
solo em função da pressão que é aplicada. Este processo depende diretamente da
capacidade do solo de reter água em seus poros e da posição do ponto de injeção
em relação ao nível d’água (MARINHO et. al, 2008).
Segundo Suthersan (1997) esta técnica é utilizada desde aproximadamente 1985,
para a remediação de compostos orgânicos voláteis dissolvidos na água
subterrânea e adsorvidos nos poros, do solo da zona saturada. Esta técnica é
normalmente utilizada com sistemas de extração de vapores do solo. As dificuldades
encontradas na modelagem e no monitoramento do processo de air sparging
contribuem para incertezas a respeito da eficiência do processo. Um sistema típico
de air sparging tem um ou mais pontos instalados em sub-superfície na zona
saturada nos quais o ar é injetado. Em sua aplicação o ar movimenta-se
continuamente por canais de ar nos poros do solo, conforme apresentado na
Figura 20.
Figura 20 - Sistema típico de injeção de ar no solo
(Adaptado de SUTHERSAN, 1997)
66
3.4.2 Bioventilação (Bioventing)
Consiste no processo de advecção dos gases na sub-superfície do solo visando
estimular a atividade biológica promovendo a biorremediação de contaminantes. Ele
geralmente envolve o suprimento de oxigênio in situ para os microorganismos do
solo pela introdução forçada de ar na zona não saturada do solo, em baixas taxas de
fluxo. Alguns compostos que são facilmente biodegradados aerobicamente na zona
vadosa como alcanos; mono-aromáticos como benzeno, tolueno etilbenzeno e
xilenos, em outros a eficiência não é tão grande como os compostos com dois anéis
aromáticos como o naftaleno (US ARMY, 2002).
Esta técnica é similar à extração de vapores do solo, mas o seu objetivo principal é
diferente. Ambas as técnicas envolvem a volatilização e a biodegradação, a
Figura 21 apresenta a aplicação da técnica.
Figura 21 - Sistema de típico de bioventilação
(Adaptado de US ARMY, 2002)
3.4.3 Extração de Vapores do Solo (SVE - Soil Vapor Extraction)
A Extração de Vapores do Solo ou SVE, foi a primeira técnica de remediação
utilizada nos Estados Unidos para a remoção de compostos orgânicos voláteis na
zona não saturada (USEPA, 2001).
Nos Estados Unidos é uma técnica aceita, que tem sido utilizada em áreas
contaminadas por aterros e por vazamentos de tanques desde a década de 70. Em
67
1972, a técnica foi utilizada por Duane Knopik para descontaminar um terreno no
qual havia ocorrido um vazamento de gasolina proveniente de um tanque
subterrâneo de seu posto de gasolina localizado em Forest Lake, Minnesota. Em
1982, Knopik patenteou seu sistema e o aplicou em aproximadamente 100
instalações nos Estados Unidos. Outra aplicação de sistemas de extração de
vapores foi realizada entre o final dos anos 70 e início dos anos 80 pela Exxon
Company USA (US ARMY, 2002).
Nos Estados Unidos uma grande quantidade de áreas das forças armadas, com
problemas de contaminação por compostos orgânicos voláteis localizados na zona
não saturada, foram remediados através da técnica de SVE (WILLIAMS, 2000).
A SVE é uma técnica reconhecida e com um razoável custo benefício para a
remediação de solos contaminados por compostos orgânicos voláteis e semi-
voláteis. Ela também é conhecida na indústria por alguns outros nomes como
ventilação do solo e extração à vácuo. Este processo envolve a indução de fluxo de
ar em sub-superfície por aplicação de vácuo, aumentando a volatilização in situ de
contaminantes dissolvidos. Dependendo da profundidade do solo a ser remediado (o
que depende principalmente da profundidade do NA – nível d’água do subsolo), o
processo de extração pode ser realizado através de poços de extração verticais ou
de linhas de extração horizontais (SUTHERSAN, 1997).
A SVE é uma das técnicas mais efetivas e de melhor custo benefício para a
remoção de compostos orgânicos voláteis em solos não saturados. Ela consiste em
um ou mais poços de extração instalados na zona não saturada, exaustores ou
bombas de vácuo, e freqüentemente é aplicada em conjunto com a injeção de ar, na
água subterrânea (US ARMY, 2002).
O processo atua na volatilidade dos contaminantes possibilitando a transferência de
massa da contaminação presente diretamente na fase adsorvida e indiretamente
nas fases dissolvida e livre no solo através da fase vapor, a qual é removida pelo
vácuo e tratada na superfície. Para que o processo seja efetivo, os contaminantes
de interesse devem ser voláteis o suficiente e possuir uma baixa solubilidade em
água para remoção. Estas propriedades são normalmente expressas pela pressão
de vapor e pela Lei de Henry dos compostos (SUTHERSAN, 1997).
68
Segundo Suthersan (1997) um sistema típico de extração de vapores in situ é
composto por poços de extração de vapor interligados com exaustores ou bombas
de vácuo que removem os contaminantes em fase vapor das zonas permeáveis ao
fluxo de ar. Os componentes típicos de um sistema de extração de vapores são
apresentados na Figura 22.
Figura 22 - Sistema típico de extração de vapores do solo
(Adaptado de SUTHERSAN, 1997)
A extração de vapores do solo tem muitas vantagens, as quais fazem desta técnica
aplicável a uma grande variedade de áreas.
É uma técnica in situ que pode ser implementada promovendo um
prejuízo mínimo às operações do empreendimento;
É uma técnica muito efetiva na remoção da massa de contaminantes
voláteis presente na zona não saturada;
Pode tratar grandes volumes de solo a custos razoáveis;
Pode ser mobilizado e instalado em um curto espaço de tempo;
É uma técnica que pode ser facilmente integrada com outras técnicas
requeridas para a remediação do site (SUTHERSAN, 1997).
69
Segundo Suthersan (1997) a otimização da performance de um sistema de SVE, em
um dado site, requer um fundamental entendimento dos mecanismos de controle de
remoção do contaminante de uma matriz de solo particular. Sob as condições de
campo, muitos mecanismos vão ocorrer simultaneamente, e a contribuição de cada
um vai direcionar ao progresso da remediação.
Um importante problema da extração de vapores do solo é a remoção dos
compostos orgânicos voláteis da descarga dos gases removidos do solo e
posteriormente exauridos do processo. Podem ser citadas quatro tecnologias
principais empregadas para a remoção desses compostos: adsorção em colunas de
carvão ativado, incineração termal, incineração catalítica e condensação (OLIVEIRA
NETO, 2000).
Alguns fatores tendem a limitar a aplicabilidade e a eficácia do processo de extração
de vapores segundo a FRTR (2008):
Os solos que tem uma porcentagem elevada de finos e um alto grau de
saturação exigem a aplicação de vácuos elevados decorrendo em altos
custos para aplicação da técnica;
Os grandes intervalos verticais de seção filtrante instalados nos poços da
extração, principalmente para perfis litológicos com coeficientes de
permeabilidade ou estratificação heterogênea podem conduzir a diferentes
taxas de fluxos em diferentes profundidades;
Os solos que tem um elevado índice de material orgânico ou se apresenta
extremamente seco tem uma capacidade elevada de sorção de VOCs, o que
reduz a eficiência das taxas de remoção;
O ar proveniente do sistema de exaustão a ser descartado na atmosfera pode
exigir um tratamento prévio em função dos gases extraídos do solo;
Em conseqüência do tratamento do gás de escape, os líquidos residuais
podem exigir o tratamento/eliminação. O carbono ativado gasto exigirá
definitivamente a regeneração ou a eliminação; e
O sistema de SVE não atua de forma eficaz na zona saturada, entretanto um
rebaixamento do nível estático das águas subterrâneas pode expor uma
porção de solo inicialmente contaminada por compostos em fase livre.
70
A técnica de SVE pode ser utilizada na manipulação dos níveis de oxigênio
presentes em sub-superfície maximizando a biodegração aeróbia in situ de
compostos, em paralelo com a volatilização dos mesmos (SUTHERSAN, 1997).
A técnica de SVE é freqüentemente utilizada em conjunto com outras técnicas de
remediação o que resulta no aumento da eficiência da remediação. Algumas vezes
técnicas auxiliares como aquecimento do solo são utilizadas para aumentar as taxas
de transporte. É usualmente requerida para uso conjunto com sistemas de air
sparging para a extração dos vapores contaminados gerados por esta técnica (US
ARMY, 2002).
3.4.3.1 Características do Fluxo de Ar Induzido pelo SVE no Solo
Em um sistema de SVE, o fluxo de ar é induzido em sub-superfície por um gradiente
de pressão aplicado através de poços de extração verticais ou linhas horizontais. A
pressão negativa dentro do poço de extração, gerada por uma bomba de vácuo ou
compressor radial, proporciona a movimentação do ar do solo através do poço. Um
exemplo típico de indução de fluxo de ar durante a operação de um sistema de SVE
é mostrado na Figura 23. Para o desenvolvimento de um sistema de SVE, os
caminhos do fluxo de ar em sub-superfície e as vazões de extração devem ser
definidos através de estudos do solo local e da realização de ensaios de
permeabilidade neste.
O desenvolvimento do fluxo de ar depende de alguns fatores: o nível de aplicação
do vácuo, o intervalo de seção filtrante disponível na zona não saturada,
permeabilidade do solo ao ar, profundidade da água subterrânea, presença ou
ausência de cobertura na superfície do solo e presença de interferências em sub-
superfície.
71
Figura 23a - Exemplo de fluxo de ar e distribuição de vácuo durante a
operação de um sistema de SVE em um local com piso não
impermeabilizado (Adaptado de SUTHERSAN, 1997)
Figura 23b - Exemplo de fluxo de ar e distribuição de vácuo durante a
operação de um sistema de SVE em um local com piso
impermeabilizado (Adaptado de SUTHERSAN, 1997)
A remoção dos contaminantes em um determinado subsolo vai normalmente se
iniciar em zonas mais permeáveis e progressivamente vai atingir zonas menos
permeáveis. Camadas argilosa contendo NAPLs, por exemplo podem atuar como
fontes de contaminação em fase vapor por longos períodos, para camadas mais
permeáveis que tenham sido remediadas (US ARMY, 2002).
Verifica-se que os processos de transporte como a difusão e a advecção ocorrem no
solo a uma taxa de tempo que varia em função das características do solo e do
contaminante.
A Figura 24 apresenta o processo de transporte de vapores no solo pela técnica de
SVE.
72
Figura 24 - Processo de transporte de vapores no solo pela técnica de SVE
(Adaptado de US ARMY, 2002).
3.4.4 Extração Multifásica (Multi Phase Extraction - MPE)
É uma metodologia de remediação que promove a extração das fases vapor e
adsorvida presentes no solo e das fases livre e dissolvida presentes na água
subterrânea. De acordo com a CETESB (2007) esta é a terceira técnica mais
utilizada na remediação de áreas contaminadas, com 293 sistemas já instalados no
Estado de São Paulo.
Esta técnica propicia a extração simultânea dos combustíveis (por exemplo gasolina
ou diesel), dos vapores orgânicos voláteis (VOC) presentes na zona não saturada do
solo e também da fase dissolvida proveniente das águas subterrâneas.
Esta técnologia pode ser instalada sob diversas configurações, sendo as mais
utilizadas a Two Phase Extraction (TPE) e a Dual Phase Extraction (DPE).
73
3.4.4.1 Two Phase Extraction (TPE)
Trata-se de uma técnica de extração do tipo multifásica a qual promove a extração
das fases líquida, livre e vapor, através da indução de vácuo nos poços de extração.
O vácuo gerado pelo sistema é responsável pela extração de fase líquida impactada
e dos compostos orgânicos voláteis presentes no solo (VOC), sendo estes os
principais mecanismos de tratamento desta técnica. A extração é realizada através
de um tubo (slurp) instalado no interior do poço de extração, o qual estende-se até a
superfície da água subterrânea. A ponta deste tubo é cortada diagonalmente sendo
imersa apenas uma parte desta na água, nesta posição a água e os vapores são
extaídos simultâneamente pelo tubo.
Trabalhos de campo realizados por empresas de consultoria indicam que esta é uma
técnica aplicável para coeficientes de permeabilidade à água da ordem de 10
-6
a 10
-3
cm/s, baixa profundidade do nível d’água, normalmente até 5,0 metros, e pequena
espessura de fase livre, normalmente menor que 0,50 metro.
A extração multifásica a vácuo promove ainda um efeito secundário na área
contaminada uma vez que a promove uma circulação de ar forçada na zona não
saturada do solo estimulando por sua vez as atividades bacterianas aeróbias e a
biorremediação.
A Figura 25 a seguir apresenta um desenho esquemático simplificado de um sistema
de TPE e a Figura 26 apresenta o perfil típico de um poço de extração utilizado
nesta técnica.
Figura 25 - Sistema típico de extração multifásica do tipo TPE
(Adaptado de US ARMY, 2002).
74
Figura 26 - Poço típico de extração do tipo TPE
(Fonte: Elaborado pelo autor)
3.4.4.2 Dual Phase (DPE)
Também trata-se de uma técnica de extração do tipo multifásica a qual promove a
extração das fases líquida, livre e vapor. No entanto nesta técnica os sistemas de
extração de fase vapor e fase líquida são independentes. A fase líquida é extraída
do aquífero através de uma bomba submersa, instalada no interior do poço. A fase
vapor por sua vez é extraída por um sistema de extração similar ao da técnica de
SVE, na qual o tubo de extração é conectado diretamente à cabeça do poço.
Esta é uma técnica indicada nos casos em que se verifica coeficiente de
permeabilidade à água da ordem de 10
-4
cm/s ou superior, elevada profundidade do
nível d’água, normalmente superior a 5,0 metros, e grande espessura de fase livre,
normalmente superior a 0,50 metro.
De maneira similar ao que ocorre na técnica de TPE, a extração de vapores
promovida nesta técnica também promove um efeito secundário na área
contaminada através da circulação de ar forçada na zona não saturada do solo
estimulando a biorremediação
.
75
Figura 27 - Sistema típico de extração multifásica do tipo DPE
(Adaptado de US ARMY, 2002).
3.5 Dimensionamento de Sistemas de Extração de Vapores (SVE)
Segundo Suthersan (1997) muitos critérios devem ser avaliados para a decisão da
aplicação de um sistema de extração de vapores em um determinado local. A
aplicabilidade desta técnica é fortemente influenciada pelas informações obtidas a
respeito das características do contaminante e do local, conforme apresentado na
Figura 28.
76
Figura 28 - Condições de aplicabilidade da técnica SVE
(Adaptado de SUTHERSAN, 1997)
A caracterização do contaminante inclui informações como composição, tipo, idade,
concentração, fase em que se encontra e distribuição horizontal e vertical dos
contaminantes em sub-superfície, além das direções e velocidades de fluxo da
pluma de contaminação líquida e da nuvem de contaminação em fase gasosa. A
caracterização do local inclui informações como condições geológicas, tipo e
estratigrafia do material do subsolo, topografia da superfície e profundidade da água
subterrânea.
3.5.1 Aplicabilidade ao Contaminante
A extração de vapores é aplicável quando os contaminantes presentes em sub-
superfície são voláteis. Segundo Roehrig (1991) um composto ou uma mistura de
compostos é sucetível a aplicação desta técnica se atender às seguintes
características:
Pressão de vapor de 1,0 mmHg ou superior, a 20°C;
Constante da Ley de Henry maior que 0,001 atm.m
3
/mol.
77
A Tabela 2 apresentada a seguir apresenta alguns contaminanes para os quais a
técnica SVE é aplicável.
Tabela 2 - Exemplo de alguns contaminantes suscetíveis de serem removidos
por SVE (Fonte: Elaborado pelo autor)
Contaminante
Constante de Lei de
Henry (atm.m
3
/mol)
Pressão de Vapor
(mmHg)
Benzeno 0,00548 (25°C) 76 (20°C)
Tolueno 0,00674 (25°C) 22 (20°C)
Tricloroetileno (TCE) 0,0099 (20°C) 57,8 (20°C)
Tetracloroetileno (PCE) 0,00029 (20°C) 20 (26,3°C)
A solubilidade do composto é função da contante da Ley de Henry. A distribuição
dos contaminantes, a concentração e o tipo vão determinar a eficiencia na remoção
de massa e o tempo requerido para a remediação da área.
3.5.2 Propriedades do Subsolo
Em muitos casos, a distribuição dos contaminantes se dá em função do perfil
geológico da área, o que pode otimizar a extração de vapores. Estudos como
ensaios piloto e experimentos laboratoriais de bancada auxiliam no aumento da
eficiência. Os ensaios laboratoriais podem ser usados para determinar as taxas de
remoção de massa e para otimizar o fluxo de ar requerido, a composição dos gases
a serem removidos, além de outros parâmetros.
Experimentos laboratoriais pode ser conduzidos utilizando colunas de solo. As
variações efetivas no fluxo de ar e em outros parâmetros relacionados as limitação
existentes em escala microscópica, na transferência de massa podem ser
estudados. Entretanto, deve ser lembrado que experimentos laboratoriais quando
conduzidos em amostras de solo deformadas não são totalmente representativas
das reais condições de campo (SUTHERSAN, 1997).
O sistema de extração de vapores é tipicamente aplicável em casos que apresentam
contaminação na zona não saturada e em que esta é relativamente permeável e
78
homogênea. Parâmetros geológicos e geotécnicos como porosidade, estrutura do
solo e a permeabilidade do ar influenciam no potencial de extração e no fluxo de ar.
A topografia superficial do terreno também pode influenciar no sucesso da técnica.
Um terreno ideal deve ser coberto por uma camada impermeável na superfície
evitando a formação de curto-circuítos no fluxo de ar e na infiltração. A presença de
utilidades subterrâneas (geralmente preenchidas com materiais de alta
permeabilidade) também poderá causar a formação de curto-circuítos no fluxo de ar.
As atividades de caracterização do local incluem:
caracterização geológica, geotécnica e hidrogeológica;
estudo da distribuição de contaminantes no subsolo (vertical e horizontal);
estudo dos vapores no solo;
conhecimento da profundidade e da variação da profundidade da água
subterrânea;
variações na pressão barométrica;
presença de LNAPL na superfície da água ou na matriz do solo; e
concentrações na água subterrânea.
As informações geológicas e geotécnicas necessárias estarão completas apenas
quando forem coletadas em diferentes estratos geológicos, apresentarem as
utilidades subterrâneas, a profundidade da água subterrânea e a variação sazonal
desta. Devem ser obtidas informações das propriedades físicas (como
permeabilidade, composição dos gases e fração de carbono orgânico) de cada um
dos estratos geológicos. É também importante desenvolver seções geológicas
detalhadas em várias direções se possível. A maioria das seções geológicas são
elaboradas a partir de informações geológicas obtidas através de sondagens e as
informações de utilidades subterrâneas a partir de levantamentos de campo e
plantas (SUTHERSAN, 1997). Um exemplo de seção geológica é mostrado na
Figura a seguir.
79
Figura 29 - Seção geológica elaborada para aplicação de um sistema de SVE
(Adaptado de US AIR FORCE, 2001)
3.5.3 Importância do Dimensionamento de Sistemas de Remediação
Atualmente nos trabalhos de remediação de áreas contaminadas, conduzidos pelas
empresas de consultoria ambiental, a maior parte dos projetos de remediação
associados a hidrocarbonetos de petróleo são elaborados com base em projetos
anteriormente já realizados, em áreas com características litológicas e de
contaminação semelhantes.
A realização de ensaios piloto não é prática comum nestes projetos, principalmente
devido ao alto custo relacionado aos ensaios, normalmente representam um
acréscimo que varia entre 10% a 15% nos custos de processos de remediação de
pequeno ou médio porte.
No entanto observa-se que na maioria dos casos de remediação, o tempo inicial
previsto para conclusão do processo e os custos associados, extrapolam as
previsões iniciais. Estas falhas na previsão ocorrem devido a muitos fatores tais
como diagnósticos ambientais imprecisos, técnicas de remediação mal
selecionadas, sub-dimensionamento de sistemas de remediação, dentre outros.
80
Entretanto, considera-se muito importante realizar ensaios piloto para verificar se a
área é suscetível a aplicação da técnica SVE (SUTHERSAN, 1997).
Podem ser observadas inúmeras vantagens no dimensionamento de sistemas de
remediação através de ensaios piloto em relação a aqueles sistemas dimensionados
sem a realização do mesmo, podendo-se ressaltar:
Aumento na eficiência do sistema de remediação;
Estimativa precisa dos custos de remediação e do tempo necessário para a
mesma;
Estimativa da taxa de remoção da massa de contaminantes em função do
tempo;
Otimização da quantidade de poços de extração, linhas de extração e da
capacidade do sistema a ser implementado;
Redução no tempo de remediação;
Redução nos custos relativos à remediação em função da redução de tempo
de operação.
3.5.4 Dimensionamento de Sistemas Através de Ensaio Piloto
A realização de ensaios piloto é eficaz no fornecimento de informações para
confirmar se determinada técnica será apropriada para a remediação do site, bem
como para o dimensionamento do sistema de remediação. Normalmente medem-se
no ensaio parâmetros como pressões, taxas de fluxo, concentração de
contaminantes dentre outros (US ARMY, 2002).
O ensaio piloto pode ser entendido como a execução de um processo de
remediação similar àquele que vai ser implementado em uma determinada área
contaminada, atuando no entanto, em uma pequena porção da área, por um curto
período de tempo e utilizando-se um sistema normalmente constituído por
equipamentos de menor potência.
O ensaio é executado previamente ao dimensionamento do sistema de remediação,
sendo para sua execução necessário o levantamento de algumas informações
relativas às características da área e dos contaminantes presentes no solo e na
água subterrânea. De posse destas informações é possível se determinar a melhor
técnica para efetuar o processo de remediação da área, bem como os requisitos
básicos de um sistema que seja tecnicamente capaz de executar o ensaio.
81
A execução de um ensaio piloto para a técnica de SVE possibilita a obtenção de
uma série de informações relativas ao processo de remediação a ser realizado na
área, dentre as quais duas podem ser destacadas. A primeira consiste na taxa de
remoção da massa de contaminantes do solo, que é a certificação de que o sistema
será eficaz para a remediação da área. A segunda é a obtenção do raio de influência
do vácuo a partir dos poços de extração a serem instalados, que é o tema desta
dissertação. Entre outras informações, o teste piloto auxilia também na
determinação dos custos de operação e funcionamento do sistema.
O ensaio piloto para a técnica de SVE pode ter duração de algumas horas a
algumas semanas, ou até períodos de tempo mais longos em alguns casos
específicos (US ARMY, 2002).
O ensaio piloto para a técnica de extração multifásica permite obter além das duas
informações citadas anteriormente, a taxa de remoção da massa de contaminantes
da água subterrânea e o raio de influência para a captação das águas subterrâneas,
a partir do cone de rebaixamento gerado pela extração.
Em muitos casos o sistema de remediação utilizado no ensaio piloto pode ser
utilizado como parte do sistema de remediação final a ser implementado na área
(US ARMY, 2002).
3.5.4.1 Características dos Poços de Extração e de Observação
Os poços de extração são importantes no processo, pois através deles é realizada a
extração dos vapores do solo. Normalmente são instalados tubos verticais através
da realização de sondagens. Também podem ser instalados no sentido horizontal,
sendo chamados de drenos horizontais. Os tubos dos poços podem ser constituídos
de diversos materiais, sendo que para uso com contaminantes do grupo dos
hidrocarbonetos, são constituídos de PVC, do tipo geomecânico, com diâmetro de 2”
ou 4” (polegadas), a depender da potência do sistema de extração a ser
implementado.
Existem tubos geomecânicos lisos, ou seja, sem qualquer abertura ou ranhura em
sua parede, e os tubos chamados filtros geomecânicos, os quais apresentam
aberturas longitudinais com largura aproximada de 0,75mm. Essas ranhuras têm a
função de permitir a passagem de líquidos, gases e vapores, do solo para o interior
do tubo.
82
Para instalação dos poços de extração, devem ser determinados inicialmente a
estratigrafia do subsolo (tipo e distribuição de material), as posições de mínima e
máxima profundidade do nível d’água do subsolo, correspondentes ao período de
cheias e ao período de seca, respectivamente, e o perfil vertical da contaminação no
solo, através de sondagens com análises químicas ao longo da profundidade.
As análises químicas podem ser efetuadas sobre amostras de sólidos, líquidos,
gases ou vapores coletados na sondagem e transportados para laboratórios de
análises químicas especializadas, ou por meio de ensaios especiais de campo.
Poços de Extração para SVE
Devem ser instalados até a profundidade necessária para a remediação do solo.
Caso a contaminação esteja presente até a água subterrânea, os poços devem ser
instalados até profundidade aproximada de 0,50 metros acima da menor
profundidade da água subterrânea. O filtro geomecânico deve ser instalado no
trecho em que se pretende fazer a extração dos vapores, sendo os demais trechos
constituídos de tubo liso.
Poços de Extração para MPE
No caso de sistemas do tipo TPE, normalmente a profundidade dos poços deverão
ser instalados a 2,0 metros abaixo do nível mais profundo da água subterrânea.
Para a seção filtrante deverá ser seguido o mesmo critério, sendo esta instalada a
partir da profundidade em que se pretende promover a remoção de vapores. Caso a
contaminação esteja presente apenas na água subterrânea, deverá ser instalada
seção filtrante até 1,0 metro acima da profundidade mais rasa da água subterrânea.
Poços de Observação
Os poços de observação deverão ter um perfil construtivo similar aos poços de
monitoramento descritos na norma ABNT NBR 13.895/97, com diâmetro de 2” e
seção filtrante iniciando 1,0 metro acima do nível d’água menos profundo e
terminando 2,0 metros abaixo do nível d’água mais profundo. Segundo Suthersan
(1997) “é necessária a instalação de pelo menos três poços de observação para o
monitoramento de vácuo”. Se o teste for realizado em uma área em que existam
poços de monitoramento, estes poderão ser utilizados como poços de observação.
83
3.5.4.2 Equipamentos e Instrumentos Utilizados no Ensaio Piloto
Conforme descrito anteriormente, um ensaio piloto normalmente é executado com
equipamentos similares aos que serão empregados no sistema de remediação final,
porem de menor potência.
Basicamente o sistema para a execução de um ensaio piloto para a técnica de SVE
é constituído pelos seguintes equipamentos:
Bomba de Vácuo ou Compressor Radial
Consistem em equipamentos destinados à produção de vácuo em um determinado
sistema. Os equipamentos utilizados na remediação são de deslocamento positivo,
ou seja, do tipo que transporta uma massa de gás a partir de uma entrada para uma
saída ou escape.
A diferença básica entre os dois equipamentos é que a bomba de vácuo é capaz de
gerar maiores pressões de vácuo, trabalhando com vazões menores de ar. O
compressor radial por sua vez gera pressões de vácuo menores e maiores vazões
de ar. Por exemplo, quando comparados dois equipamentos de igual potência
(2,0 CV), a vazão obtida na bomba de vácuo é de 54m
3
/h (BRASWILL, 2008)
enquanto em um compressor radial a vazão obtida é de 192m
3
/h (AEROMACK,
2008). As bombas de vácuo mais utilizadas são de anel líquido e palheta seca, e os
compressores radiais normalmente utilizados são de palheta seca. Segundo
Suthersan (1997) “a capacidade do equipamento de exaustão a ser utilizado no teste
de campo depende das condições geológicas, das taxas de fluxo de ar requeridas e
das condições do fornecimento de energia”.
Em sistemas de bioventilação do solo estes equipamentos trabalham em sentido
contrário, captando ar atmosférico e injetando este no solo em baixa vazão.
Filtro para Vapores
De modo geral a legislação ambiental não permite que os vapores, contendo
compostos orgânicos voláteis, provenientes da extração efetuada na zona não
saturada de solos contaminados por hidrocarbonetos de petróleo sejam lançados na
atmosfera sem um tratamento prévio. Diversas técnicas podem ser utilizadas nesta
etapa como a lavagem de gases, a oxidação catalítica, dentre outras, sendo,
entretanto a mais utilizada à adsorção através de carvão ativado. Neste caso o
84
carvão é colocado no interior de um tanque e o vapor extraído pelo sistema passa
pelo interior deste, promovendo a adsorção dos compostos orgânicos voláteis pelos
grãos de carvão até a saturação do mesmo, quando é necessária sua substituição.
Esta etapa é responsável pelo único processo de geração de resíduos da técnica de
SVE que é o carvão ativado saturado.
O ensaio piloto para a técnica de MPE exige ainda que o sistema contenha alguns
outros equipamentos:
Tanque de Vácuo
Consiste em um tanque normalmente constituído de algum material de alta
resistência, por exemplo aço inox ou fibra de vidro, capaz de resistir às pressões
negativas (vácuo), a serem aplicadas no sistema. Ele possui uma saída lateral
conectada a uma bomba de vácuo (ou compressor radial), a qual gera uma pressão
negativa no interior do mesmo. Este vácuo é então transferido para o sistema
através de uma entrada superior, conectada diretamente ao poço de extração. Por
esta entrada a fase líquida (água subterrânea mais fase livre se houver) mais os
gases provenientes do meio entram no tanque. Os gases são então succionados
através da saída lateral passando pelo interior do equipamento gerador de vácuo. A
fase líquida é extraída por uma segunda saída do tanque, localizada na parte inferior
do mesmo, pela bomba de transferência. No interior do tanque são instalados alguns
sensores de nível para a água, os quais controlam os equipamentos elétricos.
Caixa Separadora de Água e Óleo
Consiste em uma caixa normalmente confeccionada em aço carbono ou material
similar, contendo alguns compartimentos e chicanas pelos quais a fase líquida (água
subterrânea mais fase livre se houver) extraída do meio circula. Nestes
compartimentos ocorre à separação da água subterrânea e da fase livre extraídas,
através da diferença de densidades existente entre a água e os hidrocarbonetos
mais leves que a água (LNAPL). A fase livre é então direcionada para um
compartimento ou tambor externo e a água para o filtro de água para tratamento.
Bomba de Transferência
É o equipamento responsável pela transferência dos líquidos separados pela tanque
de vácuo para a caixa separadora de água e óleo. Normalmente são utilizadas
85
bombas de tipo ”centrífuga” para esta transferência de líquidos. Este equipamento
funciona da seguinte forma: uma fonte externa à bomba, por exemplo um motor
elétrico, gira um ou mais rotores dentro do corpo da bomba, movimentando o líquido
e criando a força centrífuga que se transforma em energia de pressão. A entrada do
líquido na bomba é chamada de sucção, onde a pressão pode ser inferior à
atmosférica (vácuo) ou superior. O local de saída do líquido da bomba é conhecido
como de recalque. A diferença de pressão na sucção e no recalque da bomba é
conhecido como altura manométrica total (H
man
) e determina a capacidade da bomba
em transferir líquido, em função das pressões que deverá vencer, expressa em
energia de pressão.
Filtro de Carvão Ativo para Água
De forma similar ao que ocorre com os vapores, a legislação ambiental não permite
que os líquidos, contendo compostos dissolvidos, provenientes da extração da água
subterrânea contaminada por hidrocarbonetos de petróleo sejam lançados na rede
pública sem um tratamento prévio. Daí verifica-se a necessidade de um tratamento
adequado deste liquido. A técnica de tratamento mais utilizada é a adsorção através
de carvão ativado. Neste caso o carvão é colocado no interior de um tanque e o
efluente líquido circula por este até a saturação do mesmo, quando é necessária sua
substituição.
Nos sistemas de extração multifásica do tipo DPE, a extração da fase líquida é
realizada através de uma bomba pneumática submersa, este processo requer o uso
de mais dois equipamentos:
Bomba Pneumática Submersível
São bombas instaladas no interior dos poços de extração, visando à recuperação de
fase líquida (água mais fase livre se houver) do aqüífero. Normalmente estes
equipamentos são fabricados com materiais resistentes a contaminantes diversos
como hidrocarbonetos de petróleo.
De acordo com especificações da Clean (2008) as bombas submersíveis necessitam
apenas de ar comprimido para funcionarem, assim não possuem motores elétricos
susceptíveis a aquecimento e queima, bem como a riscos de explosão devido aos
contaminantes presentes na água subterrânea.
86
São bombas de deslocamento positivo acionadas por uma bóia interna em resposta
à presença de líquidos no seu interior em função da recarga natural do poço. O
líquido entra na bomba quando a bóia atinge seu nível máximo, o mecanismo de
controle das válvulas de ar é acionado, fechando a exaustão e abrindo a entrada de
ar comprimido, fazendo com que a bomba seja pressurizada, direcionando o líquido
para a válvula de descarga da bomba. O líquido é então conduzido para a superfície
pela mangueira ou tubo de descarga. Estes equipamentos são capazes de atingir
vazões de até 3,0m
3
/h em condições de alta recarga do aqüífero.
Compressor de Ar
Consiste em um equipamento no qual um motor elétrico trabalha movimentando um
conjunto de pistões que por sua vez impulsionam ar atmosférico para o interior de
um cilindro. O ar é injetado forçadamente neste cilindro tendo seu volume reduzido e
gerando uma pressão positiva no interior do cilindro, até atingir uma pressão pré-
estabelecida, daí o nome ar comprimido.
A função do equipamento é fornecer ar comprimido à bomba pneumática que se
encontra imersa na água subterrânea no interior do poço de extração. O ar
comprimido proveniente do compressor também pode ser utilizado para a injeção de
ar no aqüífero em sistemas de injeção de ar (AS).
Para a execução de ensaios piloto para a técnica de SVE são utilizados os seguintes
instrumentos para medição dos parâmetros necessários:
Medidor de Gases
No ensaio piloto este equipamento é utilizado para uma medição de concentração
de gases e vapores (VOC – compostos orgânicos voláteis) provenientes de
hidrocarbonetos de petróleo. Os equipamentos mais freqüentemente utilizados
contém uma pequena bomba de vácuo que promove a sucção dos gases presentes
no ambiente de medida, ocorrendo internamente uma “queima” desses gases. Esta
queima gera uma diferença de potencial elétrico proporcional à concentração de
VOC, que pode ser então expressa em “ppm” (partes por milhão – em volume, no
caso de gases ou vapores) ou “%LEL” (porcentagem do Limite Inferior de
Explosividade) já que os gases ou vapores provenientes de hidrocarbonetos de
petróleo são inflamáveis. As medições normalmente são realizadas na corrente de
gás e vapor extraída do subsolo, antes do filtro de ar, de modo a obter as
87
características e concentrações dos contaminantes presentes nos vapores do solo
sem tratamento e após os filtros de ar, para avaliar a eficiência destes na
descontaminação dos vapores.
Vacuômetros
São equipamentos utilizados para a medição do vácuo (ou da pressão manométrica
negativa) gerado para a extração de vapores e líquidos. Eles são normalmente
utilizados para medições no sistema de extração, neste caso para medições no
tanque de vácuo, e para medições diretas no poço de extração e nos poços de
observação/monitoramento. Os equipamentos utilizados podem ser digitais ou
analógicos, no caso destes um indicador que converte a pressão detectada, num
movimento mecânico de um ponteiro, através de um sistema de alta sensibilidade. A
pressão é então lida no ponteiro através de uma escala graduada.
Termômetro
Um termômetro é um aparelho usado para medir a temperatura ou as variações de
temperatura em um meio, um material ou fluido. Em um sistema de ensaio piloto ele
é utilizado para a medição das temperaturas do solo, dos gases extraídos do solo e
da amostra de vapor que pode ser coletada no sistema, proveniente da extração.
Normalmente são utilizados termômetros digitais, os quais são destinados a medir
temperatura em processos e produtos diversos, que não necessitam de uma
medição constante, apenas esporádica.
Tubo de Pitot ou Rotâmetro
É um instrumento de medida indireta de pressão utilizado para medir a velocidade
de fluidos, freqüentemente utilizado na aeronáutica. Em um sistema de remediação
ele tem a função de medir a vazão dos gases extraídos, provenientes da zona não
saturada. Ele consiste basicamente num tubo orientado para o fluxo de fluido a
medir. Visto que o tubo contém ar pode assim ser medida a pressão necessária para
colocar o ar em repouso: a pressão de estagnação, ou pressão total.
De modo similar ao tubo de Pitot o rotâmetro pode ser utilizado para a medição da
vazão dos gases extraídos pelo sistema. Ele consiste em um equipamento medidor
de fluxo do tipo indireto utilizado para a medição da vazão de fluidos (ar ou água). É
constituído por um tubo transparente com escala onde um flutuador (bóia) se move
88
livremente. O flutuador é mais pesado do que o fluido que o desloca. O equilíbrio é
atingido quando a diferença de pressão e o empuxo compensam a força
gravitacional, a posição do flutuador indica a taxa de fluxo.
Bomba Para Amostragem de Vapor
Esta bomba é utilizada para a amostragem do vapor proveniente da zona não
saturada do solo, extraído pelo sistema de SVE ou MPE. Estes equipamentos
normalmente são utilizados para medições em laudos de higiene ocupacional. Ela
consiste em uma pequena bomba de vácuo que promove a sucção do vapor
extraído do sistema, a vazão de ar na extração é previamente regulada na bomba.
Assim como nas medições de gases, as medições normalmente são realizadas
antes do filtro para ar e após os filtros de ar. As amostras de vapor para análise
podem ser coletadas em tubitos de carvão ativado ou em Tedlar Bags (bolsas de ar).
Para o ensaio piloto para a técnica de MPE também é necessário:
Medidor de Interface Óleo-Água
Trata-se de um equipamento utilizado para medições da profundidade da água
subterrânea, a partir de uma referência que normalmente é a parte superior do tubo
do poço de monitoramento, e da espessura de hidrocarbonetos em fase livre em
poços de monitoramento. Ele é composto por uma trena graduada e por um probe
acoplado na ponta desta. Ele possui sensores capazes de emitir diferentes sinais
(sonoros ou luminosos) quando intercepta cada um dos dois líquidos. Na medição
de um poço com fase livre de LNAPL, o primeiro sinal é correspondente à
profundidade da fase livre e o segundo a profundidade da água subterrânea, sendo
que a espessura da fase livre corresponde a diferença destes.
3.5.4.3 Procedimento para Execução do Ensaio Piloto
A metodologia utilizada para o ensaio piloto apresentada nesta dissertação foi
desenvolvida com base nas referências (USEPA, 2001), (US ARMY, 2002) e
(SUTHERSAN, 1997).
Instalação dos Poços de Extração e Observação
Conforme indicado anteriormente para a execução do ensaio são necessários pelo
menos um poço de extração e três poços de observação. Eventuais poços de
monitoramento pré-existentes na área em estudo poderão ser utilizados como poços
89
de observação do ensaio. Nesta etapa uma pré-avaliação do modelo conceitual, o
qual será explicado em item posterior deste trabalho, deverá indicar a necessidade
da instalação de poços para a execução do ensaio.
Os poços de observação deverão ser instalados radialmente dispersos em relação
ao poço de extração e preferencialmente na área de interesse para remediação
(SUTHERSAN, 1997). Deverão ser instalados à distâncias variando entre
1,0 e 10,0 metros do poço de extração.
Instalação do Sistema Piloto
O sistema para execução do ensaio piloto deverá ser instalado, preferencialmente
nas proximidades dos poços a serem ensaiados. A instalação do sistema
compreende:
Ligação na fonte de energia elétrica (na inexistência de ligação elétrica, é
utilizado gerador de energia);
Conexão dos equipamentos no poço de extração através de mangueiras
apropriadas;
Inspeção e teste dos equipamentos do sistema previamente ao início do
ensaio.
Monitoramento Inicial (baseline)
Corresponde ao monitoramento inicial realizado na área de estudo de modo a se
obter informações a respeito das condições iniciais desta, anteriormente à realização
do ensaio piloto. Ele consiste basicamente em medições realizadas nos poços de
extração, monitoramento e observação da área.
Na tabela 3 a seguir estão apresentados os parâmetros a serem medidos no
monitoramento inicial (baseline).
90
Tabela 3 - Relação de parâmetros a serem medidos no monitoramento
inicial - Baseline (Fonte: Elaborado pelo autor)
Obs: (NA): profundidade da água subterrânea; (NO): profundidade da fase livre; (1): medição no ar;
(2) medição na água subterrânea e no ar.
Execução do ensaio piloto
Segundo o procedimento da US ARMY (2002), a execução do ensaio piloto é
dividido em duas etapas distintas, sendo a primeira denominada Step Test (Stepped-
rate test) e a segunda Constant Flow Test (Constant-rate test).
Step Test
Este teste proporciona a obtenção de informações sobre o vácuo aplicado e o fluxo
de ar em um poço de extração, seu principal objetivo é o dimensionamento do
equipamento de extração a ser utilizado na próxima etapa do ensaio piloto avaliando
aspectos de vácuos aplicados e vazões extraídas. Ele normalmente é executado
com o sistema iniciando a operação a uma taxa mínima de fluxo de ar, a qual é
aumentada durante o teste em cada uma das etapas (US ARMY, 2002).
O autor Suthersan (1997) indica que durante esta etapa do teste de campo dois ou
três regimes de fluxo devem ser avaliados. Normalmente a estabilização dos
parâmetros ocorre cerca de 15 a 30 minutos após o início do ensaio. Ele sugere
ainda que o ensaio pode ser iniciado com a potência máxima do equipamento de
Poço NA (m) NO (m)
VOC
(ppm)
Temp.
(°C)
OD (mg/L)
Poço de
Extração
(SVE)
- - X X
1
-
Poços de
Observação e
Monitoramento
(SVE)
- - X X
1
-
Poço de
Extração (MPE)
X X X X
2
X
Poços de
Observação e
Monitoramento
(MPE)
X X X X
2
X
91
extração, com a redução de 20 a 25% da potência em um segundo estágio de
operação, e de 40 a 50% em um terceiro estágio.
Para os ensaios piloto apresentados nesta dissertação, o procedimento adotado
para o step test foi trabalhar aumentando as potências de operação do equipamento
gerador de vácuo. No início do ensaio a potencia adotada correspondeu a ⅓ da
capacidade máxima do equipamento, após certo tempo foi aumentada para ⅔ da
capacidade máxima e em um terceiro estágio para a potência máxima de operação
do equipamento. A potência foi alterada através de um equipamento que faz parte
do quadro elétrico do sistema, chamado inversor de freqüência, o qual é capaz de
alterar a freqüência de alimentação do equipamento.
Os ensaios foram realizados por um período mínimo de 8 horas contínuas.
Constant Flow Test
O teste de fluxo constante é usualmente conduzido após o step test para avaliar a
área de influência de um sistema de extração. Ele normalmente é conduzido com as
condições da área estabilizadas de modo a assegurar que os dados empíricos
obtidos sejam representativos. Este teste pode ter duração de algumas horas a
alguns dias (US ARMY, 2002).
Na prática esta etapa de operação do sistema piloto corresponde a uma operação
contínua daquela configuração em que foram obtidos os melhores resultados
durante o ensaio step test. As condições de operação deste ensaio indicam que este
deve ser executado por um período mínimo de 8 horas ou até que as respostas
hidrogeológicas do aqüífero se apresentem estáveis.
Nos ensaios de campo apresentados nesta dissertação os ensaios de campo
tiveram a duração de 8 a 32 horas
Segundo Suthersan (1997) amostras de vapor provenientes do solo contaminado
devem ser coletadas em períodos representativos do ensaio para análise da
concentração e da composição dos contaminantes. Nos ensaios de campo
apresentados nesta dissertação foi coletada uma amostra de vapor para análise de
VOC nos vapores extraídos nesta etapa do ensaio. No entanto estes resultados não
serão apresentados neste trabalho, uma vez que não fazem parte do escopo de
análise deste.
92
Monitoramento dos poços durante o ensaio
Conforme indicado por Suthersan (1997), as medições nos ensaios piloto devem ser
realizadas com freqüência variando entre 15 e 30 minutos.
Portanto em ambas as etapas dos ensaios piloto (step test e constant flow test)
realizados foram efetuadas medidas periódicas, com intervalo aproximado de 30
minutos.
São realizadas medições nos poços de extração e de observação conforme
apresentado na Tabela 4 a seguir. Não é necessária a realização de medições nos
outros poços de monitoramento da área durante o ensaio.
Tabela 4 - Parâmetros a serem monitorados nos poços de observação durante o
ensaio (Fonte: Elaborado pelo autor)
Poço NA (m) NO (m)
VOC
(ppm)
Temp.
(°C)
OD
(mg/L)
Vácuo
Poço de
Extração
(SVE)
- - X X
1
- X
Poços de
Observação
(SVE)
- - X X
1
- X
Poço de
Extração
(MPE)
X X X X
2
X X
Poços de
Observação
(MPE)
X X X X
2
X X
Obs: (NA): profundidade da água subterrânea; (NO): profundidade da fase livre; (1): medição no ar;
(2) medição na água subterrânea e no ar.
Monitoramento do Sistema Piloto durante o Ensaio
As medições no sistema piloto durante o ensaio também são realizadas com
freqüência de 30 minutos em ambas as etapas do ensaio. No ensaio piloto realizado
para a técnica de SVE são realizadas as seguintes medições no sistema de
remediação:
93
Pressão de vácuo no tanque de vácuo;
Pressão de vácuo no poço de extração;
Concentração de VOC na entrada do filtro de carvão ativado (ppm);
Concentração de VOC na saída do filtro de carvão ativado (ppm);
Temperatura do ar ambiente e do ar proveniente do subsolo na entrada do
equipamento de extração (°C);
Freqüência do inversor (Hz);
Velocidade do fluxo de ar, através do Tubo de Pitot ou rotâmetro.
Para o ensaio piloto realizado para a técnica de MPE, além das anteriores ainda é
realizada a leitura do Hidrômetro, para determinação da vazão e extração de fase
líquida pelo sistema.
3.5.4.4 Cálculo do Raio de Influência do Poço de Extração
O raio de influência de um poço de extração para o sistema de SVE é calculado a
partir de três informações principais obtidas no ensaio piloto: vácuo obtido no poço
de extração, vácuo obtido nos poços de observação e distância dos poços de
observação em relação ao poço de extração.
Segundo reportado nos estudos de (PEARGIN et. al, 1994), foi elaborado um banco
de dados contendo informações a respeito de ensaios pilotos elaborados para a
técnica de SVE visando identificar os principais problemas mecânicos e
procedimentais em monitorar a distribuição de vácuo, e ao mesmo tempo
desenvolver um critério para determinar a aplicabilidade de sistemas de SVE.
A partir dos dados medidos no ensaio o raio de influência é obtido através da
plotagem destes em um gráfico que relaciona o vácuo medido pelas distâncias dos
poços de observação. Este gráfico normalmente é logarítmico, no eixo do vácuo
medido, sendo que este primeiro é normalizado para posterior elaboração do gráfico.
A normalização consiste em dividir todos os dados de vácuo obtidos nos poços de
um ensaio pelo maior vácuo obtido neste ensaio (poço de extração). Os valores
obtidos terão uma variação de 0 a 1. A partir daí todos os valores superiores a 0,01
corresponderão às leituras que apresentam valores superiores a 1% do vácuo
aplicado no poço de extração.
De forma conservadora a interpretação dos dados é feita através do traçado de uma
linha de tendência linear que seja representativa dos dados obtidos no ensaio.
94
Uma vez que o raio de influência foi determinado por algum dos critérios adotados, é
possível traçar círculos sobrepostos em uma determinada área de interesse de
modo que o sistema possa atuar em toda a zona de contaminação. A Figura 30
apresenta um exemplo de poços de extração traçados para atuação em toda a área
de interesse.
Figura 30 - Poços de extração a serem instalados em uma área contaminada
(Fonte: Elaborado pelo autor)
3.5.5 Dimensionamento Teórico do Raio de Influência
Para a determinação do raio de influência é necessária inicialmente a determinação
do coeficiente de permeabilidade ao ar do solo em estudo (K), para o qual podem
ser realizados ensaios de campo ou de laboratório, conforme já apresentados no
Item 3.3.4.13 desta dissertação.
No método laboratorial uma ou mais amostras do solo local representativas das
camadas estratigráficas das quais se pretende obter o coeficiente devem ser
coletadas utilizando-se procedimentos específicos que visam à melhor preservação
das condições naturais da amostra. A partir daí são realizados ensaios em
laboratório com as amostras coletadas. No caso de ensaios de campo equipamentos
95
específicos são interligados para a aplicação de procedimentos visando à obtenção
das informações locais necessárias para aplicação de modelos e obtenção do
coeficiente.
Neste item da dissertação o dimensionamento teórico do raio de influência será
realizado a partir de coeficientes de permeabilidade ao ar calculados através das
informações obtidas nos ensaios piloto realizados para os estudos de caso e
apresentados no Item 4. Os coeficientes serão calculados e apresentados no
Item 4.3.1 O item a seguir apresenta o método que será utilizado nestes cálculos.
3.5.5.1 Estimativa dos Coeficientes de Permeabilidade ao Ar
- Lei de Darcy
De modo a estimar os coeficientes de permeabilidade ao ar para as áreas de estudo,
aplicar-se-á a Lei de Darcy, a qual é representada pela seguinte equação.
V/At = q = K (h
w
/x),
Em que K é o coeficiente de permeabilidade do meio, expresso em unidades de
velocidade (comprimento por tempo).
Ela afirma que a velocidade aparente do fluxo é direta e linearmente dependente da
diferença de carga hidráulica aplicada ao fluido. Considerando h
w
em unidades de
pressão ao invés
de coluna de água se obtém:
q = C (p/x)
Segundo Libardi (1995) pode-se considerar que a viscosidade é o único parâmetro
relevante do fluido. Sendo a velocidade de fluxo inversamente dependente da
viscosidade, um parâmetro K pode ser introduzido, logo:
q = (k/µ) (p/x)
Onde µ representa a viscosidade dinâmica do fluido, logo k só depende de
características do meio poroso, sendo por isso chamado de “coeficiente de
permeabilidade intrínseco” do meio poroso, sendo expresso em dimensões de área
(comprimento ao quadrado). A pressão em altura de coluna d’água pode ser
expressa por:
96
p = ߩ
w
g h
w
Sendo ߩ
w
a densidade da água e g a aceleração da gravidade. A partir daí a
equação fica:
,
donde:
Se os vapores do solo puderem ser considerados um fluido incompressível, a
equação acima pode ser aplicada para obtenção da permeabilidade de um solo.
, sendo:
P
e
= P
entrada
;
P
s
=P
saída
.
- Lei de Darcy para o fluxo de gases
Para o fluxo de gases ou vapores compressíveis a Lei de Darcy precisa ser
adaptada. A seguinte expressão permite o cálculo de k a partir de dados
experimentais obtidos em um ensaio de fluxo compressível isotérmico de um gás
onde se mede o fluxo em volume na saída de um corpo de prova:
, sendo:
V
s
= volume de gás que flui através da área em um intervalo de tempo, medido na
saída do fluxo (sob a pressão P
s
).
Note-se que nesse caso, as pressões P
e
e P
s
precisam ser expressas em valores
absolutos e não em valores relativos (ou manométrico), já que aparecem elevadas
ao quadrado na expressão.
É possível verificar a influência da consideração ou não da compressibilidade do
gás, por comparação entre os valores de k
a
e k
ia
, obtidos através das duas equações
apresentadas acima. Dividindo-se a uma pela outra, obtém-se:
k
a
/ k
ia
= 2 P
s
/(2P
s
+ P), ou:
97
k
a
/ k
ia
= 1-(P / 2 P
m
)
Em que:
P = P
e
- P
s
P
m
= (P
e
+P
s
)/2, sendo:
P
m
= Pressão média aplicada ao fluxo;
P
e
e P
s
= Pressões de entrada e saída, respectivamente aplicadas ao fluxo.
As expressões acima mostram que k
a
é sempre menor que k
ia
, a diferença entre os
dois sendo diretamente proporcional a P e inversamente proporcional a P
m
. A
expressão mostra também que, para maiores pressões médias aplicadas, a
diferença entre k
a
e k
ia
torna-se menor para o mesmo valor de P, provavelmente
porque a medida que se aumenta P
m
, seu comportamento aproxima-se ao de um
fluido incompressível.
Para os ensaios de campo apresentados nesta dissertação tem-se que:
P = P
atm
-
P
poço
, onde:
P = Gradiente de pressão (mBar);
P
atm
= pressão atmosférica (mBar);
P
poço =
pressão no poço de extração (mBar).
P
m
= (P
poço
+
P
atm
) / 2
Os estudos realizados por Ignatius (1999) permitiram ainda a elaboração de um
gráfico correlacionando a razão entre os coeficientes de permeabilidade (K
a
/k
ia
)
com
a relação entre a diferença de pressões e a pressão média aplicadas (P/P
m
), o qual
é apresentado abaixo:
98
Figura 31. Gráfico representativo da relação entre os coeficientes de
permeabilidade k
a
/k
ia
, em função da razão entre a diferença de pressões e a
pressão média aplicadas ∆P/P
m
(IGNATIUS, 1999)
Pode-se determinar a característica de compressibilidade de um determinado fluido
através da relação k
a
/k
ia
, sendo que para razões variando de 0,1 a 1 o fluído pode
ser considerado incompressível. Portanto de acordo com o apresentado no gráfico
acima um fluído pode ser tratado como incompressível para uma relação de P/P
m
variando de 0
a 1,8 (k
a
/k
ia
variando cerca de 0,1 a 1).
A Tabela 5 a seguir apresenta os dados obtidos nos estudos de caso utilizados
nesta dissertação (P) e os respectivos cálculos de P/P
m
e valores de k
a
/k
ia
obtidos
através do gráfico acima.
Tabela 5 - Dados utilizados para o cálculo e relação k
a
/k
ia
obtidos (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Posto
de Combustível
P
atm
(mBar)
P
poço
(mBar)
P
(mBar)
P
m
(mBar)
P/P
m
k
a
/k
ia
1 Alfa
1000,00 925,30
74,70 962,65 0,08 0,96
2 Beta
1000,00 866,70
133,30 933,35 0,14 0,93
3 Delta
1000,00 961,43
38,57 980,72 0,04 0,98
4 Gama
1000,00 860,00
140,00 930,00 0,15 0,92
5 Omega
1000,00 746,70
253,30 873,35 0,29 0,85
6 Teta
1000,00 850,50
149,50 925,25 0,16 0,92
7 Lambda
1000,00 853,00
147,00 926,50 0,16 0,92
8 Sigma
1000,00 692,50
307,50 846,25 0,36 0,82
Obs: Os postos citados nesta tabela correspondem aos estudos de casos que serão utilizados nesta
dissertação e que serão apresentados em itens posteriores deste trabalho.
99
Verifica-se que os valores obtidos da razão k
a
/k
ia
para os estudos de caso obedecem
ao critério pré estabelecido, indicando que k
a
e
k
ia
situam-se na mesma ordem de
grandeza. Logo o ar pode ser considerado um fluído incompressível em todos os
casos estudados.
3.5.5.2 Determinação dos Coeficientes de Permeabilidade ao Ar (K
ar
) Através
da Expressão Para Fluxo Incompressível
A estimativa dos coeficientes de permeabilidade ao ar calculados através deste
método considera que o solo é um meio homogêneo, isotrópico e com um único
coeficiente de permeabilidade para toda a seção, apesar de por vezes as seções
filtrantes dos poços de extração compreenderem camadas litológicas de
características diferentes.
Lambe e Whitman (1974) apresentam algumas formas de se determinar a
permeabilidade do solo através da realização de ensaios de campo.
A expressão abaixo adaptada dos estudos realizados por Lambe et. al (1974), para o
fluxo de água subterrânea, será utilizada neste trabalho:
Onde:
K = coeficiente de permeabilidade ao ar (cm/s);
Q = vazão de ar (cm
3
/s);
m = para solo isotrópico Kh = Kv, logo m = 1;
L = comprimento da seção filtrante (cm);
D = diâmetro da sondagem (cm);
H
c
= pressão relativa manométrica aplicada na extração (cmCA).
3.5.5.3 Determinação dos Coeficientes de Permeabilidade ao Ar (K
ar
) Através
do Modelo Numérico Air 2D (fluxo compressível)
A estimativa dos coeficientes de permeabilidade ao ar calculados através deste
método considera que o solo é um meio homogêneo, isotrópico e com um único
100
coeficiente de permeabilidade para toda a seção, apesar de por vezes as seções
filtrantes dos poços de extração compreenderem camadas litológicas de
características diferentes.
- Modelos numéricos
Os modelos numéricos permitem considerar e representar de maneira apropriada
aspectos complexos dos sistemas de fluxo de água e gases em subsuperfície.
Dentre os modelos numéricos de fluxo de águas subterrâneas que tem tido uma
aceitação técnica destaca-se o MODFLOW (desenvolvido pela USGS), desenvolvido
inicialmente para o fluxo de águas subterrâneas, baseado na metodologia de
diferenças finitas. No estágio atual, o modelo contém diversos módulos para
representar poços, drenos, rios, evapotranspiração, infiltração, dentre outros. O
programa simula condições estacionárias e transientes de fluxo para aqüíferos livres
confinados ou semi-confinados. Com base no modelo do MODFLOW foram
desenvolvidos diversos pré e pós processadores (VISUAL MODFLOW PRO,
PMWIN, GMS, AIR 2D, AIR 3D, dentre outros).
Nesta dissertação serão utilizados os softwares AIR 2D e AIR 3D que se tratam de
adaptações do software MODFLOW para simular o fluxo de gases tridimensional na
zona não saturada do solo.
- Software AIR 2D - Versão 1.0 (USGS, 2009)
Trata-se de um programa elaborado com base nos estudos realizados por Baehr e
Joss (1995). Nestes estudos foi realizada uma simulação da indução de ar através
da zona não saturada de modo a promover um método para determinar a
permeabilidade. Foram utilizados modelos de fluxo induzido em meios separados ou
não da atmosfera por uma camada de baixa permeabilidade. As equações utilizadas
derivam das desenvolvidas por Baehr e Hult (1991) combinadas com a Lei de Darcy.
Nesta dissertação este modelo será utilizado para a determinação do coeficiente de
permeabilidade do ar no solo em um teste de pequena escala, ou seja, utilizando as
informações de um ensaio realizado em apenas um poço de extração para cada um
dos estudos de caso.
101
Para a utilização do programa é realizada a inserção de informações acerca do
modelo conceitual da área, tais como:
quantidade de poços de extração;
características construtivas dos poços de extração (comprimento, raio e seção
filtrante);
pressão aplicada no poço de extração;
profundidade da camada confinante inferior (NA);
temperatura do solo e do gás extraído;
vazão de gases extraídos no ensaio;
presença ou não de camada impermeabilizada e seu coeficiente de
permeabilidade.
3.5.5.4 Cálculo dos Raios de Influência
Para o cálculo do raio de influência de um poço de extração de vapor a partir de
informações básicas do local, podem-se traçar ou interpretar, sem necessariamente
desenhar, redes de fluxo geradas pelo poço de extração, e delimitar o raio de
influência utilizando critérios como os apresentados no item 3.5.5.5.
Normalmente são utilizados dois tipos de métodos: traçado de redes de fluxo e
utilizando modelos numéricos.
- Traçado de redes de fluxo
A rede de fluxo é uma idealização gráfica que consiste, basicamente, em considerar
na região em que ocorre o fluxo, dois conjuntos de curvas ortogonais entre si
conhecidas como linhas de escoamento ou de fluxo, que são as trajetórias das
partículas do líquido e por linhas equipotenciais ou linhas de igual carga total.
O trecho compreendido entre duas linhas de fluxo consecutivas quaisquer é
denominado canal de fluxo e representa uma certa porção ∆Q da quantidade total Q
de vazão do fluido. Para um fluido incompressível, a vazão em cada canal de fluxo é
constante e igual para todos os canais.
- Software AIR 3D (USGS, 2009)
Assim como o software Air 2D, este também é um programa elaborado com base
nos estudos de Baehr e Joss (1995). Os pesquisadores utilizaram modelos similares
para a concepção deste programa.
102
Para a utilização do programa também é realizada a inserção de informações acerca
do modelo conceitual da área, tais como:
dimensões do modelo (nos eixos x, y e z);
período de realização do ensaio;
características do solo (isotrópico ou anisotrópico);
quantidade de poços de extração;
características construtivas dos poços de extração (comprimento, raio e seção
filtrante);
pressão aplicada no poço de extração;
vazão constante ou variável (steady state ou transient);
quantidade de unidades geológicas;
profundidade da camada confinante inferior (NA);
presença ou não de camada impermeabilizada na superfície e seu coeficiente
de permeabilidade.
coeficiente de permeabilidade intrínseco (k) das camadas; e
porosidade.
O software AIR 3D é executado em três etapas distintas, sendo a primeira a
execução do programa PREAIR que prepara os dados de entrada para o programa
de modelagem. Posteriormente os dados gerados são compilados pelo programa
MODFLOW e após esta etapa os dados são novamente compilados pelo programa
POSTAIR gerando os dados de saída correspondentes ao mapa de pressões e de
vazões do fluxo de vapores no modelo.
Os três softwares utilizados nas etapas da modelagem são:
PREAIR – An Airflow Preprocessor (Versão 1.1);
MODFLOW (modflow.exe);
POSTAIR – An Airflow Postprocessor (Versão 1.1).
3.5.5.5 Critérios Para Determinação do Raio de Influência
Para a determinação do raio de influência através da modelagem numérica do
software AIR 3D serão utilizados 3 critérios técnicos definidos por bibliografias
distintas. Estes critérios estão correlacionados à pressão em um dado ponto do
sistema relacionada à pressão negativa aplicada e à velocidade do fluxo de gases
no solo, sendo:
103
Critérios de Pressões
Critério 01a (critério absoluto de pressões): Um critério técnicamente
aceito e utilizado em larga escala no meio profissional é que o valor de vácuo efetivo
num dado ponto do sistema seja um valor percentual de pelo menos 1,0% do vácuo
aplicado no poço de extração. Este é o critério técnico mais adotado em projetos
envolvendo a implantação e operação de sistemas de extração de vapores, bem
como na realização de ensaios piloto;
Critério 01b (critério relativo de pressões): Segundo os autores Peargin
(1994) e Johnson e Ettinger (1994) um outro critério aceitável corresponde a
obtenção de um valor mínimo de vácuo num dado ponto do sistema equivalente a
0,1”H
2
O (0,0002458 ATM);
O critério das pressões pode não representar a realidade do fluxo de gases no solo,
uma vez que ele não leva em conta a velocidade deste fluxo. Em determinados
pontos podem ser verificados vácuos efetivos que atendam aos critérios, no entanto
nestes pontos as velocidades de fluxo de gases podem ser tão baixas que não
seriam capazes de arrastar eventuais contaminantes presentes na massa de solo.
Esta hipótese pode ser considerada ainda mais justificável em áreas em que se
observam solos heterogêneos e anisotrópicos.
Critérios de Velocidades
Critério 02 - Um terceiro critério sugerido pela US ARMY (2002), definido
pelos autores Digiulio e Ravi (1999), é que a velocidade real mínima do fluxo de
gases em um determinado ponto do sistema seja igual a 1,0x10
-3
cm/s (3,6 cm/h).
Em relação ao critério para definição do raio de influência baseado na obtenção de
valores mínimos de velocidade do fluxo de gases num determinado ponto do
sistema, ele apresenta-se como um critério adequado e efetivo uma vez que o fluxo
de gases no solo é um indicativo da ocorrência do transporte de fluidos no meio.
No entanto este critério pode não representar a realidade do fluxo, uma vez que
podem existir canais ou caminhos preferenciais na massa de solo, nos quais as
velocidades tendem a serem maiores do que em outros pontos deste mesmo
sistema. Esta hipótese pode ser considerada ainda mais justificável em áreas em
que se observam solos heterogêneos e anisotrópicos.
104
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Caracterização das Áreas de Estudo
Nesta dissertação serão utilizados dados práticos obtidos para 08 áreas de estudo
(postos de combustível), para as quais foram efetuados ensaios pilotos para as
técnicas de remediação de SVE (Soil Vapor Extraction), TPE (Two-Phase Extraction)
e DPE (Dual-Phase Extraction).
Para os ensaios de DPE e TPE será utilizada apenas a parcela dos resultados
obtidos que trata da extração de vapores do solo. A Tabela 6, a seguir, indica a
localização das áreas bem como as técnicas de remediação ensaiadas em cada
uma delas.
Tabela 6 - Localização das áreas de estudo e técnicas de remediação aplicadas
(Fonte: Elaborado pelo autor)
Posto
de Combustível
Localização
Técnica Ensaiada
1
Alfa
Terra de Areia/RS SVE
2
Beta
São Paulo/SP TPE
3
Delta
São Paulo/SP SVE
4
Gama
São Paulo/SP TPE
5
Omega
São Bernardo do
Campo/SP TPE
6
Teta
São Paulo/SP DPE
7
Lambda
Porto Alegre/RS TPE
8
Sigma
Porto Alegre/RS TPE
No Anexo A desta dissertação são apresentados os layouts das áreas estudadas.
4.1.1 Modelos Conceituais das Áreas de Estudo
A elaboração de um modelo conceitual para uma determinada área compreende a
compilação das informações obtidas através de pesquisas/revisões bibliográficas,
105
levantamentos de campo e análises laboratoriais físico-químicas, acerca da área de
estudo, conforme apresentado a seguir:
Dados do empreendimento: nome, endereço, proprietário, início das
operações, reformas, eventos ambientais relevantes e uso da área de
entorno;
Geologia: geologia regional, geologia local e perfis de sondagem;
Hidrogeologia: presença de corpos hídricos superficiais no entorno, nível
d’água subterrânea, variação do nível d’água, condutividade hidráulica,
gradiente hidráulico, sentido do fluxo das águas subterrâneas, cargas
hidráulicas (mapa potenciométrico), porosidade efetiva e velocidade do fluxo
das águas subterrâneas;
Contaminação: metas de remediação, tipo de contaminante, compostos
químicos de interesse, pluma de fase livre, pluma de fase dissolvida, área de
interesse para remediação em solo e água subterrânea.
Para este trabalho serão apresentadas resumidamente algumas informações
básicas relevantes para o desenvolvimento do mesmo, para cada uma das áreas
estudadas.
4.1.1.1 Posto de Combustível Alfa
Os dados a seguir foram obtidos a partir de trabalhos de campo de investigação
ambiental realizados na área do posto:
Localização: Terra de Areia/RS;
Profundidade média das águas subterrâneas: 3,36 m (Julho/2006);
Porosidade: 40,0% (primeira camada de solo natural);
Umidade: 0,12 cm
3
/cm
3
ou 0,074 g/g;
Sentido do fluxo das águas subterrâneas: Norte para sul;
Verifica-se a presença de piso na área.
106
Tabela 7 – Caracterização da Geologia/Geotecnia Local - Posto Alfa (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Formação Descrição
Espessura
[m]
Profundidade
[m]
Solo natural Areia (granulometria media) 1,0 0 – 1,0
Solo natural Areia (granulometria fina) 4,0 1,0 – 5,0
Fonte: Trabalhos de campo realizados no posto.
4.1.1.2 Posto de Combustível Beta
Os dados a seguir foram obtidos a partir de trabalhos de campo de investigação
ambiental realizados na área do posto:
Localização: São Paulo/SP;
Profundidade média das águas subterrâneas: 3,80 m (Junho/2006);
Porosidade: 30,5% (primeira camada de solo natural);
Umidade: 0,232 cm
3
/cm
3
ou 0,124 g/g;
Sentido do fluxo das águas subterrâneas: Oeste para leste;
Verifica-se a presença de piso na área.
Tabela 8 – Caracterização da Geologia/Geotecnia Local - Posto Beta (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Formação Descrição
Espessura
[m]
Profundidade
[m]
Aterro Arenoso com brita e entulho. 0,50 0 - 0,50
Solo Natural
Argila arenosa, com porções de
matéria orgânica.
1,5 0,5 – 2,0
Solo Natural
Areia argilosa (granulometria média a
grossa)
2,0 2,0 – 4,0
Solo Natural Argila compacta, com pouca areia fina. 5,0 4,0 – 9,0
Fonte: Trabalhos de campo realizados no posto.
107
4.1.1.3 Posto de Combustível Delta
Os dados a seguir foram obtidos a partir de trabalhos de campo de investigação
ambiental realizados na área do posto:
Localização: São Paulo/SP
Profundidade média das águas subterrâneas: 2,38m;
Porosidade: 46,4% (primeira camada de solo natural);
Umidade: 0,127 cm
3
/cm
3
ou 0,088 g/g;
Sentido do fluxo das águas subterrâneas: Leste para oeste;
Verifica-se a presença de piso na área.
Tabela 9 – Caracterização da Geologia/Geotecnia Local - Posto Delta (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Formação Descrição
Espessura
[m]
P
rofundidade
[m]
Aterro Argilo silto arenoso 2,0 0 – 2,0
Solo Natural Areia argilosa 1,0 2,0 – 3,0
Solo Natural Argila plástica 0,5 3,0 – 3,5
Solo Natural Areia (granulometria média a grossa ) 0,5 3,5 – 4,0
Fonte: Trabalhos de campo realizados no posto.
4.1.1.4 Posto de Combustível Gama
Os dados a seguir foram obtidos a partir de trabalhos de campo de investigação
ambiental realizados na área do posto:
Localização: São Paulo/SP (Bairro da Lapa)
Profundidade média das águas subterrâneas: 3,40 m (Março/2006)
Porosidade: 43,8% (primeira camada de solo natural);
Umidade: 0,182 cm
3
/cm
3
ou 0,120 g/g;
Sentido do fluxo das águas subterrâneas: Sul para norte;
Verifica-se a presença de piso na área.
108
Tabela 10 – Caracterização da Geologia/Geotecnia Local - Posto Gama (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Formação Descrição
Espessura
[m]
Profundidade
[m]
Aterro Argilo arenoso 2,30 0 – 2,30
Solo Natural
Areia (granulometria fina a média) com
intercalações de argila arenosa
1,50 2,30 – 3,80
Solo Natural Areia (granulometria média a grossa) 0,50 3,80 – 4,30
Fonte: Trabalhos de campo realizados no posto.
4.1.1.5 Posto de Combustível Omega
Os dados a seguir foram obtidos a partir de trabalhos de campo de investigação
ambiental realizados na área do posto:
Localização: São Bernardo do Campo/SP
Profundidade média das águas subterrâneas: 2,44 (Março/2006)
Porosidade: 49,0% (primeira camada de solo natural);
Umidade: 0,380 cm
3
/cm
3
ou 0,276 g/g;
Sentido do fluxo das águas subterrâneas: Sul para norte;
Verifica-se a presença de piso na área.
Tabela 11 – Caracterização da Geologia/Geotecnia Local - Posto Omega (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Formação Descrição
Espessura
[m]
Profundidade
[m]
Aterro Argilo arenoso 0 – 1,70 1,70
Solo Natural Argila arenosa 1,0 1,70 – 2,70
Solo Natural Silte argiloso 3,60 2,70 – 6,30
Fonte: Trabalhos de campo realizados no posto.
109
4.1.1.6 Posto de Combustível Teta
Os dados a seguir foram obtidos a partir de trabalhos de campo de investigação
ambiental realizados na área do posto:
Localização: São Paulo/SP (Bairro de Interlagos)
Profundidade média das águas subterrâneas: 11,26 m (Julho/2008)
Porosidade: 52,3% (primeira camada de solo natural);
Umidade: 0,472 cm
3
/cm
3
ou 0,366 g/g;
Sentido do fluxo das águas subterrâneas: Norte para sul;
Verifica-se a presença de piso na área.
Tabela 12 – Caracterização da Geologia/Geotecnia Local - Posto Teta (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Formação Descrição
Espessura
[m]
Profundidade
[m]
Solo Natural Argila arenosa 3,0 0 – 3,0
Solo Natural Areia argilosa 5,50 3,0 – 8,50
Solo Natural Argila arenosa 4,50 8,50 – 13,0
Fonte: Trabalhos de campo realizados no posto.
4.1.1.7 Posto de Combustível Lambda
Os dados a seguir foram obtidos a partir de trabalhos de campo de investigação
ambiental realizados na área do posto:
Localização: Porto Alegre/RS
Profundidade média das águas subterrâneas:1,34 m.
Porosidade: 31,8% (primeira camada de solo natural);
Umidade: 0,231 cm
3
/cm
3
ou 0,125 g/g;
Sentido do fluxo das águas subterrâneas:Noroeste para sudeste;
Verifica-se a presença de piso na área.
110
Tabela 13 – Caracterização da Geologia/Geotecnia Local - Posto Lambda (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Formação Descrição
Espessura
[m]
Profundidade
[m]
Solo Natural Argila siltosa 2,0 0 – 2,0
Solo Natural Argila arenosa 2,0 2,0 – 4,0
Fonte: Trabalhos de campo realizados no posto.
4.1.1.8 Posto de Combustível Sigma
Os dados a seguir foram obtidos a partir de trabalhos de campo de investigação
ambiental realizados na área do posto:
Localização: Porto Alegre/RS
Profundidade média das águas subterrâneas: 1,63 m (Julho/2008);
Porosidade: 40,0% (primeira camada de solo natural);
Umidade: 0,210 cm
3
/cm
3
ou 0,130 g/g;
Sentido do fluxo das águas subterrâneas: Nordeste para sudoeste;
Verifica-se a presença de piso na área.
Tabela 14 – Caracterização da Geologia/Geotecnia Local - Posto Sigma (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Formação Descrição
Espessura
[m]
Profundidade
[m]
Solo natural Argila arenosa 3,0 0 – 3,0
Fonte: Trabalhos de campo realizados no posto.
Apesar das informações referentes às variações litológicas apresentadas nas
tabelas anteriores, os modelos a serem utilizadas neste trabalho deverão considerar
que o solo é um meio homogêneo, isotrópico e com um único coeficiente de
permeabilidade para toda a seção, apesar de por vezes as seções filtrantes dos
111
poços de extração compreenderem camadas litológicas com diferentes
características.
4.2 Determinação dos Raios de Influência para a Extração de Vapores do Solo
Através da Execução de Ensaios Piloto
Os ensaios piloto nas 08 áreas de estudo foram realizados de acordo com os
procedimentos apresentados no Item 3.5.4.3 desta dissertação. Os equipamentos
utilizados nos ensaios consistiram em dois sistemas de remediação móveis,
montados em containeres, capazes de executar ensaios para as principais técnicas
de remediação utilizadas em áreas contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo
(SVE, TPE e DPE).
Conforme já descrito, os ensaios piloto foram realizados em duas etapas distintas
(step test e constant flow test). No entanto nesta dissertação serão apresentados
apenas os resultados obtidos na etapa do constant flow test.
Alguns ensaios foram realizados para a metodologia de extração multifásica (TPE).
Os ensaios para esta técnica objetivam a determinação dos raios de influência para
a extração de vapores do solo, através da aplicação de vácuo, e para a extração da
fase líquida, através do rebaixamento do aqüífero.
Como este trabalho tem foco apenas no cálculo do raio de influência para a extração
de vapores, nestes casos será realizada a decomposição do vácuo total exercido
pelo sistema de extração, no vácuo exercido em cada uma das fases recuperadas
(fase líquida e fase vapor).
Para a obtenção dos dados referentes ao vácuo para a extração de vapores foi
realizada uma leitura direta na tampa do poço de extração utilizando um vacuômetro
simples, portanto tratam-se de leituras relativas de vácuo.
Durante os ensaios de campo foram realizadas leituras de dados do ensaio em
intervalos de tempo de aproximadamente 15 a 30 minutos, no entanto neste trabalho
os dados foram apresentados com leituras aproximadas de 60 minutos de forma a
simplificar os dados e facilitar a interpretação destes.
112
Nos itens seguintes serão apresentados resumidamente os resultados obtidos nos
ensaios piloto para cada uma das áreas. No Anexo A desta dissertação são
apresentadas seções esquemáticas dos poços utilizados nos ensaios.
4.2.1 Posto de Combustível Alfa
Informações Básicas do Ensaio Piloto
No Posto Alfa foi realizado um ensaio piloto para a técnica de remediação de SVE.
O constant flow test foi executado no dia 09/09/2006 e teve a duração de 8 horas
ininterruptas.
Características dos Poços de Extração e Observação
Para o ensaio foram utilizados 1 poço de extração (SVE-01) e 4 poços de
observação (PO-03, PO-04, PO-05 e PM-01), sendo que os três últimos eram poços
de monitoramento pré-existentes que foram aproveitados no ensaio. A Tabela 15 a
seguir apresenta as características construtivas dos poços utilizados no ensaio, bem
como a distância dos poços de observação em relação ao poço de extração.
Tabela 15 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Alfa (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Poço
Profundidade
(m)
Tubo Liso
(m)
Seção
Filtrante (m)
Distância
(m)*
SVE
-
01
3,50 0,50 3,0 -
PO
-
03
4,70 1,70 3,0 1,50 m
PO
-
0
4
(PM-07)
5,0 1,0 4,0 3,00 m
PO
-
05
(PM-02)
6,0 1,0 5,0 3,35 m
PM
-
01
6,0 1,0 5,0 8,20 m
( * ): Distância em relação ao poço de extração (SVE-01)
Equipamentos Utilizados no Ensaio
No ensaio piloto foi utilizado um sistema de remediação compacto capaz de realizar
ensaios para diversas técnicas. No ensaio de SVE foram utilizados os seguintes
equipamentos: tanque de vácuo, bomba de vácuo e filtro de carvão ativado para ar.
113
Procedimentos Utilizados no Ensaio
Os procedimentos do ensaio piloto foram realizados conforme descrição
apresentada no Item 3.5.4.3 desta dissertação.
Resultados dos Ensaios Piloto
Tabela 16 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Alfa
(Fonte: Elaborado pelo autor)
Data Horário
Vazão de ar na
entrada da bomba
(m
3
/hr)
Temperatura do ar
na entrada da
bomba (°C)
Vácuo no
tanque de
vácuo (mBar)
09/09/2006 11:00 103,4 20,5 136,9
09/09/2006 12:00 116,6 20,2 136,9
09/09/2006 13:00 118,2 20,3 136,9
09/09/2006 14:40 108,3 18,3 136,9
09/09/2006 15:30 105,1 18,4 136,9
09/09/2006 16:00 103,4 18,3 136,9
09/09/2006 17:00 100,1 17,7 136,9
09/09/2006 18:00 108,3 16,7 136,9
Tabela 17 – Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio
piloto - Posto Alfa - mBar (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data
Horário
SVE
-
01
PO
-
03
PO
-
04
PO
-
05
PM
-
01
9/9/2006 11:00 74,7 24,884 18,663 12,442 4,977
9/9/2006 12:00 74,7 24,884 18,663 12,442 4,977
9/9/2006 13:00 74,7 26,128 18,663 12,442 4,977
9/9/2006 14:00 74,7 26,128 17,419 12,442 4,977
9/9/2006 15:00 74,7 26,128 18,663 12,442 4,977
9/9/2006 15:15 74,7 26,128 18,663 12,442 4,977
Valor Médio
74,7 25,713 18,456 12,442 4,977
Determinação do Raio de Influência
114
Figura 32 - Gráfico com o raio de influência obtido durante
o ensaio piloto - Posto Alfa (Fonte: Elaborado pelo autor)
No gráfico o poço de extração corresponde ao ponto 1,0 do eixo vertical. Segundo o
Critério 01a, adotado para a definição do raio de influência (1% do vácuo aplicado),
o ponto de intersecção da reta obtida, com a linha horizontal de valor 0,01
corresponde ao raio de influência. Para este caso o raio obtido para o vácuo foi de
8,0 m.
4.2.2 Posto de Combustível Beta
Informações Básicas do Ensaio Piloto
No Posto Beta foi realizado um ensaio piloto para a técnica de remediação de TPE.
O constant flow test foi executado no dia 31/10/2006 e teve a duração de 8 horas
ininterruptas.
Características dos Poços de Extração e Observação
Para o ensaio foram utilizados 1 poço de extração (PB-01) e 4 poços de observação
(PO-01, PO-02, PO-03 e PO-04), sendo que os dois últimos eram poços de
monitoramento pré-existentes que foram aproveitados no ensaio. A Tabela 18 a
seguir apresenta as características construtivas dos poços utilizados no ensaio, bem
como a distância dos poços de observação em relação ao poço de extração.
115
Tabela 18 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Beta (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Poço
Profundidade
(m)
Tubo Liso
(m)
Seção
Filtrante (m)
Distância
(m)*
PB
-
01
7,80 2,80 5,0 -
PO
-
01
7,0 2,0 5,0 1,5
PO
-
02
7,0 2,0 5,0 3,0
PO
-
03
(PM-14)
7,60 3,0 4,60 5,0
PO
-
04
(PM-13)
7,20 3,0 4,20 10,0
( * ): Distância em relação ao poço de extração (PB-01)
Equipamentos Utilizados no Ensaio
No ensaio piloto foi utilizado um sistema de remediação compacto capaz de realizar
ensaios para diversas técnicas. No ensaio de TPE foram utilizados os seguintes
equipamentos: tanque de vácuo, bomba de vácuo, filtro de carvão ativado para ar,
caixa separadora de água e óleo, bomba de transferência e filtro de carvão ativado
para água.
Procedimentos Utilizados no Ensaio
Os procedimentos do ensaio piloto foram realizados conforme descrição
apresentada no Item 3.5.4.3 desta dissertação.
Resultados dos Ensaios Piloto
116
Tabela 19 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Beta
(Fonte: Elaborado pelo autor)
Data Horário
Vazão de ar na entrada
da bomba (m
3
/hr)
Temperatura do ar na
entrada da bomba (°C)
31/10/2006 08:40 89,1 25,1
31/10/2006 9;40 101,8 28,1
31/10/2006 10:40 106,6 32,2
31/10/2006 11:40 120,9 28,1
31/10/2006 12:40 90,7 31
31/10/2006 13:40 89,1 32,9
31/10/2006 14:45 77,9 29,7
31/10/2006 15:40 97,0 31,7
31/10/2006 16:40 106,6 32,5
Vácuo no
tanque de
vácuo (mBar)
Vazão de água
bombeada
(L/h)
Vazão de água
acumulada (L/h)
Profundidade da
captação (m)
373,3 0,0 0,0 5,98
373,3 67,2 67,2 5,98
393,3 34,2 101,4 5,98
400,0 9,2 110,6 5,98
400,0 78,7 189,3 5,98
400,0 0,0 189,3 5,98
406,6 0,0 189,3 5,98
406,6 49,0 238,3 5,98
406,6 31,5 269,8 5,98
Tabela 20 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio
piloto - Posto Beta - mBar (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data
Horário
PB
-
01
PO
-
01
PO
-
02
PO
-
03
PO
-
04
31/10/2006
08:40 133,300
12,442 2,065 0,995 0,747
31/10/2006
09:40 120,000
12,442 2,040 0,995 0,747
31/10/2006
10:40 133,300
12,442 2,389 0,995 0,697
31/10/2006
11:40 120,000
12,442 2,389 1,145 0,796
31/10/2006
12:40 133,300
12,442 3,111 1,394 0,946
31/10/2006
13:40 133,300
11,198 3,111 1,294 0,846
31/10/2006
14:40 133,300
11,198 3,733 1,294 0,796
31/10/2006
15:40 133,300
11,198 3,733 1,294 0,846
31/10/2006
16:40 133,300
11,198 3,733 1,294 0,846
Valor Médio
130,344
11,889 2,923 1,189 0,807
117
Determinação do Raio de Influência
Figura 33 - Gráfico com o raio de influência obtido durante
o ensaio piloto - Posto Beta (Fonte: Elaborado pelo autor)
No gráfico o poço de extração corresponde ao ponto 1,0 do eixo vertical. Segundo o
Critério 01a, adotado para a definição do raio de influência (1% do vácuo aplicado),
o ponto de intersecção da reta obtida, com a linha horizontal de valor 0,01
corresponde ao raio de influência. Para este caso o raio obtido para o vácuo foi de
4,60 m.
4.2.3 Posto de Combustível Delta
Informações Básicas do Ensaio Piloto
No Posto Delta foi realizado um ensaio piloto para a técnica de remediação de SVE.
O constant flow test foi executado no dia 01/12/2006 e teve a duração de 8 horas
ininterruptas.
Características dos Poços de Extração e Observação
Para o ensaio foram utilizados 1 poço de extração (SVE-01) e 3 poços de
observação (POD-01, POD-03 e POD-05), sendo que o POD-01 era um poço de
monitoramento pré-existente que foi aproveitado no ensaio. A Tabela 21 a seguir
apresenta as características construtivas dos poços utilizados no ensaio, bem como
a distância dos poços de observação em relação ao poço de extração.
118
Tabela 21 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Delta (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Poço
Profundidade
(m)
Tubo Liso
(m)
Seção
Filtrante (m)
Distância
(m)*
SVE
-
01
2,0 1,0 1,0 -
POD
-
01
(PM-07)
4,10 1,10 3,0 2,0 m
POD
-
03
2,0 1,0 1,0 2,0 m
POD
-
05
2,0 0,50 1,50 4,0 m
( * ): Distância em relação ao poço de extração (SVE-01)
Equipamentos Utilizados no Ensaio
No ensaio piloto foi utilizado um sistema de remediação compacto capaz de realizar
ensaios para diversas técnicas. No ensaio de SVE foram utilizados os seguintes
equipamentos: tanque de vácuo, bomba de vácuo e filtro de carvão ativado para ar.
Procedimentos Utilizados no Ensaio
Os procedimentos do ensaio piloto foram realizados conforme descrição
apresentada no Item 3.5.4.3 desta dissertação.
Resultados dos Ensaios Piloto
Tabela 22 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Delta
(Fonte: Elaborado pelo autor)
Data Horário
Vazão de ar na
entrada da bomba
(m
3
/hr)
Temperatura do ar
na entrada da
bomba (°C)
Vácuo no
tanque de
vácuo (mBar)
01/12/2006 08:40 190,4 25 87,1
01/12/2006 09:25 178,9 27,2 87,1
01/12/2006 10:20 185,5 26,4 87,1
01/12/2006 11:20 211,8 26,2 87,1
01/12/2006 12:20 223,3 28,2 87,1
01/12/2006 13:20 201,9 29,1 87,1
01/12/2006 14:00 231,5 30,1 87,1
01/12/2006 15:20 216,7 29,8 87,1
01/12/2006 16:40 206,8 30,6 87,1
119
Tabela 23 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio
piloto - Posto Delta - mBar (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data
Horário
SVE
-
01
POD
-
01
POD
-
03
PO
D
-
05
1/12/2006
8:35 38,570 3,733 2,488 1,891
1/12/2006
9:20 37,326 3,733 3,733 1,792
1/12/2006
10:35 37,326 3,733 3,733 1,991
1/12/2006
11:35 38,570 3,733 3,733 1,991
1/12/2006
12:35 38,570 3,733 3,733 1,991
1/12/2006
13:35 37,326 3,733 3,733 1,991
1/12/2006
14:20 37,326 3,733 3,733 2,090
1/12/2006
15:35 38,570 3,733 3,733 2,140
1/12/2006
16:05 37,326 3,733 3,733 2,140
1/12/2006
16:40 38,570 3,733 3,733 2,140
Valor Médio
37,948 3,733 3,6085 2,016
Determinação do Raio de Influência
Figura 34 - Gráfico com o raio de influência obtido durante
o ensaio piloto - Posto Delta (Fonte: Elaborado pelo autor)
No gráfico o poço de extração corresponde ao ponto 1,0 do eixo vertical. Segundo o
Critério 01a, adotado para a definição do raio de influência (1% do vácuo aplicado),
o ponto de intersecção da reta obtida, com a linha horizontal de valor 0,01
120
corresponde ao raio de influência. Para este caso o raio obtido para o vácuo foi de
5,20 m.
4.2.4 Posto de Combustível Gama
Informações Básicas do Ensaio Piloto
No Posto Gama foi realizado um ensaio piloto para a técnica de remediação de TPE.
O constant flow test foi executado no dia 30/09/2006 e teve a duração de 8 horas
ininterruptas.
Características dos Poços de Extração e Observação
Para o ensaio foram utilizados 1 poço de extração (PMPE-01) e 4 poços de
observação (POM-01, POM-02, POM-03 e PM-19), sendo que o último era um poço
de monitoramento pré-existente que foi aproveitado no ensaio. A Tabela 24 a seguir
apresenta as características construtivas dos poços utilizados no ensaio, bem como
a distância dos poços de observação em relação ao poço de extração.
Tabela 24 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Gama (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Poço
Profundidade
(m)
Tubo Liso
(m)
Seção
Filtrante (m)
Di
stância
(m)*
PMPE
-
01
4,30 1,30 3,0 -
POM
-
01
4,30 1,30 3,0 1,50 m
PM
-
19
4,0 1,0 3,0 2,75 m
POM
-
02
4,50 1,50 3,0 3,0 m
POM
-
03
4,30 1,30 3,0 5,0 m
( * ): Distância em relação ao poço de extração (PMPE-01)
Equipamentos Utilizados no Ensaio
No ensaio piloto foi utilizado um sistema de remediação compacto capaz de realizar
ensaios para diversas técnicas. No ensaio de TPE foram utilizados os seguintes
equipamentos: tanque de vácuo, bomba de vácuo, filtro de carvão ativado para ar,
caixa separadora de água e óleo, bomba de transferência e filtro de carvão ativado
para água.
Procedimentos Utilizados no Ensaio
121
Os procedimentos do ensaio piloto foram realizados conforme descrição
apresentada no Item 3.5.4.3 desta dissertação.
Resultados dos Ensaios Piloto
Tabela 25 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Gama
(Fonte: Elaborado pelo autor)
Data Horário
Vazão de ar na entrada
da bomba (m
3
/hr)
Temperatura do ar na
entrada da bomba (°C)
30/09/2006 09:00 77,9 22,3
30/09/2006 10:00 87,5 23,1
30/09/2006 11:00 73,2 23,2
30/09/2006 12:10 73,2 24,9
30/09/2006 13:00 77,9 26,1
30/09/2006 14:00 73,2 25,2
30/09/2006 15:00 77,9 25,3
30/09/2006 16:00 84,3 27,7
Vácuo no
tanque de
vácuo (mBar)
Vazão de água
bombeada
(L/h)
Vazão de água
acumulada (L/h)
Profundidade da
captação (m)
160,0 0,0 0,0 4,3
160,0 0,0 0,0 4,3
160,0 0,0 0,0 4,3
160,0 0,0 0,0 4,3
160,0 0,0 0,0 4,3
160,0 67,3 67,3 4,3
160,0 0,0 67,3 4,3
160,0 42,3 109,6 4,3
Tabela 26 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio
piloto - Posto Gama - mBar (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data
Horário
PMPE-01
PM-19
POM-01 POM-02 POM-03
30/9/2006
09:00 140,0 24,000 75,000 35,000 25,000
30/9/2006
10:00 140,0 22,000 75,000 36,000 25,000
30/9/2006
11:00 140,0 21,000 75,000 37,000 25,000
30/9/2006
12:00 140,0 22,000 75,000 36,000 25,000
30/9/2006
13:00 140,0 22,000 75,000 36,000 24,000
30/9/2006
14:00 140,0 22,000 75,000 36,000 24,000
30/9/2006
15:00 140,0 22,000 75,000 35,000 22,000
30/9/2006
16:00 140,0 22,000 75,000 35,000 22,000
Valor Médio
140,0 22,125 75,000 35,750 24,000
122
Determinação do Raio de Influência
Figura 35 - Gráfico com o raio de influência obtido durante
o ensaio piloto - Posto Gama (Fonte: Elaborado pelo autor)
No gráfico o poço de extração corresponde ao ponto 1,0 do eixo vertical. Segundo o
Critério 01a, adotado para a definição do raio de influência (1% do vácuo aplicado),
o ponto de intersecção da reta obtida, com a linha horizontal de valor 0,01
corresponde ao raio de influência. Para este caso o raio obtido para o vácuo foi de
8,80 m.
4.2.5 Posto de Combustível Omega
Informações Básicas do Ensaio Piloto
No Posto Omega foi realizado um ensaio piloto para a técnica de remediação de
TPE. O constant flow test foi executado no dia 11/08/2006 e teve a duração de 8
horas ininterruptas.
Características dos Poços de Extração e Observação
Para o ensaio foram utilizados 1 poço de extração (PB-01) e 4 poços de observação
(PO-01, PO-02, PO-03 e PO-04), sendo que os poços PO-01 e PO-04 eram poços
123
de monitoramento pré-existentes que foram aproveitados no ensaio. A Tabela 27 a
seguir apresenta as características construtivas dos poços utilizados no ensaio, bem
como a distância dos poços de observação em relação ao poço de extração.
Tabela 27 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Omega (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Poço
Profundidade
(m)
Tubo Liso
(m)
Seção
Filtrante (m)
Distância
(m)*
PB
-
01
7,70 1,0 6,70 -
PO
-
01
(PM-03)
5,0 2,0 3,0 1,50 m
PO
-
02
5,0 1,0 4,0 3,00 m
PO
-
03
5,0 1,0 4,0 5,0 m
PO
-
04
(PM-02)
4,30 2,0 2,30 8,0 m
( * ): Distância em relação ao poço de extração (PB-01)
Equipamentos Utilizados no Ensaio
No ensaio piloto foi utilizado um sistema de remediação compacto capaz de realizar
ensaios para diversas técnicas. No ensaio de TPE foram utilizados os seguintes
equipamentos: tanque de vácuo, bomba de vácuo, filtro de carvão ativado para ar,
caixa separadora de água e óleo, bomba de transferência e filtro de carvão ativado
para água.
Procedimentos Utilizados no Ensaio
Os procedimentos do ensaio piloto foram realizados conforme descrição
apresentada no Item 3.5.4.3 desta dissertação.
Resultados dos Ensaios Piloto
124
Tabela 28 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Omega
(Fonte: Elaborado pelo autor)
Data Horário
Vazão de ar na entrada
da bomba (m
3
/hr)
Temperatura do ar na
entrada da bomba (°C)
11/08/2006 09:00 88,6 25,2
11/08/2006 10:00 83,7 26,4
11/08/2006 11:00 72,2 24,4
11/08/2006 12:10 80,4 26,4
11/08/2006 13:00 82,1 27,9
11/08/2006 14:00 77,2 27,7
11/08/2006 15:00 78,8 28,6
11/08/2006 16:00 70,6 25,1
Vácuo no
tanque de
vácuo (mBar)
Vazão de água
bombeada
(L/h)
Vazão de água
acumulada (L/h)
Profundidade da
captação (m)
440,0 0,0 0 3,5
413,3 23,5 23,5 3,5
400,0 46,7 70,2 3,5
413,3 63,5 133,7 3,5
400,0 7,0 140,7 3,5
413,3 22,4 163,1 3,5
400,0 20,7 183,8 3,5
400,0 27,2 211,0 3,5
Tabela 29 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio
piloto - Posto Omega - mBar (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data
Horário
PB
-
01
PO
-
01
PO
-
02
PO
-
03
PO
-
04
11/8/2006
09:00 266,600
16,175 0,299 0,846 1,045
11/8/2006
10:00 253,300
16,175 0,299 0,846 1,244
11/8/2006
11:00 226,600
17,419 0,299 0,796 1,194
11/8/2006
12:10 253,300
17,419 0,299 0,846 1,244
11/8/2006
13:00 253,300
17,419 0,299 0,796 1,194
11/8/2006
14:00 253,300
16,175 0,249 0,498 1,145
11/8/2006
15:00 253,300
14,930 0,249 0,398 1,095
11/8/2006
16:00 253,300
17,419 0,249 0,448 1,194
Valor Médio
251,625
16,641 0,280 0,684 1,169
125
Determinação do Raio de Influência
Figura 36 - Gráfico com o raio de influência obtido durante
o ensaio piloto - Posto Omega (Fonte: Elaborado pelo autor)
No gráfico o poço de extração corresponde ao ponto 1,0 do eixo vertical. Segundo o
Critério 01a, adotado para a definição do raio de influência (1% do vácuo aplicado),
o ponto de intersecção da reta obtida, com a linha horizontal de valor 0,01
corresponde ao raio de influência. Para este caso o raio obtido para o vácuo foi de
3,40 m.
4.2.6 Posto de Combustível Teta
Informações Básicas do Ensaio Piloto
No Posto Teta foi realizado um ensaio piloto para a técnica de remediação de DPE.
O constant flow test foi executado nos dias 31/07 e 01/08/2008 e teve a duração de
23 horas ininterruptas.
Características dos Poços de Extração e Observação
Para o ensaio foram utilizados 1 poço de extração (PB-01) e 5 poços de observação
(PO-01, PM-02, PM-04, PM-06 e PM-09), sendo que os quatro últimos eram poços
de monitoramento pré-existentes que foram aproveitados no ensaio. A Tabela 30 a
seguir apresenta as características construtivas dos poços utilizados no ensaio, bem
como a distância dos poços de observação em relação ao poço de extração.
126
Tabela 30 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Teta (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Poço
Profun
didade
(m)
Tubo Liso
(m)
Seção
Filtrante (m)
Distância
(m)*
PB
-
01
13,0 10,0 3,0 -
PM
-
06
12,0 8,0 4,0 2,50 m
PO
-
01
13,0 10,0 3,0 5,0 m
PM
-
09
12,0 8,0 4,0 7,0 m
PM
-
02
12,0 8,0 4,0 9,11 m
PM
-
04
12,0 8,0 4,0 9,90 m
( * ): Distância em relação ao poço de extração (PB-01)
Equipamentos Utilizados no Ensaio
No ensaio piloto foi utilizado um sistema de remediação compacto capaz de realizar
ensaios para diversas técnicas. No ensaio de DPE foram utilizados os seguintes
equipamentos: tanque de vácuo, bomba de vácuo, filtro de carvão ativado para ar,
caixa separadora de água e óleo, bomba de transferência, bomba pneumática
submersível e filtro de carvão ativado para água.
Procedimentos Utilizados no Ensaio
Os procedimentos do ensaio piloto foram realizados conforme descrição
apresentada no Item 3.5.4.3 desta dissertação.
Resultados dos Ensaios Piloto
Tabela 31 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Teta -
Continua (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data Horário
Vazão de ar na entrada
da bomba (m
3
/hr)
Temperatura do ar na
entrada da bomba (°C)
31/07/2008 13:45 66,5 nd
31/07/2008 14:45 58,7 nd
31/07/2008 15:45 62,7 nd
31/07/2008 16:45 62,7 nd
31/07/2008 17:45 70,1 nd
31/07/2008 18:45 62,7 nd
31/07/2008 19:45 62,7 nd
31/07/2008 20:45 66,5 nd
31/07/2008 21:45 62,7 nd
01/08/2008 08:45 62,7 nd
01/08/2008 09:45 62,7 nd
01/08/2008 10:45 62,7 nd
01/08/2008 11:45 62,7 nd
127
Tabela 31 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Teta -
Conclusão (Fonte: Elaborado pelo autor)
Vácuo no
tanque de
vácuo (mBar)
Vazão de água
bombeada
(L/h)
Vazão de água
acumulada (L/h)
Profundidade da
captação (m)
373,3 37,7 37,7 12,0
373,3 64,8 102,5 12,0
373,3 32,4 134,9 12,0
373,3 43,8 178,7 12,0
373,3 36,0 214,7 12,0
373,3 70,4 285,1 12,0
373,3 45,0 330,1 12,0
373,3 60,0 390,1 12,0
373,3 40,5 430,6 12,0
373,3 67,5 498,1 12,0
373,3 50,6 548,7 12,0
373,3 54,0 602,7 12,0
373,3 34,5 637,2 12,0
nd: Leitura não realizada durante o ensaio.
Tabela 32 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio
piloto - Posto Teta - mBar (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data
Horário
PB
-
01
PO
-
01
PM
-
09
PM
-
06
PM
-
04
PM
-
02
31/7/2008
13:45 149,510
0,274 0,199 2,816 0,274 0,299
31/7/2008
14:35 149,510
0,174 0,150 2,990 0,274 0,174
31/7/2008
15:35 149,510
0,249 0,174 3,364 0,324 0,299
31/7/2008
16:35 149,510
0,498 0,249 3,239 0,274 0,274
31/7/2008
17:35 149,510
0,673 0,249 3,239 0,324 0,324
31/7/2008
18:35 137,030
1,146 0,249 3,364 0,274 0,274
31/7/2008
19:35 149,510
0,997 0,249 3,364 0,274 0,324
31/7/2008
20:35 149,510
1,246 0,249 3,239 0,299 0,262
31/7/2008
21:35 149,510
1,022 0,274 3,364 0,299 0,324
1/8/2008 08:35 143,283
0,997 0,249 3,364 0,299 0,299
1/8/2008 09:35 143,283
0,735 0,249 3,239 0,249 0,299
1/8/2008 10:35 124,591
0,573 0,199 3,364 0,324 0,274
1/8/2008 11:35 143,283
1,670 0,324 3,239 0,299 0,249
1/8/2008 12:45 143,283
0,349 0,150 1,993 0,199 0,249
Valor Médio
145,060
0,757 0,230 3,156 0,285 0,280
128
Determinação do Raio de Influência
Figura 37 - Gráfico com o raio de influência obtido durante
o ensaio piloto - Posto Teta (Fonte: Elaborado pelo autor)
No gráfico o poço de extração corresponde ao ponto 1,0 do eixo vertical. Segundo o
Critério 01a, adotado para a definição do raio de influência (1% do vácuo aplicado),
o ponto de intersecção da reta obtida, com a linha horizontal de valor 0,01
corresponde ao raio de influência. Para este caso o raio obtido para o vácuo foi de
4,20 m.
4.2.7 Posto de Combustível Lambda
Informações Básicas do Ensaio Piloto
No Posto Lambida foi realizado um ensaio piloto para a técnica de remediação de
TPE. O constant flow test foi executado nos dias 20 e 21/08/2008 e teve a duração
de 32 horas ininterruptas.
Características dos Poços de Extração e Observação
Para o ensaio foram utilizados 1 poço de extração (TPE-01) e 3 poços de
observação (PO-01, PM-01 e PM-02), sendo que os três últimos eram poços de
monitoramento pré-existentes que foram aproveitados no ensaio. A Tabela 33 a
seguir apresenta as características construtivas dos poços utilizados no ensaio, bem
como a distância dos poços de observação em relação ao poço de extração.
129
Tabela 33 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Lambda (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Poço
Profundidade
(m)
Tubo Liso
(m)
Seção
Filtrante (m)
Distância
(m)*
TPE-01 4,0 1,0 3,0 -
PM-02 4,0 1,0 3,0 1,96 m
PM-01 4,0 1,0 3,0 6,31 m
PO-01 4,0 1,0 3,0 7,03 m
( * ): Distância em relação ao poço de extração (TPE-01)
Equipamentos Utilizados no Ensaio
No ensaio piloto foi utilizado um sistema de remediação compacto capaz de realizar
ensaios para diversas técnicas. No ensaio de TPE foram utilizados os seguintes
equipamentos: tanque de vácuo, bomba de vácuo, filtro de carvão ativado para ar,
caixa separadora de água e óleo, bomba de transferência e filtro de carvão ativado
para água.
Procedimentos Utilizados no Ensaio
Os procedimentos do ensaio piloto foram realizados conforme descrição
apresentada no Item 3.5.4.3 desta dissertação.
Resultados dos Ensaios Piloto
Tabela 34 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Lambda -
Continua (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data Horário
Vazão de ar na entrada
da bomba (m
3
/hr)
Temperatura do ar na
entrada da bomba (°C)
20/08/2008 08:00 42,0 nd
20/08/2008 09:00 42,0 nd
20/08/2008 10:00 38,9 nd
20/08/2008 11:00 38,9 nd
20/08/2008 12:00 38,9 nd
20/08/2008 13:00 38,9 nd
20/08/2008 14:00 38,9 nd
20/08/2008 15:00 38,9 nd
20/08/2008 16:00 38,9 nd
20/08/2008 17:00 38,9 nd
21/08/2008 08:00 35,5 nd
21/08/2008 09:00 35,5 nd
130
Tabela 34 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Lambda –
Conclusão (Fonte: Elaborado pelo autor)
nd: Leitura não realizada durante o ensaio.
Data Horário
Vazão de ar na entrada
da bomba (m
3
/hr)
Temperatura do ar na
entrada da bomba (°C)
21/08/2008 10:00 35,5 nd
21/08/2008 11:00 35,5 nd
21/08/2008 12:00 35,5 nd
21/08/2008 13:00 35,5 nd
21/08/2008 14:00 35,5 nd
21/08/2008 15:00 35,5 nd
21/08/2008 16:00 35,5 nd
21/08/2008 17:00 35,5 nd
Vácuo no
tanque de
vácuo (mBar)
Vazão de água
bombeada
(L/h)
Vazão de água
acumulada (L/h)
Profundidade da
captação (m)
280,0 0,0 0,0 1,50
280,0 0,0 0,0 1,50
266,6 0,0 0,0 1,50
266,6 0,0 0,0 1,50
266,6 0,0 0,0 1,50
266,6 0,0 0,0 1,50
266,6 0,0 0,0 1,50
266,6 0,0 0,0 1,50
266,6 0,0 0,0 1,50
266,6 0,0 0,0 1,50
266,6 20,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
266,6 0,0 20,0 1,50
131
Tabela 35 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio
piloto - Posto Lambda - mBar (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data
Horário
TPE
-
01
PM
-
02
PM
-
01
PO
-
01
20/8/2008
08:00 174,362
1,146 0 0
20/8/2008
09:00 174,362
1,146 0 0
20/8/2008
10:00 164,399
1,046 0 0
20/8/2008
11:00 164,399
1,046 0 0
20/8/2008
12:00 161,908
1,046 0 0
20/8/2008
13:00 159,417
1,046 0 0
20/8/2008
14:00 159,417
1,046 0 0
20/8/2008
15:00 154,435
1,046 0 0
20/8/2008
16:00 154,435
1,021 0 0
20/8/2008
17:00 154,435
1,021 0 0
21/8/2008
08:00 136,999
1,096 0 0
21/8/2008
09:00 136,999
1,071 0 0
21/8/2008
10:00 141,981
1,071 0 0
21/8/2008
11:00 141,981
1,046 0 0
21/8/2008
12:00 149,453
1,046 0 0
21/8/2008
13:00 146,962
1,046 0 0
21/8/2008
14:00 146,962
1,046 0 0
21/8/2008
15:00 146,962
1,046 0 0
21/8/2008
16:00 146,962
1,021 0 0
21/8/2008
17:00 146,962
1,021 0 0
Valor Médio
153,190
1,056 0 0
Determinação do Raio de Influência
Figura 38
-
Gráfico com o raio de influência obtido durante
o ensaio piloto - Posto Lambda
132
No gráfico o poço de extração corresponde ao ponto 1,0 do eixo vertical. Segundo o
Critério 01a, adotado para a definição do raio de influência (1% do vácuo aplicado),
o ponto de intersecção da reta obtida, com a linha horizontal de valor 0,01
corresponde ao raio de influência. Para este caso o raio obtido para o vácuo foi de
1,80 m.
4.2.8 Posto de Combustível Sigma
Informações Básicas do Ensaio Piloto
No Posto Sigma foi realizado um ensaio piloto para a técnica de remediação de
TPE. O constant flow test foi executado no dia 15/08/2008 e teve a duração de 8
horas ininterruptas.
Características dos Poços de Extração e Observação
Para o ensaio foram utilizados 1 poço de extração (PE-03) e 3 poços de observação
(PM-04, PE-01 e PM-03), sendo que os quatro últimos eram poços de
monitoramento pré-existentes que foram aproveitados no ensaio. A Tabela 36 a
seguir apresenta as características construtivas dos poços utilizados no ensaio, bem
como a distância dos poços de observação em relação ao poço de extração.
Tabela 36 - Poços Utilizados no Ensaio Piloto - Posto Sigma (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Poço
Profundidade
(m)
Tubo Liso
(m)
Seção
Filtrante (m)
Distância
(m)*
PE
-
03
4,0 1,0 3,0 -
PM
-
04
3,50 0,50 3,0 2,50 m
PE
-
01
4,10 1,10 3,0 7,83 m
PM
-
03
3,80 1,80 2,0 8,60 m
( * ): Distância em relação ao poço de extração (PE-03)
Equipamentos Utilizados no Ensaio
No ensaio piloto foi utilizado um sistema de remediação compacto capaz de realizar
ensaios para diversas técnicas. No ensaio de TPE foram utilizados os seguintes
equipamentos: tanque de vácuo, bomba de vácuo, filtro de carvão ativado para ar,
caixa separadora de água e óleo, bomba de transferência e filtro de carvão ativado
para água.
133
Procedimentos Utilizados no Ensaio
Os procedimentos do ensaio piloto foram realizados conforme descrição
apresentada no Item 3.5.4.3 desta dissertação.
Resultados dos Ensaios Piloto
Tabela 37 - Dados obtidos no sistema durante o ensaio piloto - Posto Sigma
(Fonte: Elaborado pelo autor)
Data Horário
Vazão de ar na entrada
da bomba (m
3
/hr)
Temperatura do ar na
entrada da bomba (°C)
15/08/2008 09:10 50,7 nd
15/08/2008 10:10 50,7 nd
15/08/2008 11:00 62,0 nd
15/08/2008 12:50 50,7 nd
15/08/2008 13:40 45,3 nd
15/08/2008 14:30 45,3 nd
15/08/2008 16:30 32,0 nd
15/08/2008 17:10 32,0 nd
Vácuo no
tanque de
vácuo (mBar)
Vazão de água
bombeada
(L/h)
Vazão de água
acumulada (L/h)
Profundidade da
captação (m)
560,0 10,0 10,0 2,0
546,6 10,0 20,0 2,0
540,0 10,0 30,0 2,0
613,3 0,0 30,0 2,0
613,3 10,0 40,0 2,0
413,3 10,0 50,0 2,0
413,3 10,0 60,0 2,0
413,3 10,0 70,0 2,0
nd: Leitura não realizada durante o ensaio.
134
Tabela 38 - Pressões negativas (vácuo) obtidas nos poços durante o ensaio
piloto - Posto Sigma - mBar (Fonte: Elaborado pelo autor)
Data
Horário
PE
-
03
PM
-
04
PE
-
01
PM
-
03
15/8/2008
09:10 307,483
0 0,205 2,665
15/8/2008
10:10 307,483
0,123 0 2,050
15/8/2008
11:00 307,483
0,123 0,184 2,050
15/8/2008
12:50 307,483
0,123 0,615 1,640
15/8/2008
13:40 307,483
0,123 0,246 0,020
15/8/2008
14:30 307,483
0,123 0,246 0,020
15/8/2008
16:30 307,483
0 0 0
15/8/2008
17:10 307,483
0 0 0
Valor Médio
307,483
0,077 0,187 1,056
Determinação do Raio de Influência
Figura 39 - Gráfico com o raio de influência obtido durante
o ensaio piloto - Posto Sigma (Fonte: Elaborado pelo autor)
No gráfico o poço de extração corresponde ao ponto 1,0 do eixo vertical. Segundo o
Critério 01a, adotado para a definição do raio de influência (1% do vácuo aplicado),
o ponto de intersecção da reta obtida, com a linha horizontal de valor 0,01
corresponde ao raio de influência. Para este caso o raio obtido para o vácuo foi de
8,40 m.
135
4.3 Dimensionamento Teórico dos Sistemas de SVE
Nos próximos dois itens serão calculados os coeficientes de permeabilidade ao ar e
os raios de influência das áreas de estudo através das metodologias apresentadas
nos Itens 3.5.5.2, 3.5.5.3 e 3.5.5.4 desta dissertação.
4.3.1 Cálculo dos Coeficientes de Permeabilidade ao Ar
Em virtude do método utilizado nos ensaios de campo apresentados nesta
dissertação o cálculo do coeficiente de permeabilidade ao ar será efetuado
considerando-se que cada uma das áreas possui um perfil litológico de
permeabilidade homogênea, logo será calculado um coeficiente único para todo o
perfil de solo.
O coeficiente será calculado através dos dois métodos apresentados anteriormente,
utilizando para tal os dados obtidos através dos ensaios de campo realizados para
cada um dos oito estudos de caso.
- Determinação do coeficiente através da expressão para fluxo incompressível
(LAMBE, 1974)
A Tabela 39 a seguir apresenta os dados obtidos nos estudos de caso utilizados
nesta dissertação que serão utilizados na equação apresentada no Item 3.5.5.2.
Tabela 39 – Dados utilizados para os cálculos dos coeficientes de
permeabilidade ao ar (K
ar
) através de equações matemáticas (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Posto de
Combustível
Q
(m
3
/hr)
Q
(cm
3
/s) m L (cm) D (cm)
H
c
(mBar)
H
c
(cmCA)
Alfa 107,93 29980 1 300 10,16 74,70 76,18
Beta 97,74 27150 1 500 15,24 130,34 132,92
Delta 205,2 57000 1 100 15,24 37,95 38,70
Gama 78,14 21705 1 300 15,24 140,00 142,77
Omega 79,2 22000 1 670 15,24 251,63 256,61
Teta 63,55 17652 1 300 15,24 145,06 147,93
Lambda 37,51 10419 1 300 15,24 153,19 156,22
Sigma 46,09 12802 1 300 10,16 307,48 313,57
136
Obs: Q = vazão de ar obtida durante o ensaio piloto; m = razão de transformação
considerando-se um solo isotrópico (Kh = Kv); L = comprimento da seção filtrante dos poços
de extração; D = diâmetro da sondagem para instalação dos poços de extração;
H
c
= pressão aplicada no poço de extração durante o ensaio piloto.
- Determinação através de modelo numérico (Air 2D)
A Tabela 40 a seguir apresenta os dados obtidos nos estudos de caso utilizados
nesta dissertação que serão utilizados no programa apresentado no Item 3.5.5.3.
Tabela 40 – Dados utilizados para os cálculos dos coeficientes de
permeabilidade intrínseco (k) através de modelo numérico (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Posto de
Combustível
NA
(cm)
Tubo
Liso
(cm)
Seção
Filt.
(cm)
D (cm) d (cm)
Q
(cm
3
/s)
P
poço
(Atm)
T
ar
(°C)
T
solo
(°C)
Alfa
336 50 286
10,16 5,08
29980 0,074 20 15
Beta
380 280 100
15,24 10,16
27150 0,129 20 15
Delta
238 100 100
15,24 10,16
57000 0,037 20 15
Gama
340 130 210
15,24 10,16
21705 0,138 20 15
Omega
244 100 144
15,24 10,16
22000 0,248 20 15
Teta
1126 1000 126
15,24 10,16
17652 0,143 20 15
Lambda
134 100 34
15,24 10,16
10419 0,151 20 15
Sigma
163 100 63
10,16 5,08
12802 0,303 20 15
Obs: D=diâmetro da sondagem (área efetiva de extração); d=diâmetro do poço (tubo de
extração); T
ar
=temperatura dos gases de extração; T
solo
=temperatura do subsolo.
A Tabela 41 a seguir apresenta os coeficientes de permeabilidade obtidos através
dos dois métodos utilizados. Nela são apresentados os coeficientes de
permeabilidade intrínseca k (LAMBE, 1974) e k (Air 2D) obtidos respectivamente não
se considerando e considerando-se o ar como compressível.
No Anexo B desta dissertação são apresentados os dados de entrada e de saída do
programa Air 2D, bem como a respectiva tela inicial do programa.
137
Tabela 41 – Comparação dos coeficientes de permeabilidade ao ar (K
ar
) obtidos
pelos dois métodos utilizados (Fonte: Elaborado pelo autor)
Posto de
Combustível
Lambe (1974) Air 2D
Relação
k (Air 2D) /
k (Lambe)
“k
a
/k
ia
”
K
ar
(cm/s)*
k (cm
2
)***
“k
ia
”
K
ar
(cm/s)***
k (cm
2
)
**
“k
a
”
Alfa
8,52E-01 1,59E-07
2,23E+00 4,17E-07 2,62
Beta
2,72E-01 5,09E-08
1,45E+00 2,71E-07 5,32
Delta
6,05E+00 1,13E-06
1,52E+01 2,84E-06 2,51
Gama
2,96E-01 5,54E-08
8,33E-01 1,56E-07 2,81
Omega
9,12E-02 1,70E-08
5,92E-01 1,11E-07 6,49
Teta
2,33E-01 4,35E-08
5,25E-01 9,81E-08 2,26
Lambda
1,30E-01 2,43E-08
1,11E+00 2,09E-07 8,58
Sigma
8,83E-02 1,65E-08
4,70E-01 8,78E-08 5,32
Obs: ( * )Valor obtido através da aplicação da equação apresentada no item 3.5.5.2;
(**) Valor obtido através da aplicação do modelo apresentado no item 3.5.5.3; (***) Valor
obtido através da relação de conversão apresentada no item 3.3.4.12.
4.3.2 Cálculo dos Raios de Influência Através do Modelo Numérico (Air 3D)
Para o cálculo teórico do raio de influência nos oito estudos de caso desta
dissertação será utilizado o software apresentado no Item 3.5.5.4, para tal é
necessária a inserção de uma série de informações acerca dos poços de extração,
da área de estudo e do ensaio piloto.
Para cada um dos ensaios realizados, a área física de abrangência inserida no
modelo é chamada de domínio de estudo. A modelagem é realizada pelo programa
gerando informações em três dimensões (eixos X, Y e Z) que são tratadas no
domínio como linhas (rows), colunas (columns) e camadas (layers). Todas as áreas
de estudo tratam-se de postos de combustível localizados em áreas urbanizadas,
sob o aspecto construtivo pode-se observar que todas as áreas apresentam na
superfície uma camada confinante constituída de concreto, sendo que algumas se
encontram em bom e outras em mau estado de conservação.
138
Teoricamente pode-se dizer que todas as camadas confinantes apresentam um
potencial de impermeabilização e paralelamente um potencial de permitir a
passagem de gases. Camadas constituídas de concreto em bom estado de
conservação possuem juntas de dilatação entre os blocos, que podem tornar-se um
caminho preferencial para a passagem de gases para o solo. Pisos em mau estado
de conservação podem apresentar a presença de trincas que também seriam
caminhos preferenciais para a passagem de gases da atmosfera para o solo. Nos
processos de extração de vapores o objetivo é a remoção de gases provenientes
exclusivamente do solo, reduzindo a contaminação do mesmo. Portanto estes
processos tendem a ser mais eficientes em áreas que apresentam a presença de
uma camada confinante e mais ainda se esta camada estiver em um bom estado de
conservação.
Nos casos em estudo deste trabalho as dimensões dos domínios foram definidas
para os eixos X e Y com base na menor distância entre o poço de extração e os
limites do posto, uma vez que fora dos limites do posto não é possível garantir a
presença de um piso impermeabilizado com a mesma qualidade daquele verificado
na área interna do posto. Esta distância foi representada na tabela abaixo pela
coluna indicando a “Cobertura”. O domínio vertical definido pelo eixo Z por sua vez
foi determinado com base na profundidade da água subterrânea, uma vez que se
adotou que esta também representa uma camada confinante para a extração de
vapores na porção inferior do domínio.
A Tabela 42 a seguir apresenta os dados obtidos nos oito estudos de caso desta
dissertação, apresentados previamente em itens anteriores.
139
Tabela 42 – Dados dos ensaios de campo utilizados no modelo numérico
(Fonte: Elaborado pelo autor)
Dados da Área
Dados do Ensaio
Posto
NA
(cm)
Tubo
Liso
(cm)
Seção
Filtrante
(cm)
Cobertura
(cm)*
Porosidade
(%)
P
poço
(mBar)
P
poço
(Atm)
Duração
(s) k
(cm
2
)**
Alfa 336 50 286 700 40,0 74,70 0,074 25200 4,17E-07
Beta 380 280 100 1300 30,5 130,34
0,129 28800 2,71E-07
Delta 238 100 100 900 464 37,95 0,037 28800 2,84E-06
Gama 340 130 210 900 43,8 140,00
0,138 25200 1,56E-07
Omega
244 100 144 240 49,0
251,63
0,248 25200 1,11E-07
Teta 1126 1000 126 130 52,3 145,06
0,143 82800 9,81E-08
Lambda
134 100 34 1500 31,8 153,19
0,151 118800 2,09E-07
Sigma 163 100 63 900 40,0 307,48
0,303 28800 8,78E-08
Obs: ( * ) A cobertura corresponde à menor distância entre a localização do poço de
extração e os limites do posto; (**) k = coeficiente de permeabilidade intrínseca obtido
através do software Air 2D.
Alguns dados relativos ao aspecto construtivo dos poços de extração e da área de
estudo foram adaptados de forma a aperfeiçoar a aplicabilidade do modelo
numérico, no entanto foram realizadas pequenas adaptações de modo a não
distorcer nenhum dos modelos avaliados. A avaliação dos dados demonstrou ainda
a necessidade da ampliação do tamanho do domínio nos eixos X e Y para alguns
dos casos de estudo. A tabela a seguir apresenta os dados referentes ao perfil
construtivo dos poços de extração e de dimensionamento dos domínios para cada
um dos casos.
140
Tabela 43 – Dados de campo adaptados utilizados no modelo numérico (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Posto
NA
(cm)
Tubo
Liso
(cm)
Seção
Filtrante
(cm)
Cobertura
(cm)
Comprimento
do domínio
(cm)
Linhas Colunas Layers
Largura
Linhas/colunas
(cm)
Alfa 350 50 300 1000 2010 41 41 7 50
Beta 400 300 100 1300 2615 53 53 8 50
Delta 250 100 100 900 1815 37 37 5 50
Gama 350 150 200 900 1815 37 37 7 50
Omega
250 100 150 700 1415 29 29 5 50
Teta 1150
1000
150 700 1415 29 29 23 50
Lambda
150 100 50 1500 3015 61 61 3 50
Sigma 150 100 50 900 1810 37 37 3 50
Para o Posto Alfa o tamanho do domínio nos eixos X e Y foi aumentado em função
do grande raio de influência verificado através da realização do ensaio piloto. Para
os postos Omega e Teta o domínio foi aumentado uma vez que o poço de extração
se localiza a uma distância muito próxima dos limites do posto. Para tal assumiu-se
que a camada impermeabilizante fora dos limites do posto apresenta características
semelhantes à camada do interior do posto.
- Definição do coeficiente de permeabilidade ao ar da camada confinante
Para aplicação do modelo numérico uma das variáveis mais importantes é a
indicação da presença ou não de uma camada confinante na superfície do piso e a
definição do coeficiente de permeabilidade ao ar desta camada. Partindo-se do
princípio de que todas as áreas de estudo apresentam piso de concreto em bom
estado de conservação (fato que na prática não se comprova), adotou-se
inicialmente um coeficiente de permeabilidade intrínseco de 1,0E-10cm
2
para todos
os casos avaliados, obtendo-se assim os raios de influência para cada uma das
áreas.
141
No Anexo B desta dissertação são apresentados os dados de entrada do programa
Air 3D, bem como as respectivas telas iniciais e finais dos programas Preair,
Modflow e Postair.
No Anexo C são apresentados exemplos da saída de dados do programa em forma
de tabela de pressões e tabela de vazões
4.3.2.1 Determinação do Raio de Influência Pelo Critério 01a
Este critério determina que o valor de vácuo efetivo num dado ponto do sistema seja
igual ou superior ao valor percentual de 1,0% da pressão aplicada no poço de
extração.
Realizou-se a aplicação do modelo numérico utilizando-se os dados contidos nas
tabelas apresentadas anteriormente neste item. Inicialmente os raios de influência
encontrados para algumas das áreas estudadas não se mostraram muito
condizentes com os resultados obtidos através dos ensaios piloto realizados.
A partir daí definiu-se por realizar alterações nas condições de contorno dos
modelos de modo a definir condições em que os raios obtidos através destes
apresentassem valores condizentes com os raios obtidos através dos ensaios piloto.
Verificou-se que a condição de contorno que apresenta a maior incerteza dentro do
modelo elaborado é o coeficiente de permeabilidade intrínseco da camada
confinante. Isto ocorre em decorrência da constatação de que pequenas variações
no aspecto construtivo ou no grau de conservação desta camada resulta em
variações deste coeficiente no nível de algumas ordens de grandeza, interferindo
diretamente nos resultados encontrado.
Conforme já informado acima o coeficiente adotado inicialmente foi de 1,0E-10cm
2
para todos os casos avaliados. Num segundo momento variou-se este coeficiente,
elevando ou reduzindo o valor do mesmo até níveis que determinaram raios de
influência em valores condizentes com os raios obtidos através dos ensaios piloto
realizados.
A tabela a seguir apresenta os coeficientes utilizados nas modelagens e os
respectivos raios de influência obtidos para cada um deles, sendo que os valores
destacados em negrito foram os valores mais adequados indicados na comparação
com os raios obtidos nos ensaios piloto realizados.
142
Tabela 44 – Raios de influência obtidos através do modelo numérico
pelo Critério 01a (Fonte: Elaborado pelo autor)
Posto de Combustível
Raio de Influência - Modelagem (Air 3D)
k (cm
2
) - Piso Raio (m)
Alfa
1,0E-07 5,50
1,0E-08 6,0
1,0E
-
10
9,0
Beta
1,0E
-
07
5,0
1,0E-08 6,50
1,0E-10 10,50
Delta
1,0E
-
06
4,50
1,0E-07 6,50
1,0E-10 8,0
Gama
1,0E-08 6,50
1,0E
-
10
8,0
1,0E-12 8,0
Omega
1,0E-06 4,0
1,0E-07 4,0
1,0E-10 6,0
Sem Piso
3,50
Teta
1,0E-07 5,50
1,0E-08 5,50
1,0E
-
10
5,50
Sem Piso 5,50
Lambda
1,0E-07 2,0
1,0E-08 3,50
1,0E-10 12,50
Sem Piso
2,0
Sigma
1,0E-09 5,0
1,0E
-
10
7,0
1,0E-11 7,0
Obs: Critério 01a: pressão em um determinado ponto igual ou superior a 1% da pressão
aplicada no poço de extração.
143
A seguir foram elaborados alguns gráficos a partir dos dados apresentados nas
tabelas acima, os quais apresentam os raios de influência obtidos nos ensaios piloto
e os raios de influência obtidos na modelagem numérica a partir da variação dos
coeficientes de permeabilidade intrínseca. Serão feitos alguns comentários a
respeito dos resultados obtidos no item seguinte deste trabalho.
Figura 40 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na
modelagem numérica pelo critério 01a - Posto Alfa (Fonte: Elaborado pelo
autor)
Figura 41 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na
modelagem numérica pelo critério 01a - Posto Beta (Fonte: Elaborado
pelo autor)
144
Figura 42 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na
modelagem numérica pelo critério 01a - Posto Delta (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Figura 43 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na
modelagem numérica pelo critério 01a - Posto Gama (Fonte: Elaborado
pelo autor)
145
Figura 44 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na
modelagem numérica pelo critério 01a - Posto Omega (Fonte: Elaborado
pelo autor)
Figura 45 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na
modelagem numérica pelo critério 01a - Posto Teta (Fonte: Elaborado
pelo autor)
146
Figura 46 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na
modelagem numérica pelo critério 01a - Posto Lambda (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Figura 47 - Gráfico com o raio de influência obtido no ensaio piloto e na
modelagem numérica pelo critério 01a - Posto Sigma (Fonte: Elaborado
pelo autor)
No Anexo C desta dissertação são apresentados parte dos dados de saída de
pressões, gerados através do programa Air 3D para o Posto Alfa, para um dos
coeficientes adotados. Também é descrita a metodologia utilizada para a obtenção
do raio de influência pelo critério 01a a partir destes dados. Para os demais estudos
147
de caso as tabelas de saída de dados de pressão não são apresentadas devido ao
grande volume de informações geradas.
4.3.2.2 Determinação do Raio de Influência Pelo Critério 01b
Este critério indica que em um determinado ponto do sistema o valor mínimo de
pressão adotado deve ser o equivalente a 0,1”H
2
O (0,0002458 atm).
Analisando-se os valores adotados como referência através do critério 01a, pode-se
observar que o menor valor de pressão aplicado nos ensaios realizados foi de
0,037 atm (Posto Delta), fazendo-se a correlação pode se verificar que o valor
correspondente a 1% da pressão é 0,00037 atm, valor este que é superior ao
indicado pelo critério 01b (0,0002458 atm). Conseqüentemente o valor equivalente a
1% da pressão aplicada nos poços de extração em todos os outros ensaios também
é superior ao valor estabelecido pelo segundo critério.
Logo os raios de influência obtidos por este segundo critério serão superiores aos
valores obtidos pelo apresentado anteriormente. Como os critérios de avaliação são
todos condicionantes para a determinação do raio de influência, não será realizada a
comparação dos resultados obtidos pelo modelo numérico com este segundo critério
de determinação do raio de influência nesta dissertação.
Tabela 45 – Raios de influência obtidos através do modelo numérico pelo
Critério 01b (Fonte: Elaborado pelo autor)
Posto de Combustível
Raio de Influência (metros)
Critério 01a (Relativo)
Critério 01b (Absoluto)
Alfa
9,0 > 9,0
Beta
5,0 > 5,0
Delta
4,50 > 4,50
Gama
8,0 > 8,0
Omega
3,50 > 3,50
Teta
5,50 > 5,50
Lambda
2,0 > 2,0
Sigma
7,0 > 7,0
Obs: Critério 01b: pressão em um determinado ponto igual ou superior a 0,1”H
2
O
(0,0002458 atm).
148
4.3.2.3 Determinação do Raio de Influência Pelo Critério 02
O terceiro critério adotado para comparação nesta dissertação estabelece que a
velocidade do gás em qualquer ponto do sistema seja igual ou superior a 10
-3
cm/s
(3,6cm/h).
O modelo numérico utilizado em cada um dos casos estudados fornece uma saída
de dados contendo a vazão de gás em todos os pontos do domínio. Para a obtenção
dos valores das componentes de velocidade nos três eixos (X, Y e Z) do espaço, em
cada ponto é necessário dividir a vazão obtida em uma face qualquer da célula
avaliada pela área desta face, conforme apresentado abaixo.
Os modelos utilizados para os cálculos da velocidade foram aqueles calculados
utilizando-se o coeficiente de permeabilidade intrínseca (k) que apresentaram os
melhores resultados para os cálculos dos raios de influência a partir do critério 01a.
- Equação para o Cálculo da Velocidade a Partir do Fluxo de Gases
A seguir apresenta-se o método para o cálculo da velocidade em um determinado
ponto do sistema de fluxo elaborado pelo programa Air 3D.
Onde:
Q = vazão resultante do fluxo de gases em uma determinada célula (cm
3
/s);
Qx = vazão do fluxo de gases no sentido x (cm
3
/s);
Qy = vazão do fluxo de gases no sentido y (cm
3
/s);
Qz = vazão do fluxo de gases no sentido z (cm
3
/s);
A = área de uma determinada face da célula (cm
2
), foram definidas células cúbicas,
portanto todas as células tem a mesma área;
q = velocidade aparente (Velocidade de Darcy) resultante em uma determinada
célula (cm/s).
149
A descrição acima indica que o cálculo da velocidade deve ser realizado para cada
uma das faces de uma determinada célula (nos eixos X, Y e Z), sendo
posteriormente efetuada uma soma vetorial destas velocidades propiciando a
obtenção de uma velocidade resultante única para esta célula.
- Correção do cálculo de velocidade considerando a porosidade do solo ao ar
Segundo Ignatius (1999) para a obtenção de um valor mais representativo
da velocidade deve ser realizada a correção da velocidade aparente (q) para a
velocidade média de percolação (v) considerando-se a porosidade aerada do solo
(θ
ar
), logo:
v = velocidade real média (cm/s);
Q = vazão (cm
3
/s);
A = área (cm
2
);
θ
ar
= porosidade aerada do solo;
η = porosidade;
S
w
= grau de saturação;
s
= peso específico dos grãos (N/m
3
);
ω = umidade em base massa (massa de água dividida pela massa de partículas
sólidas);
e = índice de vazios;
w
= peso específico da água (N/m
3
);
150
Tabela 46 – Dados utilizados para o cálculo da porosidade do solo ao ar (Fonte:
Elaborado pelo autor)
Posto de
Combustível
η e ω S
w
θ
ar
Alfa 0,400 0,667 0,074 0,300
0,280 (28,0%)
Beta 0,305 0,439 0,124 0,760
0,073 (7,3%)
Delta 0,464 0,866 0,088 0,274
0,337 (33,7%)
Gama 0,438 0,779 0,120 0,416
0,256 (25,6%)
Omega 0,490 0,96 0,276 0,776
0,110 (11,0%)
Teta 0,523 1,096 0,366 0,903
0,051 (5,1%)
Lambda 0,318 0,466 0,125 0,727
0,087 (8,7%)
Sigma 0,400 0,667 0,130 0,525
0,190 (19,0%)
- Determinação do Raio de Influência
Para a avaliação dos resultados foram considerados os modelos elaborados a partir
de dois valores de k para a camada confinante, sendo que um deles é o que melhor
representou o raio de influência em avaliação através do Critério 01a. Para a
comparação dos resultados com o critério 02 foi calculada a velocidade aparente (q)
obtida em todos os pontos do domínio pré-estabelecido.
As velocidades de cada uma das células do domínio foram calculadas através da
metodologia apresentada anteriormente, para tal o fluxo de gases obtido para cada
um dos eixos X, Y e Z foi dividido pela área de cada face da célula. A resultante
vetorial determinou a velocidade em cada célula e possibilitou a obtenção do raio de
influência. A Tabela 47 a seguir apresenta os raios de influência obtidos através do
critério 2.
De forma conservadora, para a interpretação dos resultados obtidos através dos
modelos numéricos não foi levada em conta a porosidade do solo ao ar, uma vez
que este fator de correção proporciona o aumento na velocidade resultante nas
células, conseqüentemente aumentando o raio de influência.
151
Tabela 47 – Raios de influência obtidos através do modelo numérico pelo
Critério 02 (Fonte: Elaborado pelo autor)
Posto de Combustível
Raio de Influência
-
Modelagem (Air 3D)
k (cm
2
)
–
Piso
Raio (m)
Alfa
1,0E-07 >10,0
1,0E-10 >10,0
Beta
1,0E-07 7,50
1,0E-10 >13,0
Delta
1,0E-06 >9,0
1,0E-10 >9,0
Gama
1,0E-08 >9,0
1,0E-10 >9,0
Omega
Sem Piso 6,0
1,0E-10 >7,0
Teta
Sem Piso >7,0
1,0E-10 >7,0
Lambda
Sem Piso 3,50
1,0E-10 >15,0
Sigma
1,0E-09 >9,0
1,0E-10 >9,0
Obs: Critério 02: velocidade do fluxo de ar em um determinado ponto igual ou superior a
1x10
-3
cm/s (3,6cm/h).
No Anexo C desta dissertação são apresentados parte dos dados de saída de
vazões (nos eixos X, Y e Z), gerados através do programa Air 3D para o Posto Alfa,
para um dos coeficientes adotados. Também é descrita a metodologia utilizada para
a obtenção do raio de influência pelo critério 02 a partir destes dados. Para os
demais estudos de caso as tabelas de saída de dados de vazões não são
apresentadas devido ao grande volume de informações geradas.
152
5 RESULTADOS OBTIDOS
A seguir são apresentados os principais resultados obtidos nesta dissertação em
atendimento aos objetivos pré-estabelecidos para este trabalho.
5.1 Coeficientes de Permeabilidade ao Ar Obtidos
A Tabela 41 no item 4.3.1 apresentou os coeficientes de permeabilidade ao ar (K
ar
)
e de permeabilidade intrínseca (k) obtidos através dos dois métodos utilizados para
o cálculo. Indicou ainda a relação obtida através da divisão entre cada um dos
coeficientes para os dois métodos (k
a
/k
ia
).
A razão de comparação entre os coeficientes obtidos por cada um dos métodos
indica variação de 2,26 a 8,58 vezes. Os resultados obtidos podem ser considerados
satisfatórios e previamente esperados, uma vez que esta variação pode ser
justificada pelo grau de precisão utilizado pelos dois métodos aplicados (fatores de
atrito e perdas de carga considerados) no Air 2D e não considerados na expressão
de Lambe (1974).
153
5.2 Raios de Influência Obtidos Pelos Métodos Aplicados
A Tabela 48 a seguir apresenta um comparativo entre os raios de influência obtido
para os dois métodos utilizados, ensaio piloto e modelagem numérica, sendo que o
segundo método está subdividido considerando-se os três critérios utilizados na
obtenção do raio de influência.
Tabela 48 – Comparação entre os raios de influência obtidos através dos
ensaios piloto e da modelagem numérica (Fonte: Elaborado pelo autor)
Posto de
Combustível
Ensaio
Piloto
Modelagem Numérica
Critério 01a
Critério 01b
Critério 02
Raio (m)
Raio (m)
k (cm
2
) Raio (m)
k (cm
2
) Raio (m)
k (cm
2
)
Alfa
8,0 9,0
1,0E-10
>9,0
1,0E-10
>10,0
1,0E-10
Beta
4,60 5,0
1,0E-07
>5,0
1,0E-07
7,50
1,0E-07
Delta
5,20 4,50
1,0E-06
>4,50
1,0E-06
>9,0
1,0E-06
Gama
8,80 8,0
1,0E-10
>8,0
1,0E-10
>9,0
1,0E-10
Omega
3,40 3,50
Sem Piso
>3,50
Sem Piso
6,0
Sem Piso
Teta
4,20 5,50
1,0E-10
>5,50
1,0E-10
>7,0
1,0E-10
Lambda
1,80 2,0
Sem Piso
>2,0
Sem Piso
3,50
Sem Piso
Sigma
8,40 7,0
1,0E-10
>7,0
1,0E-10
>9,0
1,0E-10
Obs: Critério 01a: pressão em um determinado ponto igual ou superior a 1% da pressão
aplicada no poço de extração.
Critério 01b: pressão em um determinado ponto igual ou superior a 0,1”H
2
O
(0,0002458 ATM).
Critério 02: velocidade do fluxo de ar em um determinado ponto igual ou superior a
1x10
-3
cm/s (3,6cm/h).
k: coeficiente de permeabilidade estimado para a camada de cobertura superficial
(piso do entorno do poço) de forma a igualar o raio de influência obtido na modelagem ao
obtido no ensaio piloto.
154
5.2.1 Raios de Influência Obtidos Através dos Ensaios Piloto
A seguir seguem alguns comentários acerca dos ensaios piloto realizados.
Posto Alfa
O ensaio piloto realizado para esta área apresentou resultados satisfatórios, sendo
que todos os poços de observação monitorados apresentaram leituras de pressão
negativa mensurável e em valores superiores ao critério adotado de 1% do vácuo
aplicado no poço de extração. Portanto os resultados obtidos neste ensaio podem
ser interpretados como representativos e condizentes com a realidade do meio
ensaiado.
Posto Beta
O ensaio piloto realizado para esta área apresentou resultados satisfatórios, sendo
que todos os poços de observação monitorados apresentaram leituras de pressão
negativa mensurável. Dos quatro poços monitorados três apresentaram valores
superiores ao critério adotado de 1% do vácuo aplicado no poço de extração.
Portanto os resultados obtidos neste ensaio podem ser interpretados como
representativos e condizentes com a realidade do meio ensaiado.
Posto Delta
O ensaio piloto realizado para esta área apresentou resultados satisfatórios, sendo
que todos os poços de observação monitorados apresentaram leituras de pressão
negativa mensurável e em valores superiores ao critério adotado de 1% do vácuo
aplicado no poço de extração. Portanto os resultados obtidos neste ensaio podem
ser interpretados como representativos e condizentes com a realidade do meio
ensaiado.
Posto Gama
O ensaio piloto realizado para esta área apresentou resultados satisfatórios, sendo
que todos os poços de observação monitorados apresentaram leituras de pressão
negativa mensurável e em valores superiores ao critério adotado de 1% do vácuo
aplicado no poço de extração. Portanto os resultados obtidos neste ensaio podem
ser interpretados como representativos e condizentes com a realidade do meio
ensaiado.
155
Posto Omega
O ensaio piloto realizado para esta área apresentou resultados satisfatórios, sendo
que todos os poços de observação monitorados apresentaram leituras de pressão
negativa mensurável, no entanto apenas um dos quatro poços apresentou valor
superior ao critério adotado de 1% do vácuo aplicado no poço de extração,
provavelmente devido às características do meio. Os resultados obtidos neste
ensaio indicam um aumento do vácuo observado nos poços com o distanciamento
do poço de extração. Este fato provavelmente ocorreu devido a condições de
heterogeneidade do solo e da presença de caminhos preferênciais para o fluxo de
gases. Portanto os resultados obtidos neste ensaio podem ser interpretados como
representativos e condizentes com a realidade do meio ensaiado.
Posto Teta
O ensaio piloto realizado para esta área apresentou resultados satisfatórios, sendo
que todos os poços de observação monitorados apresentaram leituras de pressão
negativa mensurável, no entanto apenas um dos cinco poços apresentou valor
superior ao critério adotado de 1% do vácuo aplicado no poço de extração,
provavelmente devido às características do meio. Portanto os resultados obtidos
neste ensaio podem ser interpretados como representativos e condizentes com a
realidade do meio ensaiado.
Posto Lambda
O ensaio piloto realizado para esta área não apresentou resultados satisfatórios,
sendo que apenas um dos três poços de observação monitorados apresentou leitura
de pressão negativa mensurável, e em valor inferior ao critério adotado de 1% do
vácuo aplicado no poço de extração. Este resultado foi verificado provavelmente
devido às características do meio ensaiado e da camada confinante presente na
superfície. Verifica-se como grande à possibilidade da ocorrência de caminhos
preferenciais para a circulação dos gases no solo, fator este que pode prejudicar a
aplicação da técnica de extração de vapores do solo nesta área.
Para a obtenção de resultados mais representativos da área seria necessária a
realização de um novo ensaio utilizando os mesmos poços de extração e
monitoramento, neste caso variando algumas condições de operação como pressão
e vazão, ou ainda a execução de ensaios em outras áreas do posto.
156
Posto Sigma
O ensaio piloto realizado para esta área não apresentou resultados satisfatórios,
sendo que apesar de os três poços de observação monitorados apresentaram
leituras de pressão negativa mensuráveis, apenas uma dessas leituras pode ser
considerada representativa, uma vez que as demais leituras foram muito pequenas.
No entanto esta leitura também apresenta valor inferior ao critério adotado de 1% do
vácuo aplicado no poço de extração. Este resultado foi verificado provavelmente
devido às características de heterogeneidade e anisotropia do meio ensaiado.
Verifica-se como grande à possibilidade da ocorrência de caminhos preferenciais
para a circulação dos gases no solo, fator este que pode prejudicar a aplicação da
técnica de extração de vapores do solo nesta área.
Para a obtenção de resultados mais representativos da área seria necessária a
realização de um novo ensaio utilizando os mesmos poços de extração e
monitoramento, neste caso variando algumas condições de operação como pressão
e vazão, ou ainda a execução de ensaios em outras áreas do posto.
5.2.2 Raios de Influência Obtidos Através da Modelagem (Critério 01a)
Para efeito de comparação dos resultados obtidos segundo este critério, com os
resultados obtidos através do ensaio piloto, adotou-se como aceitável, uma variação
em termos de tamanho dos raios de influência de até 20%.
Posto Alfa
Para a determinação do raio de influência segundo este critério não foram
necessárias alterações nas condições de contorno do modelo elaborado
inicialmente. Conforme pode ser observado no gráfico apresentado na Figura 40,
elaborado a partir da variação nos coeficientes de permeabilidade da superfície
confinante, o raio de influência sofre uma grande variação em função da variação
de k (cerca de 3,50 metros).
No entanto a linha de tendência gerada pelo raio de influência do ensaio piloto
intercepta a linha de tendência gerada pelo modelo numérico, para os cálculos
efetuados com o valor de referência de k adotado inicialmente (1,0E-10 cm
2
), o raio
obtido pela modelagem foi 13% maior do que o raio obtido no ensaio, satisfazendo o
critério de comparação pré-estabelecido para esta comparação.
157
Logo pode-se concluir que a camada confinante nesta área apresenta
características de boa qualidade de impermeabilização e que o modelo elaborado foi
capaz de simular com um grau de precisão satisfatório os resultados obtidos no
ensaio piloto, segundo este critério de avaliação.
Posto Beta
Para a determinação do raio de influência segundo este critério foram necessárias
alterações nas condições de contorno do modelo elaborado inicialmente. Conforme
pode ser observado no gráfico apresentado na Figura 41, elaborado a partir da
variação nos coeficientes de permeabilidade da superfície confinante, o raio de
influência sofre uma grande variação em função da variação de k (cerca de
5,50 metros).
Considerando-se o valor de referência de k adotado inicialmente (1,0E-10 cm
2
), o
raio obtido pela modelagem foi muito superior ao valor verificado no ensaio piloto.
Realizando-se uma correção do coeficiente para o valor de 1,0E-07 cm
2
, obteve-se
um raio 9% maior do que o raio obtido no ensaio, satisfazendo assim o critério de
comparação pré-estabelecido para esta comparação.
Logo pode-se concluir que a camada confinante nesta área não apresenta
características de boa qualidade de impermeabilização, no entanto o modelo após
adaptado foi capaz de simular com um grau de precisão satisfatório os resultados
obtidos no ensaio piloto, segundo este critério de avaliação.
Posto Delta
Para a determinação do raio de influência segundo este critério foram necessárias
alterações nas condições de contorno do modelo elaborado inicialmente. Conforme
pode ser observado no gráfico apresentado na Figura 42, elaborado a partir da
variação nos coeficientes de permeabilidade da superfície confinante, o raio de
influência sofre uma grande variação em função da variação de k (cerca de
3,50 metros).
Considerando-se o valor de referência de k adotado inicialmente (1,0E-10 cm
2
), o
raio obtido pela modelagem foi muito superior ao valor verificado no ensaio piloto.
Realizando-se uma correção do coeficiente para o valor de 1,0E-06 cm
2
, obteve-se
158
um raio 13% menor do que o raio obtido no ensaio, satisfazendo assim o critério de
comparação pré-estabelecido para esta comparação.
Logo pode-se concluir que a camada confinante nesta área não apresenta
características de boa qualidade de impermeabilização, no entanto o modelo após
adaptado foi capaz de simular com um grau de precisão satisfatório os resultados
obtidos no ensaio piloto, segundo este critério de avaliação.
Posto Gama
Para a determinação do raio de influência segundo este critério não foram
necessárias alterações nas condições de contorno do modelo elaborado
inicialmente. Conforme pode ser observado no gráfico apresentado na Figura 43,
elaborado a partir da variação nos coeficientes de permeabilidade da superfície
confinante, o raio de influência sofre uma moderada variação em função da variação
de k (cerca de 1,50 metros).
Considerando-se o valor de referência de k adotado inicialmente
(1,0E-10 cm
2
), o raio obtido pela modelagem foi 9% menor do que o raio obtido no
ensaio, satisfazendo o critério de comparação pré-estabelecido. Logo pode-se
concluir que a camada confinante nesta área apresenta características de boa
qualidade de impermeabilização e que o modelo elaborado foi capaz de simular com
um grau de precisão satisfatório os resultados obtidos no ensaio piloto, segundo
este critério de avaliação.
Posto Omega
Para a determinação do raio de influência segundo este critério foram necessárias
alterações nas condições de contorno do modelo elaborado inicialmente. Conforme
pode ser observado no gráfico apresentado na Figura 44, elaborado a partir da
variação nos coeficientes de permeabilidade da superfície confinante, o raio de
influência sofre uma grande variação em função da variação de k (cerca de
2,50 metros).
Considerando-se o valor de referência de k adotado inicialmente (1,0E-10 cm
2
), o
raio obtido pela modelagem foi muito superior ao valor verificado no ensaio piloto.
Realizando-se uma correção do coeficiente, adotando que a área não apresenta
159
camada confinante, obteve-se um raio 3% maior do que o raio obtido no ensaio,
satisfazendo assim o critério de comparação pré-estabelecido para esta
comparação.
Logo pode-se concluir que a camada confinante nesta área não apresenta
características de boa qualidade de impermeabilização (visto que foi elaborado um
modelo considerando a área sem piso), no entanto o modelo após adaptado foi
capaz de simular com um grau de precisão satisfatório os resultados obtidos no
ensaio piloto, segundo este critério de avaliação.
Posto Teta
Para a determinação do raio de influência segundo este critério foram realizadas
alterações nas condições de contorno do modelo elaborado inicialmente, no entanto
estas não surtiram efeito, conforme pode ser observado no gráfico apresentado na
Figura 45, elaborado a partir da variação nos coeficientes de permeabilidade da
superfície confinante, o raio de influência não varia em função da variação de k.
Considerando-se o valor de referência de k adotado inicialmente (1,0E-10 cm
2
), o
raio obtido pela modelagem foi 31% maior do que o raio obtido no ensaio, não
satisfazendo o critério de comparação pré-estabelecido para esta comparação. No
entanto as tentativas de redução do coeficiente de permeabilidade se mostraram
insuficientes para a determinação teórica do raio de influência. No entanto neste
estudo de caso é possível justificar este resultado uma vez que a camada confinante
inferior (nível d’água) apresenta profundidade superior a 10,0 metros, portanto
verifica-se uma grande camada de solo entre a superfície e esta camada fazendo
com que os resultados da modelagem sejam relativamente independentes da
presença da camada de cobertura superficial.
Portanto pode-se concluir que em grandes profundidades do NA a presença ou não
de uma camada confinante não promove alterações significativas no fluxo de
extração de vapores do meio. Feitas estas considerações pode-se concluir que o
modelo elaborado foi capaz de simular com um grau de precisão satisfatório os
resultados obtidos no ensaio piloto, segundo este critério de avaliação.
160
Posto Lambda
Para a determinação do raio de influência segundo este critério foram necessárias
alterações nas condições de contorno do modelo elaborado inicialmente. Conforme
pode ser observado no gráfico apresentado na Figura 46, elaborado a partir da
variação nos coeficientes de permeabilidade da superfície confinante, o raio de
influência sofre uma grande variação em função da variação de k (cerca de
10,50 metros).
Considerando-se o valor de referência de k adotado inicialmente (1,0E-10 cm
2
), o
raio obtido pela modelagem foi muito superior ao valor verificado no ensaio piloto.
Realizando-se uma correção do coeficiente, adotando que a área não apresenta
camada confinante, obteve-se um raio 11% maior do que o raio obtido no ensaio,
satisfazendo assim o critério de comparação pré-estabelecido para esta
comparação.
Logo pode-se concluir que a camada confinante nesta área não apresenta
características de boa qualidade de impermeabilização (visto que foi elaborado um
modelo considerando a área sem piso), no entanto o modelo após adaptado foi
capaz de simular com um grau de precisão satisfatório os resultados obtidos no
ensaio piloto, segundo este critério de avaliação.
Posto Sigma
Para a determinação do raio de influência segundo este critério não foram
necessárias alterações nas condições de contorno do modelo elaborado
inicialmente. Conforme pode ser observado no gráfico apresentado na Figura 47,
elaborado a partir da variação nos coeficientes de permeabilidade da superfície
confinante, o raio de influência sofre uma moderada variação em função da variação
de k (cerca de 2,0 metros).
Considerando-se o valor de referência de k adotado inicialmente
(1,0E-10 cm
2
), o raio obtido pela modelagem foi 17% menor do que o raio obtido no
ensaio, satisfazendo o critério de comparação pré-estabelecido para esta
comparação.
161
Logo pode-se concluir que a camada confinante nesta área apresenta
características de boa qualidade de impermeabilização e que o modelo elaborado foi
capaz de simular com um grau de precisão satisfatório os resultados obtidos no
ensaio piloto, segundo este critério de avaliação.
5.2.3 Raios de Influência Obtidos Através da Modelagem (Critério 01b)
Conforme apresentado no item 4.3.2.2. os raios de influência exatos não foram
determinados segundo este critério de definição uma vez que o critério 01a
apresenta-se mais restritivo para a determinação dos raios de influência.
5.2.4 Raios de Influência Obtidos Através da Modelagem (Critério 02)
A seguir seguem alguns comentários acerca dos modelos elaborados em
comparados com o critério 02.
Posto Alfa
Para a determinação do raio de influência através deste critério foram elaborados
modelos utilizando-se os coeficientes de permeabilidade intrínsecos da camada
confinante de 1,0E-07 cm
2
e
1,0E-10 cm
2
. O raio de influência obtido para ambos foi
superior a 10,0 metros, ou seja, estende-se por todo o domínio pré-determinado
para este modelo.
Desse modo pode-se concluir que presença de uma camada confinante de baixa ou
de alta permeabilidade na superfície não influenciou para a obtenção de um grande
raio de influência, o qual supera em tamanho os raios obtidos através do ensaio
piloto e pela modelagem numérica considerando-se o critério 01a. Apesar deste
critério indicar velocidades relativamente altas, não seria possível garantir que toda a
massa de solo apresentasse uma ventilação adequada em função da baixa
porosidade aerada da área. De forma conservadora o uso deste critério para
definição do raio de influência não seria o mais adequado para este caso.
Posto Beta
Para a determinação do raio de influência através deste critério foram elaborados
modelos utilizando-se os coeficientes de permeabilidade intrínsecos da camada
confinante de 1,0E-07 cm
2
e
1,0E-10 cm
2
. O raio de influência obtido para o primeiro
162
foi de 7,50 metros e para o segundo foi superior a 13,0 metros, ou seja, estende-se
por todo o domínio pré-determinado para este modelo.
Desse modo pode-se concluir que presença de uma camada confinante de baixa ou
de alta permeabilidade na superfície exerceu grande influencia na variação no raio
de influência obtido. Ambos os raios superam em tamanho os raios obtidos através
do ensaio piloto e pela modelagem numérica considerando-se o critério 01a. Apesar
deste critério indicar velocidades relativamente altas, não seria possível garantir que
toda a massa de solo apresentasse uma ventilação adequada em função da baixa
porosidade aerada da área. De forma conservadora o uso deste critério para
definição do raio de influência não seria o mais adequado para este caso.
Posto Delta
Para a determinação do raio de influência através deste critério foram elaborados
modelos utilizando-se os coeficientes de permeabilidade intrínsecos da camada
confinante de 1,0E-06 cm
2
e
1,0E-10 cm
2
. O raio de influência obtido para ambos foi
superior a 9,0 metros, ou seja, estende-se por todo o domínio pré-determinado para
este modelo.
Desse modo pode-se concluir que presença de uma camada confinante de baixa ou
de alta permeabilidade na superfície não influenciou para a obtenção de um grande
raio de influência, o qual supera em tamanho os raios obtidos através do ensaio
piloto e pela modelagem numérica considerando-se o critério 01a. Apesar deste
critério indicar velocidades relativamente altas, não seria possível garantir que toda a
massa de solo apresentasse uma ventilação adequada em função da baixa
porosidade aerada da área. De forma conservadora o uso deste critério para
definição do raio de influência não seria o mais adequado para este caso.
Posto Gama
Para a determinação do raio de influência através deste critério foram elaborados
modelos utilizando-se os coeficientes de permeabilidade intrínsecos da camada
confinante de 1,0E-08 cm
2
e
1,0E-10 cm
2
. O raio de influência obtido para ambos foi
superior a 9,0 metros, ou seja, estende-se por todo o domínio pré-determinado para
este modelo.
163
Desse modo pode-se supor que presença de uma camada confinante de baixa
permeabilidade na superfície influenciou para a obtenção de um grande raio de
influência, o qual supera em tamanho os raios obtidos através do ensaio piloto e
pela modelagem numérica considerando-se o critério 01a. Apesar deste critério
indicar velocidades relativamente altas, não seria possível garantir que toda a massa
de solo apresentasse uma ventilação adequada em função da baixa porosidade
aerada da área. De forma conservadora o uso deste critério para definição do raio
de influência não seria o mais adequado para este caso.
Posto Omega
Para a determinação do raio de influência através deste critério foram elaborados
modelos utilizando-se o coeficiente de permeabilidade intrínseco da camada
confinante de 1,0E-10 cm
2
e sem a presença de uma camada confinante. O raio de
influência obtido para o primeiro foi superior a 7,0 metros, ou seja, estendeu-se por
todo o domínio pré-determinado para este modelo. Para o segundo coeficiente o raio
obtido foi de 6,0 metros.
Desse modo pode-se concluir que presença de uma camada confinante de baixa ou
de alta permeabilidade na superfície exerceu grande influencia na variação no raio
de influência obtido. Ambos os raios superam em tamanho os raios obtidos através
do ensaio piloto e pela modelagem numérica considerando-se o critério 01a. Apesar
deste critério indicar velocidades relativamente altas, não seria possível garantir que
toda a massa de solo apresentasse uma ventilação adequada em função da baixa
porosidade aerada da área. De forma conservadora o uso deste critério para
definição do raio de influência não seria o mais adequado para este caso.
Posto Teta
Para a determinação do raio de influência através deste critério foram elaborados
modelos utilizando-se o coeficiente de permeabilidade intrínseco da camada
confinante de 1,0E-10 cm
2
e sem a presença de uma camada confinante. O raio de
influência obtido para ambos foi superior a 7,0 metros, ou seja, estende-se por todo
o domínio pré-determinado para este modelo.
Desse modo pode-se concluir que presença ou não de uma camada confinante de
baixa na superfície não influenciou para a obtenção de um grande raio de influência,
164
o qual supera em tamanho os raios obtidos através do ensaio piloto e pela
modelagem numérica considerando-se o critério 01a, provavelmente devido à
grande profundidade da seção filtrante do poço de extração. Apesar deste critério
indicar velocidades relativamente altas, não seria possível garantir que toda a massa
de solo apresentasse uma ventilação adequada em função da baixa porosidade
aerada da área. De forma conservadora o uso deste critério para definição do raio
de influência não seria o mais adequado para este caso.
Posto Lambda
Para a determinação do raio de influência através deste critério foram elaborados
modelos utilizando-se o coeficiente de permeabilidade intrínseco da camada
confinante de 1,0E-10 cm
2
e sem a presença de uma camada confinante. O raio de
influência obtido para o primeiro foi superior a 15,0 metros, ou seja, estendeu-se por
todo o domínio pré-determinado para este modelo. Para o segundo coeficiente o raio
obtido foi de 3,50 metros.
Desse modo pode-se concluir que presença de uma camada confinante de baixa ou
de alta permeabilidade na superfície exerceu grande influencia na variação no raio
de influência obtido. Ambos os raios superam em tamanho os raios obtidos através
do ensaio piloto e pela modelagem numérica considerando-se o critério 01a. Apesar
deste critério indicar velocidades relativamente altas, não seria possível garantir que
toda a massa de solo apresentasse uma ventilação adequada em função da baixa
porosidade aerada da área. De forma conservadora o uso deste critério para
definição do raio de influência não seria o mais adequado para este caso.
Posto Sigma
Para a determinação do raio de influência através deste critério foram elaborados
modelos utilizando-se os coeficientes de permeabilidade intrínsecos da camada
confinante de 1,0E-09 cm
2
e
1,0E-10 cm
2
. O raio de influência obtido para ambos foi
superior a 9,0 metros, ou seja, estende-se por todo o domínio pré-determinado para
este modelo.
Desse modo pode-se supor que presença de uma camada confinante de baixa
permeabilidade na superfície influenciou para a obtenção de um grande raio de
influência, o qual supera em tamanho os raios obtidos através do ensaio piloto e
165
pela modelagem numérica considerando-se o critério 01a. Apesar deste critério
indicar velocidades relativamente altas, não seria possível garantir que toda a massa
de solo apresentasse uma ventilação adequada em função da baixa porosidade
aerada da área. De forma conservadora o uso deste critério para definição do raio
de influência não seria o mais adequado para este caso.
5.3 Considerações Sobre os Métodos Avaliados
5.3.1 Determinação do Raio Através de Ensaios Piloto
A utilização deste método apresenta uma série de aspectos positivos dentre as
quais se podem citar:
Durante a execução das sondagens para instalação dos poços de extração e
observação podem ser coletadas informações adicionais da área como aspectos da
litologia local e da contaminação no solo, bem como podem ser coletadas amostras
para análises físicas (geotécnicas) e químicas (compostos químicos de interesse);
Os resultados obtidos representam condições reais de operação de um
sistema de remediação e os resultados obtidos nos ensaios retratam grande parte
das heterogeneidades e implicações constantes na geologia local;
Os resultados obtidos levam em conta a real influência das condições de
contorno do modelo, como o nível de resistência de uma determinada camada
confinante à infiltração de gases da atmosfera no solo;
Os dados obtidos possibilitam a determinação do coeficiente de
permeabilidade ao ar para o meio estudado;
A elevada precisão das informações obtidas pelos ensaios possibilita a
elaboração de um projeto de remediação mais conciso e eficaz propiciando a
redução de custos futuros e de tempo de remediação.
Esta metodologia possui também alguns aspectos negativos dentre os quais se
destacam:
Custos elevados relacionados à instalação dos poços de extração e de
observação para o ensaio;
166
Custos elevados relacionados à preparação, mobilização e montagem dos
equipamentos para realização dos ensaios piloto;
Custos elevados relacionados à execução dos ensaios piloto, envolvendo
uma equipe técnica qualificada;
Tempo necessário para a elaboração dos planos e projetos de trabalho para
as atividades a serem realizadas em campo;
Tempo necessário para a instalação dos poços a serem utilizados no ensaio
piloto;
Tempo necessário para a execução do ensaio piloto e compilação das
informações obtidas através dos ensaios;
A estimativa dos coeficientes de permeabilidade ao ar considera que o solo é
um meio homogêneo, isotrópico e com um único coeficiente de permeabilidade.
5.3.2 Determinação do Raio Através de Modelagem Numérica
A utilização deste método apresenta uma série de aspectos positivos dentre as
quais se podem citar:
Os dados necessários para a elaboração de modelos são obtidos através de
estudos prévios de investigação realizados na área;
Os custos para a elaboração dos modelos são relativamente baixos quando
comparados a ensaios piloto tradicionais, no entanto exigem uma mão de obra
qualificada tecnicamente;
O tempo total para a elaboração do modelo e obtenção dos resultados é
relativamente baixo quando comparado a ensaios piloto tradicionais;
Os custos e o tempo de duração relacionados aos trabalhos de campo
necessários para a obtenção de informações para a modelagem são relativamente
baixos quando comparados aos ensaios piloto;
Podem ser adotados diferentes critérios para a definição de raios de
influências baseados em pressão e em velocidade.
167
Esta metodologia possui também alguns aspectos negativos dentre os quais se
destacam:
Para a elaboração de um modelo numérico confiável também é necessária a
execução de trabalhos de campo visando à obtenção do coeficiente de
permeabilidade ao ar do solo (K), podem ser necessários muitos ensaios se o meio
apresentar camadas com características distintas;
O uso de modelos matemáticos muito simplificados não considera algumas
variáveis que podem influenciar na operação de um sistema de extração como a
heterogeneidade e a anisotropia do solo;
A obtenção de resultados imprecisos pode levar a elaboração de projetos de
remediação inadequados resultando no aumento dos custos e do tempo necessário
à realização de um processo de remediação.
168
6 CONCLUSÕES
A avaliação dos resultados obtidos nesta dissertação, através dos ensaios de campo
e das modelagens numéricas elaboradas, permitiram concluir que:
Realização de Ensaios piloto
A realização de ensaios piloto apresentou-se como uma etapa necessária
para a determinação do raio de influência de poços de extração de vapores, graças
à elevada dependência do raio em relação ao desempenho da camada confinante
na superfície do terreno, conforme verificado nas modelagens realizadas;
Os ensaios realizados em 25% das áreas, correspondente aos postos
Lambda e Sigma, não apresentaram resultados satisfatórios uma vez que os poços
de observação utilizados no ensaio não apresentaram os resultados de vácuo
esperados.
Determinação dos Coeficientes de Permeabilidade
O uso de um modelo numérico, o software Air 2D, apresentou uma boa
eficiência para a obtenção dos coeficientes de permeabilidade ao ar do solo a partir
dos dados obtidos nos ensaios piloto, para os casos estudados;
O uso de expressão que considera o fluxo de ar como incompressível,
também apresentou uma boa eficiência para a obtenção dos coeficientes de
permeabilidade ao ar, a partir dos mesmos dados utilizados no modelo numérico,
para os casos estudados;
Os valores obtidos através dos modelos numéricos foram superiores aos
obtidos pela expressão para fluxo incompressível, com resultados que variaram de
2,26 a 8,58 vezes maiores;
Alguns dos casos estudados apresentaram valores elevados de coeficientes
de permeabilidade ao ar, especialmente o aqui denominado Posto Delta, indicando a
possibilidade de haver falhas técnicas na execução deste ensaio. Dentre as
potenciais falhas podem ter ocorrido problemas no perfil construtivo e no selo da
porção lisa do tubo de extração ocasionando a entrada de ar atmosférico no interior
do mesmo por este caminho. Também se levanta a possibilidade da ocorrência de
falhas no método de medição da velocidade do fluxo de gases extraídos do solo.
169
Elaboração de Modelos Numéricos
Verifica-se que a presença de uma camada confinante na superfície das
áreas para as quais foram elaborados modelos numéricos para extração de vapores,
interferiu diretamente na determinação do raio de influência dos poços de extração
para todos os critérios de definição adotados;
A elaboração de modelos numéricos, feito neste estudo através do software
Air 3D, se apresentou como uma alternativa técnica aplicável para a determinação
do raio de influência de poços de extração de vapores para todos os casos
avaliados;
A elaboração de modelos numéricos, feito neste estudo através do software
Air 3D, se apresentou como uma boa ferramenta para a verificação da qualidade da
camada de cobertura, do ponto de vista de impermeabilização, quando se compara
os raios de influência obtidos, com os indicados nos ensaios piloto;
Considerando-se a presença de uma camada confinante de baixa
permeabilidade (k=1,0E-10cm
2
) e o critério de mínima pressão no domínio igual a
1% da pressão aplicada no poço de extração, para determinação do raio de
influência, os resultados obtidos pelo modelo foram condizentes com os obtidos
através dos ensaios piloto para 50% dos casos avaliados, ou seja para os postos
Alfa, Gama, Teta e Sigma;
Esta mesma análise indica que em 25% dos casos avaliados, ou seja os
postos Beta e Delta, foi necessário o aumento do coeficiente de permeabilidade da
camada confinante, para a obtenção de um raio de influência condizente com o
obtido nos ensaios pilotos. Este fato pode indicar que nestes casos a camada
confinante apesar de presente, oferece algumas condições favoráveis para a
passagem de gases da atmosfera para a zona não saturada do solo;
Para os 25% dos casos restantes avaliados, ou seja os postos Omega e
Lambda, foi necessário elaborar um modelo sem a presença de camada confinante,
para a obtenção de um raio de influência condizente com o obtido nos ensaios
pilotos. Este fato pode indicar que nestes casos a camada confinante apesar de
presente, não oferece resistência alguma à passagem de gases da atmosfera para a
zona não saturada do solo;
170
No Posto Teta, que é a única das áreas estudadas que apresentou um nível
d’água profundo, com profundidade superior a 11,0 metros, a presença de uma
camada confinante na superfície não influenciou o raio de influência obtido através
do modelo numérico elaborado, indicando que em áreas que apresentam o nível
d’água profundo, o desempenho da técnica de extração de vapores é independente
da qualidade da camada de cobertura.
Critérios para Determinação do Raio de Influência
Para a determinação do raio de influência do poço de extração de vapores,
recomenda-se a análise conjunta dos três critérios em cada caso e posteriormente
um julgamento técnico crítico. Em relação à aplicabilidade de cada um dos critérios
seguem algumas observações a seguir;
O critério 01a - de mínima pressão no domínio igual a 1% da pressão aplicada
no poço de extração - não apresentou bons resultados quando um vácuo muito
baixo é aplicado no poço de extração;
O critério 01b - de mínima pressão no domínio igual a 1/10 de polegada de
coluna d’água - indicou que se a permeabilidade ao ar for muito baixa, o solo não
permite a obtenção de velocidades adequadas de fluxo;
O critério 02 - de mínima velocidade de ar no domínio igual a 0,001cm/s -
indicou que, se a porosidade aerada for muito baixa, o raio de influência obtido tende
a ser muito grande, sendo no entanto o volume de solo ventilado muito baixo.
Conclusões Gerais
A determinação de raios de influência através de ensaios piloto é etapa
necessária no dimensionamento de um sistema de extração de vapores do subsolo;
A determinação de raios de influência através de modelagens numéricas é
eficiente, tendo apresentado resultados satisfatórios em aproximadamente 50% dos
casos estudados, desde que as condições de contorno estejam muito bem definidas;
A metodologia mais adequada para o dimensionamento de um sistema de
extração de vapores do subsolo, é a realização de ensaios piloto e a elaboração de
uma modelagem numérica, a partir de ensaios de permeabilidade ao ar
representativos do subsolo local, com a posterior comparação dos resultados
obtidos através dos dois métodos visando melhor definição do raio de influência dos
poços de extração.
171
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ANEXO A – Informações Relativas aos Estudos de Caso
ANEXO B – Dados de Entrada dos Programas de Modelagem Numérica
Tela inicial do Programa Air 2D executado no Prompt de Comando
Tela inicial do Programa Air 3D (PREAIR) executado no Prompt de Comando
Tela final do Programa Air 3D (PREAIR) executado no Prompt de Comando
Tela inicial do Programa Air 3D (MODFLOW) executado no Prompt de
Comando
Tela final do Programa Air 3D (MODFLOW) executado no Prompt de Comando
Tela inicial do Programa Air 3D (POSTAIR) executado no Prompt de Comando
Tela inicial do Programa Air 3D (POSTAIR) executado no Prompt de Comando
ANEXO C – Dados de Saída dos Programas de Modelagem Numérica
Exemplo de dados parciais de saída de Pressões do programa Air 3D – Posto Alfa
Linha (X) Coluna (Y) Layer (Z) Pressão (ATM) X Y Z
25.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 1 1 1
75.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 2 1 1
125.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 3 1 1
175.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 4 1 1
225.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 5 1 1
275.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 6 1 1
325.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 7 1 1
375.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 8 1 1
425.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 9 1 1
475.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 10 1 1
525.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 11 1 1
575.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 12 1 1
625.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 13 1 1
675.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 14 1 1
725.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 15 1 1
775.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 16 1 1
825.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 17 1 1
875.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 18 1 1
925.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 19 1 1
975.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 20 1 1
1005.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 21 1 1
1035.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 22 1 1
1085.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 23 1 1
1135.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 24 1 1
1185.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 25 1 1
1235.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 26 1 1
1285.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 27 1 1
1335.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 28 1 1
1385.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 29 1 1
1435.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 30 1 1
1485.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 31 1 1
1535.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 32 1 1
1585.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 33 1 1
1635.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 34 1 1
1685.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 35 1 1
1735.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 36 1 1
1785.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 37 1 1
1835.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 38 1 1
1885.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 39 1 1
1935.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 40 1 1
1985.00000 25.00000 -25.00000 .10000000E+01 41 1 1
25.00000 75.00000 -25.00000 .10000000E+01 1 2 1
75.00000 75.00000 -25.00000 .99996660E+00 2 2 1
125.00000 75.00000 -25.00000 .99993300E+00 3 2 1
175.00000 75.00000 -25.00000 .99989940E+00 4 2 1
225.00000 75.00000 -25.00000 .99986580E+00 5 2 1
275.00000 75.00000 -25.00000 .99983230E+00 6 2 1
325.00000 75.00000 -25.00000 .99979890E+00 7 2 1
375.00000 75.00000 -25.00000 .99976580E+00 8 2 1
425.00000 75.00000 -25.00000 .99973310E+00 9 2 1
475.00000 75.00000 -25.00000 .99970110E+00 10 2 1
525.00000 75.00000 -25.00000 .99967000E+00 11 2 1
575.00000 75.00000 -25.00000 .99964010E+00 12 2 1
625.00000 75.00000 -25.00000 .99961180E+00 13 2 1
675.00000 75.00000 -25.00000 .99958560E+00 14 2 1
725.00000 75.00000 -25.00000 .99956180E+00 15 2 1
775.00000 75.00000 -25.00000 .99954100E+00 16 2 1
825.00000 75.00000 -25.00000 .99952360E+00 17 2 1
875.00000 75.00000 -25.00000 .99951010E+00 18 2 1
925.00000 75.00000 -25.00000 .99950070E+00 19 2 1
975.00000 75.00000 -25.00000 .99949570E+00 20 2 1
1005.00000 75.00000 -25.00000 .99949540E+00 21 2 1
1035.00000 75.00000 -25.00000 .99949570E+00 22 2 1
1085.00000 75.00000 -25.00000 .99950070E+00 23 2 1
1135.00000 75.00000 -25.00000 .99951010E+00 24 2 1
1185.00000 75.00000 -25.00000 .99952360E+00 25 2 1
1235.00000 75.00000 -25.00000 .99954100E+00 26 2 1
1285.00000 75.00000 -25.00000 .99956180E+00 27 2 1
1335.00000 75.00000 -25.00000 .99958560E+00 28 2 1
1385.00000 75.00000 -25.00000 .99961180E+00 29 2 1
1435.00000 75.00000 -25.00000 .99964010E+00 30 2 1
1485.00000 75.00000 -25.00000 .99967000E+00 31 2 1
1535.00000 75.00000 -25.00000 .99970110E+00 32 2 1
1585.00000 75.00000 -25.00000 .99973310E+00 33 2 1
1635.00000 75.00000 -25.00000 .99976580E+00 34 2 1
1685.00000 75.00000 -25.00000 .99979890E+00 35 2 1
1735.00000 75.00000 -25.00000 .99983230E+00 36 2 1
1785.00000 75.00000 -25.00000 .99986580E+00 37 2 1
1835.00000 75.00000 -25.00000 .99989940E+00 38 2 1
1885.00000 75.00000 -25.00000 .99993300E+00 39 2 1
1935.00000 75.00000 -25.00000 .99996660E+00 40 2 1
1985.00000 75.00000 -25.00000 .10000000E+01 41 2 1
25.00000 125.00000 -25.00000 .10000000E+01 1 3 1
75.00000 125.00000 -25.00000 .99993300E+00 2 3 1
125.00000 125.00000 -25.00000 .99986580E+00 3 3 1
175.00000 125.00000 -25.00000 .99979850E+00 4 3 1
225.00000 125.00000 -25.00000 .99973120E+00 5 3 1
275.00000 125.00000 -25.00000 .99966410E+00 6 3 1
325.00000 125.00000 -25.00000 .99959730E+00 7 3 1
375.00000 125.00000 -25.00000 .99953090E+00 8 3 1
425.00000 125.00000 -25.00000 .99946530E+00 9 3 1
475.00000 125.00000 -25.00000 .99940090E+00 10 3 1
525.00000 125.00000 -25.00000 .99933830E+00 11 3 1
575.00000 125.00000 -25.00000 .99927810E+00 12 3 1
625.00000 125.00000 -25.00000 .99922110E+00 13 3 1
675.00000 125.00000 -25.00000 .99916820E+00 14 3 1
725.00000 125.00000 -25.00000 .99912020E+00 15 3 1
775.00000 125.00000 -25.00000 .99907820E+00 16 3 1
825.00000 125.00000 -25.00000 .99904300E+00 17 3 1
875.00000 125.00000 -25.00000 .99901550E+00 18 3 1
925.00000 125.00000 -25.00000 .99899640E+00 19 3 1
975.00000 125.00000 -25.00000 .99898620E+00 20 3 1
1005.00000 125.00000 -25.00000 .99898570E+00 21 3 1
1035.00000 125.00000 -25.00000 .99898620E+00 22 3 1
1085.00000 125.00000 -25.00000 .99899640E+00 23 3 1
1135.00000 125.00000 -25.00000 .99901550E+00 24 3 1
1185.00000 125.00000 -25.00000 .99904300E+00 25 3 1
1235.00000 125.00000 -25.00000 .99907820E+00 26 3 1
1285.00000 125.00000 -25.00000 .99912020E+00 27 3 1
1335.00000 125.00000 -25.00000 .99916820E+00 28 3 1
1385.00000 125.00000 -25.00000 .99922110E+00 29 3 1
1435.00000 125.00000 -25.00000 .99927810E+00 30 3 1
1485.00000 125.00000 -25.00000 .99933830E+00 31 3 1
1535.00000 125.00000 -25.00000 .99940090E+00 32 3 1
1585.00000 125.00000 -25.00000 .99946530E+00 33 3 1
1635.00000 125.00000 -25.00000 .99953090E+00 34 3 1
1685.00000 125.00000 -25.00000 .99959730E+00 35 3 1
1735.00000 125.00000 -25.00000 .99966410E+00 36 3 1
1785.00000 125.00000 -25.00000 .99973120E+00 37 3 1
1835.00000 125.00000 -25.00000 .99979850E+00 38 3 1
1885.00000 125.00000 -25.00000 .99986580E+00 39 3 1
1935.00000 125.00000 -25.00000 .99993300E+00 40 3 1
1985.00000 125.00000 -25.00000 .10000000E+01 41 3 1
25.00000 175.00000 -25.00000 .10000000E+01 1 4 1
75.00000 175.00000 -25.00000 .99989940E+00 2 4 1
125.00000 175.00000 -25.00000 .99979850E+00 3 4 1
175.00000 175.00000 -25.00000 .99969760E+00 4 4 1
225.00000 175.00000 -25.00000 .99959650E+00 5 4 1
275.00000 175.00000 -25.00000 .99949570E+00 6 4 1
325.00000 175.00000 -25.00000 .99939500E+00 7 4 1
375.00000 175.00000 -25.00000 .99929500E+00 8 4 1
425.00000 175.00000 -25.00000 .99919600E+00 9 4 1
475.00000 175.00000 -25.00000 .99909880E+00 10 4 1
525.00000 175.00000 -25.00000 .99900400E+00 11 4 1
575.00000 175.00000 -25.00000 .99891270E+00 12 4 1
625.00000 175.00000 -25.00000 .99882610E+00 13 4 1
675.00000 175.00000 -25.00000 .99874560E+00 14 4 1
725.00000 175.00000 -25.00000 .99867240E+00 15 4 1
775.00000 175.00000 -25.00000 .99860820E+00 16 4 1
825.00000 175.00000 -25.00000 .99855420E+00 17 4 1
875.00000 175.00000 -25.00000 .99851210E+00 18 4 1
925.00000 175.00000 -25.00000 .99848280E+00 19 4 1
975.00000 175.00000 -25.00000 .99846730E+00 20 4 1
1005.00000 175.00000 -25.00000 .99846640E+00 21 4 1
1035.00000 175.00000 -25.00000 .99846730E+00 22 4 1
1085.00000 175.00000 -25.00000 .99848280E+00 23 4 1
1135.00000 175.00000 -25.00000 .99851210E+00 24 4 1
1185.00000 175.00000 -25.00000 .99855420E+00 25 4 1
1235.00000 175.00000 -25.00000 .99860820E+00 26 4 1
1285.00000 175.00000 -25.00000 .99867240E+00 27 4 1
1335.00000 175.00000 -25.00000 .99874560E+00 28 4 1
1385.00000 175.00000 -25.00000 .99882610E+00 29 4 1
1435.00000 175.00000 -25.00000 .99891270E+00 30 4 1
1485.00000 175.00000 -25.00000 .99900400E+00 31 4 1
1535.00000 175.00000 -25.00000 .99909880E+00 32 4 1
1585.00000 175.00000 -25.00000 .99919600E+00 33 4 1
1635.00000 175.00000 -25.00000 .99929500E+00 34 4 1
1685.00000 175.00000 -25.00000 .99939500E+00 35 4 1
1735.00000 175.00000 -25.00000 .99949570E+00 36 4 1
1785.00000 175.00000 -25.00000 .99959650E+00 37 4 1
1835.00000 175.00000 -25.00000 .99969760E+00 38 4 1
1885.00000 175.00000 -25.00000 .99979850E+00 39 4 1
1935.00000 175.00000 -25.00000 .99989940E+00 40 4 1
1985.00000 175.00000 -25.00000 .10000000E+01 41 4 1
25.00000 225.00000 -25.00000 .10000000E+01 1 5 1
75.00000 225.00000 -25.00000 .99986580E+00 2 5 1
125.00000 225.00000 -25.00000 .99973120E+00 3 5 1
Exemplo de dados parciais de saída de Vazões do programa Air 3D – Posto Alfa
Vazões na Linha 21
na face direita da célula (AVR)
Coluna (Y) Layer (Z) Vazão (cm
3
/s) Y Z
25.00000 5.00000 .00000000E+00 1 0
75.00000 5.00000 .00000000E+00 2 0
125.00000 5.00000 .00000000E+00 3 0
175.00000 5.00000 .00000000E+00 4 0
225.00000 5.00000 .00000000E+00 5 0
275.00000 5.00000 .00000000E+00 6 0
325.00000 5.00000 .00000000E+00 7 0
375.00000 5.00000 .00000000E+00 8 0
425.00000 5.00000 .00000000E+00 9 0
475.00000 5.00000 .00000000E+00 10 0
525.00000 5.00000 .00000000E+00 11 0
575.00000 5.00000 .00000000E+00 12 0
625.00000 5.00000 .00000000E+00 13 0
675.00000 5.00000 .00000000E+00 14 0
725.00000 5.00000 .00000000E+00 15 0
775.00000 5.00000 .00000000E+00 16 0
825.00000 5.00000 .00000000E+00 17 0
875.00000 5.00000 .00000000E+00 18 0
925.00000 5.00000 .00000000E+00 19 0
975.00000 5.00000 .00000000E+00 20 0
1005.00000 5.00000 .00000000E+00 21 0
1035.00000 5.00000 .00000000E+00 22 0
1085.00000 5.00000 .00000000E+00 23 0
1135.00000 5.00000 .00000000E+00 24 0
1185.00000 5.00000 .00000000E+00 25 0
1235.00000 5.00000 .00000000E+00 26 0
1285.00000 5.00000 .00000000E+00 27 0
1335.00000 5.00000 .00000000E+00 28 0
1385.00000 5.00000 .00000000E+00 29 0
1435.00000 5.00000 .00000000E+00 30 0
1485.00000 5.00000 .00000000E+00 31 0
1535.00000 5.00000 .00000000E+00 32 0
1585.00000 5.00000 .00000000E+00 33 0
1635.00000 5.00000 .00000000E+00 34 0
1685.00000 5.00000 .00000000E+00 35 0
1735.00000 5.00000 .00000000E+00 36 0
1785.00000 5.00000 .00000000E+00 37 0
1835.00000 5.00000 .00000000E+00 38 0
1885.00000 5.00000 .00000000E+00 39 0
1935.00000 5.00000 .00000000E+00 40 0
1985.00000 5.00000 .00000000E+00 41 0
25.00000 -25.00000 .12116400E+02 1 1
75.00000 -25.00000 .12233140E+02 2 1
125.00000 -25.00000 .12463590E+02 3 1
175.00000 -25.00000 .12813880E+02 4 1
225.00000 -25.00000 .13293670E+02 5 1
275.00000 -25.00000 .13916810E+02 6 1
325.00000 -25.00000 .14702540E+02 7 1
375.00000 -25.00000 .15677070E+02 8 1
425.00000 -25.00000 .16876030E+02 9 1
475.00000 -25.00000 .18348160E+02 10 1
525.00000 -25.00000 .20160830E+02 11 1
575.00000 -25.00000 .22408650E+02 12 1
625.00000 -25.00000 .25226770E+02 13 1
675.00000 -25.00000 .28810850E+02 14 1
725.00000 -25.00000 .33443150E+02 15 1
775.00000 -25.00000 .39504770E+02 16 1
825.00000 -25.00000 .47356250E+02 17 1
875.00000 -25.00000 .56543650E+02 18 1
925.00000 -25.00000 .61733280E+02 19 1
975.00000 -25.00000 .00000000E+00 20 1
1005.00000 -25.00000 .00000000E+00 21 1
1035.00000 -25.00000 -.61895470E+02 22 1
1085.00000 -25.00000 -.56679330E+02 23 1
1135.00000 -25.00000 -.47451180E+02 24 1
1185.00000 -25.00000 -.39570690E+02 25 1
1235.00000 -25.00000 -.33490300E+02 26 1
1285.00000 -25.00000 -.28845790E+02 27 1
1335.00000 -25.00000 -.25253520E+02 28 1
1385.00000 -25.00000 -.22429740E+02 29 1
1435.00000 -25.00000 -.20177880E+02 30 1
1485.00000 -25.00000 -.18362270E+02 31 1
1535.00000 -25.00000 -.16887960E+02 32 1
1585.00000 -25.00000 -.15687360E+02 33 1
1635.00000 -25.00000 -.14711590E+02 34 1
1685.00000 -25.00000 -.13924910E+02 35 1
1735.00000 -25.00000 -.13301050E+02 36 1
1785.00000 -25.00000 -.12820740E+02 37 1
1835.00000 -25.00000 -.12470070E+02 38 1
1885.00000 -25.00000 -.12239380E+02 39 1
1935.00000 -25.00000 -.12122520E+02 40 1
1985.00000 -25.00000 .00000000E+00 41 1
25.00000 -75.00000 .12129610E+02 1 2
75.00000 -75.00000 .12246650E+02 2 2
125.00000 -75.00000 .12477730E+02 3 2
175.00000 -75.00000 .12829080E+02 4 2
225.00000 -75.00000 .13310530E+02 5 2
275.00000 -75.00000 .13936270E+02 6 2
325.00000 -75.00000 .14726040E+02 7 2
375.00000 -75.00000 .15706970E+02 8 2
425.00000 -75.00000 .16916310E+02 9 2
475.00000 -75.00000 .18405760E+02 10 2
525.00000 -75.00000 .20248430E+02 11 2
575.00000 -75.00000 .22550660E+02 12 2
625.00000 -75.00000 .25473620E+02 13 2
675.00000 -75.00000 .29276430E+02 14 2
725.00000 -75.00000 .34413970E+02 15 2
775.00000 -75.00000 .41799870E+02 16 2
825.00000 -75.00000 .53732640E+02 17 2
875.00000 -75.00000 .79440600E+02 18 2
925.00000 -75.00000 .20263330E+03 19 2
975.00000 -75.00000 .18267400E+04 20 2
1005.00000 -75.00000 -.19190230E+04 21 2
1035.00000 -75.00000 -.20439920E+03 22 2
1085.00000 -75.00000 -.79708940E+02 23 2
1135.00000 -75.00000 -.53854930E+02 24 2
1185.00000 -75.00000 -.41873690E+02 25 2
1235.00000 -75.00000 -.34463910E+02 26 2
1285.00000 -75.00000 -.29312510E+02 27 2
1335.00000 -75.00000 -.25500900E+02 28 2
1385.00000 -75.00000 -.22572010E+02 29 2
1435.00000 -75.00000 -.20265630E+02 30 2
1485.00000 -75.00000 -.18419960E+02 31 2
1535.00000 -75.00000 -.16928300E+02 32 2
1585.00000 -75.00000 -.15717300E+02 33 2
1635.00000 -75.00000 -.14735110E+02 34 2
1685.00000 -75.00000 -.13944390E+02 35 2
1735.00000 -75.00000 -.13317930E+02 36 2
1785.00000 -75.00000 -.12835960E+02 37 2
1835.00000 -75.00000 -.12484230E+02 38 2
1885.00000 -75.00000 -.12252910E+02 39 2
1935.00000 -75.00000 -.12135740E+02 40 2
1985.00000 -75.00000 .00000000E+00 41 2
25.00000 -125.00000 .12141350E+02 1 3
75.00000 -125.00000 .12258810E+02 2 3
125.00000 -125.00000 .12490790E+02 3 3
175.00000 -125.00000 .12843690E+02 4 3
225.00000 -125.00000 .13327650E+02 5 3
275.00000 -125.00000 .13957390E+02 6 3
325.00000 -125.00000 .14753580E+02 7 3
375.00000 -125.00000 .15744870E+02 8 3
425.00000 -125.00000 .16971240E+02 9 3
475.00000 -125.00000 .18489190E+02 10 3
525.00000 -125.00000 .20380750E+02 11 3
575.00000 -125.00000 .22769410E+02 12 3
625.00000 -125.00000 .25850960E+02 13 3
675.00000 -125.00000 .29957940E+02 14 3
725.00000 -125.00000 .35708320E+02 15 3
775.00000 -125.00000 .44387370E+02 16 3
825.00000 -125.00000 .59119060E+02 17 3
875.00000 -125.00000 .90641600E+02 18 3
925.00000 -125.00000 .22160400E+03 19 3
975.00000 -125.00000 .17609560E+04 20 3
1005.00000 -125.00000 -.18466380E+04 21 3
1035.00000 -125.00000 -.22372050E+03 22 3
1085.00000 -125.00000 -.90991370E+02 23 3
1135.00000 -125.00000 -.59267180E+02 24 3
1185.00000 -125.00000 -.44470630E+02 25 3
1235.00000 -125.00000 -.35762090E+02 26 3
1285.00000 -125.00000 -.29995730E+02 27 3
1335.00000 -125.00000 -.25879060E+02 28 3
1385.00000 -125.00000 -.22791190E+02 29 3
1435.00000 -125.00000 -.20398180E+02 30 3
1485.00000 -125.00000 -.18503520E+02 31 3
1535.00000 -125.00000 -.16983300E+02 32 3
1585.00000 -125.00000 -.15755250E+02 33 3
1635.00000 -125.00000 -.14762680E+02 34 3
1685.00000 -125.00000 -.13965540E+02 35 3
1735.00000 -125.00000 -.13335070E+02 36 3
1785.00000 -125.00000 -.12850570E+02 37 3
1835.00000 -125.00000 -.12497300E+02 38 3
1885.00000 -125.00000 -.12265080E+02 39 3
1935.00000 -125.00000 -.12147500E+02 40 3
1985.00000 -125.00000 .00000000E+00 41 3
25.00000 -175.00000 .12151360E+02 1 4
75.00000 -175.00000 .12269280E+02 2 4
Exemplo de dados parciais de saída de Vazões do programa Air 3D – Posto Alfa
Vazões na Linha 21
na face frontal da célula (AVF)
Coluna (Y) Layer (Z) Vazão (cm
3
/s) Y Z
25.00000 5.00000 .00000000E+00 1 0
75.00000 5.00000 .00000000E+00 2 0
125.00000 5.00000 .00000000E+00 3 0
175.00000 5.00000 .00000000E+00 4 0
225.00000 5.00000 .00000000E+00 5 0
275.00000 5.00000 .00000000E+00 6 0
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1935.00000 -25.00000 -.54653600E-01 40 1
1985.00000 -25.00000 .00000000E+00 41 1
25.00000 -75.00000 .00000000E+00 1 2
75.00000 -75.00000 -.54720400E-01 2 2
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925.00000 -75.00000 -.55656500E+02 19 2
975.00000 -75.00000 -.74375740E+03 20 2
1005.00000 -75.00000 -.19190230E+04 21 2
1035.00000 -75.00000 -.74375740E+03 22 2
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1435.00000 -75.00000 -.11898700E+01 30 2
1485.00000 -75.00000 -.93921170E+00 31 2
1535.00000 -75.00000 -.75079230E+00 32 2
1585.00000 -75.00000 -.60423870E+00 33 2
1635.00000 -75.00000 -.48665520E+00 34 2
1685.00000 -75.00000 -.38953200E+00 35 2
1735.00000 -75.00000 -.30703940E+00 36 2
1785.00000 -75.00000 -.23503750E+00 37 2
1835.00000 -75.00000 -.17047400E+00 38 2
1885.00000 -75.00000 -.11100110E+00 39 2
1935.00000 -75.00000 -.54720320E-01 40 2
1985.00000 -75.00000 .00000000E+00 41 2
25.00000 -125.00000 .00000000E+00 1 3
75.00000 -125.00000 -.54786190E-01 2 3
125.00000 -125.00000 -.11113980E+00 3 3
175.00000 -125.00000 -.17070100E+00 4 3
225.00000 -125.00000 -.23538190E+00 5 3
275.00000 -125.00000 -.30755240E+00 6 3
325.00000 -125.00000 -.39030410E+00 7 3
375.00000 -125.00000 -.48784820E+00 8 3
425.00000 -125.00000 -.60614810E+00 9 3
475.00000 -125.00000 -.75397440E+00 10 3
525.00000 -125.00000 -.94475080E+00 11 3
575.00000 -125.00000 -.11999750E+01 12 3
625.00000 -125.00000 -.15559780E+01 13 3
675.00000 -125.00000 -.20783790E+01 14 3
725.00000 -125.00000 -.28960270E+01 15 3
775.00000 -125.00000 -.42916110E+01 16 3
825.00000 -125.00000 -.70160260E+01 17 3
875.00000 -125.00000 -.14357900E+02 18 3
925.00000 -125.00000 -.60826000E+02 19 3
975.00000 -125.00000 -.75646080E+03 20 3
1005.00000 -125.00000 -.18466380E+04 21 3
1035.00000 -125.00000 -.75646080E+03 22 3
1085.00000 -125.00000 -.60826000E+02 23 3
1135.00000 -125.00000 -.14357900E+02 24 3
1185.00000 -125.00000 -.70160240E+01 25 3
1235.00000 -125.00000 -.42916070E+01 26 3
1285.00000 -125.00000 -.28960240E+01 27 3
1335.00000 -125.00000 -.20783770E+01 28 3
1385.00000 -125.00000 -.15559770E+01 29 3
1435.00000 -125.00000 -.11999750E+01 30 3
1485.00000 -125.00000 -.94475170E+00 31 3
1535.00000 -125.00000 -.75397600E+00 32 3
1585.00000 -125.00000 -.60615000E+00 33 3
1635.00000 -125.00000 -.48785000E+00 34 3
1685.00000 -125.00000 -.39030550E+00 35 3
1735.00000 -125.00000 -.30755340E+00 36 3
1785.00000 -125.00000 -.23538230E+00 37 3
1835.00000 -125.00000 -.17070110E+00 38 3
1885.00000 -125.00000 -.11113970E+00 39 3
1935.00000 -125.00000 -.54786110E-01 40 3
1985.00000 -125.00000 .00000000E+00 41 3
25.00000 -175.00000 .00000000E+00 1 4
75.00000 -175.00000 -.54847260E-01 2 4
Exemplo de dados parciais de saída de Vazões do programa Air 3D – Posto Alfa
Vazões na Linha 21
na face inferior da célula (AVL)
Coluna (Y) Layer (Z) Vazão (cm
3
/s) Y Z
25.00000 5.00000 .00000000E+00 1 0
75.00000 5.00000 .14528050E-01 2 0
125.00000 5.00000 .29188690E-01 3 0
175.00000 5.00000 .44117880E-01 4 0
225.00000 5.00000 .59458680E-01 5 0
275.00000 5.00000 .75365370E-01 6 0
325.00000 5.00000 .92008440E-01 7 0
375.00000 5.00000 .10958100E+00 8 0
425.00000 5.00000 .12830670E+00 9 0
475.00000 5.00000 .14845140E+00 10 0
525.00000 5.00000 .17033780E+00 11 0
575.00000 5.00000 .19436800E+00 12 0
625.00000 5.00000 .22105480E+00 13 0
675.00000 5.00000 .25106960E+00 14 0
725.00000 5.00000 .28531230E+00 15 0
775.00000 5.00000 .32501260E+00 16 0
825.00000 5.00000 .37184250E+00 17 0
875.00000 5.00000 .42788630E+00 18 0
925.00000 5.00000 .49466900E+00 19 0
975.00000 5.00000 .56740660E+00 20 0
1005.00000 5.00000 .00000000E+00 21 0
1035.00000 5.00000 .56740660E+00 22 0
1085.00000 5.00000 .49466900E+00 23 0
1135.00000 5.00000 .42788630E+00 24 0
1185.00000 5.00000 .37184250E+00 25 0
1235.00000 5.00000 .32501260E+00 26 0
1285.00000 5.00000 .28531230E+00 27 0
1335.00000 5.00000 .25106960E+00 28 0
1385.00000 5.00000 .22105480E+00 29 0
1435.00000 5.00000 .19436800E+00 30 0
1485.00000 5.00000 .17033780E+00 31 0
1535.00000 5.00000 .14845140E+00 32 0
1585.00000 5.00000 .12830670E+00 33 0
1635.00000 5.00000 .10958100E+00 34 0
1685.00000 5.00000 .92008440E-01 35 0
1735.00000 5.00000 .75365370E-01 36 0
1785.00000 5.00000 .59458680E-01 37 0
1835.00000 5.00000 .44117880E-01 38 0
1885.00000 5.00000 .29188690E-01 39 0
1935.00000 5.00000 .14528050E-01 40 0
1985.00000 5.00000 .00000000E+00 41 0
25.00000 -25.00000 .00000000E+00 1 1
75.00000 -25.00000 .13218280E-01 2 1
125.00000 -25.00000 .26735570E-01 3 1
175.00000 -25.00000 .40882330E-01 4 1
225.00000 -25.00000 .56088970E-01 5 1
275.00000 -25.00000 .72966530E-01 6 1
325.00000 -25.00000 .92436280E-01 7 1
375.00000 -25.00000 .11594840E+00 8 1
425.00000 -25.00000 .14586680E+00 9 1
475.00000 -25.00000 .18617380E+00 10 1
525.00000 -25.00000 .24382430E+00 11 1
575.00000 -25.00000 .33150140E+00 12 1
625.00000 -25.00000 .47363980E+00 13 1
675.00000 -25.00000 .72074310E+00 14 1
725.00000 -25.00000 .11868730E+01 15 1
775.00000 -25.00000 .21590220E+01 16 1
825.00000 -25.00000 .44577430E+01 17 1
875.00000 -25.00000 .10845730E+02 18 1
925.00000 -25.00000 .33787120E+02 19 1
975.00000 -25.00000 .17485490E+03 20 1
1005.00000 -25.00000 .00000000E+00 21 1
1035.00000 -25.00000 .17485490E+03 22 1
1085.00000 -25.00000 .33787120E+02 23 1
1135.00000 -25.00000 .10845730E+02 24 1
1185.00000 -25.00000 .44577430E+01 25 1
1235.00000 -25.00000 .21590220E+01 26 1
1285.00000 -25.00000 .11868730E+01 27 1
1335.00000 -25.00000 .72074310E+00 28 1
1385.00000 -25.00000 .47363980E+00 29 1
1435.00000 -25.00000 .33150140E+00 30 1
1485.00000 -25.00000 .24382430E+00 31 1
1535.00000 -25.00000 .18617380E+00 32 1
1585.00000 -25.00000 .14586680E+00 33 1
1635.00000 -25.00000 .11594840E+00 34 1
1685.00000 -25.00000 .92436280E-01 35 1
1735.00000 -25.00000 .72966540E-01 36 1
1785.00000 -25.00000 .56088970E-01 37 1
1835.00000 -25.00000 .40882350E-01 38 1
1885.00000 -25.00000 .26735570E-01 39 1
1935.00000 -25.00000 .13218280E-01 40 1
1985.00000 -25.00000 .00000000E+00 41 1
25.00000 -75.00000 .00000000E+00 1 2
75.00000 -75.00000 .11749200E-01 2 2
125.00000 -75.00000 .23914100E-01 3 2
175.00000 -75.00000 .36975410E-01 4 2
225.00000 -75.00000 .51585830E-01 5 2
275.00000 -75.00000 .68709650E-01 6 2
325.00000 -75.00000 .89845380E-01 7 2
375.00000 -75.00000 .11739870E+00 8 2
425.00000 -75.00000 .15532740E+00 9 2
475.00000 -75.00000 .21029260E+00 10 2
525.00000 -75.00000 .29378550E+00 11 2
575.00000 -75.00000 .42622060E+00 12 2
625.00000 -75.00000 .64518470E+00 13 2
675.00000 -75.00000 .10229230E+01 14 2
725.00000 -75.00000 .17052450E+01 15 2
775.00000 -75.00000 .30013720E+01 16 2
825.00000 -75.00000 .55931160E+01 17 2
875.00000 -75.00000 .10990530E+02 18 2
925.00000 -75.00000 .22224200E+02 19 2
975.00000 -75.00000 .41342820E+02 20 2
1005.00000 -75.00000 .00000000E+00 21 2
1035.00000 -75.00000 .41342820E+02 22 2
1085.00000 -75.00000 .22224200E+02 23 2
1135.00000 -75.00000 .10990530E+02 24 2
1185.00000 -75.00000 .55931160E+01 25 2
1235.00000 -75.00000 .30013720E+01 26 2
1285.00000 -75.00000 .17052450E+01 27 2
1335.00000 -75.00000 .10229230E+01 28 2
1385.00000 -75.00000 .64518470E+00 29 2
1435.00000 -75.00000 .42622060E+00 30 2
1485.00000 -75.00000 .29378550E+00 31 2
1535.00000 -75.00000 .21029260E+00 32 2
1585.00000 -75.00000 .15532740E+00 33 2
1635.00000 -75.00000 .11739870E+00 34 2
1685.00000 -75.00000 .89845380E-01 35 2
1735.00000 -75.00000 .68709660E-01 36 2
1785.00000 -75.00000 .51585840E-01 37 2
1835.00000 -75.00000 .36975410E-01 38 2
1885.00000 -75.00000 .23914110E-01 39 2
1935.00000 -75.00000 .11749200E-01 40 2
1985.00000 -75.00000 .00000000E+00 41 2
25.00000 -125.00000 .00000000E+00 1 3
75.00000 -125.00000 .10008150E-01 2 3
125.00000 -125.00000 .20486390E-01 3 3
175.00000 -125.00000 .31988230E-01 4 3
225.00000 -125.00000 .45276290E-01 5 3
275.00000 -125.00000 .61490480E-01 6 3
325.00000 -125.00000 .82413170E-01 7 3
375.00000 -125.00000 .11090490E+00 8 3
425.00000 -125.00000 .15163800E+00 9 3
475.00000 -125.00000 .21235440E+00 10 3
525.00000 -125.00000 .30606260E+00 11 3
575.00000 -125.00000 .45494160E+00 12 3
625.00000 -125.00000 .69738870E+00 13 3
675.00000 -125.00000 .11008440E+01 14 3
725.00000 -125.00000 .17848300E+01 15 3
775.00000 -125.00000 .29596930E+01 16 3
825.00000 -125.00000 .49780560E+01 17 3
875.00000 -125.00000 .83370310E+01 18 3
925.00000 -125.00000 .13284600E+02 19 3
975.00000 -125.00000 .17102510E+02 20 3
1005.00000 -125.00000 .00000000E+00 21 3
1035.00000 -125.00000 .17102510E+02 22 3
1085.00000 -125.00000 .13284600E+02 23 3
1135.00000 -125.00000 .83370310E+01 24 3
1185.00000 -125.00000 .49780560E+01 25 3
1235.00000 -125.00000 .29596930E+01 26 3
1285.00000 -125.00000 .17848300E+01 27 3
1335.00000 -125.00000 .11008440E+01 28 3
1385.00000 -125.00000 .69738870E+00 29 3
1435.00000 -125.00000 .45494160E+00 30 3
1485.00000 -125.00000 .30606260E+00 31 3
1535.00000 -125.00000 .21235440E+00 32 3
1585.00000 -125.00000 .15163800E+00 33 3
1635.00000 -125.00000 .11090490E+00 34 3
1685.00000 -125.00000 .82413170E-01 35 3
1735.00000 -125.00000 .61490490E-01 36 3
1785.00000 -125.00000 .45276300E-01 37 3
1835.00000 -125.00000 .31988240E-01 38 3
1885.00000 -125.00000 .20486390E-01 39 3
1935.00000 -125.00000 .10008150E-01 40 3
1985.00000 -125.00000 .00000000E+00 41 3
25.00000 -175.00000 .00000000E+00 1 4
75.00000 -175.00000 .79295640E-02 2 4
Exemplo de compilação de dados de saída de pressões do programa Air 3D para definição
do raio de influência pelo Critério 01a – Posto Alfa
A tabela abaixo apresenta todo o diagrama de pressões obtidas para todas as colunas
(Y)e todos os layers (Z) do domínio, considerando-se como referência a linha 21 (X).
Estes dados podem ser considerados representativos de todo o modelo, consistindo em
um corte na face central do modelo elaborado.
Para este caso, considerando-se o critério 01a para determinação do raio de
influência (0.9992600 ATM)as linhas realçadas correspondem àqueles pontos que tem uma
pressão superior ao critério atuando na célula (P<0.9992600 ATM).
Este estudo permite concluir que o raio de influência para este critério varia das
colunas 3 a 39. Considerando que o poço de extração situa-se na coluna 21 e que cada
célula tem dimensões de 50cm, tem-se que o raio de influência corresponde a
(39-21)x 50cm = 900cm ou 9,0metros.
Um estudo similar a este foi elaborado para todos os casos estudados nesta
dissertação.
Linha (X) Coluna (Y) Layer (Z) Pressão (ATM) X Y Z
1005.00000 1005.00000 -75.00000 0.92600000 21 21 2
1005.00000 1005.00000 -125.00000 0.92600000 21 21 3
1005.00000 1005.00000 -175.00000 0.92600000 21 21 4
1005.00000 1005.00000 -225.00000 0.92600000 21 21 5
1005.00000 1005.00000 -275.00000 0.92600000 21 21 6
1005.00000 1005.00000 -325.00000 0.92600000 21 21 7
1005.00000 975.00000 -325.00000 0.96973230 21 20 7
1005.00000 1035.00000 -325.00000 0.96973230 21 22 7
1005.00000 975.00000 -275.00000 0.96981020 21 20 6
1005.00000 1035.00000 -275.00000 0.96981020 21 22 6
1005.00000 975.00000 -225.00000 0.96999080 21 20 5
1005.00000 1035.00000 -225.00000 0.96999080 21 22 5
1005.00000 975.00000 -175.00000 0.97034350 21 20 4
1005.00000 1035.00000 -175.00000 0.97034350 21 22 4
1005.00000 975.00000 -125.00000 0.97105620 21 20 3
1005.00000 1035.00000 -125.00000 0.97105620 21 22 3
1005.00000 975.00000 -75.00000 0.97277980 21 20 2
1005.00000 1035.00000 -75.00000 0.97277980 21 22 2
1005.00000 925.00000 -325.00000 0.97919440 21 19 7
1005.00000 1085.00000 -325.00000 0.97919440 21 23 7
1005.00000 925.00000 -275.00000 0.97927490 21 19 6
1005.00000 1085.00000 -275.00000 0.97927490 21 23 6
1005.00000 925.00000 -225.00000 0.97945430 21 19 5
1005.00000 1085.00000 -225.00000 0.97945430 21 23 5
1005.00000 925.00000 -175.00000 0.97977720 21 19 4
1005.00000 1085.00000 -175.00000 0.97977720 21 23 4
1005.00000 975.00000 -25.00000 0.98009050 21 20 1
1005.00000 1035.00000 -25.00000 0.98009050 21 22 1
1005.00000 925.00000 -125.00000 0.98033080 21 19 3
1005.00000 1085.00000 -125.00000 0.98033080 21 23 3
1005.00000 925.00000 -75.00000 0.98125690 21 19 2
1005.00000 1085.00000 -75.00000 0.98125690 21 23 2
1005.00000 925.00000 -25.00000 0.98266530 21 19 1
1005.00000 1085.00000 -25.00000 0.98266530 21 23 1
1005.00000 875.00000 -325.00000 0.98332400 21 18 7
1005.00000 1135.00000 -325.00000 0.98332400 21 24 7
1005.00000 875.00000 -275.00000 0.98339040 21 18 6
1005.00000 1135.00000 -275.00000 0.98339040 21 24 6
1005.00000 875.00000 -225.00000 0.98353210 21 18 5
1005.00000 1135.00000 -225.00000 0.98353210 21 24 5
1005.00000 875.00000 -175.00000 0.98376630 21 18 4
1005.00000 1135.00000 -175.00000 0.98376630 21 24 4
1005.00000 875.00000 -125.00000 0.98411360 21 18 3
1005.00000 1135.00000 -125.00000 0.98411360 21 24 3
1005.00000 875.00000 -75.00000 0.98457160 21 18 2
1005.00000 1135.00000 -75.00000 0.98457160 21 24 2
1005.00000 875.00000 -25.00000 0.98502340 21 18 1
1005.00000 1135.00000 -25.00000 0.98502340 21 24 1
1005.00000 825.00000 -325.00000 0.98606410 21 17 7
1005.00000 1185.00000 -325.00000 0.98606410 21 25 7
1005.00000 825.00000 -275.00000 0.98611380 21 17 6
1005.00000 1185.00000 -275.00000 0.98611380 21 25 6
1005.00000 825.00000 -225.00000 0.98621550 21 17 5
1005.00000 1185.00000 -225.00000 0.98621550 21 25 5
1005.00000 825.00000 -175.00000 0.98637190 21 17 4
1005.00000 1185.00000 -175.00000 0.98637190 21 25 4
1005.00000 825.00000 -125.00000 0.98657930 21 17 3
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1005.00000 275.00000 -125.00000 0.99737270 21 6 3
1005.00000 1735.00000 -125.00000 0.99737270 21 36 3
1005.00000 275.00000 -75.00000 0.99737550 21 6 2
1005.00000 1735.00000 -75.00000 0.99737550 21 36 2
1005.00000 275.00000 -25.00000 0.99737860 21 6 1
1005.00000 1735.00000 -25.00000 0.99737860 21 36 1
1005.00000 225.00000 -325.00000 0.99792300 21 5 7
1005.00000 1785.00000 -325.00000 0.99792300 21 37 7
1005.00000 225.00000 -275.00000 0.99792360 21 5 6
1005.00000 1785.00000 -275.00000 0.99792360 21 37 6
1005.00000 225.00000 -225.00000 0.99792460 21 5 5
1005.00000 1785.00000 -225.00000 0.99792460 21 37 5
1005.00000 225.00000 -175.00000 0.99792620 21 5 4
1005.00000 1785.00000 -175.00000 0.99792620 21 37 4
1005.00000 225.00000 -125.00000 0.99792800 21 5 3
1005.00000 1785.00000 -125.00000 0.99792800 21 37 3
1005.00000 225.00000 -75.00000 0.99793020 21 5 2
1005.00000 1785.00000 -75.00000 0.99793020 21 37 2
1005.00000 225.00000 -25.00000 0.99793250 21 5 1
1005.00000 1785.00000 -25.00000 0.99793250 21 37 1
1005.00000 175.00000 -325.00000 0.99845960 21 4 7
1005.00000 1835.00000 -325.00000 0.99845960 21 38 7
1005.00000 175.00000 -275.00000 0.99846000 21 4 6
1005.00000 1835.00000 -275.00000 0.99846000 21 38 6
1005.00000 175.00000 -225.00000 0.99846080 21 4 5
1005.00000 1835.00000 -225.00000 0.99846080 21 38 5
1005.00000 175.00000 -175.00000 0.99846180 21 4 4
1005.00000 1835.00000 -175.00000 0.99846180 21 38 4
1005.00000 175.00000 -125.00000 0.99846320 21 4 3
1005.00000 1835.00000 -125.00000 0.99846320 21 38 3
1005.00000 175.00000 -75.00000 0.99846470 21 4 2
1005.00000 1835.00000 -75.00000 0.99846470 21 38 2
1005.00000 175.00000 -25.00000 0.99846640 21 4 1
1005.00000 1835.00000 -25.00000 0.99846640 21 38 1
1005.00000 125.00000 -325.00000 0.99898140 21 3 7
1005.00000 1885.00000 -325.00000 0.99898140 21 39 7
1005.00000 125.00000 -275.00000 0.99898160 21 3 6
1005.00000 1885.00000 -275.00000 0.99898160 21 39 6
1005.00000 125.00000 -225.00000 0.99898210 21 3 5
1005.00000 1885.00000 -225.00000 0.99898210 21 39 5
1005.00000 125.00000 -175.00000 0.99898270 21 3 4
1005.00000 1885.00000 -175.00000 0.99898270 21 39 4
1005.00000 125.00000 -125.00000 0.99898360 21 3 3
1005.00000 1885.00000 -125.00000 0.99898360 21 39 3
1005.00000 125.00000 -75.00000 0.99898460 21 3 2
1005.00000 1885.00000 -75.00000 0.99898460 21 39 2
1005.00000 125.00000 -25.00000 0.99898570 21 3 1
1005.00000 1885.00000 -25.00000 0.99898570 21 39 1
1005.00000 75.00000 -325.00000 0.99949320 21 2 7
1005.00000 1935.00000 -325.00000 0.99949320 21 40 7
1005.00000 75.00000 -275.00000 0.99949340 21 2 6
1005.00000 1935.00000 -275.00000 0.99949340 21 40 6
1005.00000 75.00000 -225.00000 0.99949360 21 2 5
1005.00000 1935.00000 -225.00000 0.99949360 21 40 5
1005.00000 75.00000 -175.00000 0.99949400 21 2 4
1005.00000 1935.00000 -175.00000 0.99949400 21 40 4
1005.00000 75.00000 -125.00000 0.99949440 21 2 3
1005.00000 1935.00000 -125.00000 0.99949440 21 40 3
1005.00000 75.00000 -75.00000 0.99949490 21 2 2
1005.00000 1935.00000 -75.00000 0.99949490 21 40 2
1005.00000 75.00000 -25.00000 0.99949540 21 2 1
1005.00000 1935.00000 -25.00000 0.99949540 21 40 1
1005.00000 25.00000 -25.00000 1.00000000 21 1 1
1005.00000 1985.00000 -25.00000 1.00000000 21 41 1
1005.00000 25.00000 -75.00000 1.00000000 21 1 2
1005.00000 1985.00000 -75.00000 1.00000000 21 41 2
1005.00000 25.00000 -125.00000 1.00000000 21 1 3
1005.00000 1985.00000 -125.00000 1.00000000 21 41 3
1005.00000 25.00000 -175.00000 1.00000000 21 1 4
1005.00000 1985.00000 -175.00000 1.00000000 21 41 4
1005.00000 25.00000 -225.00000 1.00000000 21 1 5
1005.00000 1985.00000 -225.00000 1.00000000 21 41 5
1005.00000 25.00000 -275.00000 1.00000000 21 1 6
1005.00000 1985.00000 -275.00000 1.00000000 21 41 6
1005.00000 25.00000 -325.00000 1.00000000 21 1 7
1005.00000 1985.00000 -325.00000 1.00000000 21 41 7
1005.00000 1005.00000 -25.00000 1000.15800000 21 21 1
Exemplo de compilação de dados de saída de vazões (velocidades)do programa Air 3D para
definição do raio de influência pelo Critério 02 – Posto Alfa
As colunas 1, 2, 3, 4 e 5 da tabela abaixo apresentam todo o diagrama de vazões (Q), nas
três direções de fluxo, obtidas para todas as colunas (Y)e todos os layers (Z) do
domínio, considerando-se como referência a linha 21 (X).
Estes dados podem ser considerados representativos de todo o modelo, consistindo em um
corte na face central do modelo elaborado.
As velocidades (q) em cada sentido foram obtidas dividindo-se a vazão (Q) pela área de
cada face de cada célula (A^2), conforme indicado nas colunas 6, 7 e 8. Posteriormente
foi realizada uma soma vetorial das velocidades em cada sentido sendo a velocidade
resultante apresentada na coluna 9, na coluna 10 estas mesmas velocidades são
apresentadas em forma de notação científica para facilitar a comparação.
Para este caso, considerando-se o Critério 2 para determinação do raio de influência
(1,0E-03 cm/s), as linhas realçadas correspondem àqueles pontos que tem uma velocidade
resultante (q) superior ao critério, atuando em cada célula (q > 1,0E-03 cm/s).
Este estudo permite concluir que o raio de influência para este critério varia das
colunas 1 a 40, ocupando, portanto todo o domínio estudado. Sendo assim pode-se afirmar
que o raio de influência é maior que o domínio, sendo superior a 10,0 metros.
Um estudo similar a este foi elaborado para todos os casos estudados nesta dissertação.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q (cm3/s) q=Q/A^2 (cm/s)
Y Z AVR AVF AVL
AVR/2500 AVF/2500 AVL/2500
q (cm/s) q (cm/s) Y Z
1 0 0.00000
0.00000
0.00000
0
0
0
0.0000000 1.09E+00
21 2
2 0 0.00000
0.00000
0.01453
0
0
5.811E-06
0.0000058 1.04E+00
21 3
3 0 0.00000
0.00000
0.02919
0
0
1.168E-05
0.0000117 1.03E+00
21 4
4 0 0.00000
0.00000
0.04412
0
0
1.765E-05
0.0000176 1.02E+00
21 5
5 0 0.00000
0.00000
0.05946
0
0
2.378E-05
0.0000238 1.02E+00
21 6
6 0 0.00000
0.00000
0.07537
0
0
3.015E-05
0.0000301 1.01E+00
21 7
7 0 0.00000
0.00000
0.09201
0
0
3.68E-05
0.0000368 7.89E-01
20 2
8 0 0.00000
0.00000
0.10958
0
0
4.383E-05
0.0000438 7.67E-01
20 3
9 0 0.00000
0.00000
0.12831
0
0
5.132E-05
0.0000513 7.55E-01
20 4
10 0 0.00000
0.00000
0.14845
0
0
5.938E-05
0.0000594 7.50E-01
20 5
11 0 0.00000
0.00000
0.17034
0
0
6.814E-05
0.0000681 7.47E-01
20 6
12 0 0.00000
0.00000
0.19437
0
0
7.775E-05
0.0000777 7.45E-01
20 7
13 0 0.00000
0.00000
0.22105
0
0
8.842E-05
0.0000884 3.16E-01
22 3
14 0 0.00000
0.00000
0.25107
0
0
0.000100
0.0001004 3.13E-01
22 4
15 0 0.00000
0.00000
0.28531
0
0
0.000114
0.0001141 3.11E-01
22 5
16 0 0.00000
0.00000
0.32501
0
0
0.00013
0.0001300 3.10E-01
22 6
17 0 0.00000
0.00000
0.37184
0
0
0.0001487
0.0001487 3.10E-01
22 7
18 0 0.00000
0.00000
0.42789
0
0
0.0001712
0.0001712 3.09E-01
22 2
19 0 0.00000
0.00000
0.49467
0
0
0.0001979
0.0001979 9.38E-02
19 6
20 0 0.00000
0.00000
0.56741
0
0
0.000227
0.0002270 9.38E-02
19 5
21 0 0.00000
0.00000
0.00000
0
0
0
0.0000000 9.38E-02
19 7
22 0 0.00000
0.00000
0.56741
0
0
0.000227
0.0002270 9.35E-02
19 4
23 0 0.00000
0.00000
0.49467
0
0
0.0001979
0.0001979 9.21E-02
19 3
24 0 0.00000
0.00000
0.42789
0
0
0.0001712
0.0001712 8.45E-02
19 2
25 0 0.00000
0.00000
0.37184
0
0
0.0001487
0.0001487 7.75E-02
22 1
26 0 0.00000
0.00000
0.32501
0
0
0.00013
0.0001300 7.35E-02
20 1
27 0 0.00000
0.00000
0.28531
0
0
0.0001141
0.0001141 4.69E-02
23 7
28 0 0.00000
0.00000
0.25107
0
0
0.0001004
0.0001004 4.68E-02
23 6
29 0 0.00000
0.00000
0.22105
0
0
8.842E-05
0.0000884 4.65E-02
23 5
30 0 0.00000
0.00000
0.19437
0
0
7.775E-05
0.0000777 4.58E-02
23 4
31 0 0.00000
0.00000
0.17034
0
0
6.814E-05
0.0000681 4.41E-02
23 3
32 0 0.00000
0.00000
0.14845
0
0
5.938E-05
0.0000594 4.01E-02
18 7
33 0 0.00000
0.00000
0.12831
0
0
5.132E-05
0.0000513 3.99E-02
18 6
34 0 0.00000
0.00000
0.10958
0
0
4.383E-05
0.0000438 3.99E-02
23 2
35 0 0.00000
0.00000
0.09201
0
0
3.68E-05
0.0000368 3.96E-02
18 5
36 0 0.00000
0.00000
0.07537
0
0
3.015E-05
0.0000301 3.88E-02
18 4
37 0 0.00000
0.00000
0.05946
0
0
2.378E-05
0.0000238 3.69E-02
18 3
38 0 0.00000
0.00000
0.04412
0
0
1.765E-05
0.0000176 3.25E-02
18 2
39 0 0.00000
0.00000
0.02919
0
0
1.168E-05
0.0000117 2.92E-02
19 1
40 0 0.00000
0.00000
0.01453
0
0
5.811E-06
0.0000058 2.75E-02
23 1
41 0 0.00000
0.00000
0.00000
0
0
0
0.0000000 2.71E-02
24 7
1 1 12.11640
0.00000
0.00000
0.0048466
0
0
0.0048466 2.69E-02
24 6
2 1 12.23314
-0.05465
0.01322
0.0048933
-2.186E-05
5.287E-06
0.0048933 2.66E-02
24 5
3 1 12.46359
-0.11086
0.02674
0.0049854
-4.435E-05
1.069E-05
0.0049856 2.65E-02
17 7
4 1 12.81388
-0.17025
0.04088
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