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Wendel Feldkircher
R.A. n° 002200300567 – 10° Semestre
IMPERMEABILIZAÇÃO DE ATERRO SANITÁRIO COM
GEOMEMBRANA
Itatiba/SP
2008
Wendel Feldkircher
R.A. n° 002200300567 – 10° Semestre
IMPERMEABILIZAÇÃO DE ATERRO SANITÁRIO COM
GEOMEMBRANA
Projeto de pesquisa apresentado à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil da Universidade São Francisco, sob a orientação do Professor Ribamar de Jesus Gomes, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação.
Itatiba/SP
2008
FELDKIRCHER, Wendel. “Impermeabilização de Aterro Sanitário com Geomembrana”.
Trabalho de Conclusão de Curso defendido e aprovado na Universidade São Francisco em 10
de Dezembro de 2008 pela banca examinadora constituída pelos professores:
Prof. Mestre Ribamar de Jesus Gomes
USF – Orientador
Prof. Dr. Adão Marques Batista
USF – Examinador
Prof. Dr. André Bartholomeu
USF - Examinador
Aos Professores
Por exemplo, de profissionais que são: compromissados, orientadores, investigadores,
instigadores, pesquisadores, estimuladores, que me fizeram crescer pessoalmente e
profissionalmente em minha trajetória curricular.
AGRADECIMENTOS
A realização desta Monografia só foi possível pelos anos que passei nesta instituição,
que me deu a oportunidade de conhecer, trocar, aprender e aprimorar meu conhecimento com
grandes professores, mestres e doutores, onde a todos manifesto minha gratidão, em particular
ao meu professor e mestre Ribamar de Jesus Gomes, pela sua orientação, estímulo, dedicação
e atenção que foram de suma importância para concretização deste trabalho.
Aos meus amigos Fernando (Tripa), Clayton (Azeitona), Saulo, Wilson (Virso), Carlos
Eduardo (Cadu), Ronald (Mc), Gabriel (Peludo), entre outros, que não apenas nesta fase final
estiveram presentes, mas no decorrer deste curso, onde discutimos criticamente, apoiamos,
estudamos, aprendemos, trocamos e criamos um grande laço de amizade.
Aos meus pais, irmão e demais familiares que sempre me apoiaram e incentivaram tanto
nos estudos como na vida particular e profissional propiciando à base de minha formação.
Aos professores do curso de Engenharia Civil, por todos os ensinamentos que
contribuíram para a minha formação profissional e pessoal.
E enfim a Deus, exemplo de força e sabedoria, que me deu suporte para superar todos os
obstáculos, com garra, coragem, amor e determinação, alcançando meus objetivos.
“A grandeza não consiste em receber honras, mas merecê-las.”
(Aristóteles)
FELDKIRCHER, Wendel. Impermeabilização de Aterros Sanitários com Geomembrana. 2008. 62f. Trabalho de Conclusão de Curso (Título de Engenheiro Civil) – Curso de Engenharia Civil da Unidade Acadêmica da Área de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade São Francisco, Itatiba.
RESUMO
Observando a necessidade de se manter preservado o meio ambiente, tal trabalho propõe soluções vantajosas no tocante à impermeabilização de solos de Aterros Sanitários com emprego de geossintético, mais especificamente geomembrana de PEAD. Tal produto segue todos os rigores de normas nacionais e internacionais, da mesma forma segue para instalação. Quando se trata de captação de biogás, gás proveniente da decomposição dos resíduos, torna-se interessante realizar a cobertura do aterro com geomembrana, tornando-o encapsulado e garantindo total estanqueidade, sem perda de gás para a atmosfera além de diversas vantagens desde a fundação, principalmente atuando como barreira impermeável, evitando a contaminação do lençol freático, mananciais e após o encerramento do aterro, permite cobrimento com solo sobre a geomembrana possibilitando plantio de vegetação. É apresentado um estudo de caso realizado no Aterro Bandeirantes na cidade de São Paulo, onde se obteve resultados satisfatórios no conceito captação de biogás.
Palavras-Chave: IMPERMEABILIZAÇÃO, BIOGÁS, GEOMEMBRNA.
ABSTRACT
Noting the need to keep preserving the environment, this paper proposes advantageous solutions regarding the sealing of land for Sanitary Landfill in employment of Geosynthetic, more specifically Geomembrane of HDPE. This product follows all the rigors of national and international standards, just as follows for installation. When it comes to collection of biogas, gas from decomposing waste, it is interesting to achieve coverage of the landfill with Geomembrane, making it encapsulated and ensuring total tightness, with no loss of gas into the air as well as various benefits from the fundation , Mainly serving as impermeable barrier, preventing the contamination of groundwater, springs and after the closure of the landfill, springs covered with soil on the Geomembrane allowing planting of vegetation. It presented a case study conducted at the Bandeirantes Landfill in the city of Sao Paulo, where he obtained satisfactory results in term of collection of biogas.
Key words: SEALING, BIOGAS, GEOMEMBRANE.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
LISTA DE TABELAS
1 – INTRODUÇÃO 16
2 – OBJETIVO 17
3 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 17
3.1 – Principais aspectos intervenientes do aterro sanitário 17
3.1.1 – Gerenciamento dos resíduos sólidos 17
3.1.2 – Forma da área de implantação do aterro 17
3.1.3 – Forma de recebimento dos resíduos 19
3.1.4 – Aspectos climáticos 20
3.2 – Características da execução do aterro 21
3.2.1 – Tratamento prévio da fundação 21
3.2.2 – Impermeabilização da fundação 21
3.3 – Ensaios em geomembrana 23
3.3.1 – Ensaios para determinação das propriedades físicas 23
3.3.1.1 – Dureza 25
3.3.1.2 – Espessura 25
3.3.1.3 – Densidade 25
3.3.1.4 – Índice de fluidez 25
3.3.2 – Ensaios para determinação das propriedades mecânicas 26
3.3.2.1 – Tração unidirecional 26
3.3.2.2 – Tração multidirecional 26
3.3.2.3 – Resistência ao rasgamento 27
3.3.2.4 – Resistência ao puncionamento 28
3.3.3 – Propriedades de durabilidade da geomembrana 28
3.3.3.1 – Resistência às intempéries 29
3.3.3.2 – Resistência a degradação química 29
3.3.3.3 – Resistência a degradação térmica 30
3.3.3.4 – Resistência a degradação biológica 31
3.3.3.5 – Resistência a atrito de interfaces 31
3.3.3.6 – Resistência das soldas 32
3.3.3.7 – Resistência a fissuramento sob tensão 33
3.4 – Aplicação da geomembrana em aterros sanitários 35
3.5 – Estocagem das bobinas de geomembrana 37
3.6 – Transportes e deslocamentos 37
3.7 – Averiguação do solo base 38
3.8 – Disposição dos painéis 38
3.9 – Soldagem por termofusão 39
3.10 – Soldagem por extrusão 39
3.11 – Teste de avaliação da pré-solda 40
3.12 – Verificação da estanqueidade global das soldas 41
3.12.1 – Ensaios não destrutivos 42
3.12.1.1 – Ensaio de vácuo 42
3.12.1.2 – Ensaio de faísca elétrica 42
3.12.1.3 – Ensaio de pressurização 44
3.12.1.4 – Ensaio do spark test 45
3.12.2 – Ensaios destrutivos 45
3.13 – Relatório de entrega da obra 48
3.14 – Drenagem de percolados 48
3.15 – Drenagem de gases 49
3.16 – Lançamento, espalhamento e compactação dos resíduos 50
3.17 – Cobrimento diário dos resíduos dispostos 51
3.18 – Revestimento final 51
4. – METODOLOGIA E MATERIAIS 53
5. – RESULTADOS 56
6. – CONCLUSÃO 57
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 58
ANEXO A 59
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Área de implantação da Central de Tratamento de Resíduos Nova Iguaçu – RJ.
(CTRNI).
Figura 2 - Descarga de resíduos na CTRNI.
Figura 3 - Impermeabilização de fundação da CTRNI.
Figura 4 - Corpos de prova em forma de haltere da ASTM D638.(VERTEMATTI, 2004)
a) tipos M-I e M-III.
b) tipo M-II.
Figura 5 - Esquema do ensaio de tração multidirecional. (VERTEMATTI, 2004).
Figura 6 - Formato do corpo de prova para ensaios de rasgo em geomembrana. (VERTEMATTI, 2004)
Figura 7 - Geomembrana foi danificada por ferramenta.
Figura 8 - Tipos de solicitações nos ensaios de resistência de soldas;
a) cisalhamento;
b) adesão;
(VERTEMATTI, 2004).
Figura 9 - Aplicação típica de geossintéticos em aterros sanitários.
Figura 10 - Cobertura do Aterro Bandeirantes para melhoramento da captação do biogás.
Figura 11 - Descarga das bobinas de geomembrana.
Figura 12 - Disposição dos painéis no Aterro Sanitário de Vilha Velha – ES.
Figura 13 - União por termofusão na CTRNI.
Figura 14 - União por extrusão no Aterro Bandeirantes, em São Paulo.
Figura 15 - Operador retirando os corpos de provas para validação da solda.
Figura 16 - Prova de vácuo realizada no Aterro Bandeirantes, em São Paulo·.
Figura 17 - Aparelho de aferição de fugas.
Figura 18 - Aplicação de fio de cobre.
Figura 19 - Averiguação de fugas.
Figura 20 - Teste de pressurização com injeção de ar no canal da solda por termofusão.
Figura 21 - Teste de descolamento na solda por termofusão.
Figura 22 - Teste de cisalhamento as solda por termofusão.
Figura 23 - Teste de descolamento na solda por extrusão.
Figura 24 - Teste de cisalhamento na solda por extrusão.
Figura 25 - Detalhe da drenagem de percolados.
Figura 26 - Drenagem ativa de biogás, exemplo real do Aterro Bandeirante.
Figura 27 - Exemplo de espalhamento e compactação dos resíduos sólidos na CTRNI.
Figura 28 - Emprego de geomembrana como cobertura final.
Figura 29 - Foto aérea do Aterro Bandeirantes.
Figura 30 - Disposição dos geradores e flairs.
Figura 31 - Detalhe do local de instalação da geomembrana.
Figura 32 - Obra depois de instalado a geomembrana.
Figura 33 - Ilustração gráfica dos resultados obtidos após cobertura com geomembrana.
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT: Associação Brasileiras de Normas Técnicas
PEAD: Polietileno de Alta Densidade
CTRNI: Central de Tratamento de Resíduos de Nova Iguaçú
g/cm³: Gramas por Centímetro Cúbico
cm/s : Centímetro por Segundos
m: Metro
mm: Milímetro
PEBD: Polietileno de Baixa Densidade
PVC: Polivinil Clorado
UV: Ultra Violeta
kPa: Kilo Pascal
ASTM: American Society for Testing and Materials
ISO: International Organization for Standardization
ºC: Graus Celsius
CP:Corpo de Prova
MPa: Mega Pascal
N: Newton
m²: Metro Quadrado
cm: Centímetro
FTB: Film Tear Bond
Kv: Kilo Vats
m³/h: Metro Cúbico por Hora
m/min: Metro por Minuto
Nº: Número
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Vantagens e desvantagens da geomembrana (VERTEMATTI, 2004).
Tabela 2 – Principais propriedades da geomembrana (VERTEMATTI, 2004).
Tabela 3 – A = 38ºC; B = 70ºC; X = desempenho adequado, em geral; O = resistência fraca,
em geral. (VERTEMATTI, 2004).
Tabela 4 – Variações de resistência em contato com o solo. (VERTEMATTI, 2004).
Tabela 5 – Algumas propriedades das geomembranas. (VERTEMATTI, 2004).
16
1. INTRODUÇÃO
O trabalho a ser desenvolvido, visa atender as expectativas e preocupações relacionadas
à contaminação do meio ambiente pelos resíduos depositados nos aterros sanitários, assim
como avaliar as tecnologias inovadoras que abranjam toda área relacionada à
impermeabilização de solo. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) define da
seguinte forma os aterros sanitários:
“Aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos, consiste na técnica de
disposição de resíduos sólidos urbanos no solo, sem causar danos ou riscos à
saúde pública e a segurança, minimizando os impactos ambientais, métodos
este que utiliza os princípios da engenharia para confinar os resíduos sólidos
ao menor volume permissível, cobrindo-os com uma camada de terra na
conclusão de cada jornada de trabalho ou à intervalos menores se for
necessário.”
Com os problemas do aquecimento global, mudanças climáticas, contaminação do
lençol freático, dentre outros malefícios, o mundo se deparou com a preocupação e
consciência em proteger o meio ambiente e suas riquezas naturais. Um material que está
sendo muito utilizado para impermeabilização de agentes contaminantes, como nos aterros
sanitários, é a geomembrana PEAD (polietileno de alta densidade) devido a sua resistência
aos meios agressivos. É o polímero mais utilizado mundialmente e atende os mais exigentes
regulamentos internacionais de proteção ambiental, fatores econômicos, facilidade na
instalação e soldagem. Atua principalmente como barreira impermeável para controlar
infiltração, percolação ou fluxo de água e/ou percolado. A instalação da geomembrana deve-
se realizar seguindo rigorosamente as normas vigentes, bem como os testes de qualidade,
manuseio do produto, cuidados na instalação, aferição da área a ser instalado e todos os
procedimentos necessários para instalar o produto, tendo certeza de sua total estanqueidade.
No segundo capítulo, o trabalho visa apresentar uma introdução no que vem a ser um
aterro sanitário, desde seu gerenciamento até a disposição final dos resíduos. Em seguida,
apresenta um método de impermeabilização de base do aterro ou até mesmo de cobertura final
para captação de biogás com geossintético, mais especificamente geomembrana PEAD. No
terceiro capítulo, uma citação de um dos trabalhos realizados em campo, o qual se trata de
uma impermeabilização de cobertura no Aterro Bandeirantes para captação de biogás.
17
2. OBJETIVO
O presente trabalho descreve as propriedades físicas e químicas da geomembrana
tendo por objetivo apresentar resultados obtidos na utilização da geomembrana em coberturas
de aterros sanitários, visando minimizar a expulsão gás metano utilizado na geração de
energia elétrica.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Principais aspectos intervenientes do aterro sanitário
São várias as técnicas construtivas e métodos operacionais que influem direta e
indiretamente na elaboração do aterro sanitário, dentre eles, podem ser destacados:
3.1.1 Gerenciamento dos resíduos sólidos
Durante a elaboração do plano de gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos, procura-
se desenvolver a médio e longo prazo, aperfeiçoar ações específicas ao trato de resíduos
sólidos, agregando modelos funcionais, incluindo sistema de coleta, transporte, tratamento e
destinação dos resíduos, fazendo com que reduzam impactos ambientais e aperfeiçoem
investimentos e custos operacionais.
3.1.2 Forma da área de implantação do aterro
Em grande parte dos casos, os aterros sanitários são implantados em encostas naturais
ou degradados. Caso não exista essa possibilidade, pode ser implantado em planícies ou cavas
de antigas minerações.
Cada caso possui suas particularidades, mas os principais aspectos que influenciam nas
técnicas construtivas e operacionais de um aterro de encosta, diz respeito à necessidade de
isolar e drenar as águas de nascentes e do afloramento do lençol freático, implantar sistemas
de drenagens superficiais, devido as grandes chuvas, maior área de impermeabilização
18
comparada com o volume de material disposto, maior preocupação em controlar e garantir
total estanqueidade, para que não ocorra um dano ambiental grave, necessidade de possuir
drenos para percolados e biogás, escavação que causam grandes movimentações de terra,
possibilidade de implantação definitiva de acessos ao local de depósito e menor exposição
visual do aterro ligado às atividades de operação.
A figura 1 mostra um exemplo da área de implantação de um aterro sanitário:
Figura 1 – Área de implantação da Central de Tratamento de Resíduos Nova Iguaçu –
RJ. (CTRNI).
19
3.1.3 Forma de recebimento dos resíduos
Nos aterros sanitários brasileiros, o recebimento é de forma bruta, sem qualquer tipo
de tratamento prévio. Em determinados países é comum o emprego de trituração ou
enfardamento dos resíduos, proporcionando grande redução em seu volume, o que,
conseqüentemente, permite aperfeiçoar as diversas técnicas construtivas, harmonizando uma
compactação mais eficiente associados à drenagem de chorume e gases, oferecendo um
melhor reaproveitamento do biogás e de sistema de cobertura, além de facilitar o tráfego de
veículos sobre a célula. (MARQUES, 2003).
Chorume é um líquido poluente, de cor escura e odor nauseante, originado de processos
biológicos, químicos e físicos da decomposição de resíduos orgânicos.
(http://www.pt.wikipedia.org acesso em 10.2008).
O sistema de drenagem de gás possibilita a coleta do biogás, que é constituído por
metano, gás carbônico e vapor de água, entre outros, e é formado pela decomposição dos
resíduos. Estes gases podem ser queimados através de flaires, tendo uma recompensa
financeira a compensação por créditos de carbono previsto no tratado de Quioto ou serem
aproveitados para geração de energia.
20
A figura 2 demonstra um exemplo da descarga dos resíduos:
Figura 2 – Descarga de resíduos na CTRNI.
3.1.4 Aspectos climáticos
As condições climáticas representam um dos fatores determinantes que influenciam no
comportamento de aterros de resíduos sólidos, sendo indispensáveis de serem considerados
para se compreender os parâmetros que regem o comportamento destes aterros.
Vários fatores são influenciados pelas condições climáticas nos aterros sanitários, tais
como: geração e tratamento de percolado, taxa de produção e qualidade do chorume,
propriedades químicas e biológicas, geração de gases, recalques e temperatura do lixo.
21
3.2 Características da execução do aterro
3.2.1 Tratamento prévio da fundação
O principal problema encontrado em aterros sanitários está associado à ruptura pela
fundação e como solução, pode-se substituir as camadas de solos de baixa resistência e
aquelas que geram deformações indesejáveis ao maciço, bem como prever a implantação de
sistemas de drenagens eficientes de nascentes e do lençol freático, evitando a formação de
subpressão que possa influir na resistência dos materiais remanescentes. Em geral, os sistemas
de drenagens de nascentes de fundações são constituídos por linhas de drenos principais,
geralmente ao longo das drenagens naturais, associadas a drenos secundários, do tipo espinha
de peixe, e a drenante junto ao pé do talude.
3.2.2 Impermeabilização da fundação
Consiste no conceito de confinar os resíduos por barreiras impermeáveis, o que,
consequentemente, protege os resíduos da entrada de líquidos externos e o subsolo da
infiltração dos percolados e gases provenientes do aterro. (VERTEMATTI, 2004). De modo
geral, é empregado como material impermeabilizante, elementos sintéticos, do tipo
geomembrana PEAD.
A geomembrana é um dos tipos mais comuns de geossintéticos empregados em obras
que exijam a capacidade de prevenir ou bloquear a migração de fluidos, sejam eles líquidos
ou gases, para fora ou para dentro de um sistema. (VERTEMATTI, 2004). O mais utilizado
em aterros sanitários é o PEAD (polietileno de alta densidade), que atua como
impermeabilizante do solo, protegendo mananciais e o lençol freático.
22
(VERTEMATTI 2004) cita: “Produto bidimensional de baixíssima permeabilidade, composto
predominantemente por materiais termoplásticos, elastoméricos e asfálticos, utilizado para
controle de fluxo e separação, nas condições de solicitação”.
O Polietileno de Alta Densidade (PEAD) possui densidade 0,941 a 0,959 g/cm³, isso se
dá pela compactação das cadeias poliméricas, proporcionando alta resistência química, pela
dificuldade de permeabilidade dos líquidos, gases e vapores. Sua permeabilidade esta em
torno de 10¯¹² cm /s, ou seja, praticamente impermeável.
Os dois polímeros termoplásticos mais utilizados na fabricação das geomembranas são
os amorfos e os semicristalinos, os quais possuem parte de sua estrutura amorfa e parte
cristalina. A porcentagem de cristalinidade varia cerca de até 70% no PEAD.
É produzido em forma de bobinas, com comprimentos entre 50 a 300 m e de 5 a 10 m
de largura, e espessura de 0,5 mm a 3,0 mm de espessura, dependendo de cada fabricante.
Segue abaixo a tabela 1 com algumas vantagens e desvantagens dos principais tipos de
geomembrana.
VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE GEOMEMBRANAS
TIPOS DE
GEOMEMBRANA VANTAGENS E DESVANTAGENS
PEAD e PEBD - Polietileno de alta e de
baixa densidade
Boa resistência contra diversos agentes químicos; Boas características de resistência e solda; Boas características de resistência mecânica; Bom desempenho a baixas temperaturas; Baixo atrito de interface, se for de superfície lisa; PEAD é relativamente rígido; PEBD é mais flexível; Formação de rugas: difícil conformação ao subleito; Sujeito ao strees cracking;
Tabela 1 – Vantagens e desvantagens da geomembrana (Modificado de Vertematti,
2004).
Para garantir que suas propriedades tenham uma permanência duradoura ao longo de
sua vida, ou seja, durante a vida útil da obra, no transporte, estocagem, instalação e exposição
ao sol, são acrescentadas em sua composição aditivos anti UV. O mais conhecido e utilizado é
o negro-de-fumo, que possui densidade de 1,80 g/cm³ e quantidade de 2 a 3% na massa.
23
Também é acrescentado os termoestabilizantes e antioxidante, que aumentam
consideravelmente a resistência às intempéries, calor, soldabilidade e degradação por agentes
químicos.
A figura 3mostra parte da fundação já impermeabilizada:
Figura 3 – Impermeabilização de fundação na CTRNI.
3.3 Ensaios em geomembrana
Para se tomar uma decisão consciente a respeito da relação adequada entre as
propriedades admissíveis e requerida da geomembrana, é necessário encontrar um fator de
segurança que satisfaça todas as exigências de projeto. As geomembranas são encontradas
com superfícies lisas ou rugosas, diversas espessuras e fabricadas com diferentes polímeros.
Para tanto, algumas propriedades devem ser consideradas, como por exemplo, a espessura e
resistência à tração.
3.3.1 Ensaios para determinação das propriedades físicas
As propriedades de maior importância em projetos de engenharia são durezas,
espessuras e densidades.
24
ENSAIOS REALIZADOS EM GEOMEMBRANAS
PROPRIEDADES NORMA OBSERVAÇÕES
Físicas
Espessura ASTM D751 E 5199 Pressão de 23,50 Kpa aplicado por placa de 9,50 mm de diâmetro.
ASTM 5994 Determinação de espessura de geomembrana texturizada.
Densidade ASTM D792 Método de descolamanto. ASTM D1505 Método do gradiente de densidade. ASTM D297 e ISO 1183 Método do picnômetro.
Índicce de fluidez ASTM D1238 Extrusão em 10 min. Medido em gramas por carga e por temperatura
ASTM D2240 e ISO 868 Durômetro do tipo A. Estabilidade dimensional ASTM D1204 Mecânicas
Resistência a tração NBR 12824 e ASTM D4885 Ensaio em faixa larga: comprimento 100mm e largura 200mm.
ASTM D638 Halteres de 6 a 10mm de largura na seção central para membranas não reforçadas.
ASTM D882 Tiras com largura de 5 a 25,40mm, amostra com espessura menor que 1mm.
ISO 37 Halteres de 4 a 6mm de largura na seção central
ISO 527 Corpo de prova em forma de haltere ou em tira conforme tipo de membrana.
ISO 1421 Corpo de prova em tiras de 50 X 200mm. Reistência a rasgos ASTM D1004 Forma geométrica particular.
ISO 4673 Formas variáveis conforme métodos A,B ou C da norma.
Resistência ao puncionamento estático NBR 13359 Pistão CBR.
ASTM D4833 e ISO 12236 Pistão: 8mm de diâmetro; corpo de prova 45mm de diâmetro.
Resistência ao puncionamento dinâmico NBR 14971 Cone de 500g, altura de queda de 500mm. Hidráulicas Permeabilidade a vapor de água ASTM E96 Desempenho Resistência a radiação ultra violeta ASTM G26 e ISO 4892 Ciclos de luz ultra violeta e vapor.
Resistência química ENV ISO 12960 Incubação de amostras em contato com meio agressivo em temperatura de 23 a 50ºC
Resistência a degradação biológica ISO 13440
Incubação de amostras em contato com solo contendo microorganismos agressivos.
Resistência a degradação térmica ASTM D 794
Incubação de amostra em estufa sob elevadas temperaturas e circulação de ar.
Resistência das soldas ASTM D 4545 Cisalhamento e descolamento. Resistência contra fissuração sob tensão strees cracking ASTM D1693 Realizadas em tubos de ensaio. ISO 4599 ASTM 5397 Realizada sob carga de tração. ISO 6252 Atrito de interfaces ASTM D 5321 Cisalhamento direto ou plano inclinado.
Tabela 2 – Principais propriedades da geomembrana (Vertematti, 2004).
25
3.3.1.1 Dureza
Mede-se a capacidade da membrana em resistir uma compressão local, realizada através
de uma haste padronizada. Sua dureza é obtida através da relação inversamente proporcional à
penetração em função do módulo de deformabilidade e comportamento viscoelástico do
material. (VERTEMATTI, 2004).
3.3.1.2 Espessura
Depende do tipo da geomembrana, os quais existem dois a considerar.
LISAS: A medição é determinada de forma direta, através de um micrômetro, que
exerce uma pressão sobre a lâmina e entrega o valor medido. (KOERNER, 1998).
TEXTURADAS: De acordo com a ASTM 5994/96 recomenda medir a lâmina sem
considerar suas saliências. Então, utilizam-se duas hastes de aproximação, com ponta cônica,
raio e curvatura de 0,8 ± 0,2 mm e ângulo de abertura com a horizontal de 60 ± 2° medindo
assim a espessura pontualmente.
As espessuras comerciais mais encontradas são de 0,5 a 2,5 mm. (VERTEMATTI,
2004).
3.3.1.3 Densidade
O polietileno tem uma grande variedade quanto sua densidade e pode ser de muito baixa
densidade, baixa densidade, linear de baixa densidade, média densidade e alta densidade.
Todos os polímeros de geomembrana estão entre os limites de 0,85 a 1,5 g/cm³. O PEAD
possui densidade igual a 0,940 g/cm³. (KOERNER, 1998).
Os processos para obtenção dos valores da densidade é a imersão em água, picnômetro
e do gradiente de densidade.
3.3.1.4 Índice de fluidez
Nas geomembranas de polietileno, esse índice tem maior importância, sendo expresso à
velocidade de fluxo de um polímero fundido sob pressão e temperatura já definidos.
26
3.3.2 Ensaios para determinação das propriedades mecânicas
São ensaios que determinam a resistência das lâminas de materiais poliméricos.
3.3.2.1 Tração unidirecional
Uma vez aplicada em campo, a geomembrana sofre uma solicitação de tração por
esforços no plano, sendo assim, é feito uma avaliação de sua resistência à tração através de
ensaios com corpo de prova em formas de tiras, com formato de haltere e com faixa larga,
conforme figura 4:
Figura 4 - Corpos de prova em forma de haltere da ASTM D638. (Modificado de
Vertematti, 2004)
a) tipos M-I e M-III.
b) tipo M-II.
Para geomembranas inferior a 1,0 mm é recomendado uso da ASTM D 882 ou da ISO
527, e até 14 mm ASTM D 638 ou ISO 527.
3.3.2.2 Tração multidirecional
A tração multidirecional é quando a geomembrana, ao se deformar, adquire a forma de
uma calota esférica ou parabólica, conforme figura 5:
27
Figura 5 - Esquema do ensaio de tração multidirecional. (Vertematti, 2004).
A geomembrana é prendida a um molde circular metálico, o qual se aplica uma pressão
interna crescente que ocasiona ao colapso, e através desse ensaio, é obtida a resistência do
material.
3.3.2.3 Resistência ao rasgamento
As geomembranas finas e não reforçadas possuem uma resistência muito baixa e a
possibilidade de rasgo é muito grande, devido às diversas solicitações de esforços em
diferentes direções. A implicância disto pode ser durante a manipulação e instalação, pois ao
reacomodar os rolos, fazer a disposição dos panos e durante períodos de muito vento, a
geomembrana pode sofrer tal esforço. A figura 6 mostra detalhes de um corpo de prova
utilizado pela ASTM D 1004. (Vertematti, 2004).
Figura 6 - Formato do corpo de prova para ensaios de rasgo em geomembrana.
(Modificado de Vertematti, 2004)
28
3.3.2.4 Resistência ao puncionamento
Quando a geomembrana é instalada sobre solos que contenham pedras, ramos de
vegetação e outros escombros, ou até mesmo a queda de alguma ferramenta de trabalho, são
vulneráveis ao puncionamento durante e depois que as cargas tenham sido colocadas sobre
elas. É uma consideração de suma importância, porque uma vez coberta, não pode ser
descoberta até que a infiltração seja óbvia. O tempo, juntamente com o custo de reparação é
enorme. A figura 7 mostra um raso devido ao mal uso de ferramenta em aterro sanitário em
Brasília – DF.
Figura 7 - Geomembrana danificada por ferramenta.
3.3.3 Propriedades de durabilidade da geomembrana
Quando instaladas em obras, as geomembranas passam por diversas situações de
carregamento que pode incidir em sua ruptura, pois pode estar em contato com substâncias
altamente agressivas e sujeitas as condições climáticas e ambientais adversas. Cada projeto
possui sua característica devendo ser estudada e analisada em laboratório para antever os
prováveis problemas e possibilitar que tenha um excelente desempenho em sua vida útil.
29
3.3.3.1 Resistência às intempéries
É quando expõem o produto ao ar livre para receber luz solar e variações climáticas,
como, chuvas, ventos e mudança de temperatura.
Os valores dos ensaios podem ser obtidos de amostras que ficam, durante um longo
período, geralmente acima de um ano, expostas em tempo real, registrando diariamente os
dados climáticos do local. Esses ensaios também podem ser reproduzidos em laboratório,
expondo as amostras à luz ultravioleta, condensação e elevadas temperaturas. Em geral, as
observações são superiores há 500 horas podendo até chegar a 10.000 horas.
Depois do envelhecimento das amostras, elas são testadas em laboratório para
quantificar as perdas de propriedades mecânicas e hidráulicas. (Vertematti, 2004).
3.3.3.2 Resistência à degradação química
A geomembrana amostrada é submergida em tanques com substâncias químicas a uma
temperatura entre 23 e 50°C por período de até 120 dias e periodicamente as amostras são
ensaiadas e suas propriedades comparadas com amostras virgens. (Vertematti, 2004).
Para cada projeto, é feito uma análise do produto que estará em contato com a
geomembrana para garantir total eficiência do material empregado, tendo uma vida útil, no
mínimo, igual ao especificado em projeto.
30
A tabela 3 mostra algumas resistências químicas de determinadas geomembranas.
RESISTÊNCIA QUÍMICA DA GEOMEMBRANA
Geomembrana PEMD PEAD PVC
Temperatura Agente Químico A B A B A B Hidrocarbonos asfalticos O O X X O O Hidrocarbonos aromáticos O O X X O O Solventes clorados X O X X O O Solventes oxigenados X X X X O O Solventes de petróleo bruto O O X X O O Álcoois X X X X X X Ácidos orgânicos X X X X X X Ácidos inorgânicos X X X X X X Bases orgânicas X X X X X X Bases inorgânicas X X X X X X Metais pesados X X X X X X Sais X X X X X X
Tabela 3 - A = 38ºC; B = 70ºC; X = desempenho adequado, em geral; O = resistência
fraca, em geral. (Modificado de Vertematti, 2004).
3.3.3.3 Resistência à degradação térmica
As geomembranas, por possuírem propriedades poliméricas, são muito sensíveis a
trocas de temperaturas. Tanto as altas quanto as baixas temperaturas, possuem seus próprios
efeitos singulares. Degradação é a perda de plastificantes e aditivos, ocasionando um
enrijecimento da geomembrana.
Quando solicitadas a altas temperaturas, podem estar sujeitas as trocas de propriedades
físicas, mecânicas e químicas. O que determina essa troca é a duração e exposição do material
estudado.
Ao ser solicitado a baixas temperaturas normalmente encontradas, possui um
comportamento contrário às altas, ou seja, não perde suas propriedades. Geralmente, para
condições de trabalho, pode-se trabalhar de 40 a -5°C, dependendo da espessura da
geomembrana.
31
3.3.3.4 Resistência à degradação biológica
No solo existe um grande número de organismos vivos nocivos a geomembrana, pois a
mesma estará em contato, por toda vida útil, com bactérias, fungos entre outros agentes,
principalmente quando instaladas em aterros sanitários.
Sem embargo, os polímeros de alto peso molecular, geralmente empregados para
geomembranas, parecem serem insensíveis para tal degradação. A ASTM G21 trata com as
resistências dos plásticos e dos fungicidas e a ASTM G22 trata das resistências dos plásticos e
dos bactericidas.
Do mesmo modo dos fungicidas, os bactericidas causam grande preocupação sobre a
geomembrana, mas não pela degradação do polímero empregado em sua composição, senão a
contaminação e colmatação dos sistemas de drenagens.
Segundo Vertematti 2004, para analisar a resistência da geomembrana em laboratório,
são enterradas amostras em reservatórios preenchidos com solo contaminantes, tanto artificial
como orgânico. Após períodos determinados, são realizados testes comparativos com cada
amostragem para verificação das propriedades sob a ação deletéria desses microrganismos na
geomembrana.
3.3.3.5 Resistência a atrito de interfaces
Essa resistência é de vital importância, porque quando a geomembrana for empregada
em contato com solo, ou seja, talude de um aterro sanitário, ou em concreto e até mesmo com
outro geossintético, sabermos se sua textura seja capaz de suportar as cargas empregadas,
evitando que haja um escorregamento do material. Em geral, as geomembranas texturizadas
apresentam curvas de resistência versus deslocamento de interface com um pico muito agudo
para baixos valores, significando um deslocamento muito pequeno.
32
A tabela 4 sintetiza as variações da resistência de interface entre solos e geomembranas,
solos e outros geossintéticos, e diferentes geossintéticos.
FAIXAS DE VARIAÇÃO DE ÂNGULOS DE ATRITO DE INTERFACE (EM GRAUS) ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS
MATERIAL AREIAS ARGILAS PVC PEAD Lisa PEAD Texturizado GEORREDE
Geomembrana PVC 20-30 6-15 - - - -
Geomembrana lisa PEAD 17-25 5-10 - - - -
Geomembrana texturizada PEAD 30-40 9-15 - - - - Geotêxtil tecido 23-42 16-26 19-28 7-11 9-17 9-18
Geotêxtil não tecido agulhado 25-44 15-28 16-26 8-12 15-33 10-27
Georrede - - 11-24 5-19 7-25 -
Tabela 4 – Variações de resistência em contato com o solo. (Modificado de Vertematti,
2004).
3.3.3.6 Resistência da soldas
A resistência mecânica das soldas em geomembranas pode ser realizado em laboratório,
através de corpo de prova da região soldada, medindo aproximadamente 2,54 cm de largura
por 10 cm de comprimento, para determinação da qualidade da solda, o qual são submetidos a
prova de cisalhamento ou rasgamento, conforme figura 8.
33
Figura 8 - Tipos de solicitações nos ensaios de resistência de soldas, sendo que:
a) cisalhamento;
b) adesão;
(Vertematti, 2004).
Estes testes também são realizados em campo antes de iniciar os trabalhos de solda, e é
denominado de pré solda.
3.3.3.7 Resistência a fissuramento sob tensão
As geomembranas são vulneráveis ao fenômeno stress cracking, ruptura ou quebra de
uma geomembrana de polietileno devida a uma tensão de tração inferior à resistência a tração
da membrana. É verificada em laboratório pelo ensaio da tira dobrada, ASTM D 1693/97 ou
pelo ensaio de carregamento de longa duração, ASTM D 5397/95, que verifica a fissuração
sob tensão, submetem-se vários corpos de prova, imersos em soluções específicas a 50°C, a
distintos carregamentos.
34
A tabela 5 sintetiza de resistência à tração, rasgos e puncionamento de algumas
geomembranas.
VALORES MÉDIOS DE ALGUMAS PROPRIEDADES DE GEOMEMBRANAS FABRICADAS NO BRASIL
PRODUTO
RESISTÊNCIA A TRAÇÃO
PUNÇÃO (N)
RESISTÊNCIA A
CP em forma de haltere (MPa)
RASGOS (N)
Longit. Transv. Longit. Transv.
PEAD O,8mm 19 19 389 126 129
PEAD 2,5MM 18 20 911 338 334
PVC 1,Omm 18 16 266 52 49
PVC 2,Omm 17 15 504 92 95
Tabela 5 – Algumas propriedades das geomembranas. (Modificado de Vertematti, 2004).
35
3.4 Aplicação da geomembrana em aterros sanitários
A figura 9 ilustra os aspectos gerais de um aterro de resíduos, conforme o MANUAL
BRASILEIRO DE GEOSSINTÉTICOS (VERTEMATTI, 2004, PÁG. 09).
Figura 9 – Aplicação típica de geossintéticos em aterros sanitários.
Na base e nas laterais do aterro, nota-se a presença de georredes para drenagem dos
percolados, geotêxtil para separação do resíduo e meio drenante (georrede ou material
granular), geomembranas primária e secundária para proteção do solo de fundação e evitando
que os líquidos percolados, gerados pela degradação dos resíduos ou por infiltração, atinjam o
lençol freático ou água superficial. Subjacente à geomembrana primária, encontra-se outra
camada impermeabilizante, que é o geocomposto bentonítico, seguido de uma camada
drenante para detecção de prováveis fugas, e por fim, a geomembrana secundária assentada
diretamente sobre o solo. Essa é a configuração de uma barreira impermeabilizante dupla,
36
com sistema de detecção de vazamentos e é comumente utilizada para contenção de resíduos
perigosos.
Também existe um sistema de cobertura do aterro, que sua função consiste em impedir
que a água infiltre no maciço do aterro e evitar que aumente o volume do percolado, evitar
que os gases provenientes da decomposição dos resíduos se propaguem na atmosfera, o qual
pode verificar na figura 10, a cobertura do Aterro Bandeirantes, em São Paulo.
Figura 10 – Cobertura do Aterro Bandeirantes para melhoramento da captação do
biogás.
Embora as geomembranas sejam consideradas impermeáveis, estão sujeitas a
vazamentos por imperfeições de fabricação, instalação ou operação do sistema. Assim, o
interesse na adoção de sistemas compostos e de barreiras duplas visa prevenir qualquer
imperfeição que seja, o qual o percolado será detectado logo na próxima barreira.
As camadas superiores estão sujeitas a outros tipos de esforços, como por exemplos a
ação de animais roedores, ciclos de umedecimentos e secagem, pressões de gases
provenientes da decomposição dos resíduos depositados no aterro, erosões por ações da chuva
e do vento, recalques, raízes e deslizamentos dos solos de cobertura, e isso torna, em muitos
casos, projetos de maiores complexidades se comparados com impermeabilização de base. No
37
Aterro Bandeirantes, foram executados aproximadamente 10.000 m² para teste, com intuito
principal de captação de Biogás, ou seja, gás proveniente da decomposição dos resíduos
sólidos ali depositados.
3.5 Estocagem das bobinas de geomembrana
As bobinas devem estar sobre um plano de apoio plano, sobre estrados ou pranchas de
madeira, livres de contato com a terra, óleo, solvente e enxurradas. A descarga deve ter o
auxílio de um munck ou alguma máquina para içagem, pois os rolos possuem faixas para tal
trabalho.
A embalagem deve-se manter intacta até o local e momento de utilização. Se ficar
estocado ao ar livre, faz necessário cobrir com lona plástica para maior proteção do material.
As bobinas quando sobrepostas não podem exceder três rolos, para que seu peso próprio
não venha causar danos sobre a manta.
Caso seja estocado de maneira imprópria, não se recomenda utilizar a primeira volta da
bobina.
3.6 Transportes e deslocamentos
O transporte da bobinas pode ser feitos em caminhões, tomando os devidos cuidados
para que não dane a geomembrana. Deve ter auxílio de empilhadeiras, pás carregadeiras,
minitratores ou rolamento manual levando em conta seu estado principal de conservação. A
figura 11 mostra a descarga das bobinas de geomembrana com apoio de uma empilhadeira.
Figura 11 – Descarga das bobinas de geomembrana.
38
3.7 Averiguação do solo base
Antes de fazer a disposição da geomembrana sobre o solo, deve-se verificar se existe
algum material que possa comprometer a manta no tocante a perda de eficiência, como por
exemplo, lama, óleo, solventes, raízes, galhos, vegetação nativa, presença de água, pedras,
arames, ferragens, pregos, etc, devem ser eliminados.
O terreno ideal para instalação deve estar liso, compactado e vala de ancoragem em
perfeitas condições.
3.8 Disposição dos painéis
Pode ter auxílio de uma máquina para içagem, munck ou pá carregadeira, juntamente
com uma barra de aço, prendida através de correntes, ou também pode ser feito manualmente.
Cada pano deve possuir uma identificação que contém o número da bobina fornecida pela
fábrica para monitoramento do material, data, número do pano e comprimento real. A figura
12 ilustra como são feitos as disposições dos painéis.
Figura 12 - Disposição dos painéis no Aterro Sanitário de Vilha Velha – ES.
39
3.9 Soldagem por termofusão
Utiliza um equipamento específico e consiste em fundir as geomembranas na região da
emenda, que compreende no mínimo 7 e máximo 15cm de transpasse, por meio da passagem
de uma cunha metálica aquecida por resistência elétrica e, em seguida, um mecanismo que
consiste em dois rodilhos, que exercem pressão completando a solda das duas mantas. O
procedimento pode ter uma única emenda, separados por um espaço vazio, utilizado
posteriormente para verificar a estanqueidade da solda. No procedimento de solda, são
controlados temperatura, velocidade e pressão da máquina.
A figura 13 demonstra como se procede o processo de soldagem por termofusão
executado na CTRNI.
Figura 13 – União por termofusão na CTRNI.
3.10 Soldagem por extrusão
É indicado para fazer detalhes. Empregado quando se tem rasgo, locais de difícil acesso,
corte ou uma queima da cunha. Deve-se deixar cerca de 15cm de transpasse para ambos os
lados do dano a ser reparado, então moldamos o chamado Manchão em forma retangular ou
oval e pré-fixamos com um soprador de ar quente. Em seguida esmerilhamos com disco de
lixa de 4” com aspereza relacionada à espessura da geomembrana e largura aproximada a 1”.
40
Então é dado início ao processo de solda por extrusão, que consiste em derreter um material
de aporte de mesma propriedade da geomembrana, o qual esse cordão de solda aquece e
derrete as mantas na região da emenda, ocorrendo à ligação após o resfriamento.
A figura 14 apresenta um exemplo típico de união por extrusão em uma emenda.
Figura 14 – União por extrusão no Aterro Bandeirantes, em São Paulo.
3.11 Teste de avaliação da pré-solda
As máquinas de solda por termo-fusão e o processo de soldagem devem ser testados
imediatamente antes do início de cada jornada de trabalho ou a cada cinco horas de trabalho
interrupto e sempre que houver quaisquer mudanças no serviço, como por exemplo, a
máquina ser desligada, ou ainda quando tiver uma alteração brusca na temperatura ambiente.
Os testes são feitos em corpos de prova com aproximadamente 3,0m de comprimento por
0,30m de largura, com solda centrada ao longo do comprimento, seguindo o transpasse de 7 a
15cm. São retirados cinco cupons para averiguação da solda através da máquina cuponeira,
cada um medindo 01” de largura por 4” de comprimento. Esses cupons são testados no
41
tensiômetro de obra, com objetivo de verificar a resistência ao cisalhamento e ao
descolamento, obedecendo à ruptura tipo FTB, ou seja, para que tenha resultado positivo
deve-se romper a geomembrana e não a solda. Havendo rompimento da solda, o teste deverá
ser refeito e a máquina de solda e o operador não devem ser aceitos até as deficiências sejam
corrigidas. A figura 15 demonstra a retirada de um corpo de prova para testes.
Figura 15 – Operador retirando os corpos de provas para validação da solda.
Quando durante a soldagem por termofusão a membrana apresentar rugas ou ondas,
também conhecidas como boca de peixe, estas deverão ser cortadas de modo a tornar a área
plana para passagem da máquina. Uma vez cortada, deverá colocar um manchão do mesmo
material aplicado, sendo soldado por extrusão. Nos cruzamentos das soldas por termofusão,
também há necessidade de fazer esse reparo com extrusão, para garantir estanqueidade.
3.12 Verificação da estanqueidade global das soldas
Através de testes de controle de qualidade, se verifica a existência de fugas nas soldas.
42
3.12.1 Ensaios não destrutivos
3.12.1.1 Ensaio de vácuo
São executados nas soldas por extrusão e consiste em submeter todo o cordão de solda,
em tramos de aproximadamente 0,50m, a uma pressão de 20kPa aplicado no interior de uma
caixa com tampo de vidro, com vedação de neoprene, colocado sobre a solda devidamente
molhada com água e sabão. Verifica-se a formação ou não de bolhas durante 10 segundos
após aplicação da sucção. Após esse tempo, move-se a caixa para a área adjacente, com um
traspasse mínimo de 7,5cm com a mesma. Se constatar formação de bolhas, a região deverá
ser marcada e posteriormente reparada. A figura 16 demonstra o ensaio.
Figura 16 – Prova de vácuo realizada no Aterro Bandeirantes, em São Paulo.
3.12.1.2 Ensaio de faísca elétrica
É utilizado em locais onde não é possível a realização do ensaio de vácuo, tais como em
superfícies irregulares, curvas ou tubulações. Consiste na colocação de um arame de cobre, de
diâmetro menor que a espessura da geomembrana, ao longo da borda do transpasse superior,
43
de modo que quando a solda por extrusão for realizada este fique no seu interior. Um
dispositivo conectado a uma fonte de 20 kv, deve ser guiado por um operador, por sobre e ao
longo da linha de solda. Qualquer falha que houver, será detectado pela emissão de uma faísca
elétrica e por um sonido mais acentuado. A figura 17 mostra o aparelho detector de fugas, 18
na colocação do fio de cobre e na 19 na verificação da estanqueidade.
Figura 17 – Aparelho de aferição de fugas.
Figura 18 – Aplicação de fio de cobre.
44
Figura 19 – Averiguação de fugas.
3.12.1.3 Ensaio de pressurização
É executado no espaço livre entre as duas linhas da solda por termofusão, através de um
manômetro capaz de suprir e sustentar uma pressão de 70 a 205kPa, o qual depende da
espessura da geomembrana. Os dois extremos da linha de solda são selados, e com uma
agulha conectada ao manômetro, insere-a no canal e injeta-se ar com as devidas pressões.
Espera-se dois minutos para que a pressão se estabilize e faz-se a leitura do manômetro.
Aguarda-se cinco minutos, e faz-se a segunda leitura, o qual essa deve ter uma variação
máxima de 14 a 35 kpa, conforme figura 20.
45
Figura 20 – Teste de pressurização com injeção de ar no canal da solda por termofusão.
3.12.1.4 Ensaio do spark test
É utilizado para verificar possíveis furos nos painéis por materiais pontiagudos oriundos
do transporte ou fabricação. É constituído por uma fonte de baixa amperagem e alta tensão,
variando em função da espessura da geomembrana, ligados há um fio terra e uma haste com
uma escova ou barra metálica na ponta passando lentamente por um operador, sobre todo
extensão do painel. A manta servirá como isolante entre o solo e a haste, e caso detecte
alguma descontinuidade, se perceberá uma faísca elétrica acompanhada de um sonido.
3.12.2 Ensaios destrutivos
Para cada tipo de solda, termofusão ou extrusão, são realizados testes para avaliação
estática a qualidade da solda.
Na solda por termofusão, são retirados amostras de campo para análise, medindo 0,90m
de comprimento por 0,30m de largura, o qual desses, 0,30m é da empresa prestadora do
serviço de instalação da geomembrana e os outros 0,60m do cliente, sendo que dessa medida,
46
0,30m pode ser analisada em campo e o restante mandado há algum laboratório, caso seja de
agrado do cliente.
Em cada 0,30m são cortados, com auxílio da cuponeira, dez cupons todos numerados,
medindo 1” de largura por 4” de comprimento. Nos cinco cupons pares são realizados os
testes de descolamento, e no restante, testes ao cisalhamento.
Os testes são realizados no tensiômetro, conforme figura 21, 22, 23 e 24 em anexo.
Figura 21 – Teste de descolamento na solda por termofusão.
Figura 22 – Teste de cisalhamento as solda por termofusão.
47
Figura 23 – Teste de descolamento na solda por extrusão.
Figura 24 – Teste de cisalhamento na solda por extrusão.
48
3.13 Relatório de entrega da obra
Deve conter um “as built” de toda a área revestida, contendo além da modulação, a
localização de todas as interferências e reparos, planilhas da modulação, planilhas do controle
das soldas e de todos os ensaios destrutivos e não destrutivos do controle de qualidade.
Seguem alguns formatos de relatórios de entrega da obra. (ANEXO A).
3.14 Drenagem de percolados
Juntamente com a execução da camada impermeabilização e fundação do aterro, são
implantados sistemas de drenagens constituídos por linhas principais com tubos perfurados
envoltos em material granular subjacentes a camadas drenante de areia ou brita, associados a
drenos secundários, formando o sistema tipo espinha de peixe. Os tubos podem ser de
concreto ou PEAD.
Nos aterros de encostas, em geral, apresentam drenos de anel, os quais são executados
junto à extremidade da escavação, mediante a execução de valas, as quais são preenchidas
com material granular, conforme figura 25.
Figura 25 - Detalhe da drenagem de percolados.
49
3.15 Drenagem de gases
Para assegurar uma perfeita captação de gás gerado no interior do maciço do aterro
devem ser implantados sistemas de poços de drenagem. Os sistemas podem ser passivos ou
ativos. Os sistemas ativos apresentam maior eficiência na coleta de gases devido à aplicação
de vácuo para forçar a captação. Geralmente é aplicado em aterros que fazem o
reaproveitamento do biogás, onde, após a captação, os gases são conduzidos a pontos de
queima controlada ou a centrais térmicas para a produção de vapor ou geração de energia
elétrica. (MARQUES, 2003). A figura 26 mostra um poço de captação de gás.
Figura 26 - Drenagem ativa de biogás, exemplo real do Aterro Bandeirantes.
No sistema de drenagem passiva de gases é feita de maneira natural, sem aplicação e
vácuo. O esquema construtivo é similar à drenagem de percolados implantando-os à medida
que se alteia o corpo do aterro. Os poços são constituídos por tubos perfurados de concreto
50
envoltos por uma camada de rachão de espessura igual ou superior à 50 cm, mantida junto aos
tubos, através da instalação de uma tela metálica.
3.16 Lançamento, espalhamento e compactação dos resíduos
O lançamento de resíduos em aterros sanitário é feito de forma direta sem nenhum tipo
de tratamento prévio, através de caminhões basculantes. As operações de espalhamento dos
resíduos são efetuadas por tratores de esteira, os quais procuram distribuir os materiais em
praças de trabalho com espessuras e inclinações apropriadas para as operações de
compactação. Geralmente a compactação é executada pelas próprias máquinas de
espalhamento e pelo tráfego de veículos, mas não deixa de ser de suma importância, visto
que, uma vez compactado de forma adequada, dará maior vida útil ao aterro, maiores
resistências, melhoramento da estabilidade do maciço e consequentemente menores recalques,
importante aspecto para integridade dos sistemas de drenagens e recobrimento. A figura 27
demonstra exemplo de espalhamento e compactação dos resíduos sólidos.
Figura 27 – Exemplo de espalhamento e compactação dos resíduos sólidos na CTRNI.
51
3.17 Cobrimento diário dos resíduos dispostos
Durante a operação de aterros sanitários, os resíduos devem receber camadas de solo ao
final de cada dia, para evitar o arraste de detritos pelo vento, bem como para evitar o
aparecimento de moscas, insetos, pequenos animais e outros vetores que possam provocar
problemas de saúde pública. Em geral, as soluções comumente empregadas recaem na
utilização de solos provenientes das áreas de escavação do próprio aterro e entorno. Essas
camadas devem ser mantidas niveladas e deve apresentar sistema de drenagem provisória para
evitar o acúmulo de água em períodos de chuva e consequentemente aumento da geração de
percolados.
3.18 Revestimento final
Dentre as principais finalidades, podemos destacar:
1. Minimização da infiltração de águas de chuvas;
2. Impedir fugas desordenadas de gases;
3. Propiciar a plantação de vegetação, reaproveitando toda a área;
4. Resistir às condições climáticas que estão sujeitas;
5. Suportar sobrecargas oriundos do tráfego de veículos;
Esse recobrimento é caracterizado por uma camada de solo argiloso e posteriormente
plantio de vegetação, como gramas, por exemplo. Apesar de apresentar baixo custo de
implantação, exigem constantes manutenções para reposição de eventuais erosões e de
camadas vegetais que sofreram descontinuidade ou danos por animais ou pessoas. Um ponto
importante a ser considerado é o emprego de geomembranas como sistemas de revestimento
superior, pois se tem a necessidade de assegurar um nível de umidade no interior do maciço
próximo a 60%, a fim de manter ativo o processo de biodegradação dos resíduos. A figura 28
apresenta a cobertura de um aterro.
52
Figura 28 - Emprego de geomembrana como cobertura final.
53
4. METODOLOGIA E MATERIAIS
O Aterro Bandeirantes, situado na cidade de São Paulo, tem por objetivo primordial a
captação de biogás, ou seja, o gás proveniente da decomposição dos resíduos, para geração de
energia elétrica e quando houver um excesso na produção, é realizado a queima do mesmo
através de flair, proporcionando créditos de carbono implantados pelo tratado de Quioto. A
figura 29 mostra o Aterro Sanitário Bandeirantes.
Figura 29 – Foto aérea do Aterro Bandeirantes.
O aterro possui vinte e quatro geradores para produção de eletricidade, fornecidos para a
cidade de São Paulo. Para tal funcionamento e rendimento, o aterro deve fornecer cerca de
12.000 m³/h de biogás, o qual não estava acontecendo.
54
Segue um exemplo da disposição dos geradores e dos queimadores conforme figura 30:
Figura 30 – Disposição dos geradores e flairs.
A superfície está coberta por uma camada de solo e vegetação, no caso, gramas,
conforme item 2.18, e devido às altas temperaturas de calor, está ocorrendo trincas
superficiais, proporcionando dessa forma um desperdício de biogás para a atmosfera e
consequentemente, não fornecendo a quantidade necessária para alimentação dos geradores de
energia elétrica. A figura 31 apresenta a cobertura do Aterro Bandeirantes.
Figura 31 – Detalhe do local de instalação da geomembrana.
55
Para solução de tal problema, surgiu a idéia de implantar um encapsulamento de parte
da cobertura do aterro totalizando uma área de 10.000 m² com geomembrana PEAD, lisa em
ambos os lados e com espessura nominal de 1,0 mm. A espessura e rugosidade ficaram por
conta da empresa contrata a realizar os trabalhos de instalação do geossintético, baseados em
experiências anteriores fora do Brasil, e quanto à definição de qual geomembrana instalar,
optaram pelo PEAD devido a uma série de vantagens citadas no item 2.3.3.
Os procedimentos de instalação e métodos de controle de qualidade, foram seguidos de
acordo com as normas vigentes citadas no capítulo 2. A figura 32 apresenta a cobertura final
do aterro.
Figura 32 – Obra depois de instalado a geomembrana.
56
5. RESULTADOS
Após instalação da área de teste, se notou um elevado aumento na captação de biogás,
conforme ilustração do gráfico da figura 33.
Figura 33 – Ilustração gráfica dos resultados obtidos após cobertura com geomembrana.
Antes da execução da impermeabilização de cobertura do aterro, foram testados
pequenas áreas com lonas plásticas convencionais, onde demonstrou, conforme gráfico, um
aumento considerável na vazão de captação e uma melhora na concentração do gás metano o
que despertou a idéia cobrir uma área maior e talvez no futuro, todo o conjunto do aterro.
Os resultados relatados no gráfico se obtiveram por valores de medições mensais, onde
se nota um melhoramento na qualidade do gás, pois o nitrogênio (N2) caiu cerca de 18 pontos
percentuais e o metano (CH4) aumentou 10 pontos, se notando um acréscimo na vazão de
metano (vazão CH4) em 700 m³/h em três meses de análise, considerando medições antes e
depois de feito a cobertura com geomembrana PEAD. Para que o gás tenha uma boa
qualidade na geração de energia elétrica é necessário que o metano tenha uma concentração
de no mínimo 50 % e o nitrogênio 12 %, ou seja, atingiu o esperado quanto a qualidade, além
de aumentar a vazão.
57
6. CONCLUSÃO
Podemos concluir que é de suma importância fazer a cobertura em aterros sanitários,
principalmente os que captam o biogás, com geomembrana, pois com esse teste in loco
realizado no Aterro Bandeirantes, podemos garantir que praticamente todo biogás produzido
seja captado e posteriormente utilizado para fins energéticos ou outro qualquer, levando em
conta um custo benefício considerável, implantando uma tecnologia inovadora e eficiente no
segmento de aterros sanitários para captação de biogás. Em específico ao aterro citado, se
obteve um aumento na captação de gás em torno de 115 % em relação à primeira medição
realizada em 05/08/2008, pois vale salientar que esses valores foram obtidos de uma área de
10.000 m², significando que está havendo fugas por outras partes que ainda não estão
cobertas, ou seja, quando todo o conjunto do aterro estiver coberto com geomembrana PEAD
os resultados poderão chegar a um porcentual bem mais elevado.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR
. NBR 12592: Geossintéticos – Identificação para Fornecimento. 2002
IAGI, Asociacion Internacional of Geosynthetic Installers. “Especificação para Instalação de Geomembranas.” (2000).
IGS, Instituto de Geossintéticos. “Recomendações IGS Brasil”. (2003).
KOERNER, R.M., 2003. “Diseňo con Geosinteticos.”
MARQUES, A.C.M., 2003. “Avaliação dos Efeitos da Compactação na Geração de Líquidos Percolados em Aterros Sanitários.” 5º Congresso Brasileiro de Geotecnia Ambiental. MARQUES, A.C.M.; 2001. “Compactação e Compressibilidade de Resíduos Sólidos Urbanos.” Tese de Doutorado. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. USP. 408p. NAHAS, C.M.; FRANÇOSO, N. C. T.; FOLLONI, R., 1996. “Novas Tecnologias para Otimização de Disposição de Resíduos Sólidos Urbanos em Aterros Sanitários e Inertes.” Simpósio Internacional de Qualidade Ambiental. Porto Alegre/RS Brasil. 222-226 p. WIKIPEDIA on line. SITE: http://www.pt.wikipedia.org acesso em 10.2008.
VERTEMATTI, J.C., 2004. “Manual Brasileiro de Geossintéticos.”
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ANEXO A
Relação dos formulários para entrega dos trabalhos realizados em campo.
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