SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO DE ATERROS DE RESÍDUOS.

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1 SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO DE ATERROS DE RESÍDUOS. EQUIPAMENTO PARA DETEÇÃO DE ORIFÍCIOS EM GEOMEMBRANAS (GeoSafe) Laboratório Nacional de Engenharia Civil Madalena Barroso Rogério Mota Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Maria da Graça Lopes Pedro Matutino Agência Portuguesa do Ambiente Francisco Silva Empresa Geral do Fomento Rui Dores 1.ª Edição (outubro 2013)

2 AGRADECIMENTOS A elaboração deste livro não teria sido possível sem o contributo de várias instituições e pessoas. O primeiro agradecimento é devido à Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), que, através do financiamento concedido ao projeto PTDC/AAC-AMB/102846/2008, intitulado Sistema móvel semiautomático de deteção de orifícios na impermeabilização de aterros de resíduos, permitiu o desenvolvimento de um equipamento de ensaio inovador e a correspondente metodologia, para deteção e localização de orifícios em geomembranas aplicadas em diferentes tipos de sistemas de impermeabilização de aterros de resíduos. Agradecimentos são igualmente devidos às instituições participantes no projeto, nomeadamente, ao Laboratório Nacional de Engenharia Civil, I.P. (LNEC), que coordenou o projeto, ao Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL), à Agência Portuguesa do Ambiente (APA) e à Empresa Geral do Fomento (EGF), que providenciaram todos os meios humanos e técnicos necessários ao desenvolvimento do trabalho. De suma importância foi, também, o trabalho desenvolvido pelos bolseiros de investigação, contratados no âmbito do projeto, nomeadamente (ordem alfabética): Diogo Sérgio Esteves Cardoso, Igor Alejandro Soarez e Luís César Ferreira Coimbra, cuja contribuição foi determinante para o sucesso do mesmo. Por fim, mas não menos importante, o trabalho empenhado dos técnicos do LNEC e do ISEL, em especial dos Srs. Carlos Martins e Válter Nascimento, que colaboraram de forma empenhada na construção do equipamento. ii

3 RESUMO Os aterros de resíduos são obras de engenharia geotécnica concebidas para minimizar o efeito poluente dos resíduos no meio ambiente, mediante a utilização de sistemas de impermeabilização e drenagem na base, nos taludes e na cobertura final (sistema de encerramento). Os sistemas de impermeabilização e drenagem incluem diversas camadas, com diferentes funções, destacando-se o papel das barreiras, em particular da geomembrana, cujo desempenho é fundamental para garantir a funcionalidade de tais sistemas. O desempenho da geomembrana pode, porém, ser comprometido pela presença de orifícios, resultantes, sobretudo, de atividades construtivas inadequadas, em particular, da colocação da camada de drenagem de lixiviados sobre as barreiras do sistema de impermeabilização. A presença de orifícios na geomembrana potencia a migração de contaminantes para o subsolo e para as águas subterrâneas, sendo indispensável proceder à sua reparação, antes do início da exploração do aterro de resíduos, para não se pôr em risco a eficácia desta barreira. Assim, após a colocação da camada de drenagem, é necessário proceder à deteção e localização dos orifícios na geomembrana. Em Portugal, não existia nenhum equipamento que permitisse a realização de ensaios expeditos e pouco onerosos para deteção e localização de orifícios em geomembranas, pelo que foi desenvolvido um equipamento, abreviadamente designado por GeoSafe, com esse objetivo. O desenvolvimento do GeoSafe e da correspondente metodologia de ensaio ocorreu no âmbito do projeto PTDC/AAC-AMB/102846/2008, financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), envolvendo o Laboratório Nacional de Engenharia Civil, I.P. (LNEC), que coordenou o projeto, o Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL), a Agência Portuguesa do Ambiente (APA) e a Empresa Geral do Fomento (EGF). Este equipamento constitui o primeiro passo para a realização de ensaios de deteção e localização de orifícios, no nosso país, ensaios que, a serem integrados nas atividades de controlo e garantia de qualidade da construção, contribuirão para o eficaz desempenho das geomembranas, com os benefícios daí decorrentes para o meio ambiente. O presente livro visa divulgar as potencialidades do GeoSafe na realização de ensaios de deteção e localização de orifícios em geomembranas. Pretende, também, sensibilizar para a premente necessidade de se proceder à realização destes ensaios bem como apresentar os benefícios que a sua realização representa para a proteção do meio ambiente em Portugal. Tem, igualmente, por objetivo melhorar a prática construtiva dos sistemas de impermeabilização e drenagem dos aterros de resíduos, no que diz respeito às atividades de instalação, de controlo e de garantia de qualidade da geomembrana. O livro é dirigido a todos os envolvidos e interessados no processo de conceção, construção e exploração de aterros de resíduos. iii

4 Índice do texto 1. Introdução Enquadramento Gestão de resíduos Principais questões ambientais associadas Política de resíduos em Portugal a gestão de Resíduos Urbanos (RU) Instrumentos de planeamento Aterros de resíduos Tipos de aterros Sistemas de impermeabilização e drenagem de base e taludes Sistema de encerramento Geossintéticos nos sistemas de impermeabilização e drenagem Tipos de geossintéticos Geomembranas Seleção Instalação em obra Atividades de Controlo e de Garantia de Qualidade Da geomembrana Necessidade e importância dum plano de controlo e garantia de qualidade Funções e responsabilidades dos intervenientes no controlo e garantia de qualidade Conteúdo do plano GQC Métodos de ensaio para deteção e localização de orifícios em geomembranas cobertas Método permanente Métodos temporários Equipamento semiautomático para deteção de orifícios em geomembranas (GeoSafe) Considerações iniciais Princípio de funcionamento do equipamento GeoSafe o equipamento e a metodologia de ensaio Exemplos de resultados obtidos Conclusão ANEXO - Recomendações para a Elaboração de Cadernos de Encargos iv

5 Índice das figuras Figura 1 Hierarquia de gestão de resíduos (Diretiva 2008/98/CE) Figura 2 Exemplo de sistema de impermeabilização e drenagem de base e taludes para aterros de resíduos não perigosos Figura 3 Exemplo de sistema de encerramento para aterro de resíduos não perigosos Figura 4 Exemplos de aplicações de geossintéticos em aterros de resíduos (Zornberg & Christopher, 2007) Figura 5 Exemplos de superfícies adequadas e inadequadas da camada subjacente Figura 6 Dimensões mínimas da vala de ancoragem na crista do talude Figura 7 Vala de ancoragem: (a) construção; (b) colocação e compactação do material de preenchimento; (c) ancoragem dos diferentes geossintéticos Figura 8 Exemplos de disposição de painéis de forma adequada e inadequada Figura 9 Exemplo de união entre os painéis geomembrana colocados nos taludes e na base Figura 10 Exemplo de transporte de geossintéticos: (a) adequado e (b) inadequado Figura 11 Exemplos de manuseamento adequado Figura 12 Exemplos de armazenamento: (a) adequado e (b) inadequado Figura 13 Exemplo carregamento provisório com sacos de areia Figura 14 Exemplos de danos na geomembrana por ação do vento Figura 15 Exemplos de sobreposições entre painéis adequadas e inadequadas Figura 16 Soldadura dupla por termofusão Figura 17 Soldadura por extrusão Figura 18 Ensaio de pressão de ar Figura 19 Ensaio do fio de cobre Figura 20 Ensaios de resistência ao arranque e ao corte de soldaduras Figura 21 Exemplo de camada de proteção constituída por um geotêxtil Figura 22 Colocação da camada de drenagem sobre a camada de proteção à geomembrana Figura 23 - Geomembranas: percentagem e causas dos danos Figura 24 Organização das atividades de GQC (Koerner & Koerner, 2006) Figura 25 - Esquema do ensaio que utiliza um sistema de sensores fixos para deteção e localização de orifícios na geomembrana (CFG, 2003) Figura 26 Esquema do ensaio da geomembrana condutora (adaptado de ASTM D 6747, 2012) Figura 27 Esquema do ensaio da sonda elétrica móvel (CFG, 2003) Figura 28 Princípio de funcionamento do método elétrico para deteção e localização de orifícios em geomembranas Figura 29 Variação do potencial elétrico próximo de um orifício com 0,635 cm de diâmetro (adaptado de Peggs & Beck, 2010) Figura 30 Montagem de quatro módulos do GeoSafe Figura 31 Esquema do GeoSafe Figura 32 Vista geral do GeoSafe (Módulo 1) Figura 33 Cartas de potencial elétrico medido em duas situações distintas GM com um furo (A) e GM com dois furos (B) (os círculos de cor branca marcam os locais onde foram executados os furos com 2 mm de diâmetro; assinalam-se a cor encarnada as posições relativas entre os elétrodos de injeção interior e exterior) Figura 34 Carta do potencial elétrico medido numa célula experimental de aterro de resíduos (o círculo de cor branca assinala o local onde foi executado o furo com 2 mm de diâmetro) v

6 Índice dos quadros Quadro 1 Principais instrumentos de planeamento Quadro 2 Requisitos mínimos a que devem obedecer as diferentes classes de aterro (adaptado de Decreto-Lei n.º 183/2009) Quadro 3 Principais funções dos componentes do sistema de encerramento Quadro 4 Geossintéticos mais utilizados em aterros de resíduos e respetivas funções Quadro 5 Geomembranas: tipos de danos e possíveis causas (adaptado de McQuade & Needham, 1999) Quadro 6 Responsabilidades dos intervenientes nas atividades de CQC/GQC Quadro 7 Atividades do plano GQC relativas às geomembranas Quadro 8 Métodos de ensaios para deteção e localização de orifícios de geomembranas cobertas vi

7 SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO DE ATERROS DE RESÍDUOS. EQUIPAMENTO PARA DETEÇÃO DE ORIFÍCIOS EM GEOMEMBRANAS (GeoSafe) 1. INTRODUÇÃO Os aterros de resíduos são, presentemente, obras de engenharia estruturalmente complexas, concebidas para minimizar o efeito poluente dos resíduos no meio ambiente, através da utilização de sistemas de impermeabilização e drenagem, quer na base e taludes, quer na cobertura final (sistema de encerramento). Os sistemas de impermeabilização e drenagem incluem diversas camadas, cada uma delas com uma função específica. De destacar, pela sua importância, o papel das barreiras, em particular da geomembrana, que constitui a barreira ativa do sistema da base e taludes laterais. O desempenho da geomembrana pode ser comprometido pela presença de orifícios. Contudo, diversos estudos realizados sobre a instalação de geomembranas sugerem que os orifícios são inevitáveis. Por exemplo, uma síntese de estudos apresentada por Rollin et al. (2002), cobrindo uma área total de 150 hectares, refere uma frequência de 17,4 orifícios/hectare. Um valor semelhante, 12,9 orifícios/hectare, é relatado por Nosko & Touze-Foltz (2000), com base em informações recolhidas em mais de 300 obras de 16 países, cobrindo uma área total de 325 hectares. A maior parte dos orifícios está relacionada com atividades construtivas inadequadas, em particular, com a colocação da camada de drenagem sobre o sistema de impermeabilização. Segundo Nosko & Touze-Foltz (2000), a colocação desta camada é responsável por 71 % dos orifícios. Os orifícios representam caminhos preferenciais para a migração de poluentes para o subsolo e para as águas subterrâneas, pelo que é indispensável proceder à sua reparação, antes do início da exploração do aterro de resíduos, por forma a não pôr em risco a funcionalidade desta barreira. Para o efeito, após a colocação da camada de drenagem, é necessário proceder à deteção e localização dos orifícios na geomembrana. Não existindo no nosso país um equipamento que permitisse a realização de ensaios expeditos e pouco onerosos para a deteção e localização de orifícios em geomembranas, foi desenvolvido um equipamento de ensaio, abreviadamente designado por GeoSafe, com base no princípio de funcionamento do método geofísico da resistividade elétrica. O desenvolvimento deste equipamento ocorreu no âmbito do projeto de investigação PTDC/AAC-AMB/102846/2008, financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), e envolveu os seguintes parceiros: Laboratório Nacional de Engenharia Civil, I.P. (LNEC), que coordenou o projeto, o Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL), a Agência Portuguesa do Ambiente (APA) e a Empresa Geral de Fomento (EGF). Pretendeu-se que o equipamento desenvolvido fosse também vantajoso comparativamente com os equipamentos existentes fora do país, nomeadamente, que pudesse ser utilizado em diferentes tipos de sistemas de impermeabilização característicos das distintas classes de aterros de resíduos, em particular, nos aterros de resíduos não-perigosos e perigosos, onde a presença de uma barreira ativa, geralmente constituída pela geomembrana é requerida. De referir que os equipamentos atualmente existentes foram desenvolvidos para deteção e localização de orifícios em sistemas de impermeabilização de aterros não-perigosos, constituídos, apenas, por uma geomembrana e uma camada de solo argiloso compactada, que não é a solução geralmente 1

8 adotada em Portugal, onde se inclui também uma barreira geossintética argilosa, nem a preconizada para aterros de resíduos perigosos, estes últimos incorporando, geralmente, duas geomembranas. Simultaneamente procedeu-se ao desenvolvimento de uma metodologia de ensaio que tirasse partido das potencialidades do GeoSafe, em particular, que fosse independente da perícia e da experiência do operador. Por este motivo, foram desenvolvidas e incorporadas no equipamento ferramentas que possibilitam a deteção e localização dos orifícios através de georreferenciação por satélite, com recurso a um GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Este modo de operação é vantajoso, uma vez que os resultados são mais fiáveis, pois a deteção e localização dos orifícios é realizada de forma semiautomática, proporcionando a garantia de que a área em estudo é integralmente verificada, contrariamente ao que acontece quando a deteção e localização dos orifícios é realizada de forma manual. O desenvolvimento do GeoSafe constitui o primeiro passo para a realização de ensaios de deteção e localização de orifícios nos aterros de resíduos portugueses, ensaios que, a serem integrados nas atividades de controlo e garantia de qualidade da construção, constituirão um garante do eficaz desempenho das geomembranas, com os benefícios daí decorrentes para o meio ambiente. Convém ter presente que os aterros de resíduos serão sempre necessários, quer para a deposição de refugos resultantes de outros métodos de tratamento dos resíduos, quer em situações de paragens programadas ou de emergência de outras infraestruturas, pelo que é de extrema importância que o país possua meios técnicos que permitam realizar atempadamente ações corretivas que assegurem que as geomembranas desempenharão adequadamente a sua função de barreira. O presente livro, dirigido a todos os envolvidos e interessados no processo de conceção, construção e exploração de aterros de resíduos, tem por objetivo principal dar a conhecer as potencialidades do GeoSafe na realização de ensaios de deteção e localização de orifícios em geomembranas, aplicadas em diferentes tipos de sistemas de impermeabilização e drenagem dos aterros de resíduos. Tem, igualmente, por objetivos sensibilizar a comunidade técnica para a premente necessidade de se proceder à realização destes ensaios no nosso país; apresentar os benefícios que a sua realização representa para a proteção do meio ambiente; e contribuir para melhorar a prática construtiva dos sistemas de impermeabilização e drenagem, no que se refere às atividades de instalação, de controlo e de garantia de qualidade da geomembrana. O livro inclui seis capítulos e um anexo. A seguir à presente introdução, no segundo capítulo, faz-se um breve enquadramento sobre a gestão dos resíduos em Portugal e os aterros de resíduos. O terceiro capítulo é dedicado aos geossintéticos, com especial relevância para a geomembrana, apresentando as principais recomendações para uma adequada instalação da mesma. No quarto capítulo, descrevem-se as atividades de controlo e de garantia de qualidade para a geomembrana. O quinto capítulo diz respeito ao equipamento GeoSafe e à metodologia de ensaio desenvolvidos para deteção e localização de orifícios em geomembranas. Por fim, no capítulo seis, apresentam-se as principais conclusões e algumas recomendações que se consideram oportunas com vista a promover a realização destes ensaios em todos os aterros de resíduos do país. Em anexo, apresentam-se algumas especificações técnicas, a incluir nos cadernos de encargos, com vista possibilitar a verificação da integridade da geomembrana, após colocação da camada de drenagem. 2

9 2. ENQUADRAMENTO 2.1 Gestão de resíduos Na base da Política de Gestão de Resíduos estão objetivos e estratégias, devidamente alinhados com as orientações comunitárias sobre a matéria, que visam garantir a preservação dos recursos naturais e a minimização dos impactes negativos sobre a saúde pública e o ambiente. Para atingir estes objetivos é necessário o incentivo à redução da produção dos resíduos e a sua reutilização e reciclagem, promovendo a conceção e adoção de produtos e tecnologias mais limpas e que incorporem materiais reciclados ou combustíveis derivados dos resíduos nos seus processos produtivos. Importa também reforçar o importante papel das ações de sensibilização e divulgação em matéria de resíduos, não só junto da população em geral, como também de entidades públicas e privadas, de modo a mudar mentalidades e hábitos antigos ainda instalados e que constituem um obstáculo à plena participação dos cidadãos no esforço da reciclagem. Para além dos aspetos relacionados com a prevenção e sensibilização, é necessária uma rede de sistemas integrados de recolha, tratamento, valorização e destino final de resíduos, segregando, sempre que viável, os resíduos por fileira (p. ex., óleos usados, pneus, pilhas, resíduos de equipamento elétrico e eletrónico, plásticos, matéria orgânica ). Na base de todas estas ideias está a hierarquia de gestão de resíduos, definida pela União Europeia (EU), na Diretiva 2008/98/CE, de 19 de novembro, artigo 4º, que determina a prioridade dos tratamentos e formas de valorização a dar aos resíduos (Figura 1). Opções mais favoráveis Prevenção Redução Reutilização Reciclagem Outros tipos de valorização (ex: energética) Eliminação Figura 1 Hierarquia de gestão de resíduos (Diretiva 2008/98/CE). 2.2 Principais questões ambientais associadas A gestão de resíduos é, em primeiro lugar, uma questão de saúde pública. A evolução da sociedade tem como característica o aumento da oferta e consumo de bens e serviços. As consequências deste consumo excessivo são notórias levando à necessidade de repensar a gestão de processos e produtos e o modo como nos comportamos enquanto cidadãos: - exagerada utilização dos recursos naturais, quando estes escasseiam; - dificuldade na gestão dos orçamentos familiares e/ou empresariais, quando se desvaloriza a aquisição de bens essenciais em detrimento de outros que se poderiam considerar de supérfluos; - encaminhamento indevido dos resíduos produzidos. 3

10 Historicamente, a gestão de resíduos foi bastante negligenciada nas políticas de ambiente, a grande maioria dos resíduos produzidos (principalmente de origem urbana e de pequenas industrias) eram encaminhados para lixeiras sem controlo, a céu aberto, depositados sobre solo não protegido onde, em muitos casos, iam sendo queimados para redução do seu volume, com a consequente poluição do meio envolvente e proliferação de vetores potencialmente contaminantes. Alterações climáticas É sabido que a contribuição do sector dos resíduos, para as emissões de Gases com Efeito de Estufa (GEE), não é demasiado alta. No entanto, esta é uma área que pode dar um contributo significativo para a redução das emissões globais. A redução da produção de resíduos poderá ter um efeito enorme, nomeadamente a nível do consumo energético. Otimizações de frotas e circuitos de recolha de resíduos levam também a uma efetiva redução de emissões. Uma vez que a grande maioria das emissões de metano neste setor se devem à degradação da matéria orgânica depositada em aterros de resíduos, a reciclagem e o encaminhamento para destinos mais nobres, darão um contributo enorme para a diminuição dos GEE. Em sequência, importa também reforçar a importância que tem uma gestão cuidada dos aterros de resíduos, através da instalação de sistemas de recolha e queima de biogás. 2.3 Política de resíduos em Portugal a gestão de Resíduos Urbanos (RU) Uma das áreas do saneamento básico que tem estado bastante em foco pela sua abrangência em termos de território e população e, consequentemente, na definição de medidas de atuação por parte dos governantes tem sido o setor dos resíduos urbanos. Este destaque ganha particular importância tendo em conta que a grande maioria dos aterros em exploração em Portugal se destinam a este tipo de resíduos. Assim, importa relembrar a rápida evolução que a gestão de RU em Portugal tem sofrido nos últimos anos, desde 1996 aquando da publicação do primeiro Plano Estratégico para os Resíduos Sólidos Urbanos PERSU (MAOTDR, 2006), tendo os governos de Portugal e a Autoridade Nacional de Resíduos zelado para que essa evolução se tenha efetuado sob orientações específicas dos planos de resíduos, de forma uniforme em todo o território continental, garantindo o contributo e envolvimento de todos os Sistemas de Gestão de Resíduos Urbanos (SGRU) nas diferentes vertentes da gestão dos RU e na componente de sensibilização e educação ambiental. Dos quarenta SGRU originalmente criados em 1996, restam atualmente 23, cobrindo a totalidade do território continental, cabendo a estas entidades a gestão dos RU na sua área de atuação, incluindo a construção e exploração de infraestruturas. Tendo em conta que um dos pilares do PERSU (MA & IR, 1996) era o encerramento das lixeiras existentes, a estratégia inicialmente seguida baseou-se na construção de destinos adequados para os resíduos que resolvesse o problema do encaminhamento imediato aterro e incineração enquanto eram fomentadas outras opções de tratamento e de sensibilização das populações. Em fase seguinte, e dando corpo às orientações comunitárias sobre a matéria, foi desenvolvida a Estratégia Nacional para a Redução dos Resíduos Biodegradáveis Destinados aos Aterros ENRRUBDA (MCOTA, 2003), que originou a construção de centrais de valorização orgânica e de tratamento mecânico dos resíduos, deixando para os aterros o importante papel de apoio e complemento em verdadeiros centros de tratamento de resíduos. 4

11 2.4 Instrumentos de planeamento O Plano Nacional de Gestão de Resíduos e os Planos Estratégicos (setoriais) de Gestão dos Resíduos são, a par com a legislação nacional e comunitária, os instrumentos existentes em Portugal que consubstanciam os objetivos e princípios de gestão atrás referidos e visam regular a sua implementação. Indicam-se no Quadro 1 os planos setoriais e alguns aspetos mais relevantes sobre os mesmos, à dada da elaboração deste documento. Documento Plano Nacional de Gestão de Resíduos PNGR (APA & IST, 2011) Plano Estratégico de Gestão de Resíduos Industriais PESGRI Plano Nacional de Prevenção de Resíduos Industriais PNAPRI (IR & INETI, 2001) Plano Estratégico de Resíduos Hospitalares PERH (APA, 2011) Programa de Prevenção de Resíduos Hospitalares PPRH Plano Estratégico de Resíduos Sólidos Urbanos PERSU II (MAOTDR, 2006) Programa de Prevenção de Resíduos Urbanos PPRU (APA, 2009) Quadro 1 Principais instrumentos de planeamento. Principais linhas orientadoras Em processo de aprovação. O Projeto de PNGR estabelece as orientações estratégicas de âmbito nacional da política de gestão de resíduos, preconizando como visão a promoção de uma gestão de resíduos integrada no ciclo de vida dos produtos, centrada numa economia tendencialmente circular, que garanta uma maior eficiência na utilização dos recursos naturais Processo de revisão em desenvolvimento. Aprovado através do Decreto-Lei nº 516/99, de 2 de dezembro, e objeto de duas revisões, a última das quais em 2001, publicada pelo Decreto-Lei nº. 89/2002, de 9 de abril, e respetiva Declaração de Retificação nº. 23-A/2002, de 29 de junho, encontrando-se em vigor para o período de 2001 a A linha de atuação estabelecida é centrada (1) na prevenção da produção de resíduos, (2) na promoção e desenvolvimento das opções de reutilização e reciclagem, garantindo um nível elevado de proteção da saúde e do ambiente, (3) na promoção da eliminação do passivo ambiental e (4) no desenvolvimento da autossuficiência do País em matéria de gestão de resíduos tendo em vista a criação de um sistema integrado de tratamento de resíduos industriais. Elaborado no contexto do PESGRI e encontra-se em vigor até 2015, prevendo-se a sua revisão na sequência da aprovação daquele plano. A prioridade do PNAPRI é a redução da perigosidade e quantidade dos resíduos industriais, não só pela aplicação de medidas e tecnologias de prevenção aos processos produtivos inseridos na atividade industrial, mas, também, através da mudança do comportamento e da atitude dos agentes económicos e dos próprios consumidores. Aprovado e publicado pela Portaria n.º 43/2011, de 20 de janeiro, está alicerçado nos princípios enunciados no quadro legal comunitário e nacional aplicável (salientando-se neste contexto a Diretiva 2008/98/CE, transposta para o direito interno através do Decreto-Lei nº. 73/2011, de 17 de junho), visa reforçar as medidas em matéria de prevenção de resíduos hospitalares, preconizando objetivos de sustentabilidade, introduzindo a abordagem do ciclo de vida dos produtos e materiais (e não apenas a fase de gestão do resíduo), colocando a tónica na redução dos impactes ambientais resultantes da produção e gestão de resíduos, e fortalecendo a noção do valor económico associado aos mesmos. Incorpora ainda o incentivo à valorização dos resíduos e utilização dos materiais resultantes da valorização, no sentido da eliminação constituir a última opção de gestão considerada. Em fase de elaboração, constituindo uma das ações do PERH. Neste âmbito, foi realizado um estudo-piloto e um Manual de Boas Práticas de Prevenção de Resíduos Hospitalares, em fase de consolidação. Aprovado e publicado pela Portaria n.º 187/2007, de 12 de fevereiro, consiste na revisão do PERSU I, tendo também integrado e revisto a Estratégia Nacional de Redução de Resíduos Urbanos Biodegradáveis Depositados em Aterro (ENRRUBDA) aprovada em 2003 e o Plano de Intervenção de Resíduos Sólidos Urbanos e Equiparados (PIRSUE) aprovado em Para além da revisão do PERSU I, da ENRRUBDA e do PIRSUE, o PERSU II preconiza a estratégia de gestão dos resíduos urbanos para o período e inclui objetivos, metas e ações para o sector dos resíduos, decorrentes da aplicação da legislação nacional e comunitária, designadamente: - - O desvio de resíduos urbanos biodegradáveis (RUB) de aterro; - - A reciclagem e valorização de resíduos de embalagem; - - A redução das emissões de gases com efeito de estufa. Está em curso a estratégia de desvio de RUB de aterro, através da valorização orgânica da fração biodegradável dos resíduos urbanos previamente separada em instalações de tratamento mecânico, ou recolhida seletivamente (a meta definida na diretiva 1999/31/CE de 26 de abril relativa à deposição de resíduos de aterro, com a derrogação aplicada a Portugal, prevê que que apenas possam ser admitidos em aterro (a 31 de julho de 2013) 50% dos RUB produzidos em 1995). Processo de Revisão em fase final, naturalmente alinhado com o previsto na Diretiva 2008/98/CE no que diz respeito à sua estrutura, conteúdo e metas, e com as evoluções entretanto verificadas no setor. Previsto no Eixo I do PERSU II e publicado em Diário da República, através do Despacho n.º 3227/2010, de 22 de fevereiro de 2010, tem como objetivo fundamental propor medidas, metas e ações para a sua operacionalização e monitorização, no que diz respeito à redução da quantidade e perigosidade dos RU produzidos. Concretamente, o PPRU pretende consolidar a vertente da prevenção na execução dos Planos de Ação dos Sistemas, procurando contribuir para a redução da produção de resíduos e a minimização dos impactes negativos da sua gestão. 5

12 2.5 Aterros de resíduos Tipos de aterros A União Europeia prevê exigências técnicas estritas para os resíduos e os aterros de resíduos, de modo a evitar e reduzir, na medida do possível, os efeitos negativos sobre o ambiente e, especialmente, sobre as águas de superfície, as águas subterrâneas, os solos, a atmosfera e a saúde humana. O principal documento orientador da construção e gestão de aterros de resíduos é a Diretiva 1999/31/CE do Conselho, de 26 de abril de 1999, transposta para o Direito interno com a publicação do Decreto-Lei n.º 152/2002, de 23 de maio (entretanto revogado pelo Decreto-Lei n.º 183/2009 de 10 de agosto), que define pormenorizadamente as diferentes categorias de resíduos e aplica-se a todos os aterros de resíduos, definidos como locais de eliminação de resíduos por deposição sobre o solo ou no seu interior. Os aterros são classificados em três categorias: - aterros para resíduos perigosos; - aterros para resíduos não perigosos; - aterros para resíduos inertes. A legislação estipula condições de admissão de resíduos em aterro mas também requisitos técnicos dos quais se destacam: - requisitos de localização; - requisitos relativos a controlo de emissões e proteção do solo e das águas; - requisitos de estabilidade; - equipamentos, instalações e infra -estruturas de apoio; - requisitos de encerramento e integração paisagística. No âmbito do presente documento, salientam-se os requisitos relativos à proteção do solo, das águas superficiais e subterrâneas e ao controlo das emissões gasosas. A proteção do solo, das águas e o controlo das emissões gasosas é tipicamente assegurado por sistemas de impermeabilização e drenagem colocados na base, nos taludes e na cobertura final do aterro (sistema de encerramento). Na base e taludes estes sistemas incluem uma proteção ambiental passiva e uma proteção ambiental ativa. O Quadro 2 resume os requisitos mínimos a que estes sistemas devem obedecer, de acordo com a classe de aterros. Conforme atrás referido, perspetiva-se que a deposição direta em aterro venha a diminuir nos próximos anos, seguindo também as tendências comunitárias, tendo a hierarquia de gestão de resíduos como objetivo. Não obstante, os aterros de resíduos serão sempre necessários, quer para a deposição de refugos resultantes doutros métodos de tratamento dos resíduos, quer em situações de paragens programadas ou de emergência de outras infraestruturas. 6

13 Quadro 2 Requisitos mínimos a que devem obedecer as diferentes classes de aterro (adaptado de Decreto-Lei n.º 183/2009). Classes de aterro Requisitos Inertes Não perigosos Perigosos Sistema impermeabilização e drenagem de base e taludes - proteção ambiental passiva Barreira de segurança passiva Sim Sim Sim Condutividade hidráulica, k (m/s) 1x10-7 1x10-9 1x10-9 Espessura (m) Sistema impermeabilização e drenagem de base e taludes - proteção ambiental ativa Barreira de impermeabilização artificial Sim Sim Sistema de drenagem de águas pluviais Sim Sim Sistema de drenagem e recolha de lixiviados Sim Sim Sistema de drenagem e tratamento de biogás (*) (*) Sistema de encerramento Camada de drenagem de gases (*) (*) Barreira de impermeabilização artificial Camada mineral impermeável Sim Sim Camada de drenagem > 0,5m Sim Sim Cobertura final com material terroso > 1m Sim Sim Sim (*) A definir em função do tipo de resíduos admitido no aterro Sim Sistemas de impermeabilização e drenagem de base e taludes Tal como anteriormente mencionado, o sistema de impermeabilização e drenagem de base e taludes tem por função principal prevenir e minimizar a migração de contaminantes para meio ambiente envolvente ao aterro de resíduos, incluindo o solo e as águas subterrâneas. Este sistema deve ser capaz de garantir o confinamento dos resíduos, bem como a coleta e encaminhamento dos lixiviados para o sistema de tratamento, por um período de tempo compatível com a vida útil do aterro de resíduos. Os sistemas de impermeabilização e drenagem de base e taludes são constituídos por várias camadas, cada uma com uma função específica. O número de camadas depende das condições geotécnicas, do tipo de resíduos, da regulamentação vigente no país, do tipo de aterro de resíduos, etc.. Na Figura 2 apresenta-se um exemplo de sistema de impermeabilização e drenagem de base e taludes para aterros de resíduos não perigosos (por exemplo, resíduos urbanos), bem como as funções e os requisitos mínimos a que as diferentes camadas devem atender de acordo com a legislação presentemente vigente em Portugal. Para além dos requisitos indicados na figura, estes sistemas devem satisfazer os seguintes requisitos: estanqueidade, durabilidade, resistência mecânica dos materiais, estabilidade e compatibilidade química com os resíduos e com os lixiviados gerados. 7

14 Figura 2 Exemplo de sistema de impermeabilização e drenagem de base e taludes para aterros de resíduos não perigosos Sistema de encerramento O sistema de encerramento tem por objetivos principais controlar a infiltração das águas superficiais e, consequentemente, a produção de lixiviado no aterro; isolar os resíduos do meio envolvente; e evitar a migração não controlada de gás do aterro. Para além disso, o sistema de encerramento serve também para evitar o arrastamento de poeiras e resíduos pelo vento, minimizar os odores, fornecer condições para o crescimento da vegetação, manter afastados dos resíduos os animais e assegurar uma adequada integração paisagística do aterro. À semelhança do sistema de base e taludes, o sistema de encerramento inclui várias camadas, tais como: camada de terra vegetal, camada de proteção, camada de drenagem das águas pluviais, camada mineral impermeável (barreia), camada de drenagem e coleta de gases e camada de regularização. Pode, também, incluir camadas de filtros entre as camadas granulares com o objetivo de evitar a migração da fração de finos para as camadas adjacentes. Na Figura 3 apresenta-se um exemplo de sistema de encerramento utilizado em aterros de resíduos não perigosos e os requisitos mínimos que as diferentes camadas devem satisfazer. As correspondentes funções são indicadas no Quadro 3. O sistema de encerramento deve também cumprir requisitos em termos de estabilidade e levar em consideração os elevados assentamentos que terão lugar durante e após o encerramento do aterro, bem como o risco de erosão. 8

15 Figura 3 Exemplo de sistema de encerramento para aterro de resíduos não perigosos. Quadro 3 Principais funções dos componentes do sistema de encerramento. Componente Cobertura final com material terroso Camada de terra vegetal Camada de proteção Camada de drenagem Camada mineral impermeável (barreira) Camada de drenagem de gases Camada de regularização (opcional) Função resistir à erosão causada pela água e pelo vento fornecer condições para o crescimento da vegetação assegurar o enquadramento paisagístico e a utilização futura do local facilitar a manutenção proteger as camadas subjacentes da erosão e da exposição às condições ambientais servir como filtro armazenar água para a vegetação minimizar a carga hidráulica sobre a barreira e, consequentemente, a infiltração escoar a água infiltrada das camadas sobrejacentes reduzir e controlar a pressão da água nos poros na interface com a barreira, de modo a evitar problemas de estabilidade dos taludes controlar a infiltração de água nos resíduos restringir as emissões de gás drenar e conduzir o gás para os pontos de recolha e remoção limitar a pressão sobre a barreira servir de fundação para as camadas sobrejacentes proteger do impacto dos assentamentos diferenciais dos resíduos redistribuir as cargas e as deformações providenciar adequada capacidade de carga No âmbito do presente documento, o capítulo seguinte será dedicado aos materiais constituintes dos sistemas de impermeabilização e drenagem de base e taludes e de encerramento, nomeadamente, aos materiais não naturais (geossintéticos), com especial relevo para as barreiras, em particular, para a geomembrana. 9

16 3. GEOSSINTÉTICOS NOS SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO E DRENAGEM 3.1 Tipos de geossintéticos O termo geossintético é usado para descrever um material, em que pelo menos um dos seus componentes é fabricado a partir de um polímero sintético, na forma de folha, tira ou estrutura tridimensional, utilizado em contacto com o solo ou outros materiais em obras de engenharia civil (NP EN ISO 10318, 2006). Nos aterros de resíduos, os geossintéticos têm um papel preponderante, tanto pela diversidade de produtos potencialmente aplicáveis, como pela diversidade de funções que os mesmos podem desempenhar, nomeadamente, contenção de líquidos/gases (barreira), proteção, separação, filtragem, drenagem e o reforço. Os principais tipos de geossintéticos são os seguintes: - geomembranas (GM): materiais de reduzida permeabilidade, produzidos à base de materiais poliméricos, podendo ser usados como barreiras aos líquidos, gases e/ou vapores; - geotêxteis (GTX): materiais poliméricos permeáveis que podem ser utilizados para filtragem, drenagem, proteção, separação e, também, para controlo de erosão; - geogrelhas (GGR): consistem numa grelha aberta e regular de elementos resistentes à tração, ligados entre si por extrusão, colagem ou entrelaçamento, cujas aberturas têm dimensões superiores às da superfície sólida da grelha formada pelos elementos constituintes, usadas para reforço; - georredes (GNT): consistem em duas séries de elementos paralelos que se cruzam segundo vários ângulos, formando uma estrutura plana aberta, sendo usadas para drenagem ao longo do seu plano; - geotubos (GP): são utilizados para captação e drenagem de líquidos. Os tipos de geossintéticos mencionados podem também associar-se, formando geocompósitos (GCO), sendo de destacar as barreiras geossintéticas argilosas (GCLs), geralmente denominadas por geossintéticos bentoníticos. Estes materiais, constituídos por bentonite e por GTXs e/ou GM, são usados com a função de barreiras à migração de fluidos (líquidos ou gasosos). Outros geocompósitos frequentemente utilizados, são os geocompósitos de reforço, formados por um ou mais GTXs e por uma GGR, e os geocompósitos de drenagem, constituídos por GTX(s) e por GNT, que, como os nomes indicam, são utilizados para reforço e para drenagem, respetivamente. Nos sistemas de impermeabilização e drenagem, os tipos de geossintéticos mais utilizados são os indicados no Quadro 4 e esquematicamente representados na Figura 4. Dos tipos de geossintéticos atrás referidos, salienta-se pela sua a importância a geomembrana, que, na base, cumpre a importante função de evitar que os líquidos gerados pela alteração dos resíduos possam atingir o subsolo e as águas subterrâneas e, no sistema de encerramento, serve para controlar a infiltração das águas superficiais no aterro e a emissão de biogás para a atmosfera. Para desempenhar adequadamente a sua função de barreira, a geomembrana deve ser devidamente selecionada, com base em dimensionamento a realizar de acordo com as solicitações previstas. Deve, igualmente, ser adequadamente instalada, por forma a manter a sua integridade, bem como as suas características funcionais a curto e a longo prazo. Os aspetos referentes à seleção e instalação serão abordados nas secções seguintes, com ênfase no segundo aspeto por estar diretamente relacionado com a integridade da geomembrana, que constitui o objeto principal do presente documento. A questão da durabilidade sai do âmbito deste trabalho, pelo que não será discutida. 10

17 Quadro 4 Geossintéticos mais utilizados em aterros de resíduos e respetivas funções. Tipo de geossintético Sigla Exem. Tipo de polímero/material Função Geomembranas GM PEAD, PEBD, LPEAD, PVC, PP, CSPE, EDPM Barreira Bentonite + GTX(s), Barreiras geossintéticas GCL Bentonite + GM(s), argilosas Bentonite + GTX + GM Barreira Georredes GRT PEAD Drenagem Geogrelhas GGR PEAD, PET, PP Reforço Geotubos GP PEAD, PEBD, PVC Drenagem Geotêxteis não-tecido tecido GTX PP, PET, PEAD, PA Filtro, proteção, separação, reforço e controlo de erosão Nota: PEAD Polietileno de alta densidade; PEBD Polietileno de baixa densidade; LPEAD - Polietileno linear de alta densidade; PVC Cloreto de Polivinilo; PET Poliester; PA Poliamida; PP Polipropileno; CSPE Polietileno clorosulfanado; EPDM Monómero de etileno-propileno-dieno. Sistema de controlo de erosão em geossintéticos Geotubo Reforço com Geocompósito de drenagem fibras intercetor Geogrelha Barreira vertical em PEAD Poço de água subterrânea Filtro em geotêxtil Reforço (geogrelha, geotêxtil) Geocompósito de drenagem Aterro em argila Georrede Reforço (geogrelha, geotêxtil, geocélulas) Geomembrana secundária GC Geocompósito para biogás/lixiviado Filtro em geotêxtil Geomembrana Georrede Geomembrana primária Cascalho Geotubo Resíduos sólidos Poço de extração de líquidos Cobertura diária em geotêxtil Filtro em geotêxtil Reforço com fibras Filtro em geotêxtil CCL Dreno de controlo do nível de água Figura 4 Exemplos de aplicações de geossintéticos em aterros de resíduos (Zornberg & Christopher, 2007). 11

18 3.2 Geomembranas Seleção A seleção da geomembrana efetua-se com base em exigências funcionais, em requisitos de instalação e em critérios económicos. Relativamente aos primeiros, comparam-se os valores das propriedades indicados nas especificações de projeto com os valores das propriedades disponibilizados pelos fabricantes, por exemplo, em Fichas Técnicas. Salienta-se, contudo, que a comparação só é possível se as normas de ensaio utilizadas pelos fabricantes forem as mesmas, ou equivalentes, às normas indicadas nas especificações de projeto. Para a constituição das especificações de projeto é necessário identificar quais as propriedades a dimensionar, o que depende das solicitações previstas para a geomembrana. Em termos gerais, as principais propriedades da geomembrana a considerar no âmbito do projeto dos sistemas de impermeabilização e drenagem de base e taludes e no sistema de encerramento são as seguintes: - resistência química para resistir a agressões químicas e biológicas por parte dos resíduos, lixiviados e biogás; - resistência mecânica (resistência ao punçoamento, ao rasgamento e à tração), para resistir às exigências funcionais e satisfazer as condições de instalação; - deformabilidade/flexibilidade, sobretudo, quando a geomembrana é aplicada no sistema de encerramento, face aos assentamento expectáveis; - características de atrito, particularmente úteis no caso dos cálculos de estabilidade dos taludes (resistência ao corte, levando em consideração os materiais adjacentes à geomembranas, por exemplo, solos, geotêxteis, georrede, etc., pois os valores de resistência corte entre a geomembrana e os diferentes tipos de geossintéticos são muito variáveis e podem ser muito baixos); - estabilidade térmica, incluindo resistência aos esforços induzidos pelas variações de temperatura (expansão / contração); - durabilidade, sobretudo para resistir aos efeitos da termo-oxidação (envelhecimento térmico causado, sobretudo, pelas elevadas temperaturas que o aterro pode atingir durante as fase de exploração e após o encerramento), da foto-oxidação (envelhecimento devido aos raios ultravioletas) e ao desenvolvimento de fissuras de tração (tempo de indução à oxidação, resistência à fissuração por tração, etc.). Para além destas propriedades de natureza funcional, é também usual especificar a espessura e tipo de polímero no fabrico da geomembrana. No sistema de impermeabilização e drenagem de base e taludes a geomembrana é, geralmente, de polietileno de alta densidade, devido à sua resistência química, mecânica, durabilidade e também por permitir soldaduras resistentes do ponto de vista mecânico e de estanqueidade. Estas geomembranas, embora rígidas, têm boas propriedades físicas e conseguem suportar tensões elevadas muitas vezes impostas durante a construção do aterro. Já no sistema de encerramento, preconiza-se a utilização de geomembranas de baixa densidade, sobretudo, por apresentarem maior flexibilidade, o que permite acomodar mais facilmente os assentamentos deste sistema. No caso das geomembranas de polietileno, são geralmente incluídas nas especificações técnicas requisitos sobre outras propriedades, que, indiretamente, fornecem informações sobre a qualidade da geomembrana. De salientar, a massa volúmica, o índice de fluidez e o teor em negro de carbono. O valor da massa volúmica é importante por estar diretamente relacionado com a cristalinidade (Halse et al., 1991), afetando as propriedades térmicas (ponto de endurecimento, viscosidade e temperatura de fusão), mecânicas (resistência à tração e flexibilidade) e químicas (resistência química, à fissuração e permeabilidade ). 12

19 O valor do índice de fluidez permite avaliar indiretamente o peso molecular dos polímeros termoplásticos (um valor alto do índice de fluidez indica que o polímero apresenta um peso molecular baixo), propriedade que condiciona diretamente as propriedades mecânicas destes materiais. Contudo, a comparação de valores do índice de fluidez só tem significado se forem comparadas geomembranas de um mesmo polímero (Koerner, 1998). O negro de carbono é um aditivo que se junta na formulação da geomembrana para minimizar os efeitos negativos dos raios ultravioleta sobre os polímeros, os quais conduzem à degradação das propriedades mecânicas das geomembranas, nomeadamente ao surgimento de fissuras e a uma rotura do tipo frágil Instalação em obra A qualidade do sistema de impermeabilização e drenagem está diretamente relacionada com a qualidade das operações de instalação em obra, pois qualquer dano na geomembrana pode comprometer a sua função de barreira e prejudicar o meio ambiente. A instalação da geomembrana em obra abrange um conjunto de atividades, sendo de destacar as seguintes: receção; preparação das camadas subjacente e sobrejacente; preparação da vala de ancoragem; plano de instalação; transporte; manuseamento; armazenamento; colocação dos painéis; união dos painéis (soldaduras); uniões às tubagens; ensaios de controlo e ensaios de garantia de qualidade das soldaduras em termos de estanqueidade e de resistência mecânica. Para além destas atividades, a instalação inclui também as operações de reparação de potenciais danos Receção Aquando da receção da geomembrana deve proceder-se à análise da conformidade com vista a assegurar que os rolos fornecidos correspondem à geomembrana selecionada e que satisfazem os requisitos de projeto. Para o efeito, deve verificar-se se os rolos fornecidos estão devidamente etiquetados, se os documentos remetidos pelo fabricante, incluindo os resultados dos ensaios de controlo de produção (se disponibilizados), dizem respeito aos rolos fornecidos e deve providenciar-se a realização de ensaios de verificação da conformidade. No que se refere à etiquetagem, de referir que a informação aposta em cada rolo (ou embalagem) deve compreender a identificação do fabricante, a designação comercial da geomembrana, identificação do rolo (ex. número ou código de identificação), o peso, as dimensões, a massa por unidade de área, a matéria-prima e a classificação do produto, de acordo com o estabelecido na norma NP EN ISO (2003). A marcação CE deve, também, estar aposta em rolo (ou embalagem). Relativamente aos ensaios de verificação da conformidade, devem ser realizados em laboratório independente, antes da colocação da geomembrana em obra, e incluir todas propriedades consideradas relevantes. Estes ensaios visam, não só, assegurar que os rolos fornecidos efetivamente satisfazem os requisitos de projeto, como também identificar possíveis defeitos de fabrico. Devem rejeitar-se os rolos cujos resultados dos ensaios não satisfaçam os valores especificados no projeto Preparação da camada subjacente Para que o sistema de impermeabilização e drenagem de base e taludes e de encerramento funcionem adequada e eficientemente as condições de contacto entre a geomembrana e a superfície da camada subjacente devem ser excelentes, por outras palavras, a geomembrana deve ser colocada sobre uma superfície plana, quer esta seja constituída por uma barreira geossintética argilosa (GCL), ou por uma camada de solo argiloso compactada (CCL). 13

20 Em Portugal, os sistemas de impermeabilização e drenagem de base e taludes de escavação, geralmente, incluem barreiras múltiplas, constituídas por uma geomembrana, uma GCL e uma CCL (do topo para a base). Quando a geomembrana assenta sobre a GCL a superfície subjacente, em princípio, é plana. Contudo, para que tal se verifique, a superfície da camada da inferior deve estar nivelada, devidamente compactada e isenta de materiais contundentes, elevações ou depressões (devidas, por exemplo, a fragmentos rochosos, raízes ou resíduos), mudanças bruscas de inclinação, zonas moles, nascentes, fissuras por secagem excessiva (dessecação), etc.. As exigências acima mencionadas são também aplicáveis à superfície da CCL, no caso de a geomembrana ser colocada diretamente sobre esta camada. De referir que para evitar que a superfície desta camada se deteriore em consequência de chuvas, ventos, perda de humidade do solo, trânsito local, etc., a colocação dos geossintéticos deve realizar-se imediatamente após os trabalhos de preparação da mesma. Caso tal não seja possível, deve reinspeccionar-se cuidadosamente a superfície da camada subjacente e providenciar as reparações necessárias, antes de autorizar a colocação da camada seguinte (GCL ou geomembrana). Na Figura 5 apresentam-se, a título de exemplo, superfícies da camada subjacente em condições adequadas e inadequadas. (a) adequadas (b) inadequadas Figura 5 Exemplos de superfícies adequadas e inadequadas da camada subjacente Preparação da vala de ancoragem Para evitar o escorregamento da geomembrana ao longo do talude e a formação de dobras, esta deve ser amarrada no interior de valas de ancoragem. As valas de ancoragem devem ser construídas antes da colocação dos geossintéticos, de acordo com as dimensões e a localização indicadas no projeto. O dimensionamento da vala de ancoragem na crista do talude deve ser efetuado de forma a evitar problemas de rotura ou arranque da geomembrana na zona de ancoragem, 14

21 sobretudo quando são elevadas as alturas e as inclinações dos taludes de escavação. Deve, também, levar-se em consideração a utilização de vários geossintéticos na constituição do sistema de impermeabilização e drenagem, bem como atender aos baixos valores de resistência ao corte entre eles. Deve, ainda, conciliar-se a geometria das valas com as características dos vários geossintéticos a aplicar no aterro, visto que os materiais mais rígidos como as geomembranas dificilmente poderão ser dobrados numa vala com uma configuração retangular. Pode optar-se por valas com diferentes geometrias, desde que estas respondam satisfatoriamente às solicitações previstas. Salienta-se que, qualquer que seja a geometria, a vala deve ser arredonda nos cantos, para evitar danos. De destacar que, segundo a EPA (2000), as dimensões mínimas requeridas para a vala de ancoragem na crista do talude são as seguintes (Figura 6): 0,6 m (profundidade); 0,6 m (largura); e 1 m (comprimento de ancoragem). Figura 6 Dimensões mínimas da vala de ancoragem na crista do talude. As valas de ancoragem devem ser preenchidas preferencialmente com solo de baixa condutividade hidráulica, o qual deve ser compactado logo após a colocação da geomembrana (Figura 7). Se o sistema de impermeabilização e drenagem incluir outros geossintéticos e não for possível efetuar o preenchimento total da vala, deve providenciar-se o carregamento provisório adequado (e.g., solo, sacos de areia), por forma a evitar o escorregamento ao longo do talude e a formação de dobras no pé do talude. O material de enchimento deve ter formas e dimensões que não danifiquem a geomembrana. (a) (b) (c) Geotêxtil Geomembrana GCL Figura 7 Vala de ancoragem: (a) construção; (b) colocação e compactação do material de preenchimento; (c) ancoragem dos diferentes geossintéticos. 15

22 Plano de instalação Deve ser preparado um plano de instalação para a geomembrana onde se defina, entre outros, os seguintes aspetos: a disposição e sequência de colocação dos painéis num esquema de colocação (layout), tendo em conta a geometria do aterro, a localização da rampa de acesso no interior do aterro, a direção predominante do vento e a inclinação da base do aterro; o número de equipas a envolver na instalação; o método de uniões a adotar; os ensaios de controlo de qualidade das soldaduras a realizar; etc.. O esquema de colocação deve indicar com detalhe a disposição dos painéis em pontos críticos, nomeadamente, nos cantos dos taludes, em curva e nos locais onde as tubagens atravessam a geomembrana. Salienta-se que devem evitar-se uniões múltiplas (Figura 8), uniões em cruz, uniões em T com um intervalo inferior a 0,5 m. adequada inadequada Figura 8 Exemplos de disposição de painéis de forma adequada e inadequada. Nos taludes, as uniões devem estar orientadas paralelamente à linha de maior declive, não devendo existir uniões perpendiculares a essa linha (EPA Victoria, 2010). Nos cantos ou em locais de geometria complicada o número de uniões deve ser minimizado. De referir, ainda, que as uniões entre os painéis de geomembrana colocados nos taludes e na base devem ser efetuadas a uma distância mínima do pé do talude de 1,5 m, conforme se ilustra na Figura 9. Figura 9 Exemplo de união entre os painéis geomembrana colocados nos taludes e na base Transporte, manuseamento e armazenamento O equipamento para transporte em obra deve ser apropriado, para que não se verifiquem quaisquer danos nos rolos de geomembrana. O transporte deve ser efetuado de forma a preservar a embalagem original, sem a rasgar (Figura 10). 16

23 (a) (b) Figura 10 Exemplo de transporte de geossintéticos: (a) adequado e (b) inadequado. O manuseamento, pelos funcionários do instalador, deve ser adequado (Figura 11), nomeadamente, não deve ser permitido arrastar, deslizar ou empurrar os rolos. Figura 11 Exemplos de manuseamento adequado. De igual forma, o armazenamento deve ser apropriado, para evitar, por exemplo, sujidade, danos mecânicos, vandalismo, passagem de veículos ou outros fatores, como a chuva e os raios ultravioleta, sobretudo, se o tempo de armazenamento for significativo. A superfície sobre a qual podem ser colocados os rolos de geomembrana deve ser minimamente preparada, para que pedras ou objetos contundentes não a danifiquem. Para o efeito, podem colocar-se os rolos sobre paletes de madeira (Figura 12). O empilhamento de rolos deve seguir as recomendações do fabricante que, geralmente, acompanham o produto. Na ausência destas recomendações, sugere-se que o empilhamento não exceda os cinco níveis de rolos. No caso da geomembrana ser armazenada de forma inadequada, deve sacrificar-se as primeiras espiras, aproveitando apenas o material intacto. (a) (b) Figura 12 Exemplos de armazenamento: (a) adequado e (b) inadequado. 17

24 Colocação dos painéis A colocação dos painéis de geomembrana deve seguir a ordem e a configuração indicada no esquema de colocação (layout) previamente definido pelo instalador e aceite pela fiscalização. Os painéis devem ser numerados in situ, sequencialmente à sua colocação, conforme definido no plano de instalação. Os painéis não devem ser colocados sob vento excessivo, nevoeiro, chuva, neve e temperaturas extremas. Deve providenciar-se o carregamento provisório dos rolos recentemente colocados, até que se proceda à sua união e a ancoragem definitiva na vala. Qualquer tipo de carregamento provisório é aceitável, desde que não danifique a geomembrana. Geralmente, utilizam-se sacos de areia (Figura 13), ou pneus, espaçados convenientemente e com peso tal que possam resistir ao esforço de levantamento provocado pelo vento. Figura 13 Exemplo carregamento provisório com sacos de areia Deve ter-se o cuidado de só colocar os painéis de geomembrana cujas uniões se possam realizar no próprio dia. A união deve ser realizada logo que dois painéis sejam sobrepostos, para evitar o seu levantamento e deslocamento sob ação do vento ( Figura 14), já que este pode causar acidentes pessoais graves, para além de prejuízos materiais. Figura 14 Exemplos de danos na geomembrana por ação do vento. A largura de sobreposição entre painéis adjacentes deve respeitar as recomendações do fabricante. Sobreposições mínimas de 125 mm são geralmente recomendadas (EPA Victoria, 2010). Na base do aterro, as sobreposições devem realizar-se no sentido do escoamento, como ilustrado na Figura 15. sobreposições adequadas sobreposições inadequadas Figura 15 Exemplos de sobreposições entre painéis adequadas e inadequadas. 18

25 As variações de temperatura ambiente ao longo de um dia provocam a contração/expansão da geomembrana, conduzindo à formação de dobras e à indução de tensões de tração nas mesmas. A indução de tensões de tração em dobras potencia o desenvolvimento de fissuras de tração, a partir das quais os contaminantes podem migrar para o subsolo e para as águas subterrâneas. A formação de dobras é também prejudicial porque piora as condições de contacto entre a geomembrana e a camada subjacente. Nestas circunstâncias, a existência de orifícios em dobras conduz ao aumento no fluxo de lixiviados sob a geomembrana, com as consequências perniciosas para o meio ambiente. Para minimizar a formação de dobras na geomembrana devem adotar-se folgas capazes de compensar as deformações geradas pelas variações de temperatura, bem como promover-se a colocação de painéis que possam ser unidos no próprio dia, nos períodos em que as temperaturas são mais amenas. No caso de se formarem dobras, estas devem ser reparadas, por forma a manter a geomembrana plana e livre de tensões. Todos os cuidados devem ainda ser tomados para evitar danos na geomembrana provocados por queda de objetos contundentes e movimentação de pessoas ou equipamentos. A circulação de veículos diretamente sobre a geomembrana é estritamente proibida União entre os painéis Para as geomembranas mais utilizadas nos aterros de resíduos (polietileno alta e baixa densidade), as uniões entre painéis, também designadas por soldaduras ou juntas, geralmente, realizam-se por termofusão dupla ou por extrusão. A primeira consiste na união das geomembranas superior e inferior por aquecimento, através de uma cunha metálica quente ou por insuflação de ar quente, com auxílio de uma pressão mecânica de rolos compressores sobre as geomembranas aquecidas (Figura 16). Figura 16 Soldadura dupla por termofusão. A soldadura por extrusão (Figura 17) consiste na deposição de material (obtido por extrusão de um cordão do mesmo polímero da geomembrana), a temperatura elevada, na borda do painel da geomembrana superior. 25 a 40 mm Extrusão Geomembrana superior Geomembrana inferior 150 mm T = espessura Figura 17 Soldadura por extrusão. 19

26 De referir, porém, que as soldaduras por extrusão devem realizar-se apenas nos locais onde não é possível realizar soldaduras por termofusão, por exemplo, em pequenos remendos ou onde as tubagens atravessam o sistema de impermeabilização. A opção pelas soldaduras por termofusão está diretamente relacionada com a sua fiabilidade, relativamente às soldaduras por extrusão, cuja qualidade está mais dependente da experiência do operador. Qualquer que seja o método de união, as soldaduras devem ser estanques e apresentar resistência mecânica da ordem de grandeza da geomembrana propriamente dita. Na seção seguinte descrevem-se sumariamente os ensaios utilizados na verificação da qualidade das soldaduras Ensaios de controlo de qualidade das soldaduras Para avaliar a qualidade das soldaduras é comum efetuarem-se dois tipos de ensaios, um para avaliar a perda de estanqueidade e outro para averiguar resistência ao arranque e corte. Os primeiros são realizados ao longo de todo o comprimento da soldadura e para todas as soldaduras (ensaios não-destrutivos). Os segundos são realizados sobre amostras cortadas nas soldaduras existentes, razão pela qual estes ensaios são denominados ensaios destrutivos. Para a verificação da estanqueidade das soldaduras são realizados ensaios de pressão de ar, no caso das soldaduras duplas por termofusão, e ensaios de fio de cobre, para as soldaduras por extrusão. O ensaio de pressão de ar (Pressurized Air Channel Evaluation of Dual Seamed Geomembranes) realiza-se segundo a norma ASTM D5820 (2011) e consiste em injetar, com uma agulha, uma determinada pressão no canal existente nas soldaduras de termofusão duplas e verificar se existe estabilização da pressão, evidência de que a junta é estanque (Figura 18). Figura 18 Ensaio de pressão de ar. O ensaio do fio de cobre (spark test) realiza-se segundo a norma ASTM D6365 (2011), sendo necessário para a sua realização a introdução de um fio de cobre na zona de sobreposição das geomembranas superior e inferior durante a realização da soldadura. As duas extremidades do fio de cobre são depois retiradas da área de soldadura para serem sujeitas a uma corrente elétrica. Seguidamente faz-se mover uma sonda (ligada a um voltímetro), ao longo de todo o comprimento da soldadura. Se houver a emissão de um som agudo e/ou de uma faísca ou se mostrador do voltímetro registar um aumento brusco do sinal, significa que a soldadura pode estar defeituosa e necessita ser reparada (Figura 19). 20

27 Figura 19 Ensaio do fio de cobre. Para a verificação da resistência das soldaduras são realizados ensaios (destrutivos) de arranque (peel test) e de corte (shear test), segundo a norma ASTM D 6392 (2012). O princípio do ensaio é simples, consistindo em tracionar, a velocidade preconizada, cada provete conforme é indicado na Figura 20(a) e (b), respetivamente para o ensaio de arranque e corte. No ensaio de arranque procura-se avaliar a resistência da soldadura (Peggs & Little, 1985), enquanto, no ensaio de corte, se pretende avaliar de que forma o processo de soldadura afeta a resistência da geomembrana adjacente à soldadura (Peggs, 1990). soldadura por extrusão soldadura por termofusão (a) ensaio de resistência ao arranque soldadura por extrusão soldadura por termofusão (b) ensaio de resistência ao corte Figura 20 Ensaios de resistência ao arranque e ao corte de soldaduras. 21

28 Preparação das camadas sobrejacentes Depois de instalada, a geomembrana deve ser coberta com uma camada de proteção para evitar potenciais danos físicos, sobretudo, os resultantes da colocação do material granular da camada de drenagem de lixiviados e dos resíduos. A camada de proteção pode ser constituída por solo, geossintético, ou ambos. Em Portugal, a solução adotada tem recaído sobre um geossintético, designadamente, um geotêxtil (Figura 21). geotêxtil Figura 21 Exemplo de camada de proteção constituída por um geotêxtil. Sobre a camada de proteção, coloca-se a camada de drenagem (Figura 22). Esta operação reveste-se de cuidados especiais, por forma a minimizar os danos na geomembrana. Deve ser realizada de modo a impedir a circulação de equipamentos diretamente sobre o geotêxtil de proteção à geomembrana (equipamento usados nas operações de transporte e de espalhamento do material granular). A colocação do material de drenagem deve iniciar-se na extremidade da célula de resíduos e prosseguir para o interior da mesma. Na fase inicial, deve utilizar-se o braço da retroescavadora, ou equivalente, para empurrar e espalhar o material granular sobre o geotêxtil. A circulação do equipamento pesado só é permitida quando a espessura da camada de drenagem for superior à profundidade dos rodados dos equipamentos. Figura 22 Colocação da camada de drenagem sobre a camada de proteção à geomembrana. Apesar de todos os cuidados, a ocorrência de orifícios durante a colocação da camada de drenagem parece inevitável, como mostram os estudos realizados por diversos autores e que será objeto da secção seguinte. 22

29 construção Danos nas geomembranas Os danos existentes nas geomembranas podem ocorrer por deficiente fabrico ou resultarem de atividades realizadas durante a construção e exploração do aterro de rersíduos. O Quadro 5 mostra exemplos dos vários tipos de danos que a geomembrana pode sofrer durante as diferentes fases e as suas possíveis causas. Quadro 5 Geomembranas: tipos de danos e possíveis causas (adaptado de McQuade & Needham, 1999). Fases tipo de dano causas/ comentários fabrico transporte colocação soldadura colocação da camada drenante sobrejacente exploração pequenos orifícios, variação de espessura, baixa resistência ao stress cracking sulcos, cortes, rasgos, furos, roturas sulcos, cortes, orifícios, rasgos cortes, sobreaquecimento, incisões, descolagem, rugas rasgos, cortes, sulcos, orifícios, tensões na geomembrana orifícios, rasgos, sulcos, roturas resina de má qualidade (pouco comum se existir controlo de qualidade de fabrico adequado) equipamento de transporte, carga e descarga e locais de armazenamento inadequados arrastamento dos rolos, rebarbação descuidada dos painéis, superfície subjacente inadequada, utilização menos própria de equipamentos sobre os painéis, vento, rugas, dobras rebarbação descuidada dos bordos, velocidade e temperatura de soldadura incorretas, excessiva pressão dos rolos, zona de soldadura suja ou molhada insuficiente proteção da geomembrana, ação dos equipamentos de movimentação de terras, contração da geomembrana devido a redução da temperatura, inadequada espessura mínima da 1ª camada de material drenante, ou dimensões inadequadas das partículas punçoamento devido à deposição de resíduos, rotura de soldaduras de baixa resistência, tensões causadas por assentamento dos resíduos ou assentamentos diferenciais na base Inúmeros autores têm efetuado estudos com o objetivo de verificar o tipo, localização, dimensão, frequência e causa dos danos na geomembrana, nomeadamente Laine & Darilek (1993), Colucci & Lavagnolo (1995), Nosko et al. (1996), McQuade & Needham (1999), Nosko & Touze-Foltz (2000), entre outros. Destes estudos pode concluir-se que cerca de 98% dos danos observados em geomembranas utilizadas no sistema de impermeabilização e drenagem de fundo e taludes de aterros de resíduos ocorrem durante o período de instalação em obra. Destes, 25% ocorrem durante a colocação da geomembrana e ligação dos painéis, 73% durante a colocação da camada de drenagem sobrejacente à geomembrana e só cerca de 2% ocorrem durante a fase de exploração do aterro (Figura 23). Figura 23 - Geomembranas: percentagem e causas dos danos. 23

30 O número e tipo dos danos estão relacionados com a qualidade do material da camada subjacente, da qualidade do material de cobertura, da qualidade da instalação da geomembrana e da fiscalização dessas operações. Mesmo que seja implementado um bom controlo de qualidade durante as operações de instalação da geomembrana, Snow et al. (1999) relata uma densidade média de 2,8 orifícios/ha após a instalação da geomembrana e 11,9 orifícios/ha após a colocação da camada de drenagem. Os danos mais recorrentes estão relacionados com soldaduras defeituosas e com orifícios por punçoamento da geomembrana, devido a fragmentos rochosos angulosos aquando da colocação da camada de drenagem. Para minorar este tipo de danos, foram desenvolvidos, por um lado, métodos para verificar a estanqueidade e resistência das soldaduras e, por outro lado, métodos para detetar e localizar orifícios nos painéis da geomembrana antes e após a colocação da camada de drenagem sobrejacente à geomembrana, ou seja, para geomembranas descobertas e cobertas, respetivamente. Os métodos para verificar a estanqueidade e a resistência foram apresentados na seção e os métodos para detetar e localizar orifícios serão mostrados na seção Reparações Todos os danos na geomembrana decorrentes da instalação em obra têm que ser devidamente reparados. As reparações são diferentes consoante o tipo de danos (ver Quadro 5). No que se refere aos danos identificados a partir dos resultados dos ensaios não-destrutivos, podem adotar-se as seguintes técnicas: - remendo; - remoção da junta e substituição por uma faixa de geomembrana, soldada de ambos os lados por termofusão; - reforço da junta com uma soldadura por extrusão (só nos casos em que as medidas anteriores não puderem justificadamente ser implementados). Relativamente aos danos identificados com base nos resultados dos ensaios destrutivos, a reparação deve consistir na colocação de um remendo, da mesma geomembrana, arredondado nos cantos, numa área que exceda, pelo menos, 0,15m para cada lado da amostra retirada, e posterior união, sempre que possível, por termofusão. O mesmo procedimento deve ser adotado para os danos identificados por inspeção visual. De realçar que se deve comprovar a qualidade dos remendos efetuados, através da realização de novos ensaios não-destrutivos. 24

31 4. ATIVIDADES DE CONTROLO E DE GARANTIA DE QUALIDADE DA GEOMEMBRANA 4.1 Necessidade e importância dum plano de controlo e garantia de qualidade Nos aterros de resíduos, as atividades de controlo e de garantia de qualidade da sua construção, sobretudo no que respeita à instalação dos geossintéticos, nos quais a geomembrana se inclui, são da maior importância, pois a suscetibilidade destes materiais a danos físicos e a sua deficiente instalação nestas obras pode pôr em risco, não só o confinamento dos resíduos, como induzir a fuga de lixiviados ou biogás, com as repercussões ambientais (contaminação do ar, do solo, das águas superficiais e subterrâneas) que se conhecem (Barroso & Lopes, 2008). A complexidade das ações a desenvolver no âmbito do controlo e garantia de qualidade relativas aos geossintéticos justifica a realização de um plano onde se indique o conjunto de atividades a empreender com o objetivo de assegurar que os materiais e as técnicas construtivas empregues pelo instalador de geossintéticos, estão em conformidade com as condições estabelecidas no projeto e as regras de boa prática de instalação, devendo também incluir a documentação e relatórios que permitam evidenciar e comprovar essa conformidade e ainda indicar as responsabilidades dos vários intervenientes no processo. 4.2 Funções e responsabilidades dos intervenientes no controlo e garantia de qualidade A garantia de qualidade da construção (GQC) depende muito da forma como interagem os diferentes intervenientes na realização dessas atividades. Na Figura 24 mostra-se, a título de exemplo, a complexidade da organização das atividades de garantia de qualidade da construção a empreender no que respeita aos solos e geossintéticos. Dono de Obra Projectista Entidade Licenciadora Organização da GQC Empreiteiro Ensaios de laboratório geossintéticos solos Fabricante controlo de qualidade de fabrico Ensaios de laboratório Ensaios de laboratório controlo de qualidade de construção instalador controlo de qualidade de construção Ensaios de laboratório certificação aprovação final Figura 24 Organização das atividades de GQC (Koerner & Koerner, 2006) 25

32 No que respeita à geomembrana, antes da construção, a gestão da qualidade, passa pela verificação de que o fabricante efetuou o respetivo controlo de qualidade (CQF) e pela verificação de que um organismo idóneo independente atestou a garantia de qualidade de fabrico (GQF) da mesma a instalar. Durante a construção a gestão da qualidade, passa pela verificação de que o instalador efetuou o respetivo controlo de qualidade (CQC) e pela garantia da qualidade dos materiais e técnicas construtivas aplicadas (GQC) por parte de um organismo idóneo independente. No Quadro 6 indicam-se as responsabilidades dos diversos intervenientes nas atividades de controlo e garantia de qualidade da construção. Quadro 6 Responsabilidades dos intervenientes nas atividades de CQC/GQC. Equipa Dono de obra Projetistas Empreiteiros Fiscalização Inspeção de Qualidade (*) de acordo com a NP EN ISSO/IEC Responsabilidades Responsável por patrocinar a obra e dirigir todas as operações a serem realizadas no local com o objetivo de concretizar o projeto Responsável por conceber, planear e providenciar um projeto de qualidade, em resposta aos requisitos indicados pelo dono de obra e especificações/regulamentos em vigor Responsável pelo planeamento e realização dos trabalhos de construção de acordo com o projeto. Inclui os subempreiteiros a contratar. No que respeita aos geossintéticos, inclui a equipa de instaladores, responsável pelo transporte/armazenamento, manuseamento e colocação (que inclui, nomeadamente, a união de painéis e ensaios de controlo) Responsável pela inspeção/observação, ensaios e relatórios relacionados com as atividades de controlo de qualidade de construção Responsável por observar, conduzir e documentar as atividades relacionadas com a garantia de qualidade dos materiais e técnicas construtivas aplicadas. Tem de ser independente da equipa de projeto, construção e fiscalização, pelo que deve ser de tipo A (*) 4.3 Conteúdo do plano GQC Sendo o objetivo do plano GQC assegurar que são empregues as técnicas construtivas e os procedimentos adequados e que o aterro é construído de acordo com o projeto e especificações em vigor, deve incluir no mínimo o seguinte: - funções do pessoal, responsabilidades e forma de comunicação; - qualificações das equipas responsáveis pela GQC e pelo CQC e ainda da equipa de construção; - indicações sobre o sistema de impermeabilização e drenagem, incluindo desenhos; - indicações sobre a execução de terraplenagens (preparação das superfícies das camadas subjacentes aos geossintéticos e valas de ancoragem); - indicações sobre a instalação dos geossintéticos; - atividades de inspeção (observações e ensaios a ser utilizados para avaliar a conformidade com todos os critérios de projeto, planos e especificações), nomeadamente, as seguintes: detalhes dos métodos propostos e normas de inspeção e ensaios; 26

33 Durante a construção relatórios diários por parte do engenheiro responsável pela garantia de qualidade, contendo: data, localização na célula em construção, trabalho desenvolvido, pessoal envolvido, condições climáticas, equipamentos em utilização, descrição dos materiais recebidos (incluindo qualquer documentação de controle de qualidade de fabrico) e decisões sobre a aprovação do trabalho ou dos materiais e/ou ações corretivas; registo de todas as reuniões (incluindo as reuniões pré-construção para garantir que todos os intervenientes estão familiarizados com os planos de GQC e procedimentos CQC); relatórios de inspeção e de ensaios (de campo e laboratório), incluindo a descrição das atividades de inspeção, localização das amostras recolhidas, observações de inspeções e padrões utilizados, assim como os resultados das inspeções e dos ensaios; identificação dos problemas encontrados, incluindo a causa, localização e descrição do problema, e as medidas corretivas sugeridas e adotadas; - relatório final detalhado que demonstre que o sistema de impermeabilização e drenagem, e os seus diferentes componentes, estão conformes com o especificado, bem como que a equipa de CQC monitorizou adequadamente a instalação dos materiais e a forma como os problemas eventualmente ocorridos durante a construção foram corrigidos. No caso particular das geomembranas o plano GQC deve incluir as atividades indicadas no Quadro 7. Quadro 7 Atividades do plano GQC relativas às geomembranas. Antes da instalação da geomembrana Atividades relativas à instalação Atividades relativas à inspeção da qualidade de instalação receção, análise de conformidade e aceitação dos materiais definição e implementação de técnicas adequadas de transporte e armazenamento dos materiais preparação e aceitação da superfície da camada subjacente e das valas de ancoragem implementação do esquema de colocação sequencial dos painéis, integrado no plano de instalação, nomeadamente, nos pontos críticos, previamente definidos realização do tipo definido de uniões (soldaduras) entre painéis, com os cuidados devidos, nomeadamente no que respeita à limpeza e dimensão das sobreposições das uniões, temperatura de realização e condições atmosféricas, soldaduras em T e Y. implementação do plano de realização de soldaduras e da sua identificação, previamente definidos implementação do plano de ensaios de controlo das soldaduras (ensaios de resistência e de estanqueidade), previamente definido implementação dos métodos para as reparações da geomembrana (previamente definidos) decorrentes de: soldaduras defeituosas; rasgamentos devido ao vento, expansão e contração da geomembrana, devido à variação da temperatura; rugas ou dobras por deficiente ancoragem, etc.. implementação das técnicas para proteção da geomembrana relativamente à camada sobrejacente, previamente definidas implementação das técnicas para a realização da camada sobrejacente à geomembrana, previamente definidas verificação da competência da equipa de instaladores de geomembranas realização de ensaios de comprovação da resistência e estanqueidade das soldaduras e definição e implementação do plano de ação no caso de verificação de não-conformidades deteção de danos na geomembrana e definição e implementação dos métodos para a sua reparação Mais pormenores sobre as atividades de GQC relativas às geomembranas referidas no Quadro 7 e sobre outros geossintéticos poderão ser encontrados no Plano de Garantia de Qualidade da Instalação dos Geossintéticos (Plano GQIG) em Aterros de Resíduos (Barroso & Lopes, 2008). 27

34 Quando se apresentaram os tipos de danos que a geomembrana pode sofrer durante as operações de construção do aterro, ficou demonstrado que a maior percentagem de orifícios é devida à colocação da camada drenante e dado que esses orifícios não são facilmente detetáveis por a geomembrana já estar coberta, considerou-se particularmente importante que seja incluído, com carácter obrigatório, este tipo de ensaios, nos planos de GQC, o que não acontece atualmente. Apesar dos custos que envolvem, a sua utilização será sempre mais eficaz e conduzirá a soluções mais económicas que quaisquer medidas corretivas a realizar, quando, através da monitorização das águas subterrâneas, se observarem fugas de lixiviado. Na seção seguinte serão apresentados os métodos de ensaio mais utilizados atualmente para verificar a estanqueidade da geomembrana, após a colocação da camada drenante e efetuada uma análise comparativa dos referidos métodos, no que se refere às suas vantagens e inconvenientes. 4.4 Métodos de ensaio para deteção e localização de orifícios em geomembranas cobertas Os métodos de ensaio (não-destrutivos) desenvolvidos para verificar a estanqueidade de geomembranas cobertas, destinam-se só a detetar danos (resultantes das operações de construção) que impliquem a subsequente fuga de fluidos, ou seja, aqueles que afetam a geomembrana em toda a sua espessura. Estes métodos podem ser permanentes ou temporários Método permanente O método utiliza um sistema com sensores fixos/permanentes para deteção e localização de orifícios e permite a realização de ensaios (grid test) segundo a norma ASTM D 6747 (2012) para verificação da estanqueidade da geomembrana antes e após a sua cobertura. Para a realização destes ensaios, antes da colocação da geomembrana, é necessária a colocação no solo, a pequena profundidade, de uma rede de sensores, segundo uma quadrícula pré-definida (fixa/permanente). Cada sensor é ligado através de um cabo elétrico a um sistema de aquisição de dados, situado na proximidade da obra. Depois da colocação da geomembrana (ou após a colocação da camada drenante) instala-se um gerador de corrente elétrica ao qual se ligam dois elétrodos, um colocado acima da geomembrana e outro (o elétrodo terra) colocado no solo de fundação. Quando uma corrente elétrica é aplicada, a densidade de corrente sob a geomembrana pode ser medida pelos diferentes sensores. Qualquer perfuração da geomembrana provoca uma anomalia na distribuição da densidade da corrente elétrica ( Figura 25). Através de uma aplicação informática específica podem localizar-se os orifícios da geomembrana com bastante precisão. Este método permite localizar orifícios com uma precisão correspondente a 15% do espaçamento entre dois sensores, que varia normalmente entre 0,5 a 1 m. A área máxima de ensaio não deve ser superior a m 2 (compreendendo em média entre 130 a 200 sensores), sendo necessário entre 5 e 12 minutos para se efetuarem as leituras, após calibração do equipamento. Este ensaio pode ser realizado em geomembranas (não condutoras), cobertas ou não, desde que os materiais em contacto com as suas superfícies inferior e superior sejam condutores e o mais homogéneos possível. A principal desvantagem deste método relaciona-se com a necessidade de colocação prévia da rede de sensores no solo. Uma vantagem deste método é permitir a realização de ensaios não só após a colocação da camada drenante, mas também durante o período de exploração do aterro, apesar de, neste período, já ser difícil implementar medidas corretivas, caso sejam detetados orifícios na geomembrana. 28

35 Figura 25 - Esquema do ensaio que utiliza um sistema de sensores fixos para deteção e localização de orifícios na geomembrana (CFG, 2003) Métodos temporários Ensaio da geomembrana condutora Neste ensaio é necessário utilizar uma geomembrana com uma camada inferior condutora fina (com cerca de 0,1 mm). Essa camada consegue ser eletricamente condutora por possuir um elevado teor em negro de carbono. Este ensaio realiza-se de acordo com a norma ASTM D 6747 (2012), começando por carregar uma placa condutora de neoprene, colocada na superfície superior da geomembrana, com uma tensão entre 15 a 30 kv. A carga é transferida para a camada condutora da geomembrana através do efeito capacitivo. De seguida, com a ajuda de uma vassoura elétrica faz-se a prospeção da superfície superior não condutora da geomembrana. Quando existe um orifício estabelece-se uma corrente, gerando uma faísca e/ou um sinal sonoro (Figura 26). A velocidade de prospeção é da ordem dos m 2 /hora/aparelho por equipa de dois operadores, podendo detetar-se orifícios da ordem do milímetro. Uma das vantagens deste ensaio é que não é necessário bombear água para a zona de ensaio, aliás a geomembrana tem estar seca (não devendo realizar-se o ensaio em dias de chuva) e funciona bem para qualquer inclinação dos taludes. Em geomembranas cobertas embora se consiga detetar o orifício a sua localização precisa é difícil. Uma das vantagens da utilização de geomembranas condutoras é que não é necessário garantir um bom contacto com a camada subjacente à geomembrana, no entanto a realização do ensaio é limitada a este tipo de geomembranas. A presença de rugas na geomembrana pode diminuir a velocidade do ensaio. 29

36 Figura 26 Esquema do ensaio da geomembrana condutora (adaptado de ASTM D 6747, 2012) Ensaio da sonda elétrica móvel Em geomembranas cobertas pode usar-se o ensaio da geomembrana condutora (mas só possível para este tipo de geomembranas) e ainda o ensaio da sonda elétrica móvel para as geomembranas não condutoras. Este último tipo de ensaio é realizado segundo a norma ASTM D 7007 (2009) e utiliza dois elétrodos, um colocado no solo subjacente à geomembrana e outro colocado no material que cobre a superfície superior da geomembrana, de modo a estabelecer-se entre eles uma diferença de potencial. Os dois elétrodos são ligados a um gerador de corrente contínua. Com a ajuda de uma sonda elétrica móvel efetuam-se medidas de potencial elétrico, segundo uma malha pré-definida. Uma mudança de sinal nos valores medidos pode indicar a existência de um orifício. Como o campo de potencial diminui à medida que a sonda se afasta do elétrodo, se tal não acontecer e se pelo contrário se verificar um aumento do potencial, significa que a sonda está na proximidade de um orifício. O potencial é máximo quando a sonda se encontrar mesmo por cima do orifício (Figura 27). Figura 27 Esquema do ensaio da sonda elétrica móvel (CFG, 2003). 30

37 Métodos temporários Método permanente Depois da colocação e calibração do aparelho de aquisição de dados, o tempo de leitura é imediato e a interpretação dos resultados é de cerca de 10 minutos. A velocidade de prospeção depende do tipo de material que cobre a geomembrana, da geometria do local e das condições meteorológicas, variando entre 400 a 1000 m 2 /hora por operador, podendo detetar orifícios superiores a 2-3 mm. A grande vantagem deste ensaio é poder ser realizado, mesmo com tempo chuvoso, em geomembranas (não condutoras) cobertas, sem necessidade de colocação de uma rede de sensores na camada subjacente à geomembrana. Uma limitação do ensaio é que só é possível realizar-se quando os materiais em contacto com as superfícies inferior e superior da geomembrana tenham alguma humidade (1 a 2% do peso é suficiente). A existência, por exemplo, de uma argila muito seca, ou de uma geogrelha pode comprometer os resultados das medidas. Outra limitação é que a existência de orifícios maiores pode mascarar a existência de outros mais pequenos. No Quadro 8 apresenta-se uma síntese dos métodos referidos e respetivas vantagens e limitações. Quadro 8 Métodos de ensaios para deteção e localização de orifícios de geomembranas cobertas. métodos de ensaio Vantagens Limitações ensaio com sistema fixo de deteção e localização de orifícios (the grid test) utilização não só após a colocação da camada drenante, mas também durante o período de exploração do aterro necessidade de colocação prévia de uma rede de sensores no solo subjacente à geomembrana os materiais em contacto com as superfícies inferior e superior da geomembrana têm de ser condutores ensaio da geomembrana condutora (electrically conductive geomembrane test ensaio da sonda eléctrica móvel (the soil covered geomembrane test) não é necessário bombear água para a zona de ensaio não é necessário garantir um bom contacto com a camada subjacente à geomembrana não há necessidade de colocação prévia de uma rede de sensores no solo subjacente à geomembrana pode ser realizado durante o tempo chuvoso necessidade de geomembrana condutora a geomembrana deve estar seca embora se detete o orifício a sua localização precisa é difícil os materiais em contacto com a superfície inferior da geomembrana têm de ser condutores e estarem húmidos a existência de orifícios maiores pode mascarar a existência de outros mais pequenos 31

38 5. EQUIPAMENTO SEMIAUTOMÁTICO PARA DETEÇÃO DE ORIFÍCIOS EM GEOMEMBRANAS (GeoSafe) 5.1 Considerações iniciais Face às limitações dos métodos referidos, no subcapítulo anterior, e atendendo a que, por um lado, a ocorrência nos aterros de resíduos parece inevitável, designadamente, durante a colocação dos materiais da camada de drenagem nos sistemas de impermeabilização e drenagem e, por outro, que não existia em Portugal, nenhum equipamento que permitisse a realização de ensaios expeditos e pouco onerosos para deteção e localização de orifícios em geomembranas, foram desenvolvidos um equipamento (GeoSafe) e uma metodologia de ensaio, com esse propósito. Conforme anteriormente referido, esses desenvolvimentos tiveram lugar no âmbito do projeto de investigação PTDC/AAC-AMB/102846/2008, financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia, o qual contou com a participação do LNEC, que coordenou o projeto, do ISEL, da APA e da EGF. A realização de ensaios de deteção e localização de orifícios, antes do início da fase de exploração dos aterros de resíduos, permite a reparação da geomembrana, impedindo a migração de contaminantes para o subsolo e para as águas subterrâneas, com claros benefícios para o meio ambiente. Importa salientar que os aterros de resíduos serão sempre necessários, quer para a deposição de refugos resultantes de outros métodos de tratamento dos resíduos, quer em situações de paragens programadas ou de emergência de outras infraestruturas. Assim sendo, é de extrema importância dotar o país com ferramentas que permitam realizar atempadamente ações corretivas que assegurem que as geomembranas desempenharão adequadamente a sua função de barreira. No que se refere ao desenvolvimento do GeoSafe, de referir que foi um processo iterativo, que envolveu a construção de dois protótipos, um para utilização em laboratório e outro para utilização em campo, cada um deles com várias versões, resultantes de melhoramentos sucessivos que os mesmos foram incorporando. O desenvolvimento foi realizado com base no método da sonda elétrica móvel, cujo princípio de funcionamento é idêntico ao método geofísico da resistividade elétrica, e na técnica de cabos multicondutores utilizada nos equipamentos geofísicos mais recentes. Procurou-se que o equipamento desenvolvido fosse vantajoso comparativamente com os equipamentos existentes fora do país, nomeadamente, permitisse a realização de ensaios de forma rápida e, consequentemente, menos onerosa, bem como que pudesse ser utilizado em diferentes tipos de sistemas de impermeabilização, em particular, nos aterros de resíduos onde a presença da geomembrana é um requisito (aterros para resíduos não-perigosos e perigosos). De referir que os equipamentos atualmente existentes foram desenvolvidos para deteção e localização de orifícios em sistemas de impermeabilização de aterros não perigosos, constituídos, apenas, por uma geomembrana e uma camada de solo argiloso compactada, que não é a solução geralmente adotada em Portugal, nem a preconizada para aterros de resíduos perigosos. Relativamente ao desenvolvimento da metodologia de ensaio, procurou-se que fosse independente da perícia e da experiência do operador, com vista a tornar os resultados mais fiáveis, tirando partido das potencialidades do GeoSafe, nomeadamente, procedendo à deteção e localização dos orifícios de forma automática. Esta abordagem é ainda vantajosa na medida em que garante a cobertura integral da área em estudo, contrariamente ao que acontece quando a deteção e localização dos orifícios é realizada de forma manual. A construção do GeoSafe, infelizmente, registou um atraso considerável, que impossibilitou a conclusão dos ensaios em tempo útil. Por este motivo, apresentam-se, neste capítulo, apenas alguns resultados, com o intuito 32

39 de mostrar que o equipamento desenvolvido é inovador e permite a deteção e localização de orifícios em geomembranas aplicadas em diferentes tipos de sistemas de impermeabilização de aterros de resíduos. A metodologia de ensaio será apresentada após a sua validação, o que acontecerá com a conclusão dos ensaios ainda em curso num aterro de resíduos, pelo que o presente capítulo será complementado. Neste âmbito será publicada uma segunda edição deste livro, que incluirá também os resultados dos ensaios realizados no campo. 5.2 Princípio de funcionamento do equipamento O desenvolvimento do protótipo baseou-se no mesmo princípio de funcionamento do método geofísico da resistividade elétrica, que consiste na aplicação de uma corrente elétrica no terreno, por meio de dois elétrodos (dipolo de injeção) e medição, por meio de outro par de elétrodos (dipolo de leitura), da diferença de potencial elétrico do campo elétrico assim gerado. No caso do equipamento desenvolvido, os elétrodos do dipolo de injeção são colocados, um, no terreno natural e, o segundo, no material drenante colocado sobre a geomembrana (Figura 28). Sendo a geomembrana um material não condutor da corrente elétrica, esta apenas flui entre os dois elétrodos se a geomembrana tiver orifícios. Deste modo, sendo homogéneo o material que constitui a camada sobrejacente à geomembrana e mantendo-se constante a tensão elétrica aplicada, a diferença de potencial elétrico medida com o dipolo de leitura deverá ser sempre reduzida e equivalente ao potencial espontâneo natural dos terrenos; apenas ocorrendo uma alteração do mesmo em presença de um orifício. À medida que o dipolo de leitura se aproxima de um orifício o potencial elétrico aumenta em termos absolutos, ocorrendo uma inversão de polaridade após passagem pelo orifício (Figura 29). geomembrana camada drenante dipolo móvel de leitura fonte de tensão V equipotenciais do campo elétrico fluxo de corrente elétrica Figura 28 Princípio de funcionamento do método elétrico para deteção e localização de orifícios em geomembranas. 33

40 Distância ao furo (m) Figura 29 Variação do potencial elétrico próximo de um orifício com 0,635 cm de diâmetro (adaptado de Peggs & Beck, 2010). 5.3 GeoSafe o equipamento e a metodologia de ensaio O GeoSafe é constituído por uma estrutura com quatro rodas, à qual se encontrava acoplada uma malha de elétrodos de leitura com movimento ascendente e descendente. Os elétrodos de leitura foram montados, segundo uma quadrícula de 4 x 4, distanciados entre si de 30 cm, em módulos de 1 m x 1 m, com o objetivo de facilitar o seu transporte e para ser escalável (Figura 30). O espaçamento d entre módulos é igual à distância entre elétrodos. Com este modo de instalação dos elétrodos de leitura é possível cobrir, com um único posicionamento do dispositivo de leitura, na sua versão alargada (4 módulos de elétrodos), 8 posições do dipolo móvel de leitura. Figura 30 Montagem de quatro módulos do GeoSafe. Os elétrodos encontram-se instalados de modo a permitirem movimento vertical independente entre si, para se superar os obstáculos que constituem alguns materiais utilizados para a camada drenante seixos, por exemplo. O GeoSafe compreende ainda um módulo de acondicionamento e aquisição de sinal, um módulo de controlo, de leitura e de armazenamento de dados e um sistema de georreferenciação por satélite GNSS, com precisão centimétrica, georreferenciado ao referencial PT-TM06/ETRS89 European Terrestrial Reference System 1989, e método de posicionamento relativo com medição da fase e cálculo em tempo real (RTK - Real Time Kinematic). Na Figura 31apresenta-se o esquema do GeoSafe e, na Figura 32, a fotografia do Módulo 1. 34

41 Guias verticais Módulo 1 (malha subida) Módulo 1 (malha descida) Enrolamento de cabos Suporte para a malha de eléctrodos Módulo 2 Módulo 2 Módulo 1 Módulo 1 Módulo 4 Módulo 3 Figura 31 Esquema do GeoSafe. Figura 32 Vista geral do GeoSafe (Módulo 1). 35