III UMA ANÁLISE COMPARATIVA DE RECALQUES SUPERFICIAIS E EM PROFUNDIDADE NO ATERRO DA MURIBECA

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1 III UMA ANÁLISE COMPARATIVA DE RECALQUES SUPERFICIAIS E EM PROFUNDIDADE NO ATERRO DA MURIBECA Veruschka Escarião Dessoles Monteiro (1) Doutoranda em Engenharia Civil (Geotecnia) da Universidade Federal de Pernambuco. Mestre em Engenharia Civil (Geotecnia) pela Universidade Federal de Pernambuco. Especialização: Curso Internacional sobre Mecánica del Suelo e Ingenieria de Cimentaciones - Madrid - España. Aperfeiçoamento: Estudo e Análise Experimental de Fluxo em Meio Não Saturado: Aplicação a Contaminação do Subsolo. Membro do Grupo de Resíduos Sólidos (GRS) - UFPE. Engenheira do Programa de Monitoramento Ambiental do Aterro da Muribeca. José Fernando Thomé Jucá Professor do Departamento de Engenharia Civil da UFPE. Doutor pela Universidad Politécnica de Madrid. Coordenador do Grupo de Resíduos Sólidos-GRS (UFPE). Coordenador do Programa de Monitoramento dos Aterros da Muribeca e Aguazinha. Membro da equipe executora do Projeto Desenvolvimento Sustentável do Município do Rio Formoso-UNICAP/AVINA/UFPE. Coordenador Técnico do Projeto: Diagnóstico de Resíduos Sólidos no Estado de Pernambuco, Convênio SECTMA/FADE/UFPE/MMA. Antônio Rodrigues de Brito Engenheiro Civil da Universidade Federal de Pernambuco. Bolsista de apoio técnico do CNPq. Membro do Grupo de Resíduos Sólidos (GRS) - UFPE área de instrumentação de laboratório e campo. Endereço (1) : Rua Francisco da Cunha, 1846 / Boa Viagem - Recife - PE - CEP: Tel: (81) / (81) cosmos@npd.ufpe.br RESUMO No lixo, elementos sólidos podem variar em forma e volume, devido a sua deformabilidade intrínseca e seus processos de degradação biológica. Os recalques se devem a dissipação das poro-pressões dos líquidos e gases provenientes decomposição da matéria orgânica. Estas variáveis tornam o mecanismo de recalque muito complexo e ainda pouco compreensivo, devido à natureza não homogênea do material, às maiores dimensões de suas partículas e, principalmente, à perda de massa sólida durante a biodegradação. De acordo com a literatura a magnitude do recalque em aterros de resíduos sólidos, é função da decomposição da matéria orgânica e da espessura do lixo. Os valores de recalques em aterros de resíduos sólidos representam um indicativo para se compreender a fase de decomposição e a dinâmica de comportamento do lixo. Este trabalho visa uma análise comparativa dos recalques no Aterro de Resíduos Sólidos da Muribeca, medidos de duas formas diferentes: em superfície (placas) e em profundidade (aranhas). O estudo tenta estabelecer uma comparação entre o recalque total medido superficialmente e o recalque medido camada a camada pelas aranhas, a fim de se entender o comportamento da massa de lixo depositada envolvendo principalmente o processo de decomposição da matéria orgânica. Foi estabelecido uma comparação entre as recalques medidos em placas próximas ao local de instalação das aranhas, estabelecendo uma correlação entre eles. PALAVRAS-CHAVE: Recalques, Aterros, Resíduos Sólidos Urbanos, Geotecnia Ambiental. INTRODUÇÃO A medição de recalques é uma prática comum na engenharia geotécnica, onde pode-se avaliar os movimentos da massa de solo, associado a capacidade de carga, estabilidade de taludes, etc. Nos depósitos de resíduos sólidos urbanos esta prática vem sendo utilizada devido a necessidade de se considerar a deformação da massa de lixo para aproveitamento de áreas, estabilidade de taludes além de se quantificar a capacidade de armazenamento de aterros. Segundo GANDOLLA, et al. (1994), não se pode simplesmente transferir os conceitos e procedimentos dos mecanismos do solo utilizados por um novo material; na realidade tem-se que considerar que o lixo, sendo distinto do solo natural, tem uma estrutura muito heterogênea e acima de tudo, é química e biologicamente ativo, o que significa que pode modificar sua qualidade e propriedades físicas, às vezes de forma muito rápida. Diante disso, pode-se verificar a importância de se adotar uma instrumentação adaptada às condições dos ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 aterros a fim de se monitorar e obter parâmetros que permitam um maior conhecimento dos fatores condicionantes do comportamento dos aterros. De acordo com JUCÁ et al. (1999), pode-se realizar controle de recalques da massa de lixo através de medidores de recalques superficiais (placas) e profundos (aranhas) permitindo medir os recalques em diferentes camadas de lixo e solo da camada subjacente ao lixo, permitindo avaliar seu comportamento de acordo com as idades e espessura do lixo. De acordo com Sowers, 1973, os aterros de resíduos sólidos sofrem grandes recalques, podendo chegar à ordem de 30% de sua altura inicial. Segundo Wall & Zeiss, 1995, o recalque total em um aterro sanitário está situado entre 25 e 50% da sua altura inicial. No lixo, elementos sólidos podem variar em forma e volume, devido a sua deformabilidade intrínseca e seus processos de degradação biológica. Os recalques se devem a dissipação das poro-pressões dos líquidos e gases provenientes decomposição da matéria orgânica. Estas variáveis tornam o mecanismo de recalque muito complexo e ainda pouco compreensivo, devido à natureza não homogênea do material, às maiores dimensões de suas partículas e, principalmente, à perda de massa sólida durante a biodegradação. De acordo com a literatura a magnitude do recalque em aterros de resíduos sólidos, é função da decomposição da matéria orgânica e da espessura do lixo. Assim, em maiores profundidades espera-se obter recalques menores devido a proximidade da camada mais resistente (solo) e devido a redução da espessura da camada de lixo. Os valores de recalques em aterros de resíduos sólidos representam um indicativo para se compreender a fase de decomposição e a dinâmica de comportamento do lixo. Segundo Manassero et al (1996), a magnitude do recalque é afetada por vários fatores: Densidade e índice de vazios inicial; Compactação, composição, idade e altura do aterro; Teor de matéria orgânica; História de tensões (tratamentos efetuados); Nível do chorume e sua flutuação; Sistema de drenagem de líquidos e gases; Fatores ambientais (umidade, temperatura, gases presentes ou gerados no aterro). Este trabalho visa uma análise comparativa dos recalques no Aterro de Resíduos Sólidos da Muribeca, medidos de duas formas diferentes: em superfície (placas) e em profundidade (aranhas). O estudo tenta estabelecer uma comparação entre o recalque total medido superficialmente e o recalque medido camada a camada pelas aranhas, a fim de se entender o comportamento da massa de lixo depositada envolvendo principalmente o processo de decomposição da matéria orgânica. Foi estabelecido uma comparação entre as recalques medidos em placas próximas ao local de instalação das aranhas, estabelecendo uma correlação entre eles. LOCAL ESTUDADO Aterro da Muribeca: O Aterro da Muribeca está situado na Região Metropolitana de Recife no Município de Jaboatão dos Guararapes. Recebe diariamente toneladas de resíduos domésticos, hospitalares e industriais sendo, cerca de 60% do lixo composto de material orgânico, 15% de papeis, 8% de plásticos, 2% de metais, 2% de vidros e 13% outros. O Aterro da Muribeca corresponde ao maior Aterro do Estado de Pernambuco em operação, atendendo ao município de Recife e Jaboatão dos Guararapes. Possui uma área de 60 hectares e funciona como depósito de resíduos desde O processo de transformação da área em aterro controlado consiste na construção de 9 células, cujas espessuras de camada de lixo varia de 20 a 30m, aproximadamente. A técnica de tratamento adotada consiste na recirculação do chorume. O processo foi iniciado pelas Células 1, 2, 3 e 4, as quais foram instrumentadas, e será implantado em todas as células. Os estudos dos recalques referem-se a estas 4 Células sendo na Célula 4 (Figuras 1 )realizada uma análise comparativa entre recalques superficiais (placas) e em profundidade, através de medidores de recalques magnéticos (aranhas). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 35,0m 25,0m 20,0m 40,0m 15,0m XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental ATERRO DA MURIBECA CÉLULA 4 (PLANTA) A CÉLULA 6 VIA DE ACESSO 165,00 m SPT CÉLULA 3 150,00 m SPT1=PZ ,00 m CÉLULA 5 1 SPT ,00 m 3 4 VIA DE ACESSO B PERFIL CÉLULA 4 SPT3 SPT1=PZ1 SPT2 LIXO LIXO ROCHA SOLO SOLO ROCHA CORTE AB LEGENDA: 0 50m ATERRO SPT LIXO SOLO PZ ROCHA MEDIDOR DE RECALQUES EM PROF. (ARANHAS) Desenhista: EVERALDO PAULO Figura 1. Planta e perfil da Célula 4. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 METODOLOGIA A medição dos recalques é feita através da instrumentação das Células de lixo 1, 2, 3 e 4 através dos medidores superficiais e em profundidade. Os recalques superficiais foram medidos através da instalação de 10 placas (Células 1 e 2) e 13 placas (Células 3 e 4) de recalque com dimensões 0,60m x 0,60m e uma haste de 0,50m. As placas foram colocadas diretamente sobre a camada de lixo e em seguida coberta com solo. Os recalques em profundidade foram medidos na Célula 4, através de medidores magnéticos (6 aranhas), instalados através de um furo de sondagem tipo contínua a percussão com diâmetro do tubo de revestimento de 3.Os medidores de recalques profundos são destinados a determinar as deformações verticais em vários pontos preestabelecidos ao longo da profundidade. As aranhas são providas de anel de imã permanente, com orifício central destinado à passagem de tubo guia de PVC. A leitura é realizada introduzindo-se um torpedo dentro do tubo guia, cuja passagem pelo imã aciona uma chave magnética no sensor, possibilitando uma indicação da leitura através de um sinal sonoro. Os recalques são obtidos através da comparação direta das distâncias entre o anel de referência e as aranhas, ao longo do tempo. São feitas leituras semanais para os recalques superficiais e quinzenais para os recalques em profundidade. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS Com a medição dos recalques superficiais obstem-se o deslocamento total vertical da camada de lixo podendose também determinar a deformação específica total. Com os medidores em profundidade é possível obter as deformações por subcamadas, podendo-se estabelecer onde ocorrem as maiores ou menores deformações avaliando, desta forma, o comportamento da massa de lixo e a evolução do processo de decomposição da matéria orgânica. A idade do lixo depositado nas Células 1 e 2 é de aproximadamente 15 anos e altura média de 20m, ao passo que as Células 3 e 4 têm idade variando de 1,5 a 2 anos e altura de lixo de 26 a 30m, estes são fatores que interferem na magnitude dos recalques. As Tabelas 1 e 2 e as Figuras 2, 3 e 4 mostram os valores dos recalques medidos. Recalque Superficial x Tempo 008/07/98 dias 100 dias 200 dias 300 dias 400 dias 500 dias 600 dias 700 dias 800 dias Recalque (mm Célula 1 Placa 1 Placa 2 Placa 3 Placa 4 Placa 5 Placa 6 Placa 7 Placa 8 Placa 9 Placa Tem po (Dias) Figura 2: Variação do recalque superficial com o tempo (Células 1). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Recalque Superficial x Tempo 15/10/97 0 dias 200 dias 400 dias 600 dias 800 dias 1000 dias 1200 dias -20 Recalque (mm) Placa 1 Placa 2 Placa 3 Placa 4 Placa 5 Placa Célula 2 Placa 8 Placa 9 Placa Tempo (Dias) 28/04/99 Recalque Superficial X Tempo Tempo (Dias) 0 dias 50 dias 100 dias 150 dias 200 dias 250 dias 300 dias 350 dias 400 dias 450 dias 500 dias -20 Recalque (mm) Célula 3 Placa 1 Placa 2 Placa 3 Placa 4 Placa 5 Placa 6 Placa 7 Placa 8 Placa 9 Placa 10 Placa 11 Placa 12 Placa Figura 3: Variação do recalque superficial com o tempo (Células 2 e 3). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 02/06/99 Recalque Superficial x Tempo 0 dias 50 dias 100 dias 150 dias 200 dias 250 dias 300 dias 350 dias 400 dias 450 dias -20 Recalque (mm) Célula 4 Placa 1 Placa 2 Placa 3 Placa 4 Placa 5 Placa 6 Placa 7 Placa 8 Placa 9 Placa 10 Placa 11 Placa 12 Placa Tempo (Dias) Recalque Profundo x Tempo 31/08/99 Tempo 0 dias 50 dias 100 dias 150 dias 200 dias 250 dias 300 dias 350 dias Recalque -30 Célula Aranha 1 - Prof. 3,5m Aranha 2 - Prof. 9,76m Aranha 3 - Prof. 13,32m Aranha 1 - Prof. 18,23m Aranha 1 - Prof. 23,21m Aranha 1 - Prof. 26,61m -60 Figura 4: Variação do recalque superficial e em profundidade com o tempo. (Células 4). Tabela 1: Análise comparativa dos recalques superficiais. Célula Placa Tempo de medição (anos) Idade da Célula (anos) Recalque (mm) Velocidade (µm/dia) 1 2 a , 6, 8, a , a ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Tabela 2: Análise comparativa dos recalques superficiais e em profundidade da Célula 4. Número Tempo de medição (meses) Recalque (mm) Velocidade (µm/dia) Placas 9 e 10 9 e Superficial Aranha Profundidade 3,5m De acordo com os dados de recalque da Célula 1 (Figura 2 e Tabela 1), pode-se verificar que ao longo dos últimos 2 anos (período em que foram medidos os recalques nesta Célula), há uma estabilidade com relação aos dados, ou seja, praticamente não há variação na magnitude do recalque ao longo do tempo. Os valores máximos atingidos para os recalques são de 100 a 400mm. A velocidade dos recalques possui um valor médio de 429µm/dia, o que significa uma velocidade muito baixa, onde já houve praticamente todo o recalque devido ao processo de dissipação das pressões neutras e decomposição da matéria orgânica. A Placa 1 possui um comportamento distinto em relação às demais placas devido ao fato de que esta placa está localizada em uma área da Célula 1 onde houve tráfico intenso de caminhões, ter havido constantes erosões e ainda ser uma área onde houve acréscimo de lixo depositado mais recentemente (idade mais ou menos 2 a 3 anos). Os resultados obtidos na Célula 2 (Figura 3 e Tabela 1) mostram que a atividade de degradação dos resíduos é bastante semelhante à Célula 1, uma vez que os recalques se comportam de forma bastante semelhante nas placas 4, 6, 8, 9 e 10 (lixo de idade semelhante à Célula 1). Os recalques medidos são da ordem de 100 a 400mm (mesmos valores obtidos na Célula 1 no mesmo período - aproximadamente 2 anos) e chegam a 600mm para um período de aproximadamente 3 anos (período de medição). A velocidade dos recalques é, em média, 400µm/dia para as mesmas placas, este valor sendo semelhante ao valor obtido na Célula 1. Com relação as placas que apresentam maiores recalques (Placas 1, 2, 3 e 5), estas estão situadas em locais onde houve depósito de resíduos mais recentes, havendo uma maior atividade na degradação dos resíduos e conseqüentemente maiores recalques. Os dados referentes a magnitude dos recalques (superficiais) das Células 3 e 4 são bastante semelhantes (Figuras 3 e 4 e Tabelas 1 e 2), atingindo faixas de variação de 600 a 1500mm (Célula 3) e 400 a 1300mm (Célula 4), respectivamente para o período medido de aproximadamente 1 ano. Estes valores são bastante próximos e representam valores significativos de recalques medidos. As velocidades destes recalques também são elevadas com valores médios de 2625µm/dia (Célula 3) e 2286µm/dia (Célula 4). Os dados referentes a magnitude dos recalques em profundidade medidos na Célula 4 (Figura 4 e Tabela 2) ainda são recentes, apesar disso, já pode ser observado um comportamento das camadas de lixo subsequentes como esperado, com maiores recalques nas camadas superficiais e menores recalques a maiores profundidades, sendo o último medidor (aranha) com deslocamentos muito pequenos ou quase nulo, uma vez que este encontra-se na camada de solo. Os dados de recalque em profundidade mostram que para o medidor mais superficial (aranha 1-3,5m de profundidade ) a magnitude do recalque para o período de aproximadamente 10 meses é de 475mm e velocidade de 1583µm/dia. Comparando-se com os dados de recalque superficial, para as placas 9 e 10 (mais próximas aos medidores em profundidade), para o mesmo período, tem-se o valor de 650mm e velocidade 2286µm/dia. Isto significa que os dados estão coerentes entre si e os resultados vêm sendo satisfatórios. Os valores de recalques são bastante próximos, implicando que as Células 3 e 4 têm comportamentos semelhantes, pelo fato de possuírem entre outros fatores idade, altura e composição semelhantes. A informação do recalque em profundidade já permite compreender melhor o processo de degradação dos resíduos depositados, uma vez que pode-se notar que há uma maior velocidade dos recalques para as camadas mais superficiais devido a vários fatores como: maior espessura do lixo implica maiores recalques; resíduos depositados mais recentemente em relação aos resíduos mais profundos se degradam mais rapidamente consequentemente há maiores recalques e ainda, de acordo com Jucá et al. (2000) a resistência dos resíduos obtida através de ensaios SPT cresce com a profundidade consequentemente os recalques mais profundos tendem a ser menores. O mecanismo dos recalques associados a estes fatores podem explicar o comportamento do aterro ao longo do tempo, permitindo avaliar o estágio de decomposição dos resíduos depositados. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS A análise comparativa entre os recalques medidos permitiu estabelecer uma correlação entre o recalque total medido superficialmente e o recalque medido camada a camada. O estudo da deformação da massa de lixo serve de referência para avaliar, juntamente com a análise de outros parâmetros geotécnicos, as condições de degradação/decomposição do lixo depositado no aterro. Estes resultados poderão servir de base para avaliar o comportamento de outros aterros de resíduos sólidos urbanos. Os dados de recalque obtidos, demonstram o comportamento bem definido dos resíduos depositados nas Células 1, 2, 3 e 4, com relação a degradação da matéria orgânica (o que corresponde a 60% em peso do lixo). Os dados mostram comportamento bastante semelhante para as Células 1 e 2 (fase final de degradação da matéria orgânica). Para as Células 3 e 4 também observa-se que estas têm comportamentos semelhantes entre si, ou seja, os resíduos possuem uma elevada atividade microbiana apresentando resultados bastante coerentes, de acordo com as idades, altura, composição dos resíduos, entre outros. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. GANDOLLA, M., DUGNANI, L., BRESSI, G. & ACAIA, C. Determinação dos Efeitos do Recalque sobre os Depósitos de Lixo Sólido Municipal.. SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE DESTINAÇÃO DO LIXO Anais. pp Salvador BA JUCÁ, J.F.T., MARIANO, M.O.H. Recalques e Decomposição da Matéria Orgânica em Aterros de Resíduos Sólidos na Região Metropolitana do Recife., 20 O COMGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL CD. Rio de Janeiro RJ JUCÁ, J.F.T., MONTEIRO, V.E.D., OLIVEIRA, F.J.S., MACIEL, F.J.. Monitoramento Ambiental do Aterro de Resíduos Sólidos da Muribeca. III SEMINÁRIO NACIONAL SOBRE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS CD. Toledo PR JUCÁ, J.F.T.J, MELO, V.L.A., MONTEIRO, V.E.D. Ensaios de Penetração Dinâmica em Aterros de Resíduos Sólidos. IX SIMPÓSIO LUSO-BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Porto Seguro-BA MONASSERO, M., VAN IMPE, W. F. AND BOUAZZA, A. Waste Disposal and Containment. SECOND INTERNATIONAL CONGRESS ON ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS State of the Art Reports. Vol. 1. pp SOWERS, G. F. Settlements of Waste Disposal Fills. 8 TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOIL MECHANICS ON FOUNDAATION ENGINEERING. Proceedings Vol. 4. pp Moscow WALL, D. K. & ZEISS, C. Municipal Landfill Biodegradation and Settlement. JOURNAL OF ENVIRONMENT ENGINEERING Vol N o 6. pp ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8