Considerações inicias

Segundo Batjes & Brigdges (1992) o solo mostra-se como um sistema heterogéneo, na medida que é constituído por minerais e matéria orgânica que, juntos, formam a sua fração sólida, e por espaços porosos, os quais se encontram ocupados por água e ar, de forma isolada ou conjunta.

As partículas sólidas que constituem o solo, onde os minerais imperam, resultam da ação de diferentes agentes externos, como da água, da temperatura, da vegetação e do vento.

Mediante os efeitos consequentes dos processos físicos e químicos, é ocorrido muito paulatinamente a decomposição das rochas que lhes deram origem, modificando, assim, o seu tamanho, forma física e composição mineralógica (Caputo, 1988).

De acordo com Batjes & Brigdges (1992) o conhecimento das frações granulométricas (i.e. das dimensões dos minerais) resultantes do processo de meteorização da rocha “mãe”, que formam o atual solo, constitui uma informação fulcral na identificação e caracterização dos solos. Como podemos observar na figura 2.1, em virtude das dimensões das partículas sólidas estas podem ser classificadas em diversos grupos.

Para quantificar a distribuição da dimensão das partículas que constituem o solo, recorre-se geralmente a uma análise granulométrica. Os resultados desta análise são representados graficamente, ao que se chama curva granulométrica, que permitem obter, em percentagem, os tamanhos das partículas presentes numa determinada amostra de solo, fornecendo uma aproximação da granulometria do solo (Silva, 2013).

Refere-se neste contexto que foram realizadas no âmbito do presente trabalho quatro análises granulométricas, referentes a quatro amostras de solo. Estas amostras foram recolhidas aquando da implementação de três sondas de monitorização da temperatura do solo e de um permutador de calor ar-solo, cuja apresentação encontra-se realizada no capítulo 4 da presente dissertação. Quanto à preparação e a análise das respetivas amostras, estas encontram-se exibidas no final deste capítulo.

A partir do conhecimento das percentagens das dimensões das partículas é possível, com o recurso a diagramas trilineares, determinar a designação mais adequada do solo representativo (Figueira, 2015). Na figura 2.2 é apresentado um diagrama exemplificativo, que faz referência

à“Representação triangular de Feret”, integrando as possíveis combinações das proporções de

argila, silte e areia. Como se pode observar, mediante os valores percentuais de cada uma das frações são, assim, traçados os respetivos segmentos de reta, desfasados entre si por um ângulo de 60˚, em que o ponto de intersecção destes, permite definir, de acordo com a região do diagrama, o tipo de solo.

Para além dos diferentes tamanhos que os minerais podem envolver, estes podem também assumir diferentes formas. De acordo Farouki (1981) estas duas características físicas, em conjunto, definem a massa específica e a porosidade do solo que, por conseguinte, determinam o tipo de contacto entre a fração sólida. Mediante a tipologia de contacto será assim definida a capacidade das partículas em transferir calor, como evidenciam os trabalhos de Barry- Macaulay et al. (2013) e Abu-Hamdeh (2003). À vista disso, nos solos constituídos essencialmente por finos, argila e silte, o contacto entre as partículas é dado, na generalidade, como sólido-líquido-sólido. Esta tipologia de contacto advém na medida que este tipo de solos tende a apresentar um conteúdo de água elevado, incitando a criação de uma camada de água em torno de partículas sólidas. Nos solos que apresentam uma distribuição granulométrica mais grossa, como é o caso dos solos arenosos, a fração sólida encontra-se predominantemente em contacto direto, isto é, apresenta uma tipologia de contacto do tipo sólido-sólido (Farouki, 1981).

De acordo com Rees et al. (2000), a presença de água no solo contribui de forma significativa na transmissão de calor entre as partículas sólidas. Em geral, os solos saturados (i.e. com um conteúdo de água elevado) permitem que o calor seja transferido a uma taxa superior comparativamente aos solos secos, apresentando, ainda, uma maior capacidade de armazenamento de energia térmica. Nesse sentido, verifica-se que o conhecimento das condições de saturação do solo revela-se intrínseco para a análise do seu comportamento térmico.

No âmbito da hidrogeologia, o escoamento de águas subterrâneas pode também desempenhar um papel importante na transferência de calor nos solos. Segundo Rees et al. (2000) a presença

Figura 2.2 - Representação esquemática do triangulo de Feret envolvendo as possíveis combinações, em percentagem, de areia, argila e silte. Adaptado Nunes (2010) in Figueira (2015).

de um fluxo de água subterrâneo permite agir como um meio de transporte de calor, promovendo a sua dissipação mediante a sua passagem ao longo das varias regiões do solo. Por outro lado, os ciclos alternados de hidratação e secagem dos solos podem também provocar alterações no seu comportamento relativo à sua transmissão de calor. Perante as variações sazonais desses processos, ocorrem fenómenos de dilatação e retração dos solos, provocando fissuras. Em virtude destas irregularidades é assim gerada uma resistência à propagação do fluxo de calor no solo (Farouki, 1981).

O grau de compactação dos solos constitui outro fator importante neste domínio. O efeito do aumento da compactação, seja esta produzida por ação natural ou por acção artificial/mecânica, leva à diminuição do volume de ar presente no solo, proporcionando, assim, um aumento da área de contacto e do número de pontos de contacto entre as suas partículas sólidas (Farouki, 1981).

Ainda assim, a transferência de calor no solo é também dependente dos minerais que o constituem, na medida que cada mineral detém as suas próprias propriedades térmicas, como será elucidado na secção 2.3 da presente dissertação.