Perda de pressão do ar como função da espessura da camada de

Na Figura 26 estão apresentadas as curvas e na Tabela 17 as equações ajustadas aos dados de perda de pressão do ar em escoamento como função da espessura da camada de material, em diferentes estádios de degradação bioquímica.

Figura 26. Variação da pressão do ar em função do estádio de degradação, conteúdo de água, para

fluxo de ar na faixa de 0,06 a 0,11 m3 s-1 m-2 e espessura de camada de material de 0,79 a 0,88 m.

Verificou-se aumento linear da perda de pressão no ar com a espessura de material em todos os estádios de degradação. Além disso, verificou-se que a declividade da curva foi maior, ou seja, maior gradiente de pressão, no início do processo de compostagem, o que foi atribuído ao maior conteúdo de água. À medida que o processo de compostagem foi avançando, observou-se que o

gradiente de pressão foi reduzindo, denotado pelas menores declividades das curvas correspondentes. Esse comportamento, como já dito anteriormente, pode ser atribuído a granularização das partículas do material decomposto, na presença de água. Esses grânulos formados aumentaram a permeabilidade e, portanto, reduziram o gradiente de pressão.

Tabela 17. Perda de carga (P) em função da espessura do material (H), em diferentes estádios de degradação bioquímica do material orgânico.

Tempo (dias) Equação de ajuste R²

0 P = 95,782H–12,484 0,9905a 7 P = 92,566H–10,771 0,9857a 14 P = 46,406H–5,7735 0,9917a 21 P = 57,132H–6,8978 0,9840a 28 P = 47,328H–4,8145 0,9489a 35 P = 40,967H–2,1359 0,9852a 42 P = 43,068H–5,2872 0,9843a

a- Coeficientes significativos a 0,01 % de probabilidade (P<0,0001).

Matos et al. (no prelo) observaram que houve aumento linear da pressão estática do ar ao passar pelo material em compostagem com a sua espessura, porém seus estudos não indicaram haver variação na perda de pressão em função do estádio de degradação do material. Moreira et al. (2008) observaram que houve aumento na pressão estática do ar ao passar pelo material em compostagem com o logaritmo da espessura da camada e com o tempo de degradação bioquímica do material. Acredita-se que a diferença de comportamento observada pelos autores, em relação a este trabalho se deva, principalmente, à faixa de fluxo de ar utilizada por eles, que variou de, aproximadamente 0,5 a 2,7 m3 s-1 m-2, enquanto neste trabalho variou de 0,06 a 0,11 m3 s-1 m-2. Para valores de fluxo de ar superiores 0,05 m3 s-1 m-2 (RICHARD et al., 2004), e para valores superiores a 0,1 m3 s-1 m-2 (BROOKER, 1969), o efeito da força de arraste foi bastante significativo e, sendo assim, o comportamento da pressão estática em função da espessura de material, possivelmente, será diferente daquele obtido neste trabalho.

Na Tabela 18 estão apresentadas as equações ajustadas, por diferentes autores, para perda de carga em função da espessura e do estádio de degradação bioquímica. A partir dessas equações foi determinada a perda de carga do ar ao

atravessar 1 m de espessura, considerando a faixa de fluxo de ar obtida neste trabalho, para o material compostado.

Tabela 18. Equações ajustadas de perda de carga (P) em função da espessura do material (H) e valores de perda de carga em 1m de espessura de material compostado.

Q (m 3 s-1 m-2) Equação Perda de carga (∆P) (Pa m-1) Autor 0,099 P = 43,068H–5,2872 (42) 37,78 Este Trabalho

0,101 P = 7,6234H + 0,1895 (60) 7,8129 Matos et al. (no prelo)

0,102 P = 152,87 x ln H + 301,29 (60) 301,29 Moreira et al. (2008)

(n) – Tempo de compostagem.

Conforme pode ser observado na Tabela 18, as perdas de carga em um metro de material compostado variaram bastante entre os diferentes trabalhos. Comparando os diferentes trabalhos, em relação a este, verificou-se que a equação proposta por Matos et al. (no prelo) apresentou um resultado 5 vezes menor, enquanto que a equação proposta por Moreira et al. (2008), apresentou um resultado cerca de 8 vezes maior. Acredita-se que as diferenças encontradas foram em função das diferentes características físicas do material, tamanho médio de partículas, forma, rugosidade e posição dessas partículas em relação ao fluxo de ar, e do conteúdo de água presente no material. Além disso, a forma como foi feito o carregamento e o tempo entre o carregamento e as determinações da perda de carga. Todas essas varáveis citadas influenciam a permeabilidade do material e, consequentemente, a perda de carga do ar ao passar através dele.

Neste trabalho, também foram determinadas as perdas de cargas na massa de compostagem das leiras. As tomadas de pressão foram colocadas nos dutos de aeração, cerca de 1 m antes de entrarem na massa de compostagem. Considerando os dados de perdas de carga após 42 dias de experimento, os resultados foram 299 Pa, para fluxo de ar de 0,06 m3 s-1 m-2, de 370 Pa, para fluxos de ar de 0,15 m3 s-1 m-2, e de 326 Pa, para fluxos ar de 0,10 m3 s-1 m-2, para as leiras A, B e C, respectivamente. Os fluxos de ar aqui apresentados, para cada uma das leiras, são fluxos de ar médios, a partir de 450 observações. Como podem ser observados, os valores obtidos para as leiras, em relação aqueles obtidos para o protótipo variaram significativamente. Os valores obtidos para as leiras foram cerca de 8 a 10 vezes

maior que aquele obtido, neste trabalho, para o protótipo. Vale ressaltar que, apesar do protótipo utilizar o mesmo material da leira C, o valor medido diretamente na leira foi 8,5 vezes maior que aquele obtido no protótipo. Entretanto, o valor obtido na leira ficou bem próximo daquele calculado por Moreira et al. (2008), e apresentado na Tabela 18.

Para este trabalho, os dados obtidos no protótipo não refletiram bem o comportamento monitorado nas leiras. Acredita-se que a formação de grânulos e o efeito de escala estão entre os motivos. Além disso, tem-se a aderência de materiais orgânicos úmidos nas paredes do protótipo, que criam macroporos e caminhos preferências, reduzindo a perda de carga. Acredita-se que a seção transversal do protótipo deva ser dimensionada considerando o diâmetro médio das partículas do material a ser avaliado. Podendo, nesse caso, adotar a recomendação da literatura que o diâmetro médio das partículas seja superior a 1/10 do diâmetro do protótipo.

Pesquisas anteriores encontraram diferentes resultados, para diferentes materiais, diferentes fluxos de ar e condições de permeabilidade. Mcguckin et al. (1999) encontraram perdas de carga entre 3 e 120 Pa para fluxos de ar entre 0,007 e 0,04 m3 s-1 m-2 em mistura de resíduos de alface, cebola e dejeto de frango e serragem de madeira, na proporção, em termos de massa fresca de 101:130:52: 1. Nesse trabalho, os autores testaram diferentes agentes estruturantes e diferentes proporções desses agentes na massa de compostagem. A larga faixa de valores encontrada é resultado da influência da permeabilidade e dos fluxos de ar na compostagem. Nicolai & Janni (2001) verificaram que a perda de carga aumenta quando a percentagem de mistura de composto orgânico é aumentada nas raspas de madeira (entre 1,3 e 7,6 cm). Os autores encontraram perda de carga entre 4 e 14 Pa no material, quando submetido a fluxo de ar de 234 m3 h-1 m-2. Verificaram, também, que o aumento no conteúdo de água do composto orgânico misturado proporcionou aumento na perda de carga do ar. Kusi ska (2008), avaliando a resistência ao fluxo de ar através de grãos de trigo, verificou que um aumento da densidade dos grãos de trigo de 787 a 1063 kg m-3 e um aumento do fluxo de ar de 0,15 a 0,5 m3 s-1 m-2 causou um aumento na perda de carga de 0,73 para 9,24 Pa m- 1

. Jekayinfa (2006) avaliando a perda de carga do ar em sementes de alfarroba, com fluxo de ar variando entre 0,201 e 0,275 m3 s-1 m-2, com espessura e conteúdo de água (base úmida) variando entre 76,5 e 382,5 mm e 9,50 e 37,65 dag kg-1,

respectivamente,verificou que a perda de carga do ar diminuiu com a diminuição do fluxo de ar e da profundidade do leito, e com o aumento do conteúdo de água nos grãos.

4.3.3. Perda de pressão em função do estádio de degradação bioquímica do