Solução semi-analítica para modelagem das condições inicial e de contorno aplicáveis ao ensaio de difusão pura

Abstract

As soluções de engenharia empregadas para prevenir ou conter a contaminação do solo e das águas envolvem, muitas vezes, a aplicação dos chamados liners, barreiras de baixa permeabilidade produzidas com materiais como argila compactada e geomembranas. Em várias situações de aplicação de liners, onde são esperadas baixas velocidades advectivas desenvolvidas, a difusão tem se mostrado extremamente relevante, sendo muitas vezes o principal mecanismo envolvido no transporte de contaminantes. A forma mais comum de determinação da componente difusiva do fluxo de contaminantes é pela realização do ensaio de difusão pura pelo método do reservatório único. Nesse ensaio, a aferição da variação da concentração ao longo do tempo de um contaminante em uma solução que se encontra em contato com uma amostra de solo saturada permite a determinação do coeficiente de difusão do contaminante no solo ensaiado. Não existe, no entanto, recomendação bem estabelecida para a forma de obtenção desse parâmetro a partir do ensaio e, comumente, utilizam-se soluções prontas ou implementadas em programas sem o devido conhecimento da sua aplicabilidade. A presente dissertação desenvolve e aplica uma solução semi-analítica da equação que descreve o transporte difusivo de contaminantes considerando as condições inicial e de contorno do principal ensaio de difusão pura utilizado. Para tal, a solução contaminante é contemplada no domínio de análise por meio de artifício que considera uma espessura de solo contaminado equivalente à solução. Em seguida, a solução desenvolvida é ajustada aos dados de ensaios reais realizados por Boscov (1997), Gurjão (2005) e Silveira (2014), de onde se conclui que os coeficientes de difusão obtidos pelo ajuste são coerentes, apresentando-se dentro do intervalo de ocorrência comum e abaixo do limite superior delimitado pelo coeficiente de difusão do contaminante em solução aquosa. Ajustes dos mesmos dados a outras soluções, que consideraram condições diferentes, permitiram verificar que algumas delas apresentam dificuldades para implantação, além de frequentemente retornarem valores do coeficiente inconsistentes. Por fim, realizou-se uma análise paramétrica que confirmou que o comportamento obtido pela nova solução proposta, chamada de solução da camada contaminada equivalente, é similar ao obtido para o ensaio de difusão pura e sugeriu que a definição de características adequadas do ensaio pode facilitar o ajuste para obtenção do coeficiente de difusão.