La supervision : le cœur du rôle du manager

No âmbito da revisão bibliográfica, foram seleccionados outros modelos matemáticos não lineares, também habitualmente utilizados para descrever o escoamento em meios porosos, com o objectivo de caracterizar a perda de carga induzida no arejamento pelo substrato constituído pelas lamas provenientes da digestão anaeróbia do tratamento de efluentes de suiniculturas. Os modelos matemáticos empíricos, ao contrário do modelo matemático semi-empírico descrito na secção 3.1, caracterizam-se por, na sua forma, não terem parâmetros relacionados com as características do fluído ou do meio poroso, ou seja são constituídos por constantes que são determinadas por medições do comportamento do escoamento em causa.

Os dois modelos matemáticos empíricos seleccionados para o presente estudo são os mais simples e primordiais dos modelos matemáticos encontrados na pesquisa bibliográfica: o modelo de Forchheimer (Equação 2.3.7) e o modelo de Shedd (Equação 2.3.8).

Estudos como o de Verboven et al. (2004), sobre o escoamento de ar através de maças e de raízes de endívias ou o de McGuckin et al. (1999), sobre compostagem com substratos à base de resíduos orgânicos e estruturados com elementos plásticos, utilizam o modelo de Forchheimer. Outros autores utilizaram o modelo de Shedd nos seus estudos sobre a resistência ao escoamento de ar através de diferentes tipos de meios como café (Agullo e Marenya, 2005), trigo (Giner e Denisienia, 1996), sementes de papoila (Sacilik, 2004), arroz (Nalladurai et al., 2002) ou feijão (Nimkar e Chattopadhyay, 2002).

Ambos os modelos foram adaptados para aplicação ao trabalho experimental, relativamente à grandeza velocidade (v), que foi substituída pela razão entre o caudal de ar (Q) e a secção transversal ao escoamento (A), sendo que esta última é absorvida

pelas constantes a determinar em cada modelo, resultando as seguintes expressões: Modelo de Forchheimer 2 Q b Q a P = ⋅ + ⋅ ∆ 3.2.1 Modelo de Shedd m Q c P = ⋅ ∆ 3.2.2

De forma a se poder descrever a resistência do substrato através de uma função contínua de pressão versus caudal de ar, os modelos empíricos de Forchheimer e Shedd foram ajustados aos dados recolhidos experimentalmente.

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PLANO EXPERIMENTAL

O trabalho experimental desenvolvido teve por objectivo a obtenção dos dados necessários para determinar os parâmetros dos modelos matemáticos empíricos e para validar a estimativa resultante do modelo matemático semi-empírico.

O trabalho experimental de compostagem decorreu no Centro Experimental de Pegões, tendo-se utilizado como substrato lamas de suiniculturas, mais especificamente lamas da digestão anaeróbia provenientes da ETAR de uma suinicultura da zona de Santarém. Os dados colectados para a elaboração do presente estudo resultaram do processo de compostagem em pilha, revolvida periodicamente e com arejamento forçado, tendo sido compostadas três pilhas destas lamas sem a adição de qualquer tipo de agente estruturante. Os diferentes ensaios decorreram em dois locais distintos, alguns ensaios foram realizados em laboratório, na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, e outros na instalação piloto, no Centro Experimental de Pegões.

Os ensaios em laboratório compreenderam a caracterização do substrato em termos das grandezas:

• Teor de humidade;

• Percentagem de sólidos voláteis e cinzas;

• Ensaios de granulometria para determinação do tamanho característico das partículas do substrato;

• Determinação da massa volúmica das partículas do substrato. Na instalação piloto, onde se realizaram os ensaios de compostagem à escala de demonstração, foram efectuadas as seguintes medições:

• Variação da pressão do ar no sistema de ventilação em função do caudal de arejamento da pilha em compostagem;

• Massa volúmica do substrato.

Numa primeira fase, respeitante às duas primeiras pilhas compostadas, foram realizados os ensaios de caracterização das lamas

(o substrato): humidade, sólidos voláteis e cinzas, ensaios de granulometria e afinação do método de medida da variação da pressão do ar, no sistema de ventilação, em função do caudal de arejamento.

Numa segunda fase, relativa à última pilha compostada, foram determinados os respectivos valores de humidade, sólidos voláteis, cinzas, massa volúmica das partículas do substrato, massa volúmica do substrato e executadas as medições finais da variação da pressão do ar, no sistema de ventilação, em função do caudal de arejamento da pilha em compostagem.

As medições da variação de pressão no sistema de ventilação, em função do caudal de ar insuflado na pilha, visaram essencialmente a aquisição de dados à escala real, que caracterizaram a perda de pressão (∆P) induzida ao escoamento do ar pelo substrato experimentado. A partir destes dados foi possível, não só determinar os parâmetros dos modelos matemáticos empíricos (Equação 3.2.1 e Equação 3.2.2), mas também reunir informação susceptível de ser comparada com os resultado estimados pelo modelo matemático semi- empírico (Equação 3.1.2).

Os restantes ensaios foram realizados no sentido de se caracterizar o substrato em compostagem, de forma a poder-se calcular um conjunto de resultados estimados pelo modelo matemático semi-empírico, susceptível de ser comparado com as medições da resistência do substrato realizadas à escala real.

Durante o processo de compostagem a pilha vai perdendo humidade, o que promove o aumento dos espaços vazios no interior do substrato e alivia a resistência ao atravessamento do ar (Das e Keener, 1997). O ventilador terá de ser dimensionado de forma a vencer a resistência do substrato no arranque do processo de compostagem, uma vez que será este o seu estado mais compacto e com menor VEV. Posto isto, a recolha de dados experimentais, no que respeita à perda de pressão em função do caudal de ar insuflado, incidiu sobre o período inicial do processo de compostagem.

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MATERIAIS E MÉTODOS

Neste capítulo descrevem-se os materiais utilizados e os métodos aplicados em conformidade com o exposto no plano experimental (Capítulo 4).