BRPI1005109B1

BRPI1005109B1 - Sistemas fechados de geotêxtil com inserção de elemento filtro-drenante, processo de enchimento e processo de obtenção de sistemas fechados de geotêxtil com inserção de elemento filtro-drenante

Info

Publication number: BRPI1005109B1
Application number: BRPI1005109-0A
Authority: BR
Inventors: Emy Tominaga; Delma De Mattos Vidal; Denise De Carvalho Urashima; Reinaldo José Dos Santos
Original assignee: Instituto Tecnológico De Aeronáutica - Ita
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2020-02-11
Also published as: BRPI1005109A2

Abstract

sistemas fechados de geotéxtil com inserção de elemento filtro-drenante, processo de enchimento e processo de obtenção de sistemas fechados de geotêxtil com inserção de elemento filtro-drenante. particularmente referente a sistemas fechados de geotêxteis com elementos filtro-drenantes em seu interior, para aplicação no desaguamento de resíduos, rejeitos, lodos ou sedimentos com alto teor de líquidos, aquosos ou não aquosos, contaminados ou não. estes sistemas fechados podem assumir diversas formas tais como containeres, tubos ou bolsas. a invenção inclui sistemas fechados (1) com elementos filtro-confinantes (2) e inserção de dois tipos de elementos filtro-drenantes: o tipo i (11), que viabiliza o fluxo apenas em região mais próxima da região periférica do sistema fechado (1), e tipo ii (12), atravessando toda a seção do sistema fechado (1); para os dois tipos (i e ii) a união entre o geotêxtil filtro-confinante externo (2) do sistema fechado (1) e o elemento filtro-drenante interno (11 / 12), deve ser feita por uma costura (13) unindo o elemento filtro-drenante aos geotêxteis filtro-confinantes (2) componentes do sistema fechado (1).

Description

“SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE, PROCESSO DE ENCHIMENTO E PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”

Campo da invenção

A presente invenção refere-se a sistemas fechados de geotêxteis com elementos filtro-drenantes em seu interior, para aplicação no desaguamento de resíduos, rejeitos, Iodos ou sedimentos com alto teor de líquidos, aquosos ou não aquosos, contaminados ou não. Estes sistemas fechados podem assumir diversas 10 formas tais como containeres, tubos ou bolsas. A presente invenção contempla ainda o processo de enchimento e o processo de obtenção do sistema fechado de geotêxtil com inserção de elemento filtro-drenante.

Descrição do estado da técnica

Diversos processos na indústria, mineração e saneamento geram 15 resíduos ou rejeitos com grande volume de líquido em relação ao de sólidos, muita_s -----vezes ehámados de Iodos que, se lançados diretamente na natureza, em lagoas ou corpos d’agua, podem causar grande impacto ambiental. Obras geotécnicas e de proteção ambiental também se deparam com a necessidade de dispor com segurança sedimentos, contaminados ou não, com alto teor de umidade, gerados, 20 por exemplo, em processos de dragagem ou desassoreamento de corpos d’água.

Uma nova tecnologia para a disposição destes materiais vem sendo empregada nas últimas décadas: a técnica de desaguamento do material confinado por meio de filtros geotêxteis.

Dentre as técnicas mais promissoras e que oferecem maior segurança 25 e eficiência melhor relação custo-benefício está à disposição de sedimentos, resíduos ou rejeitos em sistemas fechados feitos de geotêxtil, na forma de containeres, tubos ou bolsas. Esta técnica garante o confinamento do material de preenchimento, retendo as partículas e deixando fluir o liquido livre. Os sistemas fechados também evitam a penetração de água de chuva, o que permite um 30 processo de desaguamento (redução do teor de umidade) mais eficiente e seguro.

Devido às características filtrantes do geotêxtil, o efluente apresentará, depois de pouco tempo de desaguamento (geralmente nas primeiras horas), uma turbidez aceitável para seu lançamento no corpo d’água. Em casos mais severos

2/15 material muito fino ou presença de contaminantes, o sistema permite um prétratamento por aditivos durante o enchimento, melhorando a qualidade do efluente. Caso mesmo assim ele não atinja a condição de lançamento, o efluente é coletado e encaminhado para uma estação de tratamento. Este procedimento, além de mais 5 seguro é bastante viável quando comparado aos métodos comumente utilizados, visto que permite a disposição rápida e segura de grande volume de material com alto teor de líquido, com fácil execução, baixo custo, alta eficiência e baixo impacto ambiental.

Deste modo, sistemas fechados de geotêxteis na forma de containeres, 10 tubos ou bolsas são reservatórios formados por geotêxteis costurados, que atuam como elemento filtro-confinante, com capacidade de encapsular e reter grande quantidade de material. Para ilustrar esta aplicação, a Figura 1 mostra o corte transversal e a Figura 2 representa esquematicamente uma vista longitudinal de um exemplo de sistema fechado (1) convencional em geotêxtil (2) costurado (3) na 15 forma de tubo, posicionado sobre uma camada drenante de base (4) superposta a uma barreira de fluxo de base (5) para coleta e condução do efluente. Neste exemplo a camada drenante de base e a barreira de fluxo garantem a condução do efluente sem risco de contaminação do meio ambiente. Quando enchido de material saturado ou lodo (6), o sistema (1) de geotêxtil filtro-confinante (2) retém os sólidos e 20 filtra o líquido. A patente 2006/0032809A1 descreve as bolsas para desaguamento.

As patentes US2009/0129866A1 e US 6623214B1 descrevem as costuras nos sistemas fechados de geotêxteis e modificações na conexão de enchimento, respectivamente. As patentes US 7454847 e US 6875350 descrevem novos modelos de bolsas de geotêxtil para desaguamento, sendo que a primeira 25 descreve o método a vácuo e a segunda, o método com aplicação de um produto químico (chitosan) dentro da bolsa, para aumentar a eficiência de desaguamento. Porém, estes dois modelos têm como desvantagem a necessidade de bomba a vácuo no local da obra, ou a possibilidade de ocorrer uma reação química com o produto utilizado, podendo alterar a qualidade do efluente.

Outros pedidos de patente que poderíam estar relacionados a esta técnica de desaguamento seriam a PI0703287-0 A2 e a PI0902767-0. A primeira propõe geotêxteis tecidos ou não-tecidos com íons de prata, para reduzir a formação de biofilmes por sua ação anti-bactericida, nas aplicações que envolvem disposição

3/15 de material orgânico, e a segunda propõe um processo para tubo de geotêxtil com extremidades lateral e inferior achatadas, facilitando a fixação e a superposição nos casos de disposições permanentes.

Na realidade, há várias décadas se utiliza a técnica de sistemas fechados de geotêxteis preenchidos com material granular, compondo um sistema geralmente bastante permeável para proteção de margens ou para formar diques, associados ou não à execução de aterros hidráulicos. Os sistemas em grandes formatos são preenchidos através do bombeamento de material dragado ou misturas com alto teor de líquidos, facilitando o bombeamento.

Apenas na década de 1990 se tem notícia da utilização de sistemas fechados de geotêxteis para confinamento de resíduos finos e seu desaguamento. A filtração de material fino, inclusive Iodos, gera um problema de filtração mais complexo e com velocidade de saída do liquido bem mais lenta que as inerentes aos sistemas preenchidos com material granular. A utilização da técnica para o 15 confinamento de grandes volumes de material com alto teor de líquidos levou a um aumento significativo do volume destes sistemas, que atualmente podem atingir mais de 10m de diâmetro e 80m de comprimento,

Os sistemas fechados de, grande porte são executados a partir da união por costura (3) de geotêxteis (2), geralmente tecidos, de resistência à tração e 20 rigidez suficientes para garantir a integridade do elemento de confinamento (2) que, no caso de sistemas de grandes dimensões, é submetido à elevada solicitação de tração. Para aumentar a eficiência de filtração alguns destes sistemas são compostos de elemento filtro-confinante (2) em camada dupla, formado por uma camada externa de geotêxtil tecido e uma camada interna de geotêxtil não-tecido em 25 todo o perímetro.

A união por costura necessária à composição de um sistema fechado tem papel preponderante na eficiência do sistema. Uma costura de má-qualidade pode colocar em risco a integridade física do sistema, por uma ruptura dos pontos que implicaria na perda do efeito filtro-confinante das partículas, com a consequente 30 abertura de uma passagem livre. Além disto, mesmo que os pontos suportem as solicitações em tração, dependendo do processo empregado e das solicitações impostas, eles podem implicar em esgarçamento ou ruptura dos fios do geotêxtil, o que provoca um aumento dos poros nesta região, e pode levar a uma perda

4/15 excessiva de partículas.

Deste modo, o processo de costura (3) deve ser definido em função do tipo de geotêxtil, da solicitação em tração, da composição química do material de enchimento e da durabilidade requerida para o sistema, considerando-se inclusive a 5 exposição a raios UV. Evidentemente, o geotêxtil filtro-confinante (2) também deve ser escolhido em função dos últimos requisitos, levando-se em consideração também sua deformabilidade e suas propriedades hidráulicas características relativas à função filtração.

O problema da filtração se caracteriza por trabalhar com dois conceitos 10 antagônicos - o elemento filtrante deve ser suficientemente aberto para permitir a passagem mais livre possível do fluido e suficientemente fechado para reter as partículas. Para ter a permeabilidade suficiente, o elemento filtrante deve permitir a passagem de algumas das partículas mais finas, nas primeiras frentes de confronto, retendo as partículas maiores, que por sua vez irão reter partículas cada vez 15 menores, de modo que em pouco tempo de fluxo, o sistema estará retendo grande. parte das partículas.

Deste modo, na fase inicial da filtração há uma perda maior de partículas que se estabiliza rapidamente, caso o elemento filtro-confinante tenha sido adequadamente escolhido. Na técnica de desaguamento de Iodos ou sedimentos 20 finos, com alto teor de líquidos, a fase inicial do desaguamento (enchimento) se assemelha a um processo de filtração de partículas em suspensão, no qual o filtro em geotêxtil (2) é a primeira barreira encontrada pelas partículas, provocando abrupta perda de carga e assim retendo até mesmo partículas bem menores que a abertura de seus poros. Isto leva a formação de uma camada de material retido de 25 permeabilidade geralmente inferior a do geotêxtil, conhecida como “filter cake”(8).

Esta camada atua auxiliando a retenção das partículas finas, aumentando a eficiência de filtração do sistema. Entretanto, a retenção de partículas muito finas gera um meio poroso de baixa permeabilidade que dificulta a passagem do fluido, de modo que, em função das características do “filter cake” e do material 30 de enchimento, um alto teor de umidade pode permanecer no interior do sistema, exigindo um maior tempo para atingir as condições de adensamento ou teor de umidade esperadas no projeto.

Os caminhos percorridos pelo liquido (9) no interior de um sistema

5/15 fechado (1) serão multi-direcionais. A equação geral de fluxo num meio poroso pode ser expressa como [1]:

3(PwVJ ₊ ³(P»^vy2+³(P'»^v»)^n._s. ₊ ._S. —+ p_w n

3x dy dz dt dt dt (1) sendo n a porosidade do meio (relação entre o volume dos vazios e o volume total), Yw a massa específica do fluido, t o tempo, S o grau de saturação do meio e v, a velocidade de fluxo na direção i.

A velocidade de fluxo é função da permeabilidade e do gradiente hidráulico, que por sua vez é função direta do potencial hidráulico (h) e inversa da distância (I) percorrida pelo fluido. Num meio poroso pode ser expressa pela Lei de Darcy [2]:

v = k . dh / d/ (2)

A permeabilidade de um meio poroso pode ser expressa em função da pofGGidado pete-equdção de Kózeny-uarman [2]:

k = C. n³/(1-n)² (3) onde C é função da densidade e viscosidade do fluido e da forma e rugosidade das partículas sólidas. A permeabilidade, portanto, diminui com a redução da porosidade em função do processo de perda do fluído e consequente adensamento, diminuindo em direção ao exterior do sistema, sendo esta redução mais significativa na região inferior do sistema devido a maior tensão vertical dada pelo peso do material retido, criando uma zona mais adensada (10).

No sentido de facilitar a compreensão da importância da distância de percolação (9) no tempo necessário à saída do fluido de um meio poroso em processo de adensamento, pode-se citar a equação diferencial do adensamento proposta por Terzagui para a situação de maior simplificação - fluxo unidirecional em meio homogêneo saturado em pequenas deformações[2]:

_ k . â²w âf y_w -mv dz² (4) sendo t, o tempo, k a permeabilidade do meio poroso, y_w o peso especifico do fluido,

6/15 mv a compressibilidade volumétrica do meio, u a poro-pressão atuante na profundidade z.

A solução desta equação para o caso de sobrecarga uniforme indica que o tempo para a saída do líquido dos poros sob deformação é aproximadamente [2]:

(5) sendo Hd a maior distância a ser percorrida por uma gota d’água que se move para fora do sistema.

Esta solução, mesmo não se aplicando diretamente ao problema do desaguamento de Iodos e resíduos, que sofrem processo de adensamento multidirecional sob peso próprio e em grandes deformações, permite avaliar a importância da distância de percolação no tempo de adensamento e eorrsequeiilen lente da redução do teor de líquidos.

Objetivos da invenção

A presente invenção apresenta dois tipos de sistemas fechados de geotêxteis com inserção de elementos filtro-drenantes em seu interior, para desaguamento de resíduos e sedimentos com alto teor de líquido, e os processos de enchimento e de obtenção destes sistemas fechados, com o objetivo de acelerar o processo de desaguamento pela redução da distância a percorrer pelo fluído, de modo a aumentar a eficiência do sistema, além de torná-lo comercialmente viável frente ao estado da técnica atual.

Descrição resumida das Figuras

A Figura 1 apresenta esquematicamente um corte transversal de um sistema fechado convencional.

A Figura 2 apresenta esquematicamente uma vista longitudinal de um sistema fechado convencional em forma de tubo.

A Figura 3 apresenta um exemplo de esquema de secção transversal após o enchimento total, com o elemento filtro-drenante do tipo I no interior, para o caso de costuras laterais, de acordo com a presente invenção.

A Figura 4 apresenta um exemplo esquema da secção transversal após

7/15 o enchimento total, com o elemento filtró-drenante do tipo II no interior, para o caso de costuras laterais, de acordo com a presente invenção.

A Figura 5 apresenta o processo de enchimento proposto para o modelo Tipo II, de acordo com a presente invenção, sendo que a Figura 5a 5 apresenta a primeira etapa de enchimento e a Figura 5b a segunda e última etapa.

A Figura 6 apresenta o processo de enchimento proposto para o modelo Tipo I, com faixas de maior largura, de acordo com a presente invenção, sendo que a Figura 6a apresenta a primeira etapa de enchimento e a Figura 6b a segunda e última etapa.

A Figura 7 apresenta o processo de obtenção de acordo com a presente invenção, com a costura para o caso de elemento filtro-drenante em geotêxtil não-tecido agulhado.

A Figura 8 apresenta o processo de obtenção de acordo com a presente invenção, com a costura para o caso de elemento filtro-drenante composto, 15 sendo que a Figura 8a apresenta um detalhe do elemento filtro-drenante, a Figura 8b -----a etapa da costura e a Figura 8c a segunda e última etapa da costura;

A Figura 9 apresenta o fluxograma do processo de enchimento de um sistema fechado isolado após preparação da base de acordo com a presente invenção.

A Figura 10 apresenta o fluxograma do processo de obtenção do sistema fechado de acordo com a presente invenção.

Descrição detalhada da invenção

Os “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE, PROCESSO DE ENCHIMENTO E PROCESSO 25 DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, objeto desta solicitação de Patente, incluem uma série de componentes que são aplicados a outros componentes usuais para que o efeito desejado em nível de eficiência operacional e demais vantagens sejam atingidas, sendo que a função de cada componente inovador e também daqueles 30 usuais, serão entendidos ao longo da descrição; essencialmente, são os seguintes os componentes básicos do sistema (1) que contempla elementos conhecidos (Fig.

e 2): elemento filtro-confinante (2) em geotêxteis unidos geralmente com costura (3) convencional em “J” de modo a compor um sistema fechado (1) na forma de

8/15 bolsas, containeres ou tubos, geralmente disposto sobre um sistema de coleta e condução de efluente composto por um elemento drenante (4) e uma barreira de fluxo na base (5), sendo que, internamente ao sistema fechado (1), se introduz o material de enchimento (6), por meio de sistemas de conexão (7) às bombas de enchimento; a retenção das partículas pelo elemento filtro-confinante (2) forma uma camada de material retido que impõe uma perda de carga hidráulica conhecida como “filter cake” (8), ao passo que os caminhos de percolação (9) seguem as setas indicadas na Figura 1, sendo que a zona de maior adensamento (10) está na base do sistema.

De acordo com a invenção, os sistemas fechados (1) de geotêxteis com elementos filtro-drenantes em seu interior, para aplicação no desaguamento de resíduos, rejeitos, Iodos ou sedimentos com alto teor de líquidos, aquosos ou não aquosos, contaminados ou não, são constituídos por dois tipos de elementos filtrodrenantes: o Tipo I (11), conforme Figura 3, que facilita o fluxo apenas em região mais próxima da região periférica do sistema fechado (1), e o Tipo II (12), conforme Ftguia 4, aliaVessando toda a seção do sistema fechado (1). A escolha de um modelo Tipo I ou Tipo II é função do tipo de material de preenchimento e da velocidade de desaguamento desejada, sendo estabelecida após uma análise custobeneficio da melhor solução. Para os dois tipos a união entre o geotêxtil filtroconfinante externo (2) do sistema fechado (1) e o elemento filtro-drenante interno (11 / 12), é feita por uma costura (13) unindo o elemento filtro-drenante aos geotêxteis filtro-confinantes (2) componentes do sistema fechado (1); os diferentes caminhos de percolação (9) associados às situações propostas por esta invenção estão indicados nas Figuras 3 e 4.

O sistema fechado Tipo I (Figura 3), com elemento filtro-drenante (11) na região das costuras (13) em faixa de largura a ser estabelecida em função da necessidade do projeto, aumenta a eficiência da costura e a velocidade de fluxo nestas regiões, pois permite-ao fluido percorrer um caminho mais curto (9) e por região menos afetada pela redução da permeabilidade provocada pelo processo de adensamento (10); faixas de menor largura trabalham principalmente como elemento de proteção da costura, enquanto que faixas mais largas contribuem de modo mais significativo para facilitar o processo de drenagem; no caso de faixas largas, é interessante que elas sejam fixadas por tiras de sustentação (15) durante a primeira

9/15 fase do enchimento para otimizar o processo. A largura da faixa é estabelecida em função: da curva granulométrica e permeabilidade do material de enchimento e da velocidade de desaguamento desejada. A escolha do elemento filtro-drenante se faz em função: da curva granulométrica e permeabilidade do material de enchimento que definem a abertura de filtração e permeabilidade normal ao plano que são características da parte filtrante, da velocidade de desaguamento e da vazão que se deseja conduzir, relacionadas com a capacidade de fluxo no plano e com o comportamento em fluência à compressão do elemento drenante, da composição química do material de enchimento e das condições ambientes, que estão associadas à composição química do elemento filtro-drenante, que deverá ser capaz de manter as propriedades necessárias durante todo o tempo de vida útil do sistema.

O sistema fechado Tipo II (Figura 4), com elemento filtro-drenante (12) atravessando toda a seção, divide o sistema em duas ou mais regiões independentes e aumenta a eficiência das costuras e a velocidade de fluxo, pois. permite ao tluido percorrer um caminho mais curto (9) e por região menos afetada pela redução da permeabilidade provocada pelo processo de adensamento (10). Deste modo, a invenção do Tipo II permite reduzir pelo menos 50% do caminho de percolação. Após o enchimento total pode-se assumir que o material retido na parte inferior, estaria sendo adensando na região de fluxo unidirecional segundo a equação de Terzaghi, Equação 4, e o tempo para saída do fluido sob pressão levaria 4 vezes menos tempo, conforme indica a Equação 5, pois a maior distância percorrida para atingir a região drenante, Hd, se reduz aproximadamente à metade. Além disto, o material retido na parte superior estará desaguando com fluxo percorrendo uma distância menor em região menos adensada e, portanto, com maior coeficiente de permeabilidade. A escolha do elemento filtro-drenante se faz em função: da curva granulométrica e permeabilidade do material de enchimento que definem a abertura de filtração e permeabilidade normal ao plano que são características da parte filtrante, da velocidade de desaguamento e da vazão que se deseja conduzir, relacionadas com a capacidade de fluxo no plano e com o comportamento em fluência à compressão do elemento drenante, da composição química do material de enchimento e das condições ambientes, que estão associadas à composição química do elemento filtro-drenante, que deverá ser capaz

10/15 de manter as propriedades necessárias durante todo o tempo de vida útil do sistema.

Os elementos filtro-drenantes (12) dividem o sistema fechado (1) em regiões e devem, portanto, estar conectados ao sistema de bombeamento por meio de sistemas conectores (7 e 14), conforme indicado no exemplo da Figura 6, de modo que o material bombeado penetre apenas na região delimitada por ele, na fase de enchimento correspondente.

Os elementos filtro-drenantes (11/12) podem ser compostos apenas por um geotêxtil não-tecido agulhado (16) ou por um geocomposto drenante (Fig.8a) com elemento filtrante (17a/17b) preferencialmente em não-tecido, agulhado ou termoligado, protegendo o elemento drenante (18). Como um dos objetivos destes elementos é aumentar o desempenho de filtração nas costuras (13), o geotêxtil nãotecido agulhado trabalhando sozinho ou em composição com um elemento drenante (18), é interessante devido ao seu melhor desempenho na filtração. As fibras/filamentos do geotêxtil não-tecido são lançadas aleatoriamente criando um produto do-matoT-uspessuid que apresenta várias frentes de confronto às partículas que se está tentando reter, aumentando a probabilidade de retenção com boa permeabilidade.

De acordo com a invenção, a eficiência do sistema proposto está associada aos processos de enchimento do sistema fechado (1) indicados nas Figuras 5 e 6. Na invenção do Tipo I, o elemento filtro-drenante (11) é posicionado na costura (13) em faixas de largura escolhida em função da relação custo-beneficio da aceleração do desaguamento. Faixas estreitas têm sua extremidade livre solta, sem controle de posicionamento ao longo do enchimento. Sua principal função seria a proteção da costura e aumento da eficiência de filtração e da velocidade de fluxo nesta região, já conhecida como uma região da concentração de saída do efluente. A Figura 5 ilustra o processo de enchimento para o sistema fechado com elemento filtro-drenante do Tipo I, no caso de faixas largas, quando é interessante que elas sejam fixadas por tiras (15) durante a primeira fase do enchimento para otimizar o processo, conforme indicado na Figura 5a. As tiras de sustentação (15) são soltas após a primeira fase, permitindo um posicionamento mais eficiente durante a segunda fase do enchimento, mostrada na Figura 5b. Deste modo o elemento filtrodrenante (11) de faixa larga é mantido afastado da base por tiras de sustentação

11/15 (15), durante a primeira fase de enchimento de modo a estar melhor posicionado com relação à drenagem durante a segunda fase.

O sistema fechado Tipo II necessita de um processo de enchimento, também objeto desta patente, ilustrado na Figura 6. Na primeira fase do enchimento, mostrada no exemplo da Figura 6a, o elemento conector da bomba de enchimento é acoplado simultaneamente ao geotêxtil externo filtro-confinante (2) e ao elemento filtro-drenante (12) pelos sistemas conectores (7 e 14), de modo que o material bombeado penetra apenas na parte inferior do sistema. Após o enchimento da parte inferior, a conexão ligada ao elemento filtro-drenante (14) é solta e o material bombeado na segunda fase passa a preencher a parte superior do sistema; a Figura 6b mostra o elemento conector (14) do elemento filtro-drenante do Tipo II (12) desconectado após a primeira fase do enchimento. Este processo permite preencher uniformemente com o material bombeado (6) o sistema fechado, mantendo a camada filtro-drenante (12) centralizada longitudinalmente, aumentando assim a sua eficiência. Sem este dispositivo, a camada tendería a permanecer próxima à base, Rão-eenseguindu se posicionar na região central.

A Figura 9 mostra o fluxograma do processo de enchimento de um sistema fechado de acordo com a presente invenção, onde são visualizadas as seguintes etapas:

- Etapa (A): coleta de dados relativos às características do sistema fechado, do material de enchimento, do posicionamento do fardo e modo de abertura;

- Etapa (B): preparação da base;

- Etapa (C): posicionamento e abertura do sistema fechado;

- Etapa (D): tipo de elemento filtro-drenante;

- Etapa (E): sistema fechado Tipo I: conectar elementos (7);

- Etapa (F): Sistema fechado Tipo I: elemento filtro-drenante faixa larga;

- Etapa (G): Sistema fechado Tipo I: fixar tiras de sustentação (15) aos elementos conectores (7);

- Etapa (H): Sistema fechado Tipo II: conectar os elementos (7) e (14) ao sistema de bombeamento garantindo preenchimento da parte inferior;

- Etapa (I): Sistemas fechados Tipo I e II: bombear material de

12/15 preenchimento até atingir a altura estabelecida para a primeira etapa de enchimento;

- Etapa (J): soltar tiras (15) se Tipo I ou desconectar (14) se Tipo II;

- Etapa (K): bombear material de preenchimento até atingir a altura estabelecida para a segunda etapa de enchimento.

De acordo com a invenção, o processo de obtenção do sistema fechado (1) compreende a definição da posição dos elementos filtro-drenantes (11 / 12) e sua união aos elementos filtro-confinantes (2) por costuras ou pontos de travamento (13) com características específicas. A posição ilustrada nos exemplos 10 (Fig. 3 e 4) é a mais indicada para sistemas com apenas duas larguras de geotêxtil filtro-confinante, compondo perímetros de até 8m. No caso de sistemas de maior perímetro, o ideal é posicionar as costuras fora das zonas de maior solicitação à tração, lembrando que a maior solicitação à tração do geotêxtil filtro-confinante (2) situa-se nas laterais. Nos sistemas fechados (1) com mais de duas larguras de 15 geotêxtil filtro-confinante (2) no perímetro, o elemento filtro-drenante de Tipo I (11> -----iSm taixa estreita pode ser utilizado em todas as costuras ou apenas nas que se considerar mais interessantes em função da relação custo-beneficio da solução. Para obtenção do sistema fechado (1) com elemento filtro-drenante do Tipo I (11), inicia-se pela preparação dos elementos componentes nas dimensões desejadas e 20 pela fixação dos elementos para conexão (7) com as bombas de enchimento à camada superior de geotêxtil filtro-confinante (2), que são fixados por costura na forma de manga ou por travamento de elementos pré-fabricados específicos para o engate; o sistema fechado (1) pode ter um ou vários elementos conectores em função de sua forma e da quantidade de material a ser bombeado para seu interior. 25 Cada elemento filtro-drenante (11) é superposto aos elementos filtro-confinantes (2) na posição adequada para a costura.

O sistema fechado (1) é obtido a partir da união por costura (13) das camadas do geotêxtil escolhido para o elemento filtro-confinante externo (2) com os elementos filtro-drenantes (11) previamente preparados na dimensão desejada, 30 posicionados entre duas camadas de geotêxtil filtro-confinante (2). Para obter o sistema com elemento filtro-drenante em faixa larga com tiras de sustentação (15), as tiras (15) são pré-fixadas ao elemento filtro-drenante (11) e ao sistema de

13/15 conexão (7) durante a montagem do material para a costura.

No caso do sistema fechado (1) com inserção de elemento filtrodrenante do Tipo II, inicia-se também pela preparação dos elementos componentes nas dimensões desejadas. A camada superior de geotêxtil filtro-confinante (2) e a 5 camada do elemento filtro-drenante (12) recebem previamente os elementos para conexão (7/14) com as bombas de enchimento, fixados por costura na forma de manga ou por travamento de elementos pré-fabricados específicos para o engate, lembrando que o sistema conector deve estar preparado para desconectar o conector (14) do elemento filtro-drenante após a primeira fase do enchimento. Do 10 mesmo modo, o sistema fechado (1) pode ter um ou vários elementos conectores em função de sua forma e da quantidade de material a ser bombeado para seu interior. Os elementos preparados são superpostos conforme projeto.

O sistema fechado (1) é obtido a partir da união por costura (13) das camadas do geotêxtil escolhido para o elemento filtro-confinante externo (2) com o 15 elemento filtro-drenante (12) posicionado conforme projeto. O tipo de costura, para -----us dois tipos (11/12) de sistemas fechados (1), está associado ao elemento filtrodrenante escolhido, que poderá ser um geotêxtil não-tecido agulhado ou um geocomposto drenante. A Figura 7 apresenta o processo de costura plana a ser adotado no caso de elemento filtro-drenante composto por uma camada simples de 20 geotêxtil não-tecido agulhado (16). A Figura 8 apresenta o processo de costura quando o elemento filtro-drenante for um geocomposto, detalhado na Figura 8a, onde o elemento drenante (18) está recoberto por elementos filtrantes em geotêxtil (17a e 17b); a Figura 8b apresenta a primeira fase da união por costura entre as camadas de geotêxtil filtro-confinante (2) componentes do perímetro do sistema 25 fechado (1) e do geotêxtil do filtro interno ao sistema (17a e 17b), que são costuradas separadamente, por costura plana ou em “J”; a Figura 8c apresenta o conjunto formado pelas camadas de geotêxteis costurados (2/17a), mais o elemento drenante (18), mais as camadas de geotêxteis costurados (17b/2), que recebe uma nova costura plana especial, com pontos ajustados (19) para intertravar os espaços 30 entre os elementos estruturais do geocomposto drenante adotado.

O Fluxograma da Figura 10 ilustra o processo de obtenção do sistema fechado de acordo com a presente invenção, onde são mostradas as seguintes etapas:

14/15

- Etapa (A1): características do material de preenchimento e condições de desaguamento;

- Etapa (B1): tipo de elemento filtro-drenante;

- Etapa (C1): Sistema fechado Tipo I (11): definir: dimensões e posição dos elementos filtro-confinantes e faixas dos elementos filtro-drenantes;

- Etapa (D1): Sistema fechado Tipo I: mais de duas larguras no perímetro;

- Etapa (E1): Sistema fechado Tipo I: unir por costura elementos filtroconfinantes/elementos filtro-confinantes, nos pontos previstos;

- Etapa (F1): Sistema fechado Tipo I: preparar conectores elementos filtroconfinantes (7) superiores;

- Etapa (G1): Sistema fechado Tipo I: elemento filtro-drenante faixa larga;

- Etapa (H1): Sistema fechado Tipo I: costurar tiras;

- Etapa (11): Sistema fechado Tipo I: preparar conectores elemento filtroconfinantes (7) superiores;

- Etapa (J1): Sistema fechado Tipo I: superpor camadas elementos filtroconfinemtes-(2) / elementos filtro-drenantes (11) / elementos filtro-confinantes (2) e posicionar tiras (15) nos conectores (7);

- Etapa (K1): Sistema fechado Tipo II: definir: dimensões e posição dos elementos filtro-confinantes e elementos filtro-drenantes;

- Etapa (L1): Sistema fechado Tipo II: mais de duas larguras no perímetro;

- Etapa (M1): Sistema fechado Tipo II: unir por costura elemento filtroconfinante / elemento filtro-confinante e elemento filtro-drenante / elemento filtrodrenante, no caso mais de duas larguras de geotêxtil;

- Etapa (N1): Sistema fechado Tipo II: preparar conectores elemento filtroconfinante (7) superior e elemento filtro-drenante (14);

- Etapa (O1): Sistema fechado Tipo II: superpor camadas elemento filtro confinante (2) / elemento filtro-drenante (12) / elemento filtro-confinante (2);

- Etapa (P1): Sistemas fechados Tipos I e II: realizar união por costura (2/16/2) ou (2/17a/18/17b/2);

- Etapa (Q1): Sistemas fechados Tipos I e II: dobrar segundo projeto e preparar fardo a ser enviado ao local da aplicação.

Conforme se pode depreender da descrição detalhada da invenção, em comparação com os sistemas fechados de geotêxtil existentes até o momento, esta

1-5/15 invenção propõe produtos (Tipo I e Tipo II) que contêm camadas de elementos filtrodrenantes, em seu interior. A partir destas camadas, o líquido contido no interior será drenado para fora do sistema, percorrendo menor distância até uma região drenante. A eficiência destes sistemas está associada ao processo de enchimento e ao 5 processo de obtenção do produto.

Referências bibliográficas [1] Pereira, B.A. Adensamento e simulação do processo de enchimento do reservatório de uma barragem para contenção de rejeitos de ouro» Dissertação de mestrado. Universidade Federal de Ouro Preto, 2006.

[2] Lambe & Wittman, Soil Mechanics, John Wiley & Sons, 1976.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, que incluem componentes básicos do sistema fechado (1) com elementos conhecidos: elemento filtro-confinante (2) em geotêxteis unidos geralmente com costura (3) convencional em “J” de modo a compor um sistema fechado (1) na forma de bolsas, containeres ou tubos, geralmente disposto sobre um sistema de coleta e condução de efluente composto por um elemento drenante (4) e uma barreira de fluxo na base (5), sendo que, internamente ao sistema fechado (1), se introduz o material de enchimento (6), por meio de sistemas de conexão (7) às bombas de enchimento; a retenção das partículas pelo elemento filtro-confinante (2) forma uma camada de material retido que impõe uma perda de carga hidráulica conhecida como “filter cake” (8), sendo os caminhos de percolação indicados em (9), enquanto a zona de maior adensamento (10) está na base do sistema, CARACTERIZADO POR dois tipos de sistemas fechados (1) com inserção de elementos filtro-drenantes: o Tipo I (11), que viabiliza um maior fluxo apenas em. teyiãu mais próxima da região periférica do sistema fechado (1), e Tipo II (12), atravessando toda a seção do sistema fechado (1).
2) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO PELO fato de os elementos filtro-drenantes (11/12) serem compostos apenas por um geotêxtil não-tecido agulhado (16) ou por um geocomposto drenante com elemento filtrante (17a/17b) protegendo um elemento drenante (18).
3) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO PELO fato de que, para os dois tipos (I e II) a união entre o geotêxtil filtro-confinante externo (2) do sistema fechado (1) e o elemento filtro-drenante interno (11 / 12), é feita por costura (13) unindo o elemento filtro-drenante aos geotêxteis filtroconfinantes (2) componentes do sistema fechado (1).
4) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO PELA escolha do Tipo I ou Tipo II ser função do tipo de material de preenchimento, sua permeabilidade e da velocidade de desaguamento desejada.
5) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO

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FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO PELO fato de o sistema fechado Tipo I apresentar elemento filtro-drenante (11) na região das costuras (13) em faixa de largura dimensionada.
6) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com as reivindicações 1 e 5, CARACTERIZADO POR a largura da faixa ser estabelecida em função: da curva granulométrica e permeabilidade do material de enchimento e da velocidade de desaguamento desejada, e um elemento filtro-drenante escolhido em função: da abertura de filtração, da permeabilidade normal ao plano do elemento, da capacidade de fluxo no plano, do comportamento em fluência à compressão, da composição química dos componentes do elemento filtro-drenante.
7) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO

FILTRO-DRENANTE”, de acordo com as reivindicações 1, 5 e 6,

CARACTERIZADO POR tiras de sustentação (15) no caso de faixas largas.
8) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO. FttTRU-DRbNANTE”, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO PELO fato de o sistema fechado Tipo II, com elemento filtro-drenante (12) atravessar toda a seção, dividindo o sistema em duas ou mais regiões independentes.
9) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com as reivindicações 1 e 8, CARACTERIZADO PELO fato de a escolha do elemento filtro-drenante ser feita em função: da abertura de filtração, da permeabilidade normal ao plano do elemento, da capacidade de fluxo no plano, do comportamento em fluência à compressão, da composição química dos componentes do elemento filtro-drenante.
10) “SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com as reivindicações 1, 8 e 9, CARACTERIZADO POR sistemas conectores (14) para conexão ao sistema de bombeamento, associados às regiões de enchimento programadas.
11) “PROCESSO DE ENCHIMENTO”, a ser desenvolvido de acordo com os sistemas fechados das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO POR o sistema fechado (1) com elemento filtro-drenante do Tipo I (11) ser posicionado na costura (13) em faixas de largura dimensionada, definindo uma única região de enchimento, e o do Tipo II dividir o sistema em regiões de enchimento distintas.

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12) “PROCESSO DE ENCHIMENTO”, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO PELO fato de que o processo de enchimento para o sistema fechado com elemento filtro-drenante do Tipo I (11) com faixas largas ter as faixas fixadas por tiras de sustentação (15) durante a primeira fase do enchimento, de

5 modo que as tiras de sustentação (15) sejam soltas após a primeira fase, permitindo um posicionamento adequado durante a segunda fase do enchimento; assim, o elemento filtro-drenante (11) de faixa larga é mantido afastado da base por tiras de sustentação (15), durante a primeira fase de enchimento.
13) “PROCESSO DE ENCHIMENTO”, de acordo com a reivindicação 11, 10 CARACTERIZADO PELO fato de o sistema fechado com elemento filtro-drenante do Tipo II necessitar üm processo que considere o enchimento por região, sendo que para cada região, na primeira fase do enchimento, o elemento conector do sistema de bombeamento é acoplado simultaneamente ao conector (7) do geotêxtil externo filtro-confinante (2) e ao conector (14) do elemento filtro-drenante (12), de modo que 15 o material bombeado penetre apenas na região considerada; sendo que a sequencia_ de prcendiiiiiL'ii¹'-¹ regres é rayãn do volume de material de enchimento de cada região e da manutenção do equilíbrio do sistema.
14) “PROCESSO DE ENCHIMENTO”, de acordo com as reivindicações 11 e 13, CARACTERIZADO POR elemento filtro-drenante do Tipo II dividindo o sistema

20 fechado (1) em duas regiões, sendo que o enchimento da parte inferior é feito com os conectores do elemento filtro-drenante (14) e do elemento filtro-confinante (7) conectados simultaneamente ao sistema de bombeamento, até completar o volume estabelecido para o preenchimento desta região, após o que a conexão ligada ao elemento filtro-drenante (14) é solta e o material bombeado na segunda fase passa 25 a preencher a parte superior do sistema.
15) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, para obtenção dos sistemas fechados das reivindicações 1 a 10, a ser preenchido com o processo de enchimento das reivindicações 11 a 14, CARACTERIZADO POR compreender a

30 definição da posição dos elementos filtro-drenantes (11 / 12) e sua união aos elementos filtro-confinantes (2) por costuras (13), para os sistemas fechados (1) com elementos filtro-drenantes do Tipo I e Tipo II.
16) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL

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COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO PELO fato de que, para a obtenção do sistema fechado (1) com elemento filtro-drenante do Tipo I (11), é necessário seguir as etapas: dimensionamento e preparação dos elementos componentes; fixação dos elementos para conexão (7) com as bombas de enchimento à camada superior de geotêxtil filtro-confinante (2); fixação das tiras de sustentação (15) para faixas largas e superposição dos elementos filtro-drenantes (11) e filtro-confinantes (2) na posição de costura.
17) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO PELO fato de que, para a obtenção do sistema fechado (1) com elemento filtro-drenante do Tipo II (12), é necessário seguir as etapas: dimensionamento e preparação dos elementos componentes; fixação dos elementos para conexão (7) com as bombas de enchimento à camada de geotêxtil filtro-confinante (2); fixação dos elementos para conexão (14) com as bombas de eiiJiiiiienlo â camada de geotêxtil filtro-drenante (12); união dos conectores (7) e (14) e superposição dos elementos filtro-drenantes (12) e filtro-confinantes (2) na posição de costura.
18) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO POR o tipo de costura estar associado ao elemento filtro-drenante (12): geotêxtil não-tecido agulhado (16) ou geocomposto drenante (17a/18/17b).
19) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 15 e 18, CARACTERIZADO POR processo de costura plana para elemento filtro-drenante (11/12) composto por uma camada simples de geotêxtil nãotecido agulhado (16).
20) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 15 e 18, CARACTERIZADO PELO fato de que o processo de costura para o elemento filtro-drenante (11/12) ser um geocomposto com um elemento drenante (18) protegido por elementos filtrantes em geotêxtil (17a e 17b).

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21) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com as reivindicações 15, 18 e 20, CARACTERIZADO POR ser a primeira fase da união por costura entre as camadas de geotêxtil filtro-confinante (2) e de geotêxtil do filtro (17a

5 ou 17b) do elemento filtro-drenante (12), feita por costura plana ou em “J”.
22) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO POR um procedimento de costura onde o conjunto formado pelas camadas de geotêxteis costurados (2/17a), mais o elemento

10 drenante (18), mais as camadas de geotêxteis costurados (2/17b), recebe uma nova costura plana, com pontos ajustados (19) para intertravar os espaços entre os elementos estruturais do elemento drenante adotado.
23) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a

15 reivindicação 15, CARACTERIZADO POR opcionalmente utilizar sistemas com. perímetros de até 8m e elementos filtro-drenantes (11/12) com costuras laterais.
24) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE SISTEMAS FECHADOS DE GEOTÊXTIL COM INSERÇÃO DE ELEMENTO FILTRO-DRENANTE”, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO POR utilizar sistemas com mais de duas

20 costuras e elementos filtro-drenantes (11/12) com suas costuras posicionadas fora das zonas de maior solicitação à tração.