UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

DIMENSIONAMENTO DE UM PTIO DE COMPOSTAGEM Controle da Poluio do Solo e das guas Subterrnea

Breno Rolindo Lara Moreira 26 de Setembro de 2015

SUMRIO

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 1

2. DIMENSIONAMENTO DO PTIO ........................................................................ 1

2.1. Leiras ..................................................................................................................... 1

3. DIMENSIONAMENTO DA AERAO ................................................................ 3

4. DIMENSIONAMENTO DO RESERVATRIO ..................................................... 4

5. DIMENSIONAMENTO DA LAGOA FACULTATIVA ........................................ 5

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1. OBJETIVO

O objetivo do presente trabalho dimensionar um ptio de compostagem para resduos

orgnicos, incluindo o ptio em si e as leiras e uma lagoa facultativa para o tratamento do

lquido lixiviado e captado do ptio. O empreendimento se dar no estado do Esprito

Santo, mais especificamente na cidade de Linhares, o qual ir receber uma quantidade de

resduos orgnicos de 400 toneladas ms, oriunda de uma Central de Abastecimento de

Hortifrutigranjeiros.

2. DIMENSIONAMENTO DO PTIO

Para o processo de compostagem, determinou-se inicialmente a utilizao de leiras para

tal, cabendo a cada uma armazenar todo material advindo daquela semana, possuindo

dimenses fixas de 2 metros de altura e 4 metros de largura em seco triangular. A massa

especfica fresca do resduo foi de 750 kg/m, com juntamente com um total de gua de

75 dag/kg. A relao C/N utilizada de 35:1, sendo esta prpria para compostagem sem

a demanda de mistura extra de outros materiais. A vazo especfica mssica (Qm)

utilizada foi de 1200 m3/h por tonelada de matria seca de material.

2.1. Leiras

Sabendo-se que a quantidade de resduos totais a se receber por ms so 600 toneladas e

optando-se por um perodo mensal de 30 dias, calculou-se uma massa de resduo semanal

por meio de:

=

=

600

30 7= 140

Conforme mencionado previamente, cada leira ir comportar essa massa de material, de

modo que pode se verificar uma quantidade de n leiras por ms:

=

=

600

400= 4,29

Prossegue-se avaliando o nmero mximo de leiras que estaro lado a lado no ptio ao

mesmo tempo, presumindo-se um tempo de residncia de cada uma de 90 dias, uma vez

que processos de compostagem aerados se do de forma mais rpida que os livres.

=

=

90

7= 12,89

Para fins prticos, adotou-se a existncia de 13 leiras no ptio ao mesmo tempo no

processo. O resumo dos valores pode ser verificado na Tabela 01:

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Tabela 1 - Resumo de clculo das leiras

Parmetros

(kg/m) 750,00

Qtd (t/mes) 600,00

Qtd (t/semana) 140,00

n Leiras 4,29

n L conc. 13,00

Conforme descrito previamente, adotou-se um valor de altura (h) das leiras de 2 metros e

uma largura da base de 4 metros, tanto quanto uma seco triangular. Para o clculo do

volume da mesma, usamos:

=

s=

140000

750= 186,67

Logo, dividindo-se o volume total da leira pela rea da seco triangular da mesma,

obtm-se o valor da largura (L):

=

2

=186,67

4 22

= 46,67

Para o clculo da rea total requerida (Areq) pelas leiras, basta multiplicar a rea

individual de cada uma pelo nmero de leiras conjuntas esperadas:

= 46,67 13 = 2669,36 m

Entretanto, o valor calculado abrange apenas o espao ocupado pela compostagem em si,

no levando em conta o fluxo de operados ou maquinrios para sua operao. Dessa

forma, optou-se por colocar uma faixa livre (l) de 0,80 metros entre cada leira e uma

borda de mesmo valor no ptio. Corrigindo-se a rea total, tem-se:

= ( + (15 )) ( + (2 )) = 3089,07

Para fins de projeto, trabalhou-se com uma rea total de 3100 m. O resumo dos clculos

pode ser acompanhado na Tabela 02:

Tabela 2 - Dimenses do Ptio

Dimenses do Ptio

Folga (m) 0,80

Folga Total (m) 12,00

Comprimento (m) 64,00

Largura (m) 48,27

rea total (m) 3089,07

rea adotada (m) 3100,00

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3. DIMENSIONAMENTO DA AERAO

No presente projeto, se adotar o uso de aerao mecanizada nas leiras, de modo a acelerar

o processo de compostagem tanto quanto controlar as temperaturas mximas passveis de

serem atingidas em cada uma.

Para tanto, adotou-se uma vazo especfica mssica de 1200 m/h por tonelada seca de

material. Dessa forma, para valorarmos a massa seca de material, devemos corrigir a

massa total pela umidade (U), dado a seguinte equao:

= (1 ) = 140 (1 0,75) = 35,0

Com a massa seca determinada, possvel se determinar a vazo de ar (Qar) por segundo:

=

3600= 11,67

3

Dividindo-se o valor obtido pela rea de cada leira, fcil se quantizar o valor de vazo

unitrio (Qu):

=

=

11,67

186,7= 0,0625

3

Determinou-se o gradiente de presso (P) e a prpria presso (P), resultado da

multiplicao de P pela altura (h) da leira:

P = 6154,245 1,306 = 164,66

P = P h = 329,32

Para os clculos do maquinrio a ser utilizado em cada leira, admitiu-se inicialmente um

rendimento da bomba () de 0,7 para o clculo da potncia (W) em cavalos vapor:

=

0,7536= 7,46

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O resumo dos dados pode ser verificado na Tabela 03:

Tabela 3 - Dimensionamento do Ventilador

Dimensionamento do Ventilador

U 0,75

Vazo especfica mssica (m/h.t) 1200,00

M total (t) 35,00

Q (m/h) 42000,00

Q (m/s) 11,67

rea da base (m) 186,67

Qar por unidade (m/s.m) 0,0625

P (Pa/m) 164,66

P (Pa) 329,32

Rendimento Bomba 0,70

Potncia (W) 5488,74

Potncia (cv) 7,46

4. DIMENSIONAMENTO DO RESERVATRIO

Para o projeto, adotou-se um recobrimento do piso do ptio de material impermevel e

uma inclinao (I) de 1%, de modo a obrigar a captao do lquido percolado e lixiviado

do mesmo em um tanque prprio para armazenamento. Adicionalmente, adotou-se um

tempo de concentrao (tc) igual ao tempo da prpria precipitao, sendo esses valores

aproximados pela equao de Kirpich.

= 57 (3

)

0,385

= 40,42

Posteriormente, calculou -se a intensidade mxima (Imax) de precipitao em um perodo

de retorno (T) de 10 anos por meio da equao de intensidade-durao-frequncia com

parmetros K, a, b e c adquiridos para o municpio de Linhares. A tabela 04 de monstra

os valores para cada parmetro.

Imax =K Ta

t + bc

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Tabela 4 - Parmetros da funo

Parmetros para a Equao de Intensidade durao frequncia

T (anos) 10,00

K 3647,235

a 0,223

b 20,665

c 1,000

Dessa forma:

Imax =K Ta

(t + b)c=

3647,235 100,223

(40,42 + 20,665)1,0= 99,77

Utilizou-se ento o mtodo racional para determinar a vazo mxima (Qmax), utilizando-

se um coeficiente de descarga (Cd) para o ptio de concreto de 0,90. A equao do mtodo

racional :

Qmax =Cd Imax A(ha)

360=

0,90 99,77 3100

10000360

= 0,0773

Encerrando, o volume final (V) pode ser calculado pela multiplicao da vazo mxima

pelo tempo de concentrao, da seguinte forma:

V = Qmax tc = 0,077 60 40,42 = 187,54

5. DIMENSIONAMENTO DA LAGOA FACULTATIVA

A lagoa facultativa foi projetada para servir como um tanque de armazenamento do

escoamento superficial do ptio tanto quanto para atuar como um reator aerbico e

permitir o tratamento da carga orgnica oriunda das leiras. Adotou-se uma profundidade

(H) de 2 metros para o projeto e uma boda livre (f) de 0,5 metro, com um talude de 1:1

(z).

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Figura 1 - Esquema da lagoa

Para a resoluo das medidas da lagoa (B, b, b e L), resolveu-se uma equao de segundo

grau demonstrada na Tabela 05. Para a resoluo de L, bastou-se ater a equao:

L = 2 B

Tabela 5 - Parmetros e resoluo da equaode segundo grau da lagoa

Parmetros da Lagoa

h (m) 2,00

f (m) 0,50

z (m) 1,00

V = 2*b'*B*h 187,54

B*b' 46,88

B = b' + 3,00

B - 3B - 49,31 0,00

B (m) 8,6805

b (m) 3,68

L (m) 17,36

B adotado (m) 9,00

L adotado (m) 18,00

V adotado (m) 216,00

Conforma mencionado:

L = 2 B = 2 8,6805 = 17,36 m

Entretanto, para facilidades de execuo, optou-se por determinar valores inteiros como

um comprimento total (B) de 9 metros e a largura de 18 metros, totalizando um volume

assumido de 216 m.