Vladimir Buelvas Hernández
Resumo
No projeto de engenharia, a obtenção de parâmetros acurados é essencial. Em aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos (RSU), os parâmetros térmicos precisam ser calibrados, pois influenciam a biodegradação e a estabilidade do aterro. Esta tese apresenta uma metodologia de Teste de Resposta Térmica Ativa (ATRT) combinada com um modelo acoplado termo-hidro-bio (CTHB), que integra um modelo hidráulico de fluxo bifásico, um modelo de biodegradação baseado em cinética de decaimento de primeira ordem e um modelo térmico. A calibração das propriedades térmicas dos aterros é desafiadora devido à escassez de dados na literatura técnica. Este estudo investiga o comportamento térmico em curto e longo prazo. A análise de curto prazo foca nas trocas térmicas influenciadas pela vazão, composição dos materiais, condições atmosféricas e geometria do aterro, por meio de experimentos de ATRT no Aterro Northern. A abordagem de longo prazo simula a construção em etapas de um aterro real, incorporando um modelo de biodegradação para avaliar a evolução térmica. Dados de campo de um aterro no Nordeste do Canadá foram usados para calibração e validação do modelo. Os resultados aprofundam a compreensão do comportamento dos RSU, auxiliando na calibração dos parâmetros térmicos, otimização da gestão de aterros e aprimoramento da modelação da degradação dos resíduos. O estudo integra modelos hidráulicos, térmicos e de biodegradação, mas ainda não incorpora um modelo mecânico. Esta pesquisa melhora a acurácia das simulações, contribuindo para estratégias de gestão de resíduos mais eficazes e sustentáveis.
Abstract
In engineering design, obtaining accurate design parameters is crucial. In the case of municipal solid waste (MSW) landfills, thermal parameters require calibration due to their influence on biodegradation and landfill stability. This thesis presents an Active Thermal Response Testing (ATRT) methodology combined with a coupled thermo-hydro-bio (CTHB) model integrating three components: a two-phase flow hydraulic model, a first-order decay biodegradation model, and a thermal model. Calibrating landfill thermal properties is challenging due to the scarcity of reported data in technical literature. This study investigates short-term and long-term thermal behavior. The short-term analysis focuses on thermal exchanges influenced by flow rates, material composition, extreme atmospheric conditions, and landfill geometry through field-scale ATRT experiments at the Northern Landfill. The long-term approach simulates the staged construction of a real landfill, incorporating a biodegradation model to assess thermal evolution over time. Field data from a Northeast Canadian landfill are used for model calibration and validation. The findings provide a deeper understanding of the complex behavior of municipal solid waste (MSW), offering valuable insights for refining thermal parameter calibration, optimizing landfill management, and advancing waste degradation modeling. Additionally, the study improves the integration of hydraulic, thermal, and biodegradation models. However, a mechanical model has yet to be incorporated. This research enhances the predictive accuracy of landfill simulations, contributing to more effective and sustainable waste management strategies.
