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COMPARAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE VÁRIOS GEOTÊXTEIS USADOS NA FILTRAÇÃO DE 
LAMAS/LODOS ARGILOSAS: UM ESTUDO EXPERIMENTAL
RESUMO
Este trabalho apresenta os resultados de um estudo experimental de vários geotêxteis usados ​​para filtrar lodo 
argiloso. O uso de geotêxteis para filtrar lamas argilosas ou suspensões de partículas finas na água é mais complexo 
do que para filtrar suspensões de solos granulares. Na prática, tais aplicações geralmente usam floculantes para 
adiar a formação de uma torta de filtro de baixa permeabilidade. O objetivo do presente estudo, que não utiliza 
floculantes, é determinar como as características do geotêxtil afetam a capacidade do geotêxtil de filtrar lodo 
argiloso. Três questões principais são abordadas: (1) Quais são as principais diferenças entre a filtragem vertical e 
horizontal? (2) Como as características do geotêxtil (natureza, tamanho da abertura, permeabilidade, etc.) afetam 
sua capacidade de filtrar lodo argiloso (3) Como as características do lodo argiloso (ou seja, distribuição e 
concentração do tamanho de grão)? e o tipo de fluxo (ou seja, queda constante ou fluxo constante) afeta a 
capacidade de filtragem dos geotêxteis? Para avaliar a capacidade de um geotêxtil de filtrar lodo argiloso, propomos 
três critérios relevantes e analisamos duas fases de filtração induzidas por diferentes processos de formação de torta 
(controlados pelo geotêxtil e controlados pela torta de filtro). Para determinar as principais diferenças entre a 
filtração vertical e horizontal, a sedimentação de finos no dispositivo de teste e sua influência nos resultados são 
analisados ​​e discutidos. Este estudo mostra que, para as várias lamas argilosas testadas, os geotêxteis (não tecido 
agulhado e não tecido termicamente ligado) com os menores tamanhos de abertura (O90 < 60 µm) fornecem os 
resultados mais promissores para filtrar finos sem o uso de floculantes. Destes geotêxteis, a estrutura não tecida 
termicamente ligada parece oferecer o melhor desempenho de filtração para a maior faixa de concentração de finos 
no lodo.
1- INTRODUÇÃO
Em muitas aplicações de filtragem, como em sistemas de drenagem, os geossintéticos estão em contato com o solo 
a montante, que pode incluir partículas finas. Em aplicações típicas deste tipo, o geotêxtil é confinado entre o solo a 
montante e a camada de drenagem e ajuda a criar um equilíbrio com as partículas a montante após lavagem 
limitada de partículas mais finas induzindo uma zona de autofiltração (ponte) na interface entre o geotêxtil e o solo a 
montante. Nesse caso, o projeto do geotêxtil é baseado em três critérios: (i) o geotêxtil deve reter as partículas 
maiores e estabilizar o esqueleto, (ii) deve deixar as partículas mais finas passarem, e (iii) deve manter uma 
permeabilidade mínima normal para o avião. Além disso, alguns autores como Giroud (1982), Bouthot et ai. (2002) e 
Aydilek et ai. (2005) consideram que o número de constrições do geotêxtil influencia seu comportamento de 
filtração.
Além disso, em algumas aplicações de filtração, os geotêxteis podem ser colocados não confinados com o solo a 
montante ou em contato com solos macios, finos e saturados. Nesses casos, desde que o solo não esteja 
consolidado, o fluxo de água pode erodir o solo e ficar carregado de finos. Com tantas pequenas partículas em 
suspensão, o filtro geotêxtil não pode criar a zona de autofiltração descrita acima. No caso de geotêxteis com 
grandes tamanhos de abertura, o geotêxtil deixará muitas partículas finas passarem para o sistema de drenagem, o 
que na maioria dos casos resultará no entupimento do sistema de drenagem. As partículas finas se acumulam 
progressivamente na superfície e no interior do geotêxtil, o que leva a um aumento na perda de carga de água no 
nível do geotêxtil, ao reduzir o fluxo de água através do geotêxtil. Este processo reduz a velocidade da água da 
erosão correspondente e, consequentemente, do número de partículas finas em suspensão que atingem o geotêxtil. 
Compreender o processo de retenção de partículas finas por um geotêxtil e prever a perda de carga de água crítica 
no geotêxtil é, portanto, de grande interesse. Este fenômeno foi estudado por vários Pesquisadores como Le Coq 
(1996), que propôs um modelo para descrever o aumento da perda de carga por meio de um filtro por entupimento 
e Faure et ai. (2006), que propôs um método para prever o entupimento do geotêxtil durante a filtração de sólidos 
em suspensão. Este último estudo enfoca suspensões de argila com concentrações muito baixas (inferior a um 
grama por litro) e é estendido por um estudo muito recente conduzido por Sabiri et ai. (2017).
A capacidade dos geotêxteis de filtrar partículas finas em suspensão também é explorada por aplicações ambientais 
para desidratar lodo. Nesse caso, o lodo é tipicamente introduzido dentro de um tubo geotêxtil ou recipiente, que 
retém a fração sólida do lodo e permite a passagem da maior parte do efluente líquido (Yee et ai., 2012). Os 
floculantes são geralmente necessários para adiar ou evitar a formação de uma torta de filtro de baixa 
permeabilidade na superfície do geotêxtil e para manter o enchimento adequado do recipiente por partículas sólidas 
(Moo-Young et ai., 2002; Muthukumaran e Ilamparuthi, 2006 ; Lawson, 2006; Delmas, 2007; Satyamurthy e Bhatia, 
2009).
Mais raramente, no caso de drenagem de lamas de mineração, também foi estudada a filtração geotêxtil de 
partículas finas em suspensão sem floculantes. Recentemente, estudos de filtragem de lodo mineral de granulação 
fina confirmam a viabilidade da filtração geotêxtil para a desidratação de materiais com alto teor de argila e baixa 
condutividade hidráulica (Bourges-Gastaud et ai., 2014). A principal diferença existe entre (1) filtração geotêxtil 
clássica de solo compactado e (2) filtração geotêxtil de lama argilosa. No primeiro caso, a água exógena é drenada e 
o volume é teoricamente infinito. Nesse caso, o geotêxtil deve permanecer permeável durante a vida útil da 
terraplenagem ou estrutura, devendo ser evitado o entupimento, que corresponde a uma diminuição significativa da 
permeabilidade (Veylon et ai., 2016). Neste último caso, a água endógena é drenada e o volume é teoricamente 
finito. A filtragem desse material induz uma diminuição significativa na permeabilidade do sistema torta-geotêxtil 
devido ao acúmulo de partículas finas. Esse fenômeno, que pode ser considerado um entupimento, pode não ser um 
problema se todo o volume endógeno de água for drenado. Nesse caso, é mais apropriado falar sobre iniciação da 
torta de filtro em vez de entupimento.
Todos os estudos recentes relativos à filtragem de lodo argiloso confirmam que a física de filtrar partículas em 
suspensão com um geotêxtil difere da física de filtrar solos finos confinados. Esses estudos mostram que o geotêxtil 
exerce influência principalmente no estágio inicial antes da criação da torta de filtro (Kutay e Aydilek, 2004; Weggel 
e Dortch, 2012). Após esse estágio, a torta de filtro se torna o principal contribuinte para a permeabilidade do 
sistema de lama argilosa / torta de filtro / geotêxtil. No início da filtração, quando o geotêxtil está limpo, a filtração 
do lodo é governada pelas propriedades do geotêxtil. Com o tempo, conforme a filtração prossegue, espera-se que 
uma camada de sólidos (torta de filtro) se deposite na superfície do geotêxtil. A extensão da formação da torta de 
filtro e sua estabilidade dependem do tamanho de partícula e da distribuição de tamanho de partícula dos sólidos na 
lama, a concentração de partículas, a taxa de fluxo, a diferença de pressão a montante e a jusante do geotêxtil e a 
estrutura do geotêxtil (Soo-Khean Teoh et ai., 2006; Chi Tien et ai., 2011; Weggel e Ward, 2012).
A maioria dos estudos que usam testes de filtração de lodo argiloso para avaliar o desempenho da filtração do 
geotêxtil usa uma célula vertical na qual o geotêxtil do filtro é posicionado horizontalmente (Moo-Young et ai., 2002; 
Aydilek e Edil, 2003; Kutaye Aydilek, 2004; Faure et ai ., 2006; Muthukumaran e Ilamparuthi, 2006; Weggel e Dortch, 
2012; Bourges-Gastaud et ai., 2014; Sabiri et ai., 2017). No entanto, para simular melhor a filtração que ocorre nas 
laterais de um tubo de desaguamento de geotêxtil (Yee et ai., 2012) ou a montante de uma vala de drenagem 
vertical (Veylon et ai., 2016), é mais relevante posicionar a célula de filtração horizontalmente , que orienta o 
geotêxtil filtrante verticalmente. Nesta situação, a formação da torta de filtro pode ser afetada pela sedimentação 
de partículas que podem sedimentar antes de atingir o geotêxtil do filtro (onde se depositam depende do tamanho 
da partícula e da distribuição do tamanho de partícula nos sólidos no lodo, a concentração de partículas e a taxa de 
fluxo). Geralmente, os testes de bolsa pendurada são usados ​​para avaliar o desempenho de desidratação do tubo 
geotêxtil (Kutay e Aydilek, 2004; Koemer e Koemer, 2006; Weggel et ai., 2011). No entanto, em tais testes de saco 
suspenso, a lama argilosa é despejada nas bolsas sem pressão adicional, o que não é totalmente representativo do 
enchimento de tubos de desidratação no campo, no qual a lama está sob pressão. 
Quando a torta de filtro se forma, a filtração geralmente será controlada após um curto período, não pelas 
propriedades do geotêxtil, mas pelas propriedades da torta de filtro. Nesse caso, o processo de filtração pode ser 
avaliado pela teoria da filtração em meios porosos. Um parâmetro de governança principal será a perda aumentada 
de cabeça de líquido através da torta de filtro conforme a espessura da torta aumenta durante o fluxo de líquido. 
Este aumento na perda de carga é parcialmente devido ao aumento do comprimento dos canais através dos quais a 
água passa.
Outro parâmetro importante é a retenção, ou remova! Eficiência, das partículas da lama. Além disso, este parâmetro 
pode, após um período de tempo relativamente curto, ser determinado mais pelas propriedades da torta de filtro do 
que pelas propriedades do geotêxtil. No entanto, as características do geotêxtil permanecem importantes na 
determinação da formação da torta e suas características e estabilidade. Aydilek e Edil (2003) estudaram a filtração 
de longo prazo de sistemas de lodo geotêxtil não tecido e enfatizaram o papel da permissividade do geotêxtil (ou 
seja, permeabilidade normal ao plano dividido pela espessura do geotêxtil).
Para resumir, os parâmetros globais que governam o desempenho de filtração incluem, mas não estão limitados ao 
tipo de partícula, concentração, distribuição de tamanho, tipo de fluxo de água, características do geotêxtil (por 
exemplo, tamanho da abertura, permeabilidade normal ao plano, estrutura do geotêxtil), e orientação do geotêxtil 
filtrante (ou seja, horizontal ou vertical).
Em geral, três critérios gerais de desempenho devem ser considerados ao usar geotêxteis para filtrar suspensões de 
sólidos sem floculantes:
- O primeiro critério diz respeito à capacidade de retenção do filtro: em um período de tempo relativamente curto, a 
concentração de sólidos a montante do geotêxtil aumentará significativamente.
- O segundo critério está ligado à inevitabilidade de algumas das partículas mais finas passando pelo geotêxtil porque 
o tamanho da abertura do geotêxtil não pode ser menor do que as partículas menores. Este critério é razoavelmente 
satisfeito se a perda inicial de sólidos através do geotêxtil for limitada e parar, ou pelo menos significativamente 
reduzida, relativamente logo após o início da filtração.
- O terceiro critério está ligado às características da torta de filtro que, uma vez formada, deve permanecer o mais 
permeável possível.
Seguindo os dois primeiros critérios, podemos deduzir que a qualidade do efluente deve ser aceitável em relação ao 
impacto ambiental e de preferência permanecer constante com o tempo.
Considerando o conhecimento atual da filtração geotêxtil de finos em suspensão sem o uso de aditivos, parece 
importante entender mais precisamente como as características mais importantes do geotêxtil afetam (i) a formação 
de torta de filtro de várias lamas argilosas e (ii) a evolução do " sistema de filtração bolo-geotêxtil ". Portanto, 
usamos uma abordagem paramétrica sistemática, na qual primeiro avaliamos como o sistema de filtração é 
influenciado por vários! parâmetros-chave, incluindo (a) o tipo de solo (por exemplo, bem graduado ou uniforme), 
(b) a concentração de partículas finas (c) o tipo de fluxo de água (por exemplo, fluxo constante ou queda constante)? 
e (d) o tipo de geotêxtil. Para ser representativo da filtração que ocorre nas laterais de um tubo de desidratação 
geotêxtil ou na lateral de uma vala de drenagem vertical e, assim, separar a filtração do fenômeno de sedimentação, 
o geotêxtil filtrante é posicionado verticalmente na célula de filtração. Discutimos como essas condições 
experimentais afetam os resultados experimentais.
Após uma breve descrição dos principais fenômenos envolvidos na filtração geotêxtil de partículas finas em 
suspensão, descrevemos o desempenho de vários filtros geotêxteis e comparamos seu desempenho com base em 
uma análise de filtro.
2. FENÔMENOS ENVOLVIDOS NA FILTRAÇÃO DE PARTÍCULAS FINAS EM SUSPENSÃO
Para a filtração do geotêxtil de partículas finas em suspensão, três fenômenos principais podem ser observados: (1) 
uma filtração controlada pelo geotêxtil até a eventual criação de uma torta de filtro, que pode ser considerada um 
entupimento no sistema do ponto de vista de filtração geotêxtil; (2) uma filtração controlada pela formação da torta 
de filtro; e (3) as partículas se acomodam dentro do lodo, o que causa variações na concentração do lodo; este 
último fenômeno interage indiretamente com os processos de filtração definidos acima.
2.1. Filtração controlada por geotêxteis
Nesse caso, a retenção de partículas é determinada pelas propriedades do geotêxtil, e o entupimento é considerado 
do ponto de vista da filtração do geotêxtil. O entupimento corresponde ao fim da passagem de partículas finas pelo 
geotêxtil. Uma vez que o entupimento ocorre, a filtração é governada pela torta de filtro que se formou em contato 
com o geotêxtil. Antes da formação da torta de filtro, a filtração geotêxtil pode ser descrita pela seguinte análise.
Considerando uma dada concentração Cs (kg / m3 ou g / L neste estudo) de finos sólidos e um determinado fluxo Fw 
(m3 / s ou L / min neste estudo) de lodo, o fluxo teórico (} s (kg / s ) (sem filtração) de partículas sólidas que passam 
pelo geotêxtil por segundo é
Para um determinado geotêxtil com uma propriedade de filtração A, a massa total mpA (kg) de partículas que 
passam através do geotêxtil A antes da formação do bolo é
Onde tA (s) é o intervalo de tempo entre o início da filtração e a formação do bolo e mrA (g) é a massa das partículas 
retidas.
Da mesma forma, com um geotêxtil mais aberto, correspondendo à propriedade de filtração B, temos t8> tA, e a 
massa mrs das partículas retidas e a massa mps correspondente das partículas que passam pelo geotêxtil B podem 
ser definidas. Repetindo este raciocínio para um geotêxtil com propriedade de filtração C, temos te> t8, a massa das 
partículas retidas é mre, e a massa correspondente das partículas que passam pelo geotêxtil C é mpc · A Fig. 1 
mostra a evolução da filtração fenômenos para os três geotêxteis com diferentes propriedades de filtração (A, B, C). 
A Fig. 1 (a) mostra a queda de pressão em função do tempo até a formação do bolo para os três geotêxteis. A 
formação do bolo pode ser caracterizada por uma dada sobrepressão (LIPcc) a montante do geotêxtil. A Fig. 1 (b) 
mostra a massa de partículas que passa por cada geotêxtil individual versus o fluxo teórico de partículas imposto.
Fig. 1. (a) Queda de pressão em função do tempo e (b) massa que passa pelo filtro geotêxtil em função do tempo. tA, 
t8 e te são os intervalos de tempo entre o início da filtração e a formação da torta de filtro para os geotêxteis A, B e 
C quandoexpostos a um fluxo de água carregado por partículas (sem escalas).
Desta figura, podemos deduzir o seguinte:
- Se o geotêxtil tem tamanho de abertura pequeno (caso A), a torta de filtro se forma rapidamente (muito poucos 
finos passam pelo geotêxtil) e praticamente nenhum fino passa pelo geotêxtil durante a fase de torta de filtro.
- Quando o tamanho da abertura do geotêxtil aumenta (caso B), mais finos passam pelo geotêxtil antes da formação 
da torta, e alguns finos passam durante a fase de torta de filtro.
- Para grandes tamanhos de abertura de geotêxtil (caso C), ainda mais finos passam pelo geotêxtil antes da formação 
do bolo, e uma massa significativa de finos passa durante a fase de bolo de filtro (ou seja, bolo instável).
2.2. Filtração controlada pela formação de uma torta de filtro
O processo de filtração do geotêxtil descrito na seção 2.1 pode levar à deposição de uma torta de filtro no lado a 
montante do geotêxtil, resultando em um processo de filtração determinado pelo acúmulo de queda de perda de 
carga através da torta de filtro (Fig. 1) , o que induz uma queda de pressão na lama. Para modelar essa queda de 
pressão, usamos uma equação desenvolvida para modelar o processo de separação sólido-líquido (Kozeny, 1927). Ao 
virar uma torta de filtro incompressível, a queda de pressão pode ser estimada por
Onde A é a área de filtração efetiva (m2), V é o volume de filtrado
(m3), t é o (s) tempo (s) de filtração, t! .pc é a queda de pressão através da torta de filtro (Pa), a é a resistência 
específica da torta de filtro (m / kg), Rm é a resistência do meio de filtro (m-i), e. é a concentração de lodo (kg / m3) 
e µ é a viscosidade da fase líquida da suspensão (N s / m2).
Integrar a equação diferencial leva a
O gráfico dos dados experimentais na forma de t / V versus V nos permite determinar a resistência específica da 
torta de filtro a e a resistência do meio de filtro Rm e verificar aproximadamente a suposição de que a torta de filtro 
é incompressível. A equação (4) usa t / V, que dá o inverso da taxa de filtração média ao longo do período medido e 
através da área de superfície do filtro no teste. O conhecimento de t / V facilita a avaliação da taxa de filtração ao 
longo do tempo, o que é útil para avaliar aplicações em grande escala.
2.3. Assentamento de partículas dentro da lama
Para um geotêxtil de filtro vertical, a sedimentação de partículas na lama no lado a montante do geotêxtil pode 
afetar a concentração de finos sólidos e a distribuição de tamanho que entram em contato com o geotêxtil. Este 
fenômeno depende dos diâmetros das partículas, das concentrações iniciais das partículas e / ou das condições de 
teste (vazão e comprimento da célula de filtração principalmente). Além disso, as propriedades de sedimentação dos 
sólidos finos que passam pelo geotêxtil filtrante irão determinar a área afetada pelo espalhamento das partículas a 
jusante.
A sedimentação de partículas em suspensão em um líquido depende das propriedades das partículas (forma, 
tamanho, peso específico, concentração) e do líquido (densidade, viscosidade, temperatura). Uma partícula de 
sedimentação atinge sua velocidade terminal quando a magnitude da força gravitacional é igual à magnitude da 
força de arrasto. A velocidade terminal depende da densidade do fluido, a área projetada da partícula em um plano 
normal à direção de sedimentação e um fator de arrasto. O fator de arrasto depende, entre outros parâmetros, do 
fator de forma, que fornece uma medida do desvio de uma forma esférica (um fator de forma unitário corresponde 
a uma esfera perfeita). Assumindo partículas esféricas, a velocidade terminal para partículas finas que se 
sedimentam na água pode ser estimado usando a lei de Stokes, que é válida para um número de Reynolds entre 10-5 
e 2:
Na Equação (5), V, é a velocidade terminal das partículas de sedimentação (m / s), Di, é o diâmetro hidráulico das 
partículas (m), g é a aceleração devido à gravidade (m / s2), Pp é a densidade da partícula (kg / m3), Pw é a 
densidade da água (kg / m3) e µ é a viscosidade do líquido (N s / m2).
A equação (5) assume que as partículas se assentam sem qualquer interferência de outras partículas (sedimentação 
discreta). Dadas altas concentrações de partículas (maiores que 0,1 o / o por volume), a velocidade de sedimentação 
é reduzida em comparação com a velocidade para sedimentação discreta por causa do aumento na viscosidade 
aparente e densidade de fluido (sedimentação impedida). A velocidade de sedimentação impedida pode ser 
estimada a partir da velocidade de sedimentação terminal aplicando um fator de correção:
onde Vh é a velocidade de sedimentação impedida das partículas (m / s), V, é a velocidade de sedimentação terminal 
das partículas (m / s), e é a razão entre o volume de líquido e o volume de lama en é um expoente adimensional ( n = 
3,65 para e> 0,6) (Lydersen, 1979).
3. DESCRIÇÃO DO ESTUDO EXPERIMENTAL
O experimento foi desenhado para facilitar o estudo sistemático de como as características do geotêxtil afetam a 
formação da torta de filtro. Os principais parâmetros que regem tais sistemas de filtração incluem, mas não estão 
limitados ao tipo de fluxo de água, a distribuição de tamanho de partícula, a concentração de partícula e as 
características do geotêxtil (por exemplo, tamanho de abertura, permeabilidade normal ao plano e estrutura 
dimensional). Os vários parâmetros do procedimento de teste e as premissas correspondentes são apresentados a 
seguir.
3.1. Suposições, parâmetros de teste e condições de teste
3.1.1. Tipo de solo usado para os testes de filtração
Espera-se que o tipo de solo em suspensão influencie fortemente o comportamento de filtração. O solo pode ser 
descrito por várias! parâmetros como distribuição de tamanho de partícula, tipo de partícula, forma de partícula e / 
ou teor de argila de partícula e índice de plasticidade. Como primeiro passo, para reduzir o número de testes, 
verificamos apenas como o formato da curva de granularidade afeta a filtração para dois tipos de solo: uniforme e 
bem graduado. Uma caulinita e um solo de lodo são combinados para criar os dois solos usados ​​nesses testes.
A Fig. 2 e a Tabela 1 apresentam as distribuições de tamanho de partícula dos dois solos usados ​​nesses testes. O solo 
A é uma caulinita com granularidade uniforme (CU = 4,5) e o solo B, que é a combinação de caulinita e silte (CU = 
13), é um solo fino e bem graduado.
(Fig. 2. Distribuição granulométrica mostrando a fração de partículas que passam pelo filtro geotêxtil em função do 
diâmetro da partícula para os dois solos usados nos testes de filtração.
tabela 1
Distribuição de tamanho de partícula para solos usados em testes de filtração.)
3.1.2. Propriedades do lodo, concentração de partículas e condições de fluxo
Os dois solos foram testados em diferentes concentrações de partículas e condições de fluxo. Para as concentrações 
mais baixas, um fluxo de lodo constante foi usado. Um fluxo de 0,5 L / min foi mantido até que uma pressão de 40 
kPa fosse atingida no lado a montante do filtro geotêxtil, após o que o teste continuou com uma altura manométrica 
constante. Para as concentrações mais altas, foi usada uma carga constante (com um máximo de 10 kPa). A vazão de 
0,5 L / min foi escolhida para se adaptar às dimensões da célula e à faixa de concentrações de sólidos (70-300 g / L) e 
para separar bem o comportamento de filtração e sedimentação dentro da célula. Nos dois estudos que envolveram 
testes de filtração em fluxo constante, Faure et ai. (2006) aplicaram em seu estudo uma vazão de cerca de 5 L / min 
para lodo com concentração de sólidos de 0,1 a 1 g / L e Sabiri et ai. (2017) aplicaram em seu estudo uma taxa de 
fluxo de 0,14 a 0,5 L / min para lodo com concentração de sólidos de 1 g / L. Assim, a vazão de 0,5 L / min é a mesma 
ordem de magnitude obtida em estudos de laboratório anteriores, mas é menor que a vazão real usada para encher 
um tubo de desidratação (Yee et al., 2012).A Tabela 2 apresenta as diferentes condições em que os testes foram realizados.
3.1.3. Dispositivo de teste e configuração do aparelho
A Fig. 3 e a Fig. 4 apresentam a célula de teste usada para filtrar o lodo. Um tanque rio acima com uma agitação 
também! manteve uma concentração predefinida constante e uniforme de finos na lama de entrada. O sistema de 
bombeamento monitorado controlava as condições de fluxo na entrada da célula de filtração. Um sensor de pressão 
foi fixado no topo da célula. O geotêxtil de filtração de 150 mrn-diarneter foi mantido por uma grade metálica para 
evitar deformação do geotêxtil durante o teste. O lodo que passou pelo geotêxtil foi regularmente pesado durante o 
teste de filtração e coletado para posterior análise.
Observe que a célula (volume 8,8 x 10-3 m3) foi orientada horizontalmente e o geotêxtil de filtração verticalmente. 
Nesta configuração, o comportamento de sedimentação e sedimentação é separado do comportamento de filtração.
Tabela 2 Premissas de fluxo e concentrações de finos sólidos usados nos testes.
Fig. 3. Princípio da célula de teste usada para filtrar lodo (sem escala).
Fig. 4. Vista da célula de teste antes do enchimento com lodo.
3.2. Geotêxteis testados e condições de teste correspondentes
A Tabela 3 e a Tabela 4 resumem as características dos vários geotêxteis testados e a configuração correspondente 
dos testes. Para avaliar a influência de diferentes estruturas com tamanhos de abertura característicos semelhantes, 
testamos uma peneira metálica (W-2; 090 = 63 µm; identificada por um asterisco na Tabela 3) para simular um 
geotêxtil tecido com um tamanho de abertura característico de 50- 60 µm. Esta abordagem foi usada devido à 
dificuldade de encontrar um geotêxtil tecido com uma abertura tão pequena.
Tabela 3 : Principais características físicas e hidráulicas dos diversos geotêxteis testados.
Tabela 4: Solos testados com vários geotêxteis, condições hidráulicas e concentrações de finos.
4. RESULTADOS EXPERIMENTAIS DO ESTUDO DE FILTRAÇÃO
Um primeiro conjunto de testes dos vários geotêxteis foi feito sob condições de fluxo constante e queda constante e 
com diferentes concentrações de solos e finos. Esses testes foram interrompidos quando a inspeção visual indicou 
que as multas haviam parado de passar. Essa abordagem nos permitiu estudar como o geotêxtil determina a 
filtração (seção 2.1). Para especificar as características de filtração quando determinadas pela torta de filtro e para 
condições de pressão constante (seção 2.2), alguns testes foram repetidos com uma duração mais longa (até 90 
min).
4.1. Observações e parâmetros monitorados para caracterizar a filtração controlada por geotêxtil
O primeiro conjunto de testes permite determinar e comparar as características da filtração quando controlada pelo 
geotêxtil. Portanto, observações detalhadas e parâmetros específicos ligados a esta fase específica do sistema de 
filtração foram acompanhados e analisados.
Tabela 5: Para condições de fluxo constante, a eficiência do sistema é dada em termos de porcentagem da lama 
acumulada que passa pelo filtro por massa acumulada teórica de sarne. "cnf 'e" cfnst "indicam respectivamente" 
célula não preenchida "e" célula preenchida, mas o filtro não está estabilizado ".
4 .1.1. Observações de diferentes comportamentos de filtração
Dependendo do tipo de geotêxtil, da concentração e das condições hidráulicas, ocorrem diferentes comportamentos 
de filtração:
- Quando uma grande quantidade de lodo passa pelo geotêxtil, a célula não pode ser preenchida e uma filtração 
estável não é estabelecida.
- Quando uma quantidade limitada de lodo passa pelo geotêxtil, a célula se enche e um dos dois seguintes sistemas 
estáveis ​​é estabelecido:
- o geotêxtil fica quase completamente obstruído após um certo período; sem finos, mas também quase nenhuma 
água passa pelo geotêxtil até o final do teste;
- um sistema de filtração estável é estabelecido; após um certo período, a água ainda passa pelo sistema e um fluxo 
relativamente pequeno de finos passa ou alguns finos continuam a passar.
Para as menores concentrações de finos e para fluxo constante, a Tabela 5 apresenta a razão da massa cumulativa 
do fluxo de lodo através do geotêxtil para a massa cumulativa teórica do fluxo de lodo através do geotêxtil. A 
abreviatura "cnf '' (para" célula não preenchida ") indica que a célula não foi preenchida após o teste, e a 
abreviatura" cfnst "indica que a célula foi preenchida, mas o filtro não era estável. Na grande maioria dos casos, a 
célula não pode ser preenchida, o que significa que os tamanhos de abertura do geotêxtil são muito grandes para 
criar um filtro e / ou que a concentração de finos no lodo é muito baixa.
Da mesma forma, para as maiores concentrações de finos e para condições de constante, a parte 1 da Tabela 6 
indica se os sistemas eram estáveis, conforme determinado com base na evolução da massa do lodo que passa pelo 
filtro e / ou da massa de finos que passa pelo filtro.
A Fig. 5 (a) mostra uma vista da célula de filtração típica no final do teste (NWTB-1, condição de fluxo constante, solo 
A a 200 g / L) e a Fig. 5 (b) mostra uma vista de um geotêxtil de filtro no final de teste (NWMB-2, condição de fluxo 
constante, solo B a 200 g / L). Da Fig. 5 (a) pode-se observar que a torta de filtro está bem formada, apesar do 
assentamento das partículas. Da Fig. 5 (b) pode-se observar que o geotêxtil filtrado não foi capaz de criar uma torta 
de filtro e, portanto, a célula não foi preenchida. Com uma célula vertical (e geotêxtil de filtro horizontal), a 
sedimentação e sedimentação de partículas mais grossas no geotêxtil de filtro provavelmente teriam induzido a 
formação de torta de filtro. A Fig. 5 confirma o benefício da orientação vertical do geotêxtil para estudar a criação da 
torta de filtro, separando a filtração da sedimentação e sedimentação de finos dentro da célula.
4.1.2. Parâmetros monitorados para caracterizar filtração controlada por geotêxtil
Quando a filtração é estabelecida, pode-se avaliar e comparar o comportamento dos vários sistemas com base nos 
três critérios dados na introdução.
Tabela 6: Para condições de pressão constante, nível de estabilização do sistema observado no primeiro conjunto de 
testes conforme determinado pela evolução no tempo da massa de lodo que passa pelo filtro e / ou da massa de 
finos que passa pelo filtro. "S" indica um sistema estabilizado (isto é, os finos são bloqueados pelo filtro após um 
certo tempo) e "U-S" indica um sistema não estabilizado (ou seja, os finos continuam a passar pelo filtro ao longo do 
tempo).
4.2. Resultados dos experimentos: comparação dos vários geotêxteis
Esta análise considera apenas os testes que permitiram caracterizar o determinado sistema de filtração: para 
condições de fluxo constante, excluem-se os testes em que a célula não foi preenchida, pois neste caso 
consideramos que não foi estabelecido nenhum sistema de filtração estável.
4.2.1. Eficiência de filtração de massa cumulativa que passa pelo geotêxtil
4.2.1.1. Condições de fluxo constante. 
Para o solo B bem graduado, os dados fornecidos na Tabela 5 mostram que, devido às baixas concentrações na 
maioria dos testes, a célula não foi preenchida. As partículas mais grossas se assentaram na célula antes de 
chegarem ao filtro geotêxtil, e então as partículas mais finas em suspensão que alcançaram o filtro eram muito 
pequenas para serem filtradas e / ou para criar uma torta de filtro. A Fig. 5 mostra uma vista da célula após o teste 
em condições de fluxo constante; o efeito da sedimentação e sedimentação dentro da célula é aparente. Uma 
grande quantidade de finos encheu a metade inferior da célula. É interessante avaliar o assentamento teórico das 
partículas durante o teste. O fluxo constante Fw = 0,5 L / min; portanto, considerando o diâmetro de 150 mm da 
célula e seu comprimento de 500 mm, o "tempo de trânsito" t, necessário para que uma partícula fina transite da 
entradada célula para a superfície do filtro geotêxtil é de 17 min, 40 s. Considerando que (1) a entrada da célula é 
oposta ao filtro no topo da célula (Fig. 3) e que (2) a velocidade de sedimentação das partículas pode ser calculada, 
assumindo que as partículas são esféricas, o tamanho de as partículas capazes de atingir o filtro podem ser 
determinadas. Claramente, ao longo da duração do teste, as partículas mais grossas enchem a célula 
progressivamente a partir do fundo, o que reduz o volume efetivo da célula e, assim, reduz o tempo de trânsito t, 
dos finos, assumindo que o fluxo Fw permanece constante em 0,5 L / m.
No entanto, em uma primeira abordagem, o início do teste, quando as partículas mais grossas ainda não começaram 
a preencher o fundo da célula, é avaliado da seguinte maneira: A equação (5) assume que as partículas são esféricas. 
O efeito da alta concentração de partículas na velocidade de sedimentação é levado em consideração de acordo com 
a Equação (6) e permite que a sedimentação obstruída teórica Stheo h (tJ durante o tempo de trânsito seja 
determinada em função do diâmetro da partícula. Se Stheo h (tJ exceder o diâmetro da célula, a partícula 
correspondente não atingirá o filtro. A Tabela 7 mostra que, teoricamente, se as partículas forem consideradas 
esféricas, as menores partículas (por exemplo, com diâmetro Di = 10µm ou menor) chegarão ao filtro, mas as 
partículas maiores (por exemplo, com um diâmetro Dh = 20 µm ou maior) não alcançarão o filtro e se acumularão na 
parte inferior da célula.
Fig. 5. (a) Vista da célula de filtração típica no final do teste (NWTB-1, condição de fluxo constante, solo A a 200 g / 
L). (b) Vista de um geotêxtil de filtro no final do teste (condição de fluxo constante NWMB-2, solo B a 200 g / 1).
Tabela 7 Dependência da sedimentação impedida teórica Sh durante o "tempo de trânsito" do diâmetro teórico da 
partícula Vi, e da concentração de lodo, e., Para os solos A e B.
Considerando (i) que 20% das partículas com granulometria inicial do solo B e que passam pelo filtro têm diâmetro ,, 
;; 1 O µm e (ii) que apenas parti-los com diâmetro ,, ;; 1 O µm atingir o filtro, o sistema de filtração deve 
teoricamente produzir um lodo com partículas finas (,, ;; 10 µm) com uma concentração de finos muito inferior à 
concentração nominal: 14 g / L (em vez de 70 g / L nominal ), 20 g / L (em vez de 100 g / L nominal), 40 g / L (em vez 
de 200 g / L nominal) e 60 g / L (em vez de 300 g / L nominal).
No entanto, com essas condições muito específicas, a Tabela 5 mostra que apenas o geotêxtil NWTB-1 permite a 
retenção de finos em suspensão e a criação de um sistema de filtração para as duas maiores concentrações nominais 
(200 e 300 g / L). Este resultado provavelmente está relacionado ao pequeno tamanho da abertura e à estrutura 
específica deste geotêxtil. Por outro lado, para o solo uniforrn A, uma melhor filtração ocorre devido à criação de um 
sistema de filtração na maioria dos testes (ver Tabela 5). Este resultado provavelmente está relacionado ao tipo e 
tamanho das partículas. Nesse caso, a Fig. 2 mostra que 80% das partículas do solo A têm menos de 1 µm de 
diâmetro. Se, como para o solo B, as partículas podem ser consideradas esféricas, a avaliação da sedimentação das 
partículas no interior da célula durante os testes é semelhante. Nesse caso, conforme apresentado na Tabela 7, 80% 
das partículas em suspensão na célula atingiriam o filtro geotêxtil, o que explica a formação da torta de filtro na 
maioria dos testes. Assim, os dados da Tabela 5 suportam as seguintes conclusões, extraídas para os geotêxteis de 
filtro testados, solos e condições experimentais (taxa de fluxo, comprimento da célula de filtração, etc.):
Os geotêxteis com tamanhos de abertura maiores (NWMB-1; 090 = 91 µm e W-1; Ügo = 109 µm) não podem 
bloquear os finos e a célula não pode ser preenchida.
- Para os demais geotêxteis, ocorre filtragem, mas a massa do lodo que passa pelo filtro é menor que a previsão 
teórica. A classificação dos geotêxteis daqueles com uma grande redução em comparação com a teoria para aqueles 
com uma pequena redução dá, assumindo igual concentração (100 g / L): NWTB-2, NWTB-1, NWMB-2 e W-2. Da 
mesma forma, para o geotêxtil NWTB-1, menos lama passa pelo filtro à medida que a concentração aumenta. Esses 
resultados também são refletidos na Fig. 6, usando a razão de eficiência, que é a massa sólida retida na célula de 
filtração dividida pela massa do lodo que passa pelo geotêxtil.
Fig. 6. (a) Em condições de fluxo constante e para o solo A, a razão entre a massa sólida retida na célula de filtração e 
a massa de lodo que passa pelo geotêxtil em função da concentração inicial de lodo e para diversos níveis. filtros 
geotêxteis. (b) Sarne as panei (a), mas para o solo B e para o filtro geotêxtil único. Ambos os painéis referem-se à 
fase em que a filtração é controlada pelo geotêxtil.
Fig. 7. (a) Massa de lodo que passou pelo filtro no final do teste em função da concentração inicial de lodo para 
quatro filtros de geotêxtil. O solo B foi usado para esses testes, que foram feitos em condições de queda constante. 
(b) Sarne como panei (a) mas para massa sólida em vez de massa de lama. Ambos os painéis referem-se à fase em 
que a filtração é controlada pelo geotêxtil.
Esses resultados são obtidos para a vazão de 0,5 L / min. Uma vazão maior ou menor teria alterado o tempo de 
trânsito necessário para que uma partícula fina transitasse da entrada da célula para a superfície do filtro geotêxtil e, 
portanto, no que se refere ao fenômeno de sedimentação, as condições para criar uma torta de filtro.
4.2.1.2. Condição de cabeça constante. 
Para o solo B bem graduado, a parte 1 da Tabela 6 mostra que, para um grande número de testes (11 de 20) o 
sistema de filtração não se estabilizou e uma grande quantidade de finos continuou a passar pelo filtro geotêxtil no 
final do teste. No entanto, o número de testes onde sistemas de filtração estáveis ​​desenvolvidos fornecem dados 
suficientes para comparar o comportamento desses sistemas de filtração. Conforme apresentado na seção 2.2, um 
sistema de filtração pode ser avaliado pela quantidade de lodo que passa por ele e, mais precisamente, pela massa 
de partículas que por ele passam (este é o primeiro critério definido na introdução). Por severa! geotêxteis, a Fig. 7 
compara a massa da lama que passou pelo geotêxtil dado no final do teste como uma função da concentração inicial 
de lama (os testes foram interrompidos com base na observação visual) e para condições de pressão constante. 
Esses resultados permitem que os diferentes geotêxteis sejam comparados:
- A massa do lodo, e da mesma forma a massa dos finos, que passa por um geotêxtil diminui com o aumento da 
concentração de finos no lodo; isso pode ser explicado por uma formação mais rápida da torta de filtro em contato 
com o geotêxtil devido à maior concentração de finos no lodo.
- Os geotêxteis com tamanho de abertura maior (por exemplo, NWMB-1) permitem que mais lama e, portanto, mais 
finos, passem durante o teste.
- Os geotêxteis com menor tamanho de abertura (por exemplo, NWTB-1, W-2, NWMB-2) reduzem a massa de finos 
que passam pelo filtro durante o teste, enquanto a massa do lodo que passa não é desprezível, o que significa que a 
água passa pelo sistema de filtração estabelecido.
- Se geotêxteis com estrutura termicamente ligada permitem uma melhor estabilização do que geotêxteis 
mecanicamente ligados, parece que, para uma dada estrutura geotêxtil, um pequeno tamanho de abertura é um 
parâmetro chave para criar um sistema de filtração estável, o que é confirmado pelo melhor comportamento de 
NWTB-1 e NWTB-2 (090 <50 µm) em comparação com NWTB-3 e NWTB-4 (090 = 61 e 140 µm) para a estrutura 
termicamente ligada e NWMB-2 (090 = 54 µm) em comparação com NWMB-1 (090 = 91 µm).
- Comparando os resultados dos geotêxteis NWTB e W de um lado e dos geotêxteis NWMB do outro, e considerando 
que as constrições geralmente variam entre 25e 50 para geotêxteis não tecidos limitados mecanicamente e são 
iguais ou próximos da unidade para tecidos e termicamente geotêxteis não tecidos aderidos, o número de 
constrições não pode ser considerado um parâmetro relevante para avaliação da filtração de finos em suspensões.
No entanto, como o tempo necessário para criar uma torta de filtro depende do tipo de geotêxtil, é interessante 
avaliar os fluxos médios que passam pelo geotêxtil (fluxo de lodo, finos sólidos e água) e estudar como esses 
parâmetros evoluem (este é o segundo critério definido na introdução). Para a segunda série de testes, que durou 90 
min (Tabela 6, parte 2), três parâmetros tornaram-se lineares com o tempo assim que o sistema de filtragem foi 
estabelecido e assim permaneceram até o final do teste (90 min). Os testes foram finalizados após correr por 90 min. 
Na Tabela 6, parte 2, o asterisco corresponde a um teste que começou com condições de fluxo constante e, quando 
a pressão na célula atingiu 10 kPa, continuou com condições de pressão constante. O tempo necessário para 
estabelecer o sistema de filtragem pode depender do geotêxtil; o tempo máximo observado foi de 12 min.
A Tabela 8 apresenta a massa média de lodo, massa sólida e massa de água que passa pelo filtro geotêxtil depois que 
a célula é preenchida e o sistema de filtro é criado. A parte (a) da Tabela 8 compara a concentração de finos na lama 
para diferentes geotêxteis (C, = 500 g / L). Os geotêxteis com o menor tamanho de abertura (NWTB-1 e W-2) 
bloqueiam os finos e deixam a água passar, enquanto o geotêxtil com o maior tamanho de abertura (NWMB-2) 
continua a deixar os finos passarem a uma taxa constante até o final do teste. Parte (b) da Fig. 6 mostra a influência 
da concentração de sólidos do lodo para o geotêxtil NWTB-1. Para todas as concentrações iniciais testadas (C, = 400, 
500 e 700 g / L), nenhum fino passa pelo geotêxtil e a quantidade de água que passa pelo geotêxtil diminui à medida 
que a concentração inicial aumenta. Essas observações sugerem que as características da torta de filtro podem 
depender tanto da concentração de finos no lodo quanto do tipo de geotêxtil. Uma caracterização preliminar das 
tortas de filtro é apresentada na seção 4.3.
Para avaliar o impacto ambiental do efluente conforme definido na introdução, olhamos para a eficiência do filtro, 
que é definida como a razão entre a massa sólida na célula de filtração e a massa de lodo que passou pelo geotêxtil. 
Essas quantidades foram medidas no final da fase em que a filtração foi determinada pelo geotêxtil e depois durante 
a fase em que a filtração foi determinada pela torta de filtro (segundo critério definido na introdução). Uma 
proporção mais alta corresponde a uma melhor eficiência do filtro (Fig. 8). Uma tendência geral é aparente em que o 
tamanho de abertura menor corresponde a melhor eficiência e, para tamanhos de abertura semelhantes, a 
estrutura termicamente ligada oferece a melhor eficiência. Esta tendência é analisada mais profundamente junto 
com a caracterização das tortas de filtro na seção 4.3.
Tabela 8 Em condições de queda constante e para o solo B, a tabela fornece a massa média do lodo e a massa sólida 
média que passa pelo filtro geotêxtil após o enchimento do solo. (a) Comparação de diferentes geotêxteis para uma 
dada concentração sólida de finos na lama (C. = 500 g / 1) e (b) comparação da concentração sólida de finos na lama 
para o geotêxtil NWTB-1.
Fig. 8. (a) Razão entre a massa sólida na célula de filtração e a massa de lodo que passa pelo filtro geotêxtil durante o 
teste em função da concentração inicial de lodo e para quatro filtros de geotêxtil. Os testes foram feitos em 
condições de queda constante, solo B usado e a filtração foi controlada pelo geotêxtil. (b) Razão de Sarne como em 
panei (a) mostrada como uma função do tempo desde o início da filtração. A concentração de finos era C, = 500 g / L 
e a filtração foi controlada por torta de filtro.
A Fig. 9 mostra os resultados obtidos para o solo A. uniforme. Para o solo B, a primeira série de testes permite que os 
diferentes geotêxteis sejam comparados; os resultados mostram que tanto a massa do lodo quanto a massa dos 
finos que passam pelo geotêxtil diminuem com o aumento da concentração de finos no lodo. Os geotêxteis com 
tamanho de abertura maior (por exemplo, NWMB-1) permitem que mais lodo passe durante o teste e, portanto, 
mais finos, enquanto os geotêxteis com tamanho de abertura menor (por exemplo, NWTB-1, W-2, NWMB-2) reduzir 
a massa de finos que passam. No entanto, os resultados da eficiência do filtro para o solo A são menos sistemáticos 
do que para o solo B.
A Tabela 9 mostra o efeito da concentração de sólidos da lama para o geotêxtil NWTB-1 avaliada com base na 
segunda série de testes (ou seja, os testes de 90 min). Como no caso do solo B, os resultados do geotêxtil NWTB-1 
indicam que não há passagem de finos e que o fluxo de água que passa diminui com o aumento da concentração 
inicial de finos. No entanto, para o solo uniforme A, a massa total do lodo que passa é menor do que para o solo bem 
graduado B. Essas observações confirmam a utilidade da caracterização preliminar das tortas de filtro na seção 4.3, 
que deve ajudar a melhor compreender o comportamento local do processo de filtração.
Fig. 9. (a) Massa sólida que passa pelo filtro de geotêxtil durante o teste em função da concentração inicial de lodo e 
para quatro geotêxteis. (b) Razão entre a massa sólida na célula de filtração e a massa de lodo que passa através do 
filtro geotêxtil durante o teste em função da concentração inicial de lodo e para cinco geotêxteis. Para ambos os 
paneis (a) e (b), os testes foram feitos sob condições de queda constante, solo usado A e a filtração foi controlada 
pelo geotêxtil.
4.2.2. Distribuição de tamanho de partícula de solos que passam pelo filtro
Os resultados dos testes realizados na estabilização do sistema de filtração e na formação da torta indicam que a 
massa de finos que passou permaneceu muito baixa; assim, não foi possível medir com precisão a distribuição 
granulométrica do solo que passou pelo filtro. Portanto, foram feitas medições para testes nos quais uma massa 
razoável de solo passou pelo filtro. Assim, em alguns dos testes utilizados para esta avaliação, o sistema de filtração 
não estava estabilizado, de modo que o geotêxtil estava servindo mais como peneira do que como filtro. Para o solo 
B, a Fig. 10 mostra a distribuição de tamanho de partícula medida do solo que passa pelo filtro em condições de 
fluxo constante. A análise das distribuições de tamanho de grão deste solo mostra que, para todos os geotêxteis não 
tecidos com pequenos tamanhos de abertura (<50-91 µm), o solo consiste em partículas finas de diâmetro inferior a 
10 µm, que não são bloqueadas pelo geotêxtil na ausência de uma torta de filtro. Para geotêxteis tecidos com um 
tamanho de abertura maior (109 µm), partículas maiores com diâmetros de até 30-40 µm passam pelo geotêxtil, 
confirmando que, sem uma torta de filtro, o geotêxtil atua como uma peneira. Nesse aspecto, esses resultados 
confirmam a vantagem dos geotêxteis com pequeno tamanho de abertura.
4.3. caracterização preliminar da torta de filtro
Esta caracterização está ligada ao terceiro critério descrito na introdução (ou seja, uma vez formado, o bolo de filtro 
deve ser o mais permeável possível). Para a segunda série de testes de 90 min, a Fig. 11 mostra a massa da lama que 
passa pelo geotêxtil dado em função do tempo. Para o geotêxtil NWMB-2, os finos continuam a passar pelo geotêxtil 
durante toda a duração do teste, enquanto os geotêxteis NWTB-1 e W-2 bloqueiam os finos após um certo tempo, 
mas ainda permitem que a água passe, confirmando que o filtro o comportamento do bolo deve ser avaliado com 
mais precisão. Conforme discutido na seção 2.2, durante o teste, quando a torta de filtro aparece na face a 
montante do geotêxtil, o processo de filtração é controlado pelo aumento da perda de carga,que leva a uma queda 
de pressão na torta de filtro. Esta queda de pressão pode ser estimada pela Equação (4), e a interpretação do gráfico 
experimental t / V versus V permite que a resistência específica da torta de filtro a seja determinada. A Fig. 12 
mostra os gráficos de t / V versus V para o geotêxtil NWTB-1 (para ambos os solos A e B e para várias concentrações) 
e para vários geotêxteis para o solo B e uma concentração de 500 g / L (ver Tabela 6, parte 2). No estágio inicial da 
filtração, as curvas são não lineares com uma tendência decrescente que pode ser interpretada como o período de 
estabilização da torta de filtro. Após esse período (delimitado por uma seta preta nos gráficos), a torta de filtro está 
bem estabelecida e o modelo descrito pela Equação (4) pode ser aplicado. Em outras palavras, as curvas tornam-se 
lineares com inclinação positiva. Este uso da Equação (4) para modelar os testes de filtragem é validado para os solos 
A e B e para todos os três filtros geotêxteis (NWTB-1, NWMB-2, W-2). De acordo com Leu (1986), a resistência 
específica do bolo de filtro a varia de 1 x 109 m / kg (para filtração fácil) a 1 x 1013 m / kg (para filtração difícil). 
Assumindo uma viscosidade de 1,002 x 10-3 N s / m2, a Tabela 10 mostra a resistência específica do bolo de filtro 
conforme determinado pela segunda série de testes de 90 minutos. O asterisco duplo corresponde a um teste que 
foi iniciado em condições de fluxo constante e, ao atingir 10 kPa no interior da célula, continuou em condições de 
fluxo constante. O teste foi finalizado após uma duração total de 90 min.
A resistência específica da torta de filtro para o solo B bem graduado está entre 8,8 x 108 e 3,6 x 1010 m / kg para 
todos os geotêxteis e concentrações testadas, enquanto que para o solo A uniforme os valores calculados são 
maiores: entre 4,7 x 1011 e 1,1 x 1012 m / kg. Esses resultados são encorajadores, pelo menos para o solo bem 
graduado para o qual as resistências de bolo de filtro específicas NWTB-1, NWMB-2 e W-2 a são calculadas para se 
encontrarem na faixa de filtração fácil. Observe que o pressuposto de incompressibilidade associado à equação de 
Kozeny (1927) ainda precisa ser verificado. A compressibilidade da torta é dada pela inclinação da curva
onde a é a resistência específica da torta de filtro e '1Pr é a queda de pressão através da torta de filtro. A faixa de 
compressibilidade da torta varia de zero para tortas incompressíveis até próximo da unidade para tortas altamente 
compressíveis. Para bolos de filtro incompressíveis, a taxa de filtração é diretamente proporcional à pressão de 
filtragem, a superfície de filtragem, a viscosidade e a quantidade de bolo. Para um bolo compressível, a taxa de 
filtração não aumenta proporcionalmente com o aumento da pressão. A medição da compressibilidade por testes 
em pressões diferentes (ainda não realizados neste estudo), ajudará a confirmar esta primeira abordagem para as 
resistências de torta de filtro específicas e avaliar como o aumento de pressão afeta as taxas de filtração. No 
entanto, esta primeira avaliação parece encorajadora e confirma que os geotêxteis que apresentam um bom 
comportamento em testes de longa duração devem continuar a ser investigados.
Fig.10 Distribuição do tamanho das partículas mostrada como fração das partículas que passam pelo filtro em função 
do diâmetro da partícula sob condições de fluxo constante e para o solo "b" A filtração foi controlada pelo geotêxtil.
Tabela 10 Resistência específica do bolo a medida na segunda série de testes, que durou 90 min.
FIG 11. (a) Massa de lama que passa pelo filtro geotêxtil em função do tempo desde o início da filtração e para três 
geotêxteis. Os testes foram realizados em condições de queda constante, com concentração de finos de 500 g / L, 
solo B e filtração controlada pela torta de filtro. (b) Sarne como panei (a) mas para massa sólida em vez de massa de 
lama.
Fig. 12. Inverso da taxa de filtração média do tempo em função do volume de filtrado para o filtro geotêxtil NWTB-1 
e vários! concentrações de finos para (a) solo A e (B) solo B. (e) Sarne as panei (b) mas para uma concentração de 
finos de Cs = 500 g / 1 e para vários filtros geotêxteis.
5. DISCUSSÃO E CONCLUSÕES
O presente estudo permite um melhor entendimento de como as características do geotêxtil afetam a filtração 
quando submetido a um fluxo de finos em suspensão e sem floculante, sendo o geotêxtil vertical versus o fluxo 
horizontal. Vários parâmetros foram analisados ​​e discutidos em detalhes: o tipo de solo (bem graduado ou 
uniforme), a concentração de finos (sete concentrações diferentes variando de 70 a 700 g / L), o tipo de fluxo de 
água (fluxo constante ou queda constante) e o tipo de geotêxtil (três tipos, a saber, não tecido termicamente ligado, 
não tecido agulhado e tecido). Com base na análise do solo retido e passado pelo geotêxtil filtrante, comparamos os 
diferentes sistemas de filtração. Essa abordagem levou a uma visão em três estágios dos sistemas geotêxteis para 
filtragem de partículas finas em suspensão: (1) estabilização do processo de filtração, com aumento significativo e 
rápido na concentração de sólidos a montante do geotêxtil; (2) uma perda inicial de finos através do geotêxtil que é 
de duração limitada, garantindo um efluente com um impacto ambiental aceitável; e (3) uma permeabilidade à água 
aceitável de longo prazo do sistema de filtração.
Os resultados do estudo experimental de fluxo constante mostram que a orientação horizontal da célula e a 
orientação vertical do geotêxtil permitem que a sedimentação / sedimentação seja separada da filtração. No 
entanto, essa orientação do dispositivo modifica e reduz a concentração de partículas em contato com o geotêxtil e 
explica o grande número de testes para os quais a célula não pôde ser preenchida. Além disso, a interpretação dos 
resultados dos testes em condições de fluxo constante foi feita seguindo a taxa de fluxo selecionada de 0,5 L / min, 
e, a alteração da taxa de fluxo poderia alterar as condições para criar uma torta de filtro.
Duas fases de filtração foram analisadas: (i) filtração controlada pelo geotêxtil e (ii) filtração controlada por uma 
torta de filtro. Para fluxo constante, quando a filtração é controlada pelo geotêxtil, as seguintes conclusões podem 
ser tiradas:
- Os testes utilizando o solo bem graduado B mostram que apenas o geotêxtil NWTB-1 retém os finos em suspensão 
e permite a criação de um sistema de filtração para as duas maiores concentrações (200 e 300 g / L); este resultado é 
atribuído tanto ao pequeno tamanho da abertura neste geotêxtil quanto à sua estrutura específica.
- Os testes usando o solo uniforme A mostram que
- os geotêxteis com tamanhos de abertura maiores (NWMB-1; 090 = 91 µm e W-1; 090 = 109 µm) não podem 
bloquear os finos e a célula não pode ser preenchida;
- para geotêxteis com tamanho de abertura 090 :: 5 63 µm, a filtração permite que menos massa de lodo passe do 
que o previsto pela teoria, e esta diferença de massa entre o experimento e a teoria é usada para classificar os 
geotêxteis (da maior diferença para a menor), para a concentração de sarne de 100 g / L, como NWTB-2, NWTB-1, 
NWMB-2, W-2;
- conforme a concentração aumenta, a massa da lama que passa pelo geotêxtil NWTB-1 diminui.
Quando a filtração é controlada por uma torta de filtro, para condições de pressão constante, os testes com o solo B 
bem graduado mostram que os seguintes resultados:
- Para uma concentração e. = 500 g / L de finos no lodo, os geotêxteis NWTB-1 e W-2 bloqueiam os finos e permitem 
a passagem de água, enquanto o geotêxtil NWMB-2 continua a permitir a passagem de finos até o final do teste; os 
tamanhos de abertura característicos de todos os três geotêxteis são muito pequenos (090: $ 63 µm), mas as 
estruturas são diferentes. O geotêxtil mais fino termicamente ligado (e peneira metálica) é menos poroso que o 
geotêxtil ligeiramente mais espesso ligado mecanicamente; esta diferençapode explicar os diferentes 
comportamentos de filtração.
- Para o geotêxtil NWTB-1 com concentrações iniciais CS. = 400, 500 e 700 g / L, nenhum fino passa e a massa de 
água que passa diminui à medida que a concentração inicial aumenta.
- Para avaliar a qualidade do efluente e determinar seu impacto ambiental, definimos a eficiência do filtro como a 
relação entre a massa sólida na célula de filtração e a massa de lodo que passou pelo geotêxtil. Foi demonstrado que 
o tamanho menor da abertura do geotêxtil leva a uma melhor eficiência do filtro. Além disso, dados geotêxteis com 
tamanho de abertura semelhante, uma estrutura termicamente ligada (mais fina e menos porosa) oferece a melhor 
eficiência de filtro.
Este trabalho propõe um método para avaliar preliminarmente a resistência específica da torta de filtro. A equação 
derivada da teoria da separação líquido-sólido mostrou-se capaz de fornecer um modelo apropriado para os testes 
de filtragem de lodo argiloso por meio de geotêxteis. Observe que este estudo não pôde verificar a suposição de 
uma torta de filtro incompressível. No entanto, se esta suposição for aceita, esta análise dá uma resistência 
específica da torta de filtro a = 8,8 X 108 a 3,6 x 1010 m / kg (para solo bem graduado), o que é promissor para os 
geotêxteis aqui avaliados.
Em conclusão, este estudo experimental mostra que a filtração por geotêxteis de finos em suspensão e sem 
floculantes continua a ser um tema delicado e requer uma avaliação aprofundada e um projeto adequado do 
geotêxtil. Os resultados são significativamente influenciados pela orientação do filtro geotêxtil (vertical ou 
horizontal) a partir da sedimentação das partículas durante o teste e a vazão selecionada para testes em condições 
de fluxo constante.
Para um solo bem graduado (como o solo B), quando a concentração de finos é baixa e as condições hidráulicas 
correspondem a fluxo constante, apenas o geotêxtil NWTB-1 permite que uma torta de filtro se construa 
progressivamente e se estabilize ao longo do tempo. Os outros geotêxteis testados não bloqueiam os finos. Quando 
as concentrações aumentam, e as condições hidráulicas correspondem a queda constante, os geotêxteis com o 
menor tamanho de abertura (NWTB-1 e W-2) produzem um sistema de filtro estabilizado que, após um curto 
período de tempo, bloqueia os finos em suspensão enquanto ainda deixa passagem de água. O outro geotêxtil 
(NWMB-2), que também leva à formação de uma torta de filtro, continua permitindo a passagem de finos durante 
todo o teste e, portanto, é inferior no que diz respeito aos critérios de filtragem a jusante.
Para solo uniforme A, os resultados dos testes mostram um desempenho relativamente bom dos geotêxteis 
funcionando corretamente com o solo bem classificado B. No entanto, a extrapolação para outros solos uniformes 
deve ser tratada com cuidado, pois os resultados dos testes correspondem ao posicionamento relativo de o 
diâmetro médio do solo e o tamanho característico da abertura dos geotêxteis, que no presente estudo podem ser 
considerados favoráveis. Outros valores relativos podem certamente dar resultados muito diferentes.
Considerando todos os testes realizados para este estudo, verifica-se que, para os solos testados, os geotêxteis 
delgados com os menores tamanhos de abertura (090 60 µm) apresentam os resultados mais promissores para 
filtragem de finos sem floculantes. Destes geotêxteis, a estrutura não tecida termicamente ligada fornece o melhor 
compromisso entre o tamanho da abertura e a espessura do geotêxtil e suporte adequado para uma torta de filtro 
para permitir a permeabilidade de longo prazo. Além disso, com um solo bem graduado, essa estrutura parece 
oferecer as melhores características de filtragem para a maior faixa de concentração de finos. Em termos de 
aplicações práticas, este estudo fornece resultados valiosos para a configuração que consiste em um filtro vertical 
filtrando um fluxo horizontal de lodo argiloso (por exemplo, arrastando sedimentos atrás de uma parede de 
filtragem, filtrando lodo argiloso contra a encosta lateral de uma lagoa de rejeitos, ou filtrando lodo argiloso injetado 
em um tubo têxtil).
Reconhecimentos
Os autores agradecem a Hajer Bannour (Irstea) pela importante participação neste trabalho e pela realização de 
alguns dos testes apresentados neste artigo.