Permeabilidade de sistemas porosos

Permeabilidade de sistemas porosos

https://www.fao.org/fishery/docs/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706e/x6706e09.htm

Atualmente existem muitos trabalhos que tratam da análise do sistema poroso do solo através da tomografia computadorizada de raios X (XCT). No entanto, um número reduzido de estudos se concentra na modelagem da permeabilidade intrínseca (k) de meios porosos complexos, como o solo, com base em imagens tridimensionais (3D) de alta resolução. A determinação de k é fundamental para o entendimento de diversos processos que ocorrem no solo, como a transmissão da água e do ar.

O artigo intitulado “An analysis of three XCT-based methods to determine the intrinsic permeability of soil aggregates” compara três métodos baseados em XCT para estimar o k do sistema poroso de agregados do solo, sendo eles: i) Simulação baseada em volume finito (APES – Absolute Permeability Experiment Simulation), ii) Parametrização baseada no método de Kozeny-Carman ( IBP-KC) e iii) Modelo de rede de poros (PNM). A imagem 3D considerada na comparação dos métodos foi adquirida na linha de luz de microtomografia de raios-X do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), com tamanho de voxel de 1,64 μm.

O APES foi considerado método de referência por ser menos dependente da configuração dos parâmetros de entrada. APES e PNM demonstraram serem mais demorados que o IBP-KC, sendo o primeiro mais demorado entre todos para o cálculo de k. O PNM apresentou a desvantagem de maior sensibilidade a ramificações de poros finos, resultando em valores irreais de k e exigindo a desconexão de um poro mais fino para obter permeabilidades comparáveis ​​às obtidas por APES.

Este estudo demonstrou que uma boa alternativa para calcular k para grandes conjuntos de dados de imagem é calibrar métodos mais rápidos (por exemplo, IBP-KC e PNM) contra um método de referência mais lento, mas mais confiável (por exemplo, APES), usando pelo menos uma imagem 3D, antes aplicando os métodos mais rápidos nas imagens restantes do conjunto de dados.

O artigo foi assinado pelas Dras. Talita R. Ferreira e Nathaly L. Archilha do LNLS e pelo Prof. Dr. Luiz F. Pires do grupo FASCA da UEPG.

O artigo contou com financiamento parcial do LNLS e do CNPq (processos 304925/2019-5 e 404058/2021-3).