Efeitos das Propriedades Físicas do Solo na Estimativa da Condutividade Térmica (Effects of soil physical properties in estimation of thermal conductivity)

Abstract

Muitos esforços foram realizados para desenvolver modelos afim de predizer a condutividade térmica do solo baseados em parâmetros mais fáceis de serem determinados. Entretanto, muitos modelos necessitam da especificação de parâmetros, que na maioria deles variam no tempo e no espaço, e muitas vezes são obtidos por meio de experimentos in situ. Algumas especificações dessas propriedades afetam significativamente o comportamento do modelo, fazendo-se necessário a sua calibração. O objetivo deste trabalho foi determinar a influência das umidades residual e saturada, da porosidade, do conteúdo de quartzo e da densidade aparente do solo, na caracterização térmica do solo, pela metodologia proposta por Johansen. Observou-se que o modelo apresentou resultados para a condutividade térmica em duas regiões distintas, definidas pela observação do critério de aceite do número de Kersten. Os parâmetros que mais afetam a condutividade térmica do solo na ordem são: a umidade residual, o conteúdo de quartzo, a umidade saturada, a densidade do solo e a porosidade. O modelo apresenta uma grande sensibilidade a baixos teores de umidade volumétrica, menores ou iguais a 0,10 cm³/cm³, independentemente dos valores dos parâmetros analisados. Também se ressalta que quando a umidade residual for considerada, deve-se evitar o uso do modelo Johansen para valores nas proximidades a ela.

A B S T R A C T

Many efforts have been made to develop models in order to predict the thermal conductivity of soil based on the easiest parameter to be determined. However, many models require the specification of parameters that at most of them varies in time and space, and are often obtained by experiment in situ. Some specifications of these properties significantly affect the model behavior, making it necessary to its calibration. The objective of this study was to determine the influence of residual and saturated moisture, porosity, quartz content and soil bulk density, of the ground thermal characterization, in the Johansen’s model. It was observed that the model presented results for thermal conductivity into two distinct regions, by Kersten’s number. The parameters that affect the thermal conductivity of soil in order are: the residual moisture, the quartz content, saturated humidity, soil bulk density, and porosity. The model features a high sensitivity to soil moisture content, less than or equal to 0.10 cm³/cm³, independent of the values of the parameters analyzed. It also points out that when the residual moisture is considered, should avoid the use of the Johansen model for values near to it.

Keywords: Johansen’s model, modeling, Sensibility