Drenos Subterrâneos e Envoltórios

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Drenos Subterrâneos -
Envoltórios
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6. DRENOS SUBTERRÂNEOS -
ENVOLTÓRIOS
1. Introdução
Envoltório é todo material mineral, sintético ou
vegetal, colocado ao redor do tubo de drenagem,
com a finalidade de propiciar condições para que
o gradiente hidráulico na interfase solo-envoltório
seja mantido baixo. Deve facilitar o fluxo da água,
do solo para o dreno, permitindo que sua
velocidade, nos poros, se mantenha baixa, e que
a desagregação do solo e o carreamento de
partículas para o interior do dreno sejam mínimos.
Diversos tipos de material são colocados ao redor
de drenos entubados com a finalidade de evitar o
carreamento de partículas do solo para o seu
interior. O carreamento pode causar entupimento
do dreno ou até mesmo do envoltório, quando este
não é bem selecionado e, com isso, levar o sistema
de drenagem ao completo fracasso.
Como envoltório pode ser empregado material
sintético ou manta, material orgânico natural ou
material de origem mineral.
São apresentadas formas de, em função do tipo de
solo, prever a necessidade de envoltório e também
a metodologia adotada pelo Serviço de Conservação
de Solos dos Estados Unidos, para sua seleção,
bem como exemplo prático do seu emprego.
Solos bem estruturados, com grande poder de
coesão de suas partículas, como os podzolos e
latossolos, podem dispensar o uso de envoltório,
enquanto que para solos não coesivos, do tipo
siltoso, solos com predominância de areia fina e
aqueles com alta incidência de argila expansiva
e/ou grande capacidade de dispersão, o emprego
de envoltório é indispensável.
Envoltórios de cascalho, brita ou areia grossa
lavada são tecnicamente os mais recomendáveis
para uso na drenagem de qualquer tipo de solo.
Em solos de baixa ou nula estabilidade estrutural,
o carreamento, pela água, de partículas do solo
para o interior do tubo-dreno pode redundar no
colapso do sistema, o que deve ser evitado com o
emprego de envoltório apropriado quanto ao tipo
e ao dimensionamento.
O emprego de envoltório ao redor do dreno, foi
concebido, durante muitos anos, como material
filtrante (10), o que contrasta com os conheci-
mentos atuais, que mostram que a função principal
do envoltório é facilitar o fluxo da água do solo
para o tubo-dreno.
O envoltório não deve atuar como filtro pelo fato
de que todo filtro tende a se entupir com o tempo,
o que resulta na elevação do lençol freático e no
conseqüente aumento do gradiente hidráulico na
interface solo-envoltório. Isto pode provocar erosão
interna do solo ou o fenômeno de tubificação (2)
pelo arraste de grande quantidade de finos do solo
para o interior do dreno.
A tubificação (piping) pode resultar na formação
de cavernas no solo e como conseqüência no
desalinhamento de drenos e falha da linha afetada.
A ocorrência deste fenômeno é comum em solos
pouco ou não estruturados (6), principalmente
naqueles com texturas variando de siltosa grosseira
a areia média.
O material colocado ao redor do tubo deve
funcionar como "envoltório", devendo sempre
possuir condutividade hidráulica muito superior
àquela do solo a ser drenado e área de fluxo, na
interfase solo-envoltório, suficientemente grande
para que a velocidade da água seja suficien-
temente pequena, nessa zona de transição, para
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Drenagem como Instrumento de Dessalinização e
Prevenção da Salinização de Solos
evitar a desagregação e carreamento de partículas
do solo para o envoltório e tubo-dreno. Dessa
forma o envoltório e o tubo condutor não correrão
o risco de se tornarem assoreados e até mesmo
entupidos pelo material carreado.
Um envoltório (8) para ser bastante eficiente deve
preencher três condições fundamentais que são:
ser formado de material bastante permeável, propi-
ciar grande área de fluxo para o dreno e ser durável.
É desejável que tenha também a vantagem de
facilitar o alinhamento do dreno e melhorar a sua
base de apoio.
De acordo com o Serviço de Conservação de Solos
dos EE.UU. (11) o uso de envoltório pode propiciar
condições do dreno trabalhar com velocidades
mínimas de fluxo da água, não havendo pratica-
mente limitação de velocidade quando é empre-
gado envoltório de areia grossa lavada ou cascalho
porque a presença de suspensões na água, possíveis
de decantar, deverá ser mínima.
2. Gradiente hidráulico
A convergência de fluxo, nas imediações do dreno,
faz com que haja um aumento do gradiente hidráu-
lico, conforme ilustrado na figura 01, assumindo-
se:
• solo homogêneo
• lençol freático acima do dreno
• dreno trabalhando cheio
• fluxo uniforme ao redor do dreno
Fig. 1 - Desenho esquemático de dreno entubado
com envoltório de cascalho.
Empregando-se a fórmula de Darcy para o fluxo
de água em um solo saturado tem-se:
Fluxo no ponto de área A1-Q1 = Ki1 A1
Fluxo no ponto de área A2-Q2 = Ki2 A2
Q1 = Vazão por metro linear de tubo no ponto de
área A1
K = Condutividade hidráulica do horizonte do solo
em contato com o envoltório
i1 = Gradiente hidráulico no ponto A1
A1= Área de fluxo por metro de superfície cilíndrica
Q2 = Vazão no ponto A2
i2 = Gradiente hidráulico no ponto A2
A2 = Área de fluxo por metro de superfície
cilíndrica
Como Q1 tem que ser igual a Q2 e a condutividade
hidráulica é a mesma para ambos os pontos, por
trata-se de mesmo solo, tem-se:
i1 A1 = i2 A2
Assumindo-se A1 = 2A2 resulta
2A2 i1 = ia2 A2
i2 = 2i1
O que mostra que o gradiente hidráulico aumenta
nas proximidades do dreno e que, aumentando-se
o raio efetivo do dreno, diminui-se o gradiente
hidráulico nas suas imediações.
Como Ki=V, sendo V a velocidade de fluxo de
uma lâmina de água através da seção "A", tem-se
ao mesmo tempo para a condição pré-fixada que
V2=2V1
3. Área efetiva de fluxo para o dreno
O fluxo da água do solo para o interior do tubo
dreno ocorre pela interface solo-área, perfurada
do tubo ou pela interface solo-envoltório. A área
efetiva de fluxo é obtida em cm2 por metro de
tubo.
A função do envoltório é facilitar a captação e fluxo
da água do solo para o tubo, enquanto que este
tem a função principal de conduzir o excesso de
água para fora da área a ser drenada.
Raio
Drenos Subterrâneos -
Envoltórios
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Área de fluxo = 0,50% da área externa do tubo ou 15,7 cm2 por metro tubo
Fig. 2 - Manilha de argila sem envoltório
Área de fluxo __ 0,64% = 20,0 cm2 / m de tubo
Fig.3 - Tubo de pvc liso recortado ou perfurado e sem envoltório.
Fig. 4 - Tubo de pvc ou polietileno corrugado sem envoltório
Área de fluxo __ 0,51% = 15,6 cm2 / m de tubo. Neste caso, devido ao tipo de contato do solo com as corrugações
internas, o fluxo é bem mais facilitado que nos casos anteriores, o que se traduz em uma convergência de fluxo
bastante menor que a relação entre áreas total e perfurada. Neste caso o solo não é adensado dentro das corrugações
situadas principalmente na metade inferior do tubo, oque eleva a área efetiva de fluxo para algo ao redor de 20 a
30% da área externa do tubo
Área de fluxo __ 50% - em relação ao diâmetro externo do tubo.
Fig. 5 - Tubo de plástico corrugado com envoltório de material sintético
Quanto maior for a área de fluxo, maior será a
capacidade de captação de água pelo dreno.
Drenos com área de captação reduzida podem
levar o sistema de drenagem a funcionar de
maneira inadequada ou a um completo fracasso
devido à resistência enfrentada pela água para
atingir o interior do tubo, o que resulta na elevação
do lençol freático.
Em solos de boa estabilidade estrutural o emprego
de tubo corrugado, sem envoltório, pode funcionar
satisfatoriamente porque dentro das corrugações o
solo não é naturalmente compactado. Nesses
intervalos a permeabilidade se mantém alta,
resultando em uma área efetiva de fluxo que em
alguns solos pode ser suficiente, o que não aconte-
ce com manilhas de argila ou tubos de pvc de
paredes lisas.
A seguir são mostradas representações esque-
máticas de áreas de fluxo para diversos tipos de
tubos e envoltórios, conforme ilustrações constan-
tes das figuras2 a 8 a seguir:
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Drenagem como Instrumento de Dessalinização e
Prevenção da Salinização de Solos
Área de fluxo = 100% da área externa do envoltório.
Fig. 6 - Tubo com envoltório de cascalho, brita ou areia grossa lavada
Área efetiva de fluxo = 100% da área externa do envoltório.
Fig. 7 - Tubo corrugado com envoltório de fibra de coco
Área de fluxo = 100% da área externa do envoltório.
Fig. 8 - tubo de pvc liso com esferas de STYROPOR coladas com cola PVA diluída em água a 50% e envoltório
sintético.
4. Avaliação da Necessidade de
Envoltório
Solos de baixa ou nula força de coesão, por
possuírem textura arenosa ou siltosa, como as
areias quartzosas, regossolos e aluvionais leves,
bem como solos dos tipos vertissolos e solos
aluvionais, que contenham altos teores de argila
expansiva, além dos solos dispersivos do tipo
bruno não cálcico, necessitam de envoltório como
forma de minimizar o carreamento de partículas
do solo para o sistema de drenagem.
Já tem sido feitas algumas tentativas para avaliar
a necessidade do emprego de envoltório (4, 11)
em drenos subterrâneos conforme segue:
Uniformidade de Distribuição das partículas (U)
É assumida a relação U = d60 / d10, sendo que
d60 corresponde ao diâmetro máximo das partículas
do solo onde uma peneira deixa passar 60% do
material e d10 o diâmetro máximo das partículas
onde somente 10% do solo passa em uma
determinada malha. Assim, a tendência de
sedimentação, no dreno, de partículas carreadas
do solo, seria dada pelas seguintes faixas de
valores:
U 15 - sem tendência a sedimentação
U - 5 a 15 - pouca tendência a sedimentação
U 5 - alta tendência a sedimentação
Drenos Subterrâneos -
Envoltórios
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A relação argila/silte
se > 0,5 - baixa possibilidade de sedimentação
Índice de plasticidade (IP)
IP > 12 - sem tendência a sedimentação
IP - 6 - 12 - pouca tendência a sedimentação
IP < 6 - alta tendência a sedimentação
Avaliação da necessidade com base na textura
do solo
A necessidade do emprego de envoltório seria
avaliada com base em dados constantes da tabela
1, anexa, preparada pelo Serviço de Conservação
de Solos dos Estados Unidos, onde é feita recomen-
dação para o emprego de envoltório tomando
como base a textura do solo.
Teste de estabilidade dos agregados do solo, em
água, com agitação
Consiste em analisar amostras quebradas a mão e
secas ao ar, empregado conjunto de peneiras
acopladas de 2,0; 1,0; 0,5; 0,25; e 0,01 mm de
malha que é colocado dentro de um recipiente
com água. A amostra de terra é despejada na
peneira superior, de 2,0 mm , sendo o conjunto
de peneiras agitado mecanicamente sob a água.
Após meia hora de agitação o conteúdo das
peneiras é analisado para determinação do peso
dos agregados em cada peneira e avaliação da
estabilidade estrutural dos agregados.
Teste de desintegração ou dispersão do solo em
água, em repouso
Esse teste dá uma idéia geral da estabilidade
estrutural da amostra e ou da erodibilidade do solo,
de acordo com o grau de desintegração da amostra
deixada em água por horas ou dias (5). Trata-se de
um método simples, prático e barato de se avaliar
a necessidade do emprego de envoltório na
drenagem de um determinado horizonte de solo.
Para o teste são necessários dois vasilhames (figura
9) , concêntricos, preferentemente de plástico
transparente. O interno com cerca de 10 cm de
diâmetro e 5 a 10 cm de altura e o externo, com
cerca de 20 cm de diâmetro e altura semelhante.
O recipiente interno deverá ter, para entrada da
água, perfurações pequenas no fundo, situadas
próximas das paredes deste, conforme figura 9,
devendo ser colocado no centro do vasilhame maior
e sobre 3 pontos de apoio que permitam que a
água, ao ser adicionada lentamente no recipiente
externo, penetre neste de baix o para cima.
Fig. 9 - Esquema do equipamento e teste
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Drenagem como Instrumento de Dessalinização e
Prevenção da Salinização de Solos
Tabela 1
Avaliação da Necessidade de Envoltório em Função do Tipo de Solo (*)
DESCRIÇÃO DO SOLO NECESSIDADE VELOCIDADE DE FLUXO
DE ENVOLTÓRIO DA ÁGUA NO DRENO
Arenosos com granulometria uniforme
Arenosos cascalhentos
Arenoso-siltosos
Silto-arenosos com granulometria uniforme Sim Sem restrição
Siltosos inorgânicos e areias finas
Solos pulverulentos siltosos ou argilo-arenosos
finos com baixa plasticidade
Micáceos
Solos siltosos
Siltosos Expansivos
Cascalhentos de granulometria não uniforme Sujeito a avaliações Sem restrição quando
Arenoso cascalhento com nenhum ou pouco fino de estabilidade empregado envoltório.
Areno argiloso ou argilo arenoso de granulometria não estrutural in-loco
uniforme
 Areno argiloso
Argilo siltoso de granulometria não uniforme Deve ser mínima de
0,30 m/s quando não é
empregado envoltório.
Cascalhento siltoso
Siltoso argilo cascalhento de granulometria
não uniforme
Areno siltoso
Silte arenoso de granulometria não uniforme
Cascalhento argiloso ou argiloso cascalhento Sem restrição para solos
Argilo arenoso cascalhento de granulometria com pouca quantidade de
não uniforme finos
Argiloso orgânico de média a baixa plasticidade
Arenosos com predominância de areia grossa Quando for usado
Arenosos cascalhentosCascalhentos tubo flexível pode
de granulometria não uniforme ser necessário
Cascalhentos uniformes Com tubos de superfície Para solo com apreciável
Arenosos cascalhentos com poucos finos lisa é sempre necessário quantidade de finos
Arenoso uniformes a velocidade mínima
deve ser de 0,30 m/s
Solos inorgânicos
Argila expansiva (fat clay)
Siltosos orgânico de baixa plasticidade
Argiloso siltoso orgânico de baixa plasticidade
Argilo orgânico de média e alta plasticidade
Turfosos
(*) Segundo o U.S. Department of Agriculture - Drainage of Agricultural Land
Drenos Subterrâneos -
Envoltórios
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No centro do recipiente interno são colocados
fragmentos da amostra do solo a ser testado. A
seguir adiciona-se água suavemente ao cilindro
externo, até que esta, após penetrar no cilindro
interno, através dos furos situados na parte inferior,
cubra totalmente a amostra. Anota-se então o
tempo e dá-se o teste por iniciado.
Deve ser observado o comportamento dos
agregados, ao serem inundados e acompanhadas
as alterações posteriores até que seja atingido um
equilíbrio.
São então feitas leituras das alterações, nos agrega-
dos, provocadas pela água, a qual , deve ter quali-
dade próxima daquela a ser usada na irrigação.
De início, as leituras podem ser feitas a cada 5 a
10 minutos, passando para intervalos de 1,0 hora
e depois para intervalos maiores, que podem ser
superiores a 12 horas, ou a critério do condutor do
teste. O importante é que todas as alterações sejam
anotadas.
Se a água, ao penetrar no recipiente interno não
desagregar ou desagregar parcialmente os
fragmentos do solo é porque o mesmo possui alta
estabilidade estrutural, o que dispensa o emprego
de envoltório como forma de evitar a desagregação
e carreamento de partículas para o dreno.
Quando a água se mantiver límpida, mesmo que
ocorra desagregação total da amostra, o solo pode
ser considerado como regular ou não problemático
em termos de drenagem subterrânea podendo, no
caso dos solos podzólicos, ser dispensado o uso
de envoltório como forma de reter finos do solo.
Tratando-se de solos com altos teores de argila
expansiva, o emprego de envoltário é
recomendável.
Para solo que se desagregue, com a formação de
suspensão de partículas, criando turbidez na água
e posterior decantação do material, fica evidente
que o mesmo não possui estabilidade estrutural.
Neste caso é indispensável o uso de envoltório e
técnica de instalação de drenos apropriada para
este tipo de solo.
Este método, embora prático e simples, necessita
de repetições com amostras de solo provenientes
de áreas drenadas onde a decantação de partículas,
tanto no tubo dreno como no envoltório, tenha sido
quantificada para serem então feitas comparações
quantitativas entre a estabilidade dos agregados
destes solosem água e a decantação ocorrida no
campo, considerando-se os tipos e dimensão dos
envoltórios dos solos estudados.
Na tabela 02 são apresentados resultados de
análise visando definir a estabilidade estrutural de
6 amostras de solo.
Considerações
Até o momento não existe nenhum método,
consagrado internacionalmente, de avaliação da
necessidade de envoltório em drenos subterrâneos.
Para as 6 amostras de solos estudadas, nenhum
dos métodos ou parâmetros sugeridos foi efetivo
na avaliação da necessidade do emprego de
envoltório em drenos subterrâneos. Com base no
exposto, acredita-se que não servirão de base para
avaliar a estabilidade estrutural dos solos tropicais
encontrados no Brasil.
Com relação ao teste de dispersão do solo em água,
em repouso, considerando a sua praticidade e
custo, este pode ser muito útil. Há necessidade de
maiores estudos visando definir valores quantita-
tivos e assim consagrá-lo como método confiável.
Em nosso caso é sabido que os latossolos testados
apresentam alta estabilidade estrutural enquanto
que o solo bruno não cálcico é instável em água.
Quanto ao podzolo testado, o sistema de drenagem
implantado na área há mais de 5 anos, com
envoltório de cascalho, apresenta-se quase que
totalmente isento de finos do solo, o que indica
que o emprego de envoltório, como forma de evitar
a desagregação e carreamento de partículas, é
dispensável.
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Drenagem como Instrumento de Dessalinização e
Prevenção da Salinização de Solos
Tabela 2 - Análises de Amostras de Solo Visando Definir Estabilidade dos
Agregados
ANÁLISE DE AMOSTRAS DE SOLO - FÍSICA E QUÍMICA
 Nr. da Tipo GRANULOMETRIA ANÁLISE QUÍMICA
 Amostra de Solo Argila Silte A.Fina A.Grossa Classif. pH Ca+Mg M.O. p g/l K H+AL Estabilidade
Textural H20 me/100ml g/l (%) dos Agregados Índice de Estabilidade dos
em água Plasticidade Agregados em
(com agitação) (IP) água (em repouso)
 01 VERTISSOLO 49 18 20 13 Argiloso 8,3 38,7 0,4 3,2 32 0 1,30 27,48 Amostra se desagregou
(Mandacarú) lentamente (quase
3 horas)A água se
manteve límpida.
 02 VERTISSOLO 26 11 25 38 F. 8,9 27,6 0,4 4,3 21 0 3,17 27,63 Amostra se desagregou
 (Tourão) Arenoso totalmente em
40 minutos. Água
límpida.
 03 BRUNO 72 20 05 03 M. 9,1 11,7 0,3 1,9 43 0 0,45 12,34 Amostra se desgregou
NÃO Argiloso cerca de 40% em 1,30
CÁLCICO Argiloso horas ao mesmo tempo
(Juazeiro) em que houve
dispersão. Na próxima
leitura (17 horas após),
a amostra estava toda
desagregada. A água se
tornou totalmente turva
em ambos os
vasilhames devido a
intensa dispersão de
partículas do solo que
se decantaram
formando uma lama.
 04 LATOSSOLO 67 09 13 11 M.Argiloso 5,2 0,2 1,6 0,3 4 2,0 2,58 12,82 A amostra se
(Brasilia - Via rompeu parcialmente
Estrutural) em blocos sem que
tenha se evidenciada
uma desagregação.
Água límpida.
 05 LATOSSOLO 39 15 17 29 Argiloso 5,6 0,6 1,1 0,4 16 0,7 3,82 13,66 A amostra se rompeu,
 (Brasília - Arenoso dividindo-se em blocos
Asa Norte) menores. Água límpida.
 06 PODZOLO 18 8 52 15 Franco 5,3 Em contato com a água
(Bebedouro) Arenoso os agregados, secos ao
ar, se desagregaram
rapidamente (menos de
1minuto). Não houve
dispersão. Água límpida.
Mandacarú, onde a drenagem subterrânea foi
instalada com condições especiais para o tipo de
solo.
5. Escolha do envoltório
A escolha do envoltório deve, de uma maneira
geral, ser feita em função do custo final do material
colocado no local da obra, custo de instalação e
efetividade do material como envoltório.
Em casos de drenos onde o envoltório não
Quanto aos vertissolos, crê-se que não haverá
problema quando empregado envoltório de cascalho
fino ou areia grossa lavada, desde que o material
de aterro seja razoavelmente compactado para
diminuir os vazios e assim reduzir a possibilidade
de esboroamento do solo quando umedecido. O
envoltório de cascalho ou areia deve, por medida
de segurança, ser coberto com uma lâmina de
polietileno. Esse tipo de envoltório em vertissolo,
bem como envoltório sintético de poliester agulhado
está funcionando satisfatóriamente no Projeto
Drenos Subterrâneos -
Envoltórios
63
funcionou satisfatoriamente (14), o problema foi
resolvido com a eliminação das partículas finas e
o conseqüente aumento da condutividade hidráu-
lica, o que reforça a importância de trabalhar-se
com envoltório de material de alta condutividade
hidráulica.
O envoltório pode ser de material sintético ou
natural.
Como envoltório sintético, podem ser empregados,
mantas de nylon, de poliester ou outro material
apropriado.
Como envoltório natural podem ser empregados
fibra de casca de coco, palhas, sabugo de milho,
areia grossa lavada, cascalho, ou brita ou ainda
outros materiais de alta permeabilidade.
A seleção do tipo de envoltório a ser utilizado vai
depender do conhecimento de vários fatores, tais
como:
• Perfil do solo nas imediações do dreno.
• Disponibilidade de material apropriado nas
proximidades da área a ser drenada, incluindo
custo de transporte e limpeza.
• Tipo de tubo-dreno a ser instalado.
• Características pluviométricas da região.
Tipos de solo
Nos Estados Unidos (9) existem milhares de
hectares de terras drenadas, com resultados
satisfatórios, sem o emprego de qualquer tipo de
envoltório. Não são feitas no entanto, referências
aos tipos de solo.
Solos com predominância de areia fina são os mais
difíceis de drenados (3), vindo a seguir os solos
siltosos. Para estes solos o emprego de envoltório
é indispensável, sendo mais indicados envoltórios
de cascalho, brita, areia grossa lavada ou material
selecionado, segundo método do SCS dos
Estados Unidos, por resultarem em raio hidráulico
alto.
Para a drenagem de solos com altos teores de
argila expansiva admite-se ser fundamental o uso
de envoltório de brita fina ou areia grossa lavada
como forma de reduzir o gradiente hidráulico na
interface solo-envoltório e assim evitar a
desagregação e o arraste de partículas do solo
para o dreno.
Tratando-se de solos de baixíssima estabilidade dos
agregados, como solos dispersíveis, tudo indica que
a drenagem subterrânea pode ser muito problemá-
tica; neste caso somente envoltório de brita fina
ou areia grossa lavada cobertos com lâmina de
material plástico, poderia ser apropriado.
Em solos ricos em ferro e manganês, não é
recomendado o emprego de envoltório de fibra de
vidro (15) e também de material orgânico (11) pelo
fato de entupirem-se com facilidade devido à ação
dos óxidos desses metais, sendo que fibra de vidro
não resultou em bom evoltório.
Fibra de vidro mostrou, com o tempo ser um
material não recomendado para uso como
envoltório porque se degrada facilmente devido a
ataques químicos.
Disponibilidade de material
Muitas vezes não existe material apropriado nas
imediações da área a ser drenada. Desta forma o
custo do envoltório natural pode ficar muito alto
devido aos custos de coleta, limpeza e transporte.
Isto pode ser ainda agravado pelas condições
oferecidas por terrenos baixos e úmidos como as
várzeas, onde geralmente é problemática a
movimentação de máquinas ou equipamentos que
transportem cascalho, areia ou brita. Em situações
como essas, o emprego de envoltório sintético ou
de material orgânico pode ser bem mais prático e
econômico.
Tipos de dreno
Para drenos formados por tubos corrugados,
principalmente aqueles que apresentem perfura-
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Drenagem como Instrumento de Dessalinização e
Prevenção da Salinização de Solos
ções em todas as corrugações, o envoltório
sintético apresenta condições satisfatórias, enquan-
to que não é recomendável o seu uso quando se
trabalha com manilhas de argila ou cimento ou
tubo plástico liso perfurado para este fim.
O emprego de manilhas em drenagem subterrâneas
é atualmente uma técnica totalmente superada.
Influência do clima
É importante considerar as condições climáticas
quando se pretende empregar envoltório orgânico.
Em regiões temperadas este tipo de material muitas
vezesfunciona satisfatoriamente, enquanto que em
regiões tropicais se deteriora com muita facilidade,
podendo se transformar em uma massa relativa-
mente impermeável em curto período de tempo,
o que dificulta o fluxo de água para o dreno e, em
conseqüência, pode causar o fracasso do sistema.
Em sistema de drenagem por tubos corrugados,
instalado com envoltório de fibra de coco em solo
do tipo latossolo arenoso do projeto Bebedouro,
situado no semi-árido, o envoltório se decompos
em proporções estimadas de 90% na parte superior
e 10% na parte inferior, após 22 meses da
implantação do sistema (junho/88) embora os
drenos continuassem funcionando satisfatoriamente
. As precipitações da área são da ordem de 410
mm/ano e a umidade relativa de cerca de 65%.
Seleção do material para envoltório
com base em análise granulométrica
A seleção do material pode ser feita com base nos
princípios adotados pelo Serviço de Conservação
de Solos dos EEUU (11) procedendo-se da seguinte
maneira: Faz-se a análise granulométrica de
amostra representativa do horizonte do solo situado
na profundidade pretendida para a instalação do
sistema de drenagem. O número de amostras a
serem coletadas vai depender da uniformidade dos
solos nos locais dos drenos.
De posse da análise granulométrica da amostra
de solo representativa de uma área ou setor,
prepara-se a curva de distribuição granulométrica.
Calcula-se então os limites granulométricos
máximo e mínimo que o material deverá ter para
ser utilizado como envoltório. O cálculo é feito
tomando-se como base o valor do diâmetro de
partículas de solo que corresponde a 50% da massa
submetida a análise granulométrica. Este é o
diâmetro em que, teoricamente, uma peneira ou
tamis deixaria passar somente 50% da amostra de
terra preparada para este fim.
O valor D50 proveniente da curva granulométrica
é então multiplicado pelos números 12 e 58, para
se obter os limites mínimos e máximos de
diâmetro que 50% da massa de solo pode ter
para ser uilizada como envoltório.
A seguir, toma-se o valor D15 que representa o
diâmetro em que somente 15% do solo passa pelo
tamis e multiplica-se por 12 e por 40, obtendo-se
assim os limites que um envoltório deverá
apresentar em sua fração fina de 15%.
As especificações podem ser representadas da
seguinte forma:
D50 envoltório = 12 a 58 (1)
 D50 solo
D15 envoltório = 12 a 40 (1)
 D15 solo
Para solos e envoltórios com partículas distribuídas
uniformemente, poderá ser utilizada a seguinte
relação:
D15 envoltório < 5 (3)
 D85 solo
Ainda, segundo a mesma fonte, todos os
envoltórios devem ser formados de material com
diâmetros inferiores a 1 1/2" sendo, 90% com
diâmetro inferior a 3/4" e não mais que 10% do
material deve passar através da peneira nº 60
(aprox. 0,2 mm).
Drenos Subterrâneos -
Envoltórios
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Exemplo Prático
A análise granulométrica de uma amostra de solo,
conforme a figura 10, revelou que 50% de sua fração
é formada de partículas com diâmetro igual ou
inferior a 0,0058 mm (D50 < 0,0058), e que a fração
correspondente aos últimos 15% da amostra tem
diâmetro igual ou inferior a 0,0008 mm. Empre-
gando-se as equações (1) e (2) obtêm-se os limites
máximos e mínimos para as frações D50 e D15 do
envoltório, conforme segue:
Tomando-se (1) tem-se:
D50 envoltório = 12 x D50 solo (limite inferior)
D50 envoltório = 58 x D50 solo (limite superior)
Onde:
D50 envoltório = 12 x 0,0058 = 0,070 mm
D50 envoltório = 58 x 0,0058 = 0,336 mm
A fração D50 do envoltório tem que se situar entre
os valores 0,070 e 0,336 mm de diâmetro das
partículas.
Tomando-se (2) tem-se:
D15 envoltório = 12 x D15 solo (limite inferior)
D15 envoltório = 40 x D15 solo (limite superior)
Donde:
D15 envoltório = 12 x 0,0008 = 0,01 mm
D15 envoltório = 40 x 0,0008 = 0,032 mm
A fração D15 do envoltório deve situar-se entre os
valores 0,01 mm e 0,032 mm.
Na Figura 10 é apresentada curva proveniente de
resultados reais de análise granulométrica de um
solo denominado delta, onde são plotados os
limites para D50 e D15 de material julgado
apropriado para envoltório.
Considerações
Com base no exposto, é de se notar que um solo
siltoso pode teoricamente servir como envoltório
de tubo-dreno instalado em solo argiloso.
O método de seleção do tipo de envoltório natural
adotado pelo Serviço de Conservação de Solos dos
EEUU é importante, considerando-se que, com
base nos seus princípios, pode muitas vezes ser
selecionado para envoltório, material de jazidas
situada nas imediações da área a ser drenada.
Quando empregado envoltório natural, deve ser
colocada ao redor do dreno (11) uma camada
mínima de 3 polegadas, sendo mais recomendado
4 polegadas. Também, segundo o Bureau of
Reclamation (12), uma camada de 3 polegadas
de espessura pode funcionar satisfatoriamente,
sendo no entanto, por motivos práticos, mais
conveniente colocar 4 polegadas.
Como a maior parte do fluxo da água para o dreno
se dá principalmente pela parte inferior e pelas
laterais (10), ou praticamente dobra na metade
inferior do dreno (1), conclui-se que o desempenho
da porção inferior do envoltório é bem maior que
o da parte superior, o que pode resultar em
economia de material, quando utilizado envoltório
natural, pela redução da espessura do envoltório
sobre o dreno. Nas proximidades da área a ser
drenada pode existir material apropriado para
envoltório como cascalho, areia grossa ou outro
material grosseiro. O material poderá ser utilizado
em estado natural, se estiver limpo, ou após lavado
ou peneirado, se contiver quantidades prejudiciais
de finos do solo.
Areia grossa lavada, cascalho ou brita não
apresentam restrições técnicas de uso como
envoltório, por funcionarem adequadamente para
qualquer tipo de solo. A existência de qualquer
um destes materiais, a preços competitivos, dispen-
sa a necessidade de serem feitas análises mecânicas.
É importante considerar-se que uma adequada
seleção do envoltório deve ser acompanhada de
uma instalação também adequada. É essencial que
a instalação de drenos, principalmente em solos
problemáticos, seja feita em ausência de lençol
freático.
A deposição de partículas do solo nos tubo-drenos
66
Drenagem como Instrumento de Dessalinização e
Prevenção da Salinização de Solos
geralmente se dá imediatamente depois do aterro
da vala (7) quando não é feita uma ligeira
compactação do material colocado sobre o dreno.
Nos projetos da CODEVASF a compactação tem
sido feita manualmente, em camadas de 40 cm
de aterro, sendo finalizada pela simples passagem
das rodas de patrol ou retro-escavadeira, devendo
ser deixada uma pequena elevação para
compensar o acamamento do solo, o que
aparentemente tem dado bons resultados.
6. Conclusões
1. Em solos bem estruturados, a não utilização de
envoltório pode dar resultados satisfatórios sendo,
no entanto, aconselhável o seu uso para facilitar o
fluxo da água do solo para o tubo, o que pode
resultar em aumento do espaçamento entre drenos.
2. O emprego de envoltório orgânico em solos de
clima tropical não é recomendável porque o material
se decompõe com facilidade, podendo por em
risco todo o sistema de drenagem.
3. Em solos ricos em ferro e manganês, envoltórios
orgânicos são problemáticos devido à formação
de óxidos que podem levar, em curto período de
tempo, a uma grande redução da permeabilidade
do envoltório e conseqüente falha do sistema.
4. Envoltórios sintéticos apresentam melhores
condições de funcionamento quando são instalados
com drenos corrugados com perfurações em todas
as corrugações. Para manilhas de barro ou cimento
ou tubo liso perfurado de pvc este tipo de
envoltório não funciona.
5. Não havendo disponibilidade, nas proximidades
da área, de material apropriado para envoltório,
ou em caso do preço do transporte ser muito alto,
ou ainda quando não existam condições de acesso
do material para a área, o emprego de envoltório
sintético é economicamente bem mais vantajoso.6. Tanto podem funcionar satisfatoriamente
envoltórios formados de material uniforme, como
aqueles que apresentem gradações compatíveis
com o tipo de solo considerado.
Fig. 10 - Exemplo de envelope segundo o U.S.SCS.
Drenos Subterrâneos -
Envoltórios
67
7. Envoltório de cascalho, brita ou areia grossa
lavada são os que apresentam melhores resultados
técnicos, por serem bastante permeáveis e, ao
mesmo tempo, poderem aumentar
significativamente o raio efetivo do dreno; por outro
lado envoltório de manta sintética é o tipo
dominantemente utilizado por razões práticas e
técnico-econômicas.
7. Recomendações
• O material colocado ao redor do dreno deve ser
sempre concebido como envoltório, por ter a
função de facilitar o fluxo da água do solo para o
dreno e nunca como filtro.
• Em zona de clima tropical o emprego de
envoltório orgânico pode comprometer todo o
sistema de drenagem, devendo o assunto ser melhor
e mais especificamente avaliado.
• Mesmo em solos de alta estabilidade estrutural,
o emprego de envoltório ao facilitar o fluxo da
água, do solo para o dreno, melhora a drenagem e
pode propiciar um aumento no espaçamento entre
drenos.
• Pode ser adotado como envoltório material que
se enquadre dentro dos critérios adotados pelo SCS
dos Estados Unidos, desde que o seu emprego seja
economicamente mais vantajoso.
• Brita, cascalho ou areia grossa lavada são os
melhores materiais para envoltório de qualquer
solo, desde que as condições econômicas sejam
vantajosas.
• O uso de envoltórios sintéticos é muito prático e
de baixo custo, além de funcionar satisfatoriamente
em tubos corrugados para a maioria dos nossos
solos.
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