Aulas Cap.04 - Projeto e captacao de agua subterranea

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Explotação das Águas Subterrâneas 
 
Professor: Lyndemberg Campelo Correia 
TEMA DA AULA: 
Curso de Graduação em Engenharia de Minas 
Disciplina: Hidrogeologia 
INTRODUÇÃO 
 
 O modo mais prático e eficiente de captar água de uma formação 
aquífera é por meio de poços. 
 
 A abertura de poços é bastante antiga, existem registros de cerca de 
4.000 anos de poços perfurados pelos chineses, poços com até 900 
metros de profundidade. 
 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
TIPOS DE POÇOS 
 
 Poços Escavados Manualmente 
 
 Conhecidos como poços amazonas, cacimbas e cacimbões. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
TIPOS DE POÇOS 
 
 Poços Escavados Manualmente 
 
 Tipo de poço mais primitivo e limitado. 
 Utilizado para captação de aquíferos que ocorrem próximos à 
superfície. 
 Construídos por escavação manual, em geral de seção circular. 
 Diâmetro mínimo de 1 metro. 
 Profundidade final, depende da profundidade do nível freático. 
Dificilmente ultrapassam 30 metros. 
 Geralmente, ficam abertos, porém nos locais onde os sedimentos são 
muito friáveis, utilizam-se revestimentos de argamassa e tijolos ou 
pedras, tubulões com pequenas janelas na área de produção, etc. 
 A produção é feita com bombas centrífugas ou mesmo submersíveis. 
 As vazões dependem dos aquíferos que estão sendo explotados. 
 Indicados para abastecimento de pequenas comunidades e irrigação 
de pequenos projetos. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
TIPOS DE POÇOS - Poços amazonas, cacimbas e cacimbões. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
TIPOS DE POÇOS 
 
 Poços tubulares 
 
 Poços perfurados para captação de água subterrânea que recebem, 
posteriormente à perfuração, um revestimento constituído por tubos, 
sejam metálicos ou de plástico. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
TIPOS DE POÇOS 
 
 Poços tubulares 
 
 São conhecidos equivocadamente como poços “artesianos”, em 
alusão ao primeiro poço jorrante de que se tem notícia, perfurado na 
província de Artois na França. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
TIPOS DE POÇOS 
 
 Poços tubulares 
 
 Mesmo os poços construídos sem revestimento, devido ao alto grau 
de litificação dos arenitos, denominados de poços “abertos”, recebem 
também a denominação de poço tubular. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
MÉTODOS DE PERFURAÇÃO 
 
 Diversos são os métodos para construção de poços tubulares, porém os 
mais utilizados são: 
 
Percussão 
 
Rotativo 
 
Rotopercussivo (rotopneumático) 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - À PERCUSSÃO 
 
 Baseia-se no movimento contínuo de subida e descida de uma 
ferramenta pesada, golpeando a formação rochosa, desagregando-a 
e/ou fragmentando-a. 
 
 É mais indicado para rochas consolidadas, que geralmente não 
apresentam muitos problemas com desmoronamento. 
 
 Para rochas não consolidadas, a perfuração é feita com o poço 
preenchido com fluido de perfuração ou com a utilização de revestimento 
provisório. 
 
 É recomendado também para profundidades inferiores a 200 m e 
diâmetros de perfuração não ultrapassando 14 polegadas. 
 
 O principais componentes da coluna de perfuração e da perfuratriz são 
descritos a seguir: 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - À PERCUSSÃO 
 
COLUNA DE PERFURAÇÃO E COMPONENTES DE UMA PERFURATRIZ 
PERCUSSORA 
 
 TRÉPANO 
 HASTE 
 PERCUSSOR 
 PORTA CABO 
 CABO DE AÇO 
 BALANCIM 
 CAÇAMBA DE LIMPEZA OU BOMBA DE AREIA 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - À PERCUSSÃO 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
COLUNA DE PERFURAÇÃO E COMPONENTES 
DE UMA PERFURATRIZ PERCUSSORA 
 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - À PERCUSSÃO 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
COLUNA DE PERFURAÇÃO E COMPONENTES 
DE UMA PERFURATRIZ PERCUSSORA 
 
Balancim 
Alguns tipos de caçamba de limpeza 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - À PERCUSSÃO 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PERFURATRIZ PERCUSSORA 
 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - ROTATIVA 
 
 Baseia-se na trituração e/ou desagregação da rocha pelo movimento 
giratório de uma broca. 
 
 As primeiras perfurações pelo método rotativo datam de 1860. 
 
 As perfuratrizes (sondas rotativas) podem ser máquinas de pequeno ou 
grande porte, dependendo das profundidades e diâmetros a que se 
destinam. 
 
 O principais componentes da coluna de perfuração e da perfuratriz, além 
de alguns aspectos pertinentes inerentes a este método são descritos a 
seguir: 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - ROTATIVA 
 
COLUNA DE PERFURAÇÃO E COMPONENTES DE UMA PERFURATRIZ 
 
 BROCA 
 SUB-DE-BROCA (unir broca aos comandos) 
 COMANDOS (hastes especiais, dar peso à coluna de perfuração) 
 HASTES 
 MESA ROTATIVA 
 KELLY 
 SWIVEL 
 BOMBA DE LAMA 
 FLUIDO DE PERFURAÇÃO 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - ROTATIVA 
 
COLUNA DE PERFURAÇÃO E COMPONENTES DE UMA PERFURATRIZ 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
Fotografia de um dos diversos tipos de broca: (a) Broca tricônica e (b) sub-de-broca. 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - ROTATIVA 
 
COLUNA DE PERFURAÇÃO E 
COMPONENTES DE UMA 
PERFURATRIZ 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
(a) Broca, (b) Sub-de-broca e (c) Haste. 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - ROTATIVA 
 
COLUNA DE PERFURAÇÃO E COMPONENTES DE UMA PERFURATRIZ 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
(a) Mesa rotativa, (b) Kelly e (c) Swivel. 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - ROTOPNEUMÁTICO 
 
 Consiste na fragmentação da rocha através da combinação da 
percussão, com pequeno curso e alta frequência, e rotação. 
 
 O fluido utilizado e principal agente da operacionalidade deste método é 
o ar comprimido procedente de compressores de alta potência. 
 
 Em geral, é utilizado para a perfuração em rochas compactas (cristalino) 
com excelente rendimento. 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
MÉTODO DE PERFURAÇÃO - ROTOPNEUMÁTICO 
 
COLUNA DE PERFURAÇÃO E COMPONENTES DE UMA PERFURATRIZ 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
 A coluna de perfuração consiste de uma 
broca (bit) e uma peça denominada 
“martelo”, que conecta o bit ao 
hasteamento e proporciona, em função 
da passagem do ar, a potência de 
choque e a frequência de percussão. 
 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
 Para alcançar esses objetivos, as seguintes informações são importantes 
na elaboração do projeto do poço: 
 
 Demanda a ser atendida; 
 
 Conhecimento o mais detalhado possível da sequência litológica e 
respectivas espessuras; 
 
 Valores dos parâmetros hidrodinâmicos (T, K, S) do aquífero a ser 
captado; 
 
 Análises granulométricas dos pacotes arenosos atravessados; 
 
 Qualidade da água a ser bombeada. 
 
Obs.: Essas informações normalmente são obtidas através de outros poços 
existentes no local. Em área desprovidas dessas informações, recomenda-se 
a perfuração de poço em caráter pioneiro de pequeno diâmetro. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
 Para dimensionar poços tubulares é necessário que o técnico responsável 
(geólogo, engenheiro de minas ou engenheiros com especialização na 
área reconhecida pelo CREA ) tenha bom conhecimento da geologia da 
área. 
 
 Objetivos a serem alcançados: 
 
 O poço deverá ter a maior descarga possível, para o menor rebaixamento; 
 
 Menor custo possível; 
 
 Manter a boa qualidade da água, prevenindo-se de possíveis 
contaminações; 
 
 Ter longa vida útil de serviço (pelo menos 25 anos). 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUASSUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS 
TUBULARES 
 
A figura ao lado 
ilustra um perfil 
construtivo de 
poço tubular profundo 
 
 
EXPLOTAÇÃO 
 DAS ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS 
TUBULARES 
 
A figura ao lado 
ilustra um perfil 
construtivo de 
poço tubular profundo 
em rocha sedimentar 
e cristalina 
(Poço Misto) 
 
 
EXPLOTAÇÃO 
 DAS ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS 
TUBULARES 
 
A figura ao lado 
ilustra um perfil 
construtivo de 
poço tubular profundo 
em rocha sedimentar 
e cristalina 
(Poço Misto) 
 
 
EXPLOTAÇÃO 
 DAS ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS 
TUBULARES 
 
A figura ao lado 
ilustra um perfil 
construtivo de 
poço tubular profundo 
em rocha sedimentar 
 
 
 
EXPLOTAÇÃO 
 DAS ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
 Profundidade 
 Diâmetro 
 Revestimento 
 Filtros 
 Pré-filtro 
 Cimentação 
 Limpeza e desenvolvimento 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
PROFUNDIDADE DE UM POÇO 
 
 Vários fatores determinam a profundidade do poço; 
 
 Sempre que possível, todo a formação aquífera deve ser 
atravessada, pois esta é a situação em que o poço apresenta o 
melhor rendimento hidráulico; 
 
 A profundidade pode ser limitada por questões econômicas, pela 
vazão requerida (equipamento de bombeamento) etc. 
 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
DIÂMETRO DE PERFURAÇÃO 
 
 Depende, basicamente, da previsão de dois fatores: capacidade 
de produção e nível dinâmico; 
 Com esses elementos, pode-se definir a bomba a ser utilizada, 
cujo diâmetro definirá, por sua vez, o diâmetro do revestimento da 
câmara de bombeamento; 
 O conhecimento dos parâmetros transmissividade e espessura do 
aquífero, também contribuem para a determinação do diâmetro; 
 Como regra geral, uma bomba requer uma folga de 3” a 4” em 
diâmetro em relação ao revestimento (ver tabela do fabricante); 
 Tecnicamente, hoje, já é viável o bombeamento de níveis 
dinâmicos da ordem de 500 metros. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
REVESTIMENTO DO POÇO TUBULAR 
 
 O revestimento é composto de tubos, instalados ao longo de toda 
perfuração (ou parte dela – poço misto); 
 Principal finalidade é sustentar as paredes do poço; 
 O revestimento de um poço contém tubos lisos e tubos ranhurados 
(filtros); 
 Os tipos de revestimento (materiais) empregados são 
basicamente: aço (mais antigo) e PVC (atualmente). 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
REVESTIMENTO DO POÇO TUBULAR 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
FILTROS 
 
 Revestimento especial (ranhurado) que permite a passagem da 
água do aquífero para dentro do poço. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
TIPOS DE FILTROS 
 
(a) Fresta; (b) Nold 
(estampado); 
(c) Geomecânico 
(PVC); 
(d) Ranhura contínua 
 - arame trapezoidal 
(espiralado); 
(e) Ranhura contínua 
 arame redondo 
(espiralado) 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
TIPOS DE FILTROS 
 
A figura ao lado mostra 
diversos tipos de filtros, 
informando o percentual 
médio de área aberta 
de cada filtro, bem 
como as condições 
normais de fluxo de 
água na passagem 
pelos mesmos. 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
PRÉ-FILTRO 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
 É o preenchimento de 
cascalho colocado no 
espaço anelar, existente 
entre o revestimento/filtro 
e a perfuração; 
 
 Tem por finalidade 
estabilizar areias muito 
finas e selecionadas e 
permitir maior 
percentagem de área 
aberta das ranhuras dos 
filtro. 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
CIMENTAÇÃO 
 
 É a colocação de pasta de cimento no espaço anelar entre o 
revestimento e a parede do poço, ou em casos especiais, dentro 
do próprio poço; 
 Principais finalidades: Vedação; Fixação; Proteção sanitária; 
Proteção; Separação de aquíferos; Correções de desvios de 
perfuração; 
 Em geral, a cimentação é feita apenas com cimento + água; 
 Às vezes acrescenta bentonita numa proporção de 3 a 6%; 
 A mistura mais comumente usada é 50Kg de cimento para 30 litros 
de água (rende cerca de 40 litros de pasta de cimento); 
 Após a cimentação, deve-se aguardar um período de tempo 
correspondente a pega do cimento (cerca de 24h). 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
LIMPEZA E DESENVOLVIMENTO 
 
 Concluídos os trabalhos de perfuração e completação 
(revestimento, pré-filtro e cimentação), realiza-se a limpeza do 
poço, que tem como objetivo principal a retirada de todos os 
resíduos deixados no poço durante as fases anteriores; 
 Após a limpeza, são iniciados os procedimentos de 
desenvolvimento, que tem como finalidade principal o aumento da 
condutividade hidráulica natural do aquífero, nas proximidades do 
poço, e correção de eventuais danos causados à formação pela 
perfuração (compactação, colmatagem etc). 
 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
PROJETO DE POÇOS TUBULARES 
 
PRINCIPAIS ASPECTOS/ELEMENTOS DE UM POÇO TUBULAR 
 
LIMPEZA E DESENVOLVIMENTO 
 
 Métodos de desenvolvimento mais utilizados: 
 Superbombeamento; 
 Reversão de fluxo; 
 Air-Lift; 
 Pistoneamento; 
 Air Surge Plunger; 
 Jateamento. 
 
 
EXPLOTAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS