HIDRODINÂMICA DE CORPOS HÍDRICOS (65)

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M A R I A A N T O N I E T A A L C Â N T A R A 
M O U R Ã O 
 
 
H I D R O G E Ó L O G A 
 
C P R M – S E R V I Ç O G E O L Ó G I C O D O B R A S I L 
AGUAS SUBTERRÂNEAS: CONCEITOS, 
POTENCIALIDADES, GESTÃO E 
MONITORAMENTO 
CONCEITOS BÁSICOS 
Conceito usado, por exemplo, nos seguintes instrumentos legais: 
 
 Lei nº 13.771, de 11 de dezembro de 2000. Dispõe sobre a administração, a proteção e a 
conservação das águas subterrâneas de domínio do Estado de Minas Gerais e dá outras 
providências. 
 Resolução CONAMA no 396, de 3 de abril de 2008. Dispõe sobre a classificação e 
diretrizes ambientais para o enquadramento das águas subterrâneas e dá outras providências. 
 
Água no subsolo = Água Subterrânea: águas que ocorrem natural ou 
artificialmente no subsolo. 
Aquífero: formação geológica com capacidade de acumular e transmitir 
água através de seus poros, fissuras ou espaços resultantes de dissolução e 
carreamento de grãos. 
Condensação 
 O CICLO HIDROLÓGICO 
Exalações 
Vulcânicas 
Gelo e Neve 
Precipitação 
Escoamento 
Superficial 
Escoamento 
Superficial 
Cursos 
d’água 
Cob. Vegetal 
Evaporação 
Evapotrans- 
piração Evaporação 
Oceanos 
Atmosfera 
Cob. Vegetal Rios e lagos 
Armazenamento Subterrâneo 
Nascentes 
Infiltração 
Fluxo 
Subterrâneo 
Exsuda-
ções 
Neblina 
Sublimação 
DISTRIBUIÇÃO DAS ÁGUAS NOS PRINCIPAIS 
RESERVATÓRIOS NATURAIS 
Reservatório Volume 
(km3x106) 
Volume (%) Tempo médio de 
permanência 
Oceanos 1.370 94 4.000 anos 
Geleiras e capas de gelo 30 2 10-1000 anos 
Águas Subterrâneas 60 4 2 semanas a 10.000 
anos 
Lagos, rios, pântanos e 
reservatórios artificiais 
0,2 <0,01 2 semanas a 10 anos 
Umidade nos solos 0,07 <0,01 2 semanas a 1 ano 
Biosfera 0,0006 <0,01 1 semana 
Atmosfera 0,0130 <0,01 ~10 dias 
Caminhos da água da chuva 
INFILTRAÇÃO e RECARGA 
É o processo mais importante para 
a recarga dos aquíferos 
 
O volume e a velocidade de 
infiltração são dependentes dos 
seguintes fatores: 
 
- Características dos solos e das 
rochas 
- Cobertura vegetal 
- Topografia 
- Precipitação 
- Ocupação do solo 
 
Caminho da água pelo subsolo 
Zona de água do 
solo: água 
pelicular 
(higroscópica) e 
gravitacional 
(livre) 
Franja capilar: 
água capilar 
DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO 
SUBSOLO 
Fonte: Decifrando a Terra, 2000 
Zona de aeração 
Zona subsaturada 
Zona Saturada 
DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO 
SUBSOLO 
Fonte: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004) 
Zona de 
Aeração 
Nível 
Freático 
Aquífero Confinado 
Aquífero Livre 
RECARGA DOS AQUÍFEROS 
Superfície 
Potenciométrica 
Zona de 
Saturação 
DISTRIBUIÇÃO DA RECARGA E DESCARGA 
Fonte: Murck et al. 1995 
Área de 
recarga 
 
Área de 
descarga 
 
 
S
is
te
m
a
 
A
q
u
íf
e
ro
 
Linhas de 
fluxo 
Dias 
Anos 
Décadas 
Séculos 
Milênios 
Reservatório de água 
subterrânea e os 
“extravasores” 
Rio Efluente 
Aquífero raso 
Nível d’água 
Zona não saturada 
Linha de Fluxo Subterrâneo 
D
re
n
ag
em
 
Linhas potenciométricas 
Linhas potenciométricas 
Linha de Fluxo Subterrâneo 
Nível d’água Zona não saturada 
Rio Influente 
Direção de Fluxo 
D
re
n
ag
em
 
Direção de Fluxo 
Fonte:www.usgs.gov 
CONEXÃO ÁGUA SUBTERRÂNEA E ÁGUA 
SUPERFICIAL 
RESERVAS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
RESERVAS PERMANENTES 
RESERVAS REGULADORAS OU 
RENOVÁVEIS 
Nível d’água máximo médio 
Nível d’água mínimo médio 
Precipitação Anual Média 
R
e
s
e
rv
a
s
 P
o
te
n
c
ia
is
 
Recursos repostos anualmente pela 
RECARGA NATURAL proveniente 
principalmente da precipitação 
substrato impermeável 
As reservas representam o volume de água passível de liberação armazenada em um 
aquífero durante um determinado período de tempo. 
Volume hídrico acumulado no meio aquífero, 
não variável em decorrência da flutuação 
sazonal do nível d’água. 
Fonte: MDGEO, 2015 
O RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO 
Reserva Renovável 
Reserva 
Permanente 
ou Geológica 
Período Chuvoso 
O RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO 
Fonte: MDGEO, 2015 
Período de Estiagem 
Escoamento 
Básico 
O RESERVATÓRIO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
Fonte: MDGEO, 2015 
RESERVAS RENOVÁVEIS E FLUXO DE BASE DOS RIOS 
Hidrógrafa de vazão de um curso d’água 
a) Nível do rio na posição mais 
baixa e em equilíbrio com o 
nível freático das margens 
a 
a 
b 
b) O escoamento superficial eleva 
o nível do rio estabelecendo forte 
gradiente hidráulico com o nível 
freático 
c 
c) Os níveis freáticos sobem e 
estabelecem equilíbrio com o nível 
do rio. 
d 
d) A redução do nível do rio 
induz a drenagem das ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS ESTOCADAS E 
PROVENIENTES DA RECARGA 
NO PERÍODO CHUVOSO 
O regime de escoamento do 
rio passa a ser comandado 
pelo ESCOAMENTO 
SUBTERRÂNEO. 
A descarga mínima, mantida 
no período seco corresponde 
ao FLUXO DE BASE 
RESERVAS DE ÁGUA SUBTERRÂNEA NO BRASIL 
No Brasil, as RESERVAS DE ÁGUA 
SUBTERRÂNEA são estimadas em 112.000 km3 
(112 trilhões de m3) e a contribuição média à 
DESCARGA DOS RIOS é da ordem de 
2.400km3/ano (2,4 trilhões de m3;REBOUÇAS, 
1988) 
 
Nem todas as formações geológicas possuem 
características hidrodinâmicas que possibilitem a 
extração econômica de água subterrânea para 
atendimento de médias e grandes vazões pontuais. 
 
As vazões já obtidas por poços variam, no Brasil, 
desde menos de 1 m3/h até mais de 1.000 m3/h 
Fonte: http://www.abas.org/educacao.php 
Distribuição das bacias sedimentares e dos 
domínios cristalinos (em rosa) 
Áreas de recarga / exposição dos principais aquíferos 
AS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS NO BRASIL 
POTENCIAL DOS AQUÍFEROS NO ESTADO DE MINAS GERAIS 
1 
2 
3 
4 
5 
19.974 poços cadastrados em MG no 
Sistema de Informações de Águas 
Subterrâneas – SIAGAS do Serviço 
Geológico do Brasil - CPRM 
OS PRINCIPAIS AQUÍFEROS NA REGIÃO 
METROPOLITANA DE BELO HORIZONTE 
Belo Horizonte 
Bairro 
Jardim 
Canadá 
Associa-se à unidade geológica hospedeira dos 
corpos de minério de ferro. 
 
Apresenta importantes surgências com vazões 
que alcançam 400 m3/h. 
 
Os poços tubulares exibem vazões, em geral, 
acima de 100 m3/h. 
 
RESERVA GEOLÓGICA ESTIMADA (Silva et 
al.,1994) 
 
SERRA DO CURRAL - Aprox. 1800 milhões de m3 
 
SINCLINAL MOEDA - Aprox. 10200 milhões de m3 
Área de exposição do aquífero Cauê 
em azul escuro 
AQUÍFERO CAUÊ 
Fonte: Mourão (2007), Silva et al. (1994), Beato et al. (2005) 
O uso da água para abastecimento público prepondera sobre os 
demais e representa 54,2% do volume total estimado como 
captado (5.706.415 m3/mês). 
 
A captação superficial de nascentes corresponde a 79,4% do 
volume utilizado para esse fim, enquanto as captações superficiais 
e subterrâneas (poços tubulares) respondem, respectivamente, por 
13,3% e 7,3%. 
 
As captações de nascentes e subterrâneas estão associadas 
principalmente aos aquíferos Cauê e Gandarela. 
 
A mineração representa o segundo usuário mais importante, 
utilizando 26,7% do volume total captado. Cerca de metade do 
volume retirado deve-se à atividade de desaguamento das minas e 
o restante ao suprimento das demais demandas 
OS PRINCIPAIS AQUÍFEROS NA REGIÃO 
METROPOLITANA DE BELO HORIZONTE 
Fonte: Mourão (2007), Silva et al. (1994), Beato et al. (2005) 
USO E OCUPAÇÃO 
DO SOLO 
 
REGIÃO CENTRO-
OCIDENTAL DA APA 
SUL RMBH 
 
PRESSÕES SOBREO 
AQUÍFERO 
OS PRINCIPAIS AQUÍFEROS NA REGIÃO 
METROPOLITANA DE BELO HORIZONTE 
Fonte: Pessoa e Loureiro (2005), CPRM – APA Carste de Lagoa Santa (1998) 
A região de Lagoa Santa, é abastecida por águas subterrâneas 
captadas dos mananciais aquíferos cársticos. Atualmente 
encontram-se cadastrados 177 poços tubulares na região. 
 
Esses aquíferos produzem grandes quantidades de água, o que 
reflete sua condição de excelente meio condutor e mantenedor de 
água subterrânea. 
 
Trata-se também de área de mineração de calcário e região de 
expansão urbana (vetor norte). 
AQUÍFEROS CÁRTICOS NA REGIÃO DE 
LAGOA SANTA 
APA Carste de Lagoa Santa – 
Área de exposição dos 
aquíferos cársticos em azul 
O USO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E RESERVAS 
EXPLOTÁVEIS 
Reservas Explotáveis 
 Quantidade: intimamente às propriedades 
hidráulicas dos aquiferos. Os aquíferos têm 
diferentes taxas de recarga, alguns deles se 
recuperam lentamente e em outros a 
recuperação é mais regular; 
 Qualidade: influenciada pela composição das 
rochas, condições climáticas e de renovação 
das águas, aspectos de uso e ocupação dos 
terrenos; 
 Econômico: depende da profundidade do 
aquífero e das condições de bombeamento 
FATORES QUE CONDICIONAM O USO 
DA ÁGUA SUBTERRÂNEA 
As reservas explotáveis correspondem à quantidade 
máxima de água que poderia ser explotada de um 
aquífero, sem que se produza alterações*: 
 
 Esgotamento ou redução da descarga de fontes e de poços pré-
existentes; 
 Comprometimento do fluxo de base de cursos d’água; 
 Captação de águas de qualidade química não tolerável 
 Subsidência de terrenos; 
 Rebaixamento excessivo do nível d’água a profundidades 
antieconômicas 
* Estas alterações podem ocorrer naturalmente, sem associação com a 
explotação. 
Conceito ainda bastante controverso pois qualquer 
extração de água pode produzir impactos, sendo 
necessário mensurar qual a intensidade tolerada com 
relação ao benefício produzido e o período de tempo 
considerado. 
 
 Um sistema de água subterrânea consiste em uma 
massa de água que flui através dos poros ou fissuras 
das rochas. Esta massa de água está em movimento. 
 A água é constantemente adicionada ao sistema pela 
recarga dada principalmente pela precipitação, e a água 
é constantemente liberada do sistema como descarga 
dada pelas nascentes e a evapotranspiração. 
 Cada sistema de água subterrânea é único em que a 
fonte e a quantidade de água que flui através do 
sistema é dependente das características dos aquíferos 
e de fatores externos, tais como: taxa de precipitação, a 
localização de córregos e outros corpos de água 
superficial e a taxa de evapotranspiração. 
 O único fator comum para todos os sistemas de água 
subterrânea, no entanto, é que a quantidade total de 
água abrangendo aquela que entra, está armazenada 
e sai do sistema deve ser conservada. 
A SUSTENTABILIDADE DA EXPLOTAÇÃO DE ÁGUA 
SUBTERRÂNEA 
 (Ground-Water Development, Sustainability, and Water Budgets – USGS; 
http://pubs.usgs.gov/circ/circ1186/html/gw_dev.html). 
R + Qent= Qeb + ET+ Qsaida + DS 
COMPONENTES DE ENTRADA 
R = recarga dada principalmente pela chuva e pela infiltração a partir dos cursos d’água 
Qent = agua que entra no sistema a partir de aquíferos/bacias hidrogeológicas adjcentes 
COMPONENTES DE SAÍDA 
Qeb = descarga dos aquíferos nos cursos d’água – escoamento de base 
ET = evapotranspiração 
Qsaida = agua que sai do sistema a partir de aquíferos/bacias hidrogeológicas adjcentes 
Ds = variação no armazenamento em função da variação do nível d’água 
ET 
ET 
ET 
P 
P 
P 
Qeb Qs 
Qeb 
 A longo prazo a origem da água que é extraída por 
bombeamento provem da recarga ou da descarga do sistema. 
 A quantidade de água subterrânea que está disponível para 
uso é dependente de como essas mudanças na entrada e 
saída afetam o meio ambiente e que magnitude de alteração é 
admitida. 
 Ao determinar os efeitos do bombeamento e a quantidade de 
água disponível para uso, é fundamental reconhecer que nem 
toda a água é bombeada é necessariamente consumida. Por 
exemplo, nem toda água bombeada para a irrigação é 
consumida por evapotranspiração. Uma parcela da água 
retorna para o sistema de água subterrânea como infiltração . 
 Assim, é importante diferenciar entre a quantidade de água 
bombeada e a quantidade de água consumida ao estimar a 
disponibilidade de água e ao estabelecer estratégias de 
gestão sustentável. 
A SUSTENTABILIDADE DA EXPLOTAÇÃO DE ÁGUA 
SUBTERRÂNEA 
 (Ground-Water Development, Sustainability, and Water Budgets – USGS; http://pubs.usgs.gov/circ/circ1186/html/gw_dev.html). 
As possibilidades de graves secas, de longo prazo, e as 
mudanças climáticas também devem ser considerados . As 
secas de longa duração, que quase sempre resultam em 
redução da recarga de água subterrânea, podem ser 
vistas como estresse natural em um sistema de água 
subterrânea e em muitos aspectos têm efeitos 
semelhantes à explotação de água subterrânea . 
A. Condições naturais 
D. Redução das taxas de bombeamento (ou recarga 
artificial) 
Conexão Agua Superficial/água subterrânea – Efeitos da explotação e exemplo de gestão 
Importância do Monitoramento Hidroclimatológico/Hidrogeológico 
B. Bombeamento promove aprofundamento do NA e 
redução das vazões dos cursos d’água 
C. Bombeamento excessivo (sobre-explotação) afeta 
vegetação que depende da umidade do solo e a 
descarga nos cursos d’água 
A ESTIAGEM SEVERA E SUAS CONSEQUÊNCIAS 
0,000
500,000
1000,000
1500,000
2000,000
2500,000
Gráfico de Precipitação (mm) – Ano Hidrológico 
Honório Bicalho – jusante da captação 
Escoamento de base em vermelho 
Redes de Monitoramento das Águas Subterrâneas 
 22 estações no aquífero Bauru – Bacia do Paraná 
 15 poços no aquífero Urucuia 
 14 poços em coberturas sedimentares – bacias representativas 
 2 poços no aquífero Areado 
 2 poços no aquífero fissurado 
http://rimasweb.cprm.gov.br/layout/ 
!A
Poços de monitoramento (Total 25) 
!A
Poços de monitoramento (Total 55) 
Projeto Águas do Norte - PAN (IGAM/CPRM) 
 6 poços no domínio dos carbonatos 
 8 poços no domínio cristalino 
 4 poços no domínio de rochas pelíticas 
 2 poços no domínio de quartzitos 
 5 poços no domínio de xistos 
Bacias representativas (Total 14) 
Projeto RIMAS – Rede Integrada de Monitoramento 
das Águas Subterrâneas (CPRM) 
Gráficos de variação de nível d’água e chuva 
Triângulo Mineiro 
Gráficos de variação de nível d’água e chuva 
Triângulo Mineiro 
Gráficos de variação de nível d’água e chuva 
Triângulo Mineiro 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 As possibilidades de secas severas, de longo prazo e as mudanças climáticas devem ser 
considerados em qualquer plano de gestão de recursos hídricos. Estiagens de longa duração quase 
sempre resultam em diminuição da recarga de águas subterrâneas e reduções das descargas para os 
rios. Portanto, às pressões relacionadas ao bombeamento somam-se as influências climáticas. 
(Ground-Water Development, Sustainability, and Water Budgets – USGS). 
 A gestão bem sucedida claramente depende da avaliação conjunta dos recursos hídricos superficiais 
e subterrâneos. A redução da descarga dos cursos d’água deve ser o fator primordial para o 
estabelecimento de restrições ecológicas e para a solução de conflitos de uso (Applicability and 
methodology of determining sustainable yield in groundwater systems - Kalf & Wooley , 2005). 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 A avaliação dos recursos hídricos subterrâneos de uma determinada bacia, sistema aquífero,ou 
região, e a sua relação com corpos d’água de superfície é altamente beneficiada pelo uso de modelos 
numéricos, pois permitem a análise das reservas em termos de balanços de massa e a simulação de 
cenários de explotação a intervalos de tempo que podem ser ajustados de acordo com as 
necessidades dos gestores destes recursos (Applicability and methodology of determining sustainable 
yield in groundwater systems - Kalf & Wooley , 2005). 
 
 A estimativa da quantidade de água subterrânea disponível para uso requer a consideração de dois 
elementos-chave. Em primeiro lugar, o uso de águas subterrâneas e de superfície deve ser avaliado 
em conjunto. Esta avaliação deve incluir a estimativa da quantidade de água disponível a partir das 
alterações na recarga, descarga e armazenamento de água subterrânea para diferentes intensidades 
de consumo de água. Em segundo lugar, visto que o uso da água subterrânea e superficial provoca 
mudanças no sistema hídrico deve-se determinar o limiar aceitável para as interferências. (Ground-
Water Development, Sustainability, and Water Budgets – USGS). 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Um aspecto relevante a ser considerado é que a dinâmica das águas subterrâneas é distinta daquela 
das águas superficiais. O rio tem uma baixa capacidade de armazenar água, mas, por outro lado, pode 
entregar uma vazão instantânea muito maior do que os aquíferos. Adicionalmente, a explotação dos 
aquíferos é feita por poços e nascentes que, geralmente, têm vazões estáveis (menos influenciadas pela 
sazonalidade climática), mas, geralmente reduzidas quando comparadas às observadas em captações 
superficiais. O aproveitamento dessa dinâmica própria das duas manifestações da água é muito pouco 
utilizado no país. A grande capacidade de armazenamento e resistência contra longos períodos de 
estiagem fazem dos recursos hídricos subterrâneos um grande aliado na redução dos estresses 
hídricos que populações têm enfrentado ou ainda enfrentarão. 
(Água subterrânea: reserva estratégica ou emergencial – Hirata et al. ,2010) 
Obrigada! 
 
maria.antonieta@cprm.gov.br 
Fone: (31) 3878.0385 
“Acho que as águas iniciam os 
pássaros Acho que as águas 
iniciam as árvores e os peixes. 
E acho que as águas iniciam 
os homens. Nos iniciam. E 
nos alimentam e nos 
dessedentam. Louvo esta 
fonte de todos os seres, de 
todas as plantas, de todas as 
pedras.” Manoel de Barros 
AQUÍFEROS EM ROCHAS CARBONÁTICAS 
A circulação da água se faz nas fraturas e outras 
descontinuidades (diáclases) que resultaram da dissolução do 
carbonato pela água. 
 
Essas aberturas podem atingir grandes dimensões, criando, 
verdadeiros rios subterrâneos. 
 
São aquíferos heterogêneos, descontínuos, com águas duras, 
com fluxo em canais. 
 
As rochas são os calcários, dolomitos e mármores. 
Aquífero muito vulnerável à contaminação e à 
explotação intensiva dada a forte conexão de águas 
subterrâneas e superficiais. 
 
Intensamente explotado em várias regiões, com 
destaque para a bacia do Verde Grande, afluente do 
rio São Francisco, Sete Lagoas, Montes Claros e 
municípios adjacentes, Lagoa Santa, Vazante etc 
AQUÍFEROS EM ROCHAS SEDIMENTARES DA BACIA DO 
PARANÁ (AQUÍFEROS BAURU E GUARANI) 
Aquíferos porosos onde a circulação da água 
se faz nos poros formados entre os grãos de 
areia, silte e argila de granulação variada. 
•Alta densidade de poços na zona urbana e em 
localidades agrícolas. 
•Probabilidade de comprometimento da produtividade 
dos poços 
•Área urbana de Araguari edificada nesse aquífero – 
risco de contaminação 
•Encoberto pelos aquíferos Bauru e Serra Geral (basaltos) – 
Profundidade normalmente acima de 500 m. 
•As áreas de recarga são reduzidas e ocupam cerca de 1.634 Km2 
(BORGHETTI et al., 2004) 
•Pouco explotado e conhecido na região do Triângulo Mineiro 
Aquífero Bauru 
Aquífero Guarani 
Fonte: UFMG/CDTN, 2006 
AQUÍFERO EM ROCHAS SEDIMENTARES DA BACIA DO 
URUCUIA 
Importância dos sedimentos Urucuia na regulação do 
regime dos principais rios da região contribuindo na 
manutenção de seu escoamento de base (ou vazão do 
rio no período de estiagem) 
 
O represamento das águas das veredas e a extração 
intensiva de água subterrânea para irrigação podem 
comprometer a vazão dos cursos d’água. 
 
Estudos indicam que a contribuição total desses 
aquíferos para os cursos d’água é de 4,25.109 m3/ano 
 
 
Fonte: CPRM – Projeto São Francisco (2001) 
Aquíferos porosos onde a circulação da 
água se faz nos poros formados entre os grãos 
de areia, silte e argila de granulação variada. 
Aquífero fraturado ou fissural - formado por rochas ígneas, 
metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a circulação da 
água se faz nas fraturas, fendas e falhas. 
 
A capacidade dessas rochas de acumularem água está relacionada à 
quantidade de fraturas, suas aberturas e intercomunicação, 
permitindo a infiltração e fluxo da água. 
AQUÍFERO EM ROCHAS METASSEDIMENTARES E 
METAVULCANICAS 
Aquíferos geralmente de menor potencial relativamente aos 
sedimentares e carbonáticos 
 
Importantes no atendimento à demanda por água em regiões 
com escassez de água superficial e pequenas comunidades 
rurais. 
 
Pode apresentar maior potencial em áreas em que se verifica 
intercalações de rochas carbonáticas 
 
AQUÍFEROS EM ROCHAS CRISTALINAS 
Aquífero fraturado ou fissural - formado por rochas ígneas, 
metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a 
circulação da água se faz nas fraturas, fendas e falhas. 
 
A capacidade dessas rochas de acumularem água está 
relacionada à quantidade de fraturas, suas aberturas e 
intercomunicação, permitindo a infiltração e fluxo da água. 
Aquíferos geralmente de potencial reduzido, 
especialmente na região nordeste de MG. Vazões um 
pouco maiores são obtidas em poços na região centro-sul 
em virtude da maior pluviosidade e espessura do manto 
de intemperismo. 
 
Importantes no atendimento à demanda por água em 
regiões com escassez de água superficial e pequenas 
comunidades rurais.