Capítulo 06 - Captação de águas subterrâneas - alterado

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Conceitos; Aquíferos; Hidráulica de poços; Análises da qualidade da água; Avaliação hidrogeológica.
Parte única:
Capítulo 06:
 Captação de Águas Subterrâneas
Universidade Federal Rural do Semiárido – UFERSA Departamento de Engenharias / Caraúbas
Curso de Engenharia Civil
Sistemas de Abastecimento de Água
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.1. Introdução
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
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6.1. Introdução
6.2. Aspectos Legais
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
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6.2. Aspectos Legais
O poço tubular profundo é uma obra de engenharia geológica, com recolhimento de ART junto ao CREA com projeto específico.
NBR 12.212/1992 – Projeto de poço para captação de água subterrânea.
NBR 12.244/1992 – Construção de poço para captação de água subterrânea.
Ambas foram revistas em 2003.
6.3. Aquíferos
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
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6.3. Aquíferos
6.3.1. Tipos
Aquífero Livre, Freático ou Não-Confinado
É um extrato permeável, parcialmente saturado d’água, sobrejacente a um extrato ou formação permeável.
A água num aquífero livre, também é denominada lençol freático.
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6.3. Aquíferos
6.3.1. Tipos
Aquífero Confinado ou Artesiano
É completamente saturado de água cujas capas (superior e inferior) são extratos impermeáveis. A água deste aquífero se chama artesiana ou confinada, sua pressão geralmente é mais alta que a pressão atmosférica e quando se perfura o aquífero, a água sobe para nível bem superior ao limite do aquífero.
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6.3. Aquíferos
6.3.2. Conceitos Importantes
Superfície do Aquífero
Superfície da água que limita a parte superior do aquífero; em um aquífero livre é o nível freático; 
Em um aquífero confinado, em que a água está com pressão artesiana, é a superfície inferior do teto do aquífero.
Superfície Piezométrica
É uma superfície real ou fictícia de um aquífero onde a pressão da água é igual à pressão atmosférica; a água de um poço ascende até esse nível.
Nível Piezométrico
Nível piezométrico em um ponto, é a distância vertical entre a superfície do terreno neste ponto e a superfície piezométrica.
O nível piezométrico é negativo quando a superfície piezométrica tiver menor cota que a superfície do terreno e, positivo, quando a água jorra acima da superfície do terreno (água surgente).
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6.3. Aquíferos
6.3.2. Conceitos Importantes
6.4. Tipos de Captação Subterrânea
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
As captações de água subterrânea podem ser feitas:
Captação
Em lençol freático
Em lençol artesiano
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
A captação em lençol freático pode ser realizada por:
Captação em lençol freático
Galerias filtrantes
Drenos
Fontes
Poços freáticos
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
Galerias Filtrantes
O emprego de galerias filtrantes é característico de terrenos permeáveis, mas de pequena espessura (aproximadamente de um a dois metros) onde há necessidade de se aumentar a área vertical de captação para coleta de maior vazão. 
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
Drenos
São canalizações coletoras assentadas na superfície ou a pequena profundidade em virtude da existência de lençol freático muito superficial.
Podem ser construídos com tubos furados ou simplesmente com manilhas cerâmicas não rejuntadas. 
As galerias (filtrantes) são mais comuns sob leitos arenosos de rios com grande variação de nível.
Os drenos são mais comuns em áreas onde o lençol é aflorante permanecendo praticamente no mesmo nível do terreno saturado ou sob leitos arenosos de rios com pequena variação de nível.
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
Poço escavado
Poço tubular
Tipos de Poços
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
Poços Freáticos
Os poços são mais frequentes porque normalmente o lençol freático tem grande variação de nível entre os períodos de chuvas (durante a estiagem) necessitando de maiores profundidades de escavações para garantia da permanência da vazão de captação. 
Logicamente as camadas permeáveis também são de espessuras consideráveis, podendo em algumas situações ser necessário o emprego de captores radiais partindo da parte mais profunda do poço para que este tenha rendimento mais efetivo.
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
Poços Freáticos
Poços Freáticos Tipo “Raso”
O poço raso comum ou cacimba, é um poço escavado no terreno, geralmente cilíndrico, revestimento de alvenaria ou pré-moldado (tubulões), diâmetro de um a quatro metros por cinco a vinte de profundidade em média, dependendo do lençol freático. 
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
Poços Freáticos
Poços Freáticos Tipo “Raso”
A parte inferior, em contato com o lençol deve ser de pedra arrumada, de alvenaria furada ou de peças cilíndricas pré-moldadas furadas quando for o caso.
Dependendo da estabilidade do terreno o fundo do poço pode exigir o não revestimento.
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
Poços Freáticos
Poços Freáticos Tipo “Amazonas”
O poço amazonas é uma variável do escavado, próprio de áreas onde o terreno é muito instável por excesso de água no solo (areias movediças).
Seu método construtivo é que o caracteriza, pois sua construção tem de ser executada por pessoal especializado, empregando peças pré-fabricadas à medida que a escavação vai desenvolvendo-se.
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6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.1. Captação em Lençol Freático
Poços Freáticos
Poços Freáticos Tipo “Amazonas”
Também chamado de cacimbão no semiárido brasileiro.
Trata-se de um poço com escavação mais profunda (4 a 10 m de profundidade) e com maior capacidade de armazenamento de água (3 a 4 m de largura).
6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.2. Captação em Lençol Artesiano
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A captação em lençol artesiano pode ser realizada por:
Captação em lençol Artesiano
Poços artesianos (tubulares)
Fontes de encosta
6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.2. Captação em Lençol Artesiano
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Poços Artesianos
6.4. Tipos de Captação Subterrânea
6.4.2. Captação em Lençol Artesiano
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Fontes de Encosta
O aproveitamento de água de fonte de encosta é feito por meio de captação em uma caixa de alumínio ou de concreto. 
Isto implica em uma série de providências para prevenção contra poluição da água de uma fonte de encosta, ou seja, para proteger a qualidade da água a ser usada.
6.5. Perfuração de Poços Artesianos (tubulares)
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6.5. Perfuração de Poços Artesianos
Poços Artesianos
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6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.1. Perfuração
A perfuração de poços tubulares é composta por várias etapas até a utilização final do poço. 
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6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.2. Completação
Fase de completar o poço, colocar a tubulação do poço (revestimento e filtro), o cascalho (pré-filtro) e o cimento (cimentação). 
Indicada para poços perfurados em material inconsolidado e em rochas sedimentares, onde são instalados filtros.
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6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.2. Completação
Revestimento
É a tubulação definitiva, que vai constituir as paredes do poço propriamentedito. 
Desempenha duas funções principais:
Sustentar as paredes da perfuração e
Constituir a condução hidráulica que ponha os aquíferos em comunicação com a superfície. 
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6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.2. Completação
Filtro
Dispositivo de admissão para a água. 
Tem as funções de:
Permitir que a água entre no poço sem perda excessiva de carga;
Impedir a passagem de material fino durante o bombeamento, e
Servir como suporte estrutural, sustentando a perfuração no referido material.
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6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.2. Completação
Filtros
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6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.2. Completação
Pré - Filtro
O encascalhamento de um poço oferece diversas vantagens:
Aumenta o diâmetro efetivo do poço e a área de captação;
Aumentando-se o diâmetro, reduz-se a velocidade de entrada da água; 
Reduz as perdas por fricção, diminuindo o rebaixamento e aumentando a capacidade específica (Q/s);
Diminuindo o rebaixamento, diminui também o total de tubulação a ser colocada dentro do poço e a potência da bomba para recalcar a água;
Evita colapsos sobre o filtro, resultando maior vida útil ao poço.
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6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.3. Cimentação
Consiste no enchimento do espaço anelar existente entre os tubos e a parede da formação e tem a principal finalidade da união da tubulação de revestimento com a parede do poço.
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.4. Desenvolvimento
Objetiva a remoção do material mais fino do aqüífero nas proximidades do poço, aumentando, assim, sua porosidade e permeabilidade ao redor do poço.
Nas rochas consolidadas, o desenvolvimento limpa e desobstrui as fraturas por onde circula a água. Isso permite que a água possa entrar mais livremente no poço, assegurando assim, o máximo de capacidade e diminuindo as perdas de cargas do aqüífero para o poço.
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.5. Bombeamento
É a retirada da água de um poço por intermédio de uma bomba. 
Para tanto, são feitos os registros e controle da vazão (Q), nível estático (NE) e nível dinâmico (ND), durante um teste de produção ou de aqüífero.
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.6. Instalação
É a etapa final na construção de um poço, deixando-o apto à funcionar normalmente. Consiste na colocação de um equipamento de bombeamento, com tubulações adutoras, um sistema de acumulação (caixa d’água) e um sistema de distribuição da água (chafarizes, encanação, etc...).
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.7. Características em rochas cristalinas
Profundidades máximas em torno de 80 m; frequente 60 m.
Diâmetro mais frequente de 4” a 6”.
Perfurados com máquinas apropriadas (percussão e ar comprimido)
Dispensam revestimentos, filtros e pré-filtros
Captam aquíferos fissurais
Geralmente têm baixas vazões (média 2 a 5 m3/h), servindo para abastecimento de casas, vilas e pequenas comunidades.
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.5. Perfuração de Poços Artesianos
6.5.8. Características em rochas sedimentares
Profundidades variadas, podendo atingir mais de 1.000m.
Diâmetro variável desde 4” a 22”.
Perfurados com máquinas apropriadas (percussão e rotação mais utilizadas).
Exigem revestimentos, filtros e pré-filtros.
Custos elevados de material de completação.
Pequenas a grandes vazões (até 1.000 m3/h)
Servindo para abastecimento de casas, vilas, pequenas e grandes comunidades e até cidades populosas.
6.6. Unidades de Bombeamento de Poços tubulares
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6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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A unidade de bombeamento diz respeito ao tipo de equipamento utilizado para o bombeamento da água do poço. 
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.1. Bomba Submersa
É utilizada para bombeamentos com vazões de médio a grande porte ( Q > 3.000 L/h), com profundidades variadas, e requer a existência de energia elétrica trifásica. 
Sua instalação é feita dentro do poço mediante apenas um cano (tubo adutor), que liga a bomba ao reservatório, e um fio grosso que liga a bomba a um quadro elétrico situado, geralmente numa casa de bomba (ou de força).
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.1. Bomba Submersa
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.2. Bomba Injetora
Para bombeamentos com vazões de pequeno a médio porte, com profundidades variadas.
Funciona tanto com energia elétrica como com combustível. 
Sua instalação é feita com um bico injetor (ou válvula de pé), dentro do poço mediante dois canos (tubo injetor fino e tubo adutor grosso), que liga o bico injetor à bomba que fica fora do poço, dentro de uma casa de bomba. 
Da bomba, sairá um cano que conduzirá a água ao reservatório.
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.2. Bomba Injetora
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.3. Bomba Centrífuga
Para bombeamentos com vazões de pequeno porte (Q < 3.600 L/h), com baixas profundidades.
Funciona tanto com energia elétrica como com combustível. 
Sua instalação é feita fora do poço mediante apenas um cano (tubo adutor fino), que sai do poço diretamente para a bomba situada, geralmente numa casa de bomba. 
Do motor da bomba sai um segundo cano que conduzirá a água ao reservatório, e um fio grosso que liga a bomba a um quadro elétrico.
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.3. Bomba Centrífuga
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.4. Bomba Manual
Para bombeamentos manuais, com baixíssimas vazões (Q < 500 L/h), com baixas profundidades; requer o trabalho braçal humano. 
Sua instalação é feita diretamente acoplada à boca do poço com um sistema de sucção dentro do poço. 
Seu funcionamento, como dito, é manual, através de movimentos constantes de uma alavanca.
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.6.4. Bomba Manual
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.6.5. Catavento
Quando o poço é instalado com uma estrutura metálica em torre contendo no seu topo um sistema de hélices que aciona, através da energia eólica (vento), um pistão que funciona dentro do poço.
O movimento de subida e descida do pistão eleva a água por um tubo adutor até a superfície.
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
6.6.5. Catavento
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.6. Compressor
De um motor externo (compressor) é injetado o ar comprimido dentro do poço através de um cano de reduzido diâmetro (injetor de ar); o ar injetado faz com que a água suba à superfície por um outro tubo de maior diâmetro (tubo adutor) e a encaminha até a caixa d'água ou outro sistema.
6.6. Unidades de bombeamento de poços tubulares
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6.6.6. Compressor
6.7. Hidráulica de Poços
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6.7. Hidráulica de poços
6.7.1. Considerações Gerais
O elemento mais importante da hidrologia subterrânea é o poço, com ele, realizam-se observações sobre o comportamento dos aquíferos, podendo-se determinar suas características hidrodinâmicas.
A hidráulica dos meios porosos é baseada na Lei de Darcy:
Onde
	Q = Vazão do fluxo
	K = condutividade hidráulica
	dh/dL = Gradiente Hidráulico
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6.7. Hidráulica de poços
6.7.2. Termos
Nível estático (NE)
Corresponde à pressão neutra do aquífero no ponto considerado. É a superfície livre da água dentro do poço, medida a partir da superfície do solo e referida ao nível médiodos mares.
Nível dinâmico (ND)
É o nível do lençol da água dentro do poço, quando o mesmo está sendo bombeado. É medido a partir da superfície do solo até o nível do bombeamento.
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6.7. Hidráulica de poços
6.7.2. Termos
Rebaixamento (S)
Corresponde à distância vertical dentro do poço, entre o ND e o NE, ou seja
S = ND – NE
Raio de Influência (r)
Quando um poço está sendo bombeado, formam-se em torno dele um “cone de depressão”. É a distância que vai desde o centro do poço até o ponto inferior do cone tangencia o prolongamento da superfície horizontal do NE.
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6.7. Hidráulica de poços
6.7.2. Termos
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6.7. Hidráulica de poços
6.7.2. Termos
Vazão Específica (Q/S)
É o quociente da vazão (Q) pelo rebaixamento (s) do poço. Serve como indicador do rendimento do aquífero.
A vazão específica diminui com o tempo de bombeamento, devendo por isso, ser indicada a data quando foi medida.
6.8. Hidroquímica das Águas Subterrâneas
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
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6.8. Hidroquímica das Águas Subterrâneas
6.8.1. Análises Físico-Químicas
Para poços em perfuração, deve ser solicitada análise físico-química para águas nas seguintes condições:
Existência de poços próximos com comprovado alto teor de sólidos totais dissolvidos, p.ex., água salina. 
Existência de poços próximos com características físicas excessivas, p.ex., odor, sabor, turbidez.
Para poços recém perfurados, necessitando-se determinar sua composição físico-química e, se o mesmo está dentro das normas e padrões requeridos.
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6.8. Hidroquímica das Águas Subterrâneas
6.8.2. Análises bacteriológicas
Também deve ser solicitada para as seguintes condições:
Para poços em perfuração quando da existência de muitas fossas próximas, poços vizinhos com comprovada contaminação e nas imediações de aterros sanitários;
Para todos os poços recém terminados, para verificar se está com os padrões de potabilidade.