Etapas da construção de um furo de água

  1. Determinação do local do furo
  2. Licenciamento
  3. Deslocação do equipamento de perfuração
  4. Escolha do método de perfuração
  5. Diagrafia (opcional)
  6. Coluna definitiva de revestimento ou tubagem de revestimento
  7. Pré-filtro
  8. Isolamento
  9. Limpeza e desenvolvimento
  10. Ensaio de caudal
  11. Desmontagem de todo o equipamento de perfuração e fecho da captação
  12. Relatório do técnico de sondagem
  13. Selecção da electrobomba submersível
  14. Conclusão

1. DETERMINAÇÃO DO LOCAL DO FURO DE ÁGUA

As Sondagens Batalha possuem um conjunto de técnicos e de métodos que permitem a localização segura de um furo.

Métodos de localização:
Estudos hidrogeológicos/geofísicos, inclui as seguintes tarefas:

Compilação e análise de dados geológicos e hidrogeológicos existentes sobre a área e região circundante.

Levantamento Geológico de superfície, orientado para a representação em carta geológica e perfis interpretativos, das unidades geológicas hospedeiras do(s) aquífero(s) da região.

Levantamentos Geofísicos de superfície, com o objectivo de identificar estruturas geológicas favoráveis à ocorrência de água subterrânea (falhas, fracturas, contactos litológicos), foram aplicados vários métodos de prospecção geofísica:
SEV (sondagens eléctricas verticais), para definição da espessura do manto de alteração;
VLF/EM (sistema adaptado a uma viatura todo-o-terreno);

Interpretação e análise dos resultados obtidos dos trabalhos geológicos, hidrogeológicos e geofísicos realizados. Identificação/definição de zonas/locais favoráveis à realização de furos para a captação de água subterrânea.

Radiestesia (vedor), é o emprego de técnicas adivinhatórias na procura de água subterrânea; ex.: varinha.

Para a posição de um furo é determinante a sua finalidade. Para furos de água para beber e de irrigação, há que ter em conta a qualidade do aquífero. Para isso, deverá ser feita pelos técnicos das Sondagens Batalha, uma avaliação hidrogeológica do local a perfurar.

Os critérios de qualidade da água e da quantidade da água disponível no aquífero, variam de local para local. Por isso as Sondagens Batalha utilizam todo o seu conhecimento na perfuração de captação de água, a experiência em áreas similares, e de diversa da informação tal como a topologia do solo, a vegetação local, as amostras de rocha obtidas (onde aplicável), a geologia local, a informação sobre outras captações existentes perto do local a perfurar, das medidas geofísicas, etc.

Na maior parte dos casos, a posição do furo é limitada simplesmente pelo tamanho da propriedade e por limitações do acesso para o equipamento perfuração.

Aquando da localização de um furo, deve-se também considerar a proximidade de fontes potenciais da contaminação, tais como: áreas de armazenamento de combustível ou de produto químico, fossa ou os tanques sépticos. A presença de uma protecção para proteger o furo dessas potenciais fontes de contaminação é muito importante para evitar a contaminação da água.

A localização do furo deve ser feita de modo que seja acessível para a limpeza, o tratamento, o reparo, testar, a inspecção, e as outras actividades que podem ser necessárias com o tempo. Depois de escolhida a localização, terá que se proceder ao licenciamento da Captação junto das instituições adequadas.

2. LICENCIAMENTO DO FURO

De forma a simplificar os processos de licenciamento de furos de pesquisa e posterior captação, a Sondagens Batalha disponibiliza os seus serviços no sentido de um acompanhamento célere e efectivo de cada processo, junto da Agência Portuguesa do Ambiente (APA).

3. DESLOCAÇÃO DO EQUIPAMENTO DE SONDAGEM

Depois de obtido o licenciamento, é necessário deslocar todo o equipamento essencial à execução do furo e material indispensável à execução da perfuração, bem como a respectiva preparação do equipamento de sondagem. Com o equipamento de per furação ajustado, o processo perfuração propriamente dito, inicia-se, podendo demorar de algumas horas (para um furo pouco profundo e de pequeno diâmetro) a diversas semanas (para um furo profundo, e de diâmetro largo). As Sondagens Batalha utiliza equipamento de tecnologia americana específicos para a execução de perfurações para captação de água, nomeadamente os equipamentos Ingersoll Rand TH 100 e TH 100A, com material de perfuração de tecnologia avançada adequado à formação geológica que se prevê perfurar.

4. ESCOLHA DO MÉTODO DE PERFURAÇÃO

Os trabalhos de perfuração iniciar-se-ão com a escolha do método de perfuração mais adequado à formação geológica. Uma variedade de métodos é utilizada na perfuração de furos, mas os mais comuns são os de rotação, tais como:

❖ Método de perfuração a Rotopercussão: Ar comprimido.

Este método de perfuração utiliza a injecção de ar comprimido insuflado a partir de um compressor, que circula com velocidade ascensional, tal que, nos irá permitir uma perfuração isenta de anomalia e uma melhor limpeza e subida dos detritos resultantes da perfuração.

❖ Método de perfuração a Rotary (Circulação directa): Lamas.

Este método de perfuração consiste na utilização de um fluído (lama), injetado através de uma bomba de lamas. O fluído de circulação responsável pela limpeza e subida dos detritos, é uma lama essencialmente composta por bentonit, com a adequada viscosidade, circulando com velocidade ascensional tal, que nos permite uma perfuração isenta de anomalias. Para a circulação da lama é necessário a abertura de tanques para circulação de lamas.

❖ Método de perfuração a Rotary (Circulação inversa): Lamas.

O método de perfuração a circulação inversa: consiste na utilização de um fluído (lama) de circulação responsável pela limpeza e subida dos detritos, onde as lamas de circulação, que arrastam partículas para a superfície, são conduzidas pela gravidade até ao fundo do furo, através do espaço compreendido entre a parede exterior da tubagem e as paredes da sondagem, sendo depois bombeadas para a superfície pelo interior das varas.

No método de perfuração à circulação inversa é originado um movimento de sucção que é responsável pela limpeza e subida dos detritos para a superfície, através do interior das varas de parede dupla.

As lamas (constituídas ou não por bentonit) circulam com uma velocidade controlada e com uma adequada viscosidade, devidamente ajustada à natureza litológica dos terrenos e consoante o que se vier a demonstrar como o mais conveniente que nos irá permitir uma perfuração isenta de anomalia e uma melhor limpeza e subida dos detritos resultantes da perfuração.

Para a circulação do fluído de perfuração é necessário a abertura de tanques e valas que serão impermeabilizados com uma tela. Os tanques de decantação são utilizados para estabilizar os “detritos” eventualmente presentes no fluido de perfuração, de forma a evitar o seu arrastamento durante a perfuração.

Devido às características das formações a perfurar poderá ser necessário e aconselha-se a aplicação de uma coluna de revestimento superficial, em PVC ou em aço, para proteção sanitária e de amparo do solo.

No decorrer da perfuração, serão recolhidas amostras de seis em seis metros, ou quando ocorrer mudança de litologia.

Por vezes, especialmente para poços de grande capacidade e onde a qualidade de água é particularmente importante, procede-se a um furo apenas de pesquisa e de pequeno diâmetro antes de se efectuar a perfuração final.

5. EXECUÇÃO DE DIAGRAFIAS (OPCIONAL)

Depois da perfuração efectuada e caso se revele necessário, para um correcto posicionamento dos filtros (tubos ralos), poderá ser efectuada uma diagrafia, que consiste numa sondagem que regista todos os parâmetros físicos e geométricos das formações atravessadas durante a perfuração do furo. As diagrafias diferidas são medições geofísicas a realizar no interior dos furos de pesquisa desempenham um papel decisivo na transformação em captação de furos realizados em formações aluvionares com métodos de perfuração com circulação a lamas (rotary directa ou inversa).

6. TUBAGEM DE REVESTIMENTO

Depois da perfuração efectuada, faz-se a escolha da coluna definitiva de revestimento, que poderá ser em:

PVC tradicional, PVC roscado, Aço normal, Aço inox

As formações geológicas diferentes ditam que tipo de revestimento pode ser usado. Esta coluna de revestimento também conhecida por: Tubagem de Revestimento, serve para transformar o furo de pesquisa em captação de água. A Tubagem de revestimento é constituída por tubos lisos e drenados (ralos). Os tubos drenados são colocados nas zonas mais produtivas (aquíferos) da perfuração.

O Tubo-Ralo será do mesmo material e com as mesmas características do tubo fechado, a “slot” (abertura do ralo) será aquela que for recomendada pela análise da granulometria das camadas produtivas e em conjunto com a granulometria do areão calibrado que constituirá o maciço filtrante. Considera-se, no entanto, uma abertura de 1mm a 1,5mm as mais comuns. A área aberta útil deverá distribuir-se pela totalidade dos horizontes produtivos do aquífero, que apresentem água de boa qualidade química e deverá permitir a entrada do caudal previsto, com uma velocidade de entrada inferior a 3 cm/s, em conformidade com as normas de boa execução técnica. A slot dos tubos ralos é executada em fábrica com recurso a equipamento específico para este fim. Os troços de tubo-ralo terão um comprimento entre 1,0 e 6,0 metros, a ser definido em obra.

Centralizadores

Para uma boa centralização da coluna de revestimento definitivo no furo, serão utilizados centralizadores colocados entre a parede da perfuração e a do exterior da tubagem de revestimento com espaçamento mínimo de 6 m. Estes são ser tipo asa em PEAD ou nylon.

7. PRÉ-FILTRO

Depois de se colocar a coluna definitiva, dever-se-á preencher o espaço anular com um pré-filtro, ou maciço filtrante, constituído por areão calibrado. O espaço anular é o espaço que fica entre a perfuração e a parte externa da coluna de revestimento. O pré filtro é constituído por areão calibrado de granulometria apropriada (diâmetro de 2-4mm; 3-5mm; 5-7mm) e que é colocado no espaço anular. O pré-filtro é usado para filtraras areias finas e outras partículas que possam entrar no furo e prejudicar a captação de água. Um pré-filtro é como o "pulmão" do furo, que filtra a água até ao "coração do furo ". O pré-filtro deve ser colocado em todos os furos, excepto naqueles perfurados em rocha.

8. ISOLAMENTO

Regra geral os furos para captação de água subterrânea atravessam diferentes níveis e camadas aquíferas com água com qualidade química distintas que, algumas das vezes tornase imperioso proceder ao seu isolamento através de procedimentos adequados. Para proteger a captação de contaminações superficiais, nos primeiros metros da captação, deverá proceder ao seu isolamento superficial, para isso deve utilizar-se as cimentações ou preenchimento do espaço anular com outro material de baixa permeabilidade (e.g. compactonit ou material argiloso) até profundidades que a geometria da captação e características do aquífero aconselhem.

9. LIMPEZA E DESENVOLVIMENTO

Após a colocação da coluna de revestimento e do pré filtro, deveremos passar à etapa seguinte, que é a limpeza e o desenvolvimento da captação.

A fase de desenvolvimento da captação constitui-se como decisiva para a sua completa eficiência. O desenvolvimento de uma captação é o conjunto das operações técnicas que devolvem, as características hidráulicas ao aquífero na zona periférica da captação, entretanto adulteradas, pelos processos de perfuração. Tem por objectivo eliminar os materiais finos da formação aquífera e extrair eventuais fluidos e detritos da perfuração de modo a diminuir, quanto possível, as perdas de carga resultantes da circulação de água até ao furo.

Ou seja, tem por objectivo final que a captação produza água limpa sem materiais sólidos em suspensão com maior grau de eficiência possível. Optimizando assim o fluxo de água no maciço filtrante instalado, fundamentalmente pela remoção das partículas finas do maciço filtrante e da estabilização da formação periférica. O material mais grosseiro e mais uniforme ficará próximo da parede do ralo conforme representado na figura.

É fundamental retirar essas partículas finas do aquífero, em redor dos drenos, e da captação. É necessário estabilizar a formação adjacente aos drenos. Caso contrário, os "finos" acabarão por colmatar o maciço filtrante e entrar na captação à medida da sua exploração, ainda que com um pequeno caudal, contribuindo drasticamente para o envelhecimento da obra.

Logo que termine a introdução do maciço filtrante e se tenha procedido ao isolamento das camadas nocivas, as fissuras/fracturas são colmatadas com os detritos resultantes da perfuração que resultam do método de perfuração rotativo.

A limpeza da captação e o seu desenvolvimento, são situações diferenciadas. A limpeza é tão-somente a fase inicial e a fase final do desenvolvimento. Entre estas duas fases, muitas outras operações devem ser efectuadas.

Um desenvolvimento eficiente varia de captação para captação. Os processos são inúmeros, contudo baseados nos mesmos princípios:

  • Devolução das características hidráulicas às formações aquíferas, com a remoção dos factores estranhos nelas introduzidos nas fases de construção da captação ("crostas", compactação, bentonit, detritos e outros);
  • Remoção das partículas finas do aquífero, nas proximidades das zonas filtrantes. Quer expulsando-as através dos drenos e tubagem de revestimento, quer afastando-as e mantendo-as para lá do maciço filtrante;
  • Remoção das partículas finas do maciço filtrante, seixo calibrado e seus "contaminantes", fazendo-os entrar na coluna de revestimento através dos drenos;
  • Estabilização da formação aquífera, à periferia da zona de captação, com a distribuição adequada do seixo calibrado. Os grãos devem distribuir-se de forma decrescente, desde os mais grossos aos mais finos, à medida que se afastam dos drenos.
  • Os três últimos princípios têm como objectivo aumentar as características hidráulicas do aquífero à periferia da captação de modo a reduzir a velocidade do fluxo de água e, consequentemente, a turbulência do movimento.
  • A metodologia que com maior frequência é utilizada no desenvolvimento de captações em formações aluvionares é aquela que envolve a sobrebombagem. Existem outros métodos, menos utilizados, de maior eficiência que envolvem pistonagens e lavagens por jacto (back-washing).
  • No desenvolvimento há que criar, provocar, diferenças de pressão, fluxos e refluxos da água muito vigorosos. Estas situações podem testar-se, fazendo-as ocorrer com recurso à utilização de ferramentas, equipamentos e operações apropriadas, entre as quais destacamos a utilização de pistões, de água, de ar comprimido, de espumas, etc.
  • O desenvolvimento com ar comprimido (mais água e espuma), para além de ser bastante eficaz, desde que bem controlado, é um método de aplicação relativamente simples com resultados rápidos, que se aconselha para todas as captações, sempre que possível.

O Sistema "air lift" ou ar directo

Em regra geral o método de desenvolvimento com ar comprimido é baseado no sistema "Air Lift", isto é, elevação da água da captação com injecção de ar comprimido através de uma tubagem de pequeno diâmetro. A injecção de ar comprimido é fornecida por um compressor adequado ás condições hidrodinâmicas da captação.

Bastante eficientes as bombagens por ar directo com paragens e arranques e a indução da inversão do sentido de escoamento no filtro de seixo e na região adjacente da formação produtiva.

CONCLUSÃO:

Tendo em vista a obtenção de uma captação com o máximo rendimento e compatível com a produtividade das camadas aquíferas atravessadas, devem ser executados trabalhos de limpeza e desenvolvimento pelo método de “air lift” ou ar directo, durante um período que nos permita obter água isenta de finos e em condições de ser captada pelo equipamento de bombagem.

10. ENSAIO DE CAUDAL

O sucesso de uma captação, tipo furo, de água mineral é atingido quando o caudal necessário pode ser extraído, de forma contínua, a baixo custo, salvaguardado o seu aspecto qualitativo.

Para o conhecimento, com propriedade, do alcance deste objectivo, são indispensáveis alguns ensaios conducentes ao cálculo das características hidráulicas e geométricas do aquífero e da eficiência da captação em si mesma.

Quando falamos em ensaios temos, acima de tudo, temos de saber a que tipo nos referimos, isto é, de conhecer os objectivos a atingir.

Com base numa captação podemos realizar vários tipos de ensaios: de caudal ou de bombagem (de aquífero). E estes podem ser ensaios de caudal provisórios, escalonados (com variação de caudal) e um ensaio final a caudal constante.

Se pretendermos conhecer as características da captação, devemos realizar ensaios de caudal.

Para se conhecer as características hidráulicas e/ou geométricas (estas últimas em complemento dos estudos geo-estruturais, geofísicos, etc.) do aquífero, onde se insere a captação, então devemos realizar ensaios de bombagem (de aquífero). Neste caso, utiliza-se a captação como centro das operações e um ou mais furos para controlo dos níveis aquíferos (piezómetros).

São inúmeras as razões para se realizarem os ensaios, das quais destacamos pela sua importância:

  • verificar a eficiência da captação, se ela está, ou não, bem desenvolvida;
  • calcular o caudal de extracção óptimo da captação;
  • optimizar a extracção do aquífero;
  • e com base nos elementos anteriores, dimensionar as captações, bem como o seu número a inserir e distribuir no aquífero.
  • determinar a eficácia dos furos de captação, tendo em conta os fins a que se destina, e obter informações, quer sobre os principais parâmetros da formação aquífera a captar, quer sobre as eventuais interferências com outras captações na sua área de influência.

Com a realização do ensaio de caudal com uma duração a determinar (os períodos mais comuns são 8h, 12h, 24h, 36h, 48h, 72 horas) do furo a caudal constante ou escalonado, deverá ficar determinado o caudal óptimo de exploração da captação e o respectivo nível dinâmico. A periodicidade das medições dos níveis será tal, que permita o traçado das curvas de interpretação clássicas (funções de logaritmo do tempo), para a determinação da transmissividade e do coeficiente de armazenamento, os resultados serão rigorosamente medidos e registados, em impresso próprio.

Durante a realização do ensaio caudal serão ser medidos os níveis piezométricos do furo mais próximo, do furo em extracção e em quaisquer outros furos e/ou piezómetros que possam existir nas proximidades.

Para as medições de níveis e caudais, serão utilizados os dispositivos que as regras da boa técnica recomendam. Para a medição dos níveis serão utilizados: tubo de observação, colocado no furo paralelo à tubagem de elevação, e dispositivos que permitam medir a profundidade da água com um erro inferior a 1 cm, com intervalo de 1 minuto.

Componentes principais para instalação da Bomba Submersível para o ensaio de caudal:

  • BOMBA SUBMERSIVEL
  • TUBO DE ELEVAÇÃO DA ÁGUA
  • TUBO PIEZÓMETRO PARA MEDIÇÃO DE NÍVEIS
  • CURVA 90º
  • MANÓMETRO GLICERINA 0/25BAR
  • VÁLVULA CUNHA FFF
  • VÁLVULA RETENÇÃO
  • CABO H07RN-F (FBBN) 4 G
  • QUADRO COMANDO
  • INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO (SONDA NÍVEL, CAUDALIMETRO)

Colheita de água para análise

No termo do ensaio de bombeamento e imediatamente antes da conclusão deste, serão recolhidas amostras de água, devidamente acondicionadas para posterior análise em laboratório da especialidade, devidamente certificado. As análises química e bacteriológica (G1, G2 e G3) da nova captação, serão efectuados de acordo com os parâmetros exigidos no DL n.º 236/98 de 01 de Agosto.

11. DESMONTAGEM DO EQUIPAMENTO DE PERFURAÇÃO E FECHO DA CAPTAÇÃO

Depois da limpeza e desenvolvimento, o furo está pronto para receber o equipamento de bombagem. Nesse momento dá-se por terminado a execução do furo, sendo desmontado todo o equipamento utilizado na sua execução e é elaborado um relatório técnico de sondagem.

12. RELATÓRIO TÉCNICO DE SONDAGEM

O relatório técnico de sondagem descreve toda a informação técnica obtida durante o desenvolvimento dos trabalhos de execução da perfuração e discrimina os dados relativos ao método de perfuração, diâmetros de perfuração e de revestimento, maciço filtrante, limpeza e desenvolvimento, profundidade aconselhada para a colocação do sistema de captação, litologias atravessadas, parâmetros hidrogeológicos do furo, etc.

13. SELECÇÃO DA ELECTROBOMBA SUBMERSIVEL

Considerando que a valorização da captação passa também pelo equipamento de elevação da água, cujo mau dimensionamento contribui, por vezes de forma significativa, para o envelhecimento prematuro da captação, far-se-ão breves referências sobre a sua selecção.

A electrobomba submersível, não é mais que uma bomba centrífuga acoplada a um motor eléctrico capaz de funcionar submerso em água, em que o ralo da entrada da água se localiza entre o motor e a célula (podem ser várias) de compressão.

A selecção criteriosa da electrobomba submersível, passa necessariamente pelo conhecimento prévio de:

  • características da energia disponível (mecânica/eléctrica), sendo que actualmente é relativamente fácil dispor de uma rede eléctrica a 220 ou 380 V;
  • características técnicas da captação, com particular destaque para o caudal, nível dinâmico e profundidade e diâmetro da câmara de bombagem (por norma acima do primeiro dreno).

14. CONCLUSÃO

O sucesso de uma captação de água subterrânea, está associado à profundidade e à qualidade do trabalho realizado em cada uma das suas etapas de construção, desde os estudos prévios que conduziram à sua implantação até à metodologia e técnicas adoptadas, a saber: dimensionamento; selecção do método de perfuração; selecção do equipamento de perfuração; controlo dos elementos de perfuração e das camadas atravessadas; selecção dos tubos, lisos e filtros, e a sua instalação; isolamento das camadas nocivas; selecção e aplicação do método ou métodos de desenvolvimento; selecção e instalação do equipamento de extracção. Todas estas fases convergem num único objectivo — transformação da pesquisa em furo de captação, cuja eficiência é o somatório da qualidade de cada uma delas.