Apostila 1 - Hidrogeologia aplicada a mineração ( KROZAI )

29 – 11 – 2014 BELO HORIZONTE - MG

TEMAS A SEREM ABORDADOS 1. Etapas da Mineração (Prospecção, Desenvolvimento, Lavra e Descomissionamento de Mina). 2. Conceitos básicos de Geologia e Hidrogeologia. 3. Conceitos básicos de Hidrologia. 4. Conceitos básicos de Hidráulica. 5. Conceitos básicos de Geofísica Aplicada ao estudo das águas subterrâneas. 6. Métodos de Locação e Construção de Poços Tubulares Profundos. 7. Hidrogeologia e Meio Ambiente (outorgas e licenças ambientais). 8. Rebaixamento do nível de água subterrânea nas minas. 9. Métodos tradicionais e novas tecnologias de monitoramento hidrogeológico. 10. Estudos de caso (Mina Subterrânea e Mina a Céu Aberto).

ETAPAS DA MINERAÇÃO

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MINERAÇÃO BRASIL – 1998 - Tratamento de minérios. CETEM, Rio de Janeiro, 676 p.

BRASIL – 1985 - Métodos e técnicas de pesquisa mineral. DNPM, Brasília, 355 p.

CHIOSSI, N.J. - 1985 - Geologia aplicada a engenharia. Ed. Grêmio Politécnico, 427p.

HERMANN, C. - 1972 - Manual de perfuração de rocha. Ed. Polígono. SP. 450p.

McKINSTRY, H.L. – 1977 - Geologia de minas. Ed. Omega, Barcelona, 671 p.

OLIVA, L.A. (coord.) - 1985 - Métodos e técnicas de pesquisa mineral. DFPM/PNPM, 355p.

MARANHÃO, R.J.L. - 1985 - Introdução à Pesquisa Mineral. BNB. 682p.

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Fundamentos de Mineração

Histórico

A mineração juntamente com a agricultura é considerada a primeira empreitada

do homem. Ambas, certamente, ocupam juntas a indústria primaria básica da

civilização. Outra forma de expressar a fundamental importância da mineração

em ambas, antiga e moderna cultura é lembrar que a natureza é uma fonte

limitada de recursos naturais ou caminha para gerar novas riquezas.

Desde os tempos pré-históricos, a mineração tem sido essencial para a

existência do homem. Devemos entender aqui, como mineração a extração

de toda substância mineral ocorrida naturalmente, na forma de sólido líquido e

gás, da terra, para propósitos utilitários. Por utilitários, podemos entender as

necessidades humanas essenciais e anseios que são unicamente encontrados

nos minerais através da história.

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Fundamentos de Mineração

Uso dos minerais pelo homem

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Fundamentos de Mineração

Muitas das idades culturais do homem estão associadas com os minerais e

seus derivados. Elas incluem a idade da Pedra (4000 AC), Bronze (4000 1500

AC), idade do Ferro (1500 AC a 1780 DC), Idade do Aço (1780 a 1945) e era

Nuclear (desde 1945). Não é coincidência que muitos marcos da história da

humanidade, viagem de Marco Pólo à China, Vasco da Gama à África e Índia,

descoberta do Novo Mundo por Colombo, corrida do ouro à Califórnia, África do

Sul, Austrália, Canadá, Entradas e Bandeiras no Brasil, Alasca, foram

executadas graças à procura e valor dos minerais. Pode-se também observar

que os minerais mais precisamente a mineração estão associados com a

ascendência de grandes civilizações. Como exemplo, temos a expansão do

Império Romano até a Espanha e Inglaterra, a conquista das Américas pelos

espanhóis e portugueses, a colonização da África e parte da Ásia e mais

recentemente os cartéis do petróleo.

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Fundamentos de Mineração

Desenvolvimento Tecnológico da Mineração

Para entender a moderna prática da indústria mineral é interessante traçar a

evolução da tecnologia mineral, que tem um paralelo com a evolução e

desenvolvimento da civilização.

Pode-se afirmar que a mineração iniciou-se no paleolítico a 450.000 anos atrás .

De fato, não existiam dados substantivos que comprovem, mas alguns seixos tem

sido encontrados com os fósseis de homens da antiga idade da pedra. Eles eram

extraídos e trabalhados para as mais diversas necessidades como utensílios de

caça e armas. Já no início da idade da pedra o homem começa a lavrar corpos

subterrâneos em aberturas sistemáticas. Mineradores subterrâneos empregavam

métodos rústicos de controle em ventilação, iluminação e “quebra” de rocha.

Minas subterrâneas atingiram profundidades de 250 metros nos tempos Egípcios.

Minerais metálicos sempre atraíram a atenção do homem desde a pré - história.

Inicialmente os metais foram usados na sua forma nativa, provavelmente obtidos

pela lavagem de cascalhos dos rios em depósitos de pláceres. Com o advento

das idades do Bronze e do Ferro, o homem descobriu a fusão, levando-o a reduzir

minérios a metal nativo ou formar ligas. 12

Fundamentos de Mineração

O primeiro fato tecnológico notável, que mudou a mineração, foi a descoberta do

modo de “quebrar” a rocha, através de fendas ou falhas no maciço rochoso e

depois como as ferramentas feitas de ossos, madeira e da própria pedra não

eram suficientes para quebra da rocha, surgiu à técnica de fraturar a rocha por

aquecimento, seguido de um imediato resfriamento. Nenhum outro avanço

tecnológico foi de tal importância, até o uso da pólvora no século XVII.

Devido à rudeza e periculosidade dos trabalhos, escravos e prisioneiros eram

freqüentemente empregados nos trabalhos mineiros. Os egípcios foram os

primeiro a descrever atividade de mineração. Entretanto, o sucesso maior é

creditado aos romanos. Usando sua famosa habilidade de colonização, os

romanos estabeleceram a industria de mineração que se desenvolveu e

prosperou através do império.

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Fundamentos de Mineração

Um notável desenvolvimento político em 1185 ampliou a mineração e o status

dos mineiros quando o bispo de Trend autorizou a mineração em seus domínios.

O grande impacto gerado pela necessidade do uso dos minerais, entretanto, foi

registrado pela revolução industrial. Juntamente com a crescente demanda por

minerais, ocorreu um espetacular incremento na tecnologia de mineração,

especialmente em conceitos científicos e mecanização, que tem continuado até

os dias atuais. Estas teorias vieram a formar a coluna vertebral da metodologia

com a qual nós, subseqüentemente, lidaremos.

Não é possível precisar cronologicamente todos os desenvolvimentos

tecnológicos da mineração, mas alguns dos mais marcantes, que tiveram

impacto na indústria ou na civilização de um modo geral, são numerados na

tabela 2. Elas culminam no lançamento da moderna mineração, para o começo

do século 20, com o advento da mecanização, produção em massa,

computação e questões ambientais.

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1876 Fundação da Escola de Minas de Ouro Preto, Brasil.

1903 Era da mecanização e produção em massa.

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Fundamentos de Mineração

Mineração

A mineração pode ser definida como a arte de descobrir, avaliar e extrair

substâncias minerais ou fósseis existentes na superfície ou no interior da terra.

Minerar é extrair economicamente bens minerais da crosta terrestre.

Compreende a pesquisa (prospecção e exploração), o desenvolvimento e a

lavra, bem como o transporte, manuseio, beneficiamento e toda infra-estrutura

necessária a essas operações, excluindo-se os processos de metalurgia e

transformação.

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Fundamentos de Mineração

A mineração baseia-se nos seguintes princípios:

- Ativa descoberta: ampliação das reservas;

- Completa extração: máxima recuperação na lavra e no beneficiamento;

- Adequada utilização: não usando minerais nobres quando a necessidade

imediata pode ser provida com outros minerais menos nobres.

Os trabalhos de mineração deve se desenvolver dentro de condições técnicas,

seguras e econômicas.

Questões Ambientais devem ser respeitadas dentro dos seus princípios.

A industria de mineração é caracterizada por visar o aproveitamento econômico

de um bem exaurível e não renovável, o que a diferencia das demais industrias.

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Fundamentos de Mineração

Fases da Mineração

A seqüência das atividades envolvidas em uma mineração moderna é

freqüentemente comparado aos estágios da vida de uma mina. Estes são

quatro: prospecção, exploração, desenvolvimento e lavra. Prospecção e

exploração, para a mineração atual são ligadas e algumas vezes combinadas e

correspondem a pesquisa mineral. Geólogos e engenheiros de minas dividem

responsabilidades para com esses dois estágios. Do mesmo modo,

desenvolvimento e lavra são intimamente relacionados, sendo usualmente

considerados constituir a mineração propriamente dita e são a principal

ocupação do engenheiro de minas.

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Fundamentos de Mineração

Prospecção

corresponde a fase de procura de uma jazida, visando a sua descoberta.

Diversas técnicas são utilizadas para a realização da prospecção. Métodos

geoquímicos e geofísicos por exemplo são de grande importância na localização

e identificação dos corpos mineralizados.

Exploração

corresponde ao estudo do corpo julgado jazida, empreendido para

conhecimento de suas características: volume, teor e valor, definição do valor e

extensão do corpo mineralizado. É nesta fase que serão realizadas as

campanhas de sondagem visando obter o maior número possível de

informações sobre a jazida. Os resultados obtidos nesta fase devem apresentar

o maior grau de confiabilidade possível para que se possa estimar a reserva de

forma correta. Vários procedimentos serão então utilizados visando avaliar a

reserva como por exemplo métodos estatísticos e geoestatísticos.

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Fundamentos de Mineração

Desenvolvimento

Esta fase compreende a execução de acessos e preparação da jazida para

possibilitar o seu aproveitamento industrial. Diversos trabalhos são realizados

nesta fase que se desenvolve até o término da lavra. Abaixo está citados alguns

destes trabalhos. -Execução de galerias subterrâneas;

-Abertura de acessos às frentes;

-Remoção de capeamento;

-Construção de estradas;

-Preparação de pilhas de estéril e locação das instalações;

-Construção de barragens de rejeito;

- Instalações de apoio 21

Fundamentos de Mineração

Lavra (explotação)

Corresponde ao aproveitamento da jazida já provada e suficientemente

desenvolvida. Diversos métodos de lavra são utilizados de acordo com a forma,

dimensão, posição geográfica do corpo mineralizado. Esta fase compreende:

-Execução do método de lavra previamente definido;

-Serviços de desmonte;

-Carregamento e Transporte;

-Segurança;

- Tratamento de minérios.

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Fundamentos de Mineração

Pode-se se dizer hoje que o fechamento de mina faz parte de uma das fases da

mineração tendo em vista a grande preocupação e a necessidade de

recuperação do meio ambiente. Nesta fase são compreendidos os trabalhos de

recuperação de áreas degradadas, revegetação, monitoramento das barragens,

etc. A recuperação, restauração ou reabilitação das áreas afetadas pela

mineração se baseia no conceito de desenvolvimento sustentável onde implica a

utilização racional dos recursos naturais para o bem estar da sociedade sem

comprometer a expectativa natural de sobrevivência das gerações futuras.

A atividade de mineração é tida como uma das mais impactantes ao meio

ambiente, gerando: degradação visual da paisagem, do solo, do relevo;

alterações na qualidade das águas; transtornos gerados as populações que

habitam o entorno dos projetos minerários e à saúde das pessoas diretamente

envolvidas no empreendimento. Porém a mineração é, sem dúvida, uma

atividade indispensável à sobrevivência do homem moderno, dada à

importância assumida pelos bens minerais em praticamente todas as

atividades humanas, das mais básicas as mais modernas. Apresenta então um

desafio em realizar as atividades de mineração e preservar o meio ambiente. 23

Fundamentos de Mineração

È importante lembrar que as fases não são perfeitamente distintas: prospecção

de novos corpos é tomada como exploração. Serviços de exploração são

considerados como desenvolvimento. As diferentes fases podem se sobrepor

não sendo obrigatoriamente sucessivas (operações para descoberta de novos

corpos, estudo dos já revelados, preparação de outros já estudados e para

aproveitamento industrial de alguns já desenvolvidos prosseguem, usualmente,

nas minas em operação).

È excepcional o caso de uma jazida completamente explorada antes que se

passe a fase de desenvolvimento e a lavra.

Prospecção e exploração estão legalmente englobadas na fase de Pesquisa.

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Fundamentos de Mineração

Desenvolvimento está compreendido na Lavra legal.

É a fase que se executa após a jazida estar provada e quando já se tem o direito

assegurado (portaria de lavra).

Alguns conceitos serão tratado de forma a iniciar e facilitar o entendimento dos

diversos assuntos de mineração.

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Fundamentos de Mineração

Mina: escavação feita na crosta terrestre para a extração de minerais.

Mineração: é a atividade, ocupação e indústria relativa a extração e tratamento de

minerais.

Mineral: substância natural, usualmente inorgânica, com composição química

definida e distintas características físicas.

Rocha: um agregado de minerais.

Minério: mineral ou rocha que tem suficiente utilidade e valor para ser extraído

economicamente.

Estéril ou Ganga: mineral com baixa ou nenhuma utilidade e valor quando

minerado.

Depósito mineral: ocorrência geológica de minerais em relativa concentração.

Jazida: ocorrência de minerais que podem ser extraídos economicamente. 26

Fundamentos de Mineração

Conceituação Legal (código de mineração)

“Compete a União administrar os recursos minerais, a industria de produção

mineral e a distribuição, o comércio e o consumo de produtos minerais”.

Os principais órgãos fiscalizadores são o D.N.P.M. (Departamento

Nacional de Produção Mineral) e o M.M.E. (Ministério de Minas e Energia).

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Fundamentos de Mineração

Jazida: toda massa individualizada de substancia mineral ou fóssil, aflorando a

superfície ou existente no interior da terra, e que tenha valor econômico.

Pesquisa Mineral: é a execução dos trabalhos necessários a definição da

jazida, sua avaliação e a determinação da exeqüibilidade do seu aproveitamento

econômico.

Mina: é a jazida em lavra, ainda que suspensa.

Lavra: o conjunto de operações coordenadas objetivando o aproveitamento

industrial da jazida, desde a extração de substancias minerais úteis que contiver,

até o beneficiamento das mesmas.

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Fases de um Projeto Mineiro

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Fases de um Projeto Mineiro

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Fases de um Projeto Mineiro

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Fases de um Projeto Mineiro

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Fases de um Projeto Mineiro

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BENEFICIAMENTO Caracterização Concentrado

MINA Desenvolvimento Lavra

EXPLORAÇÃO MINERAL Longo Prazo Médio Prazo

Meio Ambiente Meio Ambiente

Meio Ambiente Meio Ambiente

Meio Ambiente Meio Ambiente

Pesquisa de Curto Prazo Pesquisa de Curto Prazo

Pesquisa de Curto Prazo Pesquisa de Curto Prazo

METALURGIA 34

CONCEITOS BÁSICOS DE GEOLOGIA E HIDROGEOLOGIA

GEOLOGIA MEIO FÍSICO (SUBSOLO) - MINERALOGIA - PETROGRAFIA - PETROLOGIAS - GEOQUÍMICA - SEDIMENTOLOGIA - ESTRATIGRAFIA - GEOMORFOLOGIA - GEOLOGIA ESTRUTURAL - SENSORIAMENTO REMOTO - GEOFÍSICA - GEOESTATÍSTICA - PROSPECÇÃO MINERAL

HIDROGEOLOGIA ÁGUAS SUBTERRÂNEAS - AQUÍFEROS (GEOLOGIA APLICADA) - MOVIMENTO DAS ÁGUAS - HIDROGEOQUÍMICA - ISÓTOPOS AMBIENTAIS - GEOMORFOLOGIA APLICADA - GEOLOGIA ESTRUTURAL APLICADA - POÇOS TUBULARES - GEOFÍSICA APLICADA - CARTOGRAFIA APLICADA - MODELAGEM CONCEITUAL - MODELAGEM NUMÉRICA - MEIO AMBIENTE

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As ROCHAS são formadas por MINERAIS, que por sua vez são constituídos por substâncias químicas que se cristalizam em condições especiais.

O estudo dos minerais contidos em uma determinada rocha pode determinar onde e como ela se formou.

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A TERRA Origem, evolução e constituição interna

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Pela teoria mais aceita estima-se que a formação do Sistema Solar teve início há seis bilhões de anos, quando uma enorme nuvem de gás que vagava pelo Universo começou a se contrair.

A poeira e os gases dessa nuvem se aglutinaram pela força da gravidade e, há 4,5 bilhões de anos, formaram várias esferas de gás incandescente que giravam em torno de uma esfera maior, que deu origem ao Sol. As esferas menores formaram os planetas, dentre os quais a Terra.

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A poeira e os gases dessa nuvem se aglutinaram pela força da gravidade e, há 4,5 bilhões de anos, formaram várias esferas de gás incandescente que giravam em torno de uma esfera maior, que deu origem ao Sol. As esferas menores formaram os planetas, dentre os quais a Terra.

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Devido à força da gravidade, os elementos químicos mais pesados como o ferro e o níquel, concentraram-se no seu centro, enquanto que os gases foram, em seguida, varridos da superfície do planeta por ventos solares.

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Assim, foram separando-se camadas com propriedades químicas e físicas distintas no

interior do Globo Terrestre.

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Há cerca de 4 bilhões de anos, formou-se o NÚCLEO - constituído por ferro e níquel no estado sólido, com um raio de 3.700 km.

Em torno do núcleo, formou-se uma camada - o MANTO - que possui 2.900 km de espessura, constituída de material em estado pastoso, com composição predominante de silício e magnésio.

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Em torno de 4 bilhões de anos atrás, gases de manto separaram-se, formando uma camada de ar ao redor da Terra - a ATMOSFERA - já naquela época muito semelhante à atual.

Finalmente, há aproximadamente 3,7 bilhões de anos, solidificou-se uma fina camada de rochas - a CROSTA.

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1 – Nuvem de gases.

2 – Criação de pequenos corpos.

3 – Formação de um planeta.

4 – Bombardeamento da superfície por meteoritos.

5 – Diferenciação interna.

6 – Início da formação dos oceanos.

7 – Início da formação dos continentes.

8 – Evolução dos continentes.

9 – Estado atual.

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A crosta não é igual em todos os lugares. Debaixo dos oceanos,

ela tem mais ou menos 7 km de espessura e é constituída por rochas de composição semelhante à do manto.

Nos continentes, a espessura da crosta aumenta para 30-35 km, sendo composto por rochas formadas principalmente por silício e alumínio e, por isso, mais leves que as do fundo dos oceanos.

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DINÂMICA INTERNA Movimentos do interior da Terra

Sabe-se hoje em dia que os continentes se

movem. Acredita-se que há muitos milhões de

anos, todos estavam unidos em um único e

gigantesco continente chamado PANGEA. Este

teria se dividido em fragmentos, que são os

continentes atuais. Foi o curioso encaixe de

quebra-cabeça entre a costa leste do Brasil e a

costa oeste da África que deu origem a esta

teoria, chamada de DERIVA CONTINENTAL.

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Ao estudar o fundo do Oceano Atlântico , descobriu-se uma enorme cadeia de montanhas submarinas, formada pela saída de magma do manto. Este material entra em contato com a água, solidifica-se e dá origem a um novo fundo submarino, a medida que os continentes africano e sul americano se afastam. Este fenômeno é conhecido como EXPANSÃO DO FUNDO OCEÂNICO.

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Com a continuidade dos estudos, as teorias da Deriva Continental e da Expansão do Fundo Oceânico foram agrupadas em uma nova teoria, chamada TECTÔNICA DE PLACAS: imagine os continentes sendo carregados sobre a crosta oceânica, como se fossem objetos em uma esteira rolante.

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É como se a superfície da Terra fosse dividida em placas que se movimentam em diversas direções, podendo chocar-se umas com as outras. Quando as placas se chocam, as rochas de suas bordas enrugam-se e rompem-se originando terremotos, dobramentos e falhamentos.

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Embora a movimentação das placas seja muito lenta - da ordem de poucos centímetros por ano - essas dobras e falhas dão origem a grandes cadeias de montanhas como os Andes, os Alpes e os Himalaias.

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Outro fenômeno causado pelo movimento de placas é o vulcanismo, que pode originar-se pela saída de rochas fundidas - MAGMA - em regiões onde as placas se chocam ou se afastam.

Quando o magma que atinge a superfície se acumula em redor do ponto de saída, formam-se VULCÕES.

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No Brasil também ocorrem terremotos e vulcões. Os terremotos felizmente são muito raros e de pequena intensidade e somente são encontrados restos de vulcões extintos. Isto ocorre devido ao fato do nosso país situar-se distante de zona de choque e de afastamento de placas.

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DINÂMICA EXTERNA Modificações da Superfície da Terra

A ação da água, dos ventos, do calor e do frio

sobre as rochas provoca o seu desgaste e

decomposição, causando o que se denomina

INTEMPERISMO. O intemperismo implica

sempre na desintegração das rochas, que pode

se dar de vários modos, pelos agentes

químicos, físicos e biológicos. Esta

desintegração gera areias, lamas e seixos,

também denominados SEDIMENTOS.

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O deslocamento desses sedimentos da rocha desintegrada é chamado EROSÃO. O transporte desse material para as depressões da crosta, (oceanos, mares e lagos) pode ser realizado pela água (enxurradas, rios e geleiras) ou pelo vento, formando depósitos como areias de praias e de rios, as dunas de desertos e as lamas de pântanos.

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EROSÃO

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TIPOS DE ROCHA

O ramo da Geologia que estuda as rochas chama-se PETROLOGIA.

As rochas são de três tipos principais: ígneas, sedimentares e metamórficas.

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A fusão do material do manto e da crosta, dá origem a um líquido denominado MAGMA. O resfriamento e a solidificação do magma formam as rochas ÍGNEAS. Estas rochas mantêm as marcas das condições em que se formaram. Se, por exemplo, elas têm todos os minerais bem cristalizados, do mesmo tamanho, isto indica que o magma se consolidou no interior da Terra, dando tempo para os minerais crescerem de modo uniforme.

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As rochas ígneas que se consolidam no interior da Terra chamam-se INTRUSIVAS ou PLUTÔNICAS. O granito é uma delas. Quando os minerais encontrados na rocha são muito pequenos - nem chegam a formar cristais – significa que o magma se resfriou subitamente. Isto acontece, por exemplo, quando o magma extravasa no fundo do mar. Ele resfria tão rapidamente que os cristais não tem tempo de crescer. As rochas ígneas que se formam na superfície da Terra são chamadas EXTRUSIVAS ou VULCÂNICAS. Um exemplo típico é o basalto.

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A medida que os sedimentos erodidos vão se acumulando nas depressões, chamadas de BACIAS SEDIMENTARES, eles vão se compactando, transformando-se nas rochas SEDIMENTARES. Elas se formam, geralmente, na superfície, a temperaturas e pressões muito baixas. As rochas sedimentares podem indicar os ambientes nos quais elas foram depositadas. Assim, os arenitos podem ser indicativos, por exemplo, de desertos ou praias; os folhelhos– rochas argilosas folheadas – de pântanos ou mares calmos e, os conglomerados, de rios ou geleiras. Outros tipos de rochas sedimentares, principalmente os calcários, são formados pela precipitação de elementos químicos dissolvidos nas águas, ou por conchas e esqueletos de organismos que se depositam uns sobre os outros.

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Ambiente Cárstico

Mananciais

Vale cárstico

Sinkhole ou dolina

Dolinas suspensas

Estalactites e estalagmites Planos de estratificação

Fraturas Água armazenada nas cavernas

Lagos nas Dolinas

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As rochas METAMÓRFICAS são formadas a partir de modificações de rochas ígneas, sedimentares ou de outras rochas metamórficas, pelo aumento da temperatura e da pressão, porém sem chegarem a se fundir. Isso ocorre, por exemplo, em regiões de choque de placas, onde as rochas são comprimidas ou em regiões em que massas de magma entram em contato com outras rochas, transformando-se por aquecimento.

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As rochas metamórficas mais comuns são os gnaisses, os xistos e os quartzitos. Cada uma delas, por suas próprias características, pode indicar as condições de temperatura e pressão nas quais se formaram.

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ESTRUTURAS nas ROCHAS

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GEOLOGIA DE MINA

CASE: Mina de Vazante – Votorantim Metais

SONDAGEM

DESCRIÇÃO E ANÁLISES DOS TESTEMUNHOS

SONDAGEM

INTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA

SONDAGEM

Teor médio de

Zn – 21%

Teor médio de

Zn – 14%

INTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA

SONDAGEM

INTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA

SONDAGEM

INTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA

SONDAGEM

EXERCÍCIO

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SOLOS

Conceito de solo: A ABNT (NBR 6502) define solo como “Material proveniente da decomposição das rochas pela ação de agentes físicos ou químicos, podendo ou não ter matéria orgânica”, ou simplesmente, produto da decomposição e desintegração da rocha pela ação de agentes atmosféricos. De acordo com a origem: solo residual e solo transportado.

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SOLOS RESIDUAIS • São originados do processo de intemperização

(decomposição) de rochas pré-existentes, no qual ele se encontra sobre a rocha que lhe deu origem;

• Para que eles ocorram é necessário que a velocidade de

decomposição (temperatura, regime de chuvas e vegetação) da rocha seja maior do que a velocidade de remoção por agentes externos;

• Regiões tropicais favorecem a degradação da rocha mais

rápida, sendo comum a sua ocorrência no Brasil; • Composição depende do tipo e da composição mineralógica

da rocha matriz;

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• Solo residual maduro – é mais homogêneo e não apresenta nenhuma relação com a rocha mãe;

• Solo residual jovem – apresenta boa quantidade de material

que pode ser classificado como pedregulho (# > 4,8 mm). São bastante irregulares quanto à resistência, coloração, permeabilidade e compressibilidade (intensidade do processo de alteração não é igual em todos os pontos).

• Solo saprolítico – guarda características da rocha sã e tem

basicamente os mesmos minerais, porém sua resistência já se encontra bastante reduzida. Pode ser caracterizado como uma matriz de solo envolvendo grandes pedaços de rocha altamente alterada, apresenta pequena resistência ao manuseio;

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SOLO RESIDUAL

MADURO

SOLO RESIDUAL

JOVEM

SAPRÓLITO

ROCHA

ALTERADA

ROCHA SÃ

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SOLOS DE ALUVIÃO

• São transportados e arrastados pela água;

• Sua constituição depende da velocidade das águas no momento de deposição, sendo encontrado próximo às cabeceiras material mais grosseiro e o material mais fino (argila) são carregados a maiores distâncias;

• Existem aluviões essencialmente arenosos, bem como aluviões muito argilosos, comuns nas várzeas dos córregos e rios;

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• Estes solos apresentam baixa capacidade de suporte (resistência), elevada compressibilidade e são susceptíveis à erosão;

• Apresentam duas formas distintas: terraços (ao longo do próprio vale do rio) e planícies de inundação (forma depósitos mais extensos);

• São fontes de materiais de construção, mas péssimos materiais de fundação.

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SOLOS ORGÂNICOS

• Formados em áreas de topografia bem caracterizada (bacias e depressões continentais, nas baixadas marginais dos rios e baixadas litorâneas);

• Mistura do material transportado com quantidades variáveis de matéria orgânica decomposta;

• Normalmente são identificados pela cor escura, cheiro forte e granulometria fina;

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• Quando a matéria orgânica provém de decomposição sobre o solo de grande quantidade de folhas, caules e troncos de plantas forma-se um solo fibroso, essencialmente de carbono, de alta compressibilidade e baixíssima resistência, que se chama turfa.

• Provavelmente este é pior tipo de solo para os propósitos do engenheiro geotécnico.

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SOLOS COLUVIAIS (ou depósito de tálus)

• O transporte se deve exclusivamente à gravidade e o solo formado possui grande heterogeneidade;

• São de ocorrência localizada, geralmente ao pé de elevações e encostas, provenientes de antigos escorregamentos;

• Apresentam boa resistência, porém elevada permeabilidade;

• Sua composição depende do tipo de rocha existente nas partes elevadas;

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HIDROGEOLOGIA

AULA TEÓRICA:

Noções Básicas sobre aquíferos.

Construção de Poços Tubulares.

AULA PRÁTICA:

- Exercício de locação de poço para captação de água de subterrânea

- Acompanhamento dos trabalhos de perfuração de um

poço artesiano em aula de campo nas proximidades de Vazante.

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AQUÍFEROS

PERFURAÇÃO DE POÇOS

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INTRODUÇÃO Na região Nordeste do Brasil, desde o início do século, a perfuração de poços tubulares vêm sendo utilizada como uma alternativa para suprir o abastecimento de água de pequenas comunidades e dos rebanhos. Entretanto, apenas a partir do início da década de 60, com a criação da SUDENE e, consequentemente, com o surgimento da Hidrogeologia no Brasil, os poços perfurados nessa região passaram a ter um acompanhamento técnico na locação e perfuração. Porém, pelo fato destas ações serem tomadas de forma emergenciais, muitos destes poços não eram instalados e, até mesmo, eram abandonados quando passava o período de estiagem.

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Preocupada com esta realidade, a Secretaria de Recursos Hídricos do M.M.A. instituiu o Programa de Ações Emergenciais de Combate aos Efeitos das Secas. Imbuída no propósito de assessorar a Secretaria, a CPRM Serviço Geológico do Brasil promoveu a confecção desta cartilha, com o objetivo de tentar melhorar o nível de informação técnica dos profissionais envolvidos diretamente neste programa emergencial, a partir do conhecimento generalizado, de forma clara, dos conceitos básicos sobre poços tubulares. Ressaltamos que as noções básicas aqui apresentadas, embora com uma razoável gama de informações técnicas, constitui um texto sumarizado visando atender a emergência requerida pelo programa, devendo o interessado pelo tema, que desejem um conhecimento mais aprofundado recorrer à bibliografia especializada citada no final deste texto.

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CONCEITOS BÁSICOS - Poço Tubular: Também conhecido como poço artesiano, é aquele onde a perfuração é feita por meio máquinas perfuratrizes à percussão, rotativas e rotopneumáticas. Possui alguns centímetros de abertura (no máximo 50 cm), revestido com canos de ferro ou de plástico (Figura 1). - Formações Aqüíferas: São as formações (Figura 2) das quais se poderá obter água e poderão ser de dois tipos gerais, rocha consolidada (Aqüífero Fissural [A] e Cárstico-Fissural [B]) e rocha sedimentar não consolidada (Aqüífero Intersticial [C] e Aluvial [D]). A diferença, na natureza desses dois tipos gerais de formações aqüíferas, influi no projeto e construção dos poços que as atingem para extrair água ou que as atravessam.

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(A) FRATURADO

(B) CÁRSTICO

(C) INTERSTICIAL

(D) ALUVIAL

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- Perfuração: É o ato de perfurar a formação aqüífera através de máquinas apropriadas, por métodos específicos. A perfuração de poços tubulares é composta por várias etapas até a utilização final do poço. Envolve a perfuração propriamente dita, a completação, a limpeza e desenvolvimento, o bombeamento e a instalação do poço. - Completação: Diz respeito ao ato de completar o poço, ou seja, colocar a tubulação do poço (revestimento e filtro), o cascalho (pré-filtro) e o cimento (cimentação). Esta etapa da perfuração refere-se a poços perfurados em material inconsolidado e em rochas sedimentares de porosidade intergranular, nos quais são instalados filtros (Figura 3 A). Poços perfurados em rochas cristalinas (granitos, xistos, quartzitos, etc.), com porosidade de fraturas, e calcários (porosidade de canais de dissolução), são revestidos apenas na sua parte superior, onde a rocha se encontra alterada sujeita à desmoronamentos, não se utilizando filtros portanto (Figura 3 B). Às vezes, quando a rocha cristalina se encontra intensamente fraturada, ou o calcário apresenta níveis de alteração ou de intensa dissolução, torna-se necessário revestir todo o poço.

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Apesar de se ter apresentado apenas uma coluna de revestimento no poço em sedimento (Figura 3 A), pode-se ter poços concluídos com uma configuração similar a um telescópio, muito embora os revestimentos externos são utilizados apenas para segurança em formações menos consolidadas ou para isolar águas contaminadas superiores. O revestimento mais interno diz-se de produção. Quando houver necessidade de filtros, os mesmos são descidos em conjunto com os tubos de revestimento.

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- 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 e evitar que as águas imprestáveis contaminem o aqüífero, além do objetivo de formar um tampão de selo no fundo do poço ou para corrigir desvios do furo durante a perfuração. - Desenvolvimento: Os trabalhos de desenvolvimento em um poço para água, objetivam a remoção do material mais fino da formação aqüífera nas proximidades do poço, aumentando, assim, sua porosidade e permeabilidade ao redor do poço. Além disso, estabiliza a formação arenosa em torno de um poço dotado de filtros, permitindo fornecer água isenta de areia. Nas rochas consolidadas, o desenvolvimento atua limpando e desobstruindo as fendas e fraturas por onde circula a água. Isso tudo permite que a água possa entrar mais livremente no poço, assegurando assim, quando bem feito, o máximo de capacidade e diminuindo as perdas de cargas do aqüífero para o poço. Os trabalhos de desenvolvimento, portanto, são fundamentais para o perfeito acabamento do poço.

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- Bombeamento: É a ação da retirada da água de um poço por intermédio de uma bomba. O ensaio de bombeamento destina-se a determinar a vazão de explotação do poço, utilizando-se o equipamento de bombeamento adequadopara sua explotação, permitindo ainda a determinação dos parâmetros hidrodinâmicos do aqüífero e das perdas de carga no poço e no aqüífero. 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 (Figura 4).

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Vazão (Q): É a medida do volume de água que sai do poço por determinado período de tempo. Medida geralmente em metros cúbicos por hora (m3/h). Nível Estático (NE): É a profundidade do nível da água dentro do poço, quando não está em bombeamento por um bom período de tempo. Medido geralmente em metros (m) em relação à boca do poço. Nível Dinâmico (ND): É a profundidade do nível da água dentro do poço, quando está em bombeamento. Medido geralmente em metros (m) em relação à boca do poço. Rebaixamento (sw): É a diferença entre o nível estático e o dinâmico, ou seja, o quanto o nível da água rebaixou dentro do poço, durante o bombeamento. Medido geralmente em metros (m).

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-Altura da Boca do Poço: É o tamanho do cano exposto, ou seja, a altura da boca do poço até a superfície do terreno (Figura 5). Medido geralmente em metros (m).

- 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 edutoras, um sistema de acumulação (caixa d’água) e um sistema de distribuição da água (chafarizes, encanação, etc...) – Figura 6.

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CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS POÇOS TUBULARES Quando um poço é perfurado numa formação de rocha consolidada, o orifício geralmente é mantido em equilíbrio, sem necessidade de revestimento, enquanto que, numa formação de areia, argilas expansivas, pedregulho e outras formações não consolidadas, deverá ser sustentado por um revestimento ou filtro para poço, a fim de evitar seu desmoronamento ou fechamento do poço. A água, nas formações consolidadas ocorre nas fraturas, fendas ou cavernas existentes nas rochas ou nos poros do arenito, enquanto nas areias e pedregulhos, está presente nos vazios formados entre partículas adjacentes. - Em Rochas Cristalinas - Em Rochas Sedimentares

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Em Rochas Cristalinas - Poços com profundidades máximas em torno de 80 metros; mais frequente 60 metros

- Diâmetro mais frequente de 4” a 6” (4 a 6 polegadas)

- Perfurados com máquinas apropriadas (percussão e ar comprimido)

- Dispensam revestimentos, filtros e pré-filtros

- Captam aqüíferos fissurais

- Geralmente tem baixas vazões (média 2 a 5 m3/h), servindo para abastecimento de casas, vilas e pequenas comunidades.

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Em Rochas Sedimentares - Poços com profundidades as mais variadas, podendo atingir mais de 1.000m. - Diâmetro variável desde 4” a 22” (mais utilizado de 4” a 8” para revestimento de produção)

- 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.

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MÉTODOS DE PERFURAÇÃO PERFURAÇÃO ROTATIVA Perfuração rotativa é o método de fazer um furo em formações sedimentares (principalmente) por meio de uma composição de perfuração rotativa que incorpora mecanismos de alimentação de fluido, controles de peso sobre broca, dentre outros, cortando, triturando e desgastando as rochas. O fluído de perfuração é injetado por dentro da haste e coluna de perfuração saindo pelos orifícios da broca e retornando à superfície conduzindo os fragmentos da rocha triturada, através do espaço entre a coluna e a parede do poço.

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Uma máquina perfuratriz rotativa (Figura 7) normalmente é equipada com todos ou com uma combinação dos seguintes componentes: motorização (um motor a explosão ou um motor elétrico); sistema de transmissão de potência (sistemas mecânicos, hidráulicos, pneumáticos ou elétricos); mecanismo rotativo (mesa rotativa ou fixa, cabeçote fixo ou móvel mecânico, ou motores de acionamento hidráulico ou pneumático ou elétrico); mastro ou torre; hastes (de perfuração e de acionamento ou Kelly); sistema de circulação de fluido (linhas de transmissão com um compressor de ar ou uma bomba de lama, ou ambos); chassi; equipamento de pull-down (sistemas de cilindros hidráulicos e prendedores, correntes acionadas hidráulica, pneumática ou eletricamente, cabo ou pinhão e cremalheira); equipamento de levantamento (guincho + cabo, ou o equipamento de pull-down usado em reverso); equipamento de manuseio da haste de perfuração; e dispositivos de nivelamento acionados hidraulicamente.

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PERFURAÇÃO À PERCUSSÃO O princípio do método consiste em se erguer e deixar cair em queda livre alternadamente, um pesado conjunto de ferramentas (porta-cabo, percussores, haste e trépano), que está suspenso por um cabo montado num tambor (Figura 8). O cabo é acionado por meio de um balancim de curso regulável. Ao cair em queda livre, o trépano rompe o material rochoso, triturando-o, ao mesmo tempo em que gira sobre o seu próprio eixo, proporcionando um furo circular. O material solto, conhecido como fragmentos da perfuração é retirado do furo por meio de uma caçamba, necessitando para isto colocar água no furo enquanto o poço não estiver produzindo. Uma máquina perfuratriz percussora (Figura 8), consiste essencialmente de um guincho de 3 tambores, com carretel principal, carretel do revestimento, carretel da caçamba; balancim para o cabo; eixo principal; torre telescópica e unidade motriz. Todo esse equipamento é montado sobre um chassi feito de aço e soldado eletricamente. Os acessórios (Figura 9), consistem de porta-cabo, percussores, hastes, trépano e cabos, além de ferramentas utilitárias diversas.

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PERFURAÇÃO À AR COMPRIMIDO (ROTO-PNEUMÁTICA) O princípio do método roto-pneumático é baseado numa percussão em alta freqüência e de pequeno curso dado por um martelo (megadrill) em uma broca (bit) que, concomitantemente, é rotacionado triturando e desgastando a rocha. O fluido é o próprio ar comprimido transmitido pelo compressor por dentro da coluna de perfuração, passando por dentro do martelo e da broca. A perfuratriz é composta basicamente de: um compressor (unidade geradora do sistema pneumática); um martelo de impacto (megadrill - Figura 10); e brocas (bits de botões e/ou pastilhas feitas de carbureto de tungstênio).

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SETA DE VÁLVULA DE RETENÇÃO

MOLA

VÁLVULA GUIA

ANEL DE AJUSTE

VÁLVULA RÍGIDA

ANEL “0”

PISTÃO

ANEL RETENTOR DE PISTÃO

ANEL DE BROCA

ANEL RETENTOR

MARTELO (MEGADRIL)

SUB - TOPO

CAMISA

SUB-GUIA

BROCA (BIT)

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COMPLETAÇÃO DE POÇOS REVESTIMENTO A tubulação definitiva, que vai constituir as paredes do poço propriamente dito, chama-se revestimento do poço. É a que se coloca para revestir definitivamente o poço e desempenha duas funções principais: sustentar as paredes da perfuração e constituir a condução hidráulica que ponha os aqüíferos em comunicação com a superfície. Como já foi dito, em rochas cristalinas, onde a água é extraída a partir de fraturas na rocha, essa tubulação de revestimento pode ser dispensada, usando-se apenas o revestimento de proteção superficial. O revestimento também é empregado para impedir a drenagem para o interior do poço de água superficial ou de água poluída de aqüíferos impróprios, que iriam contaminar o poço.

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Os tipos mais utilizados são os metálicos e os de PVC aditivado (geomecânico). Os tubos metálicos mais utilizados são feitos em aço estirado, sem solda ou soldados segundo uma geratriz ou helicoidalmente, unidos através de luvas de roscas ou soldados em suas extremidades; enquanto que a linha geomecânica é produzida com pontas e bolsas roscáveis (rosca trapezóidal) que, além de dispensarem o uso de solda, cola, luva ou trava, possibilitam uma instalação rápida e segura, porém a sua utilização fica restrita a pequenas profundidades (menores pressões hidráulicas). Para que a coluna de revestimento mantenha-se equidistante da parede do poço, facilitando a descida do pré-filtro, é fundamental o uso de centralizadores para os quais o espaçamento ideal é de 20 metros entre si.

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Os centralizadores, Figura 11 abaixo, não necessitam ser robustos, devendo, preferencialmente, ser executados em ferro de perfil redondo, com 03 (três) haletas. Devem ser instalados sempre nos revestimentos de forma solta, com movimentação livre entre duas bolsas consecutivas ou de forma presa se os tubos forem soldados sem ressaltos expressivos.

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FILTRO Ao término da perfuração de um poço, em formações aqüíferas inconsolidadas ou pouco consolidadas, torna-se necessário instalar um dispositivo de admissão para a água, denominado filtro do poço (Figura 12). O filtro tem a função de permitir que a água entre no poço sem a perda excessiva de carga, impedir a passagem de material fino durante o bombeamento, e servir como suporte estrutural, sustentando a perfuração no referido material. O dimensionamento correto de um filtro é muito importante, consistindo em se determinar o tamanho das aberturas, diâmetro, comprimento e resistência mecânica ideais. Consiste, ainda, na escolha do tipo de material a ser utilizado na sua construção. O comprimento e o diâmetro do filtro afetam a vazão específica do poço. A facilidade com que permite a passagem da água para o interior do poço vem determinada pelo número e tamanho das aberturas (ranhuras). A vida útil do filtro depende do tipo de material utilizado na sua construção, pois sua duração e funcionamento são afetados pelas características fisico-químicas da água do aqüífero.

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PRÉ-FILTRO O encascalhamento de um poço oferece diversas vantagens: → aumenta o diâmetro efetivo do poço, aumentando a área de captação; → aumentando-se o diâmetro, diminui-se a velocidade de entrada da água; → reduz as perdas por fricção, diminuindo, consequentemente, 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, dando em geral, uma maior vida útil ao poço. O pré-filtro deve apresentar uma permeabilidade muito maior que a da formação natural que se quer controlar. Estudos teóricos demonstram que o cascalho de pré-filtro é, pelo menos, 20 (vinte) vezes mais permeável que a formação natural (Figura 13) e que a água circula através dele quase sem perda de carga adicional.

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A permeabilidade do cascalho, é tanto maior quanto mais homogêneo for o tamanho do grão. Sobre este aspecto, pode ser melhor utilizado, um cascalho fino homogêneo do que um cascalho grosso heterogêneo (heterométrico). Um material adequado para constituir o pré-filtro de um poço, deve ser limpo, de grãos arredondados e relativamente uniformes, características essas que concorrem para uma maior porosidade e permeabilidade, e para uma menor separação hidráulica das partículas, quando o material está sendo colocado ou abandonado à sedimentação através de uma considerável profundidade de água. Recomenda-se para o envolvimento (pré-filtro) materiais silicosos, admitindo-se, na composição, material calcáreo até 5%. Isso é importante, porque se mais tarde for necessário recorrer a um tratamento com ácido para os filtros do poço, a maior parte da energia dissolvente seria consumida no material calcáreo do pré-filtro. Devemos ter em mente que a espessura mínima do pré-filtro deve ser de 3” para assegurar um bom encascalhamento e, a máxima de 8” a fim de evitar mal desenvolvimento.

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CIMENTAÇÃO Nas cimentações realizadas em poços, utilizam-se, quase que exclusivamente, suspensões de cimento e bentonita, ambas em água. A argila também poderá servir para vedação, desde que utilizadas em profundidade, onde não se verifique o ressecamento e contração do material, e onde o movimento da água não arraste as partículas. As suspensões de cimento empregadas em cimentações de poços, utilizam uma relação cimento/água compreendida entre 1,8 e 2,25 em peso, que equivale a utilizar, aproximadamente, entre 27 e 22 litros de água para cada saco de 50 kg de cimento. Com quantidade maiores de água, a suspensão é muito instável, produzindo-se uma rápida sedimentação. Os ensaios de laboratório indicam que o volume exatamente necessário para hidrolisar um saco de 50 kg de cimento é de 24 litros de água.

Prof. Marcus Vinícios A. Silva / Eng. Geólogo

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A adição de bentonita ajuda a manter as partículas de cimento em suspensão, reduz a contração e favorece a fluidez da mistura, o que torna muito conveniente o seu emprego. Além dessas vantagens, com a adição de bentonita se consegue uma suspensão mais estável, ou seja, tem menor facilidade para se decantar do que uma suspensão de cimento somente. As quantidades de bentonita que se deve adicionar a uma suspensão de cimento são pequenas. Em geral, estão compreendidas entre 1,5 e 3 kg para cada saco de 50 kg de cimento, ou seja, entre 3 e 6% do peso deste. Quando se adiciona bentonita, é preciso ainda aumentar-se a quantidade de água, podendo-se utilizar, então, uma relação cimento/água compreendida entre 1,4 e 1,8. É melhor misturar primeiro a bentonita com a água e depois juntar o cimento. É um bom procedimento, misturar-se a bentonita com água umas 24 horas antes de seu emprego.

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A água utilizada na suspensão não deve conter óleo ou outros materiais orgânicos. Os minerais dissolvidos devem ter uma concentração inferior a 2.000 ppm, sendo particularmente indesejável um elevado teor de sulfatos. Quando isso ocorre, deve-se utilizar cimentos resistentes a eles (cimento sulfatado, tipo G). Situações particulares podem exigir a adição de areia, palha de arroz ou outro material volumoso para permitir que a pasta obstrua aberturas maiores, sem perda excessiva de fluido. Isto, entretanto, aumenta a dificuldade de colocação da pasta.

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DESENVOLVIMENTO DE POÇOS No caso de poços perfurados em rochas inconsolidadas, o desenvolvimento natural, sem encascalhamento (colocação de pré-filtro), só é possível quando o material granular do aqüífero não é uniforme. A escolha exata das aberturas do filtro do poço, é fundamental para o desenvolvimento bem sucedido. O filtro pode permitir somente a entrada dos finos da formação, retendo as partículas grosseiras. Se as aberturas forem demasiadamente grandes, a formação não se estabilizará e, se forem demasiadamente pequenas, não se conseguirá efetuar um desenvolvimento adequado. O benefício do desenvolvimento em rochas inconsolidadas é melhor entendido, observando-se o que ocorre nas zonas cilíndricas que circundam o filtro. Na primeira zona exterior, o desenvolvimento remove todas as partículas menores que as aberturas do filtro. Um pouco mais para fora, alguns grãos de tamanho médio permanecem misturados com os grossos. Além, o material vai se graduando progressivamente, até retornar à característica da formação aqüífera original (Figura 14).

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Criando essa sucessão de zonas graduadas em torno do filtro, o desenvolvimento estabiliza a formação de modo a cessar o movimento da areia. Se a formação aqüífera é muito uniforme e não se presta ao desenvolvimento natural, deve-se colocar um envoltório artificial de cascalho (pré-filtro) entre o filtro e a formação aqüífera. Durante a perfuração do poço, entretanto, uma delgada camada de material relativamente impermeável, oriundo do fluído de perfuração (ou lama), é aplicado sobre as paredes do poço, ficando a camada inserta entre o pré-filtro e a formação aqüífera. Esta camada é retirada em grande parte durante a colocação do pré-filtro se, para tanto, forem utilizados métodos adequados (injeção direta ou a contra-fluxo). De qualquer maneira, o principal objetivo da operação de desenvolvimento, é dissipar e remover essa camada de material intercalado, ou o que restou dela após a colocação do pré-filtro.

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Os métodos de desenvolvimento mais utilizados em poços perfurados em rochas inconsolidadas, são o superbombeamento, o pistoneamento ("plunger"), o ar comprimido, jatos de água horizontais, e métodos de reversão de fluxo. De um modo geral, esses métodos tratam de conseguir uma circulação rápida da água nas imediações do poço, preferencialmente entrando e saindo do poço. Isso é essencial para se romper a armação das partículas em “arco de ponte”. A Figura 15, mostra como pequenas partículas podem estruturar-se em arco entre outras maiores ou através das aberturas do filtro, quando o fluxo é em um único sentido. Invertendo-se o sentido da corrente por uma ação alternada de fluxo e refluxo da água no poço (Figura 16), essa tendência é superada: no refluxo, os arcos são desfeitos; no afluxo, o material fino é movimentado para o filtro e para dentro do poço.

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Quanto aos poços perfurados em rochas consolidadas, as operações de perfuração podem causar obstruções de fraturas e fissuras. A ação do trépano na perfuração à percussão, esmigalha e mói a rocha, misturando-a com a água e outros materiais finos, formando uma pasta lodocenta que pode ser levantada com o balde de limpeza. O golpeamento do trépano, entretanto, força um pouco dessa pasta para dentro das aberturas da rocha junto à formação, obstruindo-as. Problema semelhante ocorre nos métodos rotativos, sendo que nesse caso, existe também a lama de perfuração que podem obstruir as aberturas. Qualquer material que obstruir as aberturas do aqüífero rochoso, pode ser removido pelo trabalho de desenvolvimento. O pleno rendimento da formação só pode ser conseguido se todas as fraturas e fendas puderem abastecer o poço livremente. Os métodos de desenvolvimento para poços em rochas consolidadas, são idênticos aos empregados em rochas inconsolidadas, já mencionados anteriormente.

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INSTALAÇÃO DE POÇOS A fase de instalação de um poço, compreende a etapa de colocação da unidade de bombeamento, com respectivos tubos edutores, uma estação reservatória (acumulação) de água e um sistema de distribuição. Existe uma gama de tipos de reservatórios e, principalmente, de capacidade volumétrica. Podem ser de amianto, fibra de vidro, metálico, concreto ou de alvenaria, podendo ainda estar suspenso, no solo ou enterrado. O sistema de distribuição da água pode ser localizado nas proximidades ou não do poço, através de sistemas de abastecimentos domiciliar (água encanada) ou coletivo (chafarizes), ou de irrigação.

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UNIDADE DE BOMBEAMENTO A unidade de bombeamento diz respeito ao tipo de equipamento utilizado para o bombeamento da água do poço. No caso de poços tubulares, podem ser: bomba submersa, bomba injetora, bomba manual, bomba centrífuga, compressor e catavento. Cada tipo tem sua finalidade e peculiaridade, porém possuem um detalhe em comum: todas as unidades possuem uma tubulação edutora, geralmente de 2 polegadas, que conduzirá a água ao sistema de armazenamento ou de irrigação/abastecimento.

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Bomba Submersa É utilizada para bombeamentos com vazões de médio a grande porte (> 3.000 litros/hora), com profundidades variadas, e requer a existência de energia elétrica trifásica. Sua instalação (Figura 17) é feita dentro do poço mediante apenas um cano (tubo edutor), 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).

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Bomba Injetora É utilizada para bombeamentos com vazões de pequeno a médio porte, com profundidades variadas, e funciona tanto com energia elétrica como com combustível. Sua instalação (Figura 18) é feita com um bico injetor (ou válvula de pé), dentro do poço mediante dois canos (tubo injetor fino e tubo edutor 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.

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Bomba Centrífuga É utilizada para bombeamentos com vazões de pequeno porte (< 3.600 litros/hora), com baixas profundidades, e funciona tanto com energia elétrica como com combustível. Sua instalação (Figura 19) é feita fora do poço mediante apenas um cano (tubo edutor 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.

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Bomba Manual É utilizada para bombeamentos manuais, com baixíssimas vazões (< 500 litros/hora), com baixas profundidades, e requer o trabalho braçal humano. Sua instalação (Figura 20) 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.

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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 (Figura 21). O movimento de subida e descida do pistão eleva a água por um tubo edutor até a superfície.

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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 edutor) e a encaminha até a caixa d'água ou outro sistema (Figura 22).

EXERCÍCIO

ALOCAÇÃO DE POÇO

METODOLOGIA DE LOCAÇÃO DE FUROS A PARTIR DE DADOS GEOMORFOLÓGICOS E ESTRUTRAIS OBTIDOS POR SENSORIAMENTO REMOTO ( Fotos aéreas, imagens de satélite ... )

CONCEITOS BÁSICOS DE HIDROLOGIA

HIDROLOGIA É a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas e sua relação com o meio ambiente, incluindo sua relação com a vida. (United State Federal Council Science and Technology). O início dos estudos de medições de precipitação e vazão ocorreu no século 19, porém, após 1950 com o advento do computador, as técnicas usadas em estudos hidrológicos apresentaram um grande avanço.

HIDROLOGIA CIENTÍFICA Hidrometeorologia: é a parte da hidrologia que trata da água na atmosfera. Geomorfologia: trata da análise quantitativa das características do relevo de bacias hidrográficas e sua associação com o escoamento. Escoamento Superficial: : trata do escoamento sobre a superfície da bacia. Interceptação Vegetal: avalia a interceptação pela cobertura vegetal da bacia hidrográfica. Infiltração e Escoamento em Meio Não-Saturado: observação e previsão da infiltração e escoamento da água no solo. Escoamento em Rios, Canais e Reservatórios: observação da vazão dos canais e cursos de água, e do nível dos reservatórios. Evaporação e Evapotranspiração : perda de água pelas superfícies livres de rios, lagos e reservatórios, e da evapotranspiração das culturas. Produção e Transporte de Sedimentos: quantificação da erosão do solo. Qualidade da Água e Meio Ambiente: trata da quantificação de parâmetros físicos, químicos e biológicos da água e sua interação com os seus usos na avaliação do meio ambiente aquático.

HIDROLOGIA APLICADA

Está voltada para os diferentes problemas que envolvem a utilização dos recursos hídricos, preservação do meio ambiente e ocupação da bacia hidrográfica. Áreas de atuação da Hidrologia: - Planejamento e Gerenciamento da Bacia Hidrográfica: planejamento e controle do uso dos recursos naturais. - Abastecimento de Água: limitação nas regiões áridas e semi-áridas do país. - Drenagem Urbana: cerca de 75% da população vive em área urbana. Enchentes, produção de sedimentos e problemas de qualidade da água. - Aproveitamento Hidrelétrico: a energia hidrelétrica constitui 92% de toda energia produzida no país. Depende da disponibilidade de água, da sua regularização por obras hidráulicas e o impacto das mesmas sobre o meio ambiente. - Uso do Solo Rural: produção de sedimentos e nutrientes, resultando em perda do solo fértil e assoreamento dos rios. - Controle de Erosão: medidas de combate à erosão do solo. - Controle da Poluição e Qualidade da Água: tratamento dos despejos domésticos e industriais e de cargas de pesticidas de uso agrícola. - Irrigação: a produção agrícola em algumas áreas depende essencialmente da disponibilidade de água. - Navegação, Recreação e Preservação do Meio Ambiente

ESTUDOS HIDROLÓGICOS Baseiam-se em elementos observados e medidos no campo. Estabelecimento de postos pluviométricos ou fluviométricos e sua manutenção ininterrupta são condições necessárias ao estudo hidrológico. Projetos de obras futuras são elaboradas com base em elementos do passado.

Definição Entende-se por precipitação a água proveniente do vapor de água da atmosfera depositada na superfície terrestre sob qualquer forma: chuva, granizo, neblina, neve, orvalho ou geada. Representa o elo de ligação entre os demais fenômenos hidrológicos e fenômeno do escoamento superficial, sendo este último o que mais interessa ao engenheiro.

Formação das Precipitações Elementos necessários a formação: Umidade atmosférica: (devido à evapotranspiração); Mecanismo de resfriamento do ar : (ascensão do ar úmido): quanto mais frio o ar, menor sua capacidade de suportar água em forma de vapor, o que culmina com a sua condensação. Pode-se dizer que o ar se resfria na razão de 1oC por 100 m, até atingir a condição de saturação; Presença de núcleos higroscópios; Mecanismo de crescimento das gotas: coalescência: processo de crescimento devido ao choque de gotas pequenas originando outra maior; difusão de vapor: condensação do vapor d’água sobre a superfície de uma gota pequena. Para que ocorra o resfriamento do ar úmido, há necessidade de sua ascensão, que pode ser devida aos seguintes fatores : ação frontal de massas de ar; convecção térmica; e relevo. A maneira com que o ar úmido ascende caracteriza o tipo de precipitação.

Precipitações ciclônicas Estão associadas com o movimento de massas de ar de regiões de alta pressão para regiões de baixa pressão. Essas diferenças de pressões são causadas por aquecimento desigual da superfície terrestre. Podem ser classificadas como frontal ou não frontal. a) Frontal: tipo mais comum, resulta da ascensão do ar quente sobre o ar frio na zona de

contato entre duas massas de ar de características diferentes. Se a massa de ar se move de tal forma que o ar frio é substituído por ar mais quente, a frente é conhecida como frente quente, e se por outro lado, o ar quente é substituído por ar frio, a frente é fria. A Figura abaixo ilustra um corte vertical através de uma superfície frontal.

b) Não Frontal: é resultado de uma baixa barométrica, neste caso o ar é elevado em conseqüência de uma convergência horizontal em áreas de baixa pressão. As precipitações ciclônicas são de longa duração e apresentam intensidades de baixa a moderada, espalhando-se por grandes áreas. Por isso são importantes, principalmente no desenvolvimento e manejo de projetos em grandes bacias hidrográficas.

Precipitações Convectivas São típicas das regiões tropicais. O aquecimento desigual da superfície terrestre provoca o aparecimento de camadas de ar com densidades diferentes, o que gera uma estratificação térmica da atmosfera em equilíbrio instável. Se esse equilíbrio, por qualquer motivo (vento, superaquecimento), for quebrado, provoca uma ascensão brusca e violenta do ar menos denso, capaz de atingir grandes altitudes. As precipitações convectivas são de grande intensidade e curta duração, concentradas em pequenas áreas (chuvas de verão). São importantes para projetos em pequenas bacias.

Precipitações Orográficas Resultam da ascensão mecânica de correntes de ar úmido horizontal sobre barreiras naturais, tais como montanhas. As precipitações da Serra do Mar são exemplos típicos.

Medições das Precipitações Expressa-se a quantidade de chuva (h) pela altura de água caída e acumulada sobre uma superfície plana e impermeável. Ela é avaliada por meio de medidas executadas em pontos previamente escolhidos, utilizando-se aparelhos denominados pluviômetros (Figura 17) ou pluviógrafos (Figura 18), conforme sejam simples receptáculos da água precipitada ou registrem essas alturas no decorrer do tempo. As medidas realizadas nos pluviômetros são periódicas , geralmente em intervalos de 24 horas (sempre às 7 da manhã). As grandezas características são: a) Altura pluviométrica: lâmina d’água precipitada sobre uma área. As medidas realizadas nos pluviômetros são expressas em mm; b) Intensidade de precipitação: é a relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação expressa, geralmente em mm.h-¹ ou mm.min-¹; c) Duração: período de tempo contado desde o início até o fim da precipitação (h ou min). Existem várias marcas de pluviômetros em uso no Brasil. Os mais comuns são o Ville de Paris, com uma superfície receptora e 400 cm2, e o Ville de Paris modificado, com uma área receptora de 500 cm². Uma lâmina de 1mm corresponde a: 400 . 0,1 = 40 cm3 = 40 mL. Os pluviógrafos, cujos registros permitem o estudo da relação intensidade-duração-frequência tão importantes para projetos de galerias pluviais e de enchentes em pequenas bacias hidrográficas, possuem uma superfície receptora de 200 cm2 . O modelo mais usado no Brasil é o de sifão de fabricação Fuess. Um exemplo de pluviograma é mostrado na Figura 19.

Pluviômetro Pluviógrafo

Pluviograma

ESCOAMENTO SUPERFICIAL Introdução Das fases básicas do ciclo hidrológico, talvez a mais importante para o engenheiro seja a do escoamento superficial, que é a fase que trata da ocorrência e transporte da água na superfície terrestre, pois a maioria dos estudos hidrológicos está ligada ao aproveitamento da água superficial e à proteção contra os fenômenos provocados pelo seu deslocamento. Do excedente da água retida, parte se infiltra e parte escoa superficialmente. Pode ocorrer que a água infiltrada venha, posteriormente, aflorar na superfície como fonte para novo escoamento superficial. O escoamento superficial abrange desde o excesso de precipitação que ocorre logo após uma chuva intensa e se desloca livremente pela superfície do terreno, até o escoamento de um rio, que pode ser alimentado tanto pelo excesso de precipitação como pelas águas subterrâneas.

Grandezas que Caracterizam o Escoamento Superficial Vazão (Q) A vazão, ou volume escoado por unidade de tempo, é a principal grandeza que caracteriza um escoamento. Normalmente é expressa em metros cúbicos por segundo (m3 .s -1) ou em litros por segundo (L.s-1). a) vazão média diária: é a média aritmética das vazões ocorridas durante o dia (quando sedispõe de aparelho registrador – linígrafo, Figura 31); o mais comum é a média das vazões das 7 e 17 horas (horas de leitura do nível da água – linímetro, Figura 31). b) vazão específica Vazão por unidade de área da bacia hidrográfica: m³.s-1.km-2, L.s-1.km-2, L.s-1.ha-1 . É uma forma bem potente de expressar a capacidade de uma bacia em produzir escoamento superficial e serve como elemento comparativo entre bacias.

HIDROMETRIA (medição de vazão) Definição: é o estudo dos métodos de medição de velocidades e vazão. Importância: - Quantificar a vazão disponível para projetos de engenharia - Controlar a vazão (volume) de água a ser aplicada em projetos A escolha do método depende: - Do volume do fluxo de água - Das condições locais - Do custo (existem equipamentos caros e outros simples e baratos) - Da precisão desejada

Métodos Aplicados em condutos livres (canais) A) Método Direto (pequenas vazões, Q ≤ 10 litros/s) - Volumétrico Baseia-se no tempo gasto para que um determinado fluxo de água ocupe um recipiente com volume conhecido. - Gravimétrico (alta precisão, usado como calibração de outros métodos) Consiste na passagem de um determinado volume de água obtido em um determinado tempo. B) Método Flutuador (grandes vazões , Q ≥ 300 litros/s) Através de flutuadores (pode ser utilizada uma garrafa plástica, bóia, etc.) determina-se a velocidade superficial do escoamento. Esta velocidade superficial é, na maioria das vezes , superior a velocidade média do escoamento. A velocidade média corresponde de 80% a 90% da velocidade superficial. Multiplicando-se a velocidade média pela área molhada (área da seção transversal por onde está ocorrendo o escoamento), obtem-se a vazão.

C) Método do Vertedor Vertedouros são simples aberturas ou entalhes na parte superior de uma parede por o líquido escoa. Podem ser instalados em cursos d’água naturais ou artificiais. Utilização em pequenos cursos d’água (10 ≤ Q ≤ 300L/s). D) Medidor “WSC FLUME” (calha) - Muito utilizado para medir a vazão em sulcos de irrigação ou canais. Neste equipamento, a água praticamente não se eleva (represamento) à montante do ponto de instalação. Por este motivo é muito utilizado em projetos de irrigação por superfícies (sulcos). - São construídas em três tamanhos diferentes: pequena, média e grande. - Para a medição da vazão, somente a leitura de uma régua graduada em milímetros, encostada na parede lateral da entrada, é suficiente. A leitura é convertida em vazão através de tabelas ou de prévia calibração com outros métodos (equações). E) Molinete São pás ou hélices que giram impulsionadas pela velocidade de escoamento; Estabelece-se uma proporcionalidade entre o número de voltas por unidade de tempo e a velocidade de tempo e velocidade de escoamento. É necessário a determinação da área da seção de escoamento para a determinação da vazão (Q = A.V) Podem ser utilizados em condutos livres ou forçados. É um métod o mais preciso na determinação da velocidade de escoamento.

CONCEITOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA

TERMOS HIDRÁULICOS MAIS USADOS EM BOMBEAMENTO 1. ALTURA DE SUCÇÃO (AS) - Desnível geométrico (altura em metros), entre onível dinâmico da captação e o bocal de sucção da bomba. OBS.: Em bombas centrífugas normais, instaladas ao nível do mar e com fluídobombeado a temperatura ambiente, esta altura não pode exceder 8 metros decoluna d’agua (8 mca). 2. ALTURA DE RECALQUE (AR) - Desnível geométrico (altura em metros), entre obocal de sucção da bomba e o ponto de maior elevação do fluído até o destinofinal da instalação (reservatório, etc.). 3. ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (AMT) - Altura total exigida pelo sistema, aqual a bomba deverá ceder energia suficiente ao fluído para vencê-la. Leva-seem consideração os desníveis geométricos de sucção e recalque e as perdas decarga por atrito em conexões e tubulações. AMT = Altura Sucção + Altura Recalque + Perdas de Carga Totais (Tubulações/Conexões e Acessórios)Unidades mais comuns: mca, Kgf/cm² , Lbs/Pol²Onde: 1 Kgf/cm² = 10 mca = 14,22 Lbs/Pol² 4. PERDA DE CARGA NAS TUBULAÇÕES - Atrito exercido na parede interna dotubo quando da passagem do fluído pelo seu interior. É mensurada obtendo-se,através de coeficientes, um valor percentual sobre o comprimento total datubulação, em função do diâmetro interno da tubulação e da vazão desejada.

5. PERDA DE CARGA LOCALIZADA NAS CONEXÕES - Atrito exercido na paredeinterna das conexões, registros, válvulas, dentre outros, quando da passagem dofluído. É mensurada obtendo-se, através de coeficientes, um comprimentoequivalente em metros de tubulação, definido em função do diâmetro nominal edo material da conexão. 6. COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO - Extensão linear em metrosde tubo utilizados na instalação, desde o injetor ou válvula de pé até o bocal deentrada da bomba. 7. COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO DE RECALQUE - Extensão linear em metrosde tubo utilizados na instalação, desde a saída da bomba até o ponto final dainstalação. 8. GOLPE DE ARÍETE - Impacto sobre todo o sistema hidráulico causado peloretorno da água existente na tubulação de recalque, quando da parada dabomba. Este impacto, quando não amortecido por válvula(s) de retenção, danifica tubos, conexões e os componentes da bomba.

BOMBAS HIDRÁULICAS VAZÃO DE UMA BOMBA:É a quantidade de água que ela retira e impele (recalca) em um tempo determinado.Comumente encontramos vazões em:- lt/h = litro por hora- m3/h = metro cúbico por hora- G.P.M. = galão por minutoNOTA: - 1 galão = 3,785 litros NÍVEL ESTÁTICO DE UM POÇO:É a altura entre a bomba e a água a ser bombeada. Essa definição é válida com a bombasem funcionamento, porque sabemos que, quando a bomba começa a funcionar, o nível dopoço baixa até manter equilíbrio. Isto é, a água que entra no poço é igual à retirada pelabomba. NÍVEL DINÂMICO DE UM POÇO:Depois que a bomba começa a funcionar, o nível do poço baixa até chegar a um ponto deequilíbrio. Isto é, a vazão do poço é igual à da bomba.Então a altura da bomba até esse ponto de equilíbrio é o que chamamos de nível dinâmico.

ALTURA DE RECALQUEÉ o desnível existente entre a bomba e o local a ser colocado o líquido bombeado.

A pressão em hidráulica A água contida em um tubo contém peso, o qual exerce uma determinada pressão nas paredes desse tubo. Qual é essa pressão? Olhando para o desenho abaixo, responda: Em qual dos tubos, A ou B, é exercida a maior pressão sobre o fundo dos mesmos?

A pressão em hidráulica A primeira idéia que nos vem à cabeça, é a de responder que no tubo “A” a água exerce a maior pressão sobre o fundo. No entanto, se ligarmos os dois tubos, por um outro menor, observaremos que os níveis permanecem exatamente os mesmos. Isto significa que: Se as pressões dos tubos fossem diferentes, a água contida no tubo A empurraria a água do tubo B transbordando-o. As pressões, portanto, são iguais em ambos os tubos!

Esta experiência é chamada de princípio dos VASOS COMUNICANTES. Se adicionarmos água no tubo A, inicialmente ocorre um pequeno aumento da altura hA. O nível do tubo A, então vai baixando aos poucos. Com a adição de água, houve um aumento de pressão no fundo do mesmo, a qual tenderá a se igualar com a pressão exercida pela água do tubo B. Por estas experiências concluímos: 1. A pressão que a água exerce sobre uma superfície qualquer (no nosso caso, o fundo e as

paredes dos tubos), só depende da altura do nível da água até essa superfície. É o mesmo que dizer: a pressão não depende do volume de água contido no tubo.2. Níveis iguais, originam pressões iguais. A pressão não depende da forma do recipiente.

2. A pressão só depende da altura do nível da água, desde um ponto qualquer da tubulação, até o nível d’água do reservatório elevado.

Se a altura for grande, a pressão é grande. Se diminuirmos a altura, a pressão diminui. Como podemos medir a pressão. As forças são expressas em kgf (quilograma-força). As pressões são medidas em kgf/cm2 (quilograma-força por centímetro quadrado). Há outras formas, no entanto, de expressarmos as medidas de pressão: uma delas, também bastante usual, é o m.c.a. (metro de coluna d’água). Atualmente no Brasil, por decreto, a unidade de pressão deve ser de acordo com o sistema Internacional de medidas (SI). Neste sistema, a unidade de pressão é o pascal, cujo símbolo é o Pa. Equivalência: 1 kgf/cm2 é a pressão exercida por uma coluna de água de 10 metros de altura. Podemos então afirmar que: 1 kgf/cm2 = 10 m.c.a = 98.100 Pa

EXERCÍCIO SE O REGISTRO ESTIVER FECHADO, EM QUAL NÍVEL ESTARÁ A COLUNA DE ÁGUA NO TUBO (1) ?

HIDROGEOLOGIA E MINERAÇÃO Aspectos sócio-ambientais, legais e necessidades operacionais

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA E MINERAÇÃO

Aspectos sócio-ambientais, legais e necessidades operacionais

Lavrar minérios abaixo do nível de água subterrânea requer pesquisas e

licenciamentos ambientais específicos e cada vez mais demorados no

Brasil.

Promover o desenvolvimento contínuo e a sustentabilidade das minas

com planejamento adequado do rebaixamento do nível de água

subterrânea.

Agilizar o processo de licenciamento do rebaixamento do nível de água

subterrânea para garantir a execução dos planos de lavra.

Atingir os objetivos operacionais das minas e agregar valor a empresa

através do cumprimento das metas de produção respeitando os requisitos

ambientais legais.

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

DISPONIBILIDADE DE ÁGUA DOCE NO PLANETA

HIDROGEOLOGIA ÁGUA SUBTERRÂNEA

CONCEITOS BÁSICOS

HIDROGEOLOGIA x HIDROLOGIA x HIDRÁULICA

223

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROLOGIA

HIDRÁULICA

ÁGUA SUPERFICIAL

ÁGUA EM TUBULAÇÕES

Nascentes

Cisternas

Poços

Córregos

Chuvas

Rios

Encanamentos

Mangueiras

Bombas

GEOLOGIA

MATEMÁTICA

ESTATÍSTICA

MATEMÁTICA

FÍSICA

MATEMÁTICA

GEÓLOGO E ENG. DE MINAS

ENG. CIVIL E AMBIENTAL

ENG. MECÂNICO E CIVIL

GEOLOGIA

PLANOS DE LAVRA

Processo de Outorga

A CÉU ABERTO

SUBTERRÂNEA

ENCOSTA

CAVA

Pesquisa Hidrogeológica

Etapas do Rebaixamento do N.A (Nível de Água Subterrânea)

224

Mapa Hidrogeológico

Modelo Numérico de Fluxo

Q outorgada

Condicionantes

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

Implantação do Sistema de Rebaixamento

(Poços, DHP’s, Sumps, canaletas,...)

Construção, Manutenção e Ampliação da Rede de

Monitoramento Hidrogeológico

Operação do Sistema de Rebaixamento

Atualização e Revisão dos

Estudos/Modelos Hidrogeologicos

BASES METODOLÓGICAS

GEOLOGIA

ESTRATIGRAFIA

GEOFÍSICA APLICA

GEOQUÍMICA E HIDROQUÍMICA

MAPEAMENTO LITO - ESTRUTURAL

INVENTÁRIO LOCAL E REGIONAL DE PONTOS D’ÁGUA

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

226

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

PUBLICAÇÕES TÉCNICO-CIENTÍFICOS

PUBLICAÇÕES TÉCNICO-CIENTÍFICAS: - Controle de Escavação Subterrânea em Ambientes Cársticos - Exemplo da Mina de Vazante. - Mapeamento do nível freático utilizando piezometria convencional - Mina Subterrânea de Vazante - Vazante MG. - Metodologia de Mapeamento, Classificação e Modelagem 3D de Estruturas Tectônicas Carstificadas para Controle Hidrogeológico da Mina Subterrânea de Vazante – MG. - Integração de dados geológicos, geomorfológicos, hidrogeológicos, hidrológicos e estruturais como subsídio a tomada de decisões para o desenvolvimento da Mina Subterrânea de Vazante MG. - Variabilidade do n.a. em mina subterrânea - Exemplo de Vazante, MG.

- Proposta de geração de mapas potenciométricos 2D e 3D da Mina F4, Vale Fertilizantes – Araxá MG.

Case: Locação de Poços de Rebaixamento da Mina F4

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

Mapeamento Geológico Convencional

Sensoriamento Remoto

Geofísica Aplicada

Sondagem

Correlação Piezométrica

Hidrogeoquímica

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

REDUÇÃO DE 50% DOS CUSTOS COM SONDAGEM ROTATIVA

MAIOR PREVISIBILIDADE DO AUMENTO DE VAZÕES NA MINA

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

Locação de Poços de Rebaixamento da Mina F4

Operação e Recorte de Poços de Rebaixamento

Operação e Recorte de Poços de Rebaixamento

Locação de Poços de Rebaixamento da Mina F4

GEOLOGIA

GEOQUÍMICA

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

80% 45% 45%

QUESTÕES PARA DISCUSSÃO

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

1) O SEU MODELO GEOLÓGICO CONTEMPLA INFORMAÇÕES DE HIDROGEOLOGIA ?

2) OS PLANOS DE LAVRA CONTEMPLAM A NECESSIDADE DE REBAIXAMENTO DO N.A. ?

3) O SETOR DE MEIO AMBIENTE INICIOU OS PROCESSOS DE OUTORGAS E LICENCIAMENTOS

PARA BOMBEAMENTO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS ?

4) A MINA POSSUI MAPAS POTENCIOMÉTRICOS E HIDROGEOQUÍMICOS LOCAIS E REGIONAIS ?

5) A HIDROGEOLOGIA DEVE ESTAR LIGADA DIRETAMENTE A GEOLOGIA, GEOTECNIA, MEIO

AMBIENTE, PLANEJAMENTO DE LAVRA OU PRODUÇÃO ? QUAL A MELHOR ESTRATÉGIA ?

Qual o volume de minério abaixo do nível de água subterrânea (n.a.) ?

CONCLUSÕES

FORMAÇÃO DE HIDROGEÓLOGOS NO BRASIL.

CONHECIMENTO HIDROGEOLÓGICO DAS MINAS.

ÁGUAS SUBTERRÂNEAS X MEIO AMBIENTE X MINERAÇÃO.

HIDROGEOLOGIA APLICADA A MINERAÇÃO

Licenciamentos Comunidade Local

Lavra abaixo do n.a.

Redução de custos

Infraestrutura

MARCUS VINICIOS ANDRADE SILVA Engenheiro Geólogo – Hidrogeólogo

Supervisor Corporativo de Hidrogeologia – Vale Fertilizantes S.A. www.valefertilizantes.com.br

Professor de Hidrogeologia Aplicada a Mineração – KROZAI www.krozai.com.br

Coordenador da Câmara Técnica de Outorgas - CBH www.cbharaguari.com.br Escritório: 34 3669 6231 Cel.: 34 9150 2798 (TIM)

Cel.: 34 9986 0523 (VIVO)

OBRIGADO PELA ATENÇÃO !