Projeto e Construção de Poços de Monitoramento Norma ABNT 15495 (Parte 1 e 2) Eng. Agr. Vicente de Aquino Neto CETESB - SP 1.

Projeto e Construção de Poços de Monitoramento Norma ABNT (Parte 1 e 2) Eng. Agr. Vicente de Aquino Neto CETESB - SP 1

CEET-00:001.68 Comissão de Estudo Especial Temporária de Avaliação da Qualidade do Solo e da Água para Levantamento de Passivo Ambiental e Avaliação de Risco à Saúde Humana GT-01 - Amostragem de água para fins de qualidade ambiental e revisão da norma NBR Revisão da NBR : Construção de Poços de Monitoramento Poços de monitoramento de águas subterrâneas em aqüíferos granulares - Parte 1: Projeto e construção Poço de monitoramento de águas subterrâneas em aqüíferos granulares - Parte 2: Desenvolvimento

Revisão da NBR 13895 – Textos Base
CEET-00:001.68 Comissão de Estudo Especial Temporária de Avaliação da Qualidade do Solo e da Água para Levantamento de Passivo Ambiental e Avaliação de Risco à Saúde Humana Revisão da NBR – Textos Base Parte 1 - Construção ASTM D Standard Practice for Design and Instalation of Monitoring Wells in Aquifers. NBR 13895 Parte 2 - Desenvolvimento ASTM D Standard Guide for Development of Ground-Water Monitoring Wells in Granular Aquifers

Projeto e Construção de Poços de Monitoramento
ABNT NBR – Parte 1 – Construção de Poços de Monitoramento Considera a identificação e caracterização da zona-alvo de monitoramento um componente integral do projeto e da construção do poço de monitoramento. Recomenda-se que o desenvolvimento do projeto e construção dos poços de monitoramento se baseie no modelo conceitual hidrogeológico ou em modelos conceituais previamente definidos em função da etapa de investigação/gerenciamento da área. 4

Geologia e Hidrogeologia Tipo e natureza dos materiais geológicos Mapeamento tri-dimensional das unidades identificadas Profundidade da rocha Profundidade do aqüífero freático Áreas de recarga e descarga da água subterrânea Camadas confinantes Antigos leitos de rios 5

Descrição da Geologia e hidrogeologia
Investigação do meio físico. Descrição da geologia. Seções geológicas transversais e longitudinais. Modelo conceitual hidrogeológico Investigar as cargas hidráulicas das diferentes camadas descritas. Investigar a condutividade hidráulica Definir as diferenças entres as cargas hidráulicas . Plotar a direção de fluxo (potenciometria vertical e horizontal). Selecionar as camadas de interesse Potenciometria na unidade A Fluxo Horizontal na unidade B Camada confinante na unidade C

Norma ABNT - NBR Poços de monitoramento de águas subterrâneas em aqüíferos granulares Parte 1: Projeto e construção Parte 2 : Desenvolvimento 7

Qualquer que seja o Projeto de Um Poço de Monitoramento ele terá como componentes principais: Revestimento Tubo de revestimento Tubo filtro e tampão Pré – Filtro Selo Anular Bentonita Calda de Preenchimento do Furo Proteção de Superfície 8

Revestimento Simples 9

Multi-revestido 10

Revestimento - Materiais Devem ser fortes o suficiente para aguentar as forças impostas nos mesmos durante os trabalhos de instalação e desenvolvimento. Não deve alterar as concentrações dos contaminantes por adsorção, dessorção ou lixiviação. Não deve degradar no meio em que foi instalado. Deve ser de fácil limpeza e manuseio. Deve ter um custo acessível. 11

REVESTIMENTO - Materiais Plásticos Polivinil Clorado (PVC) Politetrafluoroetileno (PTFE) Polietileno Polipropileno Aço Aço galvanizado Aço inox 12

PVC Vantagens Pode ser usado em condições variadas de geoquímica e contaminação. Resistente a esforços com baixa relação peso/comprimento. Abertura da área do filtro ampla. Disponível no mercado Custo acessível Desvantagens Pode degradar em concentrações elevadas (> 30% da solubilidade na água) de alguns solventes orgânicos (solventes clorados). Pode não aguentar temperaturas elevadas (grouteamento). Pode falhar quando submetido a diferenças de pressão elevadas 13

AÇO INOX Vantagens Pode ser usado em condições variadas de geoquímica e contaminação. Resistente a esforços mesmo com variações grandes de temperatura. Abertura da área do filtro ampla. Disponível no mercado Custo moderadamente acessível Pode ser utilizado em poços para cravação Desvantagens Pode corroer em algumas condições geoquímicas (baixo pH, conc. elevada de O2, Cl- H2S e CO2 ). Pode contribuir com metais para as amostras (Fe, Zn, Cr Ni, Mn, Mo) Relação peso/comprimento elevada 14

REVESTIMENTO - Acoplamentos Os acoplamentos dos tubos de revestimento devem proporcionar vedação, a fim de se evitar a infiltração pelas emendas, de líquidos provenientes de zonas não monitoradas. Recomendado o uso de acoplamentos rosqueados e proibido o uso de acoplamento químico. 15

Acoplamento químico Acoplamento mecânico – Rosca Fina Acoplamento mecânico – Rosca quadrada

ASTM F-480 Rosca Quadrada com 2 fios por polegada. permitem uma montagem rápida Não espanam. Boa resistênsia a tração Vedação com oring. Parede interna e externa perfeitamente alinhadas. “Gola” longa antes da rosca permite uma acoplamento rápido e alinhada previamente ao rosqueamento. 17

REVESTIMENTO – Diâmetro Equipamento que será utilizado nos procedimentos monitoramento, amostragem e desenvolvimento Volume de água requerido para as análises planejadas Volume de água a ser purgada Taxa de recuperação do poço Equipamento de perfuração Normal - 2 a 4 polegadas Tendência - 1, 1/2 a 3/4 de polegada - Direct Push 18

REVESTIMENTO – Centralização Importante aspecto da instalação de um poço de monitoramento é que a tubulação fique centralizada. Assegurar que o espaço anular será preenchido pelo pré-filtro e pelo selo de bentonita. Utilização de centralizadores. Imediatamente acima do tubo-filtro, a não mais que 3m acima da base poço. Na câmara de sedimentação Pode atrapalhar a construção do poço Não utilizar com Trado Oco (Hollow) 19

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REVESTIMENTO – Tubo Filtro Deve ser construído com material inerte para as condições geoquímicas e aos contaminantes presentes. Áreas abertas devem maximizadas para permitir um desenvolvimento adequado, testes hidráulicos apropriados e recuperação rápida. Ideal de 10 a 8% de área aberta. Passagem de água contínua. Abertura de ranhuras mais comuns 0,5mm e 0,25mm. 21

REVESTIMENTO – Tubo Filtro O tubo filtro deve ser novo, produzido com matérias primas não recicladas. Ranhurado por máquina em processo industrial ou enrolado continuamente com fios. Abertura da ranhura definida em função da granulometria da formação e reter 90 a 95% do pré-filtro. Composto pelos materiais mais adequados ao ambiente a ser monitorado e às características químicas do contaminante. 22

REVESTIMENTO – Tubo Filtro O tubo filtro deve ser fechado com um tampão (cap) rosqueado na sua parte inferior. Não é aconselhável usar plug. O tampão (cap) deve ser de material compatível com o tubo filtro. Os tubos filtro devem ser limpos antes da instalação do poço. Ou devem ser certificados quanto à limpeza pelo fornecedor (Indicado). 23

Filtro Ranhurado Menor área aberta. Não permite a passagem contínua da água. No Brasil é disponível em aço inox e PVC. 24

Filtro enrolado continuamente – Wired Wrapped Maior área aberta. Melhora a performance em poços com baixa condutividade. Menos susceptível ao entupimento. No Brasil só é disponível em aço inox. 25

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Revestimento - comprimento do filtro Filtro Curto: A instalação de filtro curto, com comprimento máximo de 2m, é indicada para a maioria dos programas de monitoramento em função de: (a) complexidade geológica; (b) caracterização mais precisa da qualidade da água no intervalo a ser monitorado. 27

Revestimento - comprimento do filtro Filtro Longo: A instalação de filtro longo, com comprimento entre 2m e 6m, é aconselhável somente em situações específicas de monitoramento, tais como: (a) quando a litologia for relativamente simples; (b) quando a pluma possuir uma distribuição vertical homogênea; (c) ausência de fluxo vertical, ou (d) para atender objetivos específicos de amostragem. 28

Seleção do Pré-Filtro Obter amostras representativas da litologia da região onde será instalada a seção filtrante. Fazer uma análise granulométrica (peneiramento). 29

Pré-Filtro - Granulometria O tamanho dos grãos e a abertura da ranhura do tubo filtro são escolhidos para estabilizar a unidade hidrogeológica adjacente à seção filtrante Permitir que somente os grãos mais finos de solo entrem na seção filtrante durante o desenvolvimento do poço. Possibilitar amostra relativamente isentas de turbidez. Não é recomendável o uso de mantas geotexteis como elemento do pré-filtro primário. 30

Pré-Filtro - Granulometria D-30 tamanho da malha que retém 70% do material que está sendo analisado. D-60 tamanho da malha que retém 40% do material que está sendo analisado. D-10 tamanho da malha que retém 90% do material que está sendo analisado. 31

Pré-Filtro – Granulometria A granulometria do material do pré-filtro é definida por meio da multiplicação do tamanho D-30 do material da formação por um fator entre 4 e 10. 30% (D-30) dos grãos mais finos do pré-filtro devem ser 4 a 10 vezes maiores que 30% (D-30) dos grãos mais finos que compõe a formação a ser filtrada. Usar um fator multiplicador de 4 se a camada estratigráfica for fina e uniforme. Fator multiplicador de 6 se a granulometria do material da formação for relativamente grossa e desuniforme. 32

Pré-Filtro – Granulometria O material do pré filtro deve ter granulometria o mais uniforme possível, definida em função da abertura das ranhuras do tubo filtro. O ideal é que o coeficiente de uniformidade: D-60 dividido pelo D10 = a 1,0 Um coeficiente de uniformidade de 2.5 é mais prático e alcançável para todos as faixas de granulometria de pré-filtro. O valor de 2.5 deve ser visto como valor máximo, não como um valor ideal. 33

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ABNT NBR descreve a metodologia para projetar, construir e instalar poços de monitoramento convencionais (ranhurado e com pré-filtro), para aqüíferos granulares não consolidados, com uma distribuição de partículas com no mínimo 50 % passante numa malha de 200 mesh e não mais do que 20 % de partículas do tamanho de argilas (isto é, silte fino, areia com alguma argila). Para formações que tenham granulometria mais finas do que a citada (isto é, siltosa, argilosa, silto argilosas, e argilo siltosas), a aplicação desta parte da ABNT NBR não garantirá a obtenção de amostras de água subterrânea livres de turbidez artificial. 36

Pré-Filtro – Material Limpo (lavado, seco e empacotado) Inerte Capacidade de sorção/dessorção ausente Material mais comum - sílica/quartzito Ausência de materiais finos Granulometria uniforme Quartzo/Sílica 37

Pré-Filtro – Material O material do pré-filtro primário dever ser fornecido em embalagem plástica, estanque e inerte, contendo informações sobre o material, como: granulometria, coeficiente de uniformidade, arredondamento, peso específico a seco e as características físico-químicas do material. 38

Pré-Filtro – Montagem Pode ser lançado da superfície diretamente no espaço anelar. O material tem que ser uniforme, caso contrário, no lançamento ocorrerá a segregação em função da granulometria, formando caminhos preferenciais. No lançamento pode ocorrer a incorporação de materiais da formação de diferentes profundidades, ao pré-filtro se o furo não for revestido. 39

Pré-Filtro – Montagem Pode ser lançado na posição correta por meio de um tubo instalado com esta finalidade - Tubo de Descida (Tremie). impede a formação de pontes. normalmente com 1 polegada de diâmetro. Posicionamento mais preciso do pré-filtro 40

Instalação com tubo de descida 41

Pré-Filtro – Extensão 60 cm acima do topo do filtro. Ideal 30 cm acima do topo do tubo filtro, para diminuir o máximo possível a área de captação do poço. Espessura deve ser ajustada para evitar que ocorra uma conexão entre camadas diferentes por meio do pré-filtro. 42

Pré-Filtro – Espessura Espesso suficiente para envolver todo o filtro, mas fino o suficiente para minimizar a resistência causada por ele ao desenvolvimento adequado das paredes do furo da perfuração. Considera-se que 3 a 6 cm de espessura sejam suficientes. Ensaios de laboratório têm demonstrado que um pré-filtro, perfeitamente dimensionado (granulometria), com espessura menor do que 1,27 cm (1/2”), reteve com sucesso a movimentação de partículas 43

Selo anular - Função Impedir a migração vertical de água ou contaminantes no espaço anelar(caminho preferencial). Isolar as zonas de amostragem discretas (poços multiníveis). Impedir a infiltração de água da chuva e contaminantes potenciais da superfície. Aumentar a vida útil do tubo (proteção física). Atuar como elemento estrutural. 44

Selo anular – materiais Bentonita Pellets são unidades na forma de esferas ou cilindros, formados pela compressão de bentonita em pó. Cavacos são mais grossos do que os pellets, com forma irregular e mais larga. Grânulos consistem de partículas grossas de bentonita, tipicamente menores do que 50 mm. Pó - material na forma pulverizada com granulometria menor do que 200 mesh 45

Selo anular - Posicionamento Pode ser lançado da superfície diretamente no furo de sondagem. Pode ser injetado na posição correta por meio de um tubo instalado com esta finalidade - Tremie pipe, que neste caso não deve ser aberto na extremidade inferior e deve ser fixado durante a injeção. 46

Selo anular - Espessura Para ser eficaz, o selo anular de bentonita deve ter aproximadamente no mínimo de 1,0 m a 1,5 m de espessura. 47

Proteção de superfície - Revestimento protetor Tubo ou dispositivo instalado na porção superior do poço de monitoramento, com a finalidade de isolar e proteger o tubo de revestimento. 30 cm de comprimento, sendo que aproximadamente 10 cm deste deve penetrar na camada de preenchimento do furo, e 20 cm com laje de concreto construída ao seu redor. Diâmetro interno de 100mm, ideal de 150mm. Ideal que seja instalado acima da superfície. Câmaras de calçada devem ser evitadas sempre que possível. 48

Proteção de superfície - Revestimento protetor 49

Desenvolvimento Desenvolvimento do poço de monitoramento melhora a capacidade para gerar dados representativos, sem desvios químicos e hidráulicos, além de minimizar o potencial de danos no equipamentos a serem utilizados no monitoramento e amostragem. 50

Desenvolvimento Aplicação de energia suficiente para agitar a coluna de água no poço e criar um fluxo reverso no filtro, pré-filtro e na formação, para mobilizar e capturar no poço o material fino da formação que foi mobilizado e desagregado durante a sondagem. Remoção do material fino do interior do poço. 51

Impactos do Método de Sondagem e da geometria do Furo 52

Desenvolvimento Otimizar a eficiência do poço, e melhorar a comunicação hidráulica entre o poço e a formação. Estabilizar o material do pré-filtro adjacente ao filtro do poço Recuperar os fluídos perdidos durante a perfuração. 53

Desenvolvimento efetivo é conseguido com a movimentação da água em duas direções 54

Formação de pontes devido a movimentação da água em uma única direção. 55

Formação de pontes ao longo do pré-filtro em função do desenvolvimento realizado unicamente por bombeamento. 56

Desenvolvimento Pré-desenvolvimento Desenvolvimento preliminar Desenvolvimento final 57

Pré-desenvolvimento Controle das propriedades do fluido utilizado durante a operação de perfuração e previamente à instalação do tubo filtro, do tubo de revestimento e do pré-filtro, com o objetivo de minimizar as alterações à formação e facilitar a instalação e desenvolvimento do poço. 58

Desenvolvimento preliminar após a instalação do tubo filtro, do pré-filtro e do tubo de revestimento antes da instalação do selo anular. aplicar energia suficiente ao poço para retificar os danos causados à formação pela perfuração; remoção de materiais de granulação fina do filtro, do pré-filtro e da formação; estabilização e consolidação do pré-filtro; eliminação do fluido de perfuração (em caso de uso); estabilização da interface entre o pré-filtro e a formação. 59

Desenvolvimento preliminar aplicação gradual do método de desenvolvimento selecionado; aumentar a intensidade do processo desde que o poço responda ao tratamento. Evitar o risco de se danificar ou destruir o poço de monitoramento. A resposta do poço é geralmente evidenciada pelo aumento da vazão e da presença de sedimentos. 60

Desenvolvimento final Bombeamento como o passo final para se alcançar os objetivos do desenvolvimento dos poços. Caso o desenvolvimento preliminar tenha sido eficiente, o tempo necessário para o desenvolvimento final deverá ser relativamente curto. 61

Desenvolvimento - Quando desenvolver um poço de Monitoramento Após a instalação do tubo de revestimento, do tubo filtro e do pré-filtro, mas antes da instalação do selo anular. O mais sedo possível após a instalação do poço e os selos anulares estiverem curados (48 horas após a finalização da construção). A ordem de desenvolvimento - áreas menos contaminadas para as mais contaminadas 62

Desenvolvimento - Duração Até obtermos uma água limpa ou até que algum critério de turbidez tenha sido atingido 10 UT. Até que tenhamos removido um mínimo de 10 vezes o volume de fluido utilizado na perfuração/desenvolvimento do poço. Em função da resposta do poço ao bombeamento. Estabilização do tempo para recuperação do poço. Não usar parâmetros de campo como indicadores (pH, condutividade e temperatura). 63

Desenvolvimento - Métodos Super-bombeamento e retrolavagem Pistoneamento Jateamento Jateamento combinado com bombeamento simultâneo 64

Pistoneamento Iniciar acima do filtro mover-se progressivamente para baixo para evitar que areia trave o pistão. intervalos iguais ao comprimento do curso de movimentação do pistão. filtro inteiro deve ser trabalhado. 65

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Super-bombeamento bombeando a uma taxa maior do que aquela a ser utilizada para purga e amostragem do poço. remover os finos da formação é por superbombeamento, ou seja. obtenção de amostras que atendam aos critérios pré- estabelecidos para turbidez. 69

Retrolavagem Utilizada em conjunto com o superbombeamento. iniciar e parar o bombeamento intermitentemente para produzir mudanças rápidas na carga hidráulica dentro do poço. O retorno da água contida no tubo de descarga da bomba, cria uma ação de pistoneamento no poço 70

Jateamento aplicação de jatos horizontais em alta velocidade de água no tubo-filtro do poço mobilizar materiais de granulometria fina e resíduos de perfuração, do pré-filtro e da formação 71

Jateamento O ideal é que seja aplicado em conjunto com bombeamento, A vazão do bombeamento deve exceder de 1,5 a 2 vezes a vazão de jateamento. 72

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