ha-02-escoamento em meios porosos

Download Ha-02-Escoamento Em Meios Porosos

Post on 23-Jun-2015

1.082 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ALGARVE

CAPITULO II

ESCOAMENTOS EM MEIOS POROSOS

REA DEPARTAMENTAL DE ENGENHARIA CIVILNCLEO DE HIDRULICA E AMBIENTE

Eng. Teixeira da Costa Eng. Rui Lana

FARO, 28 de Fevereiro de 2001

DISCIPLINA DE HIDRULICA APLICADA - NUCLEO DE HIDRULICA E AMBIENTE

II-i

NDICE

2.0. Escoamentos em meios porosos........................................................................................ 1 2.1. Conceitos bsicos......................................................................................................... 1 2.2. Aquferos...................................................................................................................... 4 2.2.1. Aquferos livres ou freticos ................................................................................... 4 2.2.2. Aqufero confinado ................................................................................................ 5 2.2.3. Aquferos semi-confinados..................................................................................... 6 2.2.5. Modo de ocorrncia da gua no solo ..................................................................... 7 2.2.6. Lei de Darcy.......................................................................................................... 9 2.2.7. Terminologia........................................................................................................ 13 2.2.8. Escavao de furos.............................................................................................. 14 2.2.8.1. Furos escavados........................................................................................... 15 2.2.8.2. Furos radiais ................................................................................................. 16 2.2.8.3. Furos cravados ou ponteiras ......................................................................... 17 2.2.8.4. Furos perfurados a trado............................................................................... 18 2.2.8.5. Furos perfurados com jacto de gua.............................................................. 19 2.2.8.6. Furos perfurados por percusso.................................................................... 20 2.2.8.7. Furos perfurados por rotao........................................................................ 22 2.2.9. Revestimento dos furos ........................................................................................ 23 2.2.10. Cimentao dos furos ........................................................................................ 24 2.2.10.1. Cimentao de boca ................................................................................... 24 2.2.10.2. Cimentao de fundo .................................................................................. 25 2.2.10.3. Cimentao para proteco sanitria ........................................................... 25 2.2.10.4. Cimentao para proteco de aquferos indesejveis .................................. 25 2.2.11. Mtodos de cimentao..................................................................................... 26 2.2.12. Desenvolvimento dos furos................................................................................. 27 2.2.13. Mtodos qumicos ............................................................................................. 29 2.2.14. Medio de caudal ............................................................................................ 29 2.2.15. Teste de produtividade....................................................................................... 35

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA - UNIVERSIDADE DO ALGARVE

DISCIPLINA DE HIDRULICA APLICADA - NCLEO DE HIDRULICA E AMBIENTE

II-1

2.0. Escoamentos em meios porososVimos no captulo 1.0 Hidrologia que a terra dispe de pouca gua doce quando comparada com a gua dos oceanos. Os oceanos contm 97,13% da gua do planeta, as massas polares e geleiras 2,24% e as guas subterrneas 0,61% sendo que, mais de metade, se encontra a mais de 800 m de profundidade, inacessveis para os actuais meios de operao. A gua subterrnea ocupa os vazios do solo e subsolo e constitui reservas importantes. Ela movimenta-se com velocidade muito baixas (percolao). A quantidade de gua existente num solo ou rocha funo da constituio geolgica do mesmo, da sua rea de contribuio e da inclinao das camadas. Materiais soltos com grande porosidade so os que armazenam maior quantidade de gua. O aproveitamento das guas subterrneas no tem sido o mais racional devido ao deficiente conhecimento dos aquferos, falta de estudos e a tcnicas pouco adequadas. O abastecimento pblico, atravs da captao de guas subterrneas, tem sido utilizado em vrios pases de acordo com as percentagens: Alemanha Ocidental 75% Inglaterra Estados Unidos 50% 20%

Embora varie de pas para pas, consoante a maior ou menor disponibilidade hdrica,3 pode considerar-se como bom um poo que produza 50 m /hora e muito bom um que

fornea 100 m3/hora. Um poo que produz mais de 100 m3/hora (28 l/s) considerado de alto caudal. 2.1. Conceitos bsicos Todas as rochas possuem vazios denominados poros ou interstcios. Quando uma rocha apresenta maior numero de poros do que outra diz-se que tem maior porosidade. Porosidade de uma rocha o numero de vazios que ela contem e define-se como o razo entre o volume de vazios e o volume da rocha, em percentagem.ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA - UNIVERSIDADE DO ALGARVE

DISCIPLINA DE HIDRULICA APLICADA - NCLEO DE HIDRULICA E AMBIENTE

II-2

P= sendo:

Vv VT

VV volume de vazios; VT volume total da rocha;

Existem vrios tipos de porosidade:

(1) Porosidade intergranular

(2) Porosidade de fracturas

(3) Canais de dissoluo

Figura 2.2.1 - Tipos de porosidade

1) Porosidade intergranular - areias e argilas; 2) Porosidade de fissuras - granitos e gnaisses; 3) Porosidade de canais - calcrios, dolomitos e rochas carbonatadas; 4) Porosidade no comunicante - basaltos.

Quando a porosidade originada durante a formao da prpria rocha diz-se que uma porosidade primria - porosidade intergranular e no comunicante. Quando a porosidade se efectua depois da formao da rocha denomina-se secundria como o caso das porosidades de fissuras e de canais de dissoluo.

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA - UNIVERSIDADE DO ALGARVE

DISCIPLINA DE HIDRULICA APLICADA - NCLEO DE HIDRULICA E AMBIENTE

II-3

No quadro a seguir enumeram-se os valores da porosidade para vrios materiais:

Material Argila comum Silte Mistura de areia mdia a grossa Areia mdia uniforma Areia fina a mdia Pedregulho Pedregulho e areia Arenito Xisto Calcrio

Porosidade (%) 45 - 55 40 - 50 35 - 40 30 - 40 30 - 35 30 - 40 20 - 35 10 - 20 1 - 10 1 - 10

Quadro 2.1.1 - Valores da porosidade para vrios materiais

Para que uma rocha possa armazenar gua necessrio que contenha poros, pois estes podem ser preenchidos com gua. Mas esta gua nem sempre de fcil extraco. Quando se pode extrair gua de uma rocha, em condies econmicas e quantidades razoveis estamos em presena de um aqufero. Aqufero uma rocha da qual se pode extrair gua em quantidades satisfatrias. O valor da quantidade da quantidade satisfatria varia de regio para regio, mas num clima semi-rido , pode considerar-se como economicamente vivel um poo que fornea um caudal superior a 2000 l/hora. Num aqufero os vazios devem conter gua que possa movimentar-se e ser extrada por meio de drenos ou furos. As rochas que contm gua, como por exemplo as argilas, mas das quais no se pode extrai-la em condies econmicas, denomina-se aquitard ou aquiclude. Aquitard uma rocha que pode produzir pequenas quantidade de gua, apresentando permeabilidade mdia a baixa. Permeabilidade a maior ou menor facilidade com que a gua se move no interior da rocha sob aco da gravidade. A permeabilidade depende do tamanho e nmero dos poros e da sua forma e distribuio dos elementos slidos componentes do meio.

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA - UNIVERSIDADE DO ALGARVE

DISCIPLINA DE HIDRULICA APLICADA - NCLEO DE HIDRULICA E AMBIENTE

II-4

O quadro seguinte apresenta valores de permeabilidade para alguns materiais.

Material Argila Silte Areia fina Areia grossa Cascalho

permeabilidade K (cm/s) 10-6 ou menos 510-4 a 510-5 510-2 a 510-3 1.0 a 10-2 1.0 ou mais

Quadro 2.1.2 - Valores da permeabilidade para vrios materiais

2.2. Aquferos De acordo com a presso a que o aqufero est submetido, podemos fazer a seguinte distribuio:

2.2.1. Aquferos livres ou freticos

Esto parcialmente saturados de gua cuja base uma camada impermevel ou semiimpermevel. O topo limitado pela superfcie livre da gua, sob a presso atmosfrica. Por no haver presso a gua de um poo escavado sobre o aqufero fretico, no subir de nvel.

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA - UNIVERSIDADE DO ALGARVE

DISCIPLINA DE HIDRULICA APLICADA - NCLEO DE HIDRULICA E AMBIENTE

II-5

Superficie do solo

NA

Nvel fretico

vel Base Imperme

Figura 2.2.1.1 - Aqufero fretico

2.2.2. Aqufero confinado

Quando no topo e na base existem camadas impermeveis e o aqufero est completamente saturado diz-se que um aqufero confinado. O nvel da gua define uma superfcie imaginvel denominada superfcie piezometrica. Num poo perfurado em tal aqufero, a gua pode subir acima do nvel fretico. Os aquferos confinados so chamados de artesianos (de Artois, regio de Frana) e os furos neles perfurados podem ou no jorrar gua sem necessidade de bombagem. Geralmente os aquferos confinados ou artesianos tm uma rea em contacto com a atmosfera por onde recebem a recarga do aqufero (rea de reabastecimento).

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA - UNIVERSIDADE DO ALGARVE

Recommended

View more >