Rebaixamento com Injetores


Até a década de 70 era bastante difundida a técnica de rebaixamento com o uso de ponteiras filtrantes. Entretanto, nesta década, grandes obras tais como o metrô de São Paulo e o metrô do Rio de Janeiro, além das grandes usinas hidrelétricas, apresentavam um novo desafio para os engenheiros. Ainda era possível se promover o rebaixamento de temporário de aqüíferos por meio das ponteiras filtrantes - também conhecidas como "well-points". Apesar de eficiente, este método apresentava certas limitações quando usado em grandes rebaixamentos. A limitação residia no fato de cada instalação de ponteiras ser capaz de rebaixar aproximadamente de 5 a 6 metros o nível do lençol, tornando necessária a instalação de vários níveis de ponteiras para se obter o rebaixamento desejado. Uma empresa - Estacas Franki - realizou uma grande obra para a CELPA - Centrais Elétricas do Pará, para a execução das obras da Casa de Força da barragem do rio Curuá-Una, no estado do Pará com área de 15.000 m2, e que compreendeu 6 níveis de estágios de ponteiras para permitir um rebaixamento de 20 metros do nível de água. Nesta obra foram utilizadas 900 ponteiras, 2.000 m de tubos coletores, 10 bombas de rebaixamento e 4 de recalque.
Tornava-se assim, necessário o desenvolvimento de novas técnicas que garantissem o rebaixamento de grandes profundidades a um custo razoável. Neste contexto surge o que ficou conhecido como rebaixamento com injetores (algumas vezes denominados ejetores). Neste sistema de rebaixamento, são executados poços com 25 a 30 cm de diâmetro e profundidades de até 40 m, no interior dos quais se instalam os injetores. O espaçamento entre esses poços varia de 4 a 8 m. A utilização desse sistema pode se dar com a utilização de tubos paralelos (mais freqüente) e a utilização de tubos concêntricos. Conforme figuras.

Injetores de tubos paralelos (clique na figura para visualizar melhor)	Injetores de tubos concêntricos (clique na figura para visualizar melhor)

O sistema funciona como um circuito semi fechado em que a água é injetada por uma bomba centrífuga através de uma tubulação horizontal (tubo distribuidor geral) que possui saídas onde se ligam os tubos de injeção que conduzem a água sob alta pressão ( 7 a 10 atm), até o injetor, instalado no fundo do poço. A água injetada atravessa o bico venturi do injetor e é acrescida pela água que é aspirada do solo subindo por outro tubo (de retorno) com diâmetro ligeiramente superior ao de injeção, até a superfície. Os tubos de retorno estão acoplados a outra tubulação (coletor geral), instalada paralelamente ao distribuidor geral, e que conduz a água até uma caixa de água. As pressões de retorno da água são da ordem de grandeza de 10% das pressões de injeção e o nível de água na caixa é mantido constante, sendo o excesso (aquela que foi aspirada do solo e a que se perde no sistema) conduzida para fora da obra. Esta mesma caixa de água supre a bomba centrífuga, num processo semi fechado.
Nas fotos abaixo podem ser vistos detalhes do injetor e um sistema em operação.

Ligação nos tubos	Vista externa	Vista externa	Vista da rede de rebaixamento

(clique nas fotos para visualizar melhor)

A perfuração onde se instala o injetor é feita normalmente utilizando-se uma perfuratriz rotativa que fira um revestimento metálico, o qual tem na sua extremidade inferior um coroa de perfuração que desagrega o solo. Durante a perfuração, é injetada água pelo interior do revestimento, num processo similar ao empregado na perfuração para execução de estacas tipo raiz. É importante frizar que não se permite, em qualquer hipótese, a utilização de lama bentonítica para estabilizar as paredes da perfuração, pois esta lama forma uma camada "impermeável" (quake) no solo em volta das paredes do furo que dificilmente consegue ser removida (mesmo com lavagem de água limpa) e que, portanto, prejudica a eficiência do sistema.
Concluída a perfuração, instala-se no interior do furo um tubo ranhurado (tipo NOLD), com diâmetro de 4" a 6", envolto em tela de nylon com malha de 0,6mm, dotado de centralizadores, para garantir que o eixo do mesmo coincida com o eixo da perfuração. O espaço anelar entre o tubo e o revestimento é preenchido com areia graduada, à medida que este vai sendo retirado. Após a retirada do revestimento sela-se o poço com argila e instala-se em seu interior o injetor. A parte inferior do tubo (cerca de 1m de comprimento) deverá ser confeccionado sem ranhuras (tubo liso) e tampado na ponta para permitir que as partículas finas do solo que eventualmente penetrem no tubo, durante a operação do sistema, possam se depositar por decantação, permitindo, de tempo em tempo, retirar o injetor e promover a limpeza desse material decantado.
A vantagem do sistema de rebaixamento por injetores é a possibilidade de rebaixar o nível de água a grandes profundidades, sendo economicamente mais vantajoso quando se compara o mesmo com um sistema de ponteiras filtrantes com 3 ou mais níveis.

O funcionamento do Bico Venturi

EM 1875, Froude apresentou uma experiência comprovando o teorema de Bernoulli. Para tanto construiu uma canalização horizontal de diâmetro variável, munida de piezômetros, ligada a um reservatório. Verificou por essa experiência, que o fluido ao ganhar energia piezométrica, perdia energia cinética e vice-versa. Isto tem uma aplicação prática nos denominados bicos venturi.
A introdução de uma vazão na entrada do bico venturi passa por uma secção estrangulada o que causa um aumento da velocidade da água e conseqüentemente um aumento da energia cinética, diminuindo a energia piezométrica de modo a manter a constância da equação de Bernoulli. Assim, o líquido que se encontra ao redor do bico venturi, com pressão atmosférica, terá maior pressão que o líquido que está passando pela seção imediatamento posterior à secção estrangulada, criando-se uma sucção na água ao redor do bico venturi que será impulsionada para a parte mais alta do bico. Após o estrangulamento há um alargamento da secção do tubo o que causa uma diminuição da velocidade e um aumento da energia piezométrica recalcando a água para cotas mais elevadas.

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