Transcript ÁGUA SUBTERRÂNEA

A OTIMIZAÇÃO DA OPERAÇÃO
VXIII CONGRESSO BRASILEIRO DE
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS – BH – 2014
Geólogo José Paulo G. M. Netto
Exemplo de Recuperação
de Investimentos
•
•
•
•
•
Poço
Licenças
Bomba
Cloração ( implantação)
Obras complementares
TOTAL ESTIMADO
R$ 50.000,00
R$ 10.000,00
R$ 18.000,00
R$ 1.500,00
R$ 5.500,00
R$ 85.000,00
Vazão de Produção
Tempo de operação
Vazão Mensal produzida
5,0 m³/h
600 h/mês
3.000 m³/ mês
• Custo com Cloração
• Estimativa de manutenção no
Poço e bomba (cada 18 meses)
• Análises de Água ( 4 Anexo I +
02 Tabela I,VII, X da 2.914)(*)
• Energia Elétrica
R$
700,00
R$
400,00
R$ 800,00
R$ 1.000,00
(*) Engloba custos fixos independente da vazão
Só água = deve pagar o esgoto
Resumo dos Exemplos
Conceitos
Nível Estático (NE)
Souza, J.C.S. modificado Martins Netto, 2009 Abes
Solo
Solo
NÍVEL
DINÂMICO (ND)
Souza, J.C.S. modificado Martins Netto, 2009 Abes
Solo
REBAIXAMENTO (S)
S = ND -NE
Souza, J.C.S. modificado Martins Netto, 2009 Abes
Solo
CONE DE
REBAIXAMENTO
Souza, J.C.S. modificado Martins Netto, 2009 Abes
Capacidade Específica (Q/S)
(Q/s) em (m³/h/m)
É um parâmetro usado normalmente na
definição da capacidade de produção
dos poços.
Exploração em Regime de
Interferência
Fonte: Feitosa, F.A.C., 2008
Interferências múltiplas
entre poços
1
2
r
Fonte: Feitosa, F.A.C., 2008
Equipamentos de
Exploração
Especificação de Compra de Bombas
Características do Sistema:
Quantidade de areia, temperatura da água e análise físico
química.
• Vazão necessária que a bomba deverá recalcar.
• Altura manométrica total.
• Perdas de carga em tubulações (ᴓ tubulação, conexões, válvulas)
• ᴓ do revestimento do poço, NE, ND e profundidade
•
(H) – Altura Manométrica
Curva da
Bomba
SHUT OFF
Ponto de
Trabalho
Curva do
Sistema
(Q) - Vazão
Especificação de Compra de Bombas
Fatores Relevantes:
• Buscar o rendimento máximo do conjunto bombeador
para o ponto de exploração (HMT e Q)
• Acompanhar quedas de vazão para que não ocorram
reduções na eficiência do conjunto, com consequente
aumento do consumo de energia elétrica
• Calcular o consumo de energia ao longo do tempo e
aplicar este fator no preço do conjunto bombeador
• Trabalhar com materiais adequados (inox,ferro fundido)
• Confiabilidade e prazo para manutenções
BOMBAS LEÃO S.A.
Eficiência dos
Conjuntos
Bombeadores
Testes de Vazão
Planilha
de teste
TESTE DE BOMBEAMENTO
poço:
Produtor
contratante:
Ed. Grand Palais
tipo de teste:
nº poço:
01
município:
São Paulo
local:
São Paulo
2 REBAIXAMENTO
EQUIPAMENTO DE BOMBEAMENTO
tipo:
Bomba Submersa
diam.(pol.):
marca:
6
prof. N.E.(m):(solo)
Ebara
potência (cv):
nº estag.:
83,62
prof.crivo (m): 150
referência de medidas:
início
data:
02/09/2008
1,70
término
hora:
hora
t (min)
10:30
0
N.D.(m)
10:31
1
91,41
10:32
2
98,77
10:33
3
105,60
10:34
4
10:35
5
10:36
10:30
Q (l/h)
data:
03/09/2008
hora:
s med (m)
T ( seg)
observações
12,0
7,79
30
10,3
15,15
35
8,8
21,98
41
110,18
8,4
26,56
43
115,59
8,0
31,97
45
6
119,91
7,2
36,29
50
10:37
7
123,65
10:38
8
126,64
10:39
9
129,82
10:40
10
132,42
10:42
12
137,19
6,8
53,57
53
10:44
14
141,11
6,4
57,49
56
10:46
16
143,16
6,1
59,54
59
Fechando registro
10:48
18
143,42
10:50
20
143,62
4,1
60,00
87
Regulando vazão
10:55
25
143,38
4,5
59,76
80
11:00
30
143,46
4,4
59,84
82
11:05
35
143,30
4,4
59,68
82
11:10
40
142,96
4,5
59,34
80
11:20
50
143,00
4,5
59,38
80
11:30
60
142,76
4,4
59,14
82
água limpa
40,03
7,1
43,02
51
46,20
48,80
59,80
Regulando vazão
Regulando vazão
10:30
Exemplos
T e st D a te
2 7 /m a i / 0 8
P u m p i n g D u ra t i on
1620,00
N iv e l e s tá ti c o
4 ,5 6
V a zã o B om b e a m en to (m 3 /h )
4 9 6 ,0 0
D is t a n c i a d o p o ço (m )
20,00
T a x a B om b e a m en to (m 3 / s )
0 ,1 3 7 8
Exemplos de Interpretação
de teste de bombeamento
ANALYSIS OF DRAWDOWN USING JACOB METHOD
T i m e S in ce
W at e r
Pu m p in g
L ev el
D r a w d ow n
(m )
(m)
1
2
3
4
5
6
8
10
12
15
20
25
30
40
50
60
70
80
100
120
150
180
240
300
360
420
540
6,138
7,623
8,04
8,338
8,582
8,757
9,042
9,273
9,444
9,65
9,938
10,185
10,34
10,631
10,88
11,065
11,236
11,39
11,648
11,828
12,092
12,273
12,565
12,796
12,97
13,097
13,361
1 ,5 8
600
660
720
780
840
960
1080
1200
1320
1440
1620
13,473
13,59
13,698
13,793
13,893
14,053
14,151
14,261
14,374
14,472
14,694
8 ,9 1
S t a rt ed
s'
(m i n )
3 ,0 6
3 ,4 8
3 ,7 8
4 ,0 2
4 ,1 9
4 ,4 8
4 ,7 1
4 ,8 8
5 ,0 9
5 ,3 8
5 ,6 2
5 ,7 8
6 ,0 7
6 ,3 2
6 ,5 0
6 ,6 7
6 ,8 3
7 ,0 9
7 ,2 7
7 ,5 3
7 ,7 1
8 ,0 0
8 ,2 3
8 ,4 1
8 ,5 3
8 ,8 0
9 ,0 3
9 ,1 4
9 ,2 3
9 ,3 3
9 ,4 9
9 ,5 9
9 ,7 0
9 ,8 1
9 ,9 1
10,13
Martins Netto, 2009 ABES
T r a n s m i s s iv i ty (m 2 / h )
T ransmissivity (m2/s)
S t or a ti v i ty
38,96
0,010821173
4 , 7 5 E -0 4
2,33
Y In te rc e p t
2,37
r
1,00
t i n te rc ep t
7,8
Exemplos de Interpretação de
teste de bombeamento
ANALYSIS OF DRAWDOWN USING THEIS METHOD
Martins Netto, 2009 ABES
Exemplos de Interpretação de teste de
bombeamento
3
2
Q = 1 4 ,2 m /h
u = r . S /4 T . t
T = Q . W ( u )/4  . s
S = 4 .T .t.u /r
T = 1 4 ,2 .1 0 /4  .1
S = 4 .1 1 ,3 .1 0 /0 ,0 0 2 5 .6 0 .8 1 9 0 9 3
2
T = 1 1 ,3 m /h
2
P onto coincidente
W (u) = 10
S = 0 ,0 0 3 6 8
C urva de rebaixam ento do P oço
1/u = 819093
s= 1m
"R adial" em B oiçucanga
t = 10 m in
G R Á FIC O D A FU N Ç Ã O D E T H E IS
100
R ebaixam ento (m )
10
W (u)
10
1
1
0 ,1
1
10
100
1000
10000
T em po (m inuto s)
0 ,1
1
10
100
1000
1 /u
10000
100000
1000000
M étodo da superposição de T heis para cálculo dos parâm etros hidrodinâm icos
do aqüífero sedim entar no local do P oço "R adial" em B oiçucanga, S ão S ebastião.
Martins Netto, 2009 ABES
r = 0 ,0 5 m
2
r = 0 ,0 0 2 5 m
2
GRÁFICO s/Q x Q
s/Q (m/m3/h)
0,25
0,20
0,15
C = tg
0,10
B
0,05
0,00
Q (m3/h)
0
20
40
60
Bianchi Netto, 2009 ABES modificado Martins Netto, 2010
80
100
120
140
160
Equação característica do poço
Temos pelo gráfico:
B = 0,1564
C = 0,00027430
s = 0,1564 x Q + 0,00027430 x Q x Q
s=BQ +
CQ2
Opção 1 – Vazão de 120 m3/h.
s = 0,1564 x 120 + 0,00027430 x 120 x 120
s = 18,767 + 3,94992
s = 22,71 m
Nível Dinâmico Projetado = s + Nível estático
ND = 22,71 + 63,11 = 85,82 m
Bianchi Netto, 2009 ABES modificado Martins Netto, 2010
Eficiência
S = BQ + CQ2
e =(BQ/BQ + CQ2) x 100
e=
BQ
=
BQ + CQ2
1
1 + CQ/B
Temos pelo gráfico:
B = 0,1564
1
e=
1 + CQ/B
C = 0,00027430
1
=
1 + 0,00027430 x 120/0,1564
= 0,8261 x 100
= 82,61%
Bianchi Netto, 2009 ABES modificado Martins Netto, 2010
Ponto Crítico
Noções de Ponto Crítico
s(m)
Rebaixamentos Relativamente Pequenos
(Fluxo Laminar)
0
10
20
30
40
PONTO
CRÍTICO
Rebaixamentos
Acentuados
(Fluxo
Turbulento)
50
60
0
10 20
30 40 50 60 70 80
90 100 110 120
Q (m3/h)
Bianchi Netto, 2009 ABES modificado Martins Netto, 2010
Acesso ao local
‘
Dados
Lins é exclusivamente abastecido por água
subterrânea, 68% através de 2 poços no
Aquífero Guarani, 28% de 10 poços na
Formação Serra Geral e 4% em 3 poços na
Formação Adamantina.
Os poços do aqüífero Cristalino possuem
caráter estratégico: contribuem para a
adequação dos teores de flúor, que são
excedentes na água captada no aquífero
Guarani.
Franco Filho, F.; Martins Netto, JPG, 2008 CABAS
Localização
dos Poços
em
Lins- SP
Franco Filho, F.; Martins Netto, JPG, 2008 CABAS
Dados Opeacionais 2000-2005
Volume Produzido – P3
Franco Filho, F.; Martins Netto, JPG, 2008 CABAS
Dataloggers
Martins Netto, 2009 ABES
NÍVEL x VAZÃO (P. 3) Período Completo
ND (m)
Vazão(m3/h)
28
65
NÍVEL MÁXIMO = 74,84 m
Períodos selecionados
76
Franco Filho, F.; Martins Netto, JPG, 2008 CABAS
0
Conclusões
1. A metodologia e equipamentos
empregados foram adequados.
2. Os regimes de bombeamento são
irregulares em função do sistema de
automação, com elevado número de
liga/desliga dos equipamentos.
3. Os poços operam de forma ociosa, o
volume captado esta abaixo do disponível.
4. Os rebaixamentos são incipientes.
Franco Filho, F.; Martins Netto, JPG, 2008 CABAS
Recomendações
1. Efetuar manutenções com Produtos a base de
Ortofosfatos Ácidos para remoção de
incrustações e manutenção das vazões.
2. Alterar o sistema de automação: aumentar
o tempo de operação.
3. Reavaliar as condições de bombeamento:
melhoria da capacidade de rebaixamento e
consequente aumento da produção.
4. Monitoramento permanente dos poços.
Franco Filho, F.; Martins Netto, JPG, 2008 CABAS
O Aumento da produção
de água e Recuperação
de Investimentos com a
Manutenções de Poços
Resultados Obtidos em 19 Poços
Reabilitados com NO RUST na SABESP
POÇO
Prof.
Ano
Perf.
Vazão
específica
ANTES
Vazão
específica
DEPOIS
Aumento %
da vazão
Específica
P21A
203
1991
7,619
11,682
53,28
P2
141
1985
1,680
2,160
28,57
Cesário Lange
Fz Velha P2
151
1984
0,008
0,035
337,00
Cesário Lange
Fz Velha P3
206
1989
0,038
0,056
67,85
Dolcinópolis
P2
160
1979
0,500
0,800
60,00
Guararema Parateí
P3
76
1999
0,214
0,313
46,26
Marabá Pta.
P3
133
-
0,800
1,500
87,50
Miracatu
Sta. Rita
85
1985
0,181
0,283
56,25
Orindiuva
P3
252
1990
0,106
0,152
44,02
P. Bernardes
P12
360
1996
0,380
0,480
24,90
Piacatu
P4
150
1980
0,100
0,150
57,14
Pirapozinho
P10
238
1991
0,313
0,337
8,00
Prudente
P13
203
1986
0,650
0,920
41,53
S. J. 2 Pontes
P2
200
1990
0,280
0,350
26,90
S. J. 2 Pontes
P5
200
1995
0,230
0,270
14,80
S. Lourenço Serra
Despésio
150
1981
0,056
0,120
114,01
Sete Barras
Rib. Serra
150
1981
0,080
0,090
13,44
Taciba
P4
220
1988
0,250
0,330
32,01
Valentim Gentil
P10
390
1997
2,080
2,460
18,27
LOCAL
Caçapava
Canas
Fonte: AESABESP, 2007– Martins Netto, JPG
0,00
Fonte: AESABESP, 2007– Martins Netto, JPG
Valentim Gentil
Taciba
Sete Barras
S. Lourenço Serra
S. J. 2 Pontes
S. J. 2 Pontes
Prudente
Pirapozinho
Piacatu
P. Bernardes
Orindiuva
Miracatú
Marabá Pta.
Guararema Paratei
Dolcinópolis
Cesário Lange
Cesário Lange
Canas
Caçapava
%
Aumento % da Vazão Específica após reabilitação,
em 19 poços SABESP
140,00
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
Redução Percentual do Consumo de
Energia Elétrica após Reabilitação
POÇO
Prof.
Ano
Perfuração
Redução percentual
do consumo de
energia elétrica
P21A
203
1991
- 23,01
P2
141
1985
- 8,00
Cesário Lange
Fz. Velha P2
151
1984
- 33,01
Cesário Lange
Fz. Velha P3
206
1989
- 45,19
Dolcinópolis
P2
160
1979
- 34,63
Guararema Parateí
P3
76
1999
- 14,10
Marabá Pta.
P3
133
-
- 43,47
Miracatú
Sta. Rita
85
1985
- 22,58
Orindiuva
P3
252
1990
- 18,42
P. Bernardes
P12
360
1996
- 10,63
Piacatu
P4
150
1980
- 6,50
Pirapozinho
P10
238
1991
- 6,30
Prudente
P13
203
1986
- 21,37
S. J. 2 Pontes
P2
200
1990
- 6,70
S. J. 2 Pontes
P5
200
1995
- 7,93
Despésio
150
1981
- 6,80
Ribeirão da Serra
150
1981
- 6,80
Taciba
P4
220
1988
- 42,20
Valentim Gentil
P10
390
1997
- 8,30
LOCAL
Caçapava
Canas
S. Lourenço Serra
Sete Barras
Fonte: AESABESP, 2007– Martins Netto, JPG
Valentim Gentil
Taciba
Sete Barras
S. Lourenço Serra
S. J. 2 Pontes
S. J. 2 Pontes
Prudente
Pirapozinho
Piacatu
P. Bernardes
Fonte: AESABESP, 2007– Martins Netto, JPG
Orindiuva
-50,00
Miracatú
-40,00
Marabá Pta.
-30,00
Guararema Paratei
Dolcinópolis
Cesário Lange
Cesário Lange
Canas
0,00
-10,00
Caçapava
-20,00
%
Redução Percentual do Consumo de Energia Elétrica após
a reabilitação, em 19 poços SABESP
10,00
Estudo de caso
A Recuperação do Poço
SABESP Fernandópolis P15,
Com 1460 M de
Profundidade Com
Ortofosfatos Ácidos
PERFIL CONSTRUTIVO ORIGINAL
(1976)
Cimentação
Fm. Adamantina
74 m - 25”
214 m/12.1/4”
74 m Tubo de
74,60 m
Aço – 19”
Fm. Serra
Geral
1261,40 m – Rosca Esquerda
1287 m – 9.7/8”
Fm.
Botucatu/Pirambóia
(Guarani)
1285 m
Filtros Espiralados 6”
Pré-filtro incompleto
1460 m - 8.1/2”
SABESP –Fernandópolis - SP
Antes da desincrustação química, 18.000 l/h
Q/s = 0,500 m³/h/m= poço paralisado
SABESP –Fernandópolis - SP
Depois -Q/s = 8,600 m³/h/m = operação
com 200.000 l/h com ND 55,00 m
Resultados
Capacidade Específica ao longo do tempo
8,92
Capacidade Espec[ifica em m³/h/m
9
8,01
7,4
8
7
6
5
2,75
4
3
0,5
2
1
0
1976
1993
vazão inicial
após 1ª
de teste
intervenção
Martins Netto, et al. – Silubesa 2010
2007
com forte
queda de
vazão
2008
paralisado
por baixa
vazão
2009
após a
reabilitação
Resultados
Produção de água antes e após os trabalhos
300
Vazão de produção em m³/h
300
210
250
200
102
150
100
18
50
0
2007
2008
agravamento na paralisação
dos problemas
Martins Netto, et al. – Silubesa 2010
2009
após a
reabilitação
2009
possível de ser
explorada com
mesmo ND de
2007
Resultados
m³ de água produzida por Kw consumido
Produção de água em m³ por Kw consummido
3,5
3
2,5
2,75
2,63
2
1,5
1
0,5
0
Martins Netto, et al. – Silubesa 2010
1,62
0,98
Manutenção e
Reabilitação de
Poços
Fatos
 Manutenção Preventiva é Mais Barata que
corretiva !
 O Controle sistemático da manutenção de
máquinas e equipamentos, é considerado
um ponto alto de redução de custos
operacionais.
 O dinheiro aplicado em programas de
manutenção é, na verdade, um
investimento, que proporciona redução
nos custos operacionais e grande
possibilidade de retorno de investimentos.
Um correto programa de
manutenção alonga os intervalos
entre as operações, além de:
 Aumentar a produção de água
 Diminuir os custos nas paralisações
 Reduzir o consumo de energia elétrica
 Melhorar a qualidade da água
 Minimizar custos de tratamento
 Alongar a vida dos equipamentos
 Diminui a necessidade de novas Perfurações
As Manutenções Corretivas são
realizadas em caráter emergencial,
por falta de manutenções preventivas
( fora casos de raios, sobrecarga e
outros acidentes), e tem custo muito
superior do que as manutenções
preventivas.
Usualmente não são realizadas de
forma adequada, por falta de tempo
ou disponibilidade de recurso.
Frequência entre
Manutenções
Frequência entre manutenções:
Usualmente se adotam os critérios abaixo para a
realização de manutenções preventivas:
 Poços de Rocha:
18 a 24 meses
 Poços de Sedimento:
12 a 18 meses
 Manutenção das bombas:
10.000 h de operação
 Poços podem requer intervalos mais curtos.
 Quem ajusta a frequência de manutenção é o próprio
poço.
 Metodologia e produtos incorretos implicam em
redução do tempo entre manutenções e aumento de
custo.
Diferenças
Diferenças
Manutenções
• Trocas de bombas e tubulações
• Manutenções em poços que ainda não
apresentaram problemas significativos, visando
remover incrustações e não permitir o avanço dos
problemas (preventivo)
Reabilitação
• Processos de desincrustação química para
remoção de incrustações mais profundas,
reabilitação de vazão e qualidade (corretivo)
• Intervenções em poços rompidos
Martins Netto, J.P.G. 2009 ABES
P
Deformação
na tela
Ferro +
ferro bactérias
Martins Netto, J.P.G. 2009 ABES
Martins Netto, J.P.G. 2009 ABES
Variações de 7 a 10% na
7 a 10% na vazão
vazão;Variações
mexeu node
registro
Mexeu no registro
Martins Netto, J.P.G. 2007
Químicos e
Bactericidas
Bactericida para Poços isento de Cloro
O que é o FERBAX, e sua ação
O FERBAX é um bactericida patenteado, isento
de cloro, (não gera THM) não deixa resíduos,
desenvolvido para aplicações em poços e com
capacidade de eliminação de ferro-bactérias.
Sua ação é imediata e eficiente pois:
Mata as ferro-bactérias
Destrói o filme biológico e depósitos orgânicos
Controla a formação de novas colônias
Desincrustante a base de Ortofosfatos Ácidos
O que é o NO RUST
É um poderoso desincrustante a base de
ortofosfatos com características ácidas,
desenvolvido especialmente para
aplicação em poços
Sua ação é muito rápida,segura e inerte
aos componentes do Poço e Meio Ambiente
Suporta operações com ar comprimido
Possui Certificados de produto não tóxico
tipo DL 50 e de isenção de metais pesados
+
(-)
Problemas de
Rompimento em
Poços
Dinâmica do Problema e Solução
Fluxo
restrito por
incrustações
Após a
manutenção
Rompiment
o
Martins Netto, J.P.G. 2007
Martins Netto, 2007
Faça
Manutenções
Martins Netto, J.P.G. 2009 ABES
MUITO OBRIGADO
A TODOS !
Geol. José Paulo G. M. Netto
[email protected]
11 – 5096 5888