Construção de um poço abissínio com as próprias mãos: como fazer um poço-agulha no terreno

Conectar uma pequena propriedade rural ao abastecimento central de água muitas vezes é impossível devido à distância da linha principal da tubulação. Cavar um poço ou perfurar um poço às vezes é caro, e para construir um sistema autônomo é necessária uma fonte própria de água.

Nesses casos, é possível construir um poço abissínio com as próprias mãos – a tecnologia para organizar essa fonte de captação de água é bastante simples. Concorde, antes de iniciar a execução do projeto, é necessário compreender a estrutura e o princípio de funcionamento do sistema.

Vamos orientá-lo sobre como planejar um poço abissínio, qual equipamento será necessário e como fazer você mesmo um poço-agulha. Atenção especial deve ser dada ao tipo de solo do terreno.

Princípios de funcionamento do poço abissínio

O poço abissínio é uma versão simplificada do poço, permitindo obter água do primeiro ou segundo aquífero subjacente. Sua estrutura é extremamente simples. Consiste em uma coluna de tubos de aço para gás e água conectados entre si, com um filtro primitivo e uma ponta metálica na parte inferior.

O tubo fino da perfuração externamente lembra o mais antigo instrumento de costura. Daí o segundo nome: poço-agulha.

Um poço abissínio bem construído fornecerá água para o terreno tão bem quanto um poço vertical e não ficará atrás em durabilidade

O método clássico de cravação do poço abissínio no solo é feito por simples percussão – a maneira mais simples, amplamente utilizada entre os artesãos amadores. Crava-se até que o tubo inferior com a ponta atinja o aquífero.

Às vezes, a coluna é parcialmente aprofundada por perfuração helicoidal, mas o aluguel de uma sonda manual ou mecânica aumenta significativamente o orçamento da obra.

O poço abissínio foi inventado e testado na prática durante a guerra entre a Inglaterra colonial e a Etiópia em 1867-68. A estrutura proposta pelo engenheiro americano Norton abastecia incansavelmente as tropas inglesas com água durante seus deslocamentos pelo deserto.

O dispositivo para extrair o líquido vital das camadas subterrâneas do solo era rapidamente instalado, desmontado e reutilizado no próximo acampamento.

Prioridades como mobilidade, baixo custo e facilidade de construção foram devidamente apreciadas pelos militares, atraindo viajantes e exploradores.

As vantagens de instalar um poço de agulha com as próprias mãos residem na simplicidade e nos prazos mínimos de construção, na fácil desmontagem e no custo acessível (+).

Na Rússia, a notável invenção foi conhecida um ano após o fim da campanha inglesa. O dispositivo para elevar água de pequena profundidade foi descrito por K. I. Maslyannikov em um livro dedicado às eficazes sondas de perfuração da época.

Dos cinco poços abissínios instalados na região de Tsarskoye Selo, dois se mostraram perfeitamente adequados para obter água fresca. Três não conseguiram atingir o aquífero devido ao calcário próximo à superfície.

Os poços abissínios bem-sucedidos forneciam um balde por minuto. No início, saía uma lama turva, que após meia hora de bombeamento se tornava bastante clara e limpa.

Com o poço de agulha, apenas os primeiros aquíferos da superfície terrestre são explorados, portanto, a água obtida não pode ser usada para fins potáveis. Ela é adequada para irrigação, limpeza de áreas e necessidades domésticas semelhantes.

Se desejar e com uma vazão considerável, é possível instalar um sistema de filtros grossos e finos para purificar a água, retendo inclusões mecânicas e impurezas químicas.

Uma desvantagem significativa do poço abissínio é a profundidade limitada de captação de água devido ao uso de bombas de superfície, no entanto, é a fonte mais conveniente para uso temporário.

Especificidades estruturais do poço-agulha

Desenvolvida há um século e meio, a sonda de perfuração abissínia não sofreu mudanças construtivas radicais ao longo dos anos. Por algum tempo, foi até injustamente esquecida. Embora em ritmo e simplicidade de construção, bem como no custo de instalação, supere os poços tradicionais amplamente difundidos.

Na construção do poço abissínio, distinguem-se dois componentes principais:

• Ferramenta de perfuração, que inclui uma ponta de corte de solo e um cano que é alongado durante o aprofundamento no solo. O cano também serve como canal para elevar água da profundidade. Por isso, é montado a partir de segmentos de tubo, e não de um círculo ou barra de aço.
• Bate-estaca, composto por um tripé metálico e um pilão pesado que atua como martelo. No topo do tripé existem duas roldanas, com cordas passando por elas, às quais o pilão está amarrado.

Ao esticar as cordas, o pilão sobe até o topo do equipamento. Ao serem afrouxadas, ele cai rapidamente sobre o coxim firmemente fixado no segmento do cano que está sendo cravado. Este último funciona como uma bigorna, permitindo que o cano seja progressivamente inserido no solo.

A parte principal do poço abissínio é uma ponta de tubo com diâmetros internos de 1 1/4, 1 1/2 e 2 polegadas, e consiste em um tubo de gás perfurado como um filtro, equipado na extremidade com um espessamento em forma de lança (+)

O coxim é uma espécie de grampo, composto por duas partes simétricas. A área da superfície do coxim que entra em contato com o pilão é ligeiramente maior que a área da base do 'martelo' que cai sobre ele.

Depois que o segmento do cano que está sendo cravado quase se enterrar completamente, o coxim é removido. Ao segmento enterrado do tubo é aparafusado o seguinte, no qual o grampo-bigorna é fixado novamente.

Ao cair, o pilão golpeia o grampo inferior e enterra o tubo; à medida que o poço se aprofunda, o coxim e o grampo com as roldanas são movidos para cima ao longo do tubo.

As ações de aprofundamento da ferramenta de perfuração são repetidas até que a parte inferior do poço agulha, construído com as próprias mãos, atinja o aquífero. O aquífero não deve apenas ser aberto, mas também penetrado por pelo menos um metro.

De acordo com as regras, a camada deve ser atravessada em 2/3 de sua espessura, mas o perfurador amador certamente desconhece as dimensões reais do aquífero. É difícil avaliá-las sem estudos hidrogeológicos.

Para obter água em um local específico, instala-se um tripé, parafusa-se a ponta em um tubo de gás, coloca-se o pilão sobre ele, e com o pilão bate-se o tubo no solo (+)

O aparecimento de água na escavação deve ser monitorado periodicamente. Os perfuradores profissionais possuem um dispositivo simples para medir o nível de água na escavação, que determina perfeitamente a profundidade do aquífero quando este se encontra a até 15 m.

Este é um cilindro metálico oco, denominado batedor. O dispositivo se assemelha a um copo fino invertido, preso por uma dobradiça à fita métrica.

O órgão de trabalho do batedor é um cilindro oco ou cone que, ao entrar em contato com a superfície da água, emite um estalo característico: uma réplica do dispositivo pode ser feita à mão.

Quando a borda do batedor toca a superfície da água, ouve-se um estalo que indica a aparição do procurado no poço. É possível fabricar um dispositivo de controle semelhante manualmente, amarrando uma porca grande a um cordão de modo que ela possa tocar a superfície da água de forma plana.

Em vez de uma porca, seria bom encontrar um cone de plástico ou metal não muito leve, aberto em um ou ambos os lados.

Existe outro meio engenhoso que serve como dispositivo de controle. É possível monitorar trivialmente o aparecimento de água em um poço abissínio, baixando um tubo polimérico comum no fuste. Um estalo característico sinalizará o contato com o espelho d'água subterrâneo.

Tecnologia de fabricação do tubo

Não existe produção industrial de poços abissínios. A fabricação do conjunto é encomendada em uma oficina ou feita com as próprias mãos.

Para facilitar a penetração no solo, a extremidade inferior da primeira haste é equipada com uma ponta em forma de lança, cujo diâmetro na parte mais larga é 3–5 cm maior que o diâmetro do tubo principal, e o comprimento é de cerca de 10–15 cm.

Para fazer um poço agulha, você precisará de:

1. Tubos VGP de parede espessa, cuja marcação indica 'reforçados'. O tamanho ideal do diâmetro externo do tubo é de 25 a 40 mm. Deve-se lembrar que quanto mais espesso o fuste, mais difícil é cravá-lo no solo, e a espessura do tubo não afeta em nada a vazão do poço.
2. Ponta de aço, torneada em torno mecânico. Comprimento da peça: 10-12 cm, Ø 1-2 cm maior que o Ø do tubo, para que o atrito do solo contra o fuste não atrase o processo de cravação. A ponta pode ser cônica ou piramidal, mas não soldada a partir de recortes de tubo em forma de cunha.
3. Tela de aço de tecido de galão denso, necessária para a construção de um filtro adicional. Ela evitará a entrada de pequenos grãos de areia e até mesmo de suspensão argilosa.

Para a fabricação do fuste, é melhor adquirir tubos sem costura, que definitivamente não racharão durante a cravação. O tubo deve ser cortado em segmentos de aproximadamente 1,2 a 1,5 m. Na perfuração, eles são chamados de hastes.

As dimensões indicadas são recomendadas com base na maior conveniência no trabalho. O comprimento específico dos segmentos no intervalo indicado depende da profundidade prevista da escavação. É desejável que um deles tenha 1 m para o aprofundamento final no aquífero.

A válvula de retenção em forma de esfera ou disco impede o refluxo da água extraída pela bomba para o poço agulha após a parada da bomba eletromecânica ou manual.

O prolongamento do fuste é feito à medida que o equipamento se aprofunda, realizado pelo rosqueamento sequencial de segmentos de tubo VGP.

Para realizar as conexões, cortam-se 7 voltas de rosca sanitária nas extremidades dos segmentos e usam-se luvas de aço. As conexões são feitas de forma vedada, colocando-se estopa sanitária na rosca.

Construir e instalar completamente um poço abissínio é fácil de fazer você mesmo, mas se for planejada uma operação temporária, é mais razoável alugar um bate-estaca.

Ao primeiro segmento da futura coluna, solda-se uma ponta e equipa-se com um filtro primitivo – esta é a parte de captação de água. No segmento inicial do tubo, perfuram-se furos de Ø 8 – 10 mm de modo que os elementos da referida perfuração estejam dispostos em um certo padrão xadrez.

Entre as fileiras horizontais imaginárias dos furos, deve haver cerca de 5 cm: não se deve fazê-los mais próximos para não enfraquecer o tubo.

A perfuração dos furos começa a cerca de 15 cm da borda inferior, com o mesmo objetivo de preservar as propriedades de resistência. No ponto de conexão do primeiro elo da coluna com a próxima haste, é instalada a válvula de retenção do sistema de bombeamento.

Na maioria das vezes, é uma esfera que permite a passagem de água apenas na direção da bomba.

Melhoria do elemento de filtro

O filtro descrito protegerá contra a entrada de cascalho e seixos pequenos, mas não eliminará as inclusões menores. Por isso, precisa ser modernizado. Para transformar um segmento de tubo perfurado em um filtro com maior grau de proteção, é necessário modificá-lo.

Procedimento:

1. Ao redor do tubo, são enroladas voltas de fio de aço inoxidável. Elas são necessárias para aumentar a área do elemento filtrante. A distância entre as voltas é de 3 a 5 mm.
2. A peça obtida é firmemente envolvida com um pedaço de tela de aço inoxidável, que é soldada às paredes do tubo. Utiliza-se exclusivamente solda de estanho, pois o uso de liga com chumbo afetará negativamente as características de qualidade da água.

Há uma opinião de que, para maior segurança, o filtro modernizado deve ser enrolado externamente com arame de aço inoxidável. Permitimo-nos duvidar da confiabilidade de tal reforço. Acreditamos que, ao ser inserido no solo, as voltas externas do filtro artesanal certamente se soltarão, aumentarão o atrito e dificultarão significativamente a cravação.

Em filtros de poço, utiliza-se tela de trança de galão P52, que permite filtrar areias finas e pulverulentas, protegendo assim o poço contra o assoreamento.

A modificação do filtro é uma boa prática, contribuindo não apenas para otimizar a qualidade da água, mas também para evitar o assoreamento do poço de agulha.

No entanto, apesar da simplicidade do dispositivo, é necessário cumprir rigorosamente as regras:

• Para o filtro de tela, não é adequada uma tela de latão ou outros metais não ferrosos. Em conjunto com o aço, com uma solda firme, formarão um par galvânico, rapidamente e livremente corroído.
• O diâmetro do tubo perfurado, juntamente com o filtro adicional, não deve ser igual ao diâmetro máximo da ponteira ou ultrapassá-lo. Caso contrário, os importantes complementos filtrantes se separarão do tubo durante a cravação no solo.
• Para a construção da coluna de perfuração e do primeiro elo, que é a parte de captação de água do poço, não são adequados tubos frágeis de ferro fundido.

Além disso, não se deve economizar nos acoplamentos, comprando produtos artesanais com rosqueamento de má qualidade. Se as conexões se soltarem durante a cravação, será necessário desmontar a agulha e perfurar o poço novamente.

Condições para a construção de um poço abissínio

Para a construção de um poço abissínio, não basta o desejo ardente do proprietário do terreno, apoiado pelo conhecimento da estrutura da instalação de captação de água. Antes de iniciar os trabalhos, é necessário verificar se as condições geológicas são adequadas para a construção de um poço de agulha.

Os solos existentes no subsolo diferem em propriedades físico-mecânicas: densidade, estrutura, parâmetros de dureza, etc. Os perfuradores têm uma classificação baseada no chamado 'índice de perfurabilidade' das rochas.

Para perfurar arenito e areia, por exemplo, são utilizados diferentes tipos de ferramentas e métodos de perfuração. O arenito rochoso é perfurado com tubo de testemunho com coroa de metal duro, enquanto as areias aquíferas são extraídas pelo método de percussão com cabo usando uma concha de perfuração.

A instalação de um poço abissínio não poderá ser realizada se houver calcário (1), arenito (2) próximo à superfície; os solos ideais para o trabalho são depósitos argilosos (3) e areias (4).

Com base no conjunto de propriedades físico-mecânicas juntamente com a perfurabilidade, as rochas são convencionalmente divididas em:

• Duras ou rochosas. Elas são capazes de rachar, quebrar e se desintegrar gradualmente durante a perfuração com alta velocidade e pressão. As rochas duras são representadas na parte superior dos depósitos por calcários, arenitos, margas, dolomitos, etc.
• Plásticas. Elas são facilmente ou relativamente facilmente cortadas com uma faca e ferramenta de perfuração, incluindo a ponta de um poço abissínio. Os representantes plásticos incluem argilas, argilas siltosas, areias siltosas com alto índice de plasticidade.
• Soltas ou granulares. Elas não mantêm a forma, pois consistem em partículas não conectadas entre si. Quando saturadas com água, algumas variedades siltosas podem 'fluir'. A variedade solta inclui areias de todas as categorias de granulometria, depósitos de cascalho, seixos, brita e similares.

Os artesãos domésticos que desejam construir um poço abissínio não dispõem de ferramentas de perfuração para atravessar todos os tipos de solo mencionados. Os perfuradores amadores só conseguirão perfurar as categorias plásticas e soltas. É impossível triturar rocha dura com a ponta de um poço abissínio.

Para a construção e funcionamento normal de um poço abissínio, os depósitos sedimentares são ideais: cascalho, brita, seixos com matriz, areias, areias siltosas, argilas siltosas (+).

Não tente quebrar uma grande rocha: é melhor mover-se um pouco e recomeçar a perfuração ali. Além disso, a desmontagem do dispositivo de captação de água é muitas vezes mais rápida do que a instalação.

Além das limitações de perfurabilidade, a altura do espelho d'água influencia a possibilidade de construção de um poço agulha. O fato é que a extração de água de uma escavação de furo fino só pode ser feita por equipamento de bombeamento de superfície. A maioria dos modelos de bombas de superfície consegue elevar água de uma profundidade de no máximo 8 m.

Para bombear água de um poço agulha, utiliza-se equipamento de bombeamento de superfície, que extrai água de uma profundidade média de 8 a 10 m

Mesmo que no manual técnico a profundidade de sucção seja indicada como cerca de 10 m, não se pode esquecer das perdas de pressão padrão no furo e de que a bomba geralmente transporta água também por um trecho horizontal.

Cada 10 m de deslocamento horizontal reduz em 1 m a profundidade de sucção. Além disso, recomenda-se fortemente que as bombas de superfície sejam instaladas em ambientes fechados, que muitas vezes ficam distantes do local de captação de água.

Se não houver absolutamente nenhuma outra saída além do poço abissínio, e a profundidade de aparecimento de água em poços vizinhos for registrada entre 12 e 15 m da superfície do solo, então, para elevar a água, deve-se equipar com um airlift ou uma bomba manual capaz de bombear água dessa profundidade.

Para bombear água de profundidades superiores a 15-20 m, pode-se usar um airlift, que, além de transportar água, tem a vantagem de saturá-la com oxigênio

Informações úteis sobre como encontrar água no terreno para um poço e avaliar a localização dos aquíferos são apresentadas neste artigo.

Uma alternativa para adaptar a agulha de captação a um nível inadequado de água subterrânea é a construção de um poço de rebaixamento. Antes de cunhar a coluna no solo, escava-se uma cava com cerca de um metro de profundidade e largura confortável para trabalhar com uma pá dentro dela. A cunhagem das hastes começa então no fundo da cava. Nessas situações, a bomba é instalada no poço de rebaixamento.

Se as águas subterrâneas no terreno estiverem a uma profundidade maior que a profundidade máxima de sucção da bomba, constrói-se um poço de rebaixamento e nele se instala o equipamento de bombeamento

Você mesmo como hidrogeólogo: avaliação do solo

Por mais simples que seja o processo de cunhagem de um poço agulha, uma preparação cuidadosa para os trabalhos ainda é necessária. Não basta equipar-se com hastes e o elo inicial com filtro, alugar ou fabricar seu próprio pilão. São necessárias informações sobre a situação geológica e hidrogeológica da área onde o poço abissínio será construído.

Onde e como obtê-las? As informações sobre o nível do lençol freático podemos literalmente obter no poço do vizinho ou no poço tubular.

Mediremos nós mesmos com uma 'claquete' ou perguntaremos ao proprietário da fonte de onde ele retira a água. Aproveitaremos para saber que tipo de solo foi retirado do fundo quando perfuraram ou cavaram a obra.

A indústria não produz bate-estaca e tubo de revestimento para poço tipo agulha; a instalação com todos os acessórios pode ser comprada pronta ou encomendada para fabricação.

Em regiões planas, as camadas de rochas estão dispostas quase horizontalmente, com ligeira curvatura ou pequena inclinação. O nível do lençol freático está aproximadamente na mesma cota absoluta. A diferença na profundidade do poço existente e do planejado pode ser apenas devido às variações do relevo.

Não esqueçamos que o poço abissínio atinge o lençol superficial ou o aquífero seguinte, coberto por argila ou silte, mas não por um impermeável rochoso. Ou seja, o nível de água na obra será certamente instável – dependente do volume de precipitação atmosférica.

No período de degelo e na estação chuvosa, o nível do lençol freático será mais alto do que na estação seca. Deve-se perguntar ao proprietário do ponto de captação de água existente quais são as variações máximas e mínimas do nível da água, para que no verão seco o poço abissínio não fique vazio.

Se as paredes da obra são compostas por solos estáveis e não desmoronáveis, o poço pode ser parcialmente escavado com uma sonda manual com equipamento helicoidal.

A questão sobre os tipos de solo a serem trabalhados não é nada trivial. Por exemplo, na região de Leningrado, a água é extraída de areias grossas com uma quantidade significativa de pedregulhos maciços.

Não raro, devido à impossibilidade de quebrar e remover uma pedra enorme, os perfuradores deslocam o poço de captação. O mesmo deve ser feito se na região de construção do poço abissínio houver solos semelhantes.

É inútil realizar a cravação em presença elevada de maciços rochosos e semirochosos. Se no terreno vizinho obtêm água subterrânea distribuída em dolomitos fraturados, arenitos, calcários, então a ideia de construir um poço tipo agulha terá que ser abandonada impiedosamente.

Informações detalhadas sobre a realização de estudos geológicos estão descritas no artigo – Onde e quando é melhor perfurar um poço no terreno: regras gerais + conselhos de perfuradores experientes

Para quem decidiu fazer um poço abissínio com uma fossa de inspeção, são necessárias informações sobre a estrutura e o estado das camadas de solo na profundidade da cava. Se o perfil for composto por areia siltosa, silte argiloso ou suas camadas alternadas, não é necessário reforçar as paredes da fossa.

As paredes soltas e instáveis da vala devem ser reforçadas para que a boca do poço abissínio e o equipamento de bombeamento não sejam cobertos por solos não coesos

Se cavar a escavação em areias, as paredes devem ser reforçadas com painéis de madeira ou concreto. As bordas arenosas são instáveis, podem desabar e cobrir o ponto de captação de água juntamente com o equipamento de bombeamento.

As perguntas sobre as camadas superiores do solo também são necessárias para quem planeja perfurar a parte superior da escavação com trado. A perfuração com trado acelera significativamente o processo, mas pode não trazer o resultado planejado. Para o trabalho, usa-se um dispositivo simples – uma broca comprada ou caseira.

Com paredes de areia desmoronando, será necessária a instalação de tubo de revestimento, o que reduzirá as vantagens econômicas do poço abissínio.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Análise dos prós e contras do poço abissínio em comparação com um poço convencional:

Vídeo sobre o aprofundamento com trado seguido de cravação do poço abissínio:

Sobre a inutilidade de procurar água pelo método popular com varas de radiestesia:

A instalação e operação do poço abissínio é o método mais simples e barato de obter água dos aquíferos superiores. Para a construção da captação de água não será necessário equipamento, todas as etapas podem ser facilmente realizadas com as próprias mãos.

O esforço investido e os recursos modestos serão rapidamente recuperados, o poço abissínio durará tanto quanto as fontes de água tradicionais. É importante se entusiasmar e concretizar a ideia, munido das informações que apresentamos.

Você tem habilidades práticas na instalação de um poço abissínio no seu terreno? Por favor, compartilhe os conhecimentos adquiridos ou faça perguntas sobre o tema nos comentários abaixo.