Piezômetros

Conheça a função, os tipos e como é realizada a leitura do instrumento

A função dos piezômetros é fornecer a carga de pressão no ponto em que foi instalado. Conhecida a carga de pressão, calcula-se a carga total daquele ponto, que é a cota de instalação mais a coluna de água sobre o mesmo. 

Exemplo:

Carga total = (1000-10) + 5 = 995

São utilizados em estruturas geotécnicas, como barragens, taludes e fundações, sendo assim, essenciais para o monitoramento da estabilidade e segurança dessas estruturas, permitindo avaliar variações no nível freático e detectar possíveis problemas relacionados à infiltração ou elevação de pressão intersticial.

Tipos de piezômetros

Existem diversos tipos de piezômetros, porém, os principais são os Piezômetros Casagrande, Piezômetro Elétrico de Corda Vibrante e Piezômetro Pneumático. Veja abaixo a diferença entre os três modelos do instrumento:

Piezômetro Casagrande:

O piezômetro Casagrande é composto por um tubo de PVC, com um diâmetro de cerca de 32mm a 50mm de acordo com cada estrutura, com um filtro em sua extremidade.

Ele é projetado para medir a pressão da água nos poros do solo de forma precisa e localizada, especialmente em materiais finos como argilas. O filtro é posicionado na profundidade desejada e envolto por uma camada de areia, enquanto o restante do furo é selado com uma camada selante para evitar interferência de água de outras camadas.

Em português o nome do piezômetro Casagrande faz menção a Arthur Casagrande (1902 - 1981), engenheiro civil austríaco naturalizado americano, considerado um dos fundadores da engenharia geotécnica.

Piezômetro Elétrico de corda vibrante:

O piezômetro elétrico de corda vibrante é um instrumento que utiliza um sensor baseado na vibração de um fio tensionado (corda vibrante). Quando a pressão da água atua sobre o diafragma do sensor, ela altera a tensão da corda vibrante, modificando sua frequência de vibração.

Piezômetro Pneumático

Um piezômetro pneumático é um instrumento que funciona com base no princípio da contrapressão a gás. Ele consiste em um elemento poroso conectado a uma linha de ar pressurizado. Ao injetar ar na linha, a pressão é aumentada até que o ar consiga atravessar o elemento poroso e atingir o solo ao redor.

O valor da pressão necessária para esse equilíbrio é registrado como a pressão da água no local. É um tipo de piezômetro comum em obras com variações rápidas de pressão ou em locais de difícil acesso.

Qual a frequência ideal para realização de leituras?

A frequência de leituras dos piezômetros vai depender do tamanho e complexidade geológicas do maciço da estrutura, que pode ser uma barragem, uma pilha, um talude etc. 

Como são realizadas as leituras de Piezômetros Casagrande?

A leitura do instrumento normalmente é realizada por pio elétrico, que é uma trena com uma ponteira elétrica que emite som assim que entrar em contato com a água.

Como são realizadas as leituras de Piezômetros Elétricos de Corda Vibrante?

Já os piezômetros elétricos de corda vibrante realizam leituras por meio da medição da frequência de vibração de uma corda metálica interna, que varia conforme o ponto de pressão.

Essa frequência é registrada por um datalogger ou equipamento de leitura, sendo convertida em valores de pressão.

Como são realizadas as leituras de Piezômetros Pneumáticos?

A leitura de piezômetros pneumáticos é feita injetando ar comprimido na linha até que a pressão do ar iguale a pressão da água no solo. Quando a pressão se estabiliza, o valor indicado no manômetro é registrado como a pressão piezométrica.

Como fazer a automação de piezômetros

A automação de piezômetros varia conforme o tipo de instrumento.

No caso do piezômetro Casagrande, como ele é manual, a automação só é possível de forma indireta, com a instalação de sensores de nível d’água (como transdutores de pressão) dentro do tubo, conectados a datalogger que registram e transmitem os dados remotamente.

Já os piezômetros elétricos de corda vibrante são ideais para automação, bastando conectá-los a um datalogger compatível que realiza leituras periódicas e envia os dados via telemetria.

Para piezômetros pneumáticos, a automação exige um sistema de ar comprimido com controle automático, incluindo válvulas, sensores de pressão e datalogger, que injeta ar, detecta a estabilização da pressão e registra os valores.

Integração com softwares de monitoramento

Após a automação, a integração dos piezômetros com softwares de monitoramento envolve a coleta, transmissão, envio e visualização dos dados em uma plataforma centralizada.

Interpretação e análise de dados coletados

A interpretação de dados de piezômetros envolve a análise do nível d'água ou da pressão de poro registrada em diferentes profundidades do solo. Os dados devem ser comparados com a cota de instalação do instrumento e com características da estrutura monitorada, ajudando a entender o regime de fluxo subterrâneo e possíveis alterações no comportamento da água.

Ao longo do tempo, a análise de variações nas leituras permite identificar tendências como aumento da pressão, rebaixamento do nível d'água ou estabilidade, que podem indicar condições normais ou anomalias. A interpretação adequada requer integração com outros dados de campo, como deformações, inspeções visuais e eventos climáticos, permitindo assim, uma avaliação mais completa da segurança e do desempenho da estrutura.

A interpretação é potencializada com o uso de um software de monitoramento, que organiza os dados, gerando gráficos e relatórios de forma automática, facilitando a visualização, a correlação com outros instrumentos e a tomada de decisões técnicas com mais agilidade e precisão.