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Leitura de Piezômetro: Como Fazer e Converter em Cota e Poropressão
A leitura de piezômetro de tubo aberto é feita com uma sonda elétrica descida pelo tubo até tocar a água, medindo a profundidade a partir de um ponto fixo da boca. A cota piezométrica é a cota da boca menos essa profundidade. A poropressão é o peso específico da água vezes a altura de água acima do ponto medido.
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Como fazer a leitura de um piezômetro de tubo aberto?
Desça a sonda elétrica pelo tubo até ela tocar a água e leia a profundidade na fita, a partir de uma marca fixa na boca. No piezômetro de tubo aberto (Casagrande), a sonda fecha um circuito ao tocar a água e emite o sinal conhecido em campo como “pio”, segundo o Manual do Empreendedor da ANA (vol. VII, 2016).
Identifique o tubo. Em regra, cabem até cerca de 3 piezômetros por furo, segundo a ANA. Confira qual tubo corresponde a qual profundidade.
Confira a boca. Veja se o tubo está inteiro, se a tampa fecha e se a marca de referência continua lá.
Meça sempre do mesmo ponto. A leitura só se compara com a anterior se a referência na boca for a mesma.
Desça devagar até o sinal. Suba alguns centímetros e desça de novo para confirmar a profundidade.
Anote profundidade, data, hora e qualquer anomalia.
Converta para cota. Use a cota da boca, amarrada a um datum (referência de altitude), como pede a UFOP (Cerqueira, 2017).
O Casagrande não precisa de calibração, mas o medidor de nível precisa, segundo a UFOP. Uma fita com marcação errada desloca todas as leituras da série.
Quanto esperar para a leitura estabilizar?
Depende da permeabilidade do material em volta da célula. Pela abordagem de Hvorslev (1951), citada pela UFOP (item 2.2.6), o tempo básico de resposta é T = A/(F·k): A é a área do tubo, F o fator de forma da célula e k a permeabilidade.
Em um tempo T, o tubo equaliza 63% da variação; 90% leva cerca de 2,3·T; e 99% leva o dobro do tempo de 90%. Em material pouco permeável, como argila, isso pode significar uma resposta muito lenta. Depois de instalar o piezômetro ou retirar água do tubo, espere a série estabilizar antes de confiar nela.
Como converter a leitura em cota piezométrica e poropressão?
A cota piezométrica é a cota da boca menos a profundidade medida. A poropressão é γw vezes a altura de água acima do ponto medido, com γw ≈ 9,81 kN/m³. As duas contas saem da mesma equação de carga hidráulica, h = z + u/γw (Freeze e Cherry, cap. 2).
Grandeza | Fórmula | Unidade | Fonte |
Carga hidráulica | h = z + u/γw | m | |
Cota piezométrica (tubo aberto) | Cota da boca − profundidade medida | m | |
Poropressão | u = γw × altura de água acima do ponto | kPa | |
Cota piezométrica (sensor) | Cota do sensor + u/γw | m | |
Conversão de unidades | 1 mca = 9,80665 kPa; 1 kPa ≈ 0,102 mca; 1 bar ≈ 10,2 mca | kPa, mca, bar |
Exemplo ilustrativo resolvido
Dados inventados só para mostrar a conta: a boca do piezômetro está na cota 250,00 m. A sonda tocou a água a 6,35 m da boca. O ponto medido, na base do piezômetro (onde fica a tomada de pressão), está a 18,00 m da boca.
Cota piezométrica: 250,00 − 6,35 = 243,65 m.
Cota do ponto medido: 250,00 − 18,00 = 232,00 m.
Altura de água acima do ponto: 243,65 − 232,00 = 11,65 m.
Poropressão: 9,81 × 11,65 = 114,3 kPa.
Em bar: 114,3 ÷ 100 = 1,143 bar.
Conferência: 114,3 ÷ 9,81 = 11,65 m de coluna d'água.
A cota piezométrica medida em vários pontos é o que forma o nível piezométrico e o mapa de carga de uma área. O conceito está explicado no guia da PAAS sobre mapa potenciométrico e nível piezométrico.
Como ler um piezômetro com sensor de pressão ou de corda vibrante?
O sensor fica submerso e mede pressão, não profundidade. Para chegar à cota piezométrica, some à cota do sensor a altura de água que essa pressão representa, u/γw.
O Casagrande pode ser automatizado descendo um transdutor ou sensor de corda vibrante, saturado e calibrado, até cerca de 30 cm acima da base (UFOP, 2017). Continuando o exemplo ilustrativo, o sensor fica 30 cm acima da base, a 17,70 m da boca, na cota 250,00 − 17,70 = 232,30 m.
Sensor absoluto, manométrico ou ventilado
O USGS (Freeman et al., 2004) separa pressão absoluta, manométrica e diferencial. O sensor absoluto mede em relação ao vácuo, então lê a água e a atmosfera juntas. O manométrico mede em relação à atmosfera, e o transdutor ventilado mede a diferença entre a água e a atmosfera.
No exemplo ilustrativo, um sensor absoluto lê 212,6 kPa, e o barômetro no local lê 101,3 kPa. A poropressão é 212,6 − 101,3 = 111,3 kPa. Então u/γw = 111,3 ÷ 9,81 = 11,35 m, e a cota piezométrica é 232,30 + 11,35 = 243,65 m. É o mesmo valor da sonda, como deveria ser.
Corda vibrante: da frequência à pressão
No piezômetro de corda vibrante, a pressão deforma um diafragma e muda a frequência de uma corda tensionada; a leitora excita a corda e mede essa frequência (ANA, vol. VII). Por ser sinal de frequência, aceita cabos longos com pouca degradação (USGS).
É comum a folha de calibração trazer a leitura em “dígitos”, iguais a f²/1000. Por exemplo, 2.828 Hz dão 2.828² ÷ 1.000 = 7.997,6, cerca de 8.000 dígitos. A pressão sai de P = G·(R1 − R0), em que R0 é a leitura zero, R1 a leitura atual e G o fator da folha.
Depois entram as correções de temperatura e de pressão barométrica. A temperatura afeta sensores de corda vibrante, e o modelo padrão, selado e não ventilado, responde à pressão atmosférica (UFOP, 2017). Os sinais e fatores de cada correção variam: aplique-os conforme a folha de calibração do seu sensor. A comparação entre os tipos está em piezômetro de corda vibrante x Casagrande.
Como calcular o gradiente entre dois piezômetros?
Divida a diferença de cota piezométrica pela distância entre os pontos: i = Δh/L. A água flui da cota maior para a menor, como indica a Lei de Darcy, v = −K·dh/dl (Freeze e Cherry).
Exemplo ilustrativo: o PZ-1 tem cota piezométrica de 243,65 m e o PZ-2, a 50 m dele, de 241,15 m. A diferença é Δh = 2,50 m, e o gradiente é i = 2,50 ÷ 50 = 0,05, sem unidade. Nessa linha, o fluxo segue do PZ-1 para o PZ-2.
Com dois piezômetros no mesmo furo, em profundidades diferentes, a mesma conta dá o gradiente vertical, com L igual à distância entre os trechos perfurados.
Leitura manual ou contínua: o que muda?
A leitura manual mostra o nível no dia da campanha; a contínua registra o que acontece entre as campanhas. A UFOP (item 2.4) separa três formas de aquisição: manual, semiautomática (datalogger no local, sem transmissão) e automatizada (datalogger, transmissão e software).
A automatizada permite tempo real e alarmes, reduz idas a campo e a perda de dados. A UFOP também observa que a drenagem interna de barragens, pilhas e aterros atua de forma transitória nas chuvas. Nesses casos, a leitura manual tende a perder o evento, e a recomendação é sensor automático com armazenamento.
Para medir dissipação de poropressão, a UFOP considera inadequado o instrumento de leitura manual ou de tubo largo. Como levar a rede para leitura automática está em automação de piezômetros.
Erros comuns na leitura de piezômetro
Em campo, muitos erros são de referência e de interpretação, não de conta.
Boca danificada ou cortada sem nova cota. Se a boca muda, a cota de referência muda. Sem novo levantamento, toda a série seguinte fica deslocada.
Trocar o ponto de referência. Medir ora da borda do tubo, ora da tampa, cria saltos falsos.
Confundir tubo seco com tubo colmatado. A colmatação é uma limitação conhecida do Casagrande. Leitura que não muda por muito tempo ou tubo seco onde se esperava água pedem investigação antes de conclusão.
Ignorar o biogás em aterro. O gás pode formar espuma no tubo e dar falso nível na sonda, como relata fonte secundária sobre aterros. Veja mais em piezômetros em aterro sanitário.
Esquecer a pressão atmosférica. O Casagrande, aberto à atmosfera, sente a variação barométrica, e o sensor não ventilado também.
Misturar unidades. Leitura em kPa comparada com limite em mca gera alarme falso ou silêncio.
Como o HIDROPAAS ajuda
O HIDROPAAS faz a leitura e as conversões deste post de forma automática. Já monitoramos os piezômetros de um aterro sanitário, com nível do líquido, poropressão em kPa, Ru e cota piezométrica calculados automaticamente.
Casagrande: sensor de nível hidrostático descido no tubo, sem perfurar de novo.
Corda vibrante já instalada: leitura do sinal de frequência. Transdutores 4-20 mA ou RS485 também, com o sensor ou a interface adequada.
Conversões automáticas: nível (m), poropressão (kPa ou mca), cota piezométrica (m) e Ru, com correção barométrica.
Alertas por limite, com valores definidos pelo projetista ou responsável técnico.
Mapa da rede com o gráfico de cada ponto, na plataforma web e no app.
Relatório automático e exportação das leituras em Excel ou CSV.
O projeto é personalizado: painéis, cálculos e relatórios seguem o plano de monitoramento de cada cliente. A interpretação dos dados e os níveis de alerta continuam com o responsável técnico; o HIDROPAAS mede, calcula, avisa e gera o relatório.
Perguntas frequentes
Como é feita a leitura de um piezômetro?
No piezômetro de tubo aberto, desce-se uma sonda elétrica até ela tocar a água e emitir o sinal. A profundidade é lida na fita, a partir de uma marca fixa na boca. Em piezômetros com sensor, a leitura é uma pressão, registrada por leitora manual ou datalogger.
Como calcular a cota piezométrica?
No tubo aberto, subtraia a profundidade medida da cota da boca. Com boca na cota 250,00 m e água a 6,35 m, a cota piezométrica é 243,65 m (exemplo ilustrativo). Com sensor, some à cota do sensor a altura u/γw.
Como transformar a leitura do piezômetro em poropressão?
Multiplique a altura de água acima do ponto medido pelo peso específico da água, cerca de 9,81 kN/m³. No exemplo ilustrativo, 11,65 m de água acima do ponto dão 9,81 × 11,65 = 114,3 kPa.
Quanto vale 1 kPa em metros de coluna d'água?
1 kPa vale cerca de 0,102 m de coluna d'água, porque 1 mca = 9,80665 kPa. Da mesma forma, 1 bar = 100 kPa, cerca de 10,2 m de água.
Como ler um piezômetro de corda vibrante?
A leitora excita a corda e mede a frequência, muitas vezes expressa em dígitos, iguais a f²/1000. A pressão é P = G·(R1 − R0), com G da folha de calibração, mais as correções de temperatura e barométrica conforme a mesma folha.
Por que corrigir a pressão barométrica na leitura?
Porque o tubo aberto e o sensor não ventilado sentem a variação da pressão atmosférica. Sem correção, a série oscila com o tempo meteorológico, e não com a água no maciço. Sensor ventilado mede direto em relação à atmosfera.
Guia completo
Para tipos de piezômetro, poropressão e automação em cada setor, veja o guia de monitoramento de piezômetros.
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Sobre o autor
Chert Bobsin é geólogo formado pela UNISINOS, com registro no CREA-RS nº 204.398. É cofundador e CEO da PAAS Poços Artesianos e Água Subterrânea e criador do HIDROPAAS, o sistema de monitoramento de água e energia da PAAS.
Trabalha com perfuração de poços desde os 15 anos. A PAAS atua desde 1985, com geólogo responsável em cada projeto, e atende empresas, produtores rurais e condomínios em todo o Brasil. Conheça a trajetória · LinkedIn.
Uma boa leitura de piezômetro depende de referência fixa, cota amarrada e conversão documentada. Mande quantos piezômetros você lê, de que tipo e com que frequência, que montamos a leitura automática com as conversões prontas: fale com um especialista no WhatsApp (51) 99289-2188.
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