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Monitoramento de Piezômetros: Tipos, Leitura, Poropressão e Automação
Monitoramento de piezômetros é a leitura periódica ou contínua dos instrumentos que medem a pressão da água dentro de aterros sanitários, barragens e terrenos de obra. Com o nível lido, calcula-se a cota piezométrica, a poropressão e o parâmetro Ru, que o responsável técnico usa para avaliar a estabilidade da estrutura.
Tem uma rede de piezômetros lida à mão e quer os dados todos os dias na tela? Fale com a equipe HIDROPAAS no WhatsApp e veja como automatizar a leitura.
O que é um piezômetro?
Piezômetro é o instrumento que mede a carga da água num ponto definido do terreno ou do maciço. Na definição clássica de Freeze e Cherry, é um tubo vedado nas paredes, aberto na base e no topo, em que o nível da água indica a carga hidráulica na base.
Carga hidráulica é a soma da cota do ponto com a altura equivalente à pressão da água: h = z + u/γw. O γw é o peso específico da água, cerca de 9,81 kN/m³.
Neste guia, piezômetro é o instrumento geotécnico de maciços e fundações, e não o sensor de nível de poço de água, tema do post sobre transdutor de pressão piezométrico para poço. Também não é o mesmo que um INA ou um poço de monitoramento, como mostramos em piezômetro, INA e poço de monitoramento. O conceito de nível piezométrico está no guia de mapa potenciométrico da PAAS.
O que o monitoramento de piezômetros mede?
O piezômetro entrega uma leitura bruta: a profundidade da água no tubo ou uma pressão no sensor. Com a cota do instrumento, essa leitura vira quatro grandezas que o projetista usa.
Grandeza | O que é | Como se obtém |
Nível (profundidade) | Distância da boca do tubo até a água | Sonda elétrica ou sensor, em metros |
Cota piezométrica | Carga hidráulica no ponto, amarrada a um datum | Tubo aberto: cota da boca − profundidade. Sensor elétrico: cota do sensor + u/γw |
Poropressão (u) | Pressão da água nos poros do material | u = γw × altura de água acima do ponto, em kPa |
Parâmetro Ru | Poropressão dividida pela tensão vertical do material acima | ru = u / (γ × h) |
A fórmula da poropressão está nas notas de aula de Mecânica dos Solos da UFS. A do Ru vem do estudo da UnB (2021) sobre o Aterro Sanitário de Brasília, em que γ é o peso específico do resíduo e h a altura de resíduo acima do ponto.
A poropressão é positiva abaixo do nível freático, nula nele e negativa acima, onde vira sucção, segundo a dissertação da UFOP (Cerqueira, 2017). O tema completo está em poropressão: o que é e como calcular.
Exemplo ilustrativo: a boca de um piezômetro de tubo aberto está na cota 100,00 m e a sonda encontra a água a 6,50 m. A cota piezométrica é 100,00 − 6,50 = 93,50 m. Se a célula de medição está na cota 85,00 m, há 93,50 − 85,00 = 8,50 m de água acima dela. Então u = 9,81 × 8,50 ≈ 83,4 kPa.
Pelo guia de conversões do NIST, 1 kPa ≈ 0,102 m de coluna d'água e 1 bar ≈ 10,2 m. Conferindo: 83,4 × 0,102 ≈ 8,5 m. O passo a passo de campo está em leitura de piezômetro.
Quais são os tipos de piezômetro?
Os tipos mais comuns em barragens de aterro são o de tubo aberto (ou hidráulico, com ponteira porosa), o pneumático e o elétrico, segundo o Manual do Empreendedor da ANA, vol. VII (2016). Os elétricos se dividem em corda vibrante e resistivo.
Tipo | Como lê | Pontos fortes | Limitações |
Tubo aberto (Casagrande) | A água sobe no tubo até equilibrar a pressão; a sonda elétrica ("pio") avisa ao tocar a água | Simples, robusto, barato, quase sem manutenção, sem risco de raio | Mede carga, não poropressão direta; resposta muito lenta em material pouco permeável; depende do operador; pode colmatar |
Pneumático | Injeção de gás até abrir ou fechar um diafragma | Resposta bastante rápida e pouca interferência na obra | Leitura feita ponto a ponto, com equipamento de gás |
Corda vibrante | A pressão deforma um diafragma e muda a frequência de uma corda; a leitora mede a frequência | Resposta muito rápida; sinal em frequência aceita cabo longo | Sente a temperatura; o modelo selado sente a pressão atmosférica e pede correção barométrica |
Resistivo (strain gauge) | A resistência elétrica muda com a deformação do elemento sensor | Tipo de transdutor de pressão mais usado; existe versão ventilada | O não ventilado sente a pressão atmosférica e precisa de correção barométrica |
Os prós e contras do Casagrande estão na dissertação da UFOP; os elétricos, no manual do USGS (TWRI 8-A3). "Piezoresistivo" é o nome de mercado para o strain gauge de semicondutor.
O tempo de resposta pesa na escolha. Pelo método de Hvorslev, citado pela UFOP, o tempo básico é T = A/(F·k): cresce com a área do tubo (A) e cai com a permeabilidade (k). Por isso, um tubo aberto em argila pode demorar muito para mostrar uma subida real. A comparação completa está em piezômetro de corda vibrante x Casagrande.
Leitura manual ou automática: qual a diferença?
A diferença está em quem registra o dado e em quanto tempo ele chega a quem decide. A UFOP (2017, item 2.4) separa três formas de aquisição:
Manual: o técnico vai ao campo com a sonda de nível (tubo aberto) ou com a leitora portátil (corda vibrante) e anota.
Semiautomática: um datalogger (registrador) no local grava as leituras, mas alguém precisa ir buscar os dados.
Automatizada: datalogger, transmissão (telemetria) e software. Os dados chegam em tempo real, com alarmes, menos ida a campo e menor perda de dados.
A mesma dissertação observa que a drenagem interna de barragens, pilhas e aterros atua de forma transitória nas chuvas. Um pico entre duas visitas pode passar despercebido; nesses casos, a UFOP recomenda sensor automático com armazenamento.
No exemplo ilustrativo do gráfico, a cota sobe de 93,50 m para 94,80 m, uma alta de 1,30 m, e volta em poucos dias. As leituras quinzenais dos dias 0, 15 e 30 mostram a cota praticamente estável.
Em geral, automatizar não exige perfurar de novo. O Casagrande pode receber um sensor saturado e calibrado, descido até cerca de 30 cm acima da base, segundo a UFOP, com correção barométrica. O passo a passo está em automação de piezômetros.
O manual da ANA lembra que sistemas automatizados devem ser verificados periodicamente pela equipe e que a interpretação deve ser imediata. O custo de cada forma de leitura está em quanto custa monitorar piezômetros.
Com que frequência os piezômetros devem ser lidos?
Não existe frequência de leitura de piezômetro fixada em norma nacional. Ela vem do projeto, do plano de monitoramento e das condicionantes de cada licença. Há recomendações técnicas e exemplos publicados.
Referência | O que diz | Natureza |
ANA, vol. VII, Quadro 19 (fonte Eletrobras, 2003), barragens de terra e enrocamento | Poropressão: semanal na construção, 2 vezes por semana no enchimento, semanal na operação inicial e quinzenal na operação | Frequência mínima recomendada em manual, não obrigação legal |
Nível de líquidos lido desde 2001, primeiro semanalmente, depois quinzenalmente | Caso publicado | |
Relatórios mensais do monitoramento geotécnico do maciço e relatório anual consolidado | Condicionante daquela licença |
O manual da ANA também recomenda intensificar as leituras após sismo ou cheia excepcional e em subidas ou rebaixamentos rápidos do reservatório. Veja piezômetros em barragem.
Onde o monitoramento de piezômetros é usado?
Onde a pressão da água influencia a estabilidade ou onde a licença pede controle de nível. As exigências mudam por setor, estado e órgão.
Aterro sanitário
No maciço de resíduos, os piezômetros acompanham as poropressões internas e subsidiam a avaliação de estabilidade. Camadas de cobertura pouco permeáveis podem criar bolsões de líquido, segundo Catapreta e Simões (IBEAS, 2016). Estudos também relatam falso nível de chorume no tubo aberto por borbulhamento de biogás, conforme monografia da Ânima (fonte secundária).
Em Minas Gerais, a DN COPAM 244/2022 exige monitoramento geotécnico estrutural do aterro sanitário. Em Santa Catarina, a IN 02 do IMA pede plano de monitoramento geotécnico. Veja piezômetros em aterro sanitário.
Barragem de água
A Lei 12.334/2010 vale para barragens com, por exemplo, 15 m de altura ou mais, ou reservatório de 3 milhões de m³ ou mais, entre outros critérios. O art. 17 manda armazenar os dados de instrumentação e fornecê-los ao fiscalizador, em tempo real quando requerido.
Nas barragens de usos múltiplos em rios da União, sem hidrelétrica, a Resolução ANA 236/2017 pede inspeção regular pelo menos anual (na Classe D, pode ser bienal), que avalia os registros da instrumentação. Veja instrumentação de barragem de água. O nível do reservatório está em monitoramento de barragem e açude.
Barragem de mineração
Hoje, pela Resolução ANM 95/2022, vigente até 1º/08/2027, barragem de mineração com dano potencial associado (DPA) alto precisa de monitoramento automatizado da instrumentação. A partir de 02/08/2027, pela Resolução ANM 220/2025, o critério passa a ser DPA2 ≥ 4, ligado ao potencial de perda de vidas. Veja monitoramento automatizado de barragem de mineração.
Obra e rebaixamento de lençol
Na obra, os piezômetros mostram se o nível d'água ficou abaixo do fundo da escavação e qual o efeito no entorno. Em Minas Gerais, a Portaria IGAM 48/2019 (art. 53, III) dispensa novo processo para piezômetros ou INAs de até 2 polegadas em empreendimento já regularizado. No RS, o termo de referência da SEMA pede plano de monitoramento (arquivo de 2019; confira a versão no SIOUT).
Veja rebaixamento de lençol freático em obra e, para cavas, monitoramento de rebaixamento em mineração.
Área contaminada e poço de monitoramento
Em São Paulo, a Decisão de Diretoria CETESB 038/2017 pede mapa potenciométrico por campanha de amostragem. Aqui o instrumento costuma ser o poço de monitoramento, construído pela NBR 15495-1:2007 (ano citado em artigo da ABAS; confira emendas). Veja medidor de nível para poço de monitoramento.
O que o piezômetro não resolve sozinho?
O piezômetro mede; quem decide o que a leitura significa é o projetista ou responsável técnico. Os níveis de controle são definidos por estrutura e por instrumento, como na Resolução ANM 95/2022 (art. 2º, XXXVII), vigente até 1º/08/2027, e na Resolução ANM 220/2025 (art. 20), a partir de 02/08/2027. Não existe limite "padrão" de poropressão ou de Ru. Veja níveis de controle de piezômetros.
Instrumento também não garante aviso. Na barragem B-I de Brumadinho, o painel de especialistas (2019) concluiu que houve liquefação estática, e os piezômetros e demais instrumentos não detectaram mudança significativa antes da ruptura. O monitoramento é uma ferramenta da segurança, ao lado do projeto, da inspeção e da análise.
No Aterro Sanitário de Brasília, o estudo da UnB não encontrou correlação entre chuva e piezometria; o que variou com a chuva foi a vazão de chorume.
Erros comuns no monitoramento de piezômetros
Em campo, a maioria dos problemas está na referência e na rotina, não no cálculo.
Cota da boca sem amarração: tubo cortado ou boca danificada mudam a referência e criam uma "subida" que não existe.
Tubo colmatado lido como estável: um tubo entupido pode parar de responder. Compare com os vizinhos e com o histórico.
Ignorar o biogás em aterro: espuma e jatos no tubo podem dar falso nível de chorume na sonda.
Copiar limite de outra obra: níveis de alerta valem para a estrutura e o instrumento para os quais foram calculados.
Automatizar sem leitura manual paralela: no início, compare o sensor com a sonda para validar a instalação.
Como o HIDROPAAS ajuda
Já monitoramos os piezômetros de um aterro sanitário: nível do líquido, poropressão em kPa, Ru e cota piezométrica calculados automaticamente. O mesmo sistema pode ser aplicado a barragens, obras e redes de poços de monitoramento, com o sensor ou a interface adequada.
Lê o que já está instalado: sensor de nível hidrostático no tubo do Casagrande, corda vibrante existente e transdutores 4-20 mA ou RS485, com o sensor ou a interface adequada.
Converte a leitura: nível (m), poropressão (kPa ou m.c.a.), cota piezométrica (m) e Ru, com correção barométrica.
Avisa: alertas por limite, com os valores de atenção e alerta definidos pelo projetista ou responsável técnico.
Mostra a rede: mapa com todos os piezômetros, cada ponto com seu gráfico, na web e no app.
Entrega o relatório: relatório automático e exportação das leituras em Excel ou CSV.
O HIDROPAAS mede, calcula, avisa e gera relatório; os limites e a interpretação da estabilidade continuam com o responsável técnico. Cada projeto é personalizado, com painéis e relatórios montados conforme o plano de monitoramento ou a condicionante da licença.
Perguntas frequentes
O que é monitoramento de piezômetros?
É a leitura periódica ou contínua dos piezômetros de aterros, barragens, obras e áreas monitoradas. A leitura é convertida em cota piezométrica, poropressão e Ru, que o responsável técnico compara com os níveis de controle da estrutura.
Para que serve um piezômetro?
Serve para medir a carga da água num ponto do terreno ou do maciço. Com ela, calcula-se a poropressão, que, quando sobe, reduz a tensão efetiva e a resistência do material. Em aterros e barragens, esse dado subsidia a avaliação de estabilidade.
Quais são os tipos de piezômetro?
Os mais comuns em barragens de aterro são o de tubo aberto (Casagrande), o pneumático e o elétrico, segundo o Manual do Empreendedor da ANA. O pneumático tem resposta bastante rápida, e o elétrico de corda vibrante, muito rápida.
Como converter a leitura do piezômetro em cota piezométrica?
No tubo aberto, a cota piezométrica é a cota da boca menos a profundidade medida da água. No sensor elétrico, é a cota do sensor mais a pressão convertida em metros de água (u/γw). A cota de referência precisa estar amarrada a um datum.
Com que frequência se lê um piezômetro?
Não há frequência fixada em norma nacional; ela vem do projeto e das condicionantes de cada licença. Para barragens de terra, o manual da ANA recomenda, como mínimo, leitura quinzenal de poropressão na operação, com reforço após cheias e rebaixamentos rápidos.
Dá para automatizar um piezômetro Casagrande existente?
Sim, em geral sem perfurar de novo. Um sensor saturado e calibrado pode ser descido no tubo até cerca de 30 cm acima da base, segundo a UFOP. Como o tubo é aberto à atmosfera, a leitura deve ter correção barométrica.
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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.
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