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26/04/2024
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Para o projeto de sistemas de aterramento, o parâmetro relevante do solo é a resistividade elétrica. Portanto, no âmbito da geofísica, os métodos elétricos e eletromagnéticos são as opções naturais para sondar o subsolo. Esses métodos realizam sondagens volumétricas, que prospectam a resistividade média de grandes volumes do subsolo. As sondagens geoelétricas, conhecidas pelo nome inadequado de medições de resistividades do solo, e a posterior modelagem geoelétrica, constituem as primeiras atividades necessárias para a elaboração do projeto de um sistema de aterramento.
As sondagens geoelétricas são técnicas da geofísica que investigam as estruturas de subsuperfícies, a partir de estímulos elétricos, na superfície do solo. Em uma interpretação mais restrita, são associadas à eletrorresistividade, método de sondagem geofísica que aplica campos elétricos na superfície do solo e que interpretam as relações entre as correntes e tensões, assim produzidas. Em uma acepção mais ampla, podem abranger também os métodos eletromagnéticos, que prospectam as estruturas de subsuperfícies, utilizando campos eletromagnéticos.
Métodos eletromagnéticos, com as técnicas AMT/MT (Audiomagnetotelúrico/Magnetotelúrico) e TDEM (Time Domain Electromagnetic), têm capacidade de penetração no solo muito maior do que as obtidas com o método da eletrorresistividade, utilizando as Sondagens Elétricas Verticais (SEV), com arranjo de Wenner ou de Schlumberger. Os métodos eletromagnéticos, originalmente utilizadas apenas em projetos de eletrodos de aterramento de sistemas de transmissão HVDC, já vêm sendo aplicadas no Brasil, em projetos de sistemas de aterramento de instalações de grande porte.
Considerando que, no âmbito da engenharia elétrica, a quase totalidade das campanhas de sondagem geoelétrica é conduzida utilizando a técnica da SEV, vamos nos limitar a ela neste artigo.
O método da eletrorresistividade baseia-se na aplicação de um campo elétrico na superfície do solo, que dá origem à circulação de correntes elétricas em subsuperfície. As correntes injetadas no solo (I) e as diferenças de potenciais na sua superfície (∆V) são medidas. A relação ∆V/I resulta em uma resistência aparente, associada ao volume de solo prospectado pelo arranjo específico de eletrodos de corrente e de tensão. Pela técnica da SEV, as curvas de resistividades aparentes são correlacionadas com os espaçamentos de sondagem, determinados pelo arranjo de eletrodos de corrente e de tensão utilizados, sendo os arranjos de Wenner e de Schlumberger, os mais conhecidos. Quanto maior o espaçamento dos eletrodos de corrente, maior é a profundidade prospectada. A Perfilagem de Poços é um recurso complementar, que permite a medição direta ou indireta de diversos parâmetros ao longo de toda a extensão de um poço perfurado no solo. Quando se utiliza uma sonda indutiva, tem a vantagem de resultar em um modelo não inferido, como são os modelos obtidos a partir da SEV. Além dos
campos elétricos ou eletromagnéticos aplicados, a sonda pode medir outros parâmetros, como IP, SP, temperatura, radioatividade etc.
A resistividade aparente é a resistividade do solo obtida por um método de sondagem geofísica, a partir da superfície do solo, correspondendo à médias volumétricas da resistividade do meio amostrado. As curvas de resistividades aparentes correlacionam as resistividades aparentes obtidas a partir de algum método de sondagem geoelétrica, com um parâmetro que pode ser relacionado
com a profundidade prospectada.
Uma campanha de sondagens geoelétricas rasas, utilizando a técnica da SEV com arranjos de Wenner ou de Schlumberger, produz um conjunto de resistências aparentes e de espaçamentos de eletrodos de medição correspondentes. As resistências aparentes multiplicadas pelos fatores geométricos associados ao arranjo de medição utilizado, dão origem às curvas de resistividades aparentes.
O procedimento recomendado pela norma NBR-7117/2020 é o de fazer uma filtragem da base de dados de campo, com a eliminação dos valores considerados não confiáveis (outliers) e, em
seguida, fazer a média geométrica de cada um dos espaçamentos de medição, de modo a se obter uma curva média, que possa ser invertida por meio de um software.
O resultado da inversão é modelo geoelétrico 1D (unidimensional, formado por camadas horizontais paralelas), considerado com representativo da área prospectada. Se informações adicionais
forem disponíveis (profundidade média do nível d ́água e/ou do embasamento, ou perfilagens de poços, por exemplo), elas podem ser consideradas no processo de inversão, de modo a viabilizar a construção
de um modelo geoelétrico mais representativo da área prospectada.
A Figura 2.1a apresenta um conjunto de curvas de resistividades aparentes, incluindo a curva média geométrica (vermelha), obtidas a partir de uma campanha de SEV com arranjo de Wenner (identificado
pela indicação AB/3 no eixo horizontal) e espaçamentos de até 128m, assim como o modelo geoelétrico 1D, obtido pela inversão da curva média (Figura 2.1b). Na Tabela da Figura 2.1b, o parâmetro ρ é a resistividade aparente da camada (em Ωm), h é a espessura da camada e d é a profundidade acumulada (ambas em metros).
Observa-se que as curvas médias e inferida pelo modelo são semelhantes, mas não iguais, pois um modelo é sempre uma aproximação da realidade. Além do mais, há que se considerar que, os pontos da curva média contém erros, que podem ser associados à diversas origens (erros de medição, amostragem insuficiente, desvios inerentes às técnicas utilizadas, interferências etc.).
Figura 2.1: a) curvas de resistividades aparentes, incluindo a curva média geométrica (vermelha); b) curva média (preta), curva inferida pela inversão (vermelha) e modelo geoelétrico (linha azul e tabela).
Na segunda parte deste artigo, vamos tratar sobre as 3 Curvas Sintéticas de Resistividades Aparentes. Não perca.
