Como Instalar um Piezômetro de Tubo Aberto (Casagrande): Passo a Passo
Para instalar um piezômetro de tubo aberto (Casagrande), você perfura até a cota de projeto, desce o tubo com o trecho perfurado, envolve esse trecho numa célula de areia, sela logo acima com bentonita, preenche o restante do furo, protege a boca e registra a cota dela. Depois vêm o desenvolvimento e o teste de resposta.
Vai instalar piezômetros em obra, aterro, barragem ou área contaminada no RS, SC, PR ou SP? Mande o projeto pelo WhatsApp e o nosso geólogo avalia a perfuração e a instalação.
O que é um piezômetro Casagrande e por que a instalação decide a leitura?
O piezômetro Casagrande é um tubo com um trecho perfurado envolto em areia e isolado por um selo de bentonita logo acima. Por isso ele mede a carga piezométrica naquele trecho, e não a média do furo, como descreve a dissertação da UFOP sobre instrumentação (Cerqueira, 2017).
Se o selo falha, a água de outras camadas entra no tubo e a leitura perde o sentido. O Manual do Empreendedor da ANA (vol. VII) resume: medir com confiabilidade exige isolar a área em volta do tubo acima da câmara de tomada de pressão.
É esse isolamento que separa o piezômetro do INA (indicador de nível d'água), que mede um nível médio. Veja a comparação em piezômetro, INA e poço de monitoramento: qual a diferença.
O que definir no projeto antes de perfurar?
O projeto define a profundidade de cada piezômetro, o comprimento da célula de areia, a espessura do selo e o traço da calda. Segundo a UFOP, esses valores não são fixos, e o trecho perfurado do Casagrande tem "geralmente" cerca de 1 m por célula de areia.
Componente | Função | O que define |
Tubo (PVC, metálico ou geomecânico) | Leva a água do trecho perfurado até a boca | Diâmetro de projeto |
Trecho perfurado ou tubo-filtro | Deixa a água entrar no ponto medido | Geralmente cerca de 1 m; Hvorslev se o tempo de resposta importa |
Tela geotêxtil | Evita a entrada de finos | Dispensável se filtro e pré-filtro seguirem a NBR 12.212 |
Célula de areia (pré-filtro) | Envolve o trecho perfurado | Altura e granulometria de projeto |
Selo de bentonita | Isola o trecho medido das camadas de cima | Espessura conforme projeto |
Calda de cimento e bentonita ou solo local | Preenche o furo acima do selo (e o fundo, se passou da cota) | Traço de projeto |
Tubo de proteção e base de concreto | Protege a boca e o ponto de medição | Diâmetro conforme o número de câmaras |
Fonte da tabela: UFOP (Cerqueira, 2017), itens 2.3.1.2 e 2.3.2.2. A UFOP cita um tubo de proteção de 4" como exemplo, não como regra.
Confira a exigência do estado. Em Minas Gerais, a Portaria IGAM 48/2019 (art. 53, III) dispensa de autorização de perfuração os piezômetros e INAs com revestimento de até 2 polegadas em empreendimento já regularizado. Para outros estados, veja se o poço de monitoramento precisa de outorga.
Como instalar um piezômetro de tubo aberto, passo a passo?
O roteiro segue a dissertação da UFOP. Os passos 7 a 9 são feitos enquanto o revestimento é retirado.
Pré-furo: perfure até a profundidade de projeto e registre materiais, níveis d'água, umidade, plasticidade e resistência das camadas.
Coluna de tubos: monte os tubos perto do furo, com cola ou rosca, no diâmetro de projeto.
Trecho perfurado: use tubo perfurado, ranhurado ou tubo-filtro pronto, no comprimento de projeto.
Geotêxtil: envolva o trecho perfurado para barrar os finos (dispensável nas condições da tabela).
Fundo do furo: se o furo passou da cota, preencha o fundo com calda de água, cimento e bentonita, injetada de baixo para cima em baixa pressão.
Descida da coluna: desça os tubos pelo furo revestido, com o wireline da perfuratriz, controlando a cota da base.
Célula de areia: lance a areia com cuidado pela boca, na altura e granulometria de projeto, conferindo a cota com trena presa a um vergalhão.
Selo de bentonita: logo acima da célula. Em furo raso, lascas ou pelotas lançadas pela boca; em furo profundo, bentonita diluída levada por mangote.
Preenchimento: complete o furo acima do selo com solo do local ou calda de cimento e bentonita, no traço de projeto.
Proteção da boca: instale um tubo metálico de proteção engastado em base de concreto.
Cota da boca: marque o ponto de medição e amarre a cota a um datum.
Desenvolvimento e teste de resposta: confira se o piezômetro responde à formação antes da série de leituras.
Como registrar a cota da boca do piezômetro?
A cota da boca do piezômetro deve ser registrada, amarrada a um datum e verificada ao longo do tempo, segundo a UFOP. Todas as contas partem dela.
O manual de campo do USGS (TM 1-A1) recomenda ponto de medição permanente e marcos de referência próximos, para perceber se o ponto se mexeu. Para comparar níveis entre piezômetros, a cota deve vir de nivelamento.
A cota piezométrica é a cota da boca menos a profundidade medida do nível. Entre dois piezômetros, o gradiente hidráulico é i = Δh/L, a diferença de carga dividida pela distância, como na Lei de Darcy (Freeze e Cherry, cap. 2).
Exemplo ilustrativo com dois piezômetros a 35 m um do outro:
Item | PZ-01 | PZ-02 |
Cota da boca | 102,35 m | 101,10 m |
Profundidade do nível | 4,80 m | 4,25 m |
Cota piezométrica | 102,35 − 4,80 = 97,55 m | 101,10 − 4,25 = 96,85 m |
A diferença de carga é 97,55 − 96,85 = 0,70 m, e o gradiente fica i = 0,70 ÷ 35 = 0,02, com fluxo do PZ-01 para o PZ-02, se os dois trechos perfurados estiverem na mesma camada.
Se a boca do PZ-01 for cortada 0,20 m e a cota não for atualizada, a sonda passa a medir 4,60 m e a conta dá 102,35 − 4,60 = 97,75 m. O gradiente sobe para 0,90 ÷ 35 ≈ 0,026 sem mudança real na água.
Veja a conta completa em carga piezométrica: fórmula e exemplo e o procedimento de campo em leitura de piezômetro: como converter em cota e poropressão.
Como desenvolver e testar a resposta do piezômetro?
O desenvolvimento e o teste de resposta confirmam que o trecho perfurado está em contato hidráulico com o solo antes da série de leituras. Não encontramos protocolo normativo brasileiro específico para o Casagrande, então o procedimento sai do projeto.
Uma referência aberta é o slug test do USGS (GWPD 17): muda-se o nível d'água de forma rápida e mede-se a velocidade da volta. Pré-filtro, efeito de película (skin) e desenvolvimento ruim afetam o resultado.
Pela formulação de Hvorslev citada pela UFOP, o tempo básico é T = A/(F·k) (área do tubo, fator de forma da célula e permeabilidade). Em T, o nível equaliza 63%; 90% leva cerca de 2,3·T. Em solo pouco permeável, uma leitura cedo demais pode parecer estável quando ainda está subindo.
Dá para instalar o piezômetro já pensando na automação?
Dá, e vale decidir isso na instalação. A UFOP descreve a automação do Casagrande com um transdutor ou sensor de corda vibrante, saturado e calibrado, descido até cerca de 30 cm acima da base do tubo, com a cota registrada, proteção contra raios e datalogger.
Deixe espaço para o sensor e o cabo e preveja a correção barométrica, porque o sensor não ventilado responde à pressão do ar. Veja o passo a passo em automação de piezômetros: como automatizar o Casagrande sem perfurar de novo.
Erros comuns que inutilizam a leitura
Boa parte dos problemas de leitura de um piezômetro nasce na instalação. Estes são os que mais vemos em campo:
Selo curto ou fora da cota: a água de outras camadas entra, e o piezômetro passa a se comportar como um INA.
Fundo do furo aberto: o furo passou da cota e não recebeu calda, ligando o trecho medido às camadas de baixo.
Cota da base sem controle: a célula de areia fica fora da camada que o projeto queria medir.
Leitura cedo demais: em solo pouco permeável, o tubo demora a equalizar.
Finos no tubo: sem geotêxtil ou pré-filtro adequado, o trecho perfurado pode colmatar.
Boca sem proteção: um tubo quebrado ou cortado muda o ponto de medição e todas as cotas seguintes.
Biogás em aterro: uma monografia que cita Cepollina et al. (2004) relata espuma e falso nível de chorume na sonda do Casagrande (fonte secundária).
Sem cotas bem amarradas também não sai um mapa potenciométrico confiável. Em aterros, veja piezômetros em aterro sanitário: nível de chorume, poropressão e Ru.
Como a PAAS e o HIDROPAAS ajudam
A PAAS perfura e instala piezômetros e poços de monitoramento só no RS, em SC, no PR e em SP, com ART (Anotação de Responsabilidade Técnica). Também faz plano de monitoramento, leituras, levantamento de níveis, mapa potenciométrico, relatório técnico com ART e a outorga de rebaixamento de lençol, remota, em todo o Brasil. Desde 1985, com o geólogo Chert Bobsin (CREA-RS) como responsável técnico.
Depois da instalação, o HIDROPAAS faz a leitura automática, sem depender de ida a campo a cada medição. Um sensor de nível hidrostático no tubo do Casagrande, ou a leitura de um piezômetro de corda vibrante já instalado, envia dados contínuos para a plataforma web e o app, com nível, poropressão (kPa ou m.c.a.), cota piezométrica e Ru, correção barométrica, relatório e exportação em Excel ou CSV.
Já monitoramos os piezômetros de um aterro sanitário: nível do líquido, poropressão em kPa, Ru e cota piezométrica calculados automaticamente. Os limites de atenção e alerta são definidos pelo projetista ou responsável técnico; o HIDROPAAS mede, calcula, avisa e gera o relatório, num projeto personalizado para cada rede.
Perguntas frequentes
Qual a profundidade de um piezômetro Casagrande?
Não existe profundidade padrão. É a do ponto que o projeto quer medir, com o trecho perfurado dentro dessa camada, geralmente com cerca de 1 m por célula de areia. Se o furo passar da cota, o fundo é preenchido com calda de cimento e bentonita.
Para que serve o selo de bentonita no piezômetro?
O selo isola o trecho perfurado das camadas de cima, para que o piezômetro meça a carga só naquele ponto. Sem ele, a água de outras camadas entra no tubo e a leitura vira um nível médio, como a de um INA. A espessura é definida no projeto.
Qual a diferença entre instalar um piezômetro e um INA?
No Casagrande, o trecho perfurado é curto, fica numa célula de areia e tem selo de bentonita acima. O INA é ranhurado em quase todo o comprimento, liga camadas diferentes e mede o nível médio. Por isso o INA não mede a poropressão de um ponto.
Precisa de autorização para instalar piezômetro?
Depende do estado. Em Minas Gerais, a Portaria IGAM 48/2019 dispensa de autorização de perfuração os piezômetros e INAs de até 2 polegadas em empreendimento já regularizado. Nos outros estados, confira a regra no órgão gestor antes de perfurar.
A PAAS instala piezômetros em qualquer estado?
Não. A perfuração e a instalação são feitas só no RS, em SC, no PR e em SP. A outorga de rebaixamento de lençol é feita de forma remota em todo o Brasil, e o HIDROPAAS lê piezômetros já instalados com o sensor ou a interface adequada.
Dá para automatizar um piezômetro Casagrande depois de instalado?
Sim. A literatura técnica descreve a descida de um transdutor ou sensor de corda vibrante, saturado e calibrado, até cerca de 30 cm acima da base do tubo, ligado a um datalogger. Como o tubo é aberto à atmosfera, a leitura precisa de correção barométrica.
Monitore seus piezômetros com o HIDROPAAS
Com os piezômetros instalados, a leitura pode ser contínua e com alerta. Veja o guia de monitoramento de piezômetros do HIDROPAAS e a comparação piezômetro de corda vibrante x Casagrande.
Veja também
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 poços da PAAS.
Trabalha com perfuração de poços desde os 15 anos. A PAAS atua desde 1985, com geólogo responsável em cada projeto, e conduz perfuração, outorga e licenciamento de poços em todo o Brasil. Conheça a trajetória · LinkedIn.
Um piezômetro Casagrande tende a medir o ponto certo quando célula de areia, selo de bentonita e cota da boca são bem feitos. Mande quantos piezômetros você precisa, a profundidade e o que a licença ou o projeto pede, e montamos a instalação no RS, SC, PR ou SP e o monitoramento: fale com um especialista no WhatsApp (51) 99289-2188.
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