ITEM B
Medidas de Pressão D’Água
ITEM B
Introdução
As medidas de nível d’água no lençol, pressão neutra interna do
solo e pressões em junta são determinados por piezômetros.
O termo piezômetro é usado para indicar um dispositivo que é
selado no interior do subsolo para responder a variação da
pressão do subsolo ao redor dele e isolado de outros estratos.
Medidores de nível d’água são utilizados para controle da
estabilidade dos maciços tais como aterro, barragens, túneis,
taludes naturais ou escavações bem como na estabilidade das
estruturas de concreto em barragens, radiers, etc.
O desenvolvimento contínuo das técnicas de medição têm
ocorrido paralelamente ao progresso da Geotecnia.
ITEM B
Existem duas famílias de piezômetros
A) Piezômetros de tubo aberto
B) Piezômetros de resposta rápida.
ITEM B
Croqui de um Piezômetro
Casagrande
ITEM B
Usina Hidrelétrica de Itá
Rio Uruguai: Piezômetro de
Casagrande com Manômetro
ITEM B
Piezômetro Casagrande
Vantagens:
Desvantagens:
Simplicidade para realizar
leituras;
Resposta lenta;
Baixo custo;
Interferência do tubo vertical
com a execução do aterro;
Montagem facilitada;
Permite verificação do
funcionamento;
Permite ensaio de
permeabilidade ao
longo do tempo.
Sujeito a entripamento;
Atrito negativo em aterros de
grande altura, requerendo a
utilização do tubo de
proteção externa com luva
telescópica;
Perigo de seccionamento do
tubo durante a construção,
operação ou quebra do tubo.
ITEM B
Croqui de Medidor de
Nível d´água
ITEM B
ITEM B
Croqui de Piezômetro
Pneumático
ITEM B
Painel da Leitora
ITEM B
a) Pressão atuante no Piezômetro
P0 > P1
Manômetro
P1
Válvula de injeção
Pressão d'água
P
0
Válvula de descarga
Sensor de saída
Diafragma
Esquema do piezômetro
Pneumático
b) injeção da pressão no equipamento de leitura
P <P
0 1
Manômetro
P1
Válvula de injeção (aberta)
Pressão d'água
P
0
Válvula de descarga (fechada)
Sensor de saída
Diafragma
c) Leitura da pressão d'água
P0 = P1
Manômetro
P1 = Leitura de pressão d'água
Válvula de injeção (fechada)
Pressão d'água
Equilíbrio de Pressões no
Diafragma
P0
Válvula de descarga (aberta)
Diafragma
Sensor de saída
ITEM B
Características do
Equipamento apresentado
pelo IPT.
ITEM B
Terminal de leitura
argila
Tubo pneumático
Bentonita + cimento
areia
Piezômetro
Instalação típica.
ITEM B
Piezômetro Pneumático
Vantagens:
Desvantagens:
Resposta rápida;
Impossibilidade de deaeração e
de leitura de pressão
negativa;
Permite centralização;
Não requer saturação na
tubulação (uso de gás
nitrogênio).
Leituras não instantâneas ;
Perda de carga na tubulação
(implicando em operação
demorada para longa
distância);
Pode entrar contaminantes no
circuito.
ITEM B
ITEM B
Piezômetro Elétrico
Vantagens:
Desvantagens:
Tempo de resposta
pequeno;
Alto custo;
Alta sensibilidade;
Facilidade de
centralização;
Unidade de leitura portátil e
com memória;
Permite monitoração
contínua.
Exige aterramento (está sujeito a
descargas atmosféricas).
ITEM B
BUREAU - EMBÚ
Depósito de Materiais Inerte
Cotas Piezométricas (m)
PIEZÔMETROS ELÉTRICOS
765,0
769
764,5
768
764,0
767
763,5
766
763,0
765
762,5
764
762,0
763
761,5
762
761,0
07/03/06
08/03/06
09/03/06
10/03/06
11/03/06
12/03/06
13/03/06
14/03/06
15/03/06
16/03/06
17/03/06
Data
PE01-cota piez.
PE05 -cota piez.
Aterro
18/03/06
761
19/03/06
ITEM B
Condução dos cabos
ITEM B
Piezômetros Hidráulicos
- Utilizado na Barragem Três Marias - CEMIG;
Barragem Chavantes - CESP
- Atualmente não está sendo utilizado
Piezômetros Fibra Ótica
- Tendência para futuro
- Brasil: Experimental (COPEL) – PETROBRAS CENPS
- Alto custo
- Sistema de Aquisição
ITEM B
Sistema de aquisição de
dados.
ITEM B
Piezômetro
Tipo
Casagrande
Casagrande
Elétrico
Elétrico
Piezômetro
Hidráulico
Idem
c/ bulbo de I = 60 cm, d = 15
cm, 1,5 cm
c/ 150 m de tubo de 3 mm
e manômetro Hg de 3mm
c/ bulbo (idem)
c/ transdutor elétrica na célula
piezométrica
c/ bulbo (idem)
c/ transdutor e c/ 100 cm3
de ar na célula
c/ bulbo (idem)
Hidráulico 10 cm x 4,5 cm
diâmetro
c/150 m de tubo de nylon e
manômetro
Hg 3 mm
c/ transdutor no lugar do
manômetro
V
10-4 cm5/g
F
(cm)
T
(horas)
17650
180
820
35
180
1,6
0,05
180
0,002
400
180
19
35
40
7,3
7
40
1,5
Tabela I. (Apud Vaughan, 1973). Os valores apresentados foram calculados para
C = 0,05 (95% de equalização) e coeficiente de permeabilidade (K = 10-8 cm/s).
TIME LAG – TEMPO DE RESPOSTA
ITEM B
ITEM B
PZ
Ho (t=0)
d
N.A. antes do
ensaio
Hi=f(ti)
Exemplo de Dimensionamento:
D
L
Trecho de medida abaixo do NA
ITEM B
Medidas de Vazão
Descrição
As medidas de vazão são realizadas para controle de fluxo.
Em barragens é um instrumento de controle complementar
ao piezômetro, sendo de grande interesse coletar os fluxos
efluente localizado e total.
Em outras estruturas a estabilidade é garantida se a condição
de fluxo for estável, efetuando-se medições em drenos, poços
ou canais.
Em geral, para fluxos normais é suficiente o uso de vertedores
triangulares (vazões baixas) e vertedores retangulares ou
trapezoidais.
A vazão é determinada com a utilização da equação de regime
de escoamento uniforme em condutos livres.
ITEM B
Vertedor Triangular
a=90º
a)Thomson
Q=1,40.h5/2
Sujeito a: 0,05<h<0,38m,
P>3h,b>6h
b)Gouley e Crimp
Q=1,32.h2,48
Sujeito a:
0,05<h<0,38m,P>3h,b>6h
ITEM B
Vista do medidor de vazão MV-01 (vazão em 10/01/08
Q = 896,5 l/s) – UHE BARRA GRANDE.
ITEM B
Modelo 4675LV-Geokon com sistema de flutuador conectado
a sensor de corda vibrante.