Associação Profissional Sulbrasileira de Geólogos (APSG - https://apsgeo.com.br/)
Câmara Especializada em Geologia e Engenharia de Minas (CEGM – CREA-RS)
(TR) GEOFÍSICA POR MÉTODOS ELÉTRICOS
A Prospecção Geofísica constitui um grupo de técnicas não invasivas (não destrutivas, ou método indireto) de investigação do subsolo. Nessa perspectiva, as técnicas geofísicas medem os efeitos da variável distribuição de massa (material, ou magnética, ou radioativa), propagação de correntes elétricas, de campos eletromagnéticos, de ondas elásticas ou eletromagnéticas nas diferentes unidades geológicas que constituem a Terra (ou mesmo em outros planetas ou satélites naturais).
Os Métodos Elétricos são constituídos pelo grupo de técnicas que utilizam medir os efeitos de condução de correntes elétricas diretas injetadas no subsolo a partir da superfície, ou de poços de sondagem. Estas técnicas são aplicadas em investigações para diversos tipos de obras: locação e projeto de aterros sanitários, prospecção de aquíferos (hidrogeologia), identificação do topo rochoso sob o manto intemperisados, nível do lençol freático, percolação de água em barragens, monitoramento de plumas de contaminação, prospecção de minérios em geral, dentre outras.
A proposta deste artigo surge num momento em que o estado do Rio Grande do Sul investe vultuosos recursos para a locação, construção e regularização de poços tubulares profundos (água subterrânea). A proposta decorre do questionamento rotineiro que a APSG e a CEGM têm recebido de profissionais; decorre também da verificação de aplicações inadequadas, parciais ou limitadas das técnicas, tanto em serviços prestados à iniciativa privada, quanto a órgãos públicos.
Os objetivos deste artigo são para esclarecer a sociedade em geral sobre os principais aspectos da aplicação das Técnicas de Prospecção por Métodos Elétricos e propor uma espécie de “Termo de Referência” mínimo, como instrumento para minimização de não conformidades na aplicação, levantamento, processamento e interpretação dos dados.
O artigo busca uma linguagem simples, para que qualquer profissional não habilitado ou leigo possa compreender alguns parâmetros e procurar assistência técnica adequada.
MATÉRIA DE CAPA
.jpg)
PALAVRA DA PRESIDENTE
ARTIGOS
CIVIL
INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS
FISCALIZAÇÃO
Sobre as técnicas dos Métodos Elétricos
A tabela 1 abaixo mostra as principais técnicas que utilizam a condução de corrente elétrica a partir de eletrodos instalados na superfície. Estas técnicas utilizam 1-2 eletrodos (polos) para injeção de corrente (A e B) e 1-2 eletrodos (polos) para medida da diferença de potencial (ddp; M e N).
A técnica do Potencial Espontâneo (SP) detecta as ddp criadas pela distribuição de cargas nas diferentes partículas que compõem o solo/rocha. Estas medidas (mV) referem-se a um volume de material proporcional ao afastamento entre os eletrodos que somente podem ser interpretadas em nível de planta; ou seja, não fornecem informações em níveis de profundidade. Os valores de SP são sempre medidos durante a aplicação das demais técnicas, pois esses valores constituem o limite de detecção das ddp criadas pela injeção de correntes diretas.
As técnicas de SEV, CEL, TE e IP requerem a injeção de correntes elétricas a partir da superfície do terreno, a qual é normalmente fornecida por baterias veiculares. Os eletrodos responsáveis pela injeção da corrente elétrica (A e B) e os eletrodos a partir do quais a ddp é medida (M e N) são organizados regularmente em diferentes arranjos, dos quais os mais comuns são: Wenner α, Schlumberger e Dipolo-Dipolo. O SP é medido entre os eletrodos antes da injeção de corrente elétrica e descontado do valor de ddp registrada quando da aplicação de corrente.
A penetratividade (alcance em profundidade) dessas técnicas com injeção de corrente elétrica depende de uma série de fatores (ver Tabela 1), mas pode ser, preliminarmente, estimada para compor uma pseudo-seção. O quadro inferior da Tabela 1 demostra essa estimativa preliminar para definir o espaçamento máximo dos eletrodos num arranjo tipo Wenner α (a= ~150 m) com o uso de uma bateria de caminhão. Assim, a separação total máxima dos eletrodos externos (A e B) será de ~450 m (3a), considerando o limite de detecção de sinal imposto pelo potencial espontâneo. Para que se atinja profundidades preliminares maiores nessas condições, será necessário utilizar um gerador elétrico.
Tabela 1 – Síntese das características mais importantes das principais técnicas dos Métodos Elétricos.
A separação total máxima dos eletrodos externos (A e B) nas condições calculadas para a bateria de caminhão indicam que a profundidade (alcance) máxima para o último nível de investigação será de ~225 m (AB/2) para o arranjo de eletrodos Wenner α. A identificação da profundidade dos pontos iniciais de medida ao longo de um perfil (linha de levantamento) permite construir um corte, cujos valores de ddp medidos podem ser interpolados para gerar uma pseudo-seção com isolinhas ou níveis de cores das ddp.
A pseudo-seção constitui um mapa do efeito do fluxo, em subsolo, das correntes elétricas injetadas. Nesse sentido, é importante ressaltar que cada tipo de arranjo de eletrodos produz um tipo distinto de mapa em função da geometria e disposição espacial dos corpos geológicos presentes em profundidade. A figura 1 abaixo mostra os efeitos de distribuição da resistividade aparente medida sob diferentes tipos de arranjos de eletrodos para um mesmo corpo causador (corpo retangular com topo em 0,7 m e base em 2,8 m).
Figura 1 – Pseudo-seções de resistividade aparente produzidas por diferentes tipos de arranjos de eletrodos a partir de um mesmo corpo geológico causador. Para o arranjo Wenner, n=1 (1,5 m), n=10 (15 m). Fonte: M.H. Loke (2019) Geotomo Software Sdn Bhd.
As pseudo-seções da figura 1 mostram a dificuldade de sua interpretação direta, na medida em que constituem o efeito do fluxo da corrente elétrica tomado por meio de um método indireto. Tanto as resistividades aparentes, quanto as profundidades preliminares alcançadas em cada nível de investigação não são a resistividade e a profundidade real do corpo geológico causador!
É necessário que os resultados expressos por meio das pseudo-seções passem por um processo de inversão!
A inversão de dados geo-elétricos utiliza uma série de métodos (matemáticos) para calcular a melhor alternativa (ajuste) de geometria, disposição espacial e propriedades elétricas para os corpos geológicos causadores em função dos resultados expressos na pseudo-seções.
A inversão de dados geo-elétricos é passo fundamental para definição das profundidades mais aproximada dos corpos geológicos de interesse, bem como das suas propriedades elétricas. Os métodos (matemáticos) aplicados são/estão inseridos em aplicativos (softwares) disponíveis de forma livre, ou proprietária nas páginas das principais entidades, escolas, ou empresas que tratam de Inversão de Dados Geofísicos.
Sobre um “Termo de Referência” mínimo para a Geofísica por Métodos Elétricos
A proposição de um “Termo de Referência” mínimo busca não somente orientar profissionais e leigos, contratantes ou prestadores de serviço, em relação aos quesitos/parâmetros mínimos necessários aos projetos de investigação geofísica por métodos elétricos. Mas, busca também, proteger a sociedade e garantir a prestação de um serviço de qualidade, que cumpra com os objetivos contratados. Então, abaixo, segue um roteiro das condições e dos parâmetros mínimos a serem explicitamente descritos/caracterizados para o projeto e execução de serviços de levantamento geofísico por métodos geo-elétricos. Importante observar que alguns itens poderão ser acrescidos ou não atendidos conforme a técnica geo-elétrica adotada, ou conforme a aplicação a ser realizada.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
REYNOLDS, J. M. 2011. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics. John Wiley & Sons, England (UK), 696 pp.