Piezômetros na mineração: tudo o que você precisa saber

As barragens de mineração são estruturas projetadas para a contenção e acumulação de resíduos, sólidos e/ou líquidos, provenientes dos processos de beneficiamento mineral. Geralmente são construídas com aterro ou com os próprios rejeitos produzidos pela atividade mineral, sendo que sua construção seguindo as melhores práticas de engenharia e monitoramento constante, com piezômetros ou outro são essenciais para garantir a estabilidade da estrutura, e a segurança de pessoas, comunidades e o meio ambiente.

Vamos abordar a importância da auscultação de uma barragem de mineração por meio da instrumentação geotécnica, visando realizar um monitoramento a longo prazo das condições de estabilidade no interior da estrutura. Um dos principais métodos de instrumentação geotécnica é a utilização de piezômetros, essenciais para medir e monitorar o nível de água subterrânea em barragens de mineração.

Mas afinal, o que são piezômetros e como eles funcionam?

Piezômetros são instrumentos que coletam dados vitais sobre a saúde da estrutura e monitoram a variação de poropressão da água em determinados pontos da estrutura. A palavra piezômetro é derivada do grego “piezo” (πιέζω), que significa “apertar/pressionar” e “métron” (μέτρον), que significa “medir”. São capazes de medir a pressão hidrostática através da pressão da água contida no solo (poropressão). Em geotecnia, estamos interessados em medir e monitorar a pressão exercida pela água ou rejeito de mineração sobre a estrutura de contenção, utilizando a medida da poropressão para se determinar a tensão efetiva sobre a estrutura.

Piezômetros são sensores que auxiliam na medição do nível de água subterrânea e no monitoramento do nível d’água em poços ou tubos, registrando sua variação ao longo do tempo. Essa medição é essencial para entender o comportamento do solo e determinar a saúde de uma estrutura de contenção. Piezômetros podem ser instalados em diversos pontos ao longo da estrutura, e fazer a medição da pressão a diferentes profundidades.

Leituras em piezômetros manuais são feitas em campo, com o auxílio de um medidor de nível d’água, como uma trena pio ou trena a laser. Os piezômetros automatizados são conectados a um transdutor que converte a pressão hidrostática em um sinal elétrico, que é transmitido para um sistema de monitoramento para análise e registro. 

Qual a importância dos piezômetros para barragens de mineração?

Os piezômetros são uma ferramenta vital para garantir a estabilidade e segurança das barragens de mineração. Eles permitem monitorar o nível de água subterrânea e a pressão hidrostática, informações importantes para analisar e prever possíveis problemas de estabilidade, como vazamentos ou deslizamentos. Além disso, os piezômetros também podem ser usados para avaliar a eficiência de sistemas de drenagem e para medir a infiltração de água na barragem. A detecção precoce desses problemas permite que as equipes de geotecnia tomem medidas preventivas para corrigir o problema antes que cause danos significativos. Além disso, o monitoramento contínuo da pressão hidrostática pode ajudar a identificar tendências, realizando uma análise preditiva da saúde da estrutura. Desta forma, visa-se garantir a segurança da barragem, das pessoas e do meio ambiente, contribuindo para o desenvolvimento sustentável da indústria mineral.

Quais as vantagens e desvantagens dos piezômetros para barragens de mineração?

Entre as vantagens dos piezômetros para barragens de mineração, destacam-se a precisão e confiabilidade das medições, a possibilidade de monitorar a barragem continuamente ao longo do tempo, o baixo custo e a capacidade de medir a pressão hidrostática em diferentes pontos da barragem, garantindo uma malha de cobertura alta que proporciona maior confiabilidade nas análises. Podem ainda ser conectados a sistemas de monitoramento remoto e automatizado, aumentando a regularidade das coletas e agilidade na análise dos dados. Desta forma, os piezômetros são uma ferramenta essencial para identificar desequilíbrios e possíveis problemas estruturais e tomar medidas preventivas e preditivas, garantindo sua estabilidade.

Por outro lado, a instalação e manutenção dos piezômetros pode ser um desafio, especialmente em barragens localizadas em áreas remotas ou com condições adversas. Em estruturas onde a coleta dos dados é feita manualmente, este processo de coleta pode demandar muito tempo e o uso de extensa mão-de-obra, além de a coleta dos dados ser feita em intervalos irregulares e com espaçamento entre as leituras muito grande, geralmente superior a um dia.

É recomendado fazer a automatização do sistema de instrumentação geotécnica em sua estrutura para que as coletas sejam feitas em tempo real, intervalos regulares e sem expor trabalhadores ao trabalho sobre uma barragem de rejeitos. Entre em contato com a Geomin para maiores informações ou cotação para automatização de instrumentos em sua estrutura.

Importância da escolha de piezômetros de qualidade para barragens de mineração 

A escolha de piezômetros de qualidade é fundamental para garantir a segurança das barragens de mineração. É importante que eles sejam confiáveis, robustos, de alta qualidade, com alta precisão e acurácia, e tenham um range bem definido com alta resolução para se obter dados significativos. Leituras com baixa precisão podem levar a erros na interpretação dos dados e, consequentemente, à tomada de decisões equivocadas. Piezômetros de baixa qualidade podem ser mais propensos a falhas técnicas, o que pode levar a interrupções no monitoramento da barragem e, em casos graves, a falhas na barragem. Além disso, é importante verificar se o fabricante do piezômetro oferece suporte técnico e garantia, para garantir que o equipamento seja mantido em bom estado e possa ser reparado em caso de falhas. 

Ao escolher os instrumentos a serem instalados em uma estrutura, os engenheiros geotécnicos devem estar atentos à vários aspectos (SME Mining Engineering Handbook, 2021):

• Resolução: é o menor valor numérico que o instrumento é capaz de medir.
• Alcance (range): a área entre os limites inferior e superior de uma escala de medição. Um maior alcance geralmente pode ser obtido em detrimento da resolução.
• Acurácia: representa o quão próximo um instrumento é capaz de fazer a medição quando comparado ao valor verdadeiro  
• Precisão: representa a repetibilidade de medições em relação a uma média
• Conformidade: é a característica de o instrumento afetar a medida a ser realizada ou não
• Robustez: é a habilidade de o instrumento funcionar adequadamente sob condições adversas ou extremas
• Confiabilidade: representa a confiança e qualidade dos dados obtidos

A escolha de piezômetros de qualidade aumenta a segurança da barragem e reduz o risco de falhas, mantendo a estabilidade e a integridade da estrutura da barragem.

Tipos de piezômetros 

Piezometros são instrumentos capazes de medir a poropressão no local onde estão instalados, respondendo à pressão de água na estrutura. Alguns piezômetros utilizam um diafragma impermeável, que quando submetido à pressão, sofre certa deformação, que é medida através de diferentes tipos de mecanismos a depender do tipo do piezômetro. Os principais tipos de piezômetros que utilizam este sistema são: piezômetros de corda vibrante, piezômetros pneumáticos e piezômetros eletrônicos. Os piezômetros casagrande são o modelo mais simples e não utilizam um diafragma para medição da poropressão.

A definição do tipo de piezômetro a ser instalado pode depender de vários fatores, sendo necessário entender o funcionamento de cada um e em quais situações e estruturas cada um é mais adequado. Existem diferentes tipos de piezômetros, cada um com suas próprias características e limitações. A escolha do tipo correto de piezômetro é crucial para garantir a precisão das medições e a eficiência no monitoramento da barragem.

A escolha do tipo correto de piezômetro, a integração com outros sistemas de monitoramento, a realização de manutenções regulares e a verificação periódica dos equipamentos são alguns dos aspectos que precisam ser considerados para garantir o funcionamento adequado dos piezômetros.

A seguir podemos conhecer um pouco mais sobre os diferentes tipos de piezômetros:

Piezômetros casagrande

Os piezômetros tipo casagrande são os piezômetros mais simples e amplamente utilizado na indústria, sendo instalados em um tubo vertical, ranhurado ou perfurado em um ou mais pontos, pelos quais há fluxo de água. Quando submetidos a uma determinada carga piezométrica, provocam elevação do nível d’água no interior do tubo.

A medição do nível d’água é feita de forma manual, a partir da superfície, geralmente por meio de um medidor de nível d’água tipo trena pio ou trena a laser. A medição da coluna d’água corresponde à poropressão da água na profundidade onde o filtro poroso é instalado.

O princípio de funcionamento do piezômetro casagrande segue a lei de Pascal, que diz que a pressão hidrostática em um ponto é igual à profundidade multiplicada pela densidade do fluido e pela aceleração da gravidade, sendo possível medir a pressão hidrostática no interior da barragem. 

∆P= ρ.g.∆h

Esta variação de pressão deve ser somada à pressão atmosférica para se obter a pressão total no tubo.

Ptubo=Patm+ ρ.g.h

onde ΔP = variação de pressão [Pa], g = gravidade [m/s²], Δh = profundidade [m], ρ = densidade (kg/m³)

A instalação do piezômetro casagrande requer que o filtro poroso seja instalado em uma camada permeável de areia. Acima desta camada, o tudo é selado por uma combinação de camadas de bentonita e argamassa. 

As principais vantagens dos piezômetros casagrande são: 

– São instrumentos simples

– Baixo custo de instalação e manutenção

– Podem ser usados para coletar amostras de água ou rejeito

– São confiáveis, se devidamente instalados e com manutenção frequente

– Possuem boa acurácia

As principais desvantagens dos piezômetros casagrande são: 

– O tempo de resposta a um aumento/diminuição de pressão é longo

– Frequência de medições em intervalos longos (dia)

– Material fino pode entrar no tubo e causar entupimento

– Não podem ser usados para medir poropressões negativas

– Necessidade de ir ao local para efetuar a medição

– Baixa precisão nas leituras, quando realizadas manualmente

É possível, e recomendado, que seja feita a automatização dos tubos casagrande presentes em uma estrutura de contenção, visando maior precisão, regularidade e confiabilidade na leitura dos dados. Há diversos tipos de transdutores que podem ser utilizados para realizar medição automatizada da poropressão em um tubo casagrande, como veremos a seguir.

Piezômetros eletrônicos

São instrumentos que fazem uso de transdutores piezo-resistivos para leitura automatizada da poropressão, e nível d’água, na estrutura. Materiais piezo-resistivos possuem a capacidade de variar sua resistência quando submetidos a um esforço mecânico. O piezômetro eletrônico piezo-resistivo é inserido no tubo casagrande e instalado na camada permeável de areia. 

O princípio de funcionamento do piezômetro eletrônico piezoresistivo se dá pela medição da poropressão através de um circuito elétrico chamado “ponte de Wheatstone”, compreendido por um circuito formado por quatro resistências, conforme figura abaixo. A tensão nos trechos AC e AD é a mesma (R₁.i₁ = R₂.i₂) e o mesmo ocorre nos trechos CB e DB (R₃.i₁ = R₄.i₂). Em geral, uma das resistências é desconhecida e o circuito pode variar as demais resistências, até que o galvanômetro interno (trecho CD) indique tensão (ou corrente) nula no sistema, estando a ponte em equilíbrio. Desta forma, é possível medir a poropressão da água por meio da variação da resistência no circuito elétrico, através da relação R₁*R₄ = R₂*R₃.

O piezômetro é conectado à superfície por meio de um cabo, e as leituras da poropressão são feitas através de um transdutor de pressão e registradas por meio de um datalogger local que fica na superfície. O instrumento é fornecido devidamente calibrado.

As principais vantagens dos piezômetros eletrônicos piezo-resistivos são: 

– São instrumentos simples, com baixo custo de instalação e manutenção

– Alta durabilidade mecânica

– São resistentes a impactos mecânicos e baixa necessidade de recalibração

– São confiáveis, se devidamente instalados e com manutenção frequente

– Possuem boa acurácia e precisão

– Suportam cabeamento em ambientes úmidos, comuns em aplicações geotécnicas

– Alta confiabilidade

– Alta taxa de resposta a variações de poropressão

– Frequência do sinal imune a efeitos relacionados ao cabo (comprimento, resistência, umidade, etc.)

As principais desvantagens dos piezômetros eletrônicos piezoresistivos são: 

– Não podem ser usados para medir poropressões negativas

– Não são completamente imunes a descargas elétricas externas

Piezômetros de corda vibrante (VW)

Piezômetros de corda vibrante possuem um fio tensionado, preso em uma extremidade e conectado a um diafragma metálico na outra extremidade, geralmente na base do furo. Quando submetido à poropressão da água, o diafragma sofre uma deflexão, ou é deformado, causando vibrações no fio, de forma que é possível medir a pressão hidrostática no ponto de instalação.  A frequência de ressonância do fio é proporcional à tensão do fio. Esta frequência induz uma corrente alternada no circuito, sendo detectada por um datalogger local e convertido em pressão. Pelo fato de necessitarem de pouco volume de água para realizarem medidas de variação de poropressão, possuem um tempo de resposta muito rápido.

Piezômetros de corda vibrante (VW) realizam leituras segundo a unidade B, sendo uma unidade de vibração e se relaciona com a vibração da corda vibrante (Hz) interna do piezômetro de corda vibrante pela relação:

B=Hz21000

Cada piezômetro de corda vibrante possui um range de operação, em kPa, e certificado de calibração próprio que possibilita a conversão da unidade B em unidades de pressão kPa. O cálculo da pressão hidrostática atuante em cada um dos piezômetros instalados é feito pela equação:

P=C.F.  Li-Lc-TkTi-Tc+S0-S        [kPa]

Onde:

P é a pressão em kPa;

C.F. é o fator de calibração linear em kPa/B;

Lc é a leitura do sensor em B;

Li é a leitura inicial do piezômetro em B;

Tk é o fator de correção térmico em kPa/C;

Tc é a temperatura do sensor em C, medida por um termistor embutido;

Ti é a temperatura inicial do piezômetro em C;

S0 é a pressão barométrica no ato da instalação em kPa;

S é a pressão barométrica no instante da leitura Lc em kPa.

Deve-se então converter as leituras dos piezômetros, em unidade de pressão (kPa), para cota de nível da água, sendo feito pela seguinte equação:

Cota de nível  d’água=CPP+P/γ

Onde:

CPP é a cota da pedra porosa do piezômetro VW

P é a pressão em kPa;

é o peso específico da água ( 9.81kN/m³)

Estes instrumentos tem a particularidade de poderem ser inseridos diretamente no solo, sem necessidade de perfuração e tubo específico, sendo capazes de medir a poropressão do solo diretamente. Podem também ser instalados em tubos casagrande. Um filtro poroso é instalado junto ao diafragma de modo a prevenir que partículas entrem em contato com o diafragma.

As principais vantagens dos piezômetros de corda vibrante são: 

– Leitura de frequência dos piezômetros de corda vibrante são imunes a descargas elétricas externas

– Suportam cabeamento em ambientes úmidos

– Alta confiabilidade

– Alta taxa de resposta a variações de poropressão

– Frequência do sinal imune a efeitos relacionados ao cabo (comprimento, resistência, umidade, etc.)

– Podem ser instalados em tubos casagrande ou em furos totalmente preenchidos, sem a necessidade de um filtro de areia, simplificando a instalação

As principais desvantagens dos piezômetros de corda vibrante são: 

– Por ser um instrumento com princípio de funcionamento mecânico, ele é muito sensível a impactos, perdendo sua calibração 

– Dependendo da instalação, não é possível retirar o piezômetro e ele pode ser perdido caso seja necessário um novo alteamento ou recalibração

Se o piezômetro for instalado acima do nível do lençol freático, em um furo vazio, a poro-pressão do solo pode ser negativa e a água no piezômetro pode ser puxada para fora e propiciar a entrada de ar, fazendo com que o dispositivo passe a não funcionar corretamente.

Uma boa alternativa aos piezômetros de corda vibrante, que não possuem tanta sensibilidade ao impacto, são os piezômetros eletrônicos piezoresistivos.

Piezômetros pneumáticos

O princípio de funcionamento dos piezômetros pneumáticos se dá pela variação de pressão exercida sobre um diafragma ao se injetar gás comprimido, medindo-se então a poropressão da água. O gás comprimido exerce pressão em um lado do diafragma enquanto a poropressão da água exerce pressão no outro. Quando a pressão exercida pelo gás é superior à poropressão da água, o gás escapa por um tubo auxiliar e o sistema para de injetar ar comprimido. Quando a poropressão da água consegue retornar o diafragma a sua posição de equilíbrio, a pressão do gás é igualada à poropressão da água, sendo a medição feita através de um leitor pneumático. 

As principais vantagens dos piezômetros pneumáticos são: 

– Fabricados a partir de materiais plásticos, não corrosivos, garantindo maior durabilidade e robustez em ambientes como barragens de mineração;

– Não há presença de componentes eletrônicos;

– Não há necessidade de calibração.

– Resposta rápida a variações de poropressão da água

As principais desvantagens dos piezômetros pneumáticos são: 

– Leituras podem ser demoradas e demandam profissional especializado para interpretação;

– Requer que o sistema esteja sempre limpo e livre de materiais finos;

– Requer um uso regular para manter o diafragma funcionando corretamente;

– Não é capaz de medir poropressões negativas;

– Requer fornecimento de gás comprimido (nitrogênio ou gás carbônico)

– Não pode ser conectado a um datalogger convencional para leituras automatizadas;

Piezômetros hidráulicos

Os piezômetros hidráulicos consistem em um filtro poroso que envolve um reservatório de água, que é separado de um manômetro por tubos flexíveis cheios de água. Os tubos são usados para circular água pelo sistema e retirar excesso de ar. Este tipo de piezômetro é desenvolvido para medir tanto poropressões positivas quanto negativas.

A entrada de ar no sistema pode acontecer quando o sensor está registrando poropressão negativa, ou sucção, o que pode ocorrer mais frequentemente em materiais argilosos. Quando há presença de água no furo novamente, o reservatório é preenchido novamente com água e é capaz de expulsar o ar, continuando a fazer leituras de nível d’água.

São instalados em poços preenchidos com argamassa, sendo que a argamassa atua como um filtro secundário, ajudando a manter sua saturação, sob a influência da sucção.

As principais vantagens dos piezômetros hidráulicos são: 

– Tempo de resposta rápido

– Range de operação não é limitado pela elevação

– Calibração pode ser verificada em campo

– Pode medir poropressões negativas (sucção), geralmente até poropressões de -50 kPa

– Capaz de medir a permeabilidade do solo

– É capaz de retirar ar que eventualmente entrar no sistema

As principais desvantagens dos piezômetros hidráulicos são:

– Requer uso de filtros de entrada de ar tipo HAE (High-air entry filters)

– Demanda alta manutenção

– Distância entre o medidor de pressão e o nível piezométrico deve ser de até 5m

Como instalar piezômetros em barragens de mineração?

A instalação de piezômetros em barragens de mineração é um processo especializado que envolve profissionais com conhecimento em engenharia hidráulica e geotécnica. É essencial que seja realizado um trabalho de site survey para que seja feita uma avaliação detalhada da barragem e sejam definidos os locais adequados para instalação dos equipamentos. Além disso, é necessário levar em consideração as condições do solo e das rochas, bem como as características hidrogeológicas da área.

Há diversos tipos de piezômetros no mercado, como mencionado anteriormente, sendo que a instalação pode variar em certos casos. O processo de instalação começa com a perfuração do solo ou da rocha até o nível desejado, em seguida, é instalado o tubo de amostragem e preenchido com material inerte para evitar contaminação das amostras.  A sonda piezométrica pode ser instalada dentro de um tubo PVC (como os piezômetros casagrande) ou diretamente no solo (como os piezômetros de corda vibrante). Em seguida, o piezômetro é ligado a um cabo que conecta o sensor a um equipamento de medição na superfície.

Depois de instalados, os piezômetros precisam ser calibrados para garantir a precisão das medições. Isso envolve a verificação da profundidade correta do piezômetro e a correção de eventuais desvios. É importante também verificar periodicamente o estado do piezômetro e o cabo conectado a ele, para garantir que não haja interrupções na coleta de dados e que as leituras estejam íntegras.

Os equipamentos necessários para a instalação de piezômetros incluem brocas de perfuração, tubos de amostragem, sondas piezométricas, material de preenchimento, entre outros. Durante a instalação de piezômetros, é importante seguir todas as precauções necessárias para evitar danos à barragem ou ao solo. Além disso, é importante ter profissionais capacitados, equipamentos de qualidade e seguir rigorosos padrões de segurança e qualidade ao instalar piezômetros, pois essas medidas garantem a precisão e confiabilidade das medições ao longo do tempo.

Outra questão importante a ser considerada é a integração dos dados coletados pelos piezômetros com outros sistemas de monitoramento da barragem. É importante ter uma plataforma que permita a coleta, armazenamento e análise de dados de forma eficiente e segura, para garantir a tomada de decisões precisas e tempestivas em caso de problemas com a barragem.

Manutenção de piezômetros

Vale destacar ainda a importância da manutenção dos piezômetros. É recomendável realizar manutenções periódicas para garantir o bom funcionamento dos piezômetros e obter dados confiáveis sobre o nível de água subterrânea e a tensão efetiva na barragem. Sem a realização de manutenções regulares, é possível que os piezômetros apresentem problemas e parem de funcionar corretamente, comprometendo a precisão das medições e a segurança da barragem.

A manutenção de piezômetros para barragens de mineração é fundamental para garantir a correta medição do nível de água subterrânea e a integridade da estrutura da barragem. É importante realizar a limpeza periódica dos equipamentos e verificação do estado do instrumento. A limpeza inclui a remoção de sujeira e detritos que possam interferir na precisão das medições. A verificação periódica dos piezômetros é outro aspecto importante da manutenção. Isso inclui a verificação da precisão das medições, a inspeção dos cabos e conexões para identificar possíveis danos ou problemas, e a substituição de peças desgastadas ou danificadas. Além disso, é importante realizar a calibração dos piezômetros com frequência para garantir a precisão das medições. Alguns piezômetros, como os piezômetros de corda vibrante, são mais sensíveis a impacto e podem exigir recalibração com maior facilidade.

Em geral, a manutenção de piezômetros para barragens de mineração é uma tarefa importante que precisa ser realizada com regularidade para garantir a segurança da barragem e o correto funcionamento dos equipamentos. É recomendável que a manutenção seja realizada por profissionais treinados e capacitados para garantir a qualidade e a eficiência do trabalho. Além disso, é importante registrar as atividades de manutenção para que seja possível monitorar o histórico dos piezômetros e identificar eventuais problemas antes que eles se tornem graves.

Um outro ponto importante a tratar é sobre a manutenção dos dataloggers locais. São instrumentos que ficam geralmente expostos ao ambiente, podendo sofrer com altas temperaturas ou umidade. Os dataloggers geralmente são à prova de respingos de água, mas não devem ser submersos em água. As tampas são fechada com parafusos e possuem prensa-cabos para conectar os fios que chegam dos piezômetros (ou demais sensores utilizados na instrumentação geotécnica), com o objetivo de evitar entrada de umidade. De toda forma, realizar avaliação periódicas de saúde dos dataloggers locais é uma prática recomendada, onde é possível monitorar diversos indicadores, como qualidade do sinal, nível de bateria, variação de temperatura ou variações anormais de leitura dos dados, de forma a realizar manutenção preditiva do sistema de instrumentação geotécnica e mantê-lo sempre íntegro e em operação. Entre em contato com a Geomin para que possamos monitorar a saúde dos instrumentos geotécnicos em sua estrutura.

Aplicações de piezômetros para barragens de mineração

Os piezômetros para barragens de mineração são equipamentos essenciais para garantir a segurança e a eficiência da barragem. Os piezômetros ajudam na determinação do nível de água subterrânea e na avaliação do estado da estrutura. Eles são usados para detectar qualquer variação no nível de água subterrânea, que pode ser um indicador de mudanças na estabilidade da barragem. Além disso, os piezômetros também são utilizados para prevenir vazamentos, pois ajudam a identificar quaisquer problemas no sistema de drenagem da barragem antes que eles causem danos irreparáveis. 

Os piezômetros são amplamente utilizados na engenharia devido principalmente a sua fácil construção e operação. Como principais exemplos de uso menciona-se:

– Monitoramento do nível d’água em tubos casagrande

– Monitoramento da poropressão d’água para avaliação de estabilidade de taludes e estruturas de contenção;

– Monitoramento de sistemas de drenagem em escavações;

– Monitoramento de drenos verticais;

– Monitoramento da poropressão d’água em barragens;

– Monitoramento de pressão d’água para determinação de coeficientes de segurança para aterros ou escavações.

Importância de se instalar um sistema de instrumentação geotécnica com piezômetros automatizados

O processo de auscultação de uma barragem por meio da instrumentação geotécnica pode ser feito através da coleta automatizada de dados. A instrumentação geotécnica automatizada inclui a instalação de dataloggers locais e piezômetros em tubos casagrande já existentes, trazendo maior precisão, regularidade e confiabilidade na obtenção dos dados. Com a automatização dos piezômetros, obtém-se ainda dados de saúde do instrumento e do datalogger, como nível de bateria, temperatura e qualidade do sinal de rádio. Esta coleta de automatizada dos dados apresenta boa consistência na leitura dos dados, que são feitos em intervalos menores e propiciam um monitoramento mais detalhado da estrutura, quando comparado com leituras manuais, que podem apresentar falhas na leitura ou preenchimento e costumam ocorrer com periodicidades muitas vezes inadequadas.

Os sensores piezométricos são elementos passivos, não sendo capazes de registrar e transmitir os dados automaticamente, se tornando necessário que hajam dataloggers locais para fazer a coleta e envio destes dados. Dataloggers são módulos de aquisição e registro de dados, responsáveis por gerar uma excitação, enviar ao respectivo sensor, receber a resposta desta excitação, armazenar e disponibilizá-la ao geotécnico responsável. Há dataloggers que concentram as informações de diversos sensores em um local apenas, posteriormente transmitindo os dados para um datalogger concentrador, geralmente por meio de uma rede de transmissão de dados (rádio frequência, serial, ethernet, fibra ótica).

Tecnologias inovadoras para piezômetros

Os piezômetros para barragens de mineração estão se tornando cada vez mais avançados, graças à evolução da tecnologia. Novos sensores inteligentes e tecnologias de monitoramento remoto estão tornando o monitoramento de barragens de mineração mais eficiente e segura.

Sensores inteligentes são capazes de coletar dados precisos sobre a pressão e o nível de água subterrânea, além de monitorar o estado da barragem. Esses dados são enviados em tempo real para uma central de monitoramento, onde são analisados por especialistas para identificar possíveis problemas ou sinais de instabilidade.

A tecnologia de monitoramento remoto permite que as equipes de mineração acessem os dados dos piezômetros a partir de qualquer lugar, usando dispositivos móveis ou computadores. Isso significa que eles podem tomar medidas imediatas para garantir a segurança da barragem, mesmo quando estão fora do local de mineração. Além disso, essas tecnologias avançadas tornam a manutenção dos piezômetros mais fácil e eficiente, ajudando a prolongar a vida útil dos equipamentos e garantir a segurança da barragem. A figura abaixo faz uma comparação entre a arquitetura de comunicação convencional para instrumentação geotécnica em uma barragem e a arquitetura de comunicação remota via tecnologia NB-IoT. A arquitetura NB-IoT tem a grande vantagem de não necessitar de um gateway de comunicação interno, possuir baixo consumo energético e maior alcance, reduzindo a necessidade de repetidores.

Esperamos que você tenha aprendido bastante sobre a importância dos piezômetros para a segurança das estruturas de contenção. Se ficou com uma alguma dúvida, não hesite em entrar em contato com a Geomin.

Referências

Darlin, Peter (2011). SME Mining Engineering Handbook (3rd edition). Society for Mining, Metallurgy and Exploration Inc.

Dunnicliff J. & Green G. E. (1993). Geotechnical instrumentation for monitoring field performance. Wiley.

Revista Mineração (2018) Seminário Internacional em MG debate gestão de barragens. Disponível em: <http://revistamineracao.com.br/2018/01/23/seminario-internacional-em-mgdebate-gestao-de-barragens/>

Silveira, J. F. A (2006). Instrumentação e segurança de barragens de terra e enrocamento. Editora Oficina de Textos, São Paulo.