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03 de maio de 2010
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Geofísica

A ciência a serviço da investigação do solo

Com o emprego de diversas técnicas, a geofísica otimiza a sondagem do subsolo em projetos de engenharia e mineração, eliminando o uso de métodos destrutivos

É no mínimo curioso, mas o mesmo princípio que ajudou a Ciência a compreender o processo de formação da Terra e até do sistema solar já encontra uma aplicação mais próxima do cotidiano das pessoas. Com o auxílio da geofísica, que começou a ser estudada cerca de 500 anos antes de Cristo pelo filósofo e matemático grego Tales de Mileto, os engenheiros já conseguem determinar quais equipamentos serão mobilizados em determinadas obras de infraestrutura e mineração – como jumbos de perfuração, dragas e outros – e a forma como eles serão operados.

De acordo com Luiz Antonio Pereira de Souza, geólogo do Centro de Tecnologias Ambientais e Energéticas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), o advento da geofísica em projetos de engenharia proporcionou uma rápida evolução nos processos de investigação de subsolos. “Além de otimizar a necessidade de retirada de testemunhos por meio de perfuratrizes de sondagem, ela auxilia a ação desses equipamentos com indicações corretas dos locais a serem perfurados”, ele sintetiza.

Segundo o especialista, há diversas tecnologias capazes de mapear o subsolo. “Porém, em projetos de engenharia, geralmente adotamos soluções que permitem o reconhecimento do subsolo em profundidades de até 100 m.” Entre elas, Souza destaca a sísmica, uma ciência baseada na propagação de ondas acústicas. “Nesse caso, o som é emitido geralmente por uma fonte acústica, que pode ser um martelo, um explosivo, uma cartucheira ou um rompedor hidráulico, enquanto um sismógrafo mede a velocidade que o sinal levou para se deslocar até cada um dos sensores.”

POUCA DEMANDA

Ele explica que esses sensores, conhecidos como geofones, ficam cravados em locais estratégicos do terreno que é objeto da investigação. “O tempo de recepção do som e a distância entre cada geofone e a fonte acústica permitem estabelecer cálculos que determinarão qual o tipo de material do subsolo.” Para o especialista, os métodos geofísicos baseados na sísmica são, atualmente, os mais precisos para a investigação de subsolo em projetos de engenharia, sejam eles realizados em terra firme ou em áreas submersas.

Hugo Cássio Rocha, vice-presidente do Comitê Brasileiro de Túneis (CBT), compartilha da mesma opinião, mas salienta que essa técnica ainda é pouco utilizada no Brasil. “Prova disso é que estamos procurando uma empresa especializada em sondagem sísmica por reflexão de alta resolução e, até o momento, nã


É no mínimo curioso, mas o mesmo princípio que ajudou a Ciência a compreender o processo de formação da Terra e até do sistema solar já encontra uma aplicação mais próxima do cotidiano das pessoas. Com o auxílio da geofísica, que começou a ser estudada cerca de 500 anos antes de Cristo pelo filósofo e matemático grego Tales de Mileto, os engenheiros já conseguem determinar quais equipamentos serão mobilizados em determinadas obras de infraestrutura e mineração – como jumbos de perfuração, dragas e outros – e a forma como eles serão operados.

De acordo com Luiz Antonio Pereira de Souza, geólogo do Centro de Tecnologias Ambientais e Energéticas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), o advento da geofísica em projetos de engenharia proporcionou uma rápida evolução nos processos de investigação de subsolos. “Além de otimizar a necessidade de retirada de testemunhos por meio de perfuratrizes de sondagem, ela auxilia a ação desses equipamentos com indicações corretas dos locais a serem perfurados”, ele sintetiza.

Segundo o especialista, há diversas tecnologias capazes de mapear o subsolo. “Porém, em projetos de engenharia, geralmente adotamos soluções que permitem o reconhecimento do subsolo em profundidades de até 100 m.” Entre elas, Souza destaca a sísmica, uma ciência baseada na propagação de ondas acústicas. “Nesse caso, o som é emitido geralmente por uma fonte acústica, que pode ser um martelo, um explosivo, uma cartucheira ou um rompedor hidráulico, enquanto um sismógrafo mede a velocidade que o sinal levou para se deslocar até cada um dos sensores.”

POUCA DEMANDA

Ele explica que esses sensores, conhecidos como geofones, ficam cravados em locais estratégicos do terreno que é objeto da investigação. “O tempo de recepção do som e a distância entre cada geofone e a fonte acústica permitem estabelecer cálculos que determinarão qual o tipo de material do subsolo.” Para o especialista, os métodos geofísicos baseados na sísmica são, atualmente, os mais precisos para a investigação de subsolo em projetos de engenharia, sejam eles realizados em terra firme ou em áreas submersas.

Hugo Cássio Rocha, vice-presidente do Comitê Brasileiro de Túneis (CBT), compartilha da mesma opinião, mas salienta que essa técnica ainda é pouco utilizada no Brasil. “Prova disso é que estamos procurando uma empresa especializada em sondagem sísmica por reflexão de alta resolução e, até o momento, não conseguimos identificá-la no mercado”, diz ele.

Jorge Dequech, diretor comercial da Sondeq, pondera que a ausência de empresas com especialização em certos tipos de sondagem geofísica pode se relacionar à baixa demanda do mercado. “Atualmente, só contratam esse serviço em obras de maior risco, como a instalação de dutos de óleo e gás, desconsiderando que a solução também se aplica, por exemplo, à implantação de redes de água e esgoto.” Ele se refere à tecnologia utilizada para a detecção de interferências no subsolo por meio da emissão de ondas eletromagnéticas.

PROCEDIMENTO CIRÚRGICO

No caso da Sondeq, a investigação subterrânea é realizada por meio da tecnologia Radiodetection, que a empresa representa no País. Segundo Dequech, trata-se da solução mais utilizada para a identificação de interferências em projetos de engenharia no Brasil desde 1994, quando foi introduzida no mercado. “Ela se aplica à detecção de tubos e cabos metálicos enterrados, mas também pode ser utilizada para  identificar tubulações não metálicas, por meio de um emissor de sinal introduzido dentro do duto.”

Nesse caso, a sondagem acaba associando procedimentos semelhantes aos de uma cirurgia (cateterismo), no qual um emissor percorre todo o trecho da tubulação e envia sinais durante sua trajetória. Segundo o especialista, a tecnologia baseada em ondas eletromagnéticas foi utilizada pela Petrobras para localizar parte dos seus 10 mil km de redes de tubulações, necessidade que veio à tona após o acidente em um oleoduto da Refinaria de Duque de Caxias (Reduc), que resultou na contaminação de grande parte da Baia de Guanabara (RJ), no ano 2000.

De acordo com Souza, do IPT, o método geofísico escolhido para a sondagem deve levar em consideração o resultado pretendido. “Tecnologias como o Radiodetection realmente oferecem melhor resultado na identificação de tubulações enterradas em profundidades maiores, mas para detectar dutos mais próximos à superfície há outras soluções mais eficientes, como o radar de penetração de solo (GPR)”, diz ele.

VARIAÇÕES NA FREQUÊNCIA

O GPR, segundo o especialista, baseia-se na emissão de ondas eletromagnéticas por meio de uma antena. “O sinal é refletido de acordo com a variação de densidade dos materiais existentes no subsolo e é recebido por outra antena na superfície.” Ele explica que o sistema pode usar antenas de frequências variadas, de 25 MHz a 2 GHz. “Quanto maior a frequência, melhor será a resolução obtida, mas isso também implica uma diminuição na profundidade de alcance da sondagem”, ele complementa.

Souza ressalta que a tecnologia não costuma ser indicada para detectar tubulações enterradas a mais de 20 m de profundidade. “Há registros de uso com sucesso desta ferramenta para investigações de até 60 m, mas normalmente ela não é recomendada para tal profundidade.” Para Dequech, por sua vez, o GPR atua em situações nas quais o Radiodetection mostra-se menos prático, como a identificação de interferências não metálicas. “A única dificuldade é que as imagens geradas por essa tecnologia não são perfeitas, principalmente quando tratamos de tubulações de pequenos diâmetros, como um cabo de fibra ótica de 2 polegadas.”

Hugo Cássio Rocha, do CBT, complementa que a ação das ondas eletromagnéticas emitidas pelo GPR torna a aplicação dessa tecnologia inviável em sondagens para obras de túneis. “O solo de regiões tropicais apresenta alto teor de minério de ferro e a constante de elétrica emitida pelo radar de penetração de solo reflete nesse material, confundindo as imagens geradas.” Por esse motivo, a solução não costuma ser utilizada na investigação de solos em grandes profundidades.

OUTRAS ALTERNATIVAS

Rocha avalia que as técnicas de detecção eletromagnéticas, como o Radiodetection e o GPR, assim como as baseadas em sinais elétricos – que nada mais são do que a cravação de eletrodos que emitem sinais elétricos no solo e permitem conhecer verticalmente as variações laterais do subsolo – são as mais utilizadas. “Mas nenhuma delas é indicada para mapeamento do material de eletrorrefletividade e do maciço do solo.”

Para essas detecções, ele considera a sísmica como a tecnologia mais indicada. “Já chegamos a utilizar até tomografia física, na qual fizemos dois furos, um em cada extremidade da área investigada, e emitimos ondas de choque entre eles.” Por meio dos algoritmos gerados, o sistema permitiu reconhecer os materiais que compunham o solo e fazer uma espécie de tomografia da área. Mesmo assim, apesar da comprovada eficiência, o especialista salienta que esse tipo de sondagem é difícil de ser contratado no Brasil, assim como as investigações sísmicas.

Souza, do IPT, destaca a técnica de perfilagem de poço como alternativa para a avaliação do subsolo em grandes profundidades. “Trata-se da introdução de uma câmara filmadora no furo de sondagem, que gera imagens das paredes da perfuração e caracteriza o material existente em todo o percurso.” O sistema, segundo ele, permite conhecer toda a geologia do local, inclusive fraturas existentes na rocha.

SONDAGEM PARA TÚNEIS

A empresa austríaca Amberg Tecnologies, por sua vez, apresenta outra solução para a identificação do subsolo a profundidade de até 200 m. O TSP, sigla em inglês para “predição sísmica de túneis”, atinge o mesmo resultado da perfilagem de poço, segundo avaliações da empresa. A diferença, no entanto, é que ela dispensa a necessidade de acesso à face de escavação. O tempo de medição varia de 1 hora a 90 minutos, o que a coloca em pé de igualdade com o georradar, com a vantagem que esse último alcança pouca profundidade e exige um operador, enquanto o TSP pode ser coordenado por um engenheiro presente em campo.

Dependendo da formação rochosa, a tecnologia TSP 203 Plus, da Amberg, pode detectar variações rochosas localizadas até centenas de metros à frente da perfuração, identificando potenciais zonas de risco. Com isso, as medições de logística e de construção podem ser planejadas antecipadamente, minimizando os tempos de parada e a exposição de pessoas e equipamentos.

Segundo a empresa, o sistema conta com um software para a rápida análise das informações coletadas nas medições sísmicas. Os dados analisados são dispostos em gráficos e relatórios, possibilitando a identificação de cenários potencialmente perigosos de descontinuidade geológica na área de escavação.