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Mapeamento do Campo Experimental
de Geofísica da FEUP pelo método da
resistividade elétrica
Unidade curricular Projeto FEUP
Novembro de 2013
Qual a distribuição dos valores da resistividade aparente no CEG, a
diferentes profundidades?
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Grupo EMM12
Ana Sofia Gorito ([email protected])
Guilherme Prata ([email protected])
João Silva ([email protected])
Evandro Miguel ([email protected])
Paulo Carvalho ([email protected])
Ricardo Guedes ([email protected])
Soraia Lopes ([email protected])
Supervisores: Alexandre Leite
Feliciano Rodrigues
Jorge Carvalho
Monitor: José Pedro Gomes
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Objetivos do trabalho
• Estudar e compreender o método geofísico da resistividade
elétrica;
• Aplicar o método da resistividade elétrica de forma a medir os
níveis de resistividade no solo do campo geotécnico da FEUP.
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Estudo do
interior da
geosfera
Métodos diretos
Métodos
indiretos
Métodos
Geofísicos
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Geofísica Ciência que estuda a estrutura, composição e dinâmica do
planeta Terra sob a ótica da física. Compreende uma parte do domínio da Física-
medição de grandezas- e outra do domínio da Geologia- interpretação dos
resultados.
Métodos Geofísicos São técnicas indiretas que permitem avaliar
as condições geológicas locais através dos contrastes existentes nas propriedades
físicas dos materias na subsuperfície terrestre.
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Os contrastes existentes no subsolo podem dever-se a variações a nível
da condutividade ou resistividade elétrica, magnetismo, densidade, etc..., dos
materiais constituem o solo.
Os métodos geofísicos possuem uma grande credibilidade por serem
rápidos, económicos e não destrutivos.
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A resistividade, ou resistência elétrica específica, é
uma propriedade de um material que expressa a maior ou menor
resistência que este opõe ao ser atravessado por corrente
elétrica. Quanto mais baixa for a resistividade mais facilmente o
material permite a passagem de uma corrente, ou seja, maior é
a condutividade elétrica.
Método da Resistividade elétrica
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• Baseia-se no estudo do potencial elétrico de campos elétricos já existentes no
solo ou artificialmente criados, por um resistivímetro e elétrodos dispostos no
solo;
• Permite comparar os valores de resistividade do solo ao longo do terreno e
consequentemente reconhecer estruturas geológicas a uma profundidade na
ordem dos 500 metros; (Sousa, Vasco Mendes de. 1945)
• Muito utilizado na deteção de plumas de contaminação nos solos e no estudo
de variações litológicas dos mesmos;
Método da Resistividade elétrica
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Resistivímetro
O resistivímetro é um equipamento
geofísico responsável pela emissão de
corrente elétrica, numa intensidade
controlada, entre os elétrodos dispostos no
solo medindo a resistência elétrica nesse
mesmo trajeto marcado. (“Resistivímetro”.
Acedido entre Setembro/Outubro de 2013)
Figura 1 e 2- Resistivímetro
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Criação de campos elétricos artificias e possíveis
configurações
Figura 3- Método de Schlumberger
Distância entre os elétrodos de
corrente (interiores) e os elétrodos de
potencial (exteriores) varia.
Figura 4- Método de Wenner
Distâncias entre os elétrodo de corrente
(interiores) e os elétrodos de potencial
(exteriores) não varia.
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Diferença entre resistência e resistividade
A partir da resistência calculada pelo resistivímetro é possível calcular a
resisitividade.
A resistência e a resistividade estão relacionadas na medida em que uma
depende da outra. São ambas medidas que representam a dificuldade do fluxo de
eletricidade ao atravessar um corpo. No entanto, a resistividade é uma
propriedade do material e a resistência é medida em relação a um determinado
objeto.
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Para o cálculo da resistividade utiliza-se a fórmula:
𝑅 =𝑈
𝐼𝜋 .
𝐵(𝐵 + 𝐴)
𝐴
Resistência (calculada pelo resistivímetro)
Resistividade
Método de Schlumberger
Diferença entre resistência e resistividade
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Variação da resistividade
A resistência aparente é variável com a posição dos elétrodos (conforme
estes estejam mais ou menos afastados) e com a composição e heterogeneidade do
subsolo (existência ou não de componentes que conduzem bem a corrente elétrica).
(Sousa, Vasco Mendes de. 1945)
Conforme a variação dos valores da resistividade será possível estimar uma
possível composição do solo, ou seja, poderemos inferir os materiais nele existente.
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Trabalho de campo
• Resistivímetro;
• Cabos de ligação;
• Elétrodos;
• Martelo;
• Fita-métrica;
• Estacas;
• Luneta de topografia;
• Bandeiras de sinalização;
• Elásticos.
Materiais:
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Figura 5- Resistivímetro
Figura 6- Elétrodos
Figura7- Luneta de topografia
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1) Efetuaram-se as medições necessárias no terreno, com o auxílio da luneta de
topografia, para a criação de uma malha quadrada (com 2 metros de lado) em
cujos nós se iriam realizar as medições geoéletricas;
2) O campo experimental, que possuía uma área de 400m^2, foi dividido em dois
campos retangulares de dimensões 20x10 metros;
3) Colocaram-se estacas no terreno e a elas foram presos elásticos de forma a
delimitar a zona de medição, e dividindo o espaço em várias filas;
4) Colocaram-se bandeiras de sinalização ao longo do elástico com o
espaçamento de dois metros entre cada uma delas;
Procedimento experimental
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0
0
20 metros10 m
etro
s
2m
etr
os
Figura 8- Planificação do campo experimental
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5) Inseriram-se 4 elétrodos em linha reta com distância de 0.25m entre os elétrodos de
corrente e 1.25m entre os elétrodos de potencial ;
Figura 9- Disposição dos elétrodos no terreno segundo
o método de Schlumberger
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6) Preparou-se o resistivímetro e induziu-se uma intensidade de corrente de
0,5 mA;
7) Estabeleceu-se ligação entre o e o resistivímetro e os quatro elétrodos
recorrendo a cabos de ligação e ligou-se o aparelho;
8) Registou-se numa folha de cálculo o valor da resistência do solo calculada
pelo resistivímetro;
9) Calculou-se a resistividade recorrendo à fórmula:
𝑅 =𝑈
𝐼𝜋.
1.25(1.25 + 0.25)
0.25
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Software: Surfer 8
Método de interpolação: Krigagem
Grelha: 20 linhas
40 colunas
Espaçamento: 0.5 x 0.5 cm
Esquema de cores: Geology
Construção do gráfico
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Figura 10- Gráfico a três dimensões construído a partir dos valores de resistividade
calculados no trabalho de campo
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Figura 11- Mapa de isolinhas que representa os pontos no solo que possuem o mesmo
valor de resistividade (mapa de isoresistividade).
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Para as coordenadas:
Valores da resistividade revelam ser de caráter reduzido (<135 ohm/m) o que
permite deduzir que nas referidas áreas do terreno a condutividade dos materiais é
elevada estando implícita uma possível existência de substâncias metálicas.
Discussão
Com base nos resultados recolhidos pela equipa podemos observar
grandes variações nos valores da resistividade:
2<X<6 e 0<Y<4
10<X<12 e 0<Y<4
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A resistividade elétrica ostenta valores elevados (>185 ohm/m) revelando a
existência de componentes de natureza não-metálica.
A resistividade apresenta valores intermédios (entre 135 e 185 ohm/m), podendo
aferir que os materiais presentes no subsolo nas zonas referidas possuirão índices de
condutividade elétrica intermédios.
6<X<10 e 2<Y<8
12<X<20 e 2<Y<6
X=2 e 4<Y<8
10<X<14 e 7<Y<10