Piezometer

1 Piezômetros

Os piezômetros são instrumento simples, que consiste de um tubo vertical de vidro ou qualquer outro material transparente, onde é aferida a altura da coluna de fluido (h), e a partir do prévio conhecimento da massa específica (ρ) do fluido em questão é aplicado o princípio da LEI DE STEVIN1, obtendo desta forma o valor da carga de pressão (P).

Figura 1.1 Exemplificação do princípio do Piezômetro (ORTIGÃO, 2007 pg. 149)

A partir da equação manométrica, obtemos o seguinte equacionamento para a carga de pressão (P), segundo a LEI DE STEVIN:

P_atm+P*g*h=P_tubo

Em que:

P_atm= Pressão atmosférica

ρ=Densidade do fluido

g=Aceleração da gravidade

h=Altura da coluna de fluido

P_tubo=Pressão resultante no tubo

Se considerarmos nula a pressão atmosférica (P_atm), a equação resume-se à:

P_tubo=ρ*g*h

LEI DE STEVIN¹: “A diferença entre as pressões de dois pontos de um fluido em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido (ρ), a aceleração da gravidade (g) e a diferença entre as profundidades dos pontos (h)”.

Segundo ORTIGÃO (1975, p. 147), a função do piezômetro é fornecer a carga de pressão no ponto em que foi instalado. Com base no valor carga da pressão obtida, encontra-se o valor total da carga de pressão no ponto aferido, que corresponde à cota piezométrica, sendo à soma da cota de instalação acrescido da coluna de fluido sobre o mesmo ponto, em relação ao nível do mar.

Os piezômetros são muito utilizados na engenharia principalmente devido às facilidades de construção e operação do mesmo, por isso são amplamente difundidos. Dentre os mais utilizados está o piezômetro com formato de tubo em “U”.

Figura 1.2 Piezômetro em “U” (ORTIGÃO, 2007 pg. 151)

O desenvolvimento da equação que descreve o funcionamento do Piezômetro em “U” baseia-se no produto da aceleração da gravidade (g), da variação de cota (h) do fluido M, também chamado de fluido manométrico, e da variação entre as densidades específicas do fluido em escoamento e do fluido manométrico.

Aplicando novamente a equação manométrica, temos:

Pa + ρ * g * (a + h) = P1 (lado esquerdo do tubo em “U”)

Pb + ρ * g * a + ρ_m * g * h = P1 (lado direito do tubo em “U”)

Igualando as equações, temos:

Pa + ρ * g * (a + h) = Pb + ρ * g * a + ρ_m * g * h

Portanto, obtemos:

Pa – Pb = g * h * (ρ_m- ρ )

Como foi dito anteriormente, a aplicação dos piezômetros é bastante difundido na engenharia, como: monitoração de pressão d’água para