Dissertação de Mestrado

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE ASTRONOMIA, GEOFÍSICA E CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS DEPARTAMENTO DE GEOFÍSICA Dissertação de Mestrado O uso do método GPR para mapear interferências no subsolo urbano e diagnosticar a contaminação ambiental de vazamentos de óleo em cabos elétricos subterrâneos Aluna: Maria Gileide de Oliveira Orientador: Prof. Dr. Jorge Luís Porsani 29 DE FEVEREIRO DE 2008

2 MARIA GILEIDE DE OLIVEIRA O uso do método GPR para mapear interferências no subsolo urbano e diagnosticar a contaminação ambiental de vazamentos de óleo em cabos elétricos subterrâneos Dissertação apresentada ao Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Geofísica. Orientador: Prof. Dr. Jorge Luís Porsani 29 de Fevereiro de 2008

3 Temos o destino que merecemos. O nosso destino está de acordo com os nossos méritos. (Albert Einstein) À minha família que tanto amo!

4 Sumário Sumário... iii Agradecimentos... iv Índice das figuras... vi Índice das tabelas... x RESUMO... xi ABSTRACT... xii 1. Introdução Objetivos Localização e aspectos geológicos das áreas de estudo Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP Usina Elevatória da Traição Metodologia Histórico do método GPR Princípios físicos e fundamentação teórica do método GPR Método das diferenças finitas no domínio do tempo Aquisição e processamento dos dados GPR Linha 7 do SCGR do IAG/USP Usina Elevatória da Traição Medida da condutividade e da permissividade dielétrica do óleo Processamento dos dados GPR Discussão dos resultados Linha 7 do SCGR do IAG/USP Usina Elevatória de Traição Conclusões e recomendações i) Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP ii) Usina Elevatória da Traição iii) Recomendações Referências bibliográficas ANEXO A ANEXO B ANEXO C iii

5 Agradecimentos Escrever os agradecimentos de um trabalho da envergadura de uma dissertação de mestrado exige de seu redator tempo e tranqüilidade, tão escassos nesse momento. Temo não ser justa a todos aqueles que com ela contribuíram. Inicio por aqueles que, por profissão, escolheram estar no caminho de todos os que buscam o conhecimento nesta fascinante Universidade. Agradeço ao Professor Doutor Jorge Luís Porsani pela orientação desta pesquisa, pelos ensinamentos, pelas críticas, pelas sugestões, pela paciência e pela dedicação demonstrada com seus alunos. Ao IAG, agradeço pelo apoio e pela oportunidade, em especial aos professores Carlos Alberto Mendonça, Eder Cassola Molina, Jorge Luís Porsani, Liliana Alcazar Diogo, Naomi Ussami, Vagner Roberto Elis e Wladimir Shukowsky pelas disciplinas lecionadas, ao professor Renato Luiz Prado pela ajuda na compreensão da geologia da área da Usina Elevatória da Traição, ao professor Francisco Yukio Hiodo por confeccionar os suportes para as antenas do GPR e à professora Yára Regina Marangoni por ter sido a primeira pessoa no IAG a acreditar em mim. Agradeço aos professores e funcionários da UFS que me iniciaram na vida acadêmica: Mário e Zélia, que são além de mestres, meus grandes amigos. Obrigada principalmente a minha amiga, mestra e orientadora Divanizia por tudo que tem representado em minha vida. Agradeço também aos demais funcionários do IAG: Irene por sua sincera amizade e às secretárias Teca e Rose pelo cuidado constante. Agradeço a Ernande, técnico presente e amigo, a Vinícius, a Selma, a Andréa, a Reynaldo, a Helena e a todos os outros companheiros de campo pelo apoio na aquisição das medidas deste trabalho. Agradeço aos funcionários da CTEEP pela ajuda no trabalho, em especial a Cláudio e ao Engenheiro Tarcísio e ao Professor Doutor Aquiles Baesso Grimone do Instituto de Eletrônica e Energia da USP pela coordenação geral do projeto. À Universidade de São Paulo como a grande instituição que é, agradeço o apoio de suas instalações voltadas a alunos que como eu, dispõe de mais sonhos que recursos para financiá-los. Obrigada pela chance de nesses locais, sobretudo no Cepeusp, desfrutar de bons momentos junto de tantos amigos. Agradeço também ao CNPq, cujo apoio financeiro foi imprescindível a consecução deste trabalho. iv

6 Mas, além de todo o universo acadêmico, tão indispensável ao resultado que ora se apresenta, agradeço àqueles que me apoiaram, me incentivaram e me acolheram, oferecendo amor e amizade de forma tão sincera. Inicio por aqueles que me deram a vida, que me alimentaram o corpo, a alma e o caráter: a minha família. Obrigada painho por sempre acreditar nos meus sonhos e dizer que eu mereço toda felicidade do mundo. O Senhor é o homem da minha vida! Obrigada mainha pela força que me passa todas as vezes que preciso. Amo-te. Obrigada aos meus irmãos Gorete (Goinha), Gilmar (Gilminho), Genilton (Bebê) e Cintia (Cintinha, meu bebê) por serem amigos, companheiros e parceiros. Amo vocês! Agradeço as minhas cunhadas Suzanna e Karina pelas pessoas que são e por fazerem os meus irmãos felizes. Agradeço aos meus sobrinhos Luccas (meu príncipe), Gabriele (Gabi) e Guilherme pelas boas risadas e pela felicidade que me trazem. Amo todos vocês! Meus queridos amigos: do IAG Fran, Alexandre, Marquinhos, Manu, Eduardo, Alana, Franklin, Rey, Helena, Luciete, Vini, Daniel, Ale Lago, Montanha, Japonês, Bahia, Furlan, Érica, Pimpão, Marcos, Bob, Cláudia, Guilherme, Thiago, Welitom, Robson e tantos mais, obrigada por serem colegas, companheiros, parceiros. Agradeço a Glau, a Itu e a Déia pelas horas de estudo e principalmente por tantos momentos bons compartilhados em nossas salas de trabalho. Glau, obrigada pelas viagens, pelas saídas, pelas farras e pelos momentos no clube e praticando esportes. Déia, obrigada também pelos bolos de chocolate. Itu, obrigada pelas músicas e pelos vídeos compartilhados. Agradeço a Selmita por ser generosa, companheira, parceira, amiga e sempre estar presente em todos os momentos dessa jornada. Irmãzinha, eu espero que você seja sempre muito feliz! Você merece! Agradeço aos meus amigos do CRUSP Bibe, Jamilly, Verônica, Renata, Ana, Aline, João, Vani, Sarah, James, André, Marcelo e Gisene pelos bons momentos. Em especial agradeço a Nara, por não me deixar ouvir rock, a Helena, pela bagunça, a Gerby, por aceitar o meu barulho quando queria dormir, e a Thiago pelas longas conversas. Agradeço aos meus amigos de Aracaju Fabiane, Karina, Suzana, Omar, Patrick, Plínio, Elisângela, Valmiro, Marcela, Jeodisney e tantos outros que, por vezes lá, por vezes cá, sempre estiveram presentes em minha vida. A convivência com todos vocês locou-os, meus amigos, de forma indelével em meu coração. Sobretudo agradeço a Deus, por seu amor a todos os seus filhos e filhas. Sua infinita bondade permitiu-me saúde, alegria e paz de espírito, mesmo que com momentos de fragilidade, para cumprir mais essa etapa da minha vida. Obrigada Senhor! Agradeço por fim aos membros da banca de apresentação e defesa desta dissertação, que se interessaram em gentilmente contribuir para esse trabalho. v

7 Índice das figuras Figura 2.1: Mapa da cidade de São Paulo (ref.: Sempla) e da disposição das linhas de estudo no SCGR Figura 2.2: Disposição espacial dos cabos elétricos e conduítes de PVC da linha 7 do SCGR Figura 2.3: a) Rios Pinheiros e Tietê, antes da canalização e b) localização dos perfis GPR realizados nas dependências da Usina Elevatória da Traição, Marginal Pinheiros Figura 3.1: Bloco diagrama mostrando a reflexão das ondas EM em subsuperficie. O circulo em verde indica o cabo de cobre e o circulo em cinza representa a parte interna do cabo preenchida com óleo. À esquerda tem-se um pulso refletido da onda EM Figura 3.2: Malha geométrica 2D utilizada da discretização do modelo (Rodrigues, 2004) Figura 4.1: Fotos da aquisição GPR quase-3d na Linha 7 do SCGR. a) antenas de 200 MHz e b) 400 MHz Figura 4.2: Fotos da aquisição GPR 2D e 3D na Usina Elevatória de Traição Figura 4.3: Fotos da sondagem a trado na Usina da Traição. a) Perfuração do furo de sondagem na posição de 3785 m (do perfil de 4 km). b) Tampa de concreto com ferro em sua estrutura encontrada em 0,3 m de profundidade Figura 4.4: Instrumento de medição de condutividade de líquidos isolantes. Foto da medida para o Óleo Linear Alquibenzeno Figura 4.5: Fluxograma do processamento dos dados GPR Figura 5.1: Modelo numérico da Linha 7 do SCGR-IAG Figura 5.2: Simulação GPR com a antena de 200 MHz para os alvos da Figura Figura 5.3: Simulação GPR com a antena de 400MHz para os alvos da Figura Figura 5.4: Perfil GPR real de 200 MHz sobre parte dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP mostrados na Figura Figura 5.5: Perfil GPR real de 400MHz sobre parte dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP mostrados na Figura vi

8 Figura 5.6: Corte na profundidade de 0,5 m sobre os quatro cabos elétricos de média e baixa tensão instalados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP, utilizando-se as antenas blindadas de 200 MHz Figura 5.7: Detalhe o cabo elétrico de alta tensão com suas cinco camadas concêntricas formadas de diferentes materiais Figura 5.8: Modelos dos cabos elétricos de alta tensão nas profundidades de 0,5; 1,0 e 1,5 metros Figura 5.9: Resultados GPR de 200 MHz para os cabos elétricos de alta tensão nas profundidades de 0,5; 1,0 e 1,5 metros Figura 5.10: Modelos de cabos elétricos de alta tensão a 0,5 m de profundidade com pluma de contaminação de: 0,2 m; 0,5 m; 1,0m; 1,5m; 2,0m e 3,0m de extensão lateral Figura 5.11: Resultados da modelagem numérica GPR de 200 MHz para os cabos elétricos mostrados na Figura Figura 5.12: Modelo da simulação dos 9 cabos elétricos de alta tensão dispostos sobre uma camada de areia, sob uma placa de concreto com ferro a 0,30 m da superfície e sob dois cabos pilotos Figura 5.13: Resultado da simulação GPR com a antena de 200 MHz para o modelo da Figura Figura 5.14: Resultado da simulação GPR com a antena de 400 MHz para o modelo da Figura Figura 5.15: Modelo da simulação dos 9 cabos elétricos e os cabos pilotos dispostos sobre uma camada de areia, mas sem a tampa de concreto com ferro Figura 5.16: Resultado da simulação GPR de 200 MHz para os 9 cabos elétricos sem a tampa de concreto com ferro Figura 5.17: Resultado da simulação GPR de 400 MHz para os 9 cabos elétricos sem a tampa de concreto com ferro Figura 5.18: Modelo da simulação numérica para os 9 cabos sem a tampa de concreto e sem a camada de areia sob os cabos elétricos Figura 5.19: Resultado da simulação numérica GPR de 200 MHz para o modelo da Figura vii

9 Figura 5.20: Resultado da simulação numérica GPR de 400 MHz para o modelo da Figura Figura 5.21: Perfil GPR de 200 MHz mostrando de 0 a 50 m o background do terreno e a partir da posição de 50 m mostra a influência da tampa de concreto armado com ferro em sua estrutura Figura 5.22: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de 0 150m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.23: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.24: Perfil GPR de 200 MHz de detalhe, correspondente ao trecho de ,5m da Figura 5.23a Figura 5.25: Foto do furo de sondagem a trado na posição de 209 m do perfil teste. A base do furo corresponde ao topo da manilha de concreto Figura 5.26: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.27: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.28: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.29: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m, fora dos cabos elétricos de alta tensão Figura 5.30: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.31: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.32: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.33: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos viii

10 Figura 5.34: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.35: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.36: Levantamento Quase-3D da caixa de emendas 1 utilizando as antenas de 200MHz com cortes nas profundidades de: a) 0,6 m, b) 1,4 m e c) 2,1m Figura 5.37: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos Figura 5.38: Perfil GPR de 200 MHz, transversal à estrada de rodagem no sentido do rio Pinheiros, onde não há cabos elétricos enterrados Figura 5.39: Perfil GPR de 200 MHz transversal à estrada, sentido rio Pinheiro, onde há cabos elétricos enterrados ANEXO A1: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A2: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A3: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A4: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A5: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A6: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A7: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A8: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A9: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ix

11 ANEXO A10: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A11: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A12: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A13: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A14: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A15: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A16: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A17: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO A18: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos ANEXO B1: Perfil GPR de 200 MHz transversal à estrada na posição de 132 m do perfil de 4 km, sentido rio Pinheiro, onde há cabos elétricos enterrados ANEXO B2: Perfil GPR de 200 MHz transversal à estrada na posição de 154 m do perfil de 4 km, sentido rio Pinheiro, onde há cabos elétricos enterrados ANEXO B3: Perfil GPR de 200 MHz transversal à estrada na posição de 192 m do perfil de 4 km, sentido rio Pinheiro, onde há cabos elétricos enterrados ANEXO C1: Perfil GPR 2D sobre um cano metálico enterrado a 0,3 m usado para fazer a conversão tempo/profundidade Índice das tabelas Tabela 3.1: Propriedades físicas dos materiais usados nas modelagens numéricas x

12 RESUMO Oliveira, M. G., O uso do método GPR para mapear interferências no subsolo urbano e diagnosticar a contaminação ambiental de vazamentos de óleo em cabos elétricos subterrâneos Tese (Mestrado) Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade De São Paulo, SP. Nesta pesquisa foram realizadas modelagens numéricas utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo-fdtd e aquisições GPR 2D e quase-3d com antenas de 200 e 400 MHz sobre cabos elétricos de média e baixa tensão enterrados na Linha 7 do Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP e sobre cabos elétricos de alta tensão enterrados na área da Usina Elevatória do Traição que fica às margens do Rio Pinheiros. Para a Linha 7 do SCGR do IAG foram simulados: um cano metálico guia, duas caixas de concreto contendo dutos elétricos envelopados, quatro cabos elétricos de média e baixa tensão diretamente aterrados e cinco conduítes de PVC. Na área da Usina da Traição foram simulados cabos elétricos de alta tensão constituídos, da superfície para o centro, de cinco camadas concêntricas: PVC, cobre, óleo linear alquibenzeno (resistor), alumínio, e no centro, óleo novamente. Os alvos instalados na Linha 7 do SCGR foram detectados pelas simulações com exceção das duas caixas de concreto com dutos elétricos envelopados. Para os cabos elétricos de alta tensão da Usina da Traição, as simulações mostraram resultados interessantes, por exemplo, os cabos elétricos de alta tensão e o mapeamento de eventuais plumas de contaminação proveniente de vazamentos de óleo desses cabos são detectáveis, desde que sejam diretamente aterrados, i.e., sem nenhuma tampa de concreto armado com ferro em sua estrutura que sirva de proteção para os cabos. Por outro lado, esses cabos deixam de ser detectáveis caso exista uma tampa de concreto sobre esses cabos, pois essa tampa age como uma superfície metálica que reflete toda a energia eletromagnética do GPR. Os resultados reais na Linha 7 do SCGR do IAG mostram que a maioria dos alvos foram detectados, sendo caracterizados por nítidas reflexões hiperbólicas, entretanto, as duas caixas de concreto com dutos elétricos envelopados não foram detectadas devido ao baixo contraste das propriedades físicas entre as caixas de concreto e o background. Na área da Usina da Traição foram detectadas as tampas de proteção dos cabos elétricos de alta tensão e algumas galerias de canalização de águas pluviais. Por outro lado, os cabos elétricos de alta tensão não foram detectados, devido à existência de uma tampa de concreto armado com ferro, sobrepostos aos cabos, que serve de proteção e evita acidentes perigosos com o rompimento desses cabos. Nesta pesquisa não foi detectada evidência de contaminação na área da Usina da Traição ou pela falta de contraste entre as propriedades físicas do óleo contaminante e o background, ou por não ter contaminante em quantidade suficiente para ser detectado pelo método GPR. Os resultados quase-3d na forma de depth slices foram importantes, pois permitiram delimitar a dimensão dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP. Palavras-chave: GPR-Ground Penetrating Radar, Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD), SCGR-Sítio Controlado de Geofísica Rasa do IAG/USP, Cabos Elétricos de alta tensão, Usina Elevatória da Traição. xi

13 ABSTRACT Oliveira, M. G., The use of GPR method in mapping interferences in the subsoil and in environment contamination characterization of leaking oil used in eletric cables Tese (Mestrado) Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade De São Paulo, SP. In this research, numeric simulations were developed using the finite difference time domain (FDTD) and GPR 2D and quasi-3d acquisitions were carried out with 200 MHz and 400 MHz antennas above low and median voltage electric cables buried in the line 7 of Shallow Geophysical Test Site at IAG/USP (Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP), and above high-voltage eletric cables buried close to the Usina Elevatória da Traição located close to Pinheiros River margins. For Line 7 of the Test Site, one metalic guide cable, two concrete boxes with enveloped electric cable, four low and median voltage electric cables directly buried, and five PVC conduits were simulated. In the Usina Elevatória da Traição area, high-voltage electric cables made constituted, from surface to the center, by five concentric layers: PVC, copper, linear alkybenzene oil (resistor), aluminum, and oil again were simulated. The targets installed on Line 7 of the test site were detected by simulations, except the two concrete boxes with enveloped electric cables For the high-voltage electric cables of Usina Elevatória da Traição, the simulations showed some interesting results, for example, high-voltage electric cables and mapping eventual contamination plumes deriving from oil leakage from these cables are detectable, as long as these cables are directly buried, i.e., without any concrete cover armed with iron on its structure for protecting the cables. On the other hand, these cables are not detectable if there is a concrete cover above them, because this cover acts like a metallic surface in which reflect all the electromagnetic energy from the GPR. The real results in Line 7 of the test site show that most targets were detected, characterized by distinct hyperbolic reflections, however, both concrete boxes with enveloped electric cables were not detected due to the low contrast of the physical proprerties between the concrete boxes and the background. In the Usina Elevatória da Traição area, high-voltage protection covers and pluvial water galleries were detected. On the other hand, the highvoltage electric cables were not detected due to the existence of a concrete cover armed with iron, overlaid the cables, in which serves as protection and avoids hazardous accidents from the breaking of these cables. In this research, contamination evidence was not detected in the Usina Elevatória da Traição area, either because of the lack of contrast between the physical proprerties of the contaminant oil and the background, or because there is not enough contaminant to be detected by GPR. Quasi-3D results as depth slices were important because they enabled the delimitation of the targets dimensions installed in Line 7 of the test site at IAG/USP. Keywords: GPR-Ground Penetrating Radar, Finite Difference Time Domain (FDTD), Shallow Geophysical Test Site at IAG/USP, Electric cables of high voltage, Usina Elevatória da Traição. xii

14 1. Introdução O crescente aumento populacional nos grandes centros urbanos trouxe desenvolvimento e houve uma intensa ocupação do espaço físico, tanto em superfície quanto em subsuperfície. Devido a esse crescimento desordenado, vários problemas são gerados, dentre eles podemos destacar os rompimentos de tubulações pré-existentes de oleodutos, gasodutos, água, esgotos, cabos elétricos e de telefonia, etc, provocando prejuízos à população e aos cofres públicos. Esses problemas preocupam os geocientistas de todo o mundo e um dos grandes desafios é quanto à aplicação dos métodos geofísicos em ambiente urbano na caracterização do meio físico, na localização de interferências no subsolo, em estudos de contaminação do meio ambiente, dentre outras aplicações. O método GPR-Ground Penetrating Radar ou Radar de Penetração do Solo é muito utilizado no contexto urbano por causa do seu caráter não destrutivo, não invasivo, o baixo custo de operação e a rapidez nos levantamentos de campo (Reynolds, 1997), tornando-se assim adequado para o mapeamento de estruturas e objetos presentes na subsuperfície, bem como no mapeamento de plumas de contaminação. O método GPR é utilizado nesta pesquisa para mapear redes de interferências no subsolo urbano, com ênfase na localização de cabos elétricos de baixa, média e alta tensão diretamente aterrados na cidade de São Paulo, bem como no mapeamento e/ou diagnóstico da eventual pluma de contaminação proveniente do vazamento de óleo dos cabos elétricos subterrâneos de alta voltagem, caso esta ocorra na subsuperfície. Nesta pesquisa duas áreas foram estudas: i) a Linha 7 do Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP na qual é constituída de um cano metálico guia, duas caixas de concreto contendo dutos elétricos envelopados, quatro cabos elétricos de média e baixa tensão diretamente aterrados e cinco conduítes de PVC (Porsani et al., 2006), e ii) área da Usina Elevatória da Traição que fica às margens do Rio Pinheiros na qual contém cabos elétricos de alta tensão diretamente aterrados no subsolo. Os alvos instalados na Linha 7 do Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP serviram para calibrar o equipamento GPR sobre os alvos conhecidos. Informações a respeito dos alvos instalados nesta linha serão apresentadas no item 2.1. A partir destes levantamentos controlados, outros perfis foram feitos na área da Usina Elevatória da Traição. Segundo o Prof. Dr. José Aquiles Baesso Grimoni, do IEE-Instituto de Eletrotécnica e Energia da USP, existem mais de 10 km de cabos elétricos de alta tensão (230 KV a 345 KV e 1

15 600A) instalados no subsolo da cidade de São Paulo. Os cabos têm em média 10 cm de diâmetro e normalmente estão instalados de 1,0 a 2,0 metros de profundidade. Esses são cabos especiais que abastecem de energia elétrica bairros inteiros da grande São Paulo e seus núcleos internos são constituídos pela presença de um óleo resistor conhecido como óleo linear alquibenzeno ou óleo dodecilbenzeno, que é composto por uma mistura de derivados de hidrocarbonetos e óleos minerais, sendo altamente contaminante para o meio ambiente. O monitoramento desses cabos, por parte das empresas concessionárias de distribuição de energia elétrica, é uma das exigências da ANEEL-Agência Nacional de Energia Elétrica através de suas chamadas de projetos de P&D (Pesquisa & Desenvolvimento). O objetivo desse monitoramento é evitar o blackout da energia elétrica em bairros inteiros da grande São Paulo, além da prevenção de acidentes de contaminação do subsolo devido a possíveis falhas das capas plásticas isolantes o que provocaria o vazamento de óleo para o subsolo. Essas falhas podem ser atribuídas tanto por defeitos na própria construção dos cabos, como nas emendas dos cabos, ou ainda pelas atividades de insetos, por exemplo, pelas formigas ou cupins que comem as capas plásticas, ocasionando o vazamento do óleo para o meio ambiente. A área de estudos localizada na Usina Elevatória da Traição é administrada pela CTEEP-Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista, empresa concessionária prestadora de serviços de transporte de energia elétrica. Apesar de existir cerca de 10 km de cabos elétricos de alta tensão instalados na cidade de São Paulo, nesta pesquisa foi escolhido um trecho de aproximadamente 4 km localizado na área da Usina da Traição, na margem direita do Rio Pinheiros, próxima a ponte do Morumbi, zona oeste da cidade de São Paulo. Segundo informação da CTEEP, esta é uma região que apresenta problemas no sentido de monitoramento desses cabos. Essas áreas são identificadas através de uma análise visual por parte dos seus técnicos. É possível que nessas regiões os cabos possam estar apresentando falhas nas capas plásticas e conseqüentemente, poderia estar ocorrendo vazamento de óleo, i.e., contaminando o meio ambiente. 1.1 Objetivos Esta pesquisa consiste em realizar e analisar os resultados de perfis geofísicos utilizando o método GPR-Ground Penetrating Radar para caracterizar a subsuperfície na área 2

16 de passagem de cabos elétricos de baixa, média e alta tensão, e diagnosticar as eventuais plumas de contaminação, caso estas ocorram. Para alcançar tais objetivos foram realizadas simulações numéricas das respostas GPR bi-dimensionais (2D) de cabos elétricos de média e baixa tensão instalados na linha 7 do SCGR do IAG/USP e também de cabos elétricos de alta tensão enterrados no subsolo da cidade de São Paulo na área da Usina Elevatória da Traição. Em seguida, foram realizadas medidas GPR 2D e quase-3d com as antenas de 200 e 400 MHz na linha 7 do SCGR, visando detectar os cabos elétricos instalados e calibrar o equipamento numa situação controlada de campo. Após os perfis sobre alvos controlados foram feitas novas medidas GPR na área da Usina da Traição em um local de passagem de cabos elétricos de alta tensão que apresentam potencial de contaminação obtido visualmente, ou por depoimentos de funcionários ou ex-funcionários de vazamentos ocorridos, visando: i) localizar cabos elétricos de alta tensão no subsolo da cidade de São Paulo e ii) mapear a eventual pluma de contaminação provocada pelo vazamento de óleo em cabos elétricos subterrâneos. 3

17 2. Localização e aspectos geológicos das áreas de estudo A aquisição dos dados para esta pesquisa foi realizada em duas áreas distintas: i) Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP e ii) Usina Elevatória da Traição que fica às margens do Rio Pinheiros. Esta segunda área é de responsabilidade da Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista - CTEEP. Abaixo segue uma breve descrição sobre a localização e aspectos geológicos dessas áreas de estudo. 2.1 Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP O Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas-IAG da Universidade de São Paulo-USP está localizado em frente ao prédio do IAG no campus da USP Armando Salles de Oliveira na cidade de São Paulo. No SCGR do IAG foram implementadas sete linhas contendo vários alvos instalados em profundidades e geometrias diferentes, onde cada linha foi caracterizada por um tipo específico de material, normalmente utilizado em obras urbanas (Porsani et al., 2006). Nesta pesquisa será utilizada parte da linha 7 que é constituída por alvos instalados em diferentes profundidades, tais como, cabos elétricos de média e baixa tensão diretamente aterrados, cabos elétricos envelopados em caixa de concreto, conduítes de plástico para passagem de cabos de fibra ótica e um cano metálico que serviu como alvo guia cruzando todas as linhas. Esses alvos simulam a passagem de energia elétrica e cabos de telefonia. A Figura 2.1 mostra um mapa da cidade de São Paulo com a localização do SCGR do IAG/USP com a disposição das 7 linhas de investigação. A Figura 2.2 mostra um croqui detalhando a disposição dos alvos em parte da Linha 7 do SCGR, nos quais foram objetos de estudos deste trabalho. Os dutos envelopados em concreto estão a 1,5 m e 1,0 m de profundidade nas posições de 13 e 17 metros, os cabos elétricos de média e baixa tensão foram enterrados a 0,5 m de profundidade nas posições de 19, 20, 21 e 22 metros e os conduítes de PVC foram enterrados a 0,5 m de profundidade nas posições de 24, 25, 26, 27 e 28 metros. Na posição de 15 m está colocado o cano metálico guia, que corta todas as sete linhas do SCGR. 4

18 Figura 2.1: Mapa da cidade de São Paulo (ref.: Sempla) e da disposição das linhas de estudo no SCGR. A área do SCGR do IAG/USP está situada na borda da Bacia Sedimentar de São Paulo, sendo constituída predominantemente por sedimentos areno-argilosos de idade terciária (formações Resende e São Paulo), sobrepostos ao embasamento granito-gnáissico de idade pré-cambriana, com diferentes graus de intemperização (Iritani, 1993). A parte superior dos sedimentos da bacia de São Paulo, correspondente à Formação São Paulo, é constituída por horizontes de argila siltosa, intercalados com horizontes de areia de granulação média a grossa, siltosa, com seixos de quartzo e concreções limoníticas (Ricomini, 1989). Dados de 5

19 três poços próximos à área onde está instalado o SCGR do IAG/USP mostram que a espessura dos sedimentos não ultrapassa 53 metros (Porsani et al., 2004). Figura 2.2: Disposição espacial dos cabos elétricos e conduítes de PVC da linha 7 do SCGR. 2.2 Usina Elevatória da Traição A segunda área para realização dos levantamentos geofísicos está situada nas dependências da Usina Elevatória da Traição, que fica na margem direita do Rio Pinheiros, na zona oeste da cidade de São Paulo. A Figura 2.3 mostra a localização dos levantamentos GPR na área da Usina da Traição. A escolha deste local foi baseada em relatos de vazamentos de óleo e falhas nos cabos elétricos de alta tensão por funcionários da Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista-CTEEP. A área de estudos na Usina da Traição encontra-se situada na planície de inundação do Rio Pinheiros e está assentada sobre a Formação São Paulo. Esta área foi totalmente descaracterizada tanto pela canalização efetuada no leito do rio que, era meandrante (Figura 2.3a), quanto pela intensa ocupação urbana e consequentemente, pela sua impermealização. 6

20 Figura 2.3: a) Rios Pinheiros e Tietê, antes da canalização e b) localização dos perfis GPR realizados nas dependências da Usina Elevatória da Traição, Marginal Pinheiros. Um problema encontrado para investigar possíveis vazamentos de óleo proveniente de cabos elétricos de alta voltagem enterrados no subsolo está relacionado com as grandes dimensões da área a ser estudada. Inicialmente, foi feito um levantamento regional de aproximadamente 4 km, utilizando-se antenas de 200 MHz ( sobre e fora dos cabos elétricos de alta voltagem). A análise desses resultados permitiu selecionar algumas áreas que apresentavam padrões de reflexão anômalos, i.e., ou os perfis GPR apresentavam-se com fortes reflexões ou apresentavam reflexões fracas ou ausência de reflexões. Os levantamentos GPR foram feitos longitudinais e transversais aos cabos elétricos, usando antenas de 200 e 400 MHz. Levantamentos de detalhamento quase-3d foram feitos com antenas de 400 MHz em áreas problema escolhidas pela CTEEP e também nas áreas denominadas de anômalas conforme os resultados GPR. Os detalhes da aquisição dos dados serão apresentados no ítem 4. 7

21 3. Metodologia Neste capítulo será apresentado um breve histórico do método GPR, assim como a discussão dos princípios físicos e a fundamentação teórica do emprego de ondas eletromagnéticas de altas frequências para investigações da subsuperfície. Apresenta-se também uma discussão sobre o método de modelagem numérica utilizado nos estudos sintéticos que foram importantes para validar a interpretação dos resultados que foram obtidos nesta pesquisa. 3.1 Histórico do método GPR Uma das mais importantes contribuições para a evolução da ciência proporcionada por James Clerk Maxwell foi o desenvolvimento da teoria eletromagnética. No ano de 1864, utilizando-se de conhecimento já existente como as leis de Faraday, Ampére, Coulomb e Gauss, Maxwell obteve matematicamente as relações que expressam a interação dos campos elétricos e magnéticos (Cisneiros, 2001). 22 anos depois veio a comprovação desta teoria através do experimento de um jovem e desconhecido físico chamado Heinrick Hertz através das leis de reflexão de ondas. A primeira descrição do uso de ondas eletromagnéticas para localização de objetos enterrados foi realizada em uma patente alemã (Leimback & Lowy,1910 apud Daniels,1996) através da transmissão de ondas contínuas. Porém, o primeiro levantamento geofísico utilizando o método GPR para investigação de subsuperfície foi realizado para determinar a espessura de uma geleira (Stern, 1929, citado por Olhoeft, 1996). No fim dos anos 50, radares da Força Aérea Americana foram utilizados para verificar espessura e ruptura de geleiras na Groenlândia (Daniels,1996). A partir dos anos 70 começaram a ser comercializados pela empresa Geophysical Survey System Inc um sistema de radar de penetração do solo, pois até então estes sistemas eram construídos pelos próprios usuários (Morey, 1974). Mas foi a partir dos anos 80 com o avanço da tecnologia e o melhoramento dos sistemas de aquisição dos dados GPR que este método consolidou-se como um método robusto e eficiente na investigação da subsuperfície rasa. Nos últimos anos vem crescendo a utilização do método GPR para aplicações em problemas de planejamento urbano, estudos de contaminação do meio ambiente, dentre outros. Sauck (1998) propôs um modelo temporal de biodegradação de LNAPL através de medidas de resistividade em solo arenoso. Para testar seu modelo foram feitas medidas com 8

22 os métodos GPR (Radar de Penetração de Solo), VRP (Sondagem de Resistividade Vertical) e EM (Métodos Eletromagnéticos). Com o derramamento de hidrocarbonetos que são resistivos a zona vadoza pode aumentar a resistividade temporariamente, mas após o inicio da ação das bactérias nessa zona, há uma diminuição da resistividade, e esta é dependente do tempo. Sauck conclui mostrando que o monitoramento com as medidas de GPR e VRP indicam uma parada da atividade de biodegradação quando o resíduo de HC é completamente consumido e assim o aqüífero volta à condutividade normal. Castro & Branco (2002) realizaram um estudo GPR 4D na cidade de Fortaleza - CE para avaliar a evolução de uma pluma de contaminação proveniente do vazamento de um tanque em um posto de gasolina. Este estudo foi realizado ao mesmo tempo em que estava acontecendo um processo de remediação do vazamento dos tanques e foi realizado em 15 meses de investigações. Foram utilizadas diferentes antenas, contudo as antenas que deram melhores resultados foram as de 200 MHz e 400 MHz, que possibilitaram mapear a pluma de contaminação. O estudo mostra ainda uma diminuição da contaminação nas seções GPR realizadas nos últimos meses de pesquisa. A conclusão deste estudo foi que o método GPR delimitou a pluma de contaminação de hidrocarbonetos com eficiência, facilitado pela geologia local. Ortega (2007) realizou um estudo para localizar e delinear plumas de contaminação provenientes de vazamento de hidrocarbonetos através dos métodos da eletrorresistividade e GPR em duas áreas da cidade de Paulínea-SP. Na área A as anomalias geofísicas encontradas com GPR e eletrorresistividade estavam relacionadas com características geológicas ou solo saturado, pois os valores de concentração de VOC (Compostos Orgânicos Voláteis) estavam extremamente baixos, indicando ausência de contaminação. Entretanto, na área de estudo B as anomalias geofísicas coincidiram com valores de concentração elevada de VOC, indicando uma área com elevado potencial de contaminação. A integração dos dados geofísicos com os resultados de VOC foi fundamental para a caracterização e delineamento da pluma de contaminação das áreas estudadas. 3.2 Princípios físicos e fundamentação teórica do método GPR O Ground Penetrating Radar (GPR) é um método que utiliza ondas eletromagnéticas de rádio em altas freqüências que variam entre 10 MHz e 2,5 GHZ. Também conhecido como Radar de Penetração no Solo, o GPR tem diversas aplicações principalmente localizar 9

23 estruturas e feições rasas da superfície. Por ser um método não destrutivo, também é usado para localizar objetos enterrados pelo homem. Com uma antena bipolar, obtém-se uma imagem de alta resolução da subsuperfície desejada. Uma antena transmissora emite o sinal que se propaga dependendo da freqüência do mesmo e das propriedades eletromagnéticas do meio, tais como condutividade elétrica, permissividade dielétrica e permeabilidade magnética. Devido à variação dessas propriedades, parte do sinal é refletido e parte é difratado. Uma segunda antena, a receptora, capta a parte refletida e envia-a para ser registrada num computador notebook. A energia refletida é registrada em função do tempo de percurso, i.e., tempo duplo. A Figura 3.1 mostra um desenho esquemático do princípio de propagação e reflexão de ondas eletromagnéticas usadas no método GPR. Figura 3.1: Bloco diagrama mostrando a reflexão das ondas EM em subsuperficie. O circulo em verde indica o cabo de cobre e o circulo em cinza representa a parte interna do cabo preenchida com óleo. À esquerda tem-se um pulso refletido da onda EM. Atualmente, os geocientistas têm utilizado o método GPR em vários campos de aplicações, tais como, estudo de contaminação ambiental (Porsani et al., 2004, Ortega & Porsani, 2005, Ortega, 2007), estudos hidrogeológicos, estudos sedimentológicos, estudos de rios e lagos, exploração mineral, estudos em áreas de testes controlados de geofísica rasa (Porsani et al., 2006; Rodrigues & Porsani, 2006, Porsani & Sauck, 2007), estudo de sítios arqueológicos, dentre outras. Apesar de inúmeras aplicações, até o presente momento não foi encontrada na literatura nenhuma referência sobre o uso do GPR para mapear cabos elétricos 10

24 de baixa e média tensão no subsolo, nem cabos elétricos de alta tensão com óleo em seu interior. A propagação de ondas eletromagnéticas e as relações constitutivas do meio são a base para o entendimento do método GPR. Os parâmetros constitutivos que se evidenciam nas equações de Maxwell como densidade de corrente, J, densidade de cargas elétricas,, assim como duas grandezas inerentes ao meio em que os campos elétrico e magnético se propagam: a permissividade dielétrica,, e a permeabilidade magnética,. Para a obtenção de informações sobre as propriedades elétricas dos materiais por onde os campos elétricos e magnéticos atuam, faz-se necessário a introdução das relações constitutivas do meio nas equações de Maxwell. Considerando que as ondas esféricas podem ser representadas por uma superposição de ondas planas, combinando as equações de Maxwell com as relações constitutivas do meio, obtêm-se a equação da onda plana: 2 E k 2 E 0 onde k é o numero de onda, dado por: k 2 2 i Sendo que o primeiro termo à direita da equação corresponde à corrente de deslocamento e o segundo termo a corrente de condução. Para as altas freqüências utilizadas no método GPR os dois termos da equação devem ser considerados, sendo que a corrente de deslocamento predomina sobre a corrente de condução. Em outras palavras, tanto a condutividade elétrica quanto a permissividade dielétrica são importantes porque afetam diretamente a atenuação e a propagação das ondas de radar, respectivamente (Annan, 1996). A condutividade é dominante para ondas EM de baixas freqüências e a permissividade dielétrica é dominante para as altas freqüências. Para as aplicações em GPR, que atua em altas freqüências, costuma-se utilizar a expressão: k i onde corresponde a constante de atenuação e a constante de propagação dos campos eletromagnéticos, sendo expressos por: 11

25 2 Em materiais geológicos que apresentam baixa condutividade, tem-se para as altas freqüências, uma velocidade de propagação da onda EM independente da freqüência: v c r onde c é a velocidade da onda EM no vácuo, isto é, 0.3 m/ns. Os aspectos mais importantes do método GPR são a resolução e a profundidade de investigação que variam de acordo com a freqüência da antena. Quanto maior a freqüência maior a resolução vertical e menor a profundidade de investigação, e vice-versa. Já a profundidade de investigação é fortemente controlada pela condutividade elétrica do solo combinado com a freqüência central do sistema. Um parâmetro importante para o GPR é a amplitude do coeficiente de reflexão da onda EM que pode ser derivada a partir do conceito do tensor impedância (Z). Para uma incidência normal sobre dois meios (1 e 2) com propriedades físicas distintas a amplitude do coeficiente de reflexão GPR é expressa por: r GPR 1 1 i i i i 2 2 Verifica-se que o coeficiente de reflexão depende tanto da condutividade elétrica quanto da permissividade dielétrica dos materiais em subsuperfície. Mais detalhes sobre os princípios físicos e matemáticos envolvidos no método GPR podem ser encontrados em Daniels (1996), Porsani (1999), dentre outros. 3.3 Método das diferenças finitas no domínio do tempo As simulações numéricas GPR 2D da Linha 7 do SCGR do IAG/USP e dos cabos elétricos de alta tensão foram realizados com o software REFLEXW que utiliza o método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo - FDTD. O método consiste na aplicação de procedimentos matemáticos computacionais, para obter a solução de um problema científico 12

26 através de aproximações numéricas sucessivas. Assim, o método FDTD faz a substituição das equações diferenciais por diferenças finitas obtidas por meio de expansão de Taylor e truncamento ao nível da ordem de erro desejada (Yee, 1966). O modelo é discretizado em uma malha uniforme (Figura 3.2) com um incremento espacial de x. Cada ponto da malha é atribuído a uma velocidade (ou à permissividade dielétrica relativa ) e um coeficiente de atenuação (ou à condutividade elétrica). Figura 3.2: Malha geométrica 2D utilizada da discretização do modelo (Rodrigues, 2004). O valor máximo para o incremento temporal ( t) depende da velocidade máxima do meio (V) e do incremento espacial ( x), dado aproximadamente por: t x 2V Os valores de t são calculados automaticamente pelo software, respeitando o critério de estabilidade numérica e proporcionando condições de convergência ao sistema (Sandmeier, 2006). Segundo Belém (2001), o incremento espacial ( x) está intimamente ligado ao comprimento de onda mínimo presente, isto é, depende dos parâmetros físicos dos materiais a serem modelados e da freqüência central da antena a ser utilizada. Mas, é importante lembrar que a simulação numérica está baseada nas soluções das Equações de Maxwell, assim, devemos assumir que os parâmetros físicos são independentes da freqüência. A escolha de condições de contorno absorventes é importante para a simulação numérica de ondas eletromagnéticas, pois como sabemos o ambiente computacional trabalha 13

27 com dados finitos enquanto que a área de interesse é infinita em algumas direções. Nas modelagens com o software REFLEXW esse parâmetro foi escolhido como linear absorbing range, que segundo Sandmeier (2006) seu cálculo é estipulado por: end f ac act 0 onde end é a condutividade final com relação ao act é a freqüência angular act é o valor atual de do último ponto do modelo antes do limite 0 é a permissividade dielétrica do vácuo f ac size 50 size é o numero de pontos do grid Os modelos sintéticos para simulação da Linha 7 do SCGR foram construídos fazendo-se uma camada uniforme de solo, sendo caracterizado como background, cabos elétricos de baixa e média tensão diretamente aterrados, caixas de concreto, conduítes de PVC e um cano metálico guia. Também foram simulados cabos elétricos de alta tensão diretamente aterrados no subsolo, os quais simulam os cabos existentes na Usina Elevatória da Traição. Na tabela 3.1 estão apresentadas as propriedades físicas dos materiais utilizados nas simulações GPR 2D, que foram encontradas em literatura especifica (Annan, 1992; Daniels, 1996; Rodrigues, 2004). Os valores de condutividade e permissividade do óleo resistor foram medidos no Laboratório de petrofísica do IEE/USP. Tabela 3.1: Propriedades físicas dos materiais usados nas modelagens numéricas (Rodrigues, 2004, Zeng & McMechan,1997 dentre outros) Material r (S/m) Solo Argiloso ,01 Ar Metal PVC 3,5 1 0 Concreto com Ferro Óleo Resistor 2, Areia Seca 4 1 0,0001 Asfalto

28 Existem vários trabalhos disponíveis na literatura sobre o emprego do método das diferenças finitas no domínio do tempo-fdtd para fins de simulações numéricas em aplicações geofísicas. Abaixo segue um breve relato de alguns trabalhos de modelagens que apresentam alguma relação com esta pesquisa. Powers & Olhoeft (1996) analisaram vazamentos de líquidos contaminantes provenientes de tubulações enterradas através de simulações numéricas utilizando o método FDTD. As modelagens numéricas relacionadas às mudanças das propriedades físicas dos materiais é uma etapa importante para o entendimento dos dados de campo. Os autores concluíram que os vazamentos poderão ser melhor detectados quando o material sedimentar ao redor da tubulação estiver completamente saturado com água. Zeng & McMechan (1997) realizaram simulações numéricas de respostas GPR para tubulações enterradas utilizando o método do traçado de raios. Os autores concluíram que essas simulações auxiliam na escolha das freqüências e da separação das antenas, o que permite otimizar os parâmetros de campo. Carcione et al. (2000) utilizaram a modelagem numérica com dados de GPR para delimitar uma área contaminada em uma base militar na Polônia, onde tanques de combustível foram desmontados. Foram realizadas modelagens para camadas contaminadas e não-contaminadas, sendo possível, com a modelagem, caracterizar bem a área contaminada. O estudo conclui que é possível utilizar a modelagem numérica para mapear e delimitar áreas contaminadas com hidrocarbonetos e ainda, que a simulação ajuda na interpretação dos resultados. Rodrigues & Porsani (2006) utilizaram modelagens numéricas FDTD para caracterizar a resposta GPR em tambores plásticos instalados na linha 5 do SCGR do IAG/USP, visando simular estudos de contaminação ambiental e planejamento urbano. Os resultados das simulações apresentaram uma boa concordância com os perfis GPR reais sobre os mesmos alvos. 15

29 4. Aquisição e processamento dos dados GPR Este capítulo refere-se aos trabalhos de aquisição e processamento dos dados GPR. A aquisição de dados foi feita em duas áreas distintas: i) na Linha 7 do SCGR do IAG/USP visando uma calibração dos resultados sobre cabos elétricos conhecidos (Figura 4.1) e ii) na área da Usina Elevatória da Traição (Figura 4.2) de responsabilidade da CTEEP. Os dados foram adquiridos com o equipamento SIR 3000 da empresa americana GSSI (Geophysical Survey System, Inc.) que está disponível no Laboratório de Instrumentação Geofísica do IAG/USP. O sistema é composto por antenas blindadas (transmissora-receptora), e uma unidade de controle central. Após a verificação da conexão correta da unidade de controle central com as antenas, o passo inicial para a aquisição dos dados é fazer a calibração da roda (odômetro). Os levantamentos realizados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP e na Usina Elevatória da Traição foram feitos através da técnica de perfis de reflexão com afastamento constante no modo contínuo. 4.1 Linha 7 do SCGR do IAG/USP Na linha 7 do SCGR foram adquiridos perfis GPR 2D e quase-3d com antenas blindadas de 100 MHz, 200 MHz e 400 MHz (Figura 4.1). Dois perfis foram realizados utilizando a antena de 100 MHz, 5 perfis utilizando a antena de 200 MHz e com a antena de 400 MHz foram adquiridos 9 perfis. Todos os perfis GPR 2D foram realizados com afastamento constante no modo contínuo. Os perfis foram adquiridos de Sul para Norte, totalizando 30 m de comprimento. Para uma caracterização mais detalhada dos alvos instalados na Linha 7 foram realizados levantamentos GPR quase-3d com as antenas de 200 MHz e 400 MHz blindadas. O espaçamento entre traços utilizado foi de 0,02 metros e o espaçamento entre cada perfil foi de 0,2 m. O levantamento quase-3d consiste em adquirir vários perfis 2D paralelos que são concatenados e assim gerando um cubo de dados 3D que são estudados em depths slices. A Figura 4.1 mostra fotos da aquisição de dados GPR quase-3d com as antenas de 200 MHz e 400 MHz. A Figura 4.1a mostra a logística da aquisição GPR com as antenas de 200 MHz e a Figura 4.1b com as antenas de 400 MHz. 16

30 Figura 4.1: Fotos da aquisição GPR quase-3d na Linha 7 do SCGR. a) antenas de 200 MHz e b) 400 MHz. 4.2 Usina Elevatória da Traição Na área da Usina Elevatória da Traição (Figura 4.2a) foram adquiridos perfis GPR 2D e quase-3d com antenas blindadas de 100 MHz, 200 MHz e 400 MHz. Inicialmente foram adquiridos dois perfis GPR regionais com antenas de 200 MHz ao longo de uma estrada de rodagem situada ao lado do Rio Pinheiros, totalizando 4 km de extensão (Figura 2.3). Um perfil foi realizado na parte da estrada por onde estão enterrados os cabos elétricos de alta tensão, ou seja, sobre os cabos elétricos e o outro perfil foi realizado fora da posição dos cabos elétricos (Figura 4.2b). As antenas de 100 MHz também foram utilizadas (Figura 4.2c) visando obter informações a maiores profundidades, mas os resultados não foram satisfatórios, pois a medida que a freqüência da antena diminui a profundidade de investigação aumenta, mas a resolução vertical diminui, não possibilitando, neste caso, uma boa visualização dos alvos. Nesse perfil longo foram selecionadas algumas áreas denominadas de anômalas em termos de reflexões GPR, ou porque apresentavam fortes reflexões ou porque eram ausentes de reflexão. Essas regiões anômalas foram alvos de investigações detalhadas através de levantamentos GPR quase-3d com as antenas de 200 MHz (Figura 4.2e) e 400 MHz (Figura 4.2f). 17

31 Figura 4.2: Fotos da aquisição GPR 2D e 3D na Usina Elevatória de Traição. Para averiguar algumas reflexões anômalas identificadas nos perfis GPR, foram feitos vários furos de sondagens a trado ao longo dos 4 km. Os furos foram feitos visando esclarecer dúvidas quanto à amplitudes dos refletores e para verificar a possibilidade de contaminação por vazamento de óleo (Figura 4.3). Os furos de sondagens mostraram que as fortes reflexões estavam relacionadas com tampas de concreto armado com ferro em sua estrutura que 18

32 normalmente são colocadas sobre os cabos elétricos por medidas de segurança, evitando acidentes perigosos. Informações mais detalhadas sobre os furos de sondagens estão apresentadas no item 5.2. Figura 4.3: Fotos da sondagem a trado na Usina da Traição. a) Perfuração do furo de sondagem na posição de 3785 m (do perfil de 4 km). b) Tampa de concreto com ferro em sua estrutura encontrada em 0,3 m de profundidade. Para a conversão tempo/profundidade dos dados obtidos na área do elevado da Traição foi necessário enterrar um cano metálico em 0,3 m de profundidade e fazer um perfil GPR 2D (ANEXO C) com as antenas de 400 MHz (Figura 4.2d). Tendo a profundidade do alvo enterrado e o tempo duplo da onda eletromagnética, calcula-se a velocidade através da expressão: v 2 h t, onde h é a profundidade verdadeira do alvo e t é o tempo duplo da onda eletromagnética refletida medida no radargrama. Nos dados adquiridos no SCGR a velocidade de propagação do GPR foi calculada de maneira análoga. Este procedimento foi importante para se calcular a velocidade da onda eletromagnética no subsolo, e assim, os perfis foram transformados de tempo para profundidade através da velocidade de 0,07 m/ns para os perfis adquiridos no SCGR e de 0,09 m/ns para os dados na usina Elevatória da Traição. 4.3 Medida da condutividade e da permissividade dielétrica do óleo Para o método GPR, a condutividade elétrica ( ) e a permissividade dielétrica relativa ( r ) são importantes, pois governam a atenuação e a propagação da onda eletromagnética. 19

33 Essas propriedades físicas foram utilizadas nos estudos de modelagem numérica através do software Reflexw. Para tanto medidas dessas propriedades para o caso do óleo usado nos cabos elétricos de alta tensão foram realizadas no Laboratório de Propriedades Físicas do Instituto de Eletrotécnica e Energia da USP através de um equipamento de alta tensão (Figura 4.4). Para a caracterização de um óleo isolante são utilizados equipamentos de alta tensão que fazem a medição de diversos parâmetros e grandezas físico-químicas. Dentre estas grandezas podemos citar a tangente de perdas (tan ) que está diretamente relacionada com a condutividade elétrica do material através da expressão: tan onde: tan é igual a corrente resistiva pela corrente capacitiva é a condutividade do meio é a permissividade e é a freqüência angular Para óleos altamente isolantes, como é o caso do óleo utilizado nesta pesquisa, a condutividade é muito pequena, da ordem de ps/m, como é o caso desta medida mostrada na Figura 4.4. O princípio de operação do equipamento é medir as correntes resistiva e condutiva através da aplicação de uma onda alternada quadrada a uma célula ou cuba de ensaio. As medidas de condutividade e permissividade dielétrica são parâmetros de entrada para as modelagens numéricas realizadas nesta pesquisa. 20

34 Figura 4.4: Instrumento de medição de condutividade de líquidos isolantes. Foto da medida para o Óleo Linear Alquibenzeno. 4.4 Processamento dos dados GPR O processamento dos dados reais foi realizado utilizando-se o software Radan. As principais etapas do processamento dos dados foram: edição dos dados; correção do tempo zero, que consiste em ajustar os traços ao tempo de chegada da onda aérea; remoção do background, que permite remover os refletores horizontais, análise do espectro de freqüência, que permite escolher as freqüências para a filtragem; filtragem temporal para eliminar os ruídos de baixa e de altas freqüências, e assim melhorar a razão sinal ruído, realçando os alvos; filtragem espacial; aplicação de ganhos variando com o tempo (linear, constante e exponencial), para recuperar as perdas por atenuação e espalhamento da onda eletromagnética; e conversão tempo/profundidade. A Figura 4.5 mostra o fluxograma do processamento dos dados GPR usados nesta pesquisa. A remoção do background foi realizada nos dados adquiridos no SCGR para realçar os alvos estudados, pois estes são alvos pontuais, e os perfis foram perpendiculares aos alvos. Entretanto, para os dados da Usina Elevatória da Traição não foi utilizada a remoção do background, pois os levantamentos foram realizados principalmente ao longo dos cabos elétricos horizontais. 21

35 Figura 4.5: Fluxograma do processamento dos dados GPR. 22

36 5. Discussão dos resultados Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos para as duas áreas de estudos: Linha 7 do SCGR do IAG/USP e área da Usina Elevatória da Traição. Em ambas as áreas são mostrados os resultados das simulações numéricas, os perfis GPR 2D com as antenas de 200 e 400 MHz e resultados quase-3d na forma de depth slices com as antenas de 200 e 400 MHz. 5.1 Linha 7 do SCGR do IAG/USP i) Modelagem Numérica Foram simulados alguns dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR do IAG (Figura 5.1). O modelo sintético da Linha 7 foi construido com as seguintes camadas: solo argiloso, sendo caracterizado como o background; nas posiçoes de 13 m e 17 m, colocadas nas profundidades de 1,5 e 1,0 metros, respectivamente, estão as caixas de concreto com dutos envelopados; na posição de 15 m está o cano metálico guia localizado na profundidade de 0,5 m; nas posições de 19, 20, 21 e 22 m estão os cabos elétricos de média e baixa tensão diretamente aterrados com diâmetros distintos; e nas posições de 24, 25, 26, 27 e 28 m estão os conduítes de PVC. Os cabos elétricos e os conduites de PVC estão localizados na profundidade de 0,5 m. Figura 5.1: Modelo numérico da Linha 7 do SCGR-IAG. 23

37 A Figura 5.2 mostra o resultado da modelagem numérica para alguns dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP conforme apresentado na Figura 5.1. Nesta modelagem foi utilizada as antenas de 200 MHz, espaçamento entre traços de 0,02 m e fonte do tipo onda plana. Figura 5.2: Simulação GPR com a antena de 200 MHz para os alvos da Figura 5.1. A Figura 5.3 mostra o resultado da modelagem numérica utilizando as antenas de 400 MHz e espaçamento entre traços de 0,01 m para os alvos mostrados na Figura 5.1. O resultado da modelagem mostra que os alvos simulados são caracterizados por nítidas reflexões hiperbólicas. As caixas de concreto não foram determinadas devido ao baixo contraste entre as propriedades físicas do alvo e do background. Note a presença de duas interferências laterais inclinadas, uma no início e outra no fim do perfil, que são devido ao efeito de borda gerado pela construção do modelo sintético. Este é um efeito comum quando se usa a fonte do tipo onda plana e que se repetirá em todos os resultados obtidos nas modelagens numéricas (Sandmeier, 2006). 24

38 Figura 5.3: Simulação GPR com a antena de 400MHz para os alvos da Figura 5.1. ii) Perfil GPR 2D A Figura 5.4 mostra o resultado do perfil GPR real obtido com as antenas blindadas de 200 MHz, e espaçamento entre traços de 0,02 m, sobre parte dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR, conforme mostrado na Figura 5.1. Nesta Figura, o eixo vertical corresponde à profundidade. Para a conversão do perfil GPR de tempo para profundidade foi utilizada a velocidade de 0,07 m/ns, conforme discutido no capítulo 4. Observa-se que os alvos são caracterizados por nítidas reflexões hiperbólicas e apresentam uma boa correlação com os alvos enterrados na Linha 7 do SCGR (Figura 5.1). A comparação entre o resultado real (Figura 5.4) com os resultados das simulações numéricas (Figuras 5.2 e 5.3) mostra uma boa concordância, sendo possível expandir este estudo para uma situação real do dia-a-dia onde existem cabos elétricos de média e baixa tensão instalados em grandes cidades, em particular na cidade de São Paulo. Entretanto, note que as caixas de concreto não foram localizadas devido ao baixo contraste de propriedades físicas entre o concreto e o background (solo argiloso condutivo) e pela elevada atenuação da onda EM provocada pela alta condutividade elétrica (acima de 10 ms/m) do solo na região onde foi instalada a linha 7 do SCGR (Borges, 2007). 25

39 Figura 5.4: Perfil GPR real de 200 MHz sobre parte dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP mostrados na Figura 5.1. A Figura 5.5 mostra o resultado do perfil GPR real obtido com as antenas blindadas de 400 MHz, e espaçamento entre traços de 0,01 m, sobre parte dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR, conforme mostrado na Figura 5.1. Nesta figura observa-se que os alvos foram caracterizados por reflexões hiperbólicas e apresentam correlação com os alvos enterrados na Linha 7 do SCGR (Figura 5.1). A comparação entre o resultado real (Figura 5.5) com os resultados das simulações numéricas (Figura 5.3) mostra que apenas alguns alvos foram detectados com clareza. Este fato pode estar relacionado ao próprio processamento dos dados ou devido às características da antena de 400 MHz e do próprio solo argiloso condutor. 26

40 Figura 5.5: Perfil GPR real de 400MHz sobre parte dos alvos instalados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP mostrados na Figura 5.1. iii) Resultado GPR quase-3d O objetivo deste levantamento quase-3d foi para mostrar a dimensão dos alvos no subsolo e melhorar sua detectabilidade. No caso dos alvos enterrados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP, o levantamento foi feito sobre os 4 cabos elétricos, com diferentes diâmetros, instalados a 0,5 m de profundidade. Para realçar os quatro cabos elétricos e reposicioná-los em sua posição espacial verdadeira foi utilizada a migração Kirchhoff (0,064 m/ns). Esta velocidade foi calculada com base no ajuste das hipérboles sobre os cabos elétricos. A Figura 5.6 mostra o resultado deste levantamento GPR quase-3d na forma de um depth slice, i.e., corte na profundidade de 0,5 m, utilizando-se as antenas blindadas de 200 MHz. Note nesta figura que os cabos elétricos foram bem delimitados. A diferença observada nas amplitudes deve-se à variação em seus diâmetros, e que os cabos têm 2 m de comprimento cada, exatamente o tamanho real desses cabos (Porsani et al., 2006). 27

41 Figura 5.6: Corte na profundidade de 0,5 m sobre os quatro cabos elétricos de média e baixa tensão instalados na Linha 7 do SCGR do IAG/USP, utilizando-se as antenas blindadas de 200 MHz. 5.2 Usina Elevatória de Traição Neste tópico serão apresentados os resultados das simulações numéricas realizadas para os cabos elétricos de alta tensão instalados às margens do Rio Pinheiros, bem como resultados de simulações de vazamento de óleo proveniente desses cabos, utilizando as freqüências de 200 e 400 MHz. Serão apresentados também resultados de perfis GPR de 200 MHz de 4 km de extensão e resultados de levantamento de detalhes obtidos por meio de aquisições quase-3d com antenas de 400 MHz em algumas regiões anômalas desses 4 km. 28

42 i) Modelagem Numérica Inicialmente foi construído um modelo para o cabo elétrico de alta tensão visando simular as principais características do cabo elétrico real. A idéia aqui foi de primeiro verificar se o método GPR seria capaz de localizar este tipo de cabo nas profundidades de 0,5; 1,0 e 1,5 m de profundidade, que são as profundidades em que esses cabos usualmente são encontrados. Normalmente, os cabos elétricos de alta tensão são constituídos de várias camadas concêntricas. Para a construção do modelo sintético para o cabo elétrico de alta tensão algumas camadas foram agrupadas devido às semelhanças nas propriedades físicas. Como resultado deste agrupamento, as principais camadas que constituem o cabo elétrico sintético de alta tensão são: PVC, alumínio, óleo linear alquibenzeno, cobre e óleo linear alquibenzeno. A presença desse óleo no interior do cabo elétrico de alta tensão tem a função de resfriar o cabo elétrico devido às altas voltagens. Esse óleo, resistor, consiste numa mistura de óleo mineral com óleos derivados de hidrocarbonetos, sendo altamente contaminante para o meio ambiente. A Figura 5.7 mostra em detalhe o cabo elétrico de alta tensão com suas cinco camadas concêntricas formadas de diferentes materiais. Figura 5.7: Detalhe o cabo elétrico de alta tensão com suas cinco camadas concêntricas formadas de diferentes materiais. A Figura 5.8 mostra os modelos sintéticos dos cabos elétricos de alta tensão colocados nas profundidades de 0,5 m (Figura 5.8a), 1,0 m (Figura 5.8b) e 1,5 m (Figura 5.8c). Os cabos elétricos sintéticos estão inseridos numa camada de solo argiloso (background) 29

43 correspondente à parte superior da Formação São Paulo pertencente à bacia sedimentar de São Paulo. Figura 5.8: Modelos dos cabos elétricos de alta tensão nas profundidades de 0,5; 1,0 e 1,5 metros. A Figura 5.9 mostra os resultados das simulações numéricas GPR com as antenas de 200 MHz para os cabos elétricos de alta tensão da Figura 5.8. Note que em todos os resultados foi possível mapear com clareza os cabos de alta tensão nas condições simuladas. Novamente ocorre as duas interferências laterais inclinadas devido ao efeito de borda, conforme já foi discutido anteriormente. 30

44 Figura 5.9: Resultados GPR de 200 MHz para os cabos elétricos de alta tensão nas profundidades de 0,5; 1,0 e 1,5 metros. Para avaliarmos uma possível pluma de contaminação de óleo proveniente de um desses cabos de alta tensão foi feito um estudo simulando um vazamento de óleo do cabo de alta tensão. A Figura 5.10 mostra vários modelos de cabos elétricos de alta tensão a 0,5 m de profundidade e apresentando vazamentos laterais com diferentes tamanhos de plumas de contaminação. 31

45 Figura 5.10: Modelos de cabos elétricos de alta tensão a 0,5 m de profundidade com pluma de contaminação de: 0,2 m; 0,5 m; 1,0m; 1,5m; 2,0m e 3,0m de extensão lateral. A Figura 5.11 apresenta os resultados da modelagem numérica GPR de 200 MHz para os cabos elétricos de alta tensão à 0,5 m de profundidade com diferentes tamanhos de pluma de contaminação (Figura 5.10). O resultado da simulação para uma pluma contaminante com 0,2 m de extensão mostra uma pequena alteração da imagem na parte direita do cabo em relação ao cabo sem vazamento conforme observado na Figura 5.9, sendo de difícil distinção. Com o aumento gradativo do tamanho da pluma para 0,5 m, 1,0 m, 1,5 m, 2,0 m e 3,0 m observa-se uma nítida resposta da pluma de contaminação, caracterizada por uma forte reflexão devido ao elevado contraste entre as propriedades físicas da pluma de contaminação (resistiva) com o background. 32

46 Figura 5.11: Resultados da modelagem numérica GPR de 200 MHz para os cabos elétricos mostrados na Figura A seguir são apresentados alguns modelos sintéticos nos quais simulam a condição real dos cabos elétricos de alta tensão instalados no subsolo da Usina Elevatória da Traição. Os cabos são agrupados em grupos de três e estão dispostos num total de 9 cabos. Normalmente, sobre os esses cabos são colocados uma placa de concreto armado com ferro em sua estrutura para evitar danos aos cabos, e conseqüentemente, acidentes fatais. A Figura 5.12 mostra a disposição desses 9 cabos elétricos de alta tensão dispostos sobre uma camada de areia, a tampa de concreto com ferro e dois pequenos cabos pilotos. 33

47 Figura 5.12: Modelo da simulação dos 9 cabos elétricos de alta tensão dispostos sobre uma camada de areia, sob uma placa de concreto com ferro a 0,30 m da superfície e sob dois cabos pilotos. As Figuras 5.13 e 5.14 mostram os resultados das simulações GPR de 200 MHz e de 400 MHz para o modelo da Figura Note que o alvo mapeado refere-se à placa de concreto com ferro, devido ao fato que a onda eletromagnética ser fortemente refletida por este material, não sendo possível identificar nenhum alvo abaixo desta placa de concreto com ferro. 34

48 Figura 5.13: Resultado da simulação GPR com a antena de 200 MHz para o modelo da Figura Figura 5.14: Resultado da simulação GPR com a antena de 400 MHz para o modelo da Figura Para confirmar a idéia apresentada anteriormente, um novo modelo sintético foi construído para os 9 cabos elétricos de alta tensão, entretanto, sem a presença da tampa de concreto com ferro sobre esses cabos elétricos. A Figura 5.15 mostra o modelo dos 9 cabos elétricos sem a tampa de concreto com ferro. 35

49 Figura 5.15: Modelo da simulação dos 9 cabos elétricos e os cabos pilotos dispostos sobre uma camada de areia, mas sem a tampa de concreto com ferro. Os resultados desta simulação GPR de 200 MHz e 400 MHz estão apresentados nas Figuras 5.16 e 5.17, respectivamente. Observe que com a retirada da tampa de concreto com ferro foi possível mapear os cabos elétricos de alta tensão, entretanto, como os cabos estão muito próximos (0,3 m de distância), as imagens obtidas não distinguem os nove cabos. Verifica-se também a presença da camada de areia abaixo dos 9 cabos elétricos. 36

50 Figura 5.16: Resultado da simulação GPR de 200 MHz para os 9 cabos elétricos sem a tampa de concreto com ferro. Figura 5.17: Resultado da simulação GPR de 400 MHz para os 9 cabos elétricos sem a tampa de concreto com ferro. 37

51 Na Figura 5.18 tem-se o modelo dos 9 cabos elétricos sem a tampa de concreto que protege os cabos e sem a camada de areia sob os cabos. As Figuras 5.19 e a Figura 5.20 mostram os resultados das simulações numéricas GPR com as antenas de 200 MHz e 400 MHz, respectivamente, para o modelo sintético da Figura Nestas simulações nota-se uma boa imagem dos cabos elétricos, entretanto, devido as suas proximidades, não há uma definição que permita identificar os nove cabos elétricos. Figura 5.18: Modelo da simulação numérica para os 9 cabos sem a tampa de concreto e sem a camada de areia sob os cabos elétricos. 38

52 Figura 5.19: Resultado da simulação numérica GPR de 200 MHz para o modelo da Figura Figura 5.20: Resultado da simulação numérica GPR de 400 MHz para o modelo da Figura

53 ii) Perfil GPR 2D Nesta sessão serão mostrados os resultados dos perfis GPR de 200 e 400 MHz, longitudinais e transversais aos cabos elétricos de alta tensão instalados ao longo da estrada de rodagem localizada ao lado do Rio Pinheiros na Usina Elevatória da Traição. Inicialmente foi feito um perfil GPR longitudinal com as antenas de 200 MHz iniciando numa área que não havia cabos elétricos de alta tensão enterrados no subsolo e a partir de uma determinada posição ocorria a presença desses cabos elétricos. Esse perfil, denominado aqui de perfil teste teve a finalidade de verificar a resposta GPR sobre o meio natural (background), i.e., sem a influência dos cabos elétricos e sobre os cabos elétricos. O resultado deste perfil teste está mostrado na Figura Note neste perfil que na posição de 50 m inicia-se um forte refletor sub-horizontal que foi associado com a tampa de concreto armado com ferro em sua estrutura comprovado por furos de sondagem. Esta interpretação está de acordo com as informações dos engenheiros da CTEEP sobre os modos construtivos de instalação dos cabos elétricos de alta tensão no subsolo, onde esses cabos são dispostos dentro de caixas de concreto, porém, a sua base está sob uma camada de areia, e sobre os cabos existe uma tampa de concreto com ferro que tem a finalidade de prevenir acidentes. A forte reflexão GPR observada neste perfil deve-se á presença de materiais metálicos (material com elevada condutividade elétrica), que apresentam uma elevada reflectância. Figura 5.21: Perfil GPR de 200 MHz mostrando de 0 a 50 m o background do terreno e a partir da posição de 50 m mostra a influência da tampa de concreto armado com ferro em sua estrutura. O passo seguinte foi realizar um levantamento GPR longitudinal de caráter regional. Para tanto, foram feitos dois perfis GPR de 4 km com as antenas de 200 MHz ao longo da estrada de rodagem localizado ao lado do Rio Pinheiros na área da Usina Elevatória da 40

54 Traição: um sobre os cabos elétricos de alta tensão e o outro perfil fora da posição dos cabos elétricos, ou seja, este perfil teve como objetivo verificar a estrutura do background do terreno Os resultados mais significativos estão apresentados nas figuras a seguir, e os outros perfis que totalizam os 4 km de extensão serão apresentados no anexo A. A Figura 5.22 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. A parte superior (Figura 5.22a) mostra um trecho do perfil realizado sobre o terreno sem a presença dos cabos elétricos até a posição de 105 m. Note que a partir daí ocorre um forte refletor sub-horizontal que varia de cm de profundidade que está relacionado com a tampa de concreto com ferro que protege os cabos elétricos. A parte inferior (Figura 5.22b) mostra o resultado do perfil GPR realizado na área da estrada onde não tem os cabos elétricos enterrados, i.e., corresponde ao trecho do background do terreno. Figura 5.22: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de 0 os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 150m. a) sobre 41

55 A Figura 5.23 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. A caixa de emendas 1 está localizada entre as posições de 155 e 165 m de distância. Na Figura 5.23a observa-se a presença de um forte refletor sub-horizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro e um nítido refletor hiperbólico na posição de 210 m relacionado com localização de uma galeria de canalização de águas pluviais constituída por uma manilha de concreto armado com ferro, conforme constatado em campo. Nota-se também na posição entre 180 e 187 m uma região anômala na qual é caracterizada pela ausência de reflexão do sinal GPR e onde foi feito um furo de sondagem. Esta região anômala foi melhor investigada visando avaliar a sua potencialidade para contaminação por vazamento de óleo, conforme mostrado abaixo. Figura 5.23: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de 140 cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 290m. a) sobre os 42

56 Conforme discutido no capitulo 3, Segundo Sauck (1998), um óleo resistor derramado num meio arenoso poderá sofrer mudanças em suas propriedades físicas com o tempo devido à ação de bactérias através da biodegradação. Com base nesta hipótese, pensou-se inicialmente que este fato poderia estar ocorrendo nessa região anômala, pois esta encontra-se próxima da caixa de emendas 1, sendo uma fonte potencial de contaminação. Com base nesta hipótese, esta região foi melhor estudada. A Figura 5.24 mostra um perfil GPR de 200 MHz de detalhe, correspondente ao trecho de ,5 m da Figura 5.23a. Note a nítida presença de um forte refletor sub-horizontal relacionado com um tampa de concreto com ferro. Esta informação foi comprovada mediante um furo de sondagem a trado realizado na área, onde na profundidade de 0,46 m verifica-se a presença da tampa de concreto com ferro. Este refletor blinda a passagem da onda EM, não sendo possível mapear os cabos elétricos que se localizam na profundidade de 1 m abaixo da superfície. Este resultado está de acordo com os obtidos nos estudos de modelagens mostrados nas Figuras 5.13 e Também é observado com clareza a ausência de reflexão GPR caracterizando uma região anômala. Esta zona de apagão do sinal GPR foi associada à presença de uma camada de argila muito compactada, verificada diretamente no campo através de um furo de sondagem. Portanto, a hipótese de contaminação para esta região, foi descartada. Figura 5.24: Perfil GPR de 200 MHz de detalhe, correspondente ao trecho de ,5m da Figura 5.23a. Na posição de 209 m da Figura 5.23 tem-se a presença clara de um forte refletor hiperbólico que é devido a uma manilha de concreto com ferro usada como galeria de 43

57 canalização de águas pluviais enterrada a 0,20m de profundidade, conforme informações do furo de sondagem a trado mostrado na Figura Estas manilhas também foram encontradas em outras partes do perfil de 4 km conforme serão mostrados mais adiante. Figura 5.25: Foto do furo de sondagem a trado na posição de 209 m do perfil teste. A base do furo corresponde ao topo da manilha de concreto. A Figura 5.26 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. A caixa de emendas 2 está localizada entre as posições de 560 e 570 m de distância. Na Figura 5.26a observa-se a presença de um refletor sub-horizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro e um nítido refletor hiperbólico na posição de 610 m relacionado com a localização de uma galeria de canalização de águas pluviais constituída por uma manilha de concreto armado com ferro. Na Figura 5.26b percebe-se uma região com pouca reflexão devido à presença de um solo mais argiloso, contudo pode-se perceber refletores horizontais e inclinados até a profundidade de 2 m que caracteriza a geologia local. 44

58 Figura 5.26: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. A Figura 5.27 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. A caixa de emendas 3 está localizada entre as posições de 955 e 970 m de distância. Na Figura 5.27a observa-se a presença de um refletor sub-horizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro e um nítido refletor hiperbólico na posição de 1010 m relacionado com a localização de uma galeria de canalização de águas pluviais constituída por uma manilha de concreto armado com ferro. Na Figura 5.27b percebe-se uma região com pouca reflexão devido a presença de um solo mais argiloso. 45

59 Figura 5.27: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. A Figura 5.28 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. Na Figura 5.28a observa-se a presença de um forte refletor sub-horizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro. A tampa de concreto com ferro foi localizada na profundidade de 0,45 m na posição de 1480 m do perfil de 4 km através de um furo de sondagem a trado. 46

60 Figura 5.28: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de 1395 cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 1450m. a) sobre os A Figura 5.29 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. Note na Figura 5.29 a presença um forte refletor mergulhando entre m e entre m que está associado à geologia local, por exemplo, com uma camada de material mais arenoso. Os refletores inclinados são devidos às rampas de subida e descida de acesso à ponte de concreto. Os dois perfis feitos neste local (sobre os cabos e fora dos cabos) são idênticos, e através da observação de campo, pode-se perceber que o levantamento foi realizado na mesma região, i.e., fora da influência dos cabos elétricos. 47

61 O forte refletor que é demarcado nas posições de 1578 m à 1678 m da seção GPR se refere a um ponte de concreto em construção (foto mostrada na Figura 4.3b) que tem vergalhões de ferro em sua estrutura. Os quatro refletores hiperbólicos observados nesta figura, delimitados por dois retângulos, referem-se à dois pares de grandes manilhas de concreto armado com ferro, com cerca de 2,5 m de diâmetros cada uma, conforme observado em campo. Figura 5.29: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de 1535 dos cabos elétricos de alta tensão. 1685m, fora A Figura 5.30 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. A caixa de emendas 5 está localizada entre as posições de 2162 e 2182 m de distância. Na Figura 5.30a observa-se a presença de um forte refletor subhorizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro. 48

62 Figura 5.30: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. A Figura 5.31 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. Na Figura 5.31a observa-se a presença de um forte refletor sub-horizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro. Na posição de 2218 m do perfil de 4 km pode-se verificar um nítido refletor hiperbólico relacionado com a localização de uma galeria de canalização de águas pluviais constituída por uma manilha de concreto armado com ferro. 49

63 Figura 5.31: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. A Figura 5.32 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. Na Figura 5.32a observa-se a presença de um forte refletor subhorizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro. Na posição de 2530 m pode-se verificar um nítido refletor hiperbólico relacionado com a localização de uma galeria de canalização de águas pluviais. 50

64 Figura 5.32: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. A Figura 5.33 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. A caixa de emendas 6 está localizada entre as posições de 2760 e 2770 m de distância. Na Figura 5.33a observa-se a presença de um forte refletor subhorizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro, que praticamente blinda a passagem da onda EM do GPR. Na Figura 5.33b observa-se um padrão de reflexão completamente diferente, estando relacionado com a caracterização da geologia local. Note que existem vários refletores de difícil interpretação, podendo estar relacionados com a parte superior da Formação São Paulo, que é constituída por horizontes de argila siltosa, areia de granulação média a grossa e concreções limoníticas (Ricomini, 1989). 51

65 Figura 5.33: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. A Figura 5.34 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. Na Figura 5.34a observa-se a presença de um nítido refletor subhorizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro, que praticamente blinda a passagem da onda EM. Na Figura 5.34b observa-se um padrão de reflexão igual ao padrão do trecho anterior, estando relacionado com a caracterização da geologia local. 52

66 Figura 5.34: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. A Figura 5.35 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. Na Figura 5.35a observa-se a presença de um forte refletor sub-horizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro, que praticamente blinda a passagem da onda EM. Na posição de posição de 3728 m pode-se verificar um nítido refletor hiperbólico relacionado com a localização de uma galeria de canalização de águas pluviais. Entre as posições de 3778 e 3811 m foi realizado um levantamento Quase-3D e foram realizados dois furos de sondagem a trado (mostrados logo abaixo). Na Figura 5.35b observa-se um padrão de reflexão relacionado com a parte superior da Formação São Paulo. 53

67 Figura 5.35: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de 3690 cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 3835m. a) sobre os A Figura 5.36 mostra três depth slices correspondentes ao levantamento Quase-3D feito com as antenas de 200 MHz. Este levantamento investigou uma área retangular de 33 m x 4 m, sendo cerca de 2 m sobre a região onde os cabos elétricos estavam instalados e a outra parte fora da influência dos cabos elétricos. A área do levantamento Quase 3D foi definida pelo engenheiro da CTEEP, pois correspondia a uma área com elevado potencial de contaminação por vazamento de óleo. Esta área está demarcada com um retângulo na Figura 5.35a. A Figura 5.36a apresenta um corte na profundidade de 0,6 m, mostrando que a região de maior amplitude (cor vermelha) está concordante com a região que tem a tampa de 54

68 concreto com ferro sobre os cabos elétricos. As Figuras 5.36b e 5.36c apresentam os cortes nas profundidades de 1,4 m e 2,1 m, respectivamente que mostram uma região anômala (forte amplitude) entre as posições de 29 e 31m (direção Y do levantamento Quase-3D, ao longo da estrada de rodagem, fora da influência das tampas de concreto e sem a presença dos cabos elétricos), sugerindo uma região com características de contaminação, conforme verificado nos estudos de modelagem. Para checar esta hipótese, foram realizados dois furos de sondagens, um na posição de 29 e outro na posição de 31 m, e como resultado, foi encontrada uma região com maior presença de areia bastante úmida o que proporcionava maior amplitude das reflexões GPR, ou seja, nenhuma evidência de contaminação foi encontrada nos resultados GPR. Figura 5.36: Levantamento Quase-3D da caixa de emendas 1 utilizando as antenas de 200MHz com cortes nas profundidades de: a) 0,6 m, b) 1,4 m e c) 2,1m. 55

69 A Figura 5.37 mostra o resultado GPR de 200 MHz para o trecho de m de extensão, do perfil de 4 km. Na Figura 5.37a observa-se a presença de um forte refletor sub-horizontal que varia de cm de profundidade relacionado com a tampa de concreto com ferro. A caixa de emendas 8 está localizada entre as posições de 3875 e 3895 m de distância. Figura 5.37: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de 3750 cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 3900m. a) sobre os Para melhor caracterizar as tampas de concreto armado com ferro em suas estruturas serão apresentados alguns dos perfis GPR adquiridos na posição transversal à estrada de 56

70 rodagem, no sentido do rio Pinheiros. A Figura 5.38 mostra um perfil GPR de 200 MHz realizada transversalmente aos cabos elétricos, numa área onde não há cabos enterrados, visando caracterizar apenas o background da área. Conforme observado nesta figura, o sinal GPR penetrou até cerca de 3 m de profundidade, mostrando alguns refletores sub-horizontais podem estar relacionados com os sedimentos da parte superior da Formação São Paulo. Figura 5.38: Perfil GPR de 200 MHz, transversal à estrada de rodagem no sentido do rio Pinheiros, onde não há cabos elétricos enterrados. A Figura 5.39 mostra um perfil GPR transversal de 200 MHz realizado numa área onde há cabos elétricos enterrados. Note um forte refletor sub-horizontal em 0,4 m de profundidade e com 3 m de extensão. Este refletor está associado com a tampa de concreto com ferro, que blinda a passagem da onda EM, não sendo possível mapear os cabos elétricos que se localizam na profundidade em torno de 0,70 m abaixo da tampa de concreto armado com ferro. Este resultado está de acordo com os obtidos nos estudos de modelagens 57

71 mostrados nas Figuras 5.13 e Outros resultados similares de perfis GPR de 200 e 400 MHz realizados transversalmente aos cabos elétricos estão apresentados no anexo B. Figura 5.39: Perfil GPR de 200 MHz transversal à estrada, sentido rio Pinheiro, onde há cabos elétricos enterrados. 58

72 6. Conclusões e recomendações i) Sítio Controlado de Geofísica Rasa-SCGR do IAG/USP A pesquisa mostrou que o método GPR pode ser utilizado para mapear e caracterizar cabos elétricos de média e baixa tensão, os quais simulam redes de interferências em subsuperficie, e tem aplicações diretas em estudos de planejamento urbano. Os melhores resultados 2D foram obtidos com as antenas de 200 MHz. Os resultados das modelagens numéricas GPR 2D dos alvos instalados no SCGR do IAG/USP apresentaram uma boa concordância com os perfis 2D reais. O resultado do levantamento quase-3d, na forma de depth slices, mostrou as dimensões dos cabos elétricos que tem 2 m de comprimento cada. ii) Usina Elevatória da Traição Os resultados das modelagens numéricas GPR 2D para mapear os cabos elétricos de alta tensão e diagnosticar as eventuais plumas de contaminação por vazamento de óleo desses cabos mostraram que para as condições simuladas, as perspectivas de sucesso eram favoráveis. Os perfis GPR permitiram mapear as tampas de concreto armado com ferro em sua estrutura, localizadas sobre os cabos elétricos de alta tensão. Não foi possível detectar os cabos elétricos de alta tensão, sob as tampas de concreto devido às tampas servirem como uma superfície refletora para as ondas eletromagnéticas, impedindo a sua penetração a maiores profundidades. Estes resultados já eram esperados, conforme mostrado nos estudos de modelagem numérica. O diagnóstico da pluma de contaminação proveniente de um eventual vazamento de óleo desses cabos elétricos não foi evidenciado em nossos resultados, provavelmente pela falta de contraste entre as propriedades físicas do óleo contaminante e o background, ou pelo fato de não ter contaminante em quantidade suficiente para ser detectada pelo método GPR. 59

73 iii) Recomendações Para facilitar os trabalhos de manutenção preventiva dos cabos elétricos de alta tensão por meio de métodos geofísicos (GPR) visando mapear esses cabos elétricos e diagnosticar a pluma de contaminação devido a eventuais vazamentos de óleo desses cabos, seria recomendada (para um teste inicial) a substituição das tampas de concreto armado com ferro por tampas de material plástico ou PVC (para um pequeno trecho de cabos), pois a onda eletromagnética usada no método GPR consegue penetrar esses materiais, o que permitiria uma maior profundidade de penetração, e uma análise mais conclusiva com o método GPR. 60

74 Referências bibliográficas ANNAN, A. P Ground Penetration Radar Workshop notes. Sensors & Software, Inc., Internal Report, 130p. ANNAN, A.P., Transmission dispersion and GPR. Journal of Environmental and Engineering Geophysics, V.0, n.2, p BELÉM, A.N., Caracterização bidimensional de canais de rádio através de diferenças finitas no domínio do tempo. Dissertação de Mestrado, Departamento de Engenharia Eletronica, Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais MG, 124p. BORGES, W.B., 2007 Caracterização geofísica de alvos rasos com aplicações no planejamento urbano e meio ambiente: Estudo sobre o sítio,controlado do IAG/USP. Departamento de Geofísica, Instituto de Astronomia, geofísica e ciências atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo-SP, 252p. CARCIONE, J.M., MARCAK, H., SERIANI, G. & PADOAN, G., GPR modeling study in a contaminated area of Krzywa Air Base (Poland). Geophysics, 65 (2), pp CASTRO, D.L & BRANCO, R.M.G.C, D ground penetrating radar monitoring of a hydrocarbon leakeage site in Fortaleza (Brazil) during its remediation process: a case history. Journal of Applied Geophysics, vol. 54, p CISNEROS, J.I., Onda eletromagneticas: fundamentos e aplicações. Campinas, SP, Editora da UNICAMP, pp DANIELS, D.J., Surface penetrating radar. The Institution of Eletrical Engineers, London, United Kingdom, 300p. IRITANI, M.A., Potencial hidrogeológico da Cidade Universitária de São Paulo. Dissertação de Mestrado, IG/USP. São Paulo. 97p. M.H. Cramer, compilers, Wheat Ridge, CO, EEGS, pp MOREY, R. M. Continuous subsurface profiling by impulse radar. In: Engineering Foundation Conference on Subsurface Exploration for Underground Excavation and Heavy Construction, Henniker. Proceedings..., Henniker: American Society of Civil Engineers, p , OLHOEFT, G. R. Electrical, Magnetic, and Geometric Properties that determine Ground Penetrating Radar Performance. IN: 6 th International Conference on Ground Penetrating Radar, Tohoku University, Sendai, Japan, CD-Room,

75 ORTEGA, R.A. & PORSANI, J.L., Localização e Delineamento de Pluma de Contaminação por Hidrocarbonetos através dos Métodos GPR e Tomografia Elétrica: Resultados Preliminares. In: 9o Congresso Internacional da Sociedade Brasileira de Geofísica. Salvador, cdrom. ORTEGA, R.A., Localização e delineamento de plumas de contaminação por hidrocarbonatos através dos métodos GPR e Eletrorresistividade. Dissertação de Mestrado (Departamento de Geofísica), IAG/USP, 114p. PORSANI, J. L., Ground Penetrating Radar (GPR): Proposta metodológica de emprego em estudos geológico-geotécnicos nas regiões de Rio Claro e Descalvado SP. Tese de Doutorado, Instituto de Geociências e Ciências Exatas, UNESP, Campus de Rio Claro - SP, 145p. PORSANI, J.L.; Borges, W.R.; Elis, V.R.; Diogo, L.A.; Hiodo, F.Y.; Marrano, A. & Birelli, C.A., Investigações Geofísicas de Superfície e de Poço no Sítio Controlado de Geofísica rasa do IAG/USP. Revista Brasileira de Geofísica, Rio de Janeiro, v.22, n.3, p PORSANI, J. L; Borges, W.R.; Rodrigues, S.I. & Hiodo, F.Y., O Sítio Controlado de Geofísica Rasa do IAG/USP: Instalação e Resultados GPR 2D-3D. Revista Brasileira de Geofísica, Rio de Janeiro, v.24, n.1, p PORSANI, J.L.; SAUCK, W.A., Ground-penetrating radar profiles over multiple steel tanks: Artifact removal through effective data processing. Geophysics, v.72, p.j77 - J83. POWERS, M. H. & OLHOEFT, G. R., Modeling the GPR Response of leaking, buried pipes: In Proc. Of SAGEEP 96, 28 April 2 May, Keystone, C.O., R.S. Bell and REYNOLDS, J.M An Introduction to Applied and Environmental Geophysics. John Wiley & Sons, New York, NY, USA, 796 p. RICCOMINI, C., Rift Continental do Sudeste do Brasil. Tese de Doutorado. IG/USP. São Paulo, 320p. RODRIGUES, S.I., 2004 Caracterização GPR de tambores metálicos e plásticos: Estudo sobre o Sitio Controlado do IAG-USP. Departamento de Geofísica, Instituto de Astronomia, geofísica e ciências atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo-SP, 89p. RODRIGUES, S.I. & PORSANI, J.L., Utilização do GPR para Caracterizar Tambores Plásticos enterrados no Sítio Controlado de 62

76 Geofísica Rasa do IAG/USP. Revista Brasileira de Geofisica, Rio de Janeiro, v.24, n.2, p SANDMEIER, K.J., (2006). REFLEXW Version 4.2, Windows 9x/2000/NT. Program for processing of seismic, acoustic or eletromagnetic reflection, refraction and transmission data. Manual do Software. Karlsrube, Germany, 209p. SAUCK, W.A.; ATEKWANA, E.A.; NASH, M.S., High conductivities associated with LNAPL plume imaged by integrated geophysical techniques. Journal of Environmental and Engineering Geophysics, vol. 2, no. 3, p YEE, K.S., Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell s equations in isotropic media. IEEE Transactions on antennas and propagation AP, v.14, n.3, p ZENG, X. & MCMECHAN, G.A.,1997. GPR characterization of buried tanks and pipes. Geophysics 62(3), p

77 ANEXO A ANEXO A1: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 64

78 ANEXO A2: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 65

79 ANEXO A3: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 66

80 ANEXO A4: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 67

81 ANEXO A5: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 68

82 ANEXO A6: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 69

83 ANEXO A7: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 70

84 ANEXO A8: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 71

85 ANEXO A9: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 72

86 ANEXO A10: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 73

87 ANEXO A11: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 74

88 ANEXO A12: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 75

89 ANEXO A13: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 76

90 ANEXO A14: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 77

91 ANEXO A15: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 78

92 ANEXO A16: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 79

93 ANEXO A17: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 80

94 ANEXO A18: Perfil GPR de 200 MHz com 4 km de extensão, trecho de m. a) sobre os cabos elétricos de alta tensão. b) fora da influência dos cabos elétricos. 81

95 ANEXO B ANEXO B1: Perfil GPR de 200 MHz transversal à estrada na posição de 132 m do perfil de 4 km, sentido rio Pinheiro, onde há cabos elétricos enterrados. 82

96 ANEXO B2: Perfil GPR de 200 MHz transversal à estrada na posição de 154 m do perfil de 4 km, sentido rio Pinheiro, onde há cabos elétricos enterrados. ANEXO B3: Perfil GPR de 200 MHz transversal à estrada na posição de 192 m do perfil de 4 km, sentido rio Pinheiro, onde há cabos elétricos enterrados. 83

97 ANEXO C ANEXO C1: Perfil GPR 2D sobre um cano metálico enterrado a 0,3 m usado para fazer a conversão tempo/profundidade. 84