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Guia

Exercícios resolvidos de SEV e eletrorresistividade

Doze exercícios de sondagem elétrica vertical, do fator K ao erro RMS do ajuste, em ordem crescente de dificuldade. Cada um traz o enunciado, a solução passo a passo escondida para você tentar antes e o link da ferramenta grátis que confere o resultado. Todos os números foram calculados com as mesmas funções do app Rhoa.

Atualizado em · 18 min de leitura · por Equipe Rhoa

Como usar esta lista

Resolva cada exercício no papel ou na calculadora, abra “Ver a solução” para comparar o caminho e o resultado e use a ferramenta indicada para testar variações. Os exercícios 1 a 5 cobrem a geometria de campo; 6 a 8, a curva de resistividade aparente; 9 a 11, a interpretação das camadas; e o 12, a qualidade do ajuste. A teoria está no guia completo de SEV e nos verbetes do glossário.

Convenções: distâncias em metros, resistividade em Ω·m, arranjo Schlumberger (ou Wenner-Schlumberger) quando não se diz outro, e resultados arredondados só no fim. A profundidade estimada Z = 0,191 · AB e as faixas de litologia citadas são convenções do Rhoa, não regras universais.

Exercícios 1 a 5: fator K, ρa e trena

Exercício 1. Fator K e trena no primeiro scan

No primeiro scan do preset de campo, AB/2 = 1,0 m e MN = 0,2 m. Calcule (a) o fator geométrico K do arranjo Schlumberger, (b) as posições de A1, M2, N3 e B4 numa trena contínua com marco zero em A1 e (c) a profundidade estimada pela convenção do Rhoa.

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Fator geométrico Schlumberger

K = π · [(AB/2)² − (MN/2)²] / MN

(a) (AB/2)² = 1,00 m² e (MN/2)² = 0,01 m². Então K = π · (1,00 − 0,01) / 0,2 = π · 0,99 / 0,2 = 15,55 m.

(b) A1 = 0; M2 = AB/2 − MN/2 = 1,0 − 0,1 = 0,90 m; N3 = AB/2 + MN/2 = 1,10 m; B4 = AB = 2,00 m. O centro da SEV fica em AB/2 = 1,00 m na trena.

(c) Z = 0,191 · AB = 0,191 · 2,0 = 0,38 m (cerca de 0,4 m). É uma estimativa da ordem de grandeza da profundidade investigada, não a profundidade de uma camada.

Confira: calculadora de fator K e posições da trena. Este é o caso de teste usado para validar o motor do Rhoa (metodologia).

Exercício 2. K de Wenner e de dipolo-dipolo

(a) Num arranjo Wenner alfa com a = 10 m, o aparelho lê R = 0,85 Ω. Calcule K e ρa. (b) Num dipolo-dipolo com dipolos de a = 5 m, nível n = 3, a leitura é R = 0,042 Ω. Calcule K e ρa. (c) Por que o K do dipolo-dipolo é tão maior?

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Wenner alfa e dipolo-dipolo

Wenner: K = 2π · a; dipolo-dipolo: K = π · n(n + 1)(n + 2) · a; ρa = K · R

(a) K = 2π · 10 = 62,83 m; ρa = 62,83 · 0,85 = 53,41 Ω·m.

(b) K = π · 3 · 4 · 5 · 5 = π · 300 = 942,48 m; ρa = 942,48 · 0,042 = 39,58 Ω·m.

(c) No dipolo-dipolo os eletrodos de potencial ficam fora do par de corrente e se afastam dele a cada nível. O potencial cai rápido com a distância, então a mesma ρa produz um R muito menor, e K compensa isso. Na prática, R pequeno significa sinal fraco: é o motivo de o dipolo-dipolo ser mais sensível a ruído nos níveis altos. Veja dipolo-dipolo ou Wenner.

Confira: abas Wenner e dipolo-dipolo da calculadora de fator K.

Exercício 3. Resistividade aparente a partir de ΔV e I

No scan com AB/2 = 20 m e MN = 2 m, o resistivímetro injeta I = 150 mA e mede ΔV = 12,4 mV entre M e N. Calcule a resistência R, o fator K e a resistividade aparente ρa.

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Primeiro, as unidades: ΔV = 0,0124 V e I = 0,150 A. Como as duas estão em mili, a razão é a mesma em mV/mA.

R = ΔV / I = 0,0124 / 0,150 = 0,08267 Ω.

K = π · (400 − 1) / 2 = 626,75 m.

ρa = K · R = 626,75 · 0,08267 = 51,81 Ω·m.

Erro comum: usar ΔV em mV com I em A, o que multiplica o resultado por mil. Outro: anotar R já calculado pelo aparelho e dividi-lo de novo pela corrente.

Confira: calculadora de fator K (informe R para obter ρa) e o verbete resistividade aparente.

Exercício 4. Trena na troca de MN

Na abertura AB/2 = 12,5 m, a equipe mede uma vez com MN = 0,5 m e outra com MN = 1,2 m (sobreposição para a embreagem). Dê A1, M2, N3 e B4 nas duas leituras e diga quais estacas mudam de lugar. As duas leituras respeitam a regra MN ≤ AB/5?

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MN (m)A1 (m)M2 (m)N3 (m)B4 (m)
0,50,0012,2512,7525,00
1,20,0011,9013,1025,00

A1 e B4 dependem só de AB/2 e ficam onde estão. Mudam apenas os eletrodos de potencial: M2 recua de 12,25 para 11,90 m e N3 avança de 12,75 para 13,10 m, sempre simétricos em torno do centro (12,50 m).

AB = 25 m, então AB/5 = 5 m. Os dois MN (0,5 e 1,2 m) são menores que isso: as duas leituras valem como Schlumberger.

Confira: posições da trena e dos eletrodos, que também dá as coordenadas de cada eletrodo pelo azimute.

Exercício 5. Profundidade estimada e AB/2 para um alvo

Use a convenção do Rhoa, Z = 0,191 · AB. (a) Qual a profundidade estimada no último scan do preset de 21 scans, AB/2 = 43 m? (b) Que AB/2 máximo você planejaria para chegar a um alvo a 15 m, arredondando para um múltiplo de 5 m?

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(a) Z = 0,191 · 86 = 16,43 m.

(b) Invertendo a fórmula, AB/2 = Z / (2 · 0,191) = 15 / 0,382 = 39,27 m. Arredondando para cima, AB/2 = 40 m, que dá Z = 15,28 m.

A convenção é uma regra de bolso, na ordem de grandeza da profundidade mediana de investigação de arranjos simétricos. A profundidade que a SEV realmente resolve depende dos contrastes: uma camada condutora rasa reduz o alcance, e a inversão só define bem o substrato se houver pontos depois da última inflexão. Por isso planeja-se com margem.

Confira: planejador de SEV, como planejar uma SEV e o verbete profundidade de investigação.

Exercícios 6 a 8: embreagem e leitura da curva

Exercício 6. Fator de embreagem

Uma SEV trocou o MN de 0,2 para 0,5 m em AB/2 = 5 m, com leitura dupla nessa abertura. Calcule o fator de embreagem e a ρa corrigida do segundo segmento, emendando-o ao primeiro.

AB/2 (m)MN (m)ρa medida (Ω·m)
30,2130,0
40,2124,0
50,2118,0
50,5109,3
60,5101,2
70,595,0
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O primeiro segmento (MN menor) fica como medido. O fator do segundo é a razão, na abertura comum, entre o valor do segmento anterior e o do novo:

Fator de embreagem

f = ρa(MN antigo) / ρa(MN novo) = 118,0 / 109,3 = 1,0796

Todas as leituras com MN = 0,5 m são multiplicadas por f:

AB/2 (m)MN (m)ρa medidaρa corrigida (Ω·m)
30,2130,0130,00
40,2124,0124,00
50,2118,0118,00
50,5109,3118,00
60,5101,2109,26
70,595,0102,56

Depois da correção, as duas leituras em AB/2 = 5 m coincidem e a curva fica contínua. Com duas ou mais aberturas repetidas, o Rhoa usa a média geométrica das razões, o que reduz o peso de uma leitura ruim. Um salto grande, ou com sinal diferente entre aberturas repetidas, é sinal de heterogeneidade perto de M e N, não só de embreagem.

Confira: guia da embreagem de MN, com o exemplo de três trocas. A inversão 1D do Rhoa usa este mesmo cálculo antes do ajuste.

Exercício 7. Assíntotas de uma curva de duas camadas

A tabela traz uma curva Schlumberger de duas camadas. Sem inverter, estime ρ₁ e ρ₂ pelas assíntotas e diga se a curva já chegou a ρ₂ na maior abertura.

AB/2 (m)125102050100200500
ρa (Ω·m)40,140,646,970,3119,7216,6295,2354,0389,5
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Assíntota esquerda: com AB/2 pequeno, a corrente fica na primeira camada e ρa tende a ρ₁. O valor em AB/2 = 1 m é 40,1 Ω·m e quase não muda até 2 m, então ρ₁ ≈ 40 Ω·m.

Assíntota direita: ρa ainda sobe em AB/2 = 500 m (389,5 Ω·m), mas cada vez mais devagar. O que se pode afirmar é ρ₂ ≥ 389,5 Ω·m. O modelo usado para gerar a curva tem ρ₁ = 40 Ω·m, h₁ = 5 m e ρ₂ = 400 Ω·m: na maior abertura, a curva ainda está 2,6% abaixo de ρ₂.

Lição: a curva se aproxima de ρ₂ muito lentamente, ainda mais quando o contraste é grande. Ler a assíntota “no olho” subestima o substrato resistivo; a inversão usa a forma inteira da curva e acerta melhor.

Confira: no classificador de curva, digite 2 camadas (40 Ω·m com 5 m sobre 400 Ω·m) e veja a curva.

Exercício 8. Tipo de curva a partir do modelo

Classifique a curva de SEV de cada modelo de camadas (resistividades do topo para a base, em Ω·m).

  • (a) 120 · 15 · 800
  • (b) 50 · 600 · 10
  • (c) 20 · 150 · 1.200
  • (d) 900 · 200 · 8
  • (e) 660 · 257 · 45 · 752
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Compare cada trio de camadas consecutivas: H se a do meio é a menor, K se é a maior, A se cresce sempre, Q se decresce sempre. Com quatro camadas, classifique o trio 1-2-3 e depois o 2-3-4.

Modeloρ (Ω·m)TipoPor quê
a120 · 15 · 800H120 > 15 < 800 → H: camada intermediária condutiva (ex.: aquífero/argila entre resistivos)
b50 · 600 · 10K50 < 600 > 10 → K: camada intermediária resistiva (ex.: areia seca ou crosta laterítica)
c20 · 150 · 1.200A20 < 150 < 1.200 → A: resistividade crescente com a profundidade (ex.: rocha sob manto)
d900 · 200 · 8Q900 > 200 > 8 → Q: resistividade decrescente com a profundidade (ex.: cunha salina)
e660 · 257 · 45 · 752QHtrio 1-2-3: 660 > 257 > 45 → Q; trio 2-3-4: 257 > 45 < 752 → H

A letra descreve o modelo, não garante que a curva de campo mostre todas as camadas: uma camada fina ou de pouco contraste pode ficar invisível (supressão).

Confira: classificador de curva e o guia tipos de curva H, K, A e Q.

Exercícios 9 a 11: camadas, água e rocha

Exercício 9. Parâmetros de Dar Zarrouk

Um modelo invertido tem as camadas 250 Ω·m com 2 m, 12 Ω·m com 18 m, 90 Ω·m com 30 m sobre um substrato de 2.000 Ω·m. Calcule S e T de cada camada finita, os totais, as resistividades longitudinal e transversal do pacote e o coeficiente de anisotropia.

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Dar Zarrouk

S = h / ρ (S); T = h · ρ (Ω·m²); ρL = H / S; ρT = T / H; λ = √(ρT / ρL)

Camadah (m)ρ (Ω·m)S = h/ρ (S)T = h·ρ (Ω·m²)
122500,008500
218121,500216
330900,3332.700
Total50—1,8413.416

ρL = 50 / 1,841 = 27,15 Ω·m; ρT = 3.416 / 50 = 68,32 Ω·m; λ = 1,59.

A camada condutora de 12 Ω·m responde pela maior parte da condutância S, e a de 90 Ω·m, pela maior parte de T. Na escala de vulnerabilidade usada pelo Rhoa, a cobertura acima do aquífero (de 0 a 20 m) soma S = 1,508 S, classe “Baixa”. Veja vulnerabilidade de aquífero.

Confira: calculadora de Dar Zarrouk e os verbetes condutância longitudinal e resistência transversal.

Exercício 10. Condutividade da água em resistividade

(a) A água de um poço tem condutividade elétrica CE = 500 µS/cm a 25 °C. Qual a resistividade ρw em Ω·m? (b) Outra amostra deu 800 µS/cm medidos a 18 °C. Corrija para 25 °C, calcule ρw a 25 °C e estime os sólidos totais dissolvidos com o fator 0,65.

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Conversão

ρ (Ω·m) = 10.000 / CE (µS/cm); CE₂₅ = CE_T / [1 + 0,02 · (T − 25)]; STD ≈ k · CE₂₅

(a) 1 µS/cm = 10⁻⁴ S/m, então ρw = 10.000 / 500 = 20 Ω·m.

(b) CE₂₅ = 800 / [1 + 0,02 · (18 − 25)] = 800 / 0,86 = 930,2 µS/cm. ρw a 25 °C = 10.000 / 930,2 = 10,75 Ω·m (na temperatura da medida, 12,50 Ω·m: água fria é mais resistiva). STD ≈ 0,65 · 930,2 ≈ 605 mg/L, o que, pela aproximação da Resolução CONAMA 357/2005, já seria água salobra.

A compensação de 2% por °C e o fator do STD são aproximações para águas de composição comum.

Confira: conversor de condutividade da água e o verbete condutividade.

Exercício 11. Lei de Archie para uma areia saturada

Uma areia limpa, totalmente saturada com a água do exercício 10a (ρw = 20 Ω·m), tem porosidade φ = 30%. Calcule o fator de formação F e a resistividade da formação com a = 1 e (a) m = 2, (b) m = 1,3. Em que faixa de litologia do Rhoa cada resultado cai?

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Archie, Sw = 100%

F = a / φ^m; ρ = F · ρw

(a) F = 1 / 0,30^2 = 11,11; ρ = 11,11 · 20 = 222,2 Ω·m, na faixa “Areia fina a média / Saprolito (Rocha alterada)”.

(b) F = 1 / 0,30^1,3 = 4,78; ρ = 4,78 · 20 = 95,7 Ω·m, na faixa “Areia argilosa ou Solo residual / Aquífero poroso”.

Lição: a mesma areia com a mesma água muda de faixa só pela escolha de m. Archie (1942) encontrou m perto de 1,3 em areias inconsolidadas; m = 2 é o valor clássico para rochas consolidadas. Por isso as faixas de litologia são convenções a calibrar com poços, e a lei não vale para areias argilosas, onde a argila também conduz.

Confira: calculadora da lei de Archie (presets “Archie padrão” e “Areia inconsolidada”) e a tabela de resistividade.

Exercício 12: qualidade do ajuste

Exercício 12. Erro RMS de um ajuste

Uma inversão devolveu um modelo cuja curva sintética está na tabela, ao lado dos valores de campo. Calcule o erro relativo de cada ponto e o erro RMS percentual.

AB/2 (m)ρa de campo (Ω·m)ρa sintética (Ω·m)
110299,5
38689,2
103937,3
305151,7
100145141,9
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Erro RMS (relativo ao dado de campo)

eᵢ = (ρa campo − ρa sintética) / ρa campo; RMS = √(Σ eᵢ² / N) × 100%

AB/2 (m)eᵢ (%)eᵢ²
12,450,00060
3-3,720,00138
104,360,00190
30-1,370,00019
1002,140,00046

Σ eᵢ² = 0,00453; dividido por N = 5 dá 0,00091; a raiz, vezes 100, dá RMS = 3,01%.

Um RMS de poucos por cento indica bom ajuste para SEV de campo, mas não prova que o modelo está certo: modelos equivalentes podem ter o mesmo RMS. Olhe também se os resíduos alternam de sinal ou se há uma tendência, que indica camada faltando.

Confira: verbete RMS e o guia de inversão 1D, que usa exatamente esta fórmula.

Para professores

Os exercícios podem ser usados em aula e em provas; troque os números e confira as novas respostas nas ferramentas grátis, que usam as mesmas fórmulas.

Material para a aula

Para treinar inversão com curvas completas, os dados de exemplo de SEV trazem curvas sintéticas em CSV com o modelo verdadeiro, para o aluno comparar com o que obteve. A página Rhoa para universidades reúne os recursos abertos para aula de campo e laboratório, e a planilha de campo serve para o aluno anotar a própria SEV.

Para imprimir com gabarito, abra as soluções antes de mandar imprimir; fechadas, elas não saem no papel.

Sugestões de variação:

  • No exercício 1, peça K para todos os 21 scans do preset e compare com a tabela das posições da trena.
  • No 6, inclua uma segunda abertura repetida com razão diferente e discuta a média geométrica.
  • No 7, inverta o contraste (400 sobre 40 Ω·m) e compare a velocidade com que cada curva chega à assíntota.
  • No 11, peça a porosidade a partir de ρ e ρw medidos, invertendo a lei de Archie.

Referências

  • ARCHIE, G. E. The electrical resistivity log as an aid in determining some reservoir characteristics. Transactions of the AIME, v. 146, p. 54-62, 1942.
  • BRAGA, A. C. O. Geofísica aplicada: métodos geoelétricos em hidrogeologia. São Paulo: Oficina de Textos, 2016.
  • BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 357, de 17 de março de 2005.
  • HEM, J. D. Study and interpretation of the chemical characteristics of natural water. 3. ed. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 2254, 1985.
  • KOEFOED, O. Geosounding principles, 1: resistivity sounding measurements. Amsterdam: Elsevier, 1979.
  • MAILLET, R. The fundamental equations of electrical prospecting. Geophysics, v. 12, n. 4, p. 529-556, 1947.
  • ORELLANA, E. Prospección geoeléctrica en corriente continua. Madrid: Paraninfo, 1972.
  • TELFORD, W. M.; GELDART, L. P.; SHERIFF, R. E. Applied geophysics. 2. ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1990.

Perguntas frequentes

›Como calcular o fator geométrico K do arranjo Schlumberger?

K = π · [(AB/2)² − (MN/2)²] / MN, com as distâncias em metros. Para AB/2 = 1,0 m e MN = 0,2 m, K = π · (1,00 − 0,01) / 0,2 ≈ 15,55 m. No Wenner alfa, K = 2πa; no dipolo-dipolo, K = π · n(n + 1)(n + 2) · a.

›Como calcular a resistividade aparente a partir de ΔV e I?

Divida a diferença de potencial pela corrente para obter R = ΔV/I, em ohms, com as duas grandezas na mesma base (V e A, ou mV e mA). Depois multiplique por K: ρa = K · R. Com ΔV = 12,4 mV, I = 150 mA e K = 626,75 m, R = 0,08267 Ω e ρa ≈ 51,8 Ω·m.

›Como identificar o tipo de curva de SEV (H, K, A ou Q)?

Compare as resistividades de três camadas consecutivas: H tem a do meio menor que as vizinhas (ρ₁ > ρ₂ < ρ₃), K tem a do meio maior, A cresce sempre e Q decresce sempre. Com quatro ou mais camadas, classifique cada trio em sequência e junte as letras, como QH ou KH.

›O que são os parâmetros de Dar Zarrouk S e T?

A condutância longitudinal S = h/ρ (em siemens) e a resistência transversal T = h · ρ (em Ω·m²) de cada camada, somadas para o pacote. Eles importam porque a SEV determina bem S nas camadas condutoras e T nas resistivas, mesmo quando não separa a espessura da resistividade (princípio da equivalência).

›Como conferir as respostas dos exercícios?

Cada solução indica a ferramenta grátis do Rhoa que faz o mesmo cálculo: calculadora de fator K, posições da trena, classificador de curva, calculadora de Dar Zarrouk, conversor de condutividade da água e lei de Archie. As respostas da página são calculadas com as mesmas funções dessas ferramentas.

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