Desenvolvimento de um sistema de monitoramento do nível de águas de rios

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Almeida, Gilber Gustavo de
• Orientador(a): Kamikawachi, Ricardo Canute
• Banca de defesa: Kamikawachi, Ricardo Canute, Mattoso Filho, Ney Pereira, Pohl, Alexandre de Almeida Prado, Ribas, Marlos de Oliveira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Nível das águas - Medição; Fibras ópticas; Detectores ópticos; Indicadores de nível; Controle de inundações; Catástrofes naturais; Water levels - Measurement; Optical fibers; Optical detectors; Level indicators; Flood control; Natural disasters
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3852

Nesse trabalho é proposto um sistema de monitoramento do nível de água de rios baseado em redes de Bragg (FBG – Fiber Bragg Gratings) e no princípio da força hidrostática. O sistema consiste em uma boia cilíndrica, protegida por uma coluna, que produz uma tensão longitudinal em uma FBG embebida em uma borracha de silicone devido a força de empuxo exercida pela água. A calibração do sensor mostrou que é possível sintonizar o nível máximo de água que o sistema pode medir através aumento da profundidade da rede na borracha de silicone. O aumento da profundidade da rede na borracha também aumenta a não linearidade na resposta do sensor, mas os resultados obtidos mostram que é possível aproximar a resposta da rede a retas em diferentes regiões. Os resultados dos testes na coluna de água mostraram que vibrações mecânicas podem ser distinguidos do aumento do nível da água por serem eventos de curta duração. Os ensaios também mostraram que o sistema pode medir níveis até um limite de aproximadamente 12 metros de altura do nível de água. O problema da sensibilidade cruzada pode ser contornado com o uso de uma segunda rede encapsulada em uma agulha para distinguir o efeito da temperatura do aumento do nível da água. As respostas das duas redes podem ser utilizadas para diminuir o efeito da temperatura na resposta da rede utilizada para medir o nível da água e também para identificar que há uma variação de temperatura. Adicionalmente a rede encapsulada na agulha apresentou uma sensibilidade à força aplicada muito pequena, praticamente nula se comparada com a sensibilidade da rede inserida no silicone. Esta característica aliada a resposta térmica das redes permite facilmente a distinção de efeitos de temperatura do aumento do nível dos rios. Os resultados desse trabalho mostram o potencial do uso de sensores baseados em rede de Bragg no desenvolvimento de sistemas de monitoramento do nível dos rios em áreas de riscos por enchentes.