Sensores de pressão em fibra óptica para o estudo dos fenómenos da percolação da água em solos

Dada a necessidade de obtermos sistemas monitorizados com elevada precisão, de grande durabilidade e resistentes às condições atmosféricas, surgiu a possibilidade de aplicação das fibras ópticas como sensores para monitorização de pressão. Nesse contexto, as fibras “hetero-core” (fibra óptica composta por uma fibra multimodo entre duas fibras ópticas monomodo) e a utilização de lentes GRIN (“GRaded INdex”) em conjunto com superfícies reflectoras permitem a determinação da pressão e são objecto de estudo desta dissertação. Em termos de aplicação, o objectivo principal desta tese de mestrado foi de proporcionar o projecto e desenvolvimentos da medida de pressão em 48 pontos para um tanque de estudo dos fenómenos de percolação da água nos solos e que é pertencente à Secção de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Inicialmente, foi caracterizado um sistema contendo uma fibra “hetero-core” à qual foi aplicada uma curvatura, com auxílio de uma carruagem micrométrica. Este sistema permitiu a simulação do mesmo efeito de aplicação de pressão à fibra “hetero-core”. Na configuração seguinte, usou-se um OTDR (“Optical Time Domain Reflectometer”) para visualização e registo das perdas encontradas durante o processo de dobrar e esticar da fibra “hetero-core”. Ao longo deste registo, várias configurações foram testadas até ser encontrada a cabeça sensora com melhor comportamento para monitorizar a pressão. A multiplexagem foi conseguida ao colocar dois sensores em série, sendo cada um deles constituído por uma fibra “hetero-core” colocada no fundo de um tubo de água disposto verticalmente. Com a adição da água no tubo de água, a curvatura na fibra “hetero-core” aumentava, notando-se claramente que as perdas também subiam. Os resultados obtidos nesta configuração foram bastante satisfatórios permitindo a independência entre os dois sensores dispostos em série. Posteriormente, foi testada uma nova configuração sensora, o sensor de fibra óptica para monitorização de pressão foi construído com recurso a uma lente GRIN e uma superfície reflectora. Esta lente, disposta diante de um espelho, permitiu emitir e captar luz de um determinado comprimento de onda devido à reflexão do sinal luminoso no espelho. Com sucessivos incrementos, afastou-se e aproximou-se a lente ao espelho, registando-se e observando-se as perdas de potência obtidas com auxílio do OTDR. Também para esta configuração foi testada a multiplexagem de vários sensores, tendo sido utilizadas as seguintes opções: um acoplador de 2:1; um acoplador 4:1 e um comutador óptico. Verificou-se que a utilização de um comutador óptico é o melhor caso para a monitorização de pressão de múltiplos sensores. A multiplexagem com recurso ao comutador foi possível, uma vez que permitia a medição independente de cada sensor de pressão num determinado tempo. Com este resultado, é possível monitorizar 48 sensores com recurso ao OTDR, multiplexados temporalmente. Toda esta implementação prática da dissertação foi realizada nas instalações da Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos no INESC Porto, onde foram caracterizados e estudados sensores com diferentes características que poderão ser lidas neste documento. A componente teórica foi efectuada na Universidade da Madeira.

Especialização metabólica em crianças e adolescentes dos 10 aos 15 anos: caracterização e avaliação dos efeitos fisiológicos do treino na modalidade de natação

A participação desportiva de atletas pré-púberes e púberes, de ambos os sexos, levanta questões sobre o conhecimento das respostas fisiológicas ao treino, concretamente no que diz respeito à especialização metabólica. Nesse sentido, o objetivo do estudo foi investigar a ocorrência da especialização metabólica ao longo de uma época desportiva na modalidade de natação pura desportiva. Participaram no estudo 36 nadadores federados, dos quais 10 eram pré-púberes masculinos (10,4±0,7 anos; 142,3±7,6 cm; 36,9±7,9 kg), 6 pré-púberes femininos (9,8±0,6 anos; 140,4±3,9 cm; 33,0±4,4 kg), 10 púberes masculinos (13,5±1,5 anos; 166,9±8,5 cm; 56,8±10,3 kg) e 10 púberes femininos (11,3±0,7 anos; 152,7±5,4 cm; 46,4±6,8 kg). O grupo de controlo foi constituído por 36 crianças e adolescentes não praticantes de qualquer modalidade, divididos da mesma forma que o grupo de natação e com características morfológicas semelhantes. A aptidão aeróbia (teste de Balke adaptado para crianças e jovens) e anaeróbia (teste anaeróbio Wingate) foi avaliada em dois momentos ao longo da época desportiva. Os resultados obtidos dos diferentes grupos foram comparados e correlacionados relativamente às variáveis de aptidão aeróbia e anaeróbia. Os resultados identificaram diferenças em algumas variáveis da aptidão aeróbia e anaeróbia considerando os fatores maturação, sexo e grupo, porém, não foram verificados desempenhos que indiciem uma especialização num determinado metabolismo energético. Assim, os resultados mostraram a não especialização metabólica em nadadores pré-púberes e púberes de ambos os sexos, nos testes laboratoriais aplicados. O estudo forneceu dados aos treinadores quanto ao desempenho aeróbio e anaeróbio dos seus atletas, mas principalmente quanto à orientação do treino para o desenvolvimento de competências técnicas nestas idades, deixando a especialização nas distâncias de nado e no estilo de prova para quando for atingida a especialização metabólica. Estudos futuros deverão avaliar atletas pós-púberes de forma a determinar quando ocorre a especialização metabólica.