Utilização de sensores à base de fibra óptica visando o monitoramento de grandes estruturas na engenharia civil

As fibras ópticas são utilizadas em diferentes áreas e nas mais variadas aplicações. Na Engenharia Civil começaram a ser utilizadas no monitoramento de estruturas como alternativa de substituição dos tradicionais sensores elétricos. Este trabalho tem como objetivo estudar a aplicação e viabilidade dos sensores a base de fibra óptica no monitoramento de grandes estruturas da engenharia civil. Para avaliação dos resultados, foram realizados três diferentes tipos de testes experimentais onde corpos-de-prova foram instrumentados com extensômetros elétricos e ópticos. O primeiro tipo de teste correspondeu a ensaios de tração simples em barras de aço com carregamento monotônico até o rompimento de barras de aço. No segundo tipo de teste foi estudada a automação de um medidor triortogonal de junta que é um instrumento tipicamente utilizado para a instrumentação de barragens de concreto. Finalmente o último tipo de testes foi constituído por ensaios de cilindros de concreto à compressão para a determinação do módulo de elasticidade. Com relação à utilização dos sensores ópticos, durante a realização dos testes surgiram muitos problemas relacionados com a unidade óptica de aquisição de dados sendo necessária a utilização de três diferentes modelos de unidade de aquisição para a conclusão dos testes. No que se refere à exatidão dos resultados, observou-se que os resultados apresentados pelos sensores ópticos foram compatíveis com os resultados dos sensores elétricos. Entretanto, quando os sensores ópticos foram solicitados por grandes deformações implicaram em perda de sinal devido à interrupção do fluxo de luz, inabilitando o sensor para leituras.

Monitoramento do desempenho de diferentes tecnologias de módulos fotovoltaicos

Este trabalho consiste na avaliação experimental de 13 módulos fotovoltaicos de 5 diferentes tecnologias. Para isso foi instalado na área externa do laboratório do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas na Universidade Federal do Pará um campo de testes para medição de módulos a sol real, com os testes realizados no período de 21/10/12 a 30/08/2013. Essas medições possibilitaram a aquisição das principais variáveis de interesse nessa aplicação que são: irradiação solar, temperatura da parte posterior dos módulos, tensão e corrente elétrica e curva IV. A partir dessas medições foram calculados parâmetros como eficiência, desempenho global, produtividade, entre outros. Essas grandezas determinam as cacterísticas de geração dos módulos fotovoltaicos e são fundamentais para se entender seu funcionamento, sendo elas apresentadas detalhadamente na forma gráfica ao longo deste trabalho. Além dos dados experimentais, o estudo traz como contribuição um panorama geral sobre o estado da arte de módulos fotovoltaicos, experiências adquiridas durante o período de monitoramento, características do sistema de aquisição de dados desenvolvido e uma análise da influência de sombreamento no desempenho dos módulos fotovoltaicos.

Morfodinâmica costeira e o uso da orla oceânica de Salinópolis (Nordeste do Pará)

Os aspectos morfodinâmicos relacionados à erosão ou acresção da linha de costa são alguns dos assuntos analisados na gestão das zonas costeiras que vêem sendo tratada em todo mundo no sentido de monitorar e proteger essas zonas. Esta tese objetiva analisar o comportamento da morfodinâmica costeira de Salinópolis, relacionando-o ao uso da orla oceânica. A área de estudo foi compartimentada em três setores: Oeste (praias da Corvina e do Maçarico), Central (praia do Farol Velho) e Leste (praia do Atalaia). A metodologia consistiu na: (a) aquisição e tratamento de imagens multitemporais (1988-2001-2013) do satélite Landsat 5 TM, 7 ETM e 8 OLI; (b) aplicação de entrevistas/questionários com banhistas, (c) aquisição de dados de campo durante as estações chuvosa (26, 27, 28/04/2013) e menos chuvosa (04, 05, 06/10/2013); e (d) análise laboratorial para o tratamento dos dados adquiridos em campo (topografia das praias estudadas, amostragem de sedimentos superficiais das mesmas e com o uso de armadilhas, e medições oceanográficas de ondas, marés, correntes e turbidez). Foram feitas as representações gráficas dos perfis topográficos das praias, calculados os parâmetros estatísticos granulométricos de Folk & Ward (1957), as taxas do transporte sedimentar nas praias e os parâmetros morfométricos de Short & Hesp (1982), estes últimos foram calculados com o intuito de relacioná-los aos estados morfodinâmicos de praias propostos por Wright & Short (1984) e Masselink & Short (1993). Para a classificação da costa oceânica de Salinópolis em termos de uso e ocupação foi utilizado o decreto nº 5.300 de 7 de dezembro de 2004. A partir das pesquisas sobre a urbanização na costa e das obras situadas nos ambientes costeiros foi utilizada uma matriz proposta por Farinaccio & Tessler (2010) que lista uma série de impactos ambientais, e o quadro de geoindicadores do comportamento da linha de costa proposto por Bush et al. (1999), para a identificação de locais com vulnerabilidade à erosão ou acresção. Para as condições oceanográficas em cada praia e periculosidade ao banho nas mesmas, foram integralizados os dados de ondas, de correntes, de morfodinâmica praial e questionários aplicados com banhistas. Atualmente, a orla oceânica de Salinópolis possui diferentes características quanto à utilização e conservação, abrangendo desde a tipologia de orlas naturais (Classe A) até orlas com urbanização consolidada (Classe C). A primeira ocorre nos extremos da área de estudo e, a segunda, na região da sede municipal. Quatro tipos de praias foram identificados segundo a exposição marítima e o grau das condições oceanográficas: tipo 1 (Maçarico), tipo 2 (Corvina), tipo 3 (Farol Velho) e tipo 4 (Atalaia). O trecho de costa com maiores impactos ambientais e com elevada erosão costeira localiza-se na praia do Farol Velho. O grau de periculosidade ao banho foi de 4 (praia do Maçarico) a 7 (praia do Atalaia) – médio a alto grau de risco. As praias de Salinópolis apresentam declives suaves (< 1,5°), grandes variações na linha de costa entre as estações do ano (9,6 a 88, 4 m) e volume sedimentar variável dependendo do grau de exposição das praias ao oceano aberto. Predominou o estado morfodinâmico dissipativo (Ω>5,5) para estas praias, mas com ocorrência do estado de banco e calha longitudinais (4,7<Ω<5,5) no setor oeste. As macromarés na área de estudo apresentaram altura máxima de 5,3 m (Setor Central, durante a estação menos chuvosa) e mínima de 4 m no mesmo setor, durante a estação chuvosa. As correntes longitudinais foram mais intensas no setor leste (>0,45 m/s) durante as duas estaçoes do ano. As alturas de ondas foram também maiores no setor leste (máximo de 1,05 m durante a maré enchente na estação menos chuvosa) e os períodos de ondas foram mais curtos (<4,5 s) no setor oeste. A média granulométrica obtida dos sedimentos coletados na face praial apresentou escala mais freqüente entre 2,6 a 2,8 phi, indicando a predominância de areia fina. O grau de seleção predominante dos sedimentos foi de 0,2 a 0,5 phi (muito bem selecionados e bem selecionados), e da assimetria foi de positiva (0,10 a 0,30) e de aproximadamente simétrica (-0,10 a 0,10). O grau de curtose variou desde muito platicúrtica (<0,67) a muito leptocúrtica (1,50 a 3,00). Foram observados eventos de acresção sedimentar da estação chuvosa a menos chuvosa. De 22/07/1988 a 28/08/2013 (25 anos) também houve predomínio de acresção, onde o avanço médio linear da linha de costa foi de 190,26 m. O recuo médio linear obtido para toda área de estudo foi de -42,25 m. Áreas com maior erosão são pontuais: divisas das praias da Corvina e Maçarico, e Farol Velho e Atalaia. Os traps portáteis indicaram uma maior quantidade de sedimentos transportados longitudinalmente na estação menos chuvosa (Mín. 280 g/m³: enchente, setor oeste; Máx. 1098 g/m³: vazante, setor leste). Nos traps de espraiamento, o balanço entre a quantidade de sedimentos entrando e saindo nas praias foi menor no setor central (Mín. 80 g/m³: vazante, estação menos chuvosa; Máx. 690 g/m³: enchente, estação menos chuvosa). A circulação costeira sedimentar é proveniente, principalmente, do efeito das marés, com direção governada pela enchente e vazante dos rios que atravessam a costa. Os dados indicam o transporte longitudinal de sedimentos da ilha de Atalaia e rio Sampaio para o setor oeste e as margens das faixas praiais.

Determinação da velocidade e sentido do fluxo de águas subterrâneas utilizando radioisótopos pela técnica do poço único

Metodologia radioisotópica, através da técnica do poço único, foi empregada com o objetivo de determinar a velocidade e o sentido de deslocamento do fluxo de águas subterrâneas, utilizando traçadores radioativos, em poços piezométricos situados no campus da Universidade Federal do Pará (UFPA), em Belém-PA, às margens do Rio Guamá. Foi utilizado o iodo-131 como radiotraçador e a aquisição dos dados foi feita através de sistema espectrométrico, utilizando detectores de radiação. A aplicação dessa técnica na determinação conjunta da velocidade e sentido do fluxo, embora não seja usual, permitiu concluir que se trata de uma alternativa promissora que pode ser aplicada rotineiramente, proporcionando clareza e segurança nos resultados.

Sistema de gerenciamentode energia como ferramenta de eficiência energética na indústria

Este trabalho propõe uma metodologia para o gerenciamento de energia como uma ferramenta de Gestão de Eficiência Energética na Indústria pelo lado do consumo de energia no processo produtivo de uma indústria. Uma ação importante neste processo é a criação da interatividade entre os usuários e a energia elétrica. É proposto a implementação de dispositivos de medição, controle e diagnostico, a fim de obter um melhor aproveitamento do uso da energia elétrica, e com a aquisição dos dados oriundos destes dispositivos permitirem o gerenciamento para redução do consumo de energia e fazer a gestão visando a eficiência energética. São apresentados resultados do sistema proposto nas áreas com centrais de refrigeração de uma indústria de produtos plásticos para atendimento à indústria alimentícia. No presente estudo, aplicou-se também uma metodologia chamada de medição e verificação (M&V) para avaliar o percentual efetivo de economia obtido após a implantação das ações de eficiência energética.

Proposta de gerenciamento de dados para monitoramento de saúde estrutural utilizando redes de sensores ópticos FBG

Devido às suas características únicas, redes de sensores ópticos têm encontrado aplicação em muitos campos, como em Engenharia Civil, Engenharia Geotécnica, Aeronáutica, Energia e Indústrias de Petróleo & Gás. Soluções de monitoramento baseadas nessa tecnologia têm se mostrado particularmente rentáveis e podem ser aplicadas às estruturas de grande porte, onde centenas de sensores devem ser implantados para medições a longo prazo de diferentes parâmetros mecânicos e físicos. Sensores baseados em Grades de Bragg em fibra (FBGs) são a solução mais comumente utilizada no Monitoramento de Saúde Estrutural (SHM) e as medições são realizadas por instrumentos especiais conhecidos como interrogadores ópticos. Taxas de aquisição cada vez mais elevadas têm sido possíveis utilizando interrogadores ópticos mais recentes, o que dá origem a um grande volume de dados cuja manipulação, armazenamento, gerenciamento e visualização podem demandar aplicações de software especiais. Este trabalho apresenta duas aplicações de software de tempo real desenvolvidas para esses fins: Interrogator Abstraction (InterAB) e Web-based System (WbS). As inovações neste trabalho incluem a integração, sincronização, independência, segurança, processamento e visualização em tempo real, e persistência de dados ou armazenamento proporcionados pelo trabalho conjunto das aplicações desenvolvidas. Os resultados obtidos durante testes em laboratório e ambiente real demonstraram a eficiência, robustez e flexibilidade desses softwares para diferentes tipos de sensores e interrogadores ópticos, garantindo atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade dos dados persistidos pelo InterAB e apresentados pelo WbS.