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.

Sistema de Variação de Lastro para Controlo de Movimento Vertical de Veículo Subaquático

O principal motivo para a realização deste trabalho consistiu no desenvolvimento de tecnologia robótica, que permitisse o mergulho e ascenção de grandes profundidades de uma forma eficiente. O trabalho realizado contemplou uma fase inicial de análise e estudo dos sistemas robóticos existentes no mercado, bem como métodos utilizados identificando vantagens e desvantagens em relação ao tipo de veículo pretendido. Seguiu-se uma fase de projeto e estudo mecânico, com o intuito de desenvolver um veículo com variação de lastro através do bombeamento de óleo para um reservatório exterior, para variar o volume total do veículo, variando assim a sua flutuabilidade. Para operar a grande profundidade com AUV’s é conveniente poder efetuar o trajeto up/down de forma eficiente e a variação de lastro apresenta vantagens nesse aspeto. No entanto, contrariamente aos gliders o interesse está na possibilidade de subir e descer na vertical. Para controlar a flutuabilidade e ao mesmo tempo analisar a profundidade do veículo em tempo real, foi necessario o uso de um sistema de processamento central que adquirisse a informação do sensor de pressão e comunicasse com o sistema de variação de lastro, de modo a fazer o controlo de posicionamento vertical desejado. Do ponto de vista tecnológico procurou-se desenvolver e avaliar soluções de variação de volume intermédias entre as dos gliders (poucas gramas) e as dos ROV’s workclass (dezenas ou centenas de kilogramas). Posteriormente, foi desenvolvido um simulador em matlab (Simulink) que reflete o comportamento da descida do veículo, permitindo alterar parâmetros do veículo e analisar os seus resultados práticos, de modo a poder ajustar o veículo real. Nos resultados simulados verificamos o cálculo das velocidades limite atingidas pelo veículo com diferentes coeficientes de atrito, bem como o comportamento da variação de lastro do veículo no seu deslocamento vertical. Sistema de Variação de Lastro para Controlo de Movimento Vertical de Veículo Subaquático Por fim, verificou-se ainda a capacidade de controlo do veículo para uma determinada profundiade, e foi feita a comparação entre estas simulações executadas com parâmetros muito próximos do ensaio real e os respetivos ensaios reais.

Inkjet printing technology for flexible pressure sensors

Tese de Doutoramento Ciência e Engenharia de Polímeros e Compósitos.

Avaliação do tensiômetro eletrônico no monitoramento do potencial matricial de água no solo

O presente trabalho apresenta o monitoramento do potencial de água no solo obtido por meio do uso de um tensiômetro eletrônico. Os testes foram conduzidos no Laboratório de Mecânica e Eletrônica do Departamento de Engenharia Agrícola da UFC, tendo sido utilizados nove exemplares de tensiômetro eletrônico e três exemplares de tensiômetro convencional de mercúrio. Durante o período de um mês, os dados foram armazenados a uma freqüência de 2 Hz, sendo possível obter detalhes quanto ao monitoramento do potencial da água do solo, o efeito das flutuações de temperatura nas leituras do tensiômetro e a realização de testes de tempo de resposta e de sensibilidade. O efeito das flutuações de temperatura acentuou-se à medida que o potencial matricial diminuiu, sendo o uso de sensores de temperatura em transdutores de pressão de fundamental importância para corrigir o erro de leitura, principalmente para leituras coletadas em horário em que ocorrem as maiores temperaturas do dia. O tempo de resposta do equipamento aumenta à medida que o potencial matricial diminui. Os dispositivos testados apresentaram sensibilidades, em média, de 42,833 mV (kPa)-1 e precisão média de 0,02334 kPa ou 0,2380 cm c H2O.

Desenvolvimento e calibração de um tensiômetro eletrônico de leitura automática

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento e calibração de tensiômetro de leitura automática, sendo o tensiômetro de mercúrio utilizado como padrão de comparação. Os ensaios foram conduzidos no Laboratório de Mecânica e Eletrônica do Departamento de Engenharia Agrícola da UFC. Esse equipamento difere do tensiômetro tradicional por substituir o manômetro de mercúrio por sensor de pressão. Tal dispositivo gera uma saída com valor de até no máximo 4,5 volts. O tensiômetro eletrônico é conectado a uma placa de aquisição de dados (DAQ) contendo um microprocessador, conversor analógico/digital (ADC) e saída serial, sendo tal placa ligada a um microcomputador. A bancada de ensaio constituiu-se de três caixas plásticas preenchidas com solo de textura franco- arenosa. Os dados foram coletados durante um mês e as equações geradas foram do tipo Count = offset + apsim, em que psim representa o potencial matricial fornecido pelo tensiômetro de mercúrio (kPa) e count a saída digial do ADC, com valores adimensionais de 0 a 4.095. Foram obtidos os valores máximo e mínimo de offset de 348,572 e 261,026, e de coeficiente angular de 36,675 kPa-1 e 34,421 kPa-1. Os resultados da regressão linear simples indicaram a existência de regressão a menos de 0,1% de significância e valores de coeficientes de correlação nunca inferiores a 0,9994.

Estudo de estratégias de otimização para poços de petróleo com elevação por bombeio de cavidades progressivas

The progressing cavity pump artificial lift system, PCP, is a main lift system used in oil production industry. As this artificial lift application grows the knowledge of it s dynamics behavior, the application of automatic control and the developing of equipment selection design specialist systems are more useful. This work presents tools for dynamic analysis, control technics and a specialist system for selecting lift equipments for this artificial lift technology. The PCP artificial lift system consists of a progressing cavity pump installed downhole in the production tubing edge. The pump consists of two parts, a stator and a rotor, and is set in motion by the rotation of the rotor transmitted through a rod string installed in the tubing. The surface equipment generates and transmits the rotation to the rod string. First, is presented the developing of a complete mathematical dynamic model of PCP system. This model is simplified for use in several conditions, including steady state for sizing PCP equipments, like pump, rod string and drive head. This model is used to implement a computer simulator able to help in system analysis and to operates as a well with a controller and allows testing and developing of control algorithms. The next developing applies control technics to PCP system to optimize pumping velocity to achieve productivity and durability of downhole components. The mathematical model is linearized to apply conventional control technics including observability and controllability of the system and develop design rules for PI controller. Stability conditions are stated for operation point of the system. A fuzzy rule-based control system are developed from a PI controller using a inference machine based on Mandami operators. The fuzzy logic is applied to develop a specialist system that selects PCP equipments too. The developed technics to simulate and the linearized model was used in an actual well where a control system is installed. This control system consists of a pump intake pressure sensor, an industrial controller and a variable speed drive. The PI control was applied and fuzzy controller was applied to optimize simulated and actual well operation and the results was compared. The simulated and actual open loop response was compared to validate simulation. A case study was accomplished to validate equipment selection specialist system

Relação entre a tensão aplicada e a sensação de desconforto nos músculos isquiotibiais durante o alongamento

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação do sistema de monitoramento computadorizado de digestão in vitro: 1. Testes preliminares

O objetivo deste trabalho foi testar o sistema de monitoramento computadorizado da produção de gás in vitro. Essa técnica facilita estudos da degradação das frações solúveis e insolúveis das forragens, quantificadas pela produção de gás (CO2 e CH4) oriunda do metabolismo microbiano e medida por sensor de pressão. Diversas quantidades de amostras (50 a 110 mg de feno de alfafa) e outros alimentos foram testadas. Também, a influência da quantidade de líquido ruminal (2,0 ou 3,0 mL), com ou sem barras magnéticas agitadoras nos frascos incubatórios, na digestibilidade de 100 mg de feno de alfafa, foi estudada. A quantidade de 100 mg de amostra, 2,0 mL de líquido ruminal e sem barra magnética agitadora, proporcionou os menores coeficientes de variação na produção de gás. em conclusão, 2,0 mL de líquido ruminal, sem barra e com 100 mg de amostra, apresentaram maior precisão na curva de digestão.

Desempenho de um controlador de fluxo com DGPS para máquinas de pulverização

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Desenvolvimento de um oxímetro de pulso e de um sensor de medição de pressão arterial

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Aferição simultânea da pressão abdominal na avaliação ultra-sonográfica de mulheres com incontinência urinária de esforço

OBJETIVO: Determinar a influência da aferição da pressão intra-abdominal na avaliação ultra-sonográfica da junção uretrovesical (JUV) e da uretra proximal (UP) em pacientes com incontinência urinária de esforço (IUE). MATERIAIS E MÉTODOS: Estudo prospectivo de corte transversal realizado na Unidade de Pesquisa em Incontinência Urinária da Universidade Federal de Pernambuco, de janeiro de 2002 a janeiro de 2005. Trinta e seis pacientes com queixas de IUE foram submetidas a ultra-sonografia perineal para avaliação da JUV e da UP com a bexiga praticamente vazia (< 50 ml), com aferição simultânea de pressão intra-abdominal. Para as avaliações, foi utilizado aparelho de ultra-som com transdutor vaginal de 7 MHz e seletor eletrônico de mensuração de imagem real, equipado com computador e câmera fotográfica de resolução instantânea. Para a medida da pressão intra-abdominal, foi utilizado aparelho de urodinâmica com cateter de 10 fr retal acoplado a um balão de sensor para medida da pressão intra-abdominal. RESULTADOS: As pacientes tinham idade entre 25 e 69 anos (média de 46,4 ± 10,2 anos). À manobra de Valsalva, a pressão intra-abdominal variou entre 7 cmH2O e 193 cmH2O (média de 99,3 ± 51,8 cmH2O; mediana de 99,5 cmH2O). Oito das 31 (25,8%) pacientes com hipermobilidade da JUV apresentaram pressão intra-abdominal inferior a 60 cmH2O. Não foi detectada relação estatisticamente significante entre a variação de pressão intra-abdominal e os parâmetros ultra-sonográficos em questão. CONCLUSÃO: Há um índice específico de pressão de deslocamento uretral para cada mulher com IUE. Porém, não há associação significativa entre o aumento de pressão intra-abdominal e aumento de mobilidade da JUV e UP em mulheres com quadro clínico de IUE.

Sistema automático de prevenção de úlceras por pressão

As úlceras por pressão são um problema de saúde pública que tem vindo a centrar a atenção da comunidade científica da área da saúde. Em consonância, a prevenção constitui um aspecto fulcral do seu controlo. Esta dissertação centra-se na prevenção deste flagelo, desenvolvendo um protótipo para estudo da prevenção das úlceras por pressão através de sistemas de sensores. Um olhar sobre a temperatura corporal e a pressão, enquanto factores etiológicos, levou à construção de um sistema de monitorização destas variáveis. O sistema de monitorização é constituído pela matriz de sensores, pelo circuito de aquisição de dados da matriz, por um microcontrolador que percorre cada um dos nós da matriz, por um sistema de transmissão sem fios e um software de visualização dos dados da matriz. A matriz de sensores, aplicada numa superfície de contacto, cadeira ou cama, está associada a um computador e a um nó sensor sem fios, para que a informação relativa a cada doente possa ser visualizada local e remotamente. Local, porque os dados de temperatura e pressão podem ser acedidos na unidade de cuidados e remotamente, pois a informação enviada sem fios através de um nó XBee, pode ser acedida num computador central, noutra sala, permitindo a monitorização, interpretação e registo dos dados. São apresentadas, neste trabalho, as matrizes de temperatura, uma com 64 sensores (8x8), que serviu de base à construção do circuito de aquisição de dados, outra com 256 sensores (16x16) de temperatura e ainda uma matriz de pressão. Para a matriz de sensores de pressão de 16x16, foram construídos manualmente cada um dos 256 sensores. Foi criado o software de visualização dos dados, obtidos da matriz, utilizando o MatLab, através do qual o utilizador final do sistema poderá aceder aos dados gráfica e numericamente. A aplicação do sistema desenvolvido permitirá medir, em situação de contacto, as alterações da temperatura da pele e pressão, factores estes associados à detecção precoce de úlceras de pressão.

Estudo da pressão plantar em indivíduos com e sem dor temporomandibular antes e depois de uma intervenção fisioterapêutica manual na coluna cervical

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito da pressão na obtenção e nas propriedades óticas e sensoras de filmes finos à base de 'SN''O IND. 2' com a adição de 'ZNO'

Pós-graduação em Química - IQ

Comparação entre a variação da pressão de pulso e o índice de variabilidade pletismográfica como índices dinâmicos de pré-carga em cães anestesiados com isoflurano submetidos à hemorragia hipotensiva por reposição volêmica

Pós-graduação em Anestesiologia - FMB