314 – Desenvolvimento de um protótipo de aquecimento de cabos de fibra óptica distribuído para medidores de nível d’água e piezômetros

A presente dissertação apresenta detalhes sobre o desenvolvimento de um protótipo para monitoramento de nível d’água (NA) e poropressão (PP) em medidores de nível d’água (MNA) e piezômetros (PZ) por meio do uso do sensoriamento distribuído de fibra óptica. Em campo, um operador realiza pontualmente o monitoramento do NA e de PP em MNA e PZ por um de um equipamento chamado de indicador de nível d’água, conhecido como PIU. O protótipo se refere a um dispositivo idealizado para armazenar água quente no seu interior com a finalidade de transmitir calor para um cabo de fibra óptica monomodo, comercializado no mercado nacional, e consequentemente; monitorar o NA ou a PP. O cabo, por sua vez, funciona como um sensor distribuído de temperatura quando conectado ao Distributed Temperature Sensing (DTS). Desenvolveu-se o protótipo visando eliminar a necessidade do uso de energia elétrica para aquecimento de cabos de fibra óptica importados construído com uma malha de cobre. Com o desenvolvimento deste protótipo a energia elétrica não é mais necessária para realização do aquecimento do cabo, além de eliminar vários acessórios necessários para tal tarefa, como exemplo, extensões, geradores, infraestrutura para geradores. Cita-se ainda a redução de custos com importação do cabo de FO confeccionado com cobre e, reduziu-se o tempo de aquisição. Anteriormente ao desenvolvimento do protótipo, foi construído em laboratório um modelo composto de três simuladores de NA, entre outros materiais. Foram realizados testes nos três simuladores de NA para definição de padrões mecânicos e estatísticos visando a construção e instalação do protótipo em campo experimental. Para realizar o monitoramento de NA e PP com o protótipo desenvolvido, foi utilizado o método ativo de aquecimento do cabo de fibra óptica distribuído por meio de água aquecida em temperatura de 60°C. Os testes nos simuladores equivaleram a quatro variações induzidas de NA, desde a cota 0,0 até as elevações de 0,60 m, 1,20 m, 1,80 m, e 2,40 m. Os testes foram repetidos em três oportunidades até a definição dos comportamentos estatísticos das variações. Os resultados indicaram que a redução do nível d’água nos simuladores têm um comportamento linear quando se trata da variação de temperatura média. O erro médio identificado entre os NA monitorado e as observações realizadas por meio do equipamento PIU foi de 7 cm. Com o comportamento linear da correlação da temperatura e variação do NA monitorado nos simuladores do modelo, foi possível aplicar a mesma metodologia em campo experimental. Utilizou-se o mesmo procedimento de laboratório para determinação do NA em campo experimental onde foi instalado o protótipo. Os resultados de campo experimental indicam que o desenvolvimento do protótipo desenvolvido nesta dissertação pode ser utilizado para monitoramento dos níveis d’água e poropressões em medidores de nível d’água e piezômetros instalados em diferentes estruturas.