Uma investigação sobre os parâmetros ideais de projeto de um sensor inercial para uso na detecção de vazamentos de água de tubos enterrados

• Processo: 20/05961-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Michael John Brennan
• Beneficiário: Vitor Franco Girardi
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/50343-2 - Plano de desenvolvimento institucional na area de transformacao digital: manufatura avancada e cidades inteligentes e sustentaveis (pdip), AP.PDIP
• Assunto(s): Vibrações Escassez de água Vazamentos de água
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Leaks | Sensores de vibração | Tubos de água | vazamento | Vibration-based sensors | Water pipes | Vibração

Resumo

A escassez de água, principalmente em grandes centros onde os reservatórios estão em sua capacidade máxima de uso, bem como a localização de geralmente algumas dezenas de quilômetros das fontes hídricas externas, fazem com que companhias de saneamento e distribuição de água sofram grande pressão na redução de perdas em suas linhas de distribuição. Dessa maneira, planos para gestão de perdas, bem como tecnologias utilizadas na rápida detecção e localização de vazamentos, vem sendo desenvolvidas e implementadas. Existem no mercado sensores tipo loggers que podem ser montados em hidrantes, por exemplo, auxiliando na detecção de vazamentos via correlação-cruzada. No Brasil, entretanto, a inexistência de hidrantes nas ruas torna tal aplicação inviável. Uma maneira de contornar essa situação seria incorporar um sensor de vibração em hidrômetros residenciais. Dessa maneira os hidrômetros seriam como pontos de medidas onde seria possível coletar sinais de vibração da tubulação principal, incluindo aqueles relacionados a presença de vazamentos na rede. Entretanto, o que limita a aplicação de sensores de vibração nesses casos é seu custo, visto que alta sensibilidade e baixo ruído de instrumentação são desejados e diretamente proporcional ao seu custo de fabricação. Uma alternativa seria a confecção de sensores do tipo MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), que são mais acessíveis, mas precisam de modificações principalmente em relação ao seu baixo ruído de instrumentação. Portanto, o objetivo deste projeto é determinar especificações técnicas de um sensor de vibração de baixo custo como sua sensibilidade, faixa de frequência operacional, taxa de amostragem mínima, tamanho físico e conversor Analógico/Digital (A/D) com o número de bits necessários para obter um sinal de vibração de vazamento que possa ser aplicado em tubulações de plástico e futuramente em hidrômetros. Para isso será desenvolvido um modelo matemático representativo do sistema onde um modelo de um sensor de vibração será acoplado a um modelo de conversor A/D visando efetuar simulações em um ambiente controlado para obtenção dos parâmetros construtivos desejados. Esses parâmetros serão fornecidos ao IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) para que um sensor-protótipo com essas características seja fabricado. Testes experimentais em laboratório e em campo serão realizados e comparados com sensores comerciais consolidados no mercado visando a validação do protótipo desenvolvido. Ressalta-se que o trabalho será uma parceria entre a UNESP de Ilha Solteira e do IPT, em São Paulo.

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

GIRARDI, Vitor Franco. Uma investigação sobre a eficácia de acelerômetros piezoelétricos e MEMS na detecção de vazamentos em tubulações de água. 2022. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Ilha Solteira Ilha Solteira.