Overview of Ghana‟s Economic Activities

O subsistema sensorial é constituído pelos sensores elétricos e ópticos instalados, pelo sistema de aquisição de dados e pela infra-estrutura montada para a comunicação física entre os sensores e o sistema de aquisição. A finalidade deste subsistema é proporcionar as informações referentes à variação das grandezas monitoradas de modo a permitir o acompanhamento e a avaliação do comportamento estrutural da obra.

O tabuleiro da ponte foi contemplado com a instalação de um sistema de monitoração remoto que conta com sensores de resistência elétrica e sensores de fibra óptica. Os sensores instalados realizam a medição de deformação do concreto,

além da monitoração de temperatura e umidade relativa. Existem no interior do tabuleiro dois postos de observação com equipamento de aquisição de sinais, bem como um sistema de comunicação que permite a transmissão remota de informação. A seguir, será feita a descrição dos sensores e equipamentos que constituem este subsistema.

4.3.1.1 Medição de deformações

Neste sistema de monitoração a medição da deformação do concreto é feita através de sensores convencionais de resistência elétrica comerciais, próprios para embutir no concreto (figura 4.6), e por uma classe de sensores desenvolvidos especialmente para a monitoração desta obra. Estes sensores especiais, denominados cabeças sensoras, foram confeccionados nos laboratórios da Universidade do Porto (UP), buscando-se obter, por meio das dimensões e materiais empregados, boas respostas em termos de deformação da estrutura mesmo após a fissuração do concreto (nas regiões de interesse) e elevada durabilidade. Uma cabeça sensora típica é constituída por três sensores: um sensor óptico e um extensômetro elétrico (para a medição de deformações) e um sensor óptico para medição de temperaturas. Desta forma, cada cabeça sensora fornece dois registros de deformação do concreto, sendo um proveniente do sensor de fibra óptica e outro proveniente do sensor de resistência elétrica. Os três sensores são encapsulados por meio de uma resina, sendo as extremidades constituídas por fibras de carbono adensadas. A figura 4.7 apresenta uma dessas cabeças sensoras, utilizada para monitoração da seção S2.

A distribuição dos sensores na ponte sobre o rio Sorraia foi feita a partir da análise de esforços da estrutura para as cargas permanentes, estabelecendo-se sete seções transversais (S1 a S7) para instrumentação permanente, sendo a seção S1 mais a norte e a S7 mais a sul, conforme ilustrado na figura 4.8.

Para o arranjo dos sensores por seção, foram estabelecidos 3 alinhamentos verticais (alinhamento 1 à esquerda, do lado oeste, alinhamento 2, central, e alinhamento 3 à direita, do lado leste) e 3 alinhamentos horizontais (alinhamento inferior – I, alma – A e alinhamento superior – S). A figura 4.9 ilustra os alinhamentos referidos. Em relação à monitoração das fundações, foram instrumentadas quatro estacas, destacadas na figura 4.10.

50 cm 35,5 cm 22 cm 12 cm (a) (b)

Figura 4.7 – Cabeça sensora típica: características básicas (a) e aspecto final (b).

Figura 4.8 – Localização das seções instrumentadas da ponte sobre o rio Sorraia.

Extensômetro elétrico

Sensor óptico (deformação)

Figura 4.9 – Identificação dos alinhamentos de referência.

Figura 4.10 – Estacas contempladas no plano de monitoração.

Para exemplificar a designação dos elementos sensores, uma cabeça sensora (C) localizada na Seção 5 no alinhamento 2 e no banzo Superior tem a designação CS5-2S (deformação em S5 na interseção do alinhamento vertical 2 com o alinhamento horizontal S). Na tabela 4.1 estão resumidas as nomenclaturas utilizadas para designar as cabeças sensoras instaladas no tabuleiro da ponte. As principais características técnicas dos sensores de deformação instalados são indicadas na tabela 4.2.

Tabela 4.1 – Cabeças sensoras instaladas no tabuleiro da ponte. Seção

Alinhamento S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

1-I CS1-1I CS2-1I - CS4-1I - CS6-1I CS7-1I

1-A - CS2-1A - - - CS6-1A -

1-S CS1-1S CS2-1S - CS4-1S - CS6-1S CS7-1S

2-I - - CS3-2I CS4-2I CS5-2I - -

2-S - - CS3-2S CS4-2S CS5-2S - -

3-I CS1-3I CS2-3I - CS4-3I - CS6-3I CS7-3I

3-A - CS2-3A - - - CS6-3A -

Tabela 4.2 – Características técnicas dos sensores de deformação instalados. Especificação Característica

Resistência elétrica Fibra óptica

Faixa de temperatura de funcionamento -45 ºC a +55 ºC -10 ºC a +70 ºC

Resistência elétrica (a 24ºC) 350.0±0.8%Ω -

Comprimento de onda (nm) - 1520 – 1570 (definido pelo

equipamento de aquisição)

4.3.1.2 Medição de temperatura e umidade relativa

Visando conhecer as condições ambientais que envolvem a ponte ao longo do tempo, o sistema de monitoração contempla a medição das temperaturas do ambiente e do concreto, bem como a umidade relativa ambiental. Encontram-se instalados sensores de temperatura (T) resistivos do tipo PT100, os quais foram produzidos pelo LABEST a partir do uso de componentes dísponiveis no mercado, e sensores resistivos para medição de umidade relativa (HR) com o intuito de caracterizar o ambiente externo e o interior do caixão.

Na figura 4.11 são apresentados exemplares dos sensores existentes na ponte sobre o rio Sorraia para medição da temperatura e umidade relativa. A tabela 4.3 informa a distribuição e nomenclatura dos sensores para medição da temperatura e umidade relativa.

(a) (b) Figura 4.11 – Exemplos de sensores de temperatura (a) e umidade relativa (b) existentes na ponte.

Tabela 4.3 – Distribuição dos sensores para medição de temperaturas e umidades relativas. Seção

Alinhamento S2 S5

1-I - -

1-A TS2-1A (interior)

HS2-1A (interior) -

1-S TS2-1A (exterior)

HS2-1A (exterior) -

2-I - TS5-2I

2-S - TS5-2S

4.3.1.3 Sistema de aquisição de dados

O sistema de aquisição e de armazenamento do sinal proveniente dos sensores que se encontram instalados na ponte de forma definitiva é concentrado em dois postos de observação, designados PO1 e PO2, localizados no interior da ponte. O posto PO1 foi posicionado sobre o pilar P1, enquanto o posto PO2 foi instalado sobre o pilar P2, conforme ilustrado na figura 4.12.

Figura 4.12 ― Localização dos postos de observação do sistema de monitoração permanente.

Cada um dos sistemas de aquisição é constituído por um data logger

dataTaker modelo DT500 e dois módulos de expansão, viabilizando a leitura

simultânea de trinta sensores elétricos. No posto PO1 também foi instalado o sistema de aquisição e interrogação de sinal dos sensores ópticos, constituído por um equipamento da MicronOptics, de referência si425 Swept Laser Interrogator. Na figura 4.13 são ilustrados os equipamentos de aquisição elétrico e óptico.

(a) (b)

Figura 4.13 ― Sistema de aquisição elétrico (a) e sistema de aquisição óptico (b).

Os equipamentos de aquisição e interrogação de sinal proveniente dos sensores elétricos e de fibra óptica instalados na ponte sobre o rio Sorraia permitem realizar aquisições em tempo real, possibilitando definir intervalos para aquisição automática e são compatíveis com sistemas para transmissão remota das informações recolhidas.