LIMNIMETRIA : Sensores limnimétricos

Os sensores de nível podem ser divididos em 2 categorias:

sensores de nível de água, ou sondas de nível, com contacto e sem contacto com a água.

Desde indicadores de nível de água aradares Os indicadores de nível de água estão disponíveis numa grande variedade de sensores.

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Sensores de nível com contacto :

A leitura direta ou indireta, a medição do tempo de percurso e a medição da pressão são os métodos utilizados para a medição do nível de contacto.

- O nível da água pode ser lido diretamente nas escalas de nível de água. Trata-se de placas metálicas esmaltadas, graduadas em centímetros, colocadas verticalmente ou planas num terreno inclinado. O nível da água é determinado por um observador através de leitura direta. O investimento é muito baixo, a instalação requer frequentemente trabalhos de engenharia civil e a manutenção limita-se à limpeza periódica das escalas. A sua durabilidade depende do impacto a que estão sujeitas. Os custos de exploração são elevados se o observador for permanente. A precisão das medições é incerta e sujeita a erros humanos. As escadas foram historicamente utilizadas nos cursos de água e são frequentemente o único meio de medir os níveis de água e continuam a ser a referência histórica para os níveis de água.

- A medição indireta é feita com a boia. Ligado a um traçador sobre papel graduado, é o limnigraphe, atualmente abandonado por ser demasiado pesado e pouco seguro. Ligado a um codificador, evitava os inconvenientes associados à utilização do papel, do estilete e da tinta, mas o bloqueio do flutuador ou o deslizamento do cabo na roldana continuam a ser inconvenientes importantes que geram falsas medições e numerosas deslocações. O investimento é substancial, com a instalação a exigir grandes obras de engenharia civil que são frequentemente muito danificadas pelas grandes inundações. O controlo no local tem de ser constante, o que implica custos de exploração elevados. A precisão das medições é boa, mas a durabilidade não é garantida. As medições para o limnigraphe são efectuadas manualmente, mas também podem ser recolhidas por um sistema de aquisiçãocentral se for adicionado um codificador.

- A medição do tempo de percurso é utilizada pelos sensores de nívelpor ultra-sons submersos . Este consiste numa célula piezoeléctrica fixada no fundo do curso de água e ligada por cabo a umaunidadede aquisição , que também foi concebida para excitar a célula. Ao ser excitada, a célula emite uma frequência que lhe é devolvida quando atinge a interface ar/água. A unidade central mede o tempo que a onda de frequência demora a percorrer a distância e deduz a medição do nível da água. Este método pode ser dispendioso em termos de investimento e requer obras de engenharia civil no fundo do curso de água para fixar a célula e enterrar o cabo. A manutenção consiste em limpar a superfície da célula quando esta fica coberta de lodo. A precisão é boa quando o sensor do limnímetro, ou sonda de nível, está limpo e a temperatura da água varia pouco. Pouco fácil de instalar e exigindo uma certa manutenção, este sistema de sensor de nível teve pouco sucesso.

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- A pressão é medida utilizando sensores de nível bolha a bolha ou sondas imersas. O método bolha a bolha envolve a imersão e manutenção de um tubo no curso de água. Na outra extremidade, um compressor envia ciclicamente pressão para o tubo. Um sistema de aquisição de dados regista a pressão necessária para que uma bolha saia do tubo na outra extremidade. Este método requer poucas infra-estruturas e investimentos. No entanto, a presença indispensável de um compressor limita o interesse deste método. Ou o compressor é de grandes dimensões e necessita de uma alimentação eléctrica, ou é miniatura e torna-se o ponto fraco mecânico do sistema. As sondas imersas (sensores de pressão) são cilindros metálicos imersos que contêm uma célula de silício ou de cerâmica e uma eletrónica em miniatura. A pressão exercida pela coluna de água acima do sensor de nível, ou sonda de nível, deforma a célula, que gera uma tensão proporcional à pressão exercida e, portanto, ao nível da água. O cabo que liga a sonda ao sistema de aquisição de dados transporta o sinal para o sistema. Os custos de investimento e de instalação são baixos. Este é o método mais económico, uma vez que é alimentado por uma corrente fraca e não necessita de manutenção. A resolução deste tipo de sensor limnímetro, ou sonda de nível, é da ordem de um milímetro. A exatidão depende da linearidade e é inversamente proporcional à escala completa. É apenas influenciada pelas variações de temperatura da água.

A desvantagem comum a todos os sensores de nível submersos é o facto de, em caso de inundação, os sensores de nível serem muitas vezes danificados ou mesmo destruídos. A utilização de sensores de nível submersos ou de sondas de nível em hidrologia pode ser justificada, mas, em caso de inundação, o risco de deixar de ter uma medição durante uma crise deve levar a que estes sensores de nível submersos ou sondas de nível sejam combinados com outros meios ou substituídos por outros meios.

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Sensores de nível sem contacto:

Existem duas formas de o fazer: ultra-sons e micro-ondas(radar).

Em termos simples, ambos utilizam a medição do tempo de deslocação. Por outras palavras, a célula sensível do sensor de nívelultrassónico , ou a antena de micro-ondas da sonda de nível deradar , emite uma frequência e mede o tempo que esta demora a regressar a ela depois de ter ricocheteado na superfície da água. Conhecendo a velocidade do som no ar, no caso do sensor de nívelpor ultra-sons , e a velocidade da luz no outro caso, a eletrónica calcula a distância que separa o sensor de nível da água. O sistema de aquisição de dados que recebe esta informação do sensor de nível deduz a altura da água. Estes dois métodos podem ser dificultados pela presença prolongada de obstáculos entre os sensores de nível de água, ou sondas de nível, e a superfície da água. A medição dada pelo sensor de nível de águaultrassónico é fortemente influenciada pela temperatura e pela presença de vento. A imprecisão do sensor de nível de água ultrassónico está diretamente ligada à distância de ar que o separa da água. Por conseguinte, não é adequado para a medição de rios, mas é ideal para a medição de reservatórios. O investimento é razoável.

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A medição efectuada pelo sensor de nível de água radar não é influenciado por nada e a sua precisão é idêntica qualquer que seja a distância que separa o sensor do limnímetro da água. É o meio ideal para medir os cursos de água. O investimento é 3 a 4 vezes superior ao de uma sonda de nível ultra-sónica. Em ambos os casos, a instalação pode ser muito simples (fixada a uma ponte) ou necessitar de grandes obras de engenharia civil, consoante o local. Em todos os casos, com exceção do sensor de nível de água "bolha a bolha" e do sensor de nível de água ultrassónico submerso, os trabalhos de instalação podem ser consideravelmente reduzidos tornando os sensores de nível de água, ou sondas de nível, autónomos em termos de energia e transmissão. Para isso, os sensores de nível são alimentados com energia de baixa tensão por painéis solares e os sinais são transmitidos por rádio de curto alcance para o sensor "ultrassónico". central eléctrica aquisição.