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dc.creatorAlmeida, Jessica Leindorf de-
dc.date.accessioned2022-04-11T21:37:50Z-
dc.date.available2022-04-11T21:37:50Z-
dc.date.issued2022-03-08-
dc.identifier.citationALMEIDA, Jessica Leindorf de. Determinação da taxa de infiltração da água através de sensores termopares e de capacitância (FDR) em um solo areno-siltoso remoldado em laboratório. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27960-
dc.description.abstractInfiltration measurement systems are not standardized. Traditional equipment is strongly influenced by factors that cannot be controlled, requires mobilization of the construction site, and has limited use in the laboratory. On the other hand, modern measuring equipment has high costs and usually provides indirect data that needs to be interpreted to obtain the infiltration rate. In this context, the present study aims to determine the water infiltration rate in a sandy-silty soil remolded in the laboratory through thermocouple and capacitance sensors (FDR) compatible with Arduino. The developed equipment will improve the infiltration measurement to obtain it in a direct, fast, and economical way. For this, a soil composed of 70% of medium sand and 30% of silty soil of the Guabirotuba Formation, both dry, where the fines were excluded to avoid expansion, was developed. Granulometry test, real grain density (Gs), Atterberg limits, X-ray Fluorescence Spectrometry (FRX), X-ray Diffractometry (DRX), Scanning Electron Microscopy (MEV), and Proctor compaction at standard, intermediate, and modified energy for the materials were carried out. The infiltration tests were performed in three replicates for each humidity point of the Proctor curve with the sandy-silty soil at the modified energy. The cylinders used for molding the samples were made of acrylic, thereby allowing the visualization of the wetting front. The infiltration inside the sample was determined by equipment composed of a microcontroller (Arduino), an internet connection device (ESP 8266), and temperature (thermocouple) and humidity (FDR) sensors embedded in a fiberglass board. With the equipment data, the infiltration per time curves were drawn for the sandy-silty soil created, and the infiltration rate of this soil at different molding moistures was fitted to mathematical equations. From the results, it is possible to highlight that the time for water to infiltrate in the driest soil was approximately twice as short as in the wettest soil, taking 7.1 minutes and 14.1 minutes, respectively. However, after a certain humidity where the soil was very wet, its ability to retain water was compromised, causing the infiltration to become faster. This behavior can be observed in the samples molded with 13.8% and 10.3% of initial moisture. The wetter samples had a higher infiltration rate (81.16 mm.h-1) than the samples with 10.3% (71.31 mm.h-1). The empirical equations developed to determine the infiltration rate were all powers with the base as the time it took to the water to infiltrate. When comparing them with the other empirical methods for determining the infiltration rate already consolidated in the literature (Kostiakov, Kostiakov-Lewis and Horton), the Horton model was the one that best fitted the tests performed. Finally, the equipment was validated through the capacitance sensor (FDR) and visual tests of the wetting front.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/pt_BR
dc.subjectInfiltraçãopt_BR
dc.subjectSensorespt_BR
dc.subjectArduino (Controlador programável)pt_BR
dc.subjectSolos - Umidadept_BR
dc.subjectSolos argilosospt_BR
dc.subjectSeepagept_BR
dc.subjectSensorspt_BR
dc.subjectArduino (Programmable controller)pt_BR
dc.subjectSoil moisturept_BR
dc.subjectClay soilspt_BR
dc.titleDeterminação da taxa de infiltração da água através de sensores termopares e de capacitância (FDR) em um solo areno-siltoso remoldado em laboratóriopt_BR
dc.title.alternativeDetermination of water infiltration rate through thermocouples and capacitance sensors (FDR) in a laboratory remolded sand­silty soilpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoOs sistemas de medição de infiltração não são padronizados, sendo que os equipamentos tradicionais são fortemente influenciados por fatores que não podem ser controlados, além de demandarem mobilização do canteiro de obra e terem sua utilização em laboratório limitada. Já os equipamentos modernos de medição possuem custos elevados e normalmente fornecem dados indiretos que precisam ser interpretados para se obter a taxa de infiltração. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como objetivo a determinação da taxa de infiltração da água em um solo areno-siltoso remoldado em laboratório através de sensores termopares e de capacitância (FDR) compatíveis com o Arduino. O equipamento desenvolvido visa aprimorar a medição da infiltração para que ela seja obtida de forma direta, rápida e econômica. Para isso, utilizou-se um solo desenvolvido para essa pesquisa composto por 70% de areia média e 30% de um solo siltoso da Formação Guabirotuba, ambos secos, em que os finos foram excluídos a fim de se evitar a expansão. Foram conduzidos ensaios de granulometria, densidade real dos grãos (Gs), limites de Atterberg, Espectrometria de Fluorescência de Raios-X (FRX), Difratometria de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e compactação Proctor nas energias normal, intermediária e modificada para os materiais. Os ensaios de infiltração foram realizados em triplicata para cada ponto de umidade da curva Proctor com o solo areno-siltoso na energia modificada. Os cilindros utilizados para a moldagem dos corpos de prova (Cps) eram de acrílico, permitindo a visualização da frente de umedecimento. A infiltração no interior do CP foi determinada por um equipamento composto por um microcontrolador (Arduino), um dispositivo de conexão à internet (ESP 8266) e sensores de temperatura (termopar) e umidade (FDR) embarcados em uma placa de fibra de vidro. Com os dados do equipamento, foram traçadas as curvas de infiltração versus tempo para o solo areno-siltoso e foram encontradas equações capazes de determinar a taxa de infiltração deste solo em diferentes umidades de moldagem. Dos resultados encontrados, é possível destacar que o tempo para a água infiltrar no solo mais seco foi aproximadamente duas vezes menor que no solo mais úmido, levando 7,1 minutos e 14,1 minutos, respectivamente. Entretanto, a partir de uma certa umidade, pelo fato de o solo encontrar-se muito encharcado, sua capacidade de reter a água ficou comprometida, fazendo a infiltração voltar a ficar mais rápida mesmo com o solo estando mais úmido. Esse comportamento pode ser observado nos Cps moldados com 13,8% e 10,3% de umidade inicial. Os Cps mais úmidos tiveram taxa de infiltração mais alta (81,16 mm.h-1) que os Cps com 10,3% (71,31 mm.h-1). As equações encontradas empiricamente para a taxa de infiltração são de potenciação, tendo como base o tempo que a água leva para infiltrar. Ao compará-las com os demais métodos empíricos de determinação da taxa de infiltração já consolidados na literatura (Kostiakov, Kostiakov-Lewis e Horton), o que melhor se ajustou aos ensaios realizados foi o modelo de Horton. Por fim, o equipamento foi validado através do sensor de capacitância (FDR) e de ensaio visual da frente de umedecimento.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-7417-3076pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9018896842397048pt_BR
dc.contributor.advisor1Izzo, Ronaldo Luis dos Santos-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6290-1520pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8384136461605241pt_BR
dc.contributor.referee1Domingos, Matheus David Inocente-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-2514-9915pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2548362208678719pt_BR
dc.contributor.referee2Izzo, Ronaldo Luis dos Santos-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-6290-1520pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8384136461605241pt_BR
dc.contributor.referee3Teixeira, Sidnei Helder Cardoso-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3337076541983258pt_BR
dc.contributor.referee4Torres, Vanessa Correa de Andrade-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/ 0000-0003-4957-5596pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/4777699218798828pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civilpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVILpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Civilpt_BR
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