Reklamcılığın Tarihsel Gelişimi

A obtenção da umidade volumétrica pode ser realizada por meio de métodos diretos, como através de amostras retiradas por tradagens para verificação da umidade gravimétrica. A umidade volumétrica pode ser então obtida através da seguinte relação: w w d      Sendo,  - umidade volumétrica; w – umidade gravimétrica;

d – massa específica aparente seca;

w – massa específica da água.

Porém, o monitoramento realizado com medidas diretas exige grande esforço e a obtenção dos dados não pode ser feita no mesmo ponto, uma vez que a execução da amostragem perturba o solo no seu entorno.

Sendo assim, medidas indiretas de umidade tornam-se interessantes, e são obtidas a partir de correlações físicas conhecidas para cada tipo de equipamento. Alguns destes equipamentos são descritos a seguir.

Sensores TDR

Um método comum para a medida da umidade volumétrica em campo é através da utilização de sensores TDR (Time Domain Reflectometry), como

apontado por Topp et al. (1980), Topp et al. (1982), Ledieu et al. (1986), Herkelrath

et al. (1991), entre outros. Este equipamento permite a medida da velocidade de

propagação de um sinal de alta freqüência no dispositivo. Como a constante dielétrica da água é maior que a constante dielétrica nos solos, a magnitude do valor de velocidade de propagação do sinal pelo TDR fornece um indicativo do teor de umidade volumétrica do solo, sendo, portanto uma medida indireta de umidade. Deve-se salientar que, para que o TDR possa ser empregado, é necessário que seja previamente feita uma calibração para o solo a ser estudado, de modo a se obter as suas características de constante dielétricas.

O TDR é constituído de pontas metálicas que são introduzidas no solo na superfície de interesse. Estas pontas são conectadas a um cabo coaxial, através do qual o circuito elétrico é fechado. A Figura 17 apresenta exemplos ilustrativos de quatro tipos de sonda TDR.

Figura 17 – Exemplos de sondas TDR (Fonte: JONES et al., 2002).

Estudos que visam o monitoramento da zona não saturada com a utilização de TDR são normalmente feitos através da inserção destas sondas em diferentes níveis em furos escavados. Desta forma, a evolução das frentes de umedecimento pode ser registrada em profundidade.

Contudo, como apontado por Schwartz e Schick (1998) e Murdoch et al. (1999), a profundidade de instalação destas sondas está limitada a profundidades rasas (até 3m aproximadamente) devido a dificuldades de instalação destes equipamentos em profundidades maiores. A instalação em partes mais profundas exigiria a escavação de trincheiras que poderiam constituir caminhos preferenciais de fluxo.

Sensores FTDR

Como alternativa, sensores FTDR (Flexible Time Domain Reflectometry

Sensors), variante da sonda TDR, vêm sendo utilizados por alguns pesquisadores

para monitoramento das frentes de umedecimento ocasionadas pelos eventos de chuva. Nesta técnica, diversos sensores FTDR são instalados em furos inclinados para minimizar erros devido a fluxo preferencial pela perfuração (como no caso de perfurações verticais). Desta forma, acima de cada sensor, na vertical, ocorre somente a espessura de solo sem perturbações. As perfurações podem ser feitas até a profundidade da zona saturada, e o monitoramento é realizado de maneira constante, sendo cada sensor conectado a um sistema de aquisição de dados automático em superfície (DAHAN et al., 2003; RIMON e DAHAN, 2007; DAHAN et

al., 2009).

Como mostra a Figura 18, uma manga flexivível, em que são anexados os sensores flexíveis (FTDR), é inserida no interior de um furo inclinado com o auxílio de um tubo em PVC. Tomando-se os cuidados necessários para a instalação dos sensores sob o mesmo alinhamento vertical, com a face voltada para cima, o espaço compreendido entre o tubo e a manga flexível é preenchido com um fluido denso a base de uretano, que após um determinado tempo se solidifica. A pressão hidrostática exercida pelo fluido antes da sua solidificação garante o contato da manga com o solo evitando a ocorrência de vazios. Conseqüentemente, os sensores FTDR também ficam em contato com o solo.

Figura 18 – Esquema da instalação dos sensores FTDR (Modificado de DAHAN et al., 2003).

Rimon e Dahan (2007) utilizaram esta técnica para monitorar duas áreas em Israel durante a temporada de chuvas de 2004/2005, sendo uma numa área de duna de 21m de zona não saturada e outra em área urbana, apresentando 8,4m de espessura não saturada. Os autores classificaram o monitoramento como satisfatório, sendo o sinal relativo ao evento de chuva mais significativo percebido três meses após a sua ocorrência para a profundidade de 21 metros.

A constante dielétrica de um fluido é altamente dependente da concentração dos íons presentes nele. Portanto, em áreas susceptíveis aos processos de contaminação, alterações na constante dielétrica dos fluidos podem ocorrer, afetando os resultados em termos de umidade volumétrica em qualquer das técnicas, TDR ou FTDR.

Devido a isto, Dahan et al. (2009) desenvolveram um dispositivo para coletar a água oriunda da infiltração e analisar as suas características dielétricas. Neste dispositivo, um recipiente é acoplado próximo ao FTDR, e a coleta de água é permitida por meio da utilização de uma pedra porosa, semelhante às usadas em tensiômetros. Em seus ensaios de infiltração, eles utilizaram diferentes tipos de traçadores para testar o dispositivo, avaliando-o como uma alternativa promissora em estudos de contaminação na zona não-saturada.

Porém, devido ao elevado número de sensores necessários para o monitoramento da zona não saturada, além de todo o conjunto de aquisição automática dos dados, os custos necessários podem ser relativamente altos.

Tensiômetros

Outra alternativa bastante empregada em monitoramento da zona não saturada é aquela que utiliza tensiômetros que são dispositivos que foram inicialmente utilizados para fins de agricultura.

O tensiômetro é um instrumento de campo formado por um tubo fechado e preenchido com água daerada, cujo princípio de funcionamento se deve à existência de uma pedra porosa em sua base. A pedra porosa, que é constituída de material cerâmico, cria condições para o equilíbrio de pressões (sucção) entre o solo não saturado e o sistema interno do tensiômetro. Desta forma, o manômetro de pressão (ou vacuômetro) acoplado ao instrumento fornece as pressões atuantes na profundidade onde a pedra porosa é instalada (Figura 19).

manômetro

Figura 19 – Esquema de um tensiômetro.

As medidas de umidade com o uso de tensiômetros são feitas de maneira indireta, pois a pressão matricial (sucção) é correlacionada à umidade por meio de uma função chamada curva de retenção (ver item 2.6).

Sonda de nêutrons

A sonda de nêutrons consiste numa fonte radioativa de nêutrons, introduzida numa determinada profundidade do solo através de um tubo de acesso, a partir da qual os nêutrons rápidos são emitidos, penetrando radialmente no solo.

Fisicamente, a emissão de nêutrons, de massa semelhante à massa aos átomos de hidrogênio, provoca colisões com vários núcleos atômicos presentes no solo. Tais colisões causam perda de energia cinética, porém elas tendem a ser elásticas (mantendo a mesma velocidade) quanto maior a massa atômica destes núcleos. Por outro lado, a perda é máxima quando o nêutron colide com uma partícula de massa similar à sua.

O princípio do método baseia-se, portanto, na avaliação da energia cinética perdida pelos nêutrons, que é obtida através de um detector de nêutrons ajustado para quantificar somente esses nêutrons que perderam a velocidade (nêutrons térmicos). Desta forma, o número de nêutrons lentos é relacionado à presença de hidrogênio no meio, que por sua vez está relacionado ao conteúdo de água. Esta é uma técnica que foi denominada moderação de nêutrons, o foi inicialmente desenvolvida na década de 50 por Belcher et al. (1950).

Figura 20 – Esquema de uma sonda de nêutrons (Fonte: ASSIS, 2008).

Calibrações são necessárias neste equipamento para que sejam consideradas as influências do tempo de contagem, da natureza e da densidade do solo (HORIUSHI et al., 2000).

Segundo Torres e Gonzáles (1993), as principais vantagens deste método são a sua natureza não destrutiva, a rapidez e a precisão quando devidamente

calibrados. Além disso, podem ser aplicados em solos bem mais secos, onde os tensiômetros não são adequados. Entretanto, Turatti et al. (1990) menciona a falta de critérios adequados para a calibração das sondas, o que pode comprometer a confiabilidade dos resultados.