projeto de instrumentação para medição de deformação do

NEP

Projeto de Instrumentação paraMedição de Deformação do Pavimento

Identificação de Sistemas de Pesagem em Movimento

Dezembro de 2008

Identificação de Sistemas de Pesagem em Movimento Convênio TT 102/2007

Projeto de Instrumentação para Medição de Deformação do Pavimento

Dezembro de 2008

Convênio TT 102/2007 DNIT / UFSC IDENTIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE PESAGEM EM MOVIMENTO

FICHA TÉCNICA

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES – DNIT Luiz Antonio Pagot Diretor Geral DNIT

Hideraldo Luiz Caron Diretor de Infra-Estrutura Rodoviária

Luiz Cláudio dos Santos Varejão Coordenador Geral de Operações Rodoviárias

João Batista Berreta Neto Coordenador de Operações Rodoviárias

SUPERINTENDÊNCIA REGIONAL/DNIT/SC João José dos Santos

Superintendente Regional de Santa Catarina

Edemar Martins Supervisor de Operações

Névio Antônio Carvalho Área de Engenharia e Segurança de Trânsito

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA Alvaro Toubes Prata

Reitor

Carlos Alberto Justo da Silva Vice-Reitor

Edison da Rosa Diretor do Centro Tecnológico

Antonio Edésio Jungles Chefe do Departamento de Engenharia Civil

LABORATÓRIO DE TRANSPORTES E LOGÍSTICA - LABTRANS Amir Mattar Valente, Dr.

Coordenador Técnico do Convênio

NÚCLEO DE ESTUDOS DE PESAGEM

EQUIPE TÉCNICA Valter Zanela Tani, Dr.

Hélio Goltsman, Eng°. Eletrônico Márcio Roberto Lima Paiva, Dr.

Fernando da Rocha Pantoja, PhD. Flavio De Mori, Dr.

Gustavo Garcia Otto, Eng°. Civil

EQUIPE DE APOIO Daniel Moura Aragão, Administrador

APRESENTAÇÃO


Projeto de Instrumentação pra Medição de Deformação do Pavimento

APRESENTAÇÃO

O projeto de instrumentação da seção da pista experimental de Araranguá faz parte do estudo de Identificação de Sistemas de Pesagem em Movimento, do convênio TT 102/2007 firmado entre Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes – DNIT e a Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC.

O objetivo deste projeto é apresentar os equipamentos que permitem analisar o comportamento mecânico das estruturas de pavimentos asfálticos. Pretende-se analisar as deformações na fibra inferior da capa asfáltica, as deformações nas diversas camadas, as cargas transmitidas, pela passagem de veículos, as diversas camadas, a umidade presente nas camadas granulares e as temperaturas das quais as misturas asfálticas estão sujeitas. Também apresenta as especificações técnicas dos conjuntos de sensores analisados para o estudo, bem como a forma de instalação e os custos previstos para a aquisição e aplicação.

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS



LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

CBUQ Concreto Betuminoso Usinado a Quente DNIT Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes FWD Falling Weight Deflectometer GPS Global Position Satellite LCPC Laboratoire Central des Ponts et Chaussées PC Personal Computer TDR Time Dommain Reflectometer UFSC Universidade Federal de Santa Catarina VWC Volumetric Water Content

LISTA DE FIGURAS



LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Etapas previstas para o projeto de instrumentação. ..............................13 Figura 2 – Reflectômetro para teor de umidade em solos. .....................................16 Figura 3 – Gráfico dos intervalos de temperatura dos termopares existentes. .......17 Figura 4 – Exemplo de extensômetro elétrico de resistência para imersão em

concreto (revestimento acrílico) .............................................................18 Figura 5 – Exemplo de aplicação de célula de pressão. .........................................19 Figura 6 – Fotografia e esquema de ancoragem, Perfil “H”. ...................................22 Figura 7 – Posição relativa dos sensores em cada camada e arranjo dos

“strain gage”...........................................................................................26 Figura 8 – Montagem com o esquema de sensores. ..............................................27 Figura 9 – Alinhamento dos sensores com a trilha de roda. ...................................28 Figura 10 – Esquema de localização dos diversos sensores e gabinete..................28 Figura 11 – Camadas a serem executadas no segmento em estudo. ......................29 Figura 12 – Etapas de instalação de sensores nas respectivas camadas. ...............30

SUMÁRIO



SUMÁRIO

Capítulo 1 – INTRODUÇÃO......................................................................................11

1 Introdução .............................................................................................................12

Capítulo 2 – EQUIPAMENTOS .................................................................................14

2 Equipamentos .......................................................................................................15 2.1 Sensores de Umidade ..................................................................................15 2.2 Termopares ..................................................................................................16 2.3 Extensômetro - “Strain Gauge” .....................................................................18 2.4 Células de pressão .......................................................................................19 2.5 Aquisição de Dados e PC.............................................................................20 2.6 Dispositivos Auxiliares ..................................................................................21

2.6.1 Cabos.................................................................................................21 2.6.2 Gabinete Metálico – Cabines “Outdoor”.............................................21 2.6.3 Proteção dos Extensômetros “Strain Gauge”.....................................21

Capítulo 3 – INSTALAÇÃO DOS SENSORES..........................................................24

3 Instalação dos Sensores.......................................................................................25 3.1 Etapas da Obra e Instalação dos Sensores .................................................29 3.2 Posicionamento e Fixação............................................................................30 3.3 Cuidados Especiais ......................................................................................33

3.3.1 Marcação de Campo..........................................................................33

Capítulo 4 – CALIBRAGEM.......................................................................................35

4 Calibragem............................................................................................................36 4.1 Identificação de Erros ...................................................................................36 4.2 Calibragem de Laboratório ...........................................................................37

4.2.1 Extensômetro elétrico de resistência .................................................37 4.2.2 Sensor de Umidade ...........................................................................38 4.2.3 Célula de Pressão..............................................................................38 4.2.4 Termopares........................................................................................38

4.3 Calibragem de Campo..................................................................................39

Capítulo 5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................40

5 Considerações Finais............................................................................................41

Capítulo 6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................42

6 Referências Bibliográficas.....................................................................................43

ANEXOS ...................................................................................................................44

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO



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1 INTRODUÇÃO

Torna-se cada vez mais comum encontramos, nas comunidades acadêmicas e nos departamentos reguladores, estudos voltados à análise de estruturas por meio da instrumentação com sensores eletrônicos. Nesta abordagem, quase sempre experimental, os objetivos são encontrar os coeficientes que alimentam os modelos teóricos, o que contribuem ao aprimoramento das técnicas e tecnologias de execução e controle dos materiais.

Historicamente, comum para a indústria aeroespacial, a instrumentação com sensores é uma tecnologia recente para a engenharia civil. Portanto, a tecnologia empregada para estruturas de pavimentos asfálticos são adaptações de sensores usais de outras áreas. Como exemplo os medidores de deformações.

Os sensores com capacidade de medir deformações, mais comum no mercado e em pesquisas voltadas a análise em pavimentos, são os extensômetros elétricos de resistência. Conhecido como “Strain Gage”, este sensor analisa deformações por meio da variação da resistência elétrica em um filamento metálico. No entanto, existem algumas variações deste tipo de sensor disponível no mercado.

Outros sensores usados em análise de tensões, por outro lado, possuem funções voltadas a áreas muito próximas a realidade do estudo proposto, as células de pressão. Este tipo de sensor é muito comum em monitoramento de aterros, obras de terra em geral e outros. Em sua maioria, os sensores não são especificamente voltados para uso em estruturas de pavimentos viários. Pode-se, neste contexto, entender a dificuldade de encontrar e especificar equipamentos para essa finalidade.

Este projeto tem como objetivo viabilizar o estudo que pretende avaliar e monitorar o comportamento da estrutura contida em uma seção, considerada homogênea para o segmento, do pavimento da pista da BR-101 próximo ao Posto de Pesagem de Araranguá. As etapas são realizadas de acordo com a Figura 1. O processo inicia com o recebimento dos equipamentos, que permite a realização dos ensaios de calibração em laboratório. Após calibração, são preparados os conjuntos de sensores para instalação. Por fim, os conjuntos são instalados juntamente com o sistema de coleta de dados, o que possibilita o início do experimento em si.

Durante todo o período de ensaio o conjunto de sensores estará encoberto pelo material que constitui as camadas da estrutura, entre eles solo, brita e asfalto. Nesta



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condição permanecerá durante todo o tempo do experimento e, muito provavelmente, deste local não mais sairá.

Figura 1 – Etapas previstas para o projeto de instrumentação.

Para que os sensores sejam corretamente instalados e não venham a interferir no comportamento estrutural as etapas de instalação devem acompanhar as da construção. Sendo assim torna-se necessário o acompanhamento por uma equipe técnica, durante todo o processo construtivo, que irá identificar o local e a correta maneira de instalação. Esta equipe deverá estar ciente das etapas previstas, bem como identificar os cuidados necessários.

O primeiro conjunto de sensores será instalado na camada inferior, no subleito, obedecendo à seqüência lógica estabelecida para instalação. Posteriormente a esta etapa deve-se dar início a compactação da camada superior. Este processo será repetido até que todos os sensores estejam instalados em todas as camadas. Terminada a fase de instalação e realizado o processo de calibração dar-se-á início da coleta das informações necessárias ao estudo, deformação, cargas, umidade e temperatura.

Este projeto propõe reunir informações necessárias a realização dos estudos voltados a análise mecânica das tensões e deformações em estruturas de pavimentos flexíveis.

CAPÍTULO 2 – EQUIPAMENTOS



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2 EQUIPAMENTOS

Este capítulo refere-se às especificações dos equipamentos essenciais a instrumentação da pista da BR-101 próximo ao Posto de Pesagem de Araranguá, visando a obtenção de dados de deflexão e deformação do pavimento.

Cresce o número de estudos com instrumentos eletrônicos no ramo da engenharia civil. Existem inúmeros tipos de tecnologias que tem seu emprego voltado para análise das condições estruturas de serviço.

A inexistência de uma tecnologia própria aos estudos das condições estruturais de campo torna necessária a adaptação das tecnologias existentes. Os extensômetros elétricos de resistência, mais conhecido como “Strain Gages”, ou “Strain Gauge”, são itens comuns em ensaios mecânicos de peças metálicas. As células de pressão possuem aplicação em atividades de monitoramento de muros, aterros e em obras de terra em geral. Sendo assim, realizou-se uma pesquisa em diversos nichos de instrumentação, na tentativa de encontrar as características necessárias a execução do experimento de monitoramento.

Os pavimentos asfálticos suportam a passagem das cargas desgastando-se ao longo de sua vida, efeito que se agrava com os excessos de peso dos caminhões. Ações das intempéries contribuem para o aumento da deterioração das condições estruturais. Estas duas características são importantes para determinação da vida útil das estruturas rodoviários. Vemos nesse capítulo os itens necessários ao monitoramento deste comportamento.

Para realizar a coleta de dados referente às deformações impostas ao pavimento por veículos pesados são necessários um arranjo de sensores para leitura da umidade existente nas camadas, temperatura, células de pressão e sensores de deformação (“strain gage”).

As funções técnicas de cada um destes equipamentos são pré-definidas e são essenciais para a colaboração efetiva da realização dos ensaios.

2.1 Sensores de Umidade Os sensores de umidade são importantes meios medição da umidade nas camadas de topo de subleito, sub-base e base. Existem, em muitas bibliografias, métodos



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consagrados para determinação da umidade em solos. Nenhumas destas metodologias permitem avaliar continuamente a umidade higroscópica. Uma das tecnologias disponíveis no mercado é sistema baseado em TDR (Time Domain Reflectometer). Este sistema analisa a permissividade dielétrica em meios granulares.

Consistem de uma sonda, como apresentado na Figura 2, de 30 cm que mede a velocidade de propagação de um pulso diferencial entre duas barra metálicas, que é depende diretamente da permissividade elétrica do meio que o cerca. Como a água possui uma permissividade significativamente maior do que a do solo que a contém, a oscilação da freqüência resultante é diretamente proporcional a água contida no meio em que se pretende analisar.

Figura 2 – Reflectômetro para teor de umidade em solos.

Fonte: Campbell Scientific do Brasil.

As unidades são medidas em teor volumétrico de água (VWC – Volumetric Water Content). Para a pesquisa é necessário que o sensor de umidade que possua uma precisão de 0,05% VWC e uma resolução de 0,1% VWC.

2.2 Termopares Termopar é um tipo de sensor de temperatura muito simples, robusto, barato e de fácil utilização. O dispositivo gera eletricidade a partir de diferenças de temperatura. Dois fios condutores de eletricidade, como exemplo, o ferro e uma liga de cobreníquel chamada constantan, quando unidos em uma de suas extremidades, geram tensões elétricas que podem ser medida, caso haja diferença de temperatura



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entre elas. Como a diferença de potencial é proporcional à diferença de temperatura entre suas junções, este princípio é amplamente utilizado para medir temperatura na área da indústria, em muitos tipos de máquinas e equipamentos.

As misturas asfálticas são materiais termos-suscetíveis, ou seja, seu comportamento mecânico varia em função da temperatura. Neste contesto o monitoramento da temperatura na capa asfáltica torna-se um complemento as demais informações dos outros sensores, como deformação das camadas.

Existem vários tipos de termopares, os mais conhecidos são do Tipo B, Tipo N, Tipo R, Tipo S, Tipo K, Tipo E, Tipo J e Tipo T, suas faixas de trabalho são apresentadas na Figura 3. Para a pesquisa a ser realizada serão necessários termopares do Tipo J, composto por ferro e cobre-níquel manganês (Cu/Ni/Mn – conhecido como constantan), que possa ser utilizado em atmosferas oxidantes, redutoras, inertes e no vácuo. Apresentando boa precisão na sua faixa de utilização que deve estar compreendida entre de -210°C a 760°C.

Figura 3 – Gráfico dos intervalos de temperatura dos termopares existentes. Fonte: IOPE.



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2.3 Extensômetro - “Strain Gauge” A medida da deformação de sólidos pode ser realizada por diversas maneiras. Os extensômetros permitem avaliar as informações relativas as deformações encontradas na fibra inferior de cada camada de um pavimento de rodagem.

Estes dispositivos são relativamente frágil, se comparado com a resistência de solos granulares e misturas betuminosas. Por isso, um cuidado deverá ser adotado para a sua utilização. Outro fator relevante é a temperatura das quais existem nas camadas asfálticas durante as primeiras horas de execução. Sendo assim, o extensômetro deverá funcionar selado contra umidade, protegido contra a temperatura e impacto de esmagamento.

Comercialmente, os extensômetros (ou “Strain Gauge”) não possuem todas as características necessárias ao andamento do experimento com pavimentos. No decorrer deste documento será determinado a forma de proteção.

Assim, as exigências para a determinação do tipo de “strain gage”, ver Figura 4, a ser utilizado seguem as seguintes características descritas abaixo:

O “strain gage” deve ser próprio para imersão; Temperatura de compensação em pelo menos -20 a 70°C; Comprimento deve estar entre 50mm a 120mm; Largura da Base próxima a 15 mm; Resistência de pelo menos 350Ω; Base de o material ser em acrílico; Coeficiente de expansão linear próximo a 10,8 x 10-6 /°C; Cabo com fios revestidos com vinil;

Figura 4 – Exemplo de extensômetro elétrico de resistência para imersão em concreto

(revestimento acrílico) Fonte: Kyowa



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2.4 Células de pressão A célula de pressão foi desenvolvida para medir as ações de tensões em superfícies planas, como muros, aterros, etc. É um equipamento com ótima precisão, ideal para ser instalado em superfícies nas quais se deseja obter a pressão exercida em uma determinada área. A Figura 5 apresenta a foto de instalação de um sensor de pressão, concedida pela UFSC . Não há necessidade de o equipamento estar localizado logo abaixo do ponto de aplicação da força. As medidas seguem um plano de distribuição de pressão.

As células de pressão permitem avaliar as tensões incidentes a uma camada da estrutura de pavimentação, ou melhor, elas correlacionam uma variação de voltagem com uma variação de tensão. Comercialmente, estes dispositivos funcionam com o princípio de pressão em um fluído (um óleo) sobre uma superfície que se deforma. Sensores informam a variação de pressão do óleo com uma variação de voltagem (com extensômetro).

Estas células de pressão deverão obedecer às seguintes especificações:

Ser própria para uso em solo, concreto e outros materiais maciços; Limites máximos da capacidade de carregamento 2 MPa; Temperatura de trabalho pelo menos entre -40 e 120°C; Precisão de 0,1% de F.S; Tamanho entre 10 e 32cm.

Figura 5 – Exemplo de aplicação de célula de pressão. Fonte: UFSC.



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2.5 Aquisição de Dados e PC O registrador de dados (ou sistema de aquisição de dados) é essencial para a coleta de dados do experimento. Este equipamento deve possuir pelo menos 32 entradas de canais para todos os tipos de sensores, umidostatos, termopares, “strain gages” e células de pressão.

O sistema precisa ser composto por gabinete, fonte de alimentação, placa controladora de aquisição: responsável pela coleta de sinais e comunicação com o microcomputador PC e com placas condicionadoras para 32 canais.

O gabinete de aquisição de dados deve acomodar pelo menos 1 condicionador e 2 controladores, deve ter uma fonte com entrada incorporada, conexões de entrada, chave liga/desliga e bornes de aterramento no painel traseiro.

O equipamento precisa conter alguma espécie de “trigger” com a função de disparar a aquisição dos dados, quando solicitado pela passagem de um veículo.

Deve conter, juntamente com o equipamento, um software para aquisição e análise dos dados. Uma vez que os dados precisam ser armazenados e correlacionados para a realização de um modelo referente ao comportamento do pavimento.

O armazenamento dos dados será por meio de um computador industrial, visto que possuem melhor “ergonomia” para ser alocado em locais remotos. No curso do experimento os dados gerados pelo sistema de aquisição de dados serão transmitidos ao PC por meio de conexão IP. Os dados serão transmitidos ao PC em qualquer intervalo de tempo no período de 24 h, ou seja, pacotes de informações serão armazenados na medida em que os veículos forem passando (dia/noite).

O computador industrial deverá ter as seguintes características:

Ser do tipo “Rack 19”; Processador tipo barramento mínimo “core 2 duo”. Sistema operacional Windows XP; CPU com clock superior a 800 MHz; Slot ISA para placas internas ao PC (mínimo 4); Interface de rede para sistemas IP (placa de rede); Unidade de disco (HD) com capacidade para arquivamento dos dados

(mínimo 350 GB). Memória RAM 1 GB;



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Entradas de USB (mínimo 4).

Tanto o sistema de aquisição de dados como o computador industrial deverá, no decorrer do experimento, estar protegidos em um gabinete metálico, que deverá ser instalado próximo ao sensores, ao lado da rodovia.

2.6 Dispositivos Auxiliares Os dispositivos auxiliares são aqueles com a função auxiliar a instalação dos sensores e fornecer condições de

2.6.1 Cabos Para que seja possível a ligação dos sensores de umidade, temperatura, “strain gages” e células de pressão fazem necessárias a compra de cabos de conexão, que farão a ligação com a aquisição de dados.

Para facilitar a disposição dos sensores com relação ao local de aquisição de dados um comprimento mínimo de 15 metros deverá ser atendido.

2.6.2 Gabinete Metálico – Cabines “Outdoor” Para o armazenamento do computador industrial rack 19” e do sistema de aquisição de dados serão armazenado em gabinete metálico as margens da rodovia, próximo ao local de instalação dos sensores.

Este gabinete deverá ser próprio para uso em áreas externas, com travamento de porta em três pontos, dobradiças tipo piano, paredes metálicas com chapas duplas, ter ventilação forçada, blindagem eletromagnética, espaço para 1 PC rack 19” e o sistema de aquisição de dados, ser próprio para fixação em bloco de concreto e permitir a passagem de dutos pela base.

2.6.3 Proteção dos Extensômetros “Strain Gauge” A deformação ocorrida na fibra inferior das camadas da estrutra da seção de pavimentação será avaliada por meior da adaptação do sensores extensômetros (Strain Gauge. O sensor, por sí só, apresenta uma certa fragilidade com relação aos meios granulares. Sendo o momento mais crítico no período de execução da camada asfáltica e nas primeiras horas, quando o material esta aquiecido.



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Para proteção dos sensores serão realizadas a montagem de conjuntos denominados perfil “H”, Figura 6. Estes irão conter o extensômetro, barras chatas de alumínio, dois rebistes metálicos, cola epóxi, fita isolante de auto-fusão e pintura selante

Figura 6 – Fotografia e esquema de ancoragem, Perfil “H”.

O perfil deverá garantir resistência e flexibilidade, acompanhado a mesma proporção de deformação que seu meio (mistura asfáltica, base e sub-base). Para este projeto, irá ser adotado o perfil com ancoragem composta barras de alumínio. Este tipo de material oferece melhor durabilidade e menor possibilidade de quebra durante a instalação.

Para cada conjunto perfil “H” serão necessárias duas (2) barras para aoncoragem por perfil, nas dimensões:

Seção transversal: 25,4 x 6,35 mm. Comprimento : 75 mm.

A montagem dos perfis “H” tem como o início a fixação das barras de ancoragem. Com a serragem das barras na dimensão do comprimento, faz-se a união com o extensômetro por meio dos rebites e a cola epóxi. Após a secagem da cola encobre-se o conjunto com a fita isolante de auto-fusão, deve-se garantir o total encobrimento do conjunto.



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Aconselha-se que a fita de auto fusão ter entre 19mm e comprimento de 20 metros, alongamento entre 800% a 1500%, resistência a tração mínima de 1,70 MPa. Ter uma temperatura de sobrecarga de T ≥ 130ºC.

O verniz responsável pela finalização da impermeabilização deve ser o mesmo utilizado para proteger circuitos elétricos. Comercializado na forma de spray, resistencia mínima as temperaturas de -70 a 200°C, ser incolor, resistente a solventes e lubrificantes, e aproximadamente 37 % do produto não ser volátil.

É importante considerar que os conjuntos devem estar porntos antes do início da execuação da sub-base. Propriciando o posicionamento em campo logo após o término da terraplenagem.

CAPÍTULO 3 – INSTALAÇÃO DOS SENSORES



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3 INSTALAÇÃO DOS SENSORES

A partir da coleta de informações pertinentes ao projeto e da concepção do estudo proposto, a etapa de instalação dos sensores concretiza o início das atividades de campo. Este capítulo apresenta as informações necessárias a instalação dos sensores e irá apresentar ainda: o posicionamento dos sensores no perfil de cada camada, a necessidade de mão de obra e os cuidados durante o processo de instalação.

As etapas da instalação dos sensores seguem as etapas da construção da estrutura do pavimento rodoviário. O início desta atividade está diretamente relacionada ao término da execução da terraplenagem. Período ao qual a equipe deve instalar os primeiros sensores no topo do subleito.

A quantidade total de sensores a serem instalados para uma seção de pavimentação, são:

Perfi “H” (com extensômetros): 27 unidades; Células de Pressão: 6 unidades; Sensores de Umidade: 3 unidades; Termopares: 3 unidades;

A Figura 7 apresenta os sensores e sua posição relativa em relação as camadas do pavimento. Este conjunto, conforme apresentado, repete-se por três vezes, com exceção dos sensores de umidade e dos termopares que serão 3 de cada.



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Figura 7 – Posição relativa dos sensores em cada camada e arranjo dos “strain gage”.

A Figura 8 apresenta uma montagem, feita por meio de softwares gráficos e fotografia retirada do local próximo ao de istalação dos sensores, com os sensores de deformação (“Strain Gauge”) e célula de pressão. Apresenta também: o alinhamento dos sensores em relação a pista e trilha de roda, o gabinete de seguranção aos sistemas de aquisição de dados e armazenamento e os eletrodutos.



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Figura 8 – Montagem com o esquema de sensores.

O posicionamento dos sensores extensômetro e células de pressão deverá seguir o alinhamento da trilha de roda a direita da pista, local mais próximo ao sistema de aquisição de dados. Os sensores de tempereatura e umidade, no entanto, não necessitam ficar neste alinhamento. É aconselhavel manter uma certa distância dos extensômetros e células de pressão, para qua não ocorram inteferências nas medições. A Figura 9 apresenta o esquema de disposição dos sensores em relação ao eixo de trilha de roda e sua posição relativa entre os demais elementos. Como apresentados nas Figuras 7, 8 e 9 os perfis “H” (Strain Gauge) são posicionados, alinhadas com o eixo da trilha de roda, nas direções longitudinal, transversal e a 45°.



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Figura 9 – Alinhamento dos sensores com a trilha de roda.

A Figura 10 apresenta o esquema de localização dos diversos grupos de sensores. Estão evidentes os perfis “H”, as células de carga, sensores de umidade e os termos pares. Juntamente, são apresentados o gabinete metálico, contendo o computador e sistema de aquisição de dados.

Figura 10 – Esquema de localização dos diversos sensores e gabinete.

As posições dos perfis “H” e das células de pressão estão simplificados, mas cada grupo de sensor representa as três camadas de sensores (três camadas da



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estrutura do pavimento, conforme Figura7). Os sensores de temperatura e umidade estão representados na quantidade que serão instalados, porém fora de alinhamento.

3.1 Etapas da Obra e Instalação dos Sensores O início das atividades de instalação está diretamente relacionada ao termino da terraplenagem. Neste período será realizada a colocação dos sensores previstos para esta etapa, dos quais temos: um sensor indicador de umidade; duas células de pressão; e nove quites com perfil “H” (strain gage).

Ao término da instalação dos sensores sobre o subleito (camada final da terraplenagem) possibilita o início da execução da sub-base, composta por uma camada de macadame seco. No final da execução desta camada, faz-se a instalação dos mesmos conjuntos de sensores: um sensor indicador de umidade; duas células de pressão; e nove quites com perfil “H”.

Ao término da execução da camada de base, composta por britagraduada, serão instalados os seguintes sensores: um indicadore de umidade; duas células de pressão; e, nove quites com perfil “H”. Como o estudo em questão pretende medir a temperatura encontrada na capa de rodagem (CBUQ) três sensores termopares serão instalados a três diferentes profundidades.

A extrutura a ser executada, na seção em que os sensores serão intalados, está dimensionada da seguinte maneira, Figura 11:

Figura 11 – Camadas a serem executadas no segmento em estudo.

Em resumo as estapas previstas para a instalação dos sensores e a execução da obras de construção temos, na Figura 12, o seguinte fluxograma:



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Figura 12 – Etapas de instalação de sensores nas respectivas camadas.

3.2 Posicionamento e Fixação É crucial, antes da fixação de campo, estar de posse de todos os conjuntos de sensores protegidos e preparados para a instalação. Será descrito o processo de fixação, que garantirá o seu correto funcionamento e em suas diversas camadas. Uma boa ancoragem permite que os sinais eletrônicos gerados representem o real comportamento da estrutura. Logo, exite a necessidade de um acompanhamento por uma equipe técnica com experiência, de maneira a instruir e certificar-se das formas de instalação e trataremos individualmente de cada tipo de sensor.

Conjunto Perfil “H” – será instalado entre as camadas: final terraplenagem e sub-base; sub-base e base; e, base e pavimentação. Os sensores de deformação estarão posicionados nos alinhamentos longitudinal, transversal e a 45°.

De acordo com Nassar (2001) para garantir um bom resultado durante a etapa de coleta de dados, deve-se seguir os seguintes procedimentos de instalação no topo da base (entre a base e a camada de CBUQ):

1) São cavadas pequenas trincheiras para a passagem da fiação até o local de assentamento dos sensores. Em seguida estas são preenchidas com uma camada fina de areia.

2) Um pequeno pedaço de tecido geosintético é colocado sobre a camada de base terminada, no exato local de posicionamento do perfil. Isto tem o objetivo de proteger o sensor no caso em que um agregado funcione como um ponto de alavanca.

3) Uma camada fina de emulsão asfáltica é aplicada na área onde o transdutor foi colocado. Deixa-se curar.



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4) Uma camada fina de 3 - 4 mm de pasta selante á aplicado na emulsão asfáltica curada.

5) A fiação é passada palas trincheiras e cobertas com um fita geosintética, previamente cortada no tamanho exato.

6) Uma quantidade de massa asfáltica é retirada do caminhão. Os agregados maiores são resumidos e uma camada d 20 a 30 mm de espessura é depositada sobre o transdutor até o encobrimento total.

7) O material é compactado primeiramente com uma aplicação de um carregamento estático, seguido por uma compactação utilizando um rolo manual. A compactação é realizada perpendicular a direção do strain gage.

8) A camada de CBUQ é depositada e compactada.

Para a instalação dos extensômetros entre as camadas composta por material granular, areia é usada abaixo e no topo da strain gage para criar uma cama resistente entre o solo e o sensor. O esforço de compactação é gradualmente aumentado. A seguir segue a descrição do porcesso de instalação:

1) Trincheiras são escavadas para a passagem da fiação até o local de assentamento dos sensores. Em seguida, preenchidas com uma camada fina de areia.

2) Para cada sensor, uma cavidade é feita, o suficiente para caber o sensor, nas camadas granulares. Durante a escavação, um cuidado extra de ser tomado para minimizar o distúrbio do material e garantir que o tamanho da cavidade seje o mínimo.

3) A fiação corre por trincheiras a são cobertas com uma camada fina de geosintético, preveamente cortada no tamanho exato.

4) Executa-se a camada subjacente.

Células de Pressão – serão instaladas as célula nas camadas final de terraplenagem, entre a sub-base e base e entre a base e a capa asfáltica. Seguindo as instruções de Nassar (2001), temos:

1) Trincheiras são escavadas, para a fiação, até o local de assentamento dos sensores. Posteriormente, preenchidas com uma camada fina de areia.

2) Com uma peuquena pá, executa-se uma cavidade do tamanho do diâmetro da célula de pressão, no local porposto de instalção. Para os sensoers deste projeto, uma trincheira será cavada para acomodar a caixa do transdutor.



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3) Todas as partículas maiores que 6,35 mm são retiradas do buraco escavado.

4) Prepara-se uma lisa superfície no fundo da escavação, com o próprio solo. 5) Uma fina camada (tmanho de partícula 2,5 mm, material 100% passante na

peneira 10) de areia é posicionada e compactada. Na camada de brita graduada, o geositético deverá ser colocado abaixo da célula de pressão.

6) A camada de areia lisa funcionará como base para assentamento das células. Deve-se garantir um bom contato entre a face sensitiva da célula e a camada de areia. Checa-se se a caixa do transdutor está posicionada corretamente paralelo ao caminho do rodado para reduzir efeitos adjacentes a célula. O nivelamento é garantido checando-se com um nível de bolha.

7) Uma trincheira é escavada para levar a fiação até o sistema de aquisição de dados.

Sensores de Umidade – serão instalados sensores de umidade, horizontalmente, nas camadas subleito, sub-base e base. Segue as instruções para instlação [Nassar, 2001]:

1) Uma cavidade é realizada para o posicionamento do sensor horizontalmente.

2) Areia é colocada no local onde existirem grandes agregados. 3) Um instrumento é posicionado em local apropriado. 4) Posterior a colocação do sensores, a o material da camada é compactado

cuidadosamente no entorno da sonda. 5) O sensor é checado logo após a instalação. 6) Todos os cabos devem ser protegidos por geotextil até o encontro com a

tubulação. Este são levados até o limite da pista (transversalmente a direção do tráfego).

Termopares – serão instalados na camada asfáltica da estrutura do pavimento. Serão executados cortes, com serra diamantada, na espessura necessária para o posicionamento do sensor. Como a pesquisa tem o interesse em medir a temperatura em diferentes profundidades no CBUQ, três profundidades são escolhidas. O primeiro sensor será fixado a três (3) centímetros da superfície de rolamento, o segundo a oito (8) cm e o último será fixado a quinze (15) centímetros.



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Posteriormente a execução deverá ser feita a selagem dos cortes com ligante asfáltico derretido, se possível o mesmo utilizado na composição da mistura asfáltica utilizada.

3.3 Cuidados Especiais O processo de instalação de campo é delicado, existe uma enrome diferênça entre as dimensões dos equipamentos, encarregados da execução das obras rodoviárias, e os sensores, descritos neste documento. As cargas aplicadas por estes equipamentos, caso concentradas sobre o sensor, são suficientes para danifica-los.

Assim, não é aconselhavel permitira a passagem do rolo compactador vibratório sobre a região onde os sensores estarão posicionados. Nestas regiões poderá ser realizado a compactação manualmente ou com rolo pneumático, desde que haja um controle sobre as pressões exercídas. É indicado nestes casos que as prossões de compactação sejam elevadas gradualmente.

A vibro acabadora, responsável pela execução da camada asfálticam, possui potencial para danificar os sensores. Este equipamento faz uso de esterias metálicas para seu deslocamento superficial. Neste caso deve-se garantir que esta esteria não passe sobre o conjunto de sensores.

Para previnir eventuais danos, um plano estratégico de execução, tanto da instalação como da construção da obra, deverá ser realizado juntamente com a empreiteira executora.

Para facilitar nas etapas de compactação uma marcação feita in-loco juntamento com dados topográfico, ou gps, do local dos sensores deverá exitir.

3.3.1 Marcação de Campo Uma marcação de campo deverá existir durante e após o porcesso construtivo. Esta marcação servirá como referencia para o controle executivo e, em casos de danos a qualquer sensor, como localização para possível reparos e concertos.

Poderá ser realizado três tipos de marcação:

Topografia: com os equipamentos de topografia é possível locar, a partir de um ponto fixo de referência, qualquer ponto de identificação de cada sensor ou cabeamento.



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GPS: com equipamentos de posicionamento global de precisão é possível marcar as coordenadas de qualquer ponto de interesse, possibilita a montagem de um mapa de localização dos sensores instalados.

Marcação Física: menos recomendável dos três, por ser passível a vandalismos, são as marcas físicas como o esquadrihamento por fios (nylon) e/ou pinturas.

De um modo geral deverão ser locados os sensores quanto ao espaçamento entre cada um e sua disposição espacial referente a pista de rodagem, bem como a sua localização referente ao bloco suporte do gabinete (local de armazenamento do sistema de aquisição de dados e computador), conforme apresnetado na figura 9. Todos os sensores devem estar dispostos na melhor maneir possível, visando garantir que haja um comprimento dos cabos suficiente em relação ao sistema de aquisição de dados.

CAPÍTULO 4 – CALIBRAGEM



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4 CALIBRAGEM

Todo ensaio deve possuir sistemas que garantam a veraciade dos resultados obtidos. O objetivo principal da etapa de calibração é certificar os sensores quanto a sua repetibilidade e aproximação com resultado real, no ambiente de serviço. Sendo assim, devemos verificar quais erros são passíveis de serem encontrados, quais são as calibrações de laboratório e qual a calibração de campo auxliará na obtenção dos resultados.

4.1 Identificação de Erros A maioria dos fabricantes fornecem informações das várias fontes de erros das quais tem por importante. No entanto, como a tecnologia de instrumentação de pavimentos está em fase de evolução, nem todas as fontes de erros foram identificadas. Nassar (2001) agrupa cinco grupos básicos:

Erros Intrusivo – este erro está associado a interferência gereda pela própria instalação dos sensores. O processo de instalação modifica as características do comportamento mecânico dos materiais estudaso. Este efeito está ligado ao fato do transdutor modificar o local avaliado.

Erro Combinado – a combinação entre a medição e tipo de transdutor pode prover boa repetibilidade, porém pode informar resultados errados. Os casos caractarísitcos são quando o sensor responde a uma informação de entrada diferente da prevista. Por exemplo, o erro que ocorre em células de pressão quando submetidas a flexão.

Erro Dinâmico – para pavimentos, quase tudo que deve ser medido é de natureza dinâmica, porém a maioria das calibrações são estáticas, sujeitas a um “input” constante. Exemplo disto são os efeitos de histerese, onde a resposta do carregamento é diferente da resposta de descarregamento.

Erro da Condição do Sinal – este tipo de erro está associada ao forma como o sinal é transmitida ao sistema de aquisição de dados. O “data aquisition” deve estar posicionado o mais próximo possível dos sensores, assim as perdas ou ruidos do sinal são evitados.

Repetibilidade – é aceitável por convensão que três testes de verificaçlão são suficientes. Se houver uma mudança sistemática de teste para teste, então três



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testes podem não ser suficientes para medir o erro máximo possível. Isto sugere que os resultados de calibração necessitam ser examinados com cuidado antes de serem usados.

4.2 Calibragem de Laboratório A calibração de laboratório tem o objetivo de avaliar o comportamento mecânico dos sensores e o tipo de sinal gerado, dentro de condições controladas do ensaio. Cada tipo de sensor possui uma maneira específica de funcionamento, sua resposta dependerá do tipo de estímulo aplicado.

Cada fabricante informa como é realizada a calibração de fábrica e os dados deste ensaio. Estas calibrações geram informações que são arranjadas nas chamadas Curvas de Calibração. As curvas de calibrçao pode assossiar valores de voltagem registrados com valores de um determinado estímulo, como exemplo temperatura ou deformação.

4.2.1 Extensômetro elétrico de resistência Os extensômetros elétricos de resistência são os sensores mais comuns entre os estudos de instrumentação de pavimentos. Os mais apropriados a este tipo de estudo são os que recebem uma preparação para imersão em massa de concreto e argamassas. Com uma seção transvesal resistênte de 75 mm² (15 x 5 mm) o sensor oferece resistência a deformação entrono de 0,0955 N/microdeformação, muito pouco se comparado com os materiais estudos. É necessário enfatizar que todos os dados provenientes deste tipo de sensor são deformações médias da área da seção entre as barras de ancoragens.

A calibração para este tipo de sensor está na tentativa de se encontrar o seu “fator gauge”. Nassar (2001) afima que o fator fornecido pelo fabricante oferece melhor precisão que os fator estabelecidos em outros ensaios. Conclui, ainda, que uma tentativa em laboratório para a definição deste fator é desencessário.

Recomenda-se então que se faça apenas uma verificação do comportamento do perfil “H” fixado a um vigote de concreto asfáltico. Este procedimento poderá oferecer informações sobre as características do comportamento do sinal com a deformação no conjunto massa e sensor. O ensaio recomendado é o de flexão normal com carregamento em dois pontos.



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4.2.2 Sensor de Umidade Os sensor responsável pela avaliação da umidade, em solos granulares, especificado para enste projeto funciona pelo princípio TDR (Time Domain Reflectometer). Este sistema mede a velocidade de propagação de pulsos elétricos entre duas barras.

Para serem obtidos valores em laboratorio será construida uma caixa de madeira de (45x45x22,5 cm) contendo o mesmos material das camadas avaliadas pela sonda. Nesta caixa o material avaliado terá sua umidade reativa modificada a teores pré definos. Com este teores o sinais de respostas do sensor serão avaliados e os resultados serão comparados com o objetico de esbelecer a melhor correlação possível, estatisticamente.

4.2.3 Célula de Pressão As células de pressão escolhidas para este experimento apresentam as seguintes características duas placas circulares de aço são soldadas juntas pelas bordas para criar um célula de aproximadamente 230 mm de diâmetro e espessura 12 mm. O espaço entre as placas são preenchidas por um fluido, um tubo de aço conecta o líquido a um transdutor de pressão elétrico. Consiste em dois elementos básicos, um mecânico, outro elétrico. A parte mecânica converte a pressão aplicada em deformação, ou deslocamento. Este é transmitido a um elemento sensível a deformação que acaba por gera sinais de variação de voltagem.

Para a calibração das células de pressão será aplicada, por meio da mesa de compactação de placas, a passagem dos pneumáticos de compactação. Este equipamento permite modificar as pressões exercidas a cada passagem de um eixo com rodado duplo dentro das dimensões e pressões conhecidas do equipamento.

Por meio de uma seqüência de passagem será possível correlacionar as variações de voltagem dos transdutores com uma variação da pressão exercida sobre o sensor.

Será ignorado qualquer efeito no sensor causado pela existência de uma camada granular sob e sobre suas superfícies.

4.2.4 Termopares Os sensores de temperatura, termopares, possuem boa correlação entre os dados de calor com os dados de diferença de voltagem. Possuem inúmeros empregos



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conhecidos na indústria, sua correlação entre valores campo/laboratório foi vastamente explorada, sendo assim somente uma verificação em loco será realizado.

4.3 Calibragem de Campo A calibração de campo permite a verificação e a validação dos resultados encontrados pela leitura dos dispositivos. Existem duas formas simples de realizar a verificação, o primeiro teste faz uso do equipamento FWD (Falling Weight Deflectometer), a segunda forma por meio de veículo instrumentado.

O teste FWD é um dos ensaios clássicos para medir as deformações superficiais em pavimentos. Esta tecnologia apresenta-se como um ensaio mais próximo do comportamento real, pois utiliza um carregamento dinâmico como princípio. A viga Benkelman propõe-se ao mesmo objetivo, no entanto seu princípio de ensaio permite avaliar somente as deformações sofridas por efeito de carregamento estático.

Com este equipamento, o FWD, é possível verificar as informações das células de pressão. Primeiramente executa-se uma leitura no centro da posição da célula, no eixo do sensor. Posteriormente, realizam-se leituras nos dois sentidos de passagem da carga com um incremento de 150 mm por vez. São realizadas um número de leitura suficiente para que com os valores do transdutor seja possível estabelecer a curva de bacia influência. Verifica-se as carga total vertical lidas pela célula, bem como o histórico da carga, estes valore são cruzados com a carga do FWD.

Por meio de um veículo instrumentado, com velocidade conhecida, carga estática e dinâmica conhecidas, é possível correlacionar as cargas geradas pela sua passagem com as informações lidas dos sensores de pressão. Deve-se identificar, no entanto, o tempo do histórico de leituras correspondente a carga sobre a célula.

Os sensores de deformação apresentam boa correlação de valores de voltagem com valores medidos. Poderá, com os ensaios FWD e o veículo instrumentado, ter seu valor avaliado quanto a coerência de leituras. A calibração de apropriada diz respeito ao software de aquisição de dados. Estes software permitem identificar o valor de voltagem relacionado a leitura zero do instrumento. Este mesmo princípio servirá para todos os sensores, ou seja, célula de pressão, umidostato e termopar.

CAPÍTULO 5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS



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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

As informações existentes neste documento permitem a realização de experimentos que analisam as tensões e deformações das estruturas de pavimentos flexíveis, mais precisamente em estruturas com revestimentos asfálticos.

Os dados colhidos durante todo o período do experimento permitem a alimentação de modelos de comportamento mecânico teóricos. Destas informações, tanto dados pontuais como dados de longos períodos de tempo auxiliam os estudos do comportamento da estrutura analisada.

O histórico das deformações da camada betuminosa e as tensões que atingem o topo do subleito permitem entender melhor como as estrutura respondem as solicitações repetidas. A longo prazo as deformações e as cargas apresentam uma variação do valor inicial, esta análise permitirá determinar a real vida de fadiga, ou seja, determinar a influência das cargas repetidas na deterioração da estrutura.

As informações dos sistemas de pesagem em movimento possibilitam identificar a real carga atuante por um determinado veículo. O conjunto de todas as informações de deformação e tensão analisadas em uma determinada temperatura (da capa asfáltica) e a uma determinada umidade presente nas camadas granulares casadas com as informações de pesagem torna o experimento um evento único. Estas informações geradas são recursos importantes na determinação de um modelo teórico de deterioração da estrutura. Permite, também, relacionar os danos reais causados pelos veículos com sobre carga.

CAPÍTULO 6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS



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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CAMPBELL SCIENTIFIC, INC. Water Content Reflectometer. Logan, Utah, USA. Jan. 2008. Disponível em: <http://www.campbellsci.com>. Acesso em: 12 jun. 2008.

GEOKON. Earth Pressure Cells. Lebanon, USA. Disponível em: <http://www.geokon.com>. Acesso em: 15 Jun. 2008.

IOPE. Tecnologia em Termopares. São Paulo, SP. Disponível em: <http://www.ipoe.com.br>. Acesso em: 7 Jun 2008.

LYNXTEC. Aquisição de Dados Lynx. São Paulo, SP. Ago. 2008. Disponível em: <http://www.lynxtec.com.br>. Disponível em: 28 Mai. 2008.

NASSAR, W.M. Utilization of Instrument Response of Superpave Mixes at Virginia Smart Road to Calibre Laboratory Developed Fatigue Equations. Dissertação de Doutorado. Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University. Blacksburg, Virginia, USA, 2001. 218 p.

RST INSTRUMENTS. Total Earth Pressure Cells. Coquitlan, Canada. Disponível em: <http://www.rstinstruments.com>. Acesso em: 12 Jun. 2008.

TRICHÇÊS, Glicério. Trechos Experimental de Novas Tecnologias de Construção: Adequação do Projeto Experimental. UFSC. Florianópolis, Santa Catarina, Nov. 2007. 30 p.

ANEXOS

ANEXO 1 – STRAIN GAUGES

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Strain Gages

Superior flexibility, and outstanding moisture proofness requiring no coating treatment unless splashed directly with water.All models are equipped with leadwire cable.Improved characteristicsOperating temperature range: –196 to 120°C (when bonded with CC-33A), –196 to 150°C (when bonded with PC-6)High performance: Self-temperature-compensation of ±1.0 µm/m/°C at normal temperatures and capability of measurement up to strain limit of 5% (uniaxial)Gage length: 0.2, 0.3, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 20, 30 mmGage pattern: Uniaxial, biaxial, triaxial, quadraxial, uniaxial 5-element, biaxial 5-elementApplicable linear expansion coefficient: 5, 11, 16, 23, 27 x10–6/°CLeadwire cable: Polyester-coated copper wires (2 to 100 cm), vinyl-coated cable (15 cm to 30 m), middle temperature cable (15 cm to 30 m)Applicable adhesive: Cyanoacrylate CC-33AApplications: General stress measurement, stress analysis, torque measurement, fine wire, shearing stress, concentrated stress (uniaxial/biaxial 5-element)Resistance: 60, 120, 350, 500, 1000 Ω

Usable either outdoors or underwater (100 hours or more under 10MPa in water)Gage length: 2, 5 mmGage pattern: Uniaxial, biaxial 0°/90°, triaxial 0°/90°/45° (triaxial is available only for KFW)Applicable linear expansion coefficient: 11, 16, 23 x10–6/°CResistance: 120, 350 Ω (KFWS: 120 Ω only)

Available in 2 types: Uniaxial 1-element G10 and full-bridge G14SWelding type requires no coating treatment.Flange size: 5 x 21 mm, t = 0.1 mmApplicable linear expansion coefficient: 11 x10–6/°COperating temperature range: –20 to 100°C

Suitable for strain measurement of composite materials such as CFRP and GFRPGage length: 2, 5 mmApplicable linear expansion coefficient: 1, 3, 6, 9 x10–6/°CGage pattern: Uniaxial, triaxial 0°/90°/45°Operating temperature range: –55 to 200°C (adhesive: EP-34B)Resistance: 120, 350 Ω

KFP gages for plastics such as acryl are also available.

Ultra-small gage base enables bonding to mounted components and narrow space on printed boards (uniaxial: 1.2 x 1.1 mm, biaxial and triaxial: 2.5 x 2.5 mm)Gage length: 0.2, 1 mmApplicable linear expansion coefficient: 13 x10–6/°C (meeting that of printed boards)Self-temperature-compensation range: –30 to120°C, applicable to thermal cycling testsGage pattern: Uniaxial, biaxial 0°/90°, triaxial 0°/90°/45°

Semiconductor used for the resistive element ensures several 10 times higher sensitivity than foil strain gages.Gage length: 1, 2, 3, 4, 6, 7, 9 mmGage pattern: Uniaxial, biaxial 0°/90°, uniaxial 2-elementApplicable linear expansion coefficient: 11, 16 x10–6/°CSemiconductor gages with no gage base are also available.

Wire Gages (KC)Gage length: 60, 70, 80, 120 mmGage pattern: Uniaxial

Foil Gages (KFG)Gage Length: 10, 20, 30 mmGage pattern: Uniaxial, biaxial 0°/90°, triaxial 0°/90°/45°(Biaxial and triaxial are available only with a gage length of 10 mm.)

Concrete-embedded gages (KM, KMC) are also available.

Uniaxial Uniaxial with 2-wire cable

Uniaxial for fine wire Uniaxial for shearing stress

Uniaxial 5-element

Biaxial 5-element

Biaxial for torqueBiaxial 0°/90°

Triaxial 0°/90°/45° Triaxial 0°/90°/45° with 3-leadwire cables

Biaxial 0°/90° plane arrangement

Triaxial 0°/90°/45° plane arrangement

Triaxial 0°/120°/120°

Quadraxial 0°/30°/90°/150°

8-times enlarged view

Foil Strain Gages with Temperature Sensor

Foil strain gage and T-type thermocouple are integrated.Suitable for strain measurement in environment with varying or gradient temperature.Thermally-induced apparent strain is compensated with high precision.Gage length: 2, 5 mmGage pattern: Uniaxial onlyApplicable linear expansion coefficient: 11, 16, 23, 27 x10–6/°CResistance: 120 ΩOperating temperature range: –10 to 120°CLeadwires 1 m long

Polyimde base makes KFR gages usable at –196 to 150°C (adhesive: PC-6).Gage length: 0.15, 0.2, 0.5, 1, 2, 5 mmGage pattern: Uniaxial, triaxial 0°/90°/45°, uniaxial 5-elementApplicable linear expansion coefficient: 11, 16, 23 x10–6/°CResistance: 120, 350 Ω

Operating temperature range: –196 to 300°C (adhesive: PI-32)Gage length: 2, 5 mmGage pattern: Uniaxial, biaxial 0°/90°, triaxial 0°/90°/45°Applicable linear expansion coefficient: 11, 16, 23 x10–6/°CResistance: 120, 350 Ω

Foil Strain Gages

General-Purpose Foil Strain Gages Waterproof Foil Strain Gages

Weldable Waterproof Foil Strain Gages

Strain Gages for Concrete

Foil Strain Gages for Composite Materials

Foil Strain Gages for Printed Boards

Semiconductor Strain Gages

High-Temperature Foil Strain Gages

3

Low-Temperature Foil Strain Gages

High-Elongation Foil Strain Gages

Ultrahigh-Elongation Wire Strain Gages

Foil Strain Gages with Protector

Gages for Residual Stress Measurement

Gages for Bolt Axial Tension Measurement

Coating Agents

Adhesives

Gage Terminals

Encapsulated High-Temperature Strain Gages



Designed to be spot-welded to measuring objectsMaximum operating temperatureKHCX: 950°C KHCD: 800°C (dynamic strain) KHCS: 750°CKHCM: 650°C KHC: 550°CGage length: 5 mm (KHC, KHCD), 10 mm (KHCX, KHCS, KHCM, KHC), 20 mm (KHC)Material: Inconel 600 except for KHC made of SUS 321Gage pattern: 2-element temperature-compensation type except for 1-element KHCDApplicable linear expansion coefficient: 11 x10–6/°C (all models),13 x10–6/°C (KHCX, KHCS, KHCM)16 x10–6/°C (KHCS, KHCM, KHC)

Operating temperature range: –196 to 250°C (adhesives: PC-6, PI-32)Gage length: 0.2, 0.5, 1, 2, 5 mm Gage pattern: Uniaxial, triaxial 0°/90°/45°Applicable linear expansion coefficient: 11, 16, 23 x10–6/°C Resistance: 120, 350 Ω

Metal base enables easy bonding of the 350 Ω KH gage with the small-sized spot welder.Operating temperature range: –50 to 350°C Gage length: 5 mm Applicable linear expansion coefficient: 11, 16 x10–6/°C

Usable at a temperature as low as –269°C if bonded with PC-6 adhesive or –196°C if bonded with CC-33A or UC-26 adhesive Gage length: 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 30 mm Applicable linear expansion coefficient: 5, 11, 16, 23 x10–6/°C (5 is available only for a gage length of 30 mm)Resistance: 120, 350 Ω

Enabling strain measurement in elastic to plastic region.Enabling strain measurement for maximum elongation of approximately 10 to 15%Suitable for tensile tests of materialsGage length: 2, 5 mmGage pattern: Uniaxial, biaxial 0°/90°, triaxial 0°/90°/45°Resistance: 120 ΩOperating temperature range: –10 to 80°C

Enabling measurement of plastic strain of 4 to 20%Gage length: 6 mmGage pattern: UniaxialOperating temperature range: –10 to 80°C (adhesives: CC-36)

Suitable for weighing tanks and hoppers and for measuring tare weight of tracksMounted to measuring objects with the adhesive and stud boltsMoisture and waterproofedGage length: 2, 5 mmResistance: 350 ΩGage pattern: Uniaxial, biaxial 0°/90°, triaxial 0°/90°/45°, bridge for bending or shearing stress measurement)With vinyl-coated shield cable 10 m long

Available in 2 types: Model equipped with a terminal for easy connection/disconnection of leadwires and model for boring methodGage pattern and gage lengthModel with terminal: Uniaxial, biaxial, triaxial; 1, 2 mmModel for boring method: Triaxial 0°/135°/90°; 1.5, 3 mmApplicable linear expansion coefficient: 11, 16, 23, 27 x10–6/°C (27 is available only for boring method.)

When it is difficult to bond a gage to the surface of a bolt for tightening stress measurement, etc., these KFG gages are embedded into the hole bored from the top head of the bolt.Boring diameter: 2 mmGage length: 1.5, 3 mmApplicable linear expansion coefficient: 11 x10–6/°C Operating temperature range: Room temp. to 50°C

Coating agents are applied to strain gages and gage terminals to prevent them from adsorbing moisture. These agents are available in a variety of types including wax, rubber and putty.

To ensure better measuring results, various kinds of adhesives are available for selection based on measuring objects, gage base materials and measuring conditions.

To protect gage leads, gage terminals are applied to the connection between strain gages and leadwires. They are available in various materials and shapes.

Strain Gages

ANEXO 2 – CÉLULA DE PRESSÃO

Geotechnical Instrumentation

3500, 4800 Series

Operating PrincipleEarth Pressure Cells are constructed from two stainless

steel plates welded together around their periphery and

separated by a narrow gap filled with hydraulic fluid.

External pressures squeeze the two plates together

creating an equal pressure in the internal fluid. A length

of stainless steel tubing connects the fluid filled cavity

to a pressure transducer that converts the fluid pressure

into an electrical signal transmitted by cable to the

readout location.

Advantages & LimitationsThe 4800 Series Earth Pressure Cells use vibrating wire

pressure transducers and thus have the advantages of

long term stability, reliable performance with long cables

and insensitivity to moisture intrusion. All models also

include a thermistor for temperature measurements and

a gas discharge tube for lightning protection. Where

dynamic stress changes are to be measured a semi-

conductor type pressure transducer is substituted (see

Model 3500).

Cell performance depends strongly on the surrounding

soil properties. It would be prohibitively expensive to

calibrate a cell in the soil type specific to the application

being contemplated. However, studies have shown that

the most consistent cell performance is achieved using

cells of maximum stiffness with aspect ratios D/t >10

(D is the diameter of the cell, t the thickness). With

Geokon cells, maximum stiffness is achieved by using

hydraulic oil with less than 2 ppm of dissolved gas and

aspect ratios generally greater than 20 to 30. Tests on

Geokon cells in various types of soil have shown that

the cells over-register the soil pressure by less than 5

percent. This is probably no greater than the inherent

variability of the soil pressure distribution in the ground.

Typical of all closed hydraulic systems, earth pressure

cells are sensitive to temperature changes which cause

the internal fluid to expand at a different rate than the

surrounding soil giving rise to spurious fluid pressure

changes. The magnitude of the effect depends to a

greater extent on the elasticity of the surrounding soil,

i.e., on the degree of compaction and confinement, and

is difficult to predict and correct for. The built-in thermis-

tor is helpful in separating these spurious effects from

real earth pressure changes.

Model 4800 Earth Pressure Cell (front), Model 4820 Jackout Pressure Cell (center) and Model 4810 Contact Pressure Cell (rear).

ApplicationsEarth Pressure Cells provide

a direct means of measuring

total pressures, i.e. the

combination of effective

soil stress and pore water

pressure, in or on…

Bridge abutments

Diaphragm walls

Fills and embankments

Retaining walls surfaces

Sheet piling

Slurry walls

Tunnel linings

They may also be used

to measure earth bearing

pressures on foundation

slabs and footings and at

the tips of piles.

Earth Pressure Cells

Model 4810

Spread Footing

Structure Wall

Lug

Hinge

Second thickplate

Structure Wall

Lug

Cable

Transducer

Mortar Pad

Model 4800 cells are constructed

from two thin pressure sensitive

plates. They can be positioned in

the fill at different orientations so

that soil pressures can be measured

in two or three directions. Special

armored cables are recommended

in earth dam applications.

The Model 4810 Contact Pressure

Cell is designed to measure soil pres-

sures on structures. The backplate

of the cell which bears against the

external surface of the structure

is thick enough to prevent the cell

from warping. The other plate is thin

and is welded to the backplate in

a manner which creates a flexible

hinge to provide maximum sensitivity

to changing soil pressures.

Lugs on the side provide a means of

mounting the cell to concrete forms

or to steel or concrete surfaces. A

mortar pad beneath the backplate

ensures good contact with the struc-

ture surface. Cells are best installed

flush with the surface to which they

are attached. The fill material next to

the cell should be screened to remove

pieces larger than 10 mm.

Model 4800 Earth Pressure Cell.

Model 4810 installation in a spread footing.

Model 4810 Contact Pressure Cell for attachment to existing concrete surfaces.

Cells installed at the base of slabs

and footings to measure bearing

loads should always be positioned

inside the concrete with the sensitive

face pressed against the compacted

fill. Cells placed in the fill below the

concrete often become decoupled

from the soil pressure due to the

impossibility of adequately compact-

ing the fill around the cell.

Model 4800 Earth Pressure Cells installed in fill for soil pressure measurement in three directions.

Model 4815 pressure cell, with two thick plates, for use in granular materials.

The Model 4815 is a special cell

that effectively reduces the severity

of point loading when used in granu-

lar materials. The modification uses

two thick plates welded together at

a flexible hinge that helps provide

more uniform pressure distribution.

Side and frontal views of the Model 4810 installed on existing structure.

Model 4800, 4815 Earth Pressure Cells Model 4810 Contact Pressure Cells

Model 3500 Earth Pressure Cell installed under railroad tracks.

Model 3500 Series Earth Pressure Cells

Hydraulic Hose

Reaction Plate

Reinforcement Cage

Hydraulic Ram

Signal Cables

ConcreteTremie Pipe

Piezometer

Pressure Cell

Support Plate

Bentonite Slurry

Railroad Tracks

Ballast

Sand Fill

Pressure Cell

Model 4855Pile Tip Pressure Cell

Rebar

Transducers

Crimper

Jackout Pressure Cell assembly installed in diaphragm wall.

The 3500 Series is similar in design

to the 4800 Series but the vibrating

wire transducer is replaced by a

semi-conductor type transducer (to

enable the measurement of dynamic

pressures) which can have an output

of 2mV/V, 0-5VDC or 4-20mA. Typical

applications are the measurement of

traffic induced stresses on roadway

sub grades, airport runways or under

railroad tracks.

The Jackout Pressure Cell is designed

for installation in diaphragm walls

(slurry waalls) to monitor soil pres-

sures on the walls as excavation

proceeds. This allows the build-up of

excessive pressures to be detected

in time to take remedial measures.

The Jackout Pressure Cell assembly

consists of the cell mounted on a

support plate, a reaction plate and

a hydraulic ram. This assembly is

attached, in its retracted position,

to the reinforcement cage and is

lowered into the slurry trench along

The Model 4855 Pile-Tip Load Cell

is used to measure pile-tip loads in

cast-in-place concrete piles (caissons).

Like the Model 4810, the pile-tip

pressure cell has a thick upper plate.

The cell is manufactured to be close

to the diameter of the pile and the

back plate is supplied with hooks or

sections of rebar to allow the cell

to be connected to the bottom of

Model 4820 shown in hydraulic ram assembly with piezometer and alone (inset).

Model 4855 Pile-Tip Pressure Cell installation

the reinforcement cage. Two vibrat-

ing wire pressure transducers are

connected to the cell to provide some

redundancy in the event that one

transducer is damaged during instal-

lation. An added feature is a remote

“crimping” mechanism to allow the

cell to be inflated slightly so as to

ensure good contact between the cell

and the surrounding concrete.

with the cage. When the cage is

in position the hydraulic ram is

extended by means of a hand pump

situated at the top of the wall and

connected to the ram by a hydraulic

hose. Pressure is applied forcing the

reaction plate and the cell against

the walls of the trench. This pressure

is maintained while the concrete

is tremied into the trench and until

the concrete cures. The cell may

be supplemented by a piezometer

attached to the support plate to

measure pore water pressures.

Model 4820 Jackout Pressure Cells Model 4855 Pile-Tip Pressure Cells

The World Leader in Vibrating Wire Technology TM Geokon maintains an ongoing policy of design review and reservesthe right to amend products and specifications without notice.

Geokon, Incorporated48 Spencer StreetLebanon, NH 03766USA

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4800 4810 4815 4820 4855 3500

Transducer Type Vibrating Wire Vibrating Wire Vibrating Wire Vibrating Wire Vibrating Wire Semi-conductor

Output 2000-3000 Hz 2000-3000 Hz 2000-3000 Hz 2000-3000 Hz 2000-3000 Hz 2 mV/V, 0-5 VDC or 4-20 mA

Standard Ranges¹ 70, 170, 350, 700 kPa; 1, 2, 3, 5, 7.5, 20 MPa

350, 700 kPa; 1, 2, 3, 5 MPa

350, 700 kPa 1, 2, 3, 5 MPa

350, 700 kPa; 1, 2, 3, 5 MPa

3, 5, 7, 10.5 MPa 100, 250, 400, 600 kPa;1, 2.5, 6 MPa

Over Range 150% F.S. (maximum) 150% F.S. (maximum) 150% F.S. (maximum) 150% F.S. (maximum) 150% F.S. (maximum) 150% F.S. (maximum)

Resolution ±0.025% F.S. ±0.025% F.S. ±0.025% F.S. ±0.025% F.S. ±0.025% F.S. Infinite

Accuracy² ±0.1% F.S. ±0.1% F.S. ±0.1% F.S. ±0.1% F.S. ±0.1% F.S. ±0.5% F.S.

Linearity < 0.5% F.S. < 0.5% F.S. < 0.5% F.S. < 0.5% F.S. < 0.5% F.S. < 0.5% F.S.

Thermal Effect on Zero < 0.05% F.S. < 0.05% F.S. < 0.05% F.S. < 0.05% F.S. < 0.05% F.S. < 0.05% F.S.

Typical Long-Term Drift < 0.02% F.S./yr < 0.02% F.S./yr < 0.02% F.S./yr < 0.02% F.S./yr < 0.02% F.S./yr < ±0.02% F.S./yr

Standard Cell Dimensions³ (H × D) 6 × 230 mm 12 × 230 mm 26 × 230 mm 12 × 150 mm 25 × varies 6 × 230 mm

Transducer Dimensions (L × D) 150 × 25 mm 150 × 25 mm 150 × 25 mm 150 × 25 mm 150 × 25 mm 150 × 32 mm

Excitation Voltage 2.5-12 V swept square wave

2.5-12 V swept square wave




10 V maximum

Material 304 Stainless Steel 304 Stainless Steel 304 Stainless Steel 304 Stainless Steel 304 Stainless Steel 304 Stainless Steel

Temperature Range¹ –20°C to +80°C –20°C to +80°C –20°C to +80°C –20°C to +80°C –20°C to +80°C –20°C to +80°C

Note: PSI = kPa × 0.14503, or MPa × 145.03¹Other ranges available on request.²Calibrated accuracy of the pressure sensor.³Other sizes available on request.

Technical Specifications

ANEXO 3 - TERMOPAR

Termopares - Isolação mineral

www.equipe-termopar.com.br Tel.: (11) 4191-1244 - Fax: (11) 4195-1640

Termopar Sem Pote

Termopar Com Pote

Termopar C/ Bloco de Ligação

TIM – 10

TIM - 20

TIM - 30

P/ TIPO TIM-20 P/ TIPO TIM-30

Sufixo Tipo Sufixo Sufixo Material Sufixo Ø mm Sufixo JuntaCompr.

"U" Sufixo Material Sufixo Tipo

J

K

T

E

N

S

R

Fe - Co

Cr - Al

Cu - Co

Cr - Co

Ni - Cr - SiNi - Si

Pt - PtRh 10%

Pt - PtRh 13%

S

D

Tipo

Simples

Duplo

Inox304

Inox310

Inox316

Inconel

Nicrobel

PlatinaFKS

Platina -Rhodio10%

304

310

316

600

700

730

740

15

30

60

A

I

E

00

01

02

03

04

05

1,5

3,0

6,0

Aterrada

Isolada

Exposta

Indicar

em

mm

Sem pote

Liso emLatão

Niquelado

Liso Inox

LatãoRosca

(M 10x1)Inox

Rosca(M 8x1)

InoxRosca

(M 10x1)

02 - TERMOPAR 03 - PAR 04 - BAINHA PROTETORA 05 - POTE 05 - BLOCO LIG.

213Ø 25mm

EQ - 213

EQ - 212Ø 40mm212

211 EQ - 211Ø 55mm

Ø 50mm

EQ - 211 A211 A

• Os potes Padrões são: Liso: Ø9,5 x 30mm de compr. Rosqueado: Rosca M10 ~ Ø 10 x 25mm de compr. Rosca M8 ~ Ø 8 x 25mm de compr. • As conexões padrões ao processo (rosca fixa ou móvel) são em latão, com opção em aço inox.

01 - MODELO

Termopares - Isolação mineral

www.equipe-termopar.com.br Tel.: (11) 4191-1244 - Fax: (11) 4195-1640

Termopar

com cabeçote Termopar com

conector metálico Termopar com

conector compensado

TIM – 40

TIM - 50

TIM - 60

P/ TIPO TIM-40 P/ TIPOS TIM-50 e 60

05 - CABEÇOTE 05 - 06 - CONEXÃO AO PROCESSO 07 - RABICHO 08 - OPÇÕESSufixo

RoscaconduiteSufixo

CONECTOR

Sufixo Tipo Sufixo Rosca Sufixo Tipo Sufixo Tipo Sufixo Tipo Compr. Sufixo Descrição

100 - A

EQ - 101 - A

EQ - 101 - F

EQ - 208 - A

Modelo

00

11

12

13

PrensaCabo

1/2" BSP

1/2" NF

1/2" NPT

Macho

Fêmea

Compen-sado

Macho

Fêmea

Metálico

1/4"

1/2"

3/4"

1"

BSP

NPT

C

M

10

12

13

14

20

00

G

N

U

F

M

EE

F

CANEL DE AJUSTE

SEM CONEXÃO

NF

Rosca

Fixa

Rosca

Móvel

Fio

(Rígido)

Cabo

Indicar

em

mm

Especificações EspeciaisDescriminar

(Flexível)

203 - A

204 - A

EQ - 100 - A

101 - A

101 - F

200 - A EQ - 200 - A

201 - A EQ - 201 - A

202 - A EQ - 202 - A

EQ - 203 - A

EQ - 204 - A

206 - A EQ - 206 - A

207 - A EQ - 207 - A

208 - A

EQ - 209 - P209 - P

3/4" NPT

EQ 206 - AEQ 101 - ASomente para

01 Rosca fixa ou móvel em AçoInox

02 Rabicho isolação PVC

03 Rabicho isolação Fiber Glass

04 (somente EQ 101)Cabeçote à prova de Explosão

05 Termopar c/ certificado de

06 Skin soldado = 25 x 25mm

08 Transmissor TT-02(especificar a Faixa)

09 Prensa cabo em Latão

10 Conector comp. c/ braçadeira

11 Conector comp. c/ presilha

Calibração em 4 Pontos

Calibração Classe I

12

07

Mini Conector.

01 02 03 04 05 06 07 08

MODELO TIPO PAR BAINHA TERMINAL CONEXÃO PROCESSO RABICHO OPÇÕES - - -

Ex: 1 – Cat. N° TIM-20-J-S-304-30-A-2500-01-00-F-50-02-06

Termopar de isolação mineral tipo “J”, simples, com bainha de aço inox 304 Ø 3,0mm, junta aterrada, compr. 2.500mm, pote liso em latão niquelado, rabicho rígido de compr. 50mm e skin soldado.

Ex: 2 – Cat. N° TIM-40-K-S-600-60-I-900-201.A-00-12-N-M-01 Termopar de isolação mineral tipo “K”, simples, com bainha em inconel 600 Ø6,0mm, junta isolada,

compr. 900mm, com cabeçote EQ 201.A, com rosca de conexão ao processo 1/2” NPT móvel, em aço inox.

01 - MODELO

ANEXO 4 - UMIDOSTATO

Water Content ReflectometerModel CS616

The CS616 Water Content Reflectometer measures the volumetric water content of porous media using time-domain measurement methods that are sensitive to dielectric permittivity. The probe consists of two 30 cm long stainless steel rods connected to a printed circuit board. The circuit board is encapsulated in epoxy, and a shielded four-conductor cable is connected to the circuit board to supply power, enable probe, and monitor the output. The probe rods can be inserted from the surface or the probe can be buried at any orientation to the surface.

Compatible dataloggers include our CR800, CR850, CR10X, CR1000, CR3000, and CR5000. Please note that the CS616 is not compatible with the CR200-series, CR7, or CR9000X dataloggers. However, a similar sensor, the CS625, has been developed specifi-cally for our CR200-series dataloggers.

The reflectometer connects directly to one of the datalogger’s single-ended analog inputs. A datalog-ger control port is typically used to enable the CS616 for the amount of time required to make the measure-ment. Datalogger instructions convert the probe square-wave output to period which is converted to volumetric water content using a calibration.

Reflectometer measurement methodThe differentially-driven probe rods form a transmission line with a wave propagation velocity that is dependent on the dielectric permittivity of the medium surrounding the rods. Nanosecond rise-times produce waveform reflections characteristic of an open-ended transmission line. The return of the reflection from the ends of the rods triggers a logic state change which initiates propagation of a new wavefront. Since water has a dielectric permittivity significantly larger than other soil constituents, the resulting oscillation frequency is dependent upon the average water content of the medium surrounding the rods. The megahertz oscillation frequency is scaled down and easily read by a Campbell Scientific datalogger.

Each CS616 requires a single-ended input channel. A control port is used to enable one or more probes. Our AM16/32B multiplexer can be used to increase the number of CS616 probes the datalogger can measure. Our CR10X dataloggers use Instruction 138 to measure the probe's output period. A control port parameter within Instruction 138 allows you to enable a single CS616 or automatically increment control ports to monitor multiple CS616s connected to sequential analog inputs. Measurement time using Instruction 138 is about 0.5 ms. The period averaging instruction (Instruction 27) can also be used with the CR10X dataloggers. The Portset and PeriodAvg instructions are used to measure the CS616 with a CR800, CR850, CR1000, CR3000, or CR5000 datalogger. Use of the CS616 requires PC400 or LoggerNet software. The operating system of older dataloggers might need to be upgraded. Operating system upgrades are available, at no charge, from: www.campbellsci.com/downloads

CS616CS616CS616 The CS616 (at left) is com-

patible with many of our dataloggers including the CR1000 (shown above).

W H E N M E A S U R E M E N T S M A T T E RW H E N M E A S U R E M E N T S M A T T E R

®CAMPBELL SCIENTIFIC, INC.

Summary of Measurement Performance • probe-to-probe variability: ±0.5% VWC in dry soil, ±1.5% VWC in typical saturated soil

• accuracy ±2.5% VWC using standard calibration with bulk electrical conductivity≤0.5 deciSiemen meter-1 (dS m-1) and bulk density ≤1.55 g cm-3 in measurement range 0% VWC to 50% VWC

• precision 0.05% VWC

• resolution 0.1% VWC

CS616 Response CharacteristicsThe signal propagating along the parallel rods of the CS616 is attenuated by free ions in the soil solution and conductive constituents of the soil mineral fraction. In most applications, the attenuation is not enough to affect the CS616 response to changing water content, and the response is well described by the standard calibration. However, in soil with relatively high soil electrical conductivity levels, compacted soils, or soils with high clay content, the calibration should be adjusted for the specific medium. Guidance for making these adjustments is provided in the operating manual.

Figure 1 shows calibration data collected during laboratory measurements in a loam soil with bulk of density 1.4 g cm-3 (porosity = 0.47). The bulk electrical conductivity at saturation was 0.4 dS m-1 (solution electrical conductivity @ 2 dS m-1). The linear calibration works well in the typical water content range of 10% and 40%. Outside this range, a quadratic calibration may be needed.

Figure 1. CS616 linear and quadratic calibration derived from loam.

In soil with relatively high soil electrical conductivity levels, compacted soils, or soils with high clay content, the calibration must be adjusted for the specific application to maintain measurement accuracy. Figure 2 compares the CS616 response in a loam soil to a higher density sandy clay loam for two different electrical con-ductivities. The bulk density for both sandy clay loam soils is 1.6 cm-3. The electrical conductivity at saturation for the sandy clay loam labeled “compacted soil” is 0.4 dS m-1. The “compacted soil, high EC” had an electrical conductivity at saturation of 0.75 dS m-1.

Figure 2. CS616 response in compacted, sandy clay loam soil and low EC loam for comparison.

The low EC soil response curve is shown for reference. The compacted soil response curve shows the effect of compaction. Since fine textured soils seldom have a water content of less than 10%, the adjustment is simply an offset. The compacted soil, high EC response curve shows the expected bulk electrical conductivity increase with increasing water content. Again, the response above 10% volumetric water content is nearly linear, which simplifies the calibration adjustment.

Optional Installation ToolsThe 14384 Pilot Tool (at right) helps the insertion of the CS616 in high density or rocky soils. Its rods have similar diameters and the same spacing as the CS616. The tool can be driven into the soil using force levels that might damage the CS616. After removing the 14384, the CS616 is inserted into the established holes. Best results are obtained when the 14384 is used with the 14383.

The 14383 Installation Tool (far right) is used to help main-tain the proper spacing and parallel orientation of rods dur-ing insertion. Use of the 14383 may reduce measurement errors by minimizing soil disturbance.

Copyright © 2002, 2008Campbell Scientific, Inc. Printed January 2008

Ordering Information CS616-L Water Content Reflectometer with user-specified lead length. Enter lead length, in feet, after -L.

14384 Optional Pilot Tool

14383 Optional Installation Tool

SpecificationsOutput±0.7 volt square wave with frequency dependent on water content

Power65 milliamps @ 12 Vdc when enabled, 45 microamps quiescent typical

Measurement Time

With Instruction 138: 0.50 ms

With Instruction 27: 50 ms

Power Supply Voltage5 Vdc minimum, 18 Vdc maximum

Enable Voltage4 Vdc minimum, 18 Vdc maximum

Maximum cable length1000 feet (305 m)

Electromagnetic CompatibilityThe RF emissions are below FCC and EU limits as specified in EN61326 if the CS616 is enabled less than 0.6 ms, and measurements are made no more frequently than once a second. Instruction 138 for the CR10X limits the enable time to less than 0.6 ms. External RF sources can also affect the CS616 operation. Consequently, the CS616 should be located away from significant sources of RF such as ac power lines and motors. The CS616 meets EN61326 requirements for protection against electrostatic discharge.

Dimensions Rods: 300 mm (11.8”) long, 3.2 mm (0.13”) diameter, 32 mm (1.3”) spacing

Probe Head: 85 mm x 63 mm x 18 mm (3.3” x 2.5” x 0.7”)

Weight Probe (without cable): 280 g (9.9 oz)

Cable: 35 g m-1 (0.38 oz ft-1)

14384: 2 oz. (57 g)

14383: 9.2 oz (260 g)

815 W. 1800 N. | Logan, Utah 84321-1784 | USA | phone (435) 753-2342 | www.campbellsci.comAustralia | Brazil | Canada | England | France | Germany | South Africa | Spain | USA [headquarters]

V(t)

r(t)

MASSA mEIXO

w(t)

MASSA MCARROCERIA

W(t)

K1

K2

D1

D2

LaçoIndutivo

DAQ 1

LaçoIndutivo

DAQ 4

DATA LOGGER

DATA BUS

3a. Faixa

Acostamento

MODEM

Medidor de Temperatura

Medidor de Deflexão

MODEMTRANSM.“ESCRI-TÓRIO”

VideoCamera

Distância (m)

Fo

rça

de

Imp

ac

to(k

N)

120

110

100

90

80

70

60

50

40

0 5 10 15 20 25 30 35

W =80kN, f =2Hz, f =12 Hz, V-20m/se 1 2

NEP

projeto de instrumentação para medição de deformação do

Documents