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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
ENGENHARIA URBANA (40004015027P8)
Educação Presencial
PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UM HIDRÔMETRO INTELIGENTE SMART FLOW ULTRA
RAFAEL OSIPI DE SOUZA
DISSERTAÇÃO
27/06/2023

significativo destas está relacionada a erros de medição em hidrômetros mecânicos. Os hidrômetros convencionais estão se tornando obsoletos devido à constante perda de eficiência de medição e à dificuldade de leitura dos dados. Para solucionar esses problemas, sensores ultrassônicos podem ser utilizados, pois são extremamente eficientes e apresentam baixos erros de medição. Nesse sentido, os hidrômetros inteligentes são uma ferramenta viável para melhorar as práticas atuais de previsão de demanda e modelagem da rede de distribuição da cidade, pois com a utilização desses dispositivos é possível realizar leituras instantâneas. e consumo diário. Neste estudo desenvolvemos um hidrômetro inteligente, denominado Smart Flow Ultra, capaz de adquirir dados de transdutores piezoelétricos instalados em uma tubulação, expondo assim as medições relacionadas ao consumo de água utilizada. Os resultados foram comparados com um hidrômetro mecânico e outro com tecnologia hall para validação do equipamento. A transmissão das informações ocorreu via protocolo Wi-fi, IEEE 802.11. Através da ferramenta Altium Design foi desenvolvida uma placa de circuito impresso utilizando o microcontrolador ESP32 da Espressif Systems, os circuitos integrados TDC1000 e TDC7200, abrangendo toda a eletrônica necessária para realizar a medição e transmissão de dados, integrando desta forma todas as etapas dos equipamentos estão em uma única unidade. Os resultados mostraram um erro de leitura considerável por parte do Smart Flow Ultra, cerca de 10% devido à construção do circuito e ao uso de circuitos integrados, que por si só já contém erros consideráveis. Verificou-se também que o melhor material a ser utilizado para refletir sinais ultrassônicos é o metal devido à sua alta densidade e poder reflexivo. Notou-se a importância da confecção de uma PCB para filtragem de dados, fator impactante na redução de erros experimentais. Uma das limitações do uso de hidrômetros ultrassônicos é o seu alto custo. Nesse sentido, o equipamento desenvolvido apresentou baixo custo quando comparado a outros com as mesmas características e ainda tem a vantagem de identificar a interrupção do fluxo de água nas tubulações, apresentando possíveis vazamentos. Como hipóteses de melhoria do trabalho, seria interessante um fluxo contínuo, com ausência de bolhas de ar, o que interfere muito nas medições e na construção de um circuito eletrônico com um microcontrolador mais potente e com alta taxa de variação, construindo seu próprio circuito de leitura, consequentemente diminuindo erros de medição e melhorando equipamentos.

Hidrômetro inteligente;Internet das Coisas;transdutores piezoelétricos;ultrassom;Wi-fi.
Treated water losses in some cities in Brazil are greater than 40% and a significant percentage of these are related to measurement errors in mechanical water meters. Conventional hydrometers are becoming obsolete due to their constant loss of measurement efficiency and their difficulty in reading data. In order to solve these problems, ultrasonic sensors can be used, as they are extremely efficient and have low measurement errors. In this sense, smart water meters are a viable tool to improve current demand forecasting practices and city distribution network modeling, as with the use of these devices it is possible to perform instantaneous readings. and daily consumption. In this study we developed an intelligent hydrometer, called smart flow ultra, capable of acquiring data from piezoelectric transducers installed in a pipe, thus exposing the measurements related to the consumption of water used. The results were compared to a mechanical hydrometer and another with hall technology for equipment validation. The transmission of information took place via Wi-fi protocol, IEEE 802.11. Through the Altium Design tool, a printed circuit board was developed using the ESP32 microcontroller from Espressif Systems, the TDC1000 and TDC7200 integrated circuits, covering all the electronics necessary to carry out the measurement and data transmission, integrating in this way all the steps of the equipment are in a single unit. The results showed a considerable reading error by the smart flow ultra, about 10% due to the construction of the circuit and the use of integrated circuits, which in itself already contain considerable errors. It has also been found that the best material to be used for reflecting ultrasonic signals is metal due to its high density and reflective power. It was noted the importance of making a PCB for data filtering, an impacting factor in the reduction of experimental errors. One of the limitations of using ultrasonic hydrometers is their high cost. In this sense, the developed equipment presented a low cost when compared to others with the same characteristics and still has the advantage of identifying the interruption of the water flow in the pipes, presenting possible leaks. As hypotheses for improving the work, a continuous flow would be interesting, with the absence of air bubbles, which greatly interferes with the measurements and construction of an electronic circuit with a more powerful microcontroller with a high slew rate, building its own reading circuit, consequently decreasing gauging errors and improving equipment.
Smart hydrometer;internet of things;piezoelectric transducers;ultrasound;Wi-fi.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
O trabalho possui divulgação autorizada
DISSERTAÇÃO PEU 2023 (2).pdf

Contexto

INFRA-ESTRUTURA E SISTEMAS URBANOS
PLANEJAMENTO E GESTÃO DE SISTEMAS URBANOS
Desenvolvimento, validação, produção e certificação de sensores inteligentes usando manufatura aditiva na indústria 4.0

Banca Examinadora

SANDRO ROGERIO LAUTENSCHLAGER
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
SANDRO ROGERIO LAUTENSCHLAGER Docente - PERMANENTE
RUBENS ZENKO SAKIYAMA Participante Externo
CARLOS ALEXANDRE FERRI Participante Externo
LEONIMER FLAVIO DE MELO Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 10

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Ensino e Pesquisa
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP
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  • . . .
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