Desempenho de materiais piezoelétricos para aplicações rodoviárias

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Palha, Carlos Alberto Oliveira Fernandes
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/29596
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil
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spelling Desempenho de materiais piezoelétricos para aplicações rodoviáriasPerformance of piezoelectric materials for road applications625.8Dissertação de mestrado integrado em Engenharia CivilCom o desenvolvimento da tecnologia assiste-se hoje em dia ao aparecimento de máquinas inteligentes nas mais diversas áreas sendo exemplo no ramo automóvel as viaturas com sensores de forma a facilitar a vida ao condutor e ao mesmo tempo proporcionar conforto, segurança e poupança de energia. Também os pavimentos rodoviários não são exceção e cada vez mais as novas estradas são equipadas com sensores que permitem a sua constante monitorização para fins de conservação e segurança, como por exemplo as balanças para pesagem dos veículos e sensores de nevoeiro que alertam os condutores para condições deficientes de visibilidade. Deste modo, o objetivo essencial deste trabalho consiste na validação e aplicação de sensores que possam ser incorporados num pavimento de modo a conseguir aproveitar energia resultante da oscilação do pavimento aquando da passagem dos veículos assim como monitorizar variáveis relacionadas com a passagem de veículos pelas estradas. Para o efeito pretendeu-se: (1) estudar as características do pavimento, a nível de composição, construção e comportamento mecânico para que desta forma se consiga desenvolver um sensor que reúna características compatíveis com as do pavimento; (2) validar o comportamento em laboratório num equipamento que simula o comportamento mecânico de um pavimento quando solicitado por uma carga sinusoidal correspondente à sucessiva passagem dos veículos; (3) aplicar os sensores num pavimento rodoviário de uma estrada nacional com a necessária instrumentação auxiliar de modo a monitorizar a resposta do sensor durante a passagem do tráfego em condições reais. Na campanha experimental usaram-se dois tipos de materiais piezoelétricos, nomeadamente materiais de origem cerâmica e materiais de origem polimérica. Verificou-se que os materiais de origem cerâmica apresentam resposta superior quando comparados cos sensores de origem polimérica. No entanto, ambos são sensíveis: (1) à variação de temperatura; (2) às deformações impostas nos ensaios laboratoriais; (3) às frequências impostas. Na aplicação dos materiais em condições reais de tráfego verificou-se que estes foram sensíveis à passagem dos veículos sobre o pavimento na zona de aplicação dos sensores. Para além disso verificou-se a sua sensibilidade ao tipo de eixo dos veículos.With the development of technology smart materials and intelligent machines and sensors have been developed in several fields namely in the car industry with increasing quality on the monitoring to make the user conditions better and contribute for the improvement of comfort, safety and reduce energy costs. The highways are not an exception and roads have been increasingly monitored by using sensors aiming at reaching better condition of safety and conservation. Innovative weighing systems of vehicles have been studied and novel fog sensors have been developed to enhance visibility conditions. Therefore, the main aim of this work is the validation and application of piezoeletric sensors that can be incorporated in pavement roads and evaluate their capacity to take advantage of the pavement vibration for energy harvesting as well as road monitoring. Thus, this work intended to: (1) study the characteristics of a pavement at the level of composition, construction and mechanical behavior so that it is possible to install in it piezoelectric sensors; (2) evaluate the laboratory mechanical behavior in an equipment that simulates te mechanical behavior of a pavement when subjected to a sinusoidal action corresponding to the successive traffic; (3) apply the sensors in real conditions with auxiliary monitoring equipment to record the behavior of the sensor with the traffic. For the laboratory tests, two types of sensors were used, namely ceramic and polymeric piezoelectric sensors. During the experimental campaign it was possible to verify that ceramic sensors present a superior performance when compared to polymeric sensors. However, both types of sensors were sensitive to (1) temperature variations, (2) imposed deformations and (3) different levels of frequencies. In real conditions of a pavement road and traffic, it was possible to assess its sensitiveness to the traffic over the pavement in the application zone of the sensors. Besides, the sensors were sensitive to the axle load of vehicles.Pais, Jorge C.Lanceros-Méndez, S.Universidade do MinhoPalha, Carlos Alberto Oliveira Fernandes20122012-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/29596porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:12:19Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/29596Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:04:13.476206Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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