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  12.06.17

Conexo EUA Brasil


Capacitação de pesquisador nos Estados Unidos aumenta competências do IPT para estudos de sedimentos




O engenheiro ambiental Samuel Barsanelli Costa, da Seção de Investigações, Riscos e Desastres Naturais do IPT, participou do Programa de Desenvolvimento e Capacitação no Exterior (PDCE) do Instituto com o objetivo de estudar a aplicação de tecnologias acústicas para monitoramento de sedimentos em suspensão em canais fluviais. O treinamento foi feito no United States Geological Survey (USGS Water Science Center), em Minnesota.

Com financiamento da Fundação de Apoio ao IPT (Fipt), o estágio de oito meses do engenheiro ambiental – e mestrando em Engenharia Hidráulica da Escola Politécnica da USP – foi realizado na cidade de Mounds View entre abril e novembro de 2016. O USGS é dividido em vários escritórios estaduais e o pesquisador do IPT ficou sediado na unidade de Minnesota, onde a equipe de pesquisadores e técnicos é responsável pelo monitoramento de todas as estações fluviométricas do estado, ou seja, a medição dos níveis de água, de vazão e da velocidade de rios, lagos, poços e/ou de bacias hidrográficas, e o envio das informações para o sistema federal. Além disso, eles também estão a cargo da coleta de sedimentos para análise das partículas transportadas pelos rios, as quais podem causar obstruções em reservatórios e barragens, por exemplo.

“Minha proposta para o USGS foi de trabalhar o dia a dia, principalmente em atividades de campo”, afirma Costa. O intervalo compreendido entre os meses de abril a novembro em Minnesota é conhecido como o período de estações de águas abertas (em inglês, open water season), no qual o fluxo dos rios é contínuo – nos meses restantes, os cursos de água ficam congelados e, por conta disso, não se consegue medir a vazão e fazer a coleta dos sedimentos facilmente.
Parte da equipe do USGS de Minnesota - o pesquisador do IPT é o segundo, da direita para a esquerda
 
As camadas de gelo neste período chegam a meio metro e, para medir a velocidade da água, elas precisam ser perfuradas, o que torna a operação insegura. “O rio fica ‘selado’ nesta época, sem interferência externa, o que aumenta também a velocidade de escoamento”, explica o pesquisador.

Os seis primeiros meses do estágio foram basicamente de trabalho em campo, ou seja, fora do escritório – segundo o pesquisador, três a quatro dias por semana eram dedicados à medição de vazão e à coleta de sedimentos. A partir de setembro, ele começou a realizar ensaios em laboratório para fazer a análise dos sedimentos coletados e, em seguida, o processamento estatístico dos dados para elaborar os relatórios.

CAMPO E LABORATÓRIO – As equipes da USGS se reuniam todas as segundas-feiras no período da manhã. Discutiam-se nas reuniões as condições dos rios do estado inteiro – Minnesota tem uma área de pouco mais de 225 mil km2, sendo o 12º maior estado dos EUA. A título de comparação, o estado de São Paulo tem uma área de 248 mil km2. Dois profissionais eram então designados para as atividades de escritório e os outros seis partiam para o campo.

“Havia 26 estações, ou seja, 26 pontos distribuídos nos rios do estado que eram visitados quase semanalmente. Para isso, acompanhávamos os eventos de chuvas: no primeiro dia da semana, as equipes avaliavam os dados de vazões e a previsão de tempo para organizar as agendas e fazer a distribuição das equipes pelas regiões. No período da tarde, os grupos viajavam para as áreas designadas”, explica o pesquisador.

Ao chegarem às estações, normalmente localizadas em tabuleiros de pontes, os pesquisadores montavam uma série de equipamentos para as medições de vazão, incluindo guinchos elétricos, para a elevação de cargas, e amostradores de sedimentos, que são os equipamentos usados para a coleta dos sedimentos em suspensão. O tempo de coleta das amostras variava entre duas a seis horas, e cada equipe ficava encarregada de recolher os materiais em duas a seis estações por semana. Algumas das operações eram também feitas em barcos – segundo ele, no período de abril a agosto, 262 amostras foram coletadas, um recorde na história do escritório do USGS em Minnesota.

“Meu trabalho em campo teve como foco as tecnologias de amostragem e de monitoramento em tempo real, as últimas incluindo equipamentos instalados permanentemente nos rios nas chamadas estações telemétricas, como turbidímetros e transdutores acústicos”, explica o pesquisador.
Manutenção de estação fluvissedimentométrica no Lago Pepin, no Rio Mississippi
 
Seja pelo registro da turbidez, seja pelo registo da amplitude de retorno do sinal acústico, esses equipamentos fazem leituras contínuas ao longo do ano, o que permite correlacionar os dados das amostras coletadas e das informações fornecidas pelos equipamentos em intervalos de tempo não amostrados.

Para operar os transdutores acústicos de modo eficiente, o pesquisador realizou dois treinamentos para atualização de conhecimentos em outras unidades do USGS: o primeiro deles ocorreu no mês de maio no estado do Kentucky e o segundo em junho em Illinois. Um dos equipamentos foi o Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP), para medição de vazão, que já é usado no laboratório do IPT, e o outro o Acoustic Doppler Velocity Meter (ADVM), para análise de velocidade em tempo real, que estava instalado em operação contínua em alguns rios para a coleta de dados.

“Na área de monitoramento fluvial, o importante hoje é controlar em tempo real o comportamento dos rios. Assim, as estações telemétricas enviam informações a cada 15 minutos e de maneira contínua. Isso é importante para saber as condições dos rios, o que extrapola os momentos das visitas para os 365 dias do ano”, completa ele.

A unidade de Minnesota não conta com instalações laboratoriais e todas as amostras eram enviadas para o centro de pesquisas de Iowa. Costa realizou um estágio de uma semana para aprender a executar ensaios nas amostras de água a fim de verificar a concentração de sedimentos: “Tive acesso às técnicas padronizadas pelo USGS e estou compartilhando com a equipe do Laboratório de Resíduos e Áreas Contaminadas do IPT, com o foco em otimizar os nossos procedimentos laboratoriais e, talvez, reduzir o tempo (e custo) das análises”.

BALANÇO – Em resumo, o pesquisador do IPT participou de todos os processos: coleta de amostras em campo, análise laboratorial e avaliação de dados em escritório – nesta última fase, ele teve o treinamento necessário para operar com uma linguagem de programação estatística denominada ‘R’, que é um código aberto criado inicialmente para elaborar scripts destinados à análise estatística, mas hoje também usado para análises hidrológicas mais complexas.

Dois outros treinamentos também foram feitos por ele. Um deles aconteceu na unidade do USGS do estado de Michigan para o uso do iRIC, um software de modelagem hidráulica, que foi desenvolvido em uma parceria do USGS com o Centro de Pesquisas para Prevenção de Desastres em Rios da Fundação Hokkaido, do Japão. A ferramenta é usada para a previsão do comportamento morfológico de canais fluviais; o segundo treinamento foi feito no próprio estado de Minnesota para a pilotagem de embarcações de até 24 pés de comprimento (aproximadamente 7,5 metros).

 
  • Diário de Viagem - Samuel Barsanelli Costa
 


Outras atividades esporádicas incluíram o acompanhamento de equipes para a execução de avaliações hidrogeológicas em lençóis freáticos, desde sondagens pequenas (diâmetro de 10 centímetros e quatro metros de profundidade) a grandes (50 centímetros e 40 metros de profundidade). “Também planejei e executei um trabalho de batimetria em um lago localizado em uma reserva indígena. Era um lago pequeno para o qual se planejava uma ampliação e eles precisavam analisar a morfologia de fundo, que é um trabalho comumente executado no IPT. Como eles não tinham muita prática, eu planejei o trabalho e executei o levantamento ao lado de um técnico. Trouxe os dados para o escritório, processei as informações e entreguei a eles o relatório final”, informa ele.

Com base no aprendizado adquirido nos EUA, Costa está buscando a aplicação dos novos conhecimentos por meio de projetos externos, incluindo editais de P&D, para trazer principalmente o conhecimento aplicado ao monitoramento fluvial em tempo real com turbidímetros e transdutores acústicos. Além disso, o pesquisador está elaborando um guia de boas práticas em sedimentometria, que deverá ser concluído em 2018.