Campanhas
1° CAMPANHA – PRAIA DA META (ARARANGUÁ E BALNEÁRIO ARROIO DO SILVA, SC)
A primeira campanha realizada com o LIDAR foi durante o 1° Workshop do Projeto MOVLIDAR em 27 de junho de 2015. Foi realizado um teste piloto, onde o perfilador LIDAR foi instalado em pick-up e percorreu a Praia da Meta entre a Plataforma Pesqueira Entremares e a Barra do Rio Araranguá (Figura 1).
Figura 1) Campanha teste do LIDAR sobre uma plataforma móvel na Praia da Meta em Balneário Arroio do Silva e Araranguá, SC. Foto: César H. M. Pires.
2° CAMPANHA – EMBARQUE NA BAÍA NORTE, FLORIANÓPOLIS, SC.
Em 15 de outubro de 2015, foi realizada a 2° campanha de testes, onde o perfilador LIDAR foi instalado na Embarcação Vento Sul durante uma saída de campo do Curso de Graduação da UFSC. A embarcação navegou perfilando ventos por 8 horas na Baia Norte de Florianópolis, SC. Junto ao LIDAR, também foi testado o Zephir Motion Module (ZMM) que mede a inclinação do LIDAR para correção dos dados de vento (Figura 2).
Figura 2) Embarque na Baía Norte, Florianópolis, SC, em outubro de 2016. Foto: Felipe M. Pimenta.
Assista o vídeo em: https://player.vimeo.com/video/142797449
3° CAMPANHA – RESERVATÓRIO DE FURNAS, MG
Uma campanha de medições foi realizada de 16 a 24 de setembro de 2016 no reservatório de Furnas em Minas Gerais. O trabalho foi realizado em colaboração com o Projeto VANTPROSP “Uso de veículos não tripulados (VANTs) para a prospecção eólica” (Edital 01/2014 Universal FAPEMIG), coordenado pelo Prof. Arcilan Assireu da UNIFEI.
O LIDAR foi utilizado como plataforma fixa de medição, mas também foi rebocado por um barco e instalado em uma boia. Durante o projeto, também foram realizadas medições com balões dotados de sensores de temperatura e umidade e torres meteorológicas (Figura 3).
Figura 3) Conjunto de medições realizadas pela colaboração do Projeto VANTPROSP (FAPEMIG) com o Projeto MOVLIDAR (CNPq). Medições com torres meteorológicas, LIDAR sobre um flutuante, LIDAR sobre uma embarcação e levantamentos de dados com drones. Imagem: Arcilan Assireu.
A Figura 4 ilustra as medições realizadas sobre uma boia desenvolvida pelo Projeto VANTPROSP. O LIDAR foi montado sobre a bóia e sua energia foi suprida por um banco de baterias. Os dados coletados nessa atividade de campo foram utilizados numa dissertação de mestrado concluída no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da UFSC.
Figura 4) Boia desenvolvida pelo Projeto VANTPROSP da UNIFEI (FAPEMIG) com o LIDAR instalado pelo Projeto MOVLIDAR (CNPq) da UFSC. Foto: Felipe M. Pimenta.
Plataforma de Estabilização (ESTABLIDAR)
Para diminuir a interferência da movimentação da boia nos dados do LIDAR, foi desenvolvida uma plataforma de estabilização para o LIDAR Zephir (ESTABILidar), projetada pelo Eng. Mecânico Felipe Nassif. O ESTABLidar consiste em uma estrutura de alumínio, a qual sustenta dois quadros (frames) internos presos por eixos ortogonais, fixos com mancais e rolamentos (Figura 5a). O LIDAR e duas baterias de 150 Ah ficam posicionados na estrutura central do sistema. Por ter um centro de gravidade baixo, o equipamento busca sua estabilização horizontal. Além do projeto, o ESTABLidar foi feito em escala reduzida de 1:5 e posteriormente construído em escala real (Figura 5b). A estrutura é composta de peças de alumínio e conexões realizadas por parafusos de fácil montagem e desmontagem. O equipamento foi testado nesse campo do Reservatório de Furnas e os dados coletados foram utilizados na dissertação de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da UFSC.
Figura 5) (A) Projeto Autocad e concepção do ESTABLidar realizado pelo Engenheiro Felipe Nassif. (B) Protótipo em escala real construído em alumínio, com LIDAR e instalação elétrica. Desenho: Felipe Nassif, Foto: Felipe M. Pimenta.
4° CAMPANHA – Navio Nativo, São Francisco do Sul, SC.
Um dos objetivos principais do Projeto MOVLIDAR refere-se a medição dos ventos offshore através do LIDAR instalado em uma embarcação em movimento.
A Empresa “Marujo Amigo Ramos”, sediada em São Francisco do Sul, foi selecionada por apresentar uma embarcação nova, segura, com instalações elétricas e permissão para navegar distâncias acima de 50 milhas da costa. O Navio Nativo possui 19 metros de comprimento, motor a diesel de 400 hp, camarotes com ar-condicionado, GPS de navegação, rádios de comunicação e guincho (Figura 6).
Figura 6) Navio Nativo da Empresa Marujo Amigo Ramos, utilizado na atividade de campo embarcada ao largo de São Francisco do Sul, SC.
No dia 20 de setembro de 2017, o LIDAR foi instalado na proa do navio, juntamente com o sensor inercial XSENS, para medição das inclinações de pitch, roll e yaw do LIDAR (Figura 7).
Figura 7) Lidar instalado na proa do navio Nativo. Foto: Felipe M. Pimenta.
No dia 21 de setembro, o navio iniciou suas medições de madrugada, realizando um transecto de medições ao longo do estuário de São Francisco do Sul, navegando perpendicular à costa até uma profundidade de 50 m. Dados hidrográficos foram coletados em 11 estações através de uma sonda CTD (temperatura, salinidade e profundidade). Durante este trajeto foram medidos continuamente os ventos e os dados de orientação do LIDAR pelo sensor inercial (Figura 8).
Figure 8) Transecto da campanha realizada em São Francisco do Sul, SC, em 21 de setembro de 2017. Figura: César H. M. Pires
Os dados destas campanhas estão sendo analisados numa dissertação de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Oceanografia.
5° e 6° CAMPANHAS – Navio Ciências do Mar I
Nos dias 5 a 26 de novembro de 2017, o perfilador LIDAR foi retirado da Base de Observação do Oceano e Atmosfera (BOOA) e então instalado no Laboratório de Ensino Flutuante (LEF), o Navio “Ciências do Mar I” da Fundação Universidade Federal do Rio Grande (FURG). Foram realizadas 2 campanhas em novembro de 2017.
O LEF foi construído sob encomenda do Ministério da Educação (MEC), de forma a atender a formação de alunos de graduação de cursos de ciências do mar. O navio tem capacidade para 30 pessoas, sendo 18 alunos de graduação, 4 professores e 8 tripulantes do navio (Figura 9).
Figura 9) Navio Ciências do Mar no Porto de Rio Grande, RS. A posição de instalação do LIDAR no tijupá encontra-se indicada. Foto: Felipe M. Pimenta
O LEF possui 32 m de comprimento, dois motores a diesel e calado de 2,5 m. No dia 04 de Novembro de 2017, a equipe do projeto instalou o LIDAR, juntamente com o sensor inercial XSENS e um termo-higrômetro da HOBO, no tijupá da embarcação, onde foram coletados dados de velocidade e direção do vento, temperatura do ar, umidade relativa e ângulos de rotação (pitch, yaw e roll) da embarcação (Figura 10).
Figura 10) – Embarcação LEF Ciências do Mar I e posição do LIDAR, sensor inercial (XSENS) e termo-higrômetro no tijupá do Navio. Foto: Felipe M. Pimenta
Adicionalmente, uma sonda CTD SBE 25plus da FURG registrou perfis hidrográficos de temperatura e salinidade na plataforma continental. Os computadores utilizados para acompanhar o funcionamento dos equipamentos foram instalados no laboratório seco do navio. Foram utilizados dois computadores, um para monitorar o perfilador LIDAR e outro para monitorar o sensor inercial X-SENS. Também foi utilizado o Tablet Samsung para acompanhar a navegação através do programa OpenCPN e dados de temperatura e umidade relativa do termo-higrômetro.
RIO GRANDE, RS A ITAJAÍ, SC.
O Navio Ciências do Mar I zarpou no dia 8 de novembro de 2017 as 20h do Porto de Rio Grande com destino a Itajaí, SC. Devido às condições ventos intensos de NE, a embarcação permaneceu fundeada próximo ao canal da barra, realizando medições com o LIDAR. Durante este período, foi ministrada uma aula prática a alunos de graduação sobre Energia Eólica pelo Prof. Felipe Mendonça Pimenta.
O navio saiu da barra de Rio Grande de madrugada, iniciando o trajeto em direção norte (Figura 10). No total foram realizados 7 transectos, sendo dois deles perpendiculares à costa em Balneário Arroio do Silva, SC e Imbituba, SC. Um total de 21 perfis verticais hidrográficos foram realizados com o CTD. Durante todo o período, o perfilador LIDAR e X-SENS permaneceram ligados. A embarcação atracou no cais da Capitania dos Portos em Itajaí-SC, às 16h05 do dia 12 de novembro de 2017, onde o perfilador LIDAR permaneceu ligado. Um total de 599 milhas náuticas foram navegadas com uma velocidade média de 6,2 nós. No período que o Navio ficou atracado em Itajaí, o LIDAR permaneceu coletando dados de vento (Figura 11).
Figura 11) Trajeto do Navio Ciências do Mar I no cruzeiro de Rio Grande, RS a Itajaí, SC de 08 a 12 de novembro de 2017. Pontos pretos denotam estações CTD. Cores ao fundo ilustram a profundidade de 0 (azul) a >200 m (vermelho). Fonte: César H. M. Pires
ITAJAÍ, SC A RIO GRANDE, RS.
O cruzeiro de retorno a Rio Grande, RS foi iniciado em 18 de novembro de 2017, com partida do cais da Capitania dos Portos de Itajaí às 16h10, com destino a Rio Grande, RS. O mestrando César Henrique Mattos Pires participou do embarque e ministrou uma aula sobre Energia Eólica para alunos de graduação no dia 20 de novembro de 2017.
Foram feitas 20 estações de CTD no cruzeiro de retorno a Rio Grande, repetindo-se os transectos ao largo de Imbituba, SC e Balneário Arroio do Silva, SC. As estações foram feitas entre as profundidades de 18 e 100 m. Durante todo o período, o perfilador LIDAR e demais equipamentos fizeram coletas de dados. A embarcação atracou no cais do Porto Velho, em Rio Grande, RS, às 15h35 do dia 22 de novembro de 2017, onde o perfilador LIDAR permaneceu ligado. O LIDAR foi desligado na tarde do dia 24 de novembro de 2017. A pernada de volta percorreu 647 milhas náuticas com uma velocidade média de 5,98 nós (Figura 12).
Figura 12) Trajeto do Navio Ciências do Mar I no cruzeiro de Itajaí, SC, a Rio Grande, RS, de 18 a 22 de novembro de 2017. Pontos pretos denotam estações CTD. Cores ao fundo ilustram a profundidade de 0 (azul) a >200 m (vermelho). Fonte: César Henrique Mattos Pires.
Atualmente, os dados referentes aos embarques com o LIDAR estão sendo analisados em uma dissertação de mestrado associada ao Programa de Pós-Graduação em Oceanografia.