Além de ser resistente a condições extremas, cada sensor pode transmitir informação sobre a atividade sísmica a longas distâncias, até 20 quilómetros da sua localização em zonas interurbanas, e esta informação também pode ser visualizada em qualquer dispositivo com acesso à internet. Em síntese, o novo sensor — que foi patenteado — pode ser utilizado para detetar sismos e alertar para perigos, utilizando um sistema muito barato, de baixo consumo energético e resistente às intempéries.
Com o objetivo de melhorar os sistemas de monitorização de sismos e, assim, melhorar a informação fornecida ao público e às autoridades competentes sobre o risco sísmico que enfrentam em qualquer momento e lugar, investigadores da UPM e da IMDEA Materials, especialistas em design de sensores, fabricaram e testaram um novo sensor sísmico baseado no efeito triboelétrico.
Especificamente, em colaboração com o Serviço de Dados Sísmicos do IGN, investigadores — liderados por José Sánchez del Río, do Grupo de Investigação em Materiais Estruturais Avançados e Nanomateriais da UPM — testaram no CEDEX a relação entre as medições de vibração obtidas com o novo sensor, posicionado na superfície de uma mesa vibratória triaxial, e as obtidas pelos sensores MEMS (sistemas microeletromecânicos) normalmente utilizados na rede nacional de sensores sísmicos do IGN. Os resultados mostraram um elevado grau de semelhança entre os dois sinais, demonstrando a utilidade do novo sensor.
Os principais componentes do novo sensor sísmico são os transdutores triboelétricos. Estes transdutores são fabricados no laboratório de Materiais do IMDEA, liderado pelo investigador De-Yi Wang. São constituídos por duas camadas de material polimérico que, através de diversos tratamentos químicos, possuem eletronegatividade oposta. Quando estas camadas entram em contacto, é gerada uma elevada tensão elétrica sem a necessidade de qualquer fonte externa. Esta característica fez com que estes sensores fossem também chamados de nanogeradores triboelétricos (TENGs).
a) Princípio de funcionamento do TENG e do sensor sísmico. b) Sinais gerados por vibração. c) TENGs e MEMS na bancada CEDEX. Fonte: UPM.
O sensor sísmico inclui ainda uma massa inercial posicionada acima do transdutor triboelétrico, permitindo a deteção de vibrações ao longo do eixo Z. O Departamento de Projeto Mecânico Industrial da Escola de Engenharia e Design Industrial da Universidade Politécnica de Madrid (ETSIDI-UPM), liderado por Francisco Santos Olalla e Rafael Cascón Porres, é atualmente responsável pelo projeto mecânico para deteção 3D, juntamente com a aluna Alba López Laguna. Além disso, os novos sensores sísmicos são capazes de detetar vibrações de amplitude muito baixa (5 mg) e de alta frequência (300 Hz). José Sánchez del Río, juntamente com David Patrizi e Álvaro Merodio, também aluno da ETSIDI, verificaram que os sinais de vibração podem ser transmitidos a longas distâncias e visualizados online através da Internet das Coisas (IoT).
Em síntese, e de acordo com o investigador José Sánchez del Río: “Este novo sensor sísmico pode ser utilizado para detetar sismos e alertar para perigos, utilizando um sistema muito barato e de baixo consumo energético, resistente a condições adversas. Os potenciais utilizadores variam desde grandes corporações, pequenas e médias empresas e indivíduos interessados, até aos responsáveis pelos sistemas nacionais de deteção de sismos.”
J. Sánchez del Río, A. Yusuf, Xiang Ao, I. Astarloa Olaizola, L. Urbelz López-Puertas,, MY. Ballesteros, R. Giannetti, V. Martínez, JL Jiménez, JB Bravo Monge, Xiaosui Chen, De-Yi Wang. TENGS de alta resolução para deteção de movimento terrestre de sismos, Nano Energy, 102, novembro de 2022. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107666
Este resultado foi protegido por uma patente no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) de Espanha: Um sistema de deteção sísmica.
https://www.upm.es/recursosidi/offers-resources/patentes/un-sistema-de-deteccion-sismico/?_sf_s=sísmico&_sft_product_cat=patentes&sort_order=date desc
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