Como usar tecnologia IoT, Arduino em instrumentação geotécnica

Aplicações de Arduino e C/C++ em Instrumentação Geotécnica

A evolução da instrumentação geotécnica passou a incorporar soluções baseadas em sistemas embarcados de baixo custo, grande flexibilidade e fácil customização. Uma dessas soluções é o uso de plataformas como o Arduino, programadas em C ou C++, que oferecem uma base sólida para o desenvolvimento de sistemas embarcados de aquisição de dados, controle e automação aplicados em obras de engenharia.

Na RCE Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação Tecnológica Ltda, utilizamos essa abordagem para implementar soluções personalizadas que ampliam ou substituem parcialmente os sistemas comerciais tradicionais, oferecendo maior adaptabilidade, baixo consumo de energia e integração com redes de sensores e comunicação remota.

Por que usar Arduino na instrumentação?

O Arduino é um microcontrolador de código aberto que pode ser facilmente programado em C/C++ e conectado a diversos sensores e atuadores. Suas principais vantagens são:

• Baixo custo de aquisição e manutenção

• Alta flexibilidade na escolha de sensores e interfaces

• Ampla comunidade de suporte técnico

• Integração facilitada com módulos de comunicação (LoRa, Wi-Fi, BLE)

• Compatível com fontes de energia alternativas (baterias, solar)

Aplicações típicas em geotecnia

Monitoramento de recalques

Com sensores de deslocamento (ex: potenciômetros lineares ou sensores ultrassônicos), o Arduino pode registrar variações milimétricas no nível de fundações ou estruturas superficiais, com amostragem programada e armazenamento em cartão SD.

Medição de poro pressão

Sensores piezoresistivos ou piezoelétricos conectados ao Arduino (via ADCs de alta resolução como o HX711 ou ADS1115) permitem o monitoramento contínuo da pressão intersticial, útil em taludes e barragens.

Medição de vibração

Acelerômetros como MPU6050, ADXL345 ou similares podem detectar vibrações estruturais, sendo úteis em túneis, estacas ou barragens em operação. Os dados podem ser tratados em tempo real para acionar alarmes ou registrar eventos.

Medição de umidade e temperatura do solo

Sensores como DHT22, SHT31 ou sondas eletrolíticas, capacitivas e resistivas permitem controle de umidade, contribuindo com dados para prevenção de escorregamentos em encostas principalmente em solos não saturados.

Inclinação e movimentação

Sensores inerciais de 3 eixos (como MPU6050 ou BNO055) ajudam a detectar movimentos iniciais em taludes ou painéis de contenção, sendo uma alternativa de baixo custo a inclinômetros convencionais.

Comunicação remota com Arduino

Para instrumentação distribuída, é essencial que os dados coletados sejam transmitidos de forma confiável:

• LoRa (Long Range): Ideal para áreas sem infraestrutura de rede, permite comunicação de até 10 km com baixo consumo

• Wi-Fi: Quando disponível, permite integração com redes locais e internet com a família ESP32

• Bluetooth (BLE): Ideal para diagnósticos em campo com celular

• GSM/3G/4G: Para envio direto à nuvem, em áreas remotas com cobertura móvel

Armazenamento e visualização dos dados

O Arduino pode trabalhar com:

• Cartão microSD para armazenamento local de longo prazo

• Comunicação serial com o PC para testes e visualização imediata como calibração dos sensores

• Dashboards online como ThingSpeak, Blynk ou soluções customizadas com Node-RED e MQTT

Exemplo prático: Estação meteorológica para obras geotécnicas

Um projeto típico realizado pela RCE envolveu a criação de uma estação com:

• Sensor de chuva (sensor de báscula ou capacitivo)

• Sensor de temperatura e umidade do ar (SHT31)

• Sensor de pressão atmosférica (BMP280)

• Comunicação LoRa para envio dos dados ao centro de controle

• Alimentação com painel solar de 5W e bateria de 3.7V com gerenciamento de carga
  
  

Essa estação alimenta os modelos de previsão de risco em taludes naturais e cortinas de contenção em obras lineares.

Consultoria, treinamento e desenvolvimento sob medida

A RCE oferece:

• Projetos completos de sistemas com Arduino e sensores customizados

• Treinamento técnico para equipes que desejam usar microcontroladores em campo

• Apoio à pesquisa experimental com instrumentação de campo

• Integração com sistemas de aquisição comercial (compatibilidade analógica/digital)

Conclusão

A utilização do Arduino com C/C++ em instrumentação geotécnica representa uma abordagem inovadora, econômica e altamente personalizável, ideal para aplicações onde os sistemas comerciais não atendem totalmente às exigências técnicas ou orçamentárias.

Essa abordagem permite a construção de instrumentação adaptável e escalável, especialmente útil em projetos de pesquisa, monitoramento de estruturas críticas e experimentação de novas tecnologias.