Contexto de Desenvolvimento do Produto
Grandes corpos d'água ao redor do mundo — oceanos e lagos igualmente — enfrentam diversos graus de poluição. Isso ocorre, em grande parte, porque os seres humanos superestimaram a capacidade de autorremoção desses vastos sistemas aquáticos, levando a descargas ilegais impulsionadas por uma falsa sensação de segurança. Nos últimos anos, crises típicas de poluição da água ocorreram com frequência em todos os continentes principais.
Austrália – Grande Barreira de Corais: Levantamentos ambientais realizados em 2025 revelaram eutrofização severa. Sais nutrientes, como nitrogênio e fósforo, foram encontrados em níveis criticamente elevados, causando eventos repetidos de branqueamento de corais e surtos de estrelas-do-mar. As comunidades de corais no fundo do mar sofreram danos extensivos.
Nigéria – Delta do Rio Níger: A poluição por petróleo e metais pesados levou à morte em larga escala de manguezais. A pesca nacional quase entrou em colapso, e as taxas de câncer entre os moradores locais aumentaram significativamente.
Europa – Mar Báltico: A poluição por nitrogênio e fósforo desencadeia florações maciças de algas quase todos os anos, afetando gravemente a indústria pesqueira. No entanto, os lançamentos de esgoto provenientes das cidades circunvizinhas continuam sem controle.
Na China, importantes corpos d’água, como o Lago Dianchi, o Lago Tai e o Lago Hong, já sofreram florações algais causadas pela eutrofização. O Mar do Sul da China e o Mar da China Oriental também sofreram grave poluição devido a descargas de esgoto e derramamentos de petróleo, resultando em perdas econômicas incalculáveis para a pesca, os ecossistemas e o turismo.
Em resposta à crescente demanda por monitoramento de grandes corpos d'água, a JIDE desenvolveu um sistema de sensores online multifuncional, especificamente projetado para oceanos e lagos. Devido às limitações tecnológicas atuais, parâmetros como fósforo total e nitrogênio total continuam difíceis de ser medidos diretamente com sensores. Portanto, em oceanos abertos e no centro de grandes lagos, o sistema é implantado em estações de bóias de grande porte.
Ele pode medir parâmetros-chave, incluindo:
• Temperatura
• pH
• ORP (Potencial de Oxidação-Redução)
• Condutividade/TDS
• Oxigênio dissolvido
• Turbidez/SS
• Clorofila
• Algas azul-verdes
• Íon potássio (K⁺)
• Íon amônio (NH₄⁺)
• Íon nitrato (NO₃⁻)
• Íon cloreto (Cl⁻)
• Íon fluoreto (F⁻)
Essas medições fornecem monitoramento em tempo real e capacidades de alerta precoce para níveis excessivos de nutrientes, eutrofização, florações algais e redução dos níveis de oxigênio.
JDMPA - 6S – Configuração Mais Alta
O modelo JDMPA - 6S é a configuração mais alta da série. A unidade principal pode acomodar até sete sensores. Os sensores operam com base em princípios de detecção eletroquímica, óptica e física para medir seus respectivos parâmetros.
Todas as portas de sensor na unidade principal utilizam uma interface universal. Os sensores podem ser instalados em qualquer porta, e a unidade principal reconhece automaticamente o tipo de sensor. A unidade principal JDMPA-6S pode ler dados dos sensores, configurar parâmetros dos sensores e executar operações de calibração. Dependendo das configurações do usuário, ela pode armazenar os dados localmente, transmiti-los para uma plataforma de aquisição de dados ou enviá-los diretamente para um computador ou telefone móvel. A comunicação de dados é suportada tanto por transmissão com fio quanto por transmissão sem fio via Bluetooth.
Princípios de medição de cada parâmetro
1. Profundidade
A JIDE utiliza um sensor de pressão — um elemento sensor piezorresistivo isolado por uma membrana corrugada de aço inoxidável — para medir a profundidade da água. Um lado do sensor fica voltado para a água, enquanto o outro lado é exposto ao vácuo para medir a pressão. A profundidade é calculada subtraindo-se a pressão atmosférica da pressão exercida pela água.
Fatores que afetam a medição da profundidade incluem pressão barométrica, densidade da água e temperatura. Realizar uma calibração de "zero" no ar fornece uma referência em relação à pressão atmosférica local.
2. Condutividade
A JIDE utiliza quatro eletrodos de grafite para medir a condutividade de uma solução. Dois eletrodos medem a corrente e os outros dois medem a tensão; a condutividade é calculada com base nessas medições. O valor resultante de condutividade é multiplicado por uma constante de célula (em 1/cm) para convertê-lo em condutividade em milisiemens por centímetro (mS/cm).
Cada sensor contém um sensor interno de temperatura. No entanto, o valor de temperatura medido por esse sensor não é registrado nem exibido; ele é utilizado exclusivamente para compensação do sensor. A calibração dos valores de temperatura é referenciada ao sensor de temperatura presente na sonda de condutividade.
3. Oxigênio Dissolvido
O sensor óptico de oxigênio dissolvido da JIDE baseia-se no princípio do amortecimento por fluorescência. Um comprimento de onda específico de luz azul é direcionado a um material fluorescente fixado em um substrato de vidro, fazendo com que o material emita fluorescência. Na ausência de oxigênio, a duração da fluorescência é máxima. Quando o oxigênio está presente na membrana do sensor, a duração da fluorescência diminui.
Para garantir precisão e estabilidade, uma luz vermelha é emitida em direção ao material fluorescente durante cada ciclo de medição como referência para determinar a duração da fluorescência.
A concentração de oxigênio é inversamente proporcional à duração da fluorescência. Essa relação pode ser descrita quantitativamente pela equação de Stern-Volmer:
((T₀/T) – 1) versus pressão parcial de O₂.
Esta não é uma relação estritamente linear (especialmente em pressões mais elevadas de oxigênio); os dados relevantes exigem análise de regressão polinomial não linear. Essa característica não linear não muda significativamente ao longo do tempo e não afetará a precisão da medição por um longo período.
4. pH / ORP / AMMO (Amônio) – Opcional
O sistema é composto por um eletrodo de pH e um módulo de circuito de entrada para medir a acidez/alkalinidade da água, ou por um eletrodo de ORP e um módulo de circuito de entrada para medir o potencial de oxidação-redução. O ORP é uma medição não química que representa o potencial combinado de todas as substâncias dissolvidas no meio.
Alternativamente, pode-se selecionar um sensor de amônio (NH₄⁺). Ele é composto por um eletrodo de amônio e um módulo de circuito de entrada. Quando o eletrodo de amônio é utilizado em conjunto com um eletrodo de referência, ele mede uma tensão em milivolts, que é então convertida em um valor de concentração iônica mediante um método de cálculo específico.
Para facilitar a manutenção, o sensor possui um design exclusivo que permite a substituição no campo do eletrodo ou da tampa da membrana. Um conector está localizado entre o módulo superior do circuito e o eletrodo. Para substituir o eletrodo, basta desparafusar o eletrodo antigo e instalar um novo — nenhum passo adicional é necessário.
5. Turbidez
A turbidez é uma medição indireta da concentração de sólidos em suspensão na água. O sensor de turbidez emite luz infravermelha na amostra e mede a luz dispersa pelas partículas presentes na água. A turbidez é tanto um indicador importante da qualidade da água quanto um parâmetro básico para avaliar mudanças ambientais. Os sólidos em suspensão em corpos d'água naturais provêm de uma ampla gama de fontes incertas (por exemplo, areia fina, argila, sedimentos, algas e matéria orgânica), mas todas as partículas afetam a transmissão da luz e geram um sinal de turbidez.
6. Algas Totais
O sensor total de algas utiliza excitação de duplo comprimento de onda para medir simultaneamente as concentrações de clorofila e de algas azuis-verdes.
• As moléculas de clorofila fluorescem quando expostas à luz azul; a intensidade da fluorescência é utilizada para calcular a concentração de clorofila.
• A ficocianina (um pigmento presente nas algas azuis-verdes) fluoresce quando exposta à luz laranja; a intensidade da fluorescência é utilizada para calcular a concentração de algas azuis-verdes.
Adoção em Campo
Os analisadores online da série JDMPA da JIDE já são amplamente utilizados em oceanos e grandes lagos na China. Engenheiros valorizam o invólucro robusto e durável, o protocolo aberto de comunicação MODBUS, que facilita a integração em redes, e o design modular facilmente mantido e com peças substituíveis. Esses recursos tornaram a série JDMPA uma escolha preferida entre os profissionais do setor.
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