A resposta curta é não: os módulos ultrassónicos HC-SR04 comuns, de face aberta, não sobrevivem dentro de um depósito JoJo. Embora o corpo do sensor seja de alumínio, as grelhas de malha fina, os contactos expostos do disco piezocerâmico e as pistas de PCB sem verniz corroem rapidamente sob 100% de humidade relativa permanente. Em condições de verão com temperaturas elevadas, a condensação transforma as cápsulas abertas do recetor e do emissor em pequenas armadilhas de humidade no espaço de três a seis semanas.

Para monitorizar de forma fiável os níveis de água em depósitos de polietileno sem substituições regulares de hardware, precisa de um transdutor ultrassónico estanque e vedado, montado com um colar de afastamento, ou de um sensor de pressão hidrostática submersível assente no fundo.

Porque falham os sensores HC-SR04 abertos dentro de depósitos de água

Um sensor HC-SR04 custa cerca de R35 a R60, o que faz dele a escolha por omissão para demonstrações na sala de aula e protótipos em breadboard. No entanto, um depósito JoJo fechado é um microclima agressivo:

• Ciclos de condensação: Durante as tardes soalheiras sul-africanas, o ar no espaço livre do depósito aquece e absorve humidade da superfície da água. À noite, as temperaturas descem e a água condensa diretamente nas paredes interiores, na tampa e em qualquer eletrónica montada por baixo dela.
• Cápsulas de transdutor sem vedação: Os cilindros prateados de um HC-SR04 são pares de altifalante e microfone abertos ao ar. A humidade entra pela malha frontal, acumula-se no cristal piezoelétrico, amortece a oscilação mecânica e provoca leituras falsas (muitas vezes indicando 0 cm ou distância infinita) muito antes da avaria elétrica.
• Corrosão galvânica e atmosférica: As soldaduras nas costas dos pinos do transdutor e as pistas de cobre da PCB não encapsulada oxidam depressa, formando crostas de carbonato de cobre e óxido de estanho que fazem ponte entre pinos e curto-circuitam a linha de 5V.

Um revestimento conformal ou cola quente nas costas da placa não resolve o problema, porque o ponto de falha está dentro da própria cavidade acústica dos transdutores abertos.

As alternativas que funcionam: ultrassónico vs hidrostático

Para monitorização exterior e de longo prazo, duas categorias principais de sensores sobrevivem às condições de campo durante todo o ano:

Montagem 1: boas práticas com ultrassónico estanque (JSN-SR04T)

O JSN-SR04T divide o sistema em duas partes: um transdutor cilíndrico estanque e vedado, num cabo de 2,5 metros, e uma placa de processamento sem vedação. Para que esta montagem dure anos em vez de meses, siga estas regras de instalação:

1. Conte com a zona morta de 25 cm

Ao contrário dos módulos ao ar livre, que conseguem ler objetos até aos 2 cm, os sensores ultrassónicos estanques de transdutor único usam o mesmo elemento piezoelétrico para emitir e receber. O elemento tem de deixar de vibrar antes de poder escutar um eco, o que cria uma zona morta mínima de cerca de 20 a 25 cm. Se o depósito estiver cheio e o nível da água ficar 10 cm abaixo do sensor, o sensor devolve dados sem valor.

A solução: Monte o sensor dentro de um colar de tubo de PVC exterior (um tubo de subida de PVC de 50 mm) que se prolongue 20 cm acima da tampa do depósito. Assim garante que, mesmo quando o depósito atinge 100% da capacidade, a superfície da água permanece fora da zona morta.

2. Mantenha a placa numa caixa IP65 no exterior

Nunca monte a PCB de processamento dentro da cavidade do depósito. Passe o cabo do transdutor por um bucim de compressão na lateral da tampa do depósito e instale o seu ESP32 ou microcontrolador e a placa de suporte do JSN-SR04T numa caixa de derivação exterior estanque, montada numa parede à sombra ou na lateral da estrutura de apoio do depósito.

Montagem 2: sensores de pressão hidrostática submersíveis

Se o topo do seu depósito tem pouca folga, ou se quer zero manutenção associada a problemas de reflexão acústica, um transdutor de pressão hidrostática é o padrão profissional. Estes sensores assentam no fundo do depósito e medem a pressão estática exercida pela coluna de água acima deles.

Como a pressão da água aumenta cerca de 9,81 kPa por metro de profundidade (aproximadamente 0,098 bar/m), um sensor com gama de 0–20 kPa é ideal para um depósito JoJo típico de 2 metros de altura e 5.000 litros.

• Cuidados com o cabo ventilado: Os sensores hidrostáticos usam um pequeno tubo capilar interno dentro do cabo principal para compensar as variações de pressão atmosférica. Garanta que a extremidade seca desse cabo termina numa caixa com uma saqueta de exsicante ou um respiro Gore-Tex permeável ao ar e repelente à água. Se este respiro ficar obstruído ou submerso, a precisão desvia-se de imediato.
• Ligação ao microcontrolador: A maioria das sondas de pressão industriais de baixo custo tem saída em laço de corrente de 4–20 mA ou em sinais de 0,5–4,5 V. Para um ESP32, use uma resistência de precisão de 150 Ω ou 250 Ω, ou um ADC I2C (como o ADS1115), para ler o sinal de forma limpa, já que o conversor analógico-digital nativo do ESP32 é notoriamente não linear abaixo de 0,15 V e acima de 2,45 V.

Qual deve escolher?

Se está a montar uma demonstração de IoT numa escola, um monitor para o depósito da horta ou um painel para uma quinta com orçamento apertado, o JSN-SR04T montado num tubo de subida de PVC oferece o melhor equilíbrio entre custo, facilidade de programação e fiabilidade. Se vai instalar controlo automático de bombas num ambiente de produção, onde leituras falsas podem pôr uma bomba de furo a trabalhar em seco, invista num sensor de pressão hidrostática.

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