Caracterização de nanoestruturas de óxido de estanho como sensores de gás

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de sensores para gás à base de SnO2 nanoestruturado: influência da microestrutura no desempenho do sensor

Pós nanométricos SnO2.Nb2O5 foram estudados para o desenvolvimento de sensores de etanol. Estes pós foram preparados pelo método Pechini, caracterizados quanto à sua morfologia por difração de raios X, determinação de área superficial específica por BET e Microscopia Eletrônica de Transmissão e foram submetidos a testes de sensibilidade ao vapor de etanol. Foi estabelecida uma correlação entre a microestrutura do material, os efeitos do dopante e a resposta do sensor.

Desenvolvimento de sensores baseados em eletrodos modificados com pentacianonitrosilferratos para determinação de compostos sulfurados em gás natural

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de sensores de gás a partir de óxido semicondutor nanoestruturado

The present work aims to study one-dimensional nanomaterials semiconductors grown via by phase systems Grande oxides Technological Interest for applications in gas sensors. The Used material was tin oxide (SnO2) for their functional properties, and the grow method was the Polymeric Precursors. The films grown were the nanomaterials about substrates of alumina, deposited via spin coating technique, followed by heat treatment at 300C for 1 hour and 650C for 2 hours. Later the films of Performance sensors (sensitivity, speed response, selectivity, and stability) will be in avaliated in a hermetic chamber with controlled atmosphere and temperature. The synthesized materials were its structural and morphological properties characterized in atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (not have this result with Me). We sought to investigate one influence of different conditions for obtaining films (Variation Layers number) in structural and microstructural properties of semiconductors oxides. The synthesis method proved very effective, generating films with micro definitely, uniformity of the nanoparticles and hum high level of porosity, what makes the material of a viable final paragraph applicability

Desenvolvimento de sensores de gás a partir de óxido semicondutor nanoestruturado

The present work aims to study one-dimensional nanomaterials semiconductors grown via by phase systems Grande oxides Technological Interest for applications in gas sensors. The Used material was tin oxide (SnO2) for their functional properties, and the grow method was the Polymeric Precursors. The films grown were the nanomaterials about substrates of alumina, deposited via spin coating technique, followed by heat treatment at 300C for 1 hour and 650C for 2 hours. Later the films of Performance sensors (sensitivity, speed response, selectivity, and stability) will be in avaliated in a hermetic chamber with controlled atmosphere and temperature. The synthesized materials were its structural and morphological properties characterized in atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (not have this result with Me). We sought to investigate one influence of different conditions for obtaining films (Variation Layers number) in structural and microstructural properties of semiconductors oxides. The synthesis method proved very effective, generating films with micro definitely, uniformity of the nanoparticles and hum high level of porosity, what makes the material of a viable final paragraph applicability

Desenvolvimento de sensores de fibra óptica para monitorização de compostos orgânicos voláteis em ambientes industriais

O objectivo geral deste trabalho consistiu no desenvolvimento de novos sensores químicos de fibra óptica (OF) para análise de compostos orgânicos voláteis (VOCs) em ambientes industriais. A componente de detecção dos sensores desenvolvidos é constituída por uma pequena secção de fibra óptica revestida com um filme de polímero. A morfologia dos filmes poliméricos foi analisada e caracterizada por microscopia electrónica de varrimento (SEM), sendo a espessura dos filmes determinada por espectroscopia de retrodispersão de Rutherford (RBS, acrónimo do inglês Rutherford backscattering spectrometry). O desempenho analítico dos sensores de OF foi avaliado relativamente a diferentes parâmetros operacionais, tais como, concentração da solução de revestimento, técnica de deposição do filme polimérico, temperatura da célula de injecção, temperatura de cura do material polimérico, caudal do gás de arraste, comprimento de onda e frequência de funcionamento do laser, configurações estruturais da célula de injecção e do tubo analítico. Foram desenvolvidos dois sensores de OF a operar na região do infravermelho para determinação de diferentes classes de VOCs, nomeadamente hidrocarbonetos aromáticos, clorados e alifáticos, além de álcoois. Os sensores de OF desenvolvidos apresentaram adequadas características analíticas em termos de sensibilidade, linearidade, repetitibilidade e reprodutibilidade do sinal analítico, sendo o tempo de resposta de aproximadamente 30 segundos. Foi também desenvolvido um sensor de OF para especiação de benzeno, tolueno e o-xileno a operar na região do visível (635 - 650 nm), tendo sido aplicado à análise de amostras reais de ar de uma indústria de solventes. Relativamente à monitorização de VOCs em ambientes industriais, foi desenvolvido um sensor de OF para monitorização in situ e de forma remota (até uma distância máxima de 60 metros do local de amostragem) de benzeno, tolueno, etilbenzeno, p-xileno, m-xileno e o-xileno (BTEX), utilizando um díodo laser a 1550 nm. O desempenho analítico do sensor desenvolvido foi comparado, para a determinação de BTEX, com a cromatografia gasosa acoplada à detecção com ionização de chama (GC-FID). Foram ainda desenvolvidos dois detectores de fibra óptica acoplados a um cromatógrafo de gás para especiação de álcoois e hidrocarbonetos aromáticos. A metodologia desenvolvida baseada em cromatografia gasosa acoplada a um detector de fibra óptica (GC-OF) foi aplicada à análise de amostras reais de ar de uma indústria de solventes, comparando os respectivos resultados com os obtidos por GC-FID. Por fim foi efectuado um estudo visando a obtenção de um modelo geral para a resposta analítica dos sensores de fibra óptica desenvolvidos.

Monitoramento de gases : estudo comparativo das principais tecnologias de sensores e aspectos relacionados

O presente trabalho objetiva disponibilizar informações claras e ordenadas aos leitores em língua portuguesa acerca do vasto campo que é o monitoramento de espécies gasosas tóxicas ou perigosas em distintos ambientes. Também esclarece alguns termos técnicos comumente usados nesta área e tece comentários sobre a legislação e as normas brasileiras relativas ao assunto monitoramento de gases tóxicos ou perigosos, sempre buscando um paralelo com publicações técnicas de organizações internacionais de amplo conhecimento dos profissionais da área. Segue com uma elucidação dos princípios de funcionamento dos sensores de gases, componentes básicos das tecnologias mais extensivamente usadas, bem como as vantagens e desvantagens dos equipamentos deles decorrentes com vistas a permitir uma escolha acertada de tecnologias e equipamentos para uma resposta otimizada e eficiente envolvendo monitoramento de gases em situações rotineiras e especiais. Objetiva também prover uma exemplificação prática envolvendo o uso de equipamento de sensoriamento. Para tanto, finaliza com um exemplo de monitoramento de emissões poluentes, avalia comparativamente a performance de queima e tira conclusões acerca das emissões poluentes decorrentes da queima de gás liquefeito de petróleo (GLP) e gás natural (GN) comerciais em um forno.

Análise energética de sistemas de aquecimento de água com energia solar e gás

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento de água combinando energia solar e gás como fontes energéticas. A ênfase desta análise está na influência que a forma de conexão dos coletores solares e do circuito da fonte auxiliar de energia ao reservatório exercem sobre a eficiência e o custo de operação do sistema. O trabalho engloba uma montagem experimental, caracterização de componentes, validação experimental de um programa de simulação, análises de eficiência utilizando o programa e análises econômicas com dados simulados. Na fase experimental desta Tese, foram montados três sistemas de aquecimento de água. Dois sistemas utilizando reservatórios verticais e um sistema utilizando reservatório horizontal. Os sistemas foram montados com componentes similares: reservatórios metálicos isolados termicamente com capacidade de 600 litros (verticais), reservatório de polietileno isolado termicamente com capacidade de 600 litros (horizontal), 2 coletores solares de placas planas, tubulação de cobre e aquecedores a gás de passagem de 7,5 l /min. Os componentes foram caracterizados mediante a curva de eficiência dos coletores solares, eficiência dos aquecedores a gás de passagem e o coeficiente de perdas térmicas dos reservatórios Sensores foram instalados para monitorar os sistemas em operação. Os sinais dos sensores foram medidos através de uma central de aquisição de dados conectado a um computador. Temperaturas, irradiância solar, consumo de gás e consumo de água foram registrados ao longo do tempo. Os resultados experimentais foram comparados com resultados calculados por meio de um programa desenvolvido no Laboratório de Energia Solar apresentando boa concordância. Utilizando o mesmo programa determinou-se a configuração do sistema de aquecimento de água com energia solar e gás mais eficiente para a cidade de Porto Alegre com um determinado perfil de consumo. Outros tipos de sistemas de aquecimento de água foram simulados para atender o mesmo perfil de demanda. Análises econômicas comparando estes sistemas entre si foram realizadas considerando diversos cenários econômicos.

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.

Estudo e implementação de algoritmos inteligentes para detecção e classificação de falhas na medição de gás natural

This master dissertation presents the study and implementation of inteligent algorithms to monitor the measurement of sensors involved in natural gas custody transfer processes. To create these algoritmhs Artificial Neural Networks are investigated because they have some particular properties, such as: learning, adaptation, prediction. A neural predictor is developed to reproduce the sensor output dynamic behavior, in such a way that its output is compared to the real sensor output. A recurrent neural network is used for this purpose, because of its ability to deal with dynamic information. The real sensor output and the estimated predictor output work as the basis for the creation of possible sensor fault detection and diagnosis strategies. Two competitive neural network architectures are investigated and their capabilities are used to classify different kinds of faults. The prediction algorithm and the fault detection classification strategies, as well as the obtained results, are presented

Sistema de supervisão aérea baseado em navegação visual para detecção de anomalias em instalações de petróleo e gás

This work deals with the development of a prototype of a helicopter quadrotor for monitoring applications in oil facilities. Anomaly detection problems can be resolved through monitoringmissions performed by a suitably instrumented quadrotor, i.e. infrared thermosensors should be embedded. The proposed monitoring system aims to reduce accidents as well as to make possible the use of non-destructive techniques for detection and location of leaks caused by corrosion. To this end, the implementation of a prototype, its stabilization and a navigation strategy have been proposed. The control strategy is based on dividing the problem into two control hierarchical levels: the lower level stabilizes the angles and the altitude of the vehicle at the desired values, while the higher one provide appropriate references signals to the lower level in order the quadrotor performs the desired movements. The navigation strategy for helicopter quadrotor is made using information provided by a acquisition image system (monocular camera) embedded onto the helicopter. Considering that the low-level control has been solved, the proposed vision-based navigation technique treats the problem as high level control strategies, such as, relative position control, trajectory generation and trajectory tracking. For the position control we use a control technique for visual servoing based on image features. The trajectory generation is done in a offline step, which is a visual trajectory composed of a sequence of images. For the trajectory tracking problem is proposed a control strategy by continuous servovision, thus enabling a navigation strategy without metric maps. Simulation and experimental results are presented to validate the proposal

Uso de técnicas de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto no levantamento e integração de dados necessários a gestão ambiental dos campos de extração de óleo e gás do Canto do Amaro e Alto da Pedra no município de Mossoró - RN

The objective of this work is to identify, to chart and to explain the evolution of the soil occupation and the envirionment vulnerability of the areas of Canto do Amaro and Alto da Pedra, in the city of Mossoró-RN, having as base analyzes it multiweather of images of orbital remote sensors, the accomplishment of extensive integrated works of field to a Geographic Information System (GIS). With the use of inserted techniques of it analyzes space inserted in a (GIS), and related with the interpretation and analyzes of products that comes from the Remote Sensoriamento (RS.), make possible resulted significant to reach the objectives of this works. Having as support for the management of the information, the data set gotten of the most varied sources and stored in digital environment, it comes to constitute the geographic data base of this research. The previous knowledge of the spectral behavior of the natural or artificial targets, and the use of algorithms of Processing of Digital images (DIP), it facilitates the interpretation task sufficiently and searchs of new information on the spectral level. Use as background these data, was generated a varied thematic cartography was: Maps of Geology, Geomorfológicals Units soils, Vegetation and Use and Occupation of the soil. The crossing in environment SIG, of the above-mentioned maps, generated the maps of Natural and Vulnerability envirionmental of the petroliferous fields of I Canto do Amaro and Alto da Pedra-RN, working in an ambient centered in the management of waters and solid residuos, as well as the analysis of the spatial data, making possible then a more complex analysis of the studied area

Sistema de controle de escoamento de gás natural em dutos de distribuição com detecção de vazamentos utilizando redes neurais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Proposta de gerenciamento de dados para monitoramento de saúde estrutural utilizando redes de sensores ópticos FBG

Devido às suas características únicas, redes de sensores ópticos têm encontrado aplicação em muitos campos, como em Engenharia Civil, Engenharia Geotécnica, Aeronáutica, Energia e Indústrias de Petróleo & Gás. Soluções de monitoramento baseadas nessa tecnologia têm se mostrado particularmente rentáveis e podem ser aplicadas às estruturas de grande porte, onde centenas de sensores devem ser implantados para medições a longo prazo de diferentes parâmetros mecânicos e físicos. Sensores baseados em Grades de Bragg em fibra (FBGs) são a solução mais comumente utilizada no Monitoramento de Saúde Estrutural (SHM) e as medições são realizadas por instrumentos especiais conhecidos como interrogadores ópticos. Taxas de aquisição cada vez mais elevadas têm sido possíveis utilizando interrogadores ópticos mais recentes, o que dá origem a um grande volume de dados cuja manipulação, armazenamento, gerenciamento e visualização podem demandar aplicações de software especiais. Este trabalho apresenta duas aplicações de software de tempo real desenvolvidas para esses fins: Interrogator Abstraction (InterAB) e Web-based System (WbS). As inovações neste trabalho incluem a integração, sincronização, independência, segurança, processamento e visualização em tempo real, e persistência de dados ou armazenamento proporcionados pelo trabalho conjunto das aplicações desenvolvidas. Os resultados obtidos durante testes em laboratório e ambiente real demonstraram a eficiência, robustez e flexibilidade desses softwares para diferentes tipos de sensores e interrogadores ópticos, garantindo atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade dos dados persistidos pelo InterAB e apresentados pelo WbS.

Sensores de amônia à base de polianilina preparados com impressora jato de tinta

Neste trabalho, apresenta-se o desenvolvimento de um sensor de gás amônia sobre substrato de papel, impresso por jato de tinta térmico. Para a realização do trabalho formulou-se uma “tinta”4 de polianilina (PANI), adequada para uso na impressora térmica. Neste tipo de impressão, é necessário que a tinta de PANI seja preparada de forma que a maior parte do seu volume seja de água. A PANI, em seu estado desdopado, foi dissolvida em n-metil-2-pirrrilidona (NMP), e com a adição de água em determinadas condições de preparo e proporção, foi possível formar uma tinta de PANI/NMP/H2O estável e adequada para o uso na impressora térmica, podendo-se assim depositar filmes de PANI sobre substratos flexíveis, como por exemplo, diversos tipos de papéis. Neste trabalho, tintas de PANI foram depositadas sobre papel comum (sulfite) e papel fotográfico (glossy). A caracterização morfológica, por microscopia ótica, indicou que a qualidade dos filmes foi satisfatória em termos de uniformidade e homogeneidade. A resistividade de superfície dos filmes de PANI, sobre substratos de papel sulfite e fotográfico, é da ordem de 1x109 / , quando desdopado, e 1x104 / , quando dopado com vapor de ácido clorídrico (HCl). As caracterizações elétricas AC sugerem que os filmes de PANI desdopados, sobre ambos os substratos, se comportam similarmente a um circuito equivalente RC, formado por um resistor e um capacitor em paralelo. Entretanto, após a dopagem tal representação deixa de ser válida. Medidas elétricas...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)