Desenvolvimento de um sistema de monitoração de fluidos baseado em espectroscopia de impedância

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Leitzke, Juliana Padilha
• Orientador(a): Silva, Marco José da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• Palavras-chave em Português: Impedância (Eletricidade); Detectores; Software - Desenvolvimento; Medição; Simulação (Computadores); Engenharia elétrica; Impedance (Electricity); Detectors; Computer software - Development; Mensuration; Computer simulation; Electric engineering
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1011

Em diversas aplicações industriais é necessário o monitoramento do comportamento de fluidos, como por exemplo, a análise da cinética de reações químicas ou a investigação de escoamentos com múltiplos constituintes (comum em atividades de exploração e produção de petróleo). A espectroscopia de impedância, ou seja, a determinação da impedância elétrica de substâncias em diversas frequências é uma técnica frequentemente utilizada em química analítica para investigação de substâncias. No entanto, em processos industriais essa técnica ainda encontra pouco uso. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de um sistema simples e de baixo custo de espectroscopia de impedância com potencial de aplicação em atividades industriais. Foram primeiramente revisadas as diversas técnicas para obtenção do espectro de impedância. Para a implementação, optou-se pela utilização do sinal discreto sequencial senoidal aliado ao circuito amplificador de transimpedância para monitoração de fluidos. Foi também utilizado um sensor planar interdigital para interrogação das substâncias. O sistema desenvolvido consiste em um painel de controle no computador conectado a um gerador de sinais e a uma placa de aquisição de dados. O sinal do gerador é aplicado ao sensor com a substância em análise, sendo o outro eletrodo do sensor conectada ao amplificador de transimpedância, que é conectado ao demodulador, onde então a informação é lida pela placa de aquisição de dados. Para validação do sistema, realizaram-se medidas com resistores e capacitores e diversas substâncias, tais como ar, água deionizada, etilenoglicol, isopropanol e óleo. Também foi medido gelo, substância que, ao contrário das outras estudadas, apresenta o fenômeno de relaxação nas frequências analisadas. Em comparação com valores teóricos, os resultados do sistema se mostraram apropriados para que seja possível identificar diferentes fluidos, por meio da medição da resposta em frequência da impedância dessas substâncias.