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CPGEI (Doutorado): Marianne Sumie Kawano-07/10/15

Defesa Pública de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 07/10/2015
das 13h20 até 17h20
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Profa. Marcia Muller
Participantes Profa. Marcia Muller, Dra. Orientadora - UTFPR
José Luis Fabris, Dr. Co-orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Profa. Marcia Muller, Dra. Presidente - UTFPR
Prof. Rogério Nunes Nogueira, Dr. - IT-PT
Prof. Aleksander Sade Paterno, Dr. - UDESC
Prof. Jean Carlos Cardozo da Silva, Dr. - UTFPR
Profa. Ilda Abe, Dra. - UTFPR
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Aplicação de Transdutores óticos para monitoração da qualidade de biocombustíveis

Resumo: Nesse trabalho foram avaliadas amostras de biocombustíveis (biodiesel de soja e etanol) em diferentes situações, a fim de detectar a não conformidade dos mesmos de acordo com especificações estabelecidas pelo órgão regulamentador. Para tanto, foram utilizados dispositivos óticos baseados em rede de período longo em cascata (CLPG), os quais serviram como transdutores de índice de refração para avaliar as substâncias. Para as medições de misturas entre biodiesel de soja e óleo de soja comercial, foi avaliado o desempenho do sensor ótico ao longo de toda a faixa de concentração de óleo em biodiesel (0 – 100%) e, as características metrológicas foram calculadas para três faixas de operação do sistema, abrangendo diferentes faixas de concentrações. Para as faixas 1 a 3, a sensibilidade variou de 0,06 – 0,30 nm / % v/v e a resolução de 0,17 a 0,03 % / v/v. Com o intuito de comparar resultados, as mesmas amostras de biodiesel-óleo foram avaliadas com técnicas de ultrassom, obtendo para esse, sensibilidade de 0,70 m/s / % v/v e resolução de 0,4 %. Foram também avaliadas misturas entre biodiesel de soja e metanol e a resposta do sensor ótico para essas misturas apresentou resolução de 0,007 – 0,001 % / v/v. Em seguida, o sensor ótico foi empregado na avaliação de amostras de etanol em diferentes situações. A resposta do sensor para a avaliação de misturas etanol e metanol apresentou resolução de 0,19 % / v/v, enquanto que, a avaliação dessas mesmas substâncias utilizando o ultrassom, apresentou resolução de 0,26 % / v/v. Outra situação analisada com o sensor ótico, para a análise da conformidade do etanol combustível, foram as amostras apresentando misturas ternárias (etanol-metanol-água) em que, primeiramente fez-se necessária a avaliação dessas misturas por meio de um refratômetro de Abbe e medidas de densidade. Os resultados encontrados apresentaram-se promissores quando relacionando os dados refratométricos em relação às densidades obtidas para cada amostra analisada, uma vez que, apenas um desses parâmetros não seria capaz de identificar a conformidade do produto. Foi possível então determinar, dentre todos os resultados, uma região de conformidade para o etanol combustível.
Palavras-chave: Redes de período longo, redes de período longo em cascata, biodiesel, etanol, metanol.

Application of optical transducers for biofuels quality monitoring.

Abstract: In this study biofuel samples (biodiesel from soybeans and ethanol) were evaluated in different situations in order to detect the non-conformity of products according to specifications established by the regulatory body. To this end, were used optical devices based on cascaded long period grattings (CLPG), which served as refractive index transducers to evaluate the substances. For measurements of mixtures of soybean beiodiesel and commercial soybean oil was evaluated the performance of the optical sensor over the whole range of biodiesel oil concentration (0 - 100%) and the metrological characteristics were calculated for three tracks system operation, comprising different concentration ranges. To the ranges 1 through 3, the sensitivity ranged from 0.06 - 0.30 nm /% v / v and resolution of 0.17 to 0.03% / v / v. In order to compare results, the same samples of biodiesel, were assessed by ultrasound techniques for obtaining this, a sensitivity of 0.70 m / s /% v / v and resolution of 0.4%. Were also evaluated mixtures of soybean biodiesel and methanol and the response of the optical sensor for these mixtures showed resolution of 0.007 - 0.001% / v / v. Then, the optical sensor has been employed in the assessment of ethanol samples in different situations. The sensor response for the assessment of ethanol and methanol mixtures showed resolution of 0.19% / v / v, while the evaluation of these substances by using the same ultrasound showed resolution of 0.26% / v / v. Another situation analyzed with optical sensor for the analysis of the conformity of fuel ethanol were samples showing ternary mixtures (ethanol-methanol-water) in that first it was necessary to evaluate these mixtures by a refractometer Abbe and density measurements. The results presented are promising when relating the refractometric data regarding density obtained for each sample analyzed, since only one of these parameters would not be able to identify the product conformity. It was then possible to determine, among all results, a compliance region for ethanol fuel.
Keywords: Long Period Gratings, cascaded long period gratings, biodiesel, ethanol, methanol.

Lista de publicações:

KAWANO, M. S.; HEIDEMANN, B. R.; CARDOSO, T. K. M.; POSSETTI, G. R. C.; KAMIKAWACHI, R. C.; MULLER, M.; FABRIS, J. L. Tailoring fiber sensors for assessment of highly refractive fuels. Applied Optics, v. 51, p. 2015-2022, 2012.

KAWANO, M. S. ; KAMIKAWACHI, R. C.; Fabris, J. L.; Muller, M. Thermally assisted sensor for conformity assessment of biodiesel production. Measurement Science & Technology, v. 26, p. 025103, 2015.

KAWANO, M. S. ; CARDOSO, T. K. M. ; POSSETTI, G. R. C.; KAMIKAWACHI, R. C.; FABRIS, J. L. ; MULLER, M . Sensing biodiesel and biodiesel - petrodiesel blends. In: OFS 22 - International Conference on optical fiber sensors , Beijing. Proc. of SPIE, v. 8421. p. 1-4, 2012.

KAWANO, M. S. ; KAMIKAWACHI, R. C.; FABRIS, J. L. ; MULLER, M. Fiber optic sensor for methanol quantification in biodiesel. In: OFS23 - 23rd International Conference on Optical Fibre Sensors, Santander. Proc. of SPIE, 2014. v. 9157. p. 91578Z-1-91578Z-4, 2014.

KAWANO, M. S.; POSSETTI, G. R. C.; CORADIN, F. K.; MULLER, M.; FABRIS, J. L. Transdutor ótico para medição de salinidade em água doce. In: 15º SBMO - Simpósio brasileiro de microondas e optoeletronica e 10º CBMAG - Congresso brasileiro de eletromagnetismo. Anais. João Pessoal, v. 1, p. 1-4, 2012.

KAWANO, M. S.; HEIDEMANN, B. R.; RASIA, R. S.; OFUCHI, C. Y.; NEVES JUNIOR, F.; ARRUDA, L. V. C.; MULLER, M.; FABRIS, J. L. Estudi da aplicabilidade de sensores ótico e de ultrassom na avaliação de misturas metanol - etanol. In: 16º SBMO - Simpósio brasileiro de microondas e optoeletronica e 11º CBMAG - Congresso brasileiro de eletromagnetismo. Anais. Curitiba, v. 1, p. 1-4, 2014.

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