Desenvolvimento e teste de um fotômetro para quantificação simultânea de etanol e metanol em gasolinas utilizando comprimentos de onda discretos no infravermelho próximo
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Resumo
Resumo: A concentração de um constituinte em uma mistura pode ser determinada medindo-se parâmetros ópticos a partir de uma amostra, em diferentes comprimentos de onda Em seguida, um modelo matemático multivariado pode ser utilizado para relacionar a concentração de interesse com os dados ópticos medidos Normalmente, equipamentos caros e com sistemas ópticos complexos são requeridos para medir os dados ópticos com elevada resolução espectral e em uma faixa ampla do espectro Por outro lado, quanto menor o número de variáveis espectrais necessários para compor um modelo satisfatório, mais simples e barato se torna o sistema optoeletrônico do instrumento Este trabalho apresenta o projeto, desenvolvimento e teste de um fotômetro baseado em LEDs e em filtros ópticos de interferência para quantificar, simultaneamente, as concentrações de etanol e metanol em gasolinas comerciais, em misturas ternárias, por meio de comprimentos de onda discretos no infravermelho próximo Realiza-se uma análise crítica de diferentes abordagens identificadas na literatura para calcular as variáveis preditoras do modelo a partir da medição e do processamento das informações ópticas Devido às semelhanças físico-químicas entre o metanol e o etanol, os espectros de absorbâncias dos dois álcoois são muito semelhantes, o que dificulta a sua diferenciação Também, a composição da gasolina possui uma variabilidade natural, o que corresponde a uma fonte de variância nos sinais analíticos que não está associada à mudança nas concentrações de interesse Por isso, para que os modelos matemáticos de medição sejam viáveis na prática, realizou-se um estudo espectral para determinar os comprimentos de onda mais adequados para compor os modelos, considerando a variabilidade natural da gasolina Para avaliar as performances de predição dos modelos, desenvolveu-se um método de validação independente que emprega um grupo de amostras derivadas do conjunto de calibração e outro grupo de amostras com matrizes independentes do grupo de calibração, a fim de se obter uma estimativa da real capacidade preditiva futura do instrumento O instrumento construído é composto por seis LEDs infravermelhos e oito filtros ópticos de interferência Resultados experimentais mostraram que os modelos desenvolvidos por Regressão Linear Múltipla (MLR) com sete variáveis espectrais permitem quantificar as concentrações dos álcoois com incertezas menores do que 3 % do volume
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Palavras-chave
Engenharia elétrica, Espectroscopia de infravermelho, Calibração, Álcool, Electric engineering, Infrared spectroscopy, Calibration, Alcohol