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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dataload.collectionmapped01 - Doutorado - Engenharia Elétricapt_BR
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dc.contributor.advisorFrança, José Alexandre de [Orientador]pt_BR
dc.contributor.authorMoreira, Mauríciopt_BR
dc.contributor.bancaRaimundo Junior, Ivo Miltonpt_BR
dc.contributor.bancaVasconcelos, Flávio Henriquept_BR
dc.contributor.bancaGranziera Junior, Franciscopt_BR
dc.contributor.bancaFrança, Maria Bernadete de Moraispt_BR
dc.coverage.spatialLondrinapt_BR
dc.date.accessioned2024-05-01T11:54:33Z
dc.date.available2024-05-01T11:54:33Z
dc.date.created2020.00pt_BR
dc.date.defesa24.08.2020pt_BR
dc.description.abstractResumo: 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 volumept_BR
dc.description.abstractother1Abstract: The concentration of a constituent in a mixture can be determined by measuring optical parameters of a sample, at different wavelengths Then, a multivariate mathematical model can be used to relate the concentration of interest to the measured optical data Typically, expensive equipment with complex optical systems are required to measure optical data with high spectral resolution and over a wide spectral range On the other hand, the smaller the number of spectral variables needed to compose a satisfactory model, the simpler and cheaper becomes the optoelectronic system of the instrument This work presents the design, development and testing of a photometer based on LEDs and optical interference filters to simultaneously quantify the concentrations of ethanol and methanol in commercial gasolines, in ternary mixtures, using discrete wavelengths in the near infrared A critical analysis of different approaches, identified in the literature, to calculate the predictive variables of the model from the measurement and processing of the optical information is done Due to the physico-chemical similarities between methanol and ethanol, the absorbance spectra of the two alcohols are very similar, which makes their discrimination difficult Also, the gasoline composition has a natural variability, which is a source of variance in the analytical signals that is not associated with variations in the concentrations of interest Therefore, in order to make the mathematical measurement models relevant in practice, a spectral study was carried out to determine the most appropriate wavelengths to compose the models, considering the natural variability of gasoline To evaluate the prediction performances of the models, an independent validation method was developed that employs a set of samples derived from the calibration set and another set of samples with matrices independent from the calibration set, in order to obtain an estimate of the real future predictive ability of the instrument The built instrument consists of six infrared LEDs and eight optical interference filters Experimental results showed that Multiple Linear Regression (MLR) models with seven spectral variables make it possible to quantify the concentrations of the alcohols with uncertainties lower than 3 % in volumept_BR
dc.description.notesTese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Estadual de Londrina, Centro de Tecnologia e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/9282
dc.languagepor
dc.relation.coursedegreeDoutoradopt_BR
dc.relation.coursenameEngenharia Elétricapt_BR
dc.relation.departamentCentro de Tecnologia e Urbanismopt_BR
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.subjectEngenharia elétricapt_BR
dc.subjectEspectroscopia de infravermelhopt_BR
dc.subjectCalibraçãopt_BR
dc.subjectÁlcoolpt_BR
dc.subjectElectric engineeringpt_BR
dc.subjectInfrared spectroscopypt_BR
dc.subjectCalibrationpt_BR
dc.subjectAlcoholpt_BR
dc.titleDesenvolvimento e teste de um fotômetro para quantificação simultânea de etanol e metanol em gasolinas utilizando comprimentos de onda discretos no infravermelho próximopt_BR
dc.typeTesept_BR

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01 - Doutorado - Engenharia Elétrica