Desenvolvimento de Analisador de CO para uso em...
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Desenvolvimento de Analisador de CO2
para uso em Biofiltros
André Luis Casara
Orientador: Luis Fernando Espinosa Cocian
Universidade Luterana do BrasilUlbra
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Introdução
Ex: aterros sanitários é quase inexistente o controle e remediação dos gases poluentes.
Aterro sanitário de lixo urbanoFonte : ABNT - 23/7/2010
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Introdução
Processos biológicos são considerados de baixo custo para remoção de poluentes atmosféricos(Gonçalves,2004).
A biofiltragem é bem sucedida quando são conhecidos e entendidos os processos biológicos (Cookson,1995).
Rede de dreno de gases em aterro sanitário
Fonte: Portal ClickUsina de Biogás em SP
Fonte: Portal Olhar Digital
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Introdução
Biofiltragem: Microrganismos degradam substâncias tóxicas gasosas (Janke,2002):
Biomassa Microbiana+Substrato = Biomassa Microbiana + CO2 + H2O
Gráfico de Crescimento de Biomassa Microbiana
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Objetivo
Desenvolver um analisador de CO2 através de uma interface de aquisição de dados que visa auxiliar no estudo do crescimento microbiano de um biofiltro
Biofiltro: remoção de poluentes.
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Metodologia - Biofiltro
Compressor
Gás de cozinha
Misturador degases
Dosadorcaldo nutritivo
e água
Sensor detemperaturae aquecedor
Válvulas de fluxo
Biofiltro
Sensor de CO2
Estação de aquisicão de
dados e controlador
PC
Compressor
Gás de cozinha
Misturador degases
Dosadorcaldo nutritivo
e água
Sensor detemperaturae aquecedor
Válvulas de fluxo
Biofiltro
Sensor de CO2
Estação de aquisicão de
dados e controlador
PC
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Metodologia
1-Compressor2-Gás de Cozinha3-Estufa com Biofiltro4-Válvulas de Fluxo5-Circuitos Eletrônicos6-Fonte de
Alimentação7-Dosador de Caldo
Nutritivo1
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4
5
6
7
6
7
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Metodologia
Caldo nutritivo: – 2 l de água em 18 g de pó nutriente (Nutrient Broth).
Fluxo de ar– 185 ml/min
Temperatura– 35 0C
Inoculação de comunidade de microrganismos– Desconhecida
Período do experimento– 24h
Aquisições– períodos de 1 segundo
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Diagrama em Blocos do Hardware
Sensor CO 2 Amplificador Conversor A/D
Microcontrolador
Serial RS232
PC
Relé 1Dosador de
Caldo Nutritivo
Relé 2Remoção da
Biomassa Celular
SensorTemperatura
Sensor CO 2 Amplificador Conversor A/D
Microcontrolador
Serial RS232
PC
Relé 1Dosador de
Caldo Nutritivo
Relé 2Remoção da
Biomassa Celular
SensorTemperatura
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Placa Condicionadora de Sinal dos Sensores
V25 V
GND
U2B5
6
11
4
7V30.24 V
GND
GND
R3
10kΩ R4
2.7kΩ
GND
GND
5
R6
10kΩR5
100Ω
6 Conversor A/D PIC16F916
8
4
1
GND
GND
GND
V25 V
R2
1MΩ10%
R1
150kΩ10%
GND
GND
GND
U2A
LM324N
3
2
11
4
1
U2B
LM324N
5
6
11
4
7
2
V30.24 V
3
GNDGNDGND
4
GND
GND
R3
18kΩ R410kΩ
GND
GND
5
C1100nF
R6
10kΩ
R756kΩ
GND GND GNDGND
R5
8.2kΩ
6 7 Conversor A/D PIC16F916
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LM35
MG811 (CO2)
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Hardware Desenvolvido
1- Placa Principal
2-Placa Condicionadora de sinal dos sensores de CO2e temperatura
3-Placa pré-amplificadora do sensor CO2
1
2
3
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Diagrama em Blocos do Software
Objeto Serial Painel Principal
Banco de Dados
Objeto Gráfico
Tabela Local
Objeto Serial Painel Principal
Banco de Dados
Objeto Gráfico
Tabela Local
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Etapas do Crescimento Microbiano Adquiridas
1-Fase LAG duração 12h, 2-Fase LOG duração 5h 3-Fase ESTABILIZAÇÃO duração 2h 4-Fase LETAL no final do experimento
12
3
4
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Equação Empregada Sensor CO 2
)*/())*(2(2)( TREcEMFFeCOP −−=
))*((()10/Re/*((29,752)( ãoamplificaçAvsensorVobitsdAsoluçãoVccVadeCOP −−−−−−=
))21,18*325,0())1023/5*(*((29,752)( mVVVadeCOP −−=
R=8,315 J. K-1. mol-1
T=308,2 K (350 C)F= 96485 C . mol-1
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Resultados CO 2 calculado a partir dos dados adquiridos.
0
20
40
60
80
100
120
1 2246 4491 6736 8981 11226 13471 15716 17961 20206 22451 24696 26941
Tempo (s)
Log
(Pco
2)
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Resultados Monitoramento Temperatura
Duração Experimento: 24h
Média Aritmética = 34,95 OC; Desvio Padrão = 0,33 OC;
Erro Padrão = 0,00149 OC; N. Amostral = 49182;
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Conclusões
Foi desenvolvido um analisador de CO2 através de uma interface de aquisição de dados;
Analisador : funcional , pois os resultados obtidosrepresentam os padrões já verificados em outrosestudos (e.g. Janke, 2002);
Ferramenta auxiliar no estudo do crescimento microbiano em biofiltros, com a função de remover poluentes.
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Referências
GONÇAVES, Cristina Maria da Silva. Estudos de biodegradação de COV´s e aplicação na torre biológica de pratos. 2004. Dissertação submetida a Universidade do Minho.
JANKE, H. D. Umweltbiotechnik . Eugen Ulmer Gmb & Co,2002
COOKSON, John T. Bioremediation engineering-desing and application . New York: Mc Graw-HillInc.1995