Nova Interface de Comunicação para Equipamento de Análises a Temperatura Programada

Added by Roger Kober 3 months ago

Proposta:

Desenvolver nova interface de comunicação entre um equipamento para análises de catalisadores sólidos a temperatura programada e computadores modernos,com auxílio do Arduino. O equipamento em questão encontra-se do Laboratório de Reatividade e Catálise do Instituto de Química da UFRGS, e atualmente somente se comunica com computadores antigos, sendo os dados coletados disponibilizados apenas via disquetes. Tem-se como objetivo, então, a elaboração de uma plataforma que possibilita a comunicação entre o equipamento e computadores modernos via USB, utilizando o Arduino para tal finalidade.

Análises de Catalisadores a Temperatura Programada:

O equipamento utilizado para análises a temperatura programada fornece dados através do controle e medição da temperatura da amostra de catalisador analisada, e através da avaliação da composição do gás de saída da amostra de catalisador. A composição deste gás é avaliada através de um detector de condutividade térmica, que tem como princípio de funcionamento a utilização de um circuito de ponte de Wheatstone que apresenta resistores com resistência dependente da temperatura.

A análise consiste da passagem de um gás através de uma amostra de sólido, reagindo com este, de forma que a composição deste gás varie com o tempo. O gás que atravessa o sólido analisado passará por um dos lados da ponte de Wheatstone, enquanto do outro lado há a passagem de um gás de referência com composição conhecida. Com o controle correto das variáveis relacionadas ao sistema de detecção, a variação da temperatura e, por consequência, da resistência dos resistores em contato com o gás que passa pelo sólido será devido à variação da condutividade térmica deste gás, que é alterada pelo mudança de sua composição. Portanto, a variação da composição do gás é avaliada através da medida da diferença de potencial entre os divisores de tensão da ponte de Wheatstone. O controle de temperatura, por outro lado, é realizado pela medição da temperatura com um termopar, sendo a amostra de sólido aquecida a uma taxa constante (e conhecida) em um forno. São obtidas, ao final da análise, dados de mV e temperatura em função do tempo, permitindo a obtenção de dados da composição do gás em função da temperatura. Este equipamento pode ser utilizado para análisdes de Redução a Temperatura Programada, empregando hidrogênio (e argônio), Oxidação a Temperatura Programada, empregando oxigênio (e hélio) e Dessorção a Temperatura Programada (empregando amônia, por exemplo).

Sabendo destes fatos, se pretende utilizar o Arduino para a aquisição dos dados vindos da ponte de Wheatstone e do termopar, para que sejam salvos em computadores modernos e utilizados posteriormente para a realização dos cálculos necessários.

Etapas
1) Adquirir conhecimento sobre o funcionamento do Arduino, programação e noções básicas de eletrônica
2) Entendimento em maior detalhes do funcionamento do equipamento em questão e precisão necessária na análise
3) Aplicação do circuito e software desenvolvidos.

TCD.jpg - Figura representando o detector de condutividade términca (ponte de Wheatstone) (99.2 kB)

Entradas_de_gás.jpeg - Entradas dos gases usados na análise (97.6 kB)

Ponte_de_Wheatstone.jpeg - Local onde se encontra o detector de condutividade térmica (ponte de Wheatstone) (70.3 kB)

Placa_Interna.jpeg - Placa interna (90.5 kB)

Ponte_de_Wheatstone2.jpeg - Local onde se encontra o detector de condutividade térmica (ponte de Wheatstone) (75.4 kB)