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Construção e aplicação de um sistema de baixo custo para a monitoração do gás metano na cidade de Bragança
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Ciências da Terra e do Ambiente | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Igrejas, Getúlio | |
| dc.contributor.advisor | Feliciano, Manuel | |
| dc.contributor.advisor | Frare, Laércio Mantovani | |
| dc.contributor.author | Furst, Leonardo | |
| dc.date.accessioned | 2018-01-04T11:42:37Z | |
| dc.date.available | 2018-01-04T11:42:37Z | |
| dc.date.issued | 2017 | |
| dc.description | Mestrado com dupla diplomação com a Universidade Tecnológica Federal do Paraná | |
| dc.description.abstract | O metano é o maior constituinte do gás natural, cujo transporte no ambiente urbano é realizado por uma extensa rede de condutas subterrâneas, as quais podem apresentar fugas em virtude dos inúmeros acessórios pneumáticos e da inúmeras ligações. Estas fugas, além de representarem uma perda económica para as companhias de distribuição de gás, podem ocasionar graves acidentes envolvendo incêndios e explosões. Ressalta-se também, que o metano é um dos principais gases de efeito de estufa e a sua concentração na atmosfera cresceu rapidamente nos últimos séculos, decorrente principalmente de atividades antropogénicas. Assim, o desenvolvimento de sistemas de baixo custo, elevada precisão e dimensões reduzidas para monitorização de gás metano in situ e em tempo real, torna-se economicamente atrativo em comparação com os robustos analisadores de gás. Neste estudo realizou-se o desenvolvimento e aplicação de um sistema capaz de medir baixas concentrações de metano a partir do uso do sensor de metano TGS2600 - baseado na tecnologia de semicondutores de óxido metálico. A aplicação assentou sobre a plataforma de código aberto Arduino Mega, reunindo também um sensor de pressão atmosférica; um sensor de temperatura e humidade relativa do ar; um módulo GPRS / GPS / GSM para geolocalização e envio dos dados; um ventilador para transporte do ar ao sensor; um módulo micro SD para armazenamento de dados e um ecrã LCD para visualização das medições realizadas em tempo real. O trabalho descreve também a calibração do sensor de metano, a qual demonstrou tratar de um sensor de boa precisão, capaz de detetar variações de metano na gama entre 6,2 ppm e 744 ppm. Realizaram-se também testes preliminares num estábulo de pequenos ruminantes, os quais permitiram observar a resposta do sensor ao metano na presença e ausência dos animais. Verificou-se também a dependência do sensor em relação às variáveis ambientais de temperatura e humidade relativa do ar. Para anular tal dependência, construiu-se um modelo de correção, baseado nas especificações técnicas do sensor, e que se mostrou extremamente necessário para a aquisição de dados fiáveis. Definido o modelo de correção, o sistema foi utilizado para medição de metano próximo a rede de distribuição de gás natural da cidade de Bragança. Embora nos ensaios não tenham identificado nenhum vazamento de metano, o sistema de medição mostrou ser uma solução promissora, facilmente implantável e de baixo custo para detectar metano em baixas concentrações que podem ser exploradas em outros cenários e domínios. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Methane is the largest constituent of natural gas, transported in the urban environment by an extensive network of underground pipelines, which may leak due to the numerous pneumatic accessories and fittings. These leakages, besides representing an economic loss to the gas distribution companies, may cause serious accidents involving fires and explosions. Methane is also one of the main greenhouse gases and its concentration in the atmosphere has grown quickly in the last centuries, mainly due to the anthropogenic activities. Therefore, the development of a low-cost, high-accuracy and small-scale tools and systems are attractive for on-site methane gas monitoring in opposition to the robust gas analyzers. In this work, it was carried out the development and application of a system capable to measuring low concentrations of methane through the use of the TGS260 – a metal oxide semiconductors based sensor. The application was based on the open source platform Arduino Mega, including an atmospheric pressure module; a temperature and relative humidity module; a GPRS/GPS/GSM module for data transfer; a simple DC fan for circulating air to the sensor; a micro SD card module for data storage and an LCD screen for visualization of the measurements in real time. Prior to the application of the system, a calibration of the methane sensor was performed, in which a good accuracy was observed, being able to detect methane variations ranging from 6.2 ppm to 744 ppm. Several preliminary tests were also performed in a small ruminant barn, allow to observe the behavior of the sensor to the methane gas in the presence and absence of the animals, and its dependence to environmental variables, like temperature and relative humidity. In order to eliminate such dependence, a correction model was developed, based on the technical specifications of the sensor, which proved extremely necessary for the acquisition of reliable data. Once the correction model is defined, the monitoring system was applied to measure methane near the natural gas distribution network of Bragança’s city. Althought in the experiments no methane leakage was identified, the metering system showed to be a promising, easily deployable and low cost solution to detect methane at low concentrations that can be exploited in other cenarios and domains. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 201810948 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10198/14875 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | pt_PT |
| dc.subject | Sensor de gás | pt_PT |
| dc.subject | Baixo custo | pt_PT |
| dc.subject | Monitorização | pt_PT |
| dc.subject | Fugas de metano | pt_PT |
| dc.title | Construção e aplicação de um sistema de baixo custo para a monitoração do gás metano na cidade de Bragança | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| person.familyName | Furst | |
| person.givenName | Leonardo | |
| person.identifier.ciencia-id | A41D-C8EF-8809 | |
| person.identifier.orcid | 0000-0002-0313-4915 | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| relation.isAuthorOfPublication | 3f5a5cfc-304b-405b-8d80-64c584bd249e | |
| relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscovery | 3f5a5cfc-304b-405b-8d80-64c584bd249e | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Tecnologia Ambiental | pt_PT |