Sensores em fibra ótica para avaliação de combustíveis líquidos

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a aplicabilidade de sensores em fibra ótica baseados em redes de período longo como ferramentas para avaliar combustíveis líquidos. O estudo pautou-se em investigação experimental e no levantamento das principais características metrológicas dos sensores, incluindo a estimativa de incertezas segundo diretrizes recomendadas por organizações internacionais de padronização. Nesse sentido, investigou-se o desempenho dos sensores na determinação do teor de etanol presente em misturas etanol-gasolina. Os resultados obtidos mostraram que concentrações de etanol foram mensuradas nessas misturas com resolução de até 0,14% v/v. Adicionalmente, avaliaram-se os comportamentos dos sensores na identificação do teor de etanol em misturas etanol-água e propuseram-se dois métodos para que tais determinações fossem unívocas para toda a faixa de concentração de etanol. Nessa aplicação foi possível medir concentrações de etanol com resolução de até 0,17% v/v. Os sensores foram ainda empregados nas avaliações de biodiesel, de óleo de origem e de óleo diesel presentes em misturas binárias e homogêneas. Para tanto, três métodos foram desenvolvidos com o intuito de superar as limitações impostas pelos elevados índices de refração dessas substâncias, possibilitando quantificações sem demandar segregação de componentes ou fibras óticas especiais. Dessa maneira, viabilizou-se a identificação de teores de biodiesel em misturas biodiesel-óleo diesel com resolução de até 0,05% v/v. Por fim, implementou-se um método de interrogação de redes de período longo a partir da leitura de sinais de reflexão disponibilizados por uma rede de Bragg, o qual foi utilizado para avaliar misturas contendo óleo de origem e biodiesel. Nesse caso, as determinações dos teores de óleo foram realizadas com resolução de 0,10% v/v.This work shows a study about the applicability of optical fiber sensors based on long period gratings as tools for assessment of liquid fuels. The study was based on both experimental research and evaluation of the main metrological characteristics of the sensors, including the estimative of uncertainties according to guidelines recommended by international organizations for standardization. In a sense, it was evaluated the performance of sensors for determining the ethanol concentration in ethanol-gasoline blends. The results obtained showed that ethanol concentrations were measured in these mixtures with resolution up to 0.14% v/v. The use of the sensors to measure ethanol in ethanol-water blends was also investigated and two methods were proposed to establish the ethanol content without ambiguity for the whole ethanol concentration range. In this application it was possible to measure ethanol concentrations with resolution up to 0.17% v/v. Optical fiber sensors were also employed for evaluating biodiesel, vegetable oil and petrodiesel concentrations in binary and homogeneous mixtures. Three methods were developed in order to overcome the drawbacks imposed by the high refractive indices of these substances, allowing quantifications without requiring segregation of components or specialty optical fibers. Biodiesel concentrations could be identified in biodiesel-petrodiesel blends with resolution up to 0.05% v/v. Finally, an alternative method to interrogate long period gratings that employs the reflection provided by a fiber Bragg grating was implemented to evaluate mixtures of vegetable oil and biodiesel. In this case, oil concentrations were determined with resolution of 0.10% v/v