@MastersThesis{Mendes:2019:EsCoDa,
author = "Mendes, Camila Porto",
title = "Estudo da confiabilidade de dados de umidade relativa por sensores
de cer{\^a}mica porosa para o Sistema Brasileiro de Coleta de
Dados Ambientais",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2019",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2019-03-14",
keywords = "Sensor de umidade do ar, sensor cer{\^a}mico poroso de TiO2-ZrO2,
plataforma de Coleta de Dados Ambientais (PCDs),
caracteriza{\c{c}}{\~a}o de sensores de umidade, humidity
sensors, porous ceramic sensors of TiO2-ZrO2, environmental Data
Collection Platforms (DCP’s), characterization of humidity
sensors.",
abstract = "O monitoramento e controle da umidade relativa do ar (UR) s{\~a}o
fundamentais para diversos setores, tais como o agr{\'{\i}}cola,
em processos industriais, na {\'a}rea m{\'e}dica, para
sa{\'u}de humana e para defesa civil. No Brasil, al{\'e}m das
condi{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas t{\'{\i}}picas de um
pa{\'{\i}}s tropical existe tamb{\'e}m uma maior
incid{\^e}ncia de radia{\c{c}}{\~o}es ionizantes provenientes
dos raios c{\'o}smicos devido a Anomalia Magn{\'e}tica do
Atl{\^a}ntico Sul (AMAS). Os elementos sensores cer{\^a}micos
atendem aos requisitos de confiabilidade, versatilidade, custo
baixo, facilidade na integra{\c{c}}{\~a}o com sistemas
eletr{\^o}nicos de controle, al{\'e}m de apresentar maior
in{\'e}rcia qu{\'{\i}}mica e melhor resist{\^e}ncia
mec{\^a}nica do que os polim{\'e}ricos. O objetivo deste
trabalho foi realizar uma an{\'a}lise comparativa de dados
obtidos por sensores cer{\^a}micos de monitoramento de umidade do
ar em rela{\c{c}}{\~a}o {\`a} reprodutibilidade na
confec{\c{c}}{\~a}o e a confiabilidade das medi{\c{c}}{\~o}es
dos valores de varia{\c{c}}{\~a}o da capacit{\^a}ncia em
fun{\c{c}}{\~a}o da temperatura ambiente. A an{\'a}lise da
confiabilidade dos dados obtidos foi feita via tratamentos
estat{\'{\i}}sticos dos dados. Para isso, foi necess{\'a}rio
documentar cada etapa, desde o processamento, a
sinteriza{\c{c}}{\~a}o e a confec{\c{c}}{\~a}o dos elementos
sensores. Neste trabalho, o elemento sensor cer{\^a}mico poroso
foi obtido pela mistura de 1:1 em mol dos p{\'o}s comerciais de
zirc{\^o}nia monocl{\'{\i}}nica com tit{\^a}nia
rut{\'{\i}}lia, os quais foram compactados com 100 MPa e
sinterizados nas temperaturas de 900, 1000 e 1100 °C. A
caracteriza{\c{c}}{\~a}o dos p{\'o}s precursores e da mistura
foi feita atrav{\'e}s da t{\'e}cnica de difratometria de raios X
(DRX), para a identifica{\c{c}}{\~a}o das fases cristalinas, da
t{\'e}cnica de microscopia eletr{\^o}nica de varredura de alta
resolu{\c{c}}{\~a}o (MEV-FEG) para an{\'a}lise das
caracter{\'{\i}}sticas morfol{\'o}gicas e das microestruturas
dos p{\'o}s e pela t{\'e}cnica de porosimetria de
nitrog{\^e}nio m{\'e}todo Brunauer-Emmet-Teller (B.E.T.) para
obter a {\'a}rea superficial espec{\'{\i}}fica. A
confec{\c{c}}{\~a}o do elemento sensor foi feita por prensagem
uniaxial de 100 MPa e tratamentos t{\'e}rmicos de
sinteriza{\c{c}}{\~a}o nas temperaturas de 900, 1000 e 1100 °C
ao ar. Os elementos sensores foram caracterizados utilizando DRX,
MEV-FEG, porosimetria de nitrog{\^e}nio m{\'e}todo B.E.T. e
porosimetria de merc{\'u}rio (para a obten{\c{c}}{\~a}o da
distribui{\c{c}}{\~a}o de tamanhos de poros). As cer{\^a}micas
foram montadas na forma de capacitores de placas paralelas,
utilizando filmes de carbono. Ap{\'o}s as montagens destes, foram
feitas caracteriza{\c{c}}{\~o}es em ambiente controlado, que
envolveu o uso de uma c{\^a}mara clim{\'a}tica e de uma ponte
RLC para medi{\c{c}}{\~a}o da capacit{\^a}ncia em
fun{\c{c}}{\~a}o da umidade relativa na faixa de temperatura de
25 a 55 °C. Foram realizadas medi{\c{c}}{\~o}es de
capacit{\^a}ncia e temperatura em ambiente real. Os valores de
umidade relativa foram obtidos utilizando as curvas obtidas em
condi{\c{c}}{\~o}es ambientais controladas (c{\^a}mara
clim{\'a}tica). As an{\'a}lises dos resultados indicaram que os
elementos sensores de cer{\^a}micas sinterizadas em 900 °C
apresentam sensibilidade {\`a} umidade relativa acima de 65 %
para temperaturas ambiente de 35 a 55 °C. Estes elementos sensores
apresentam potencial de utiliza{\c{c}}{\~a}o no monitoramento de
umidade ambiente em florestas tropicais. ABSTRACT: The monitoring
and contol of relative humidity of the air are fundamental for
diverse fields, such as agricultural, industrial process, medical
area, human health and civil defense. In Brazil, besides the
typical climatic conditions of a tropical country there is also a
higher incidence of ionizing radiation from cosmic rays due to
South Atlantic Magnetic Anomaly (AMAS). The ceramic sensing
elements satisfy the reliability requirement, such as,
adaptability, less costbenefit, easy integration with electronic
control systems, in addition to presenting greater chemical
inertness and better mechanical strength than the polymeric. The
main aim of this study was to comparatively analyze data obtained
from ceramic sensors for air humidity monitoring in relation to
reproducibility in the fabrication and measure reliability of the
capacitance change versus room temperature. The data reliability
analysis were made by statistical processing of data. It was
necessary to document each step, from processing, sintering and
confection of sensor elements. In this work, the porous ceramic
sensors elements were obtained by mixing of 1:1 mol of powdered
monoclinic ZrO2 with rutile TiO2, which were compacted with 100
MPa and sintered at 900, 1000 e 1100 °C. The characterization of
the precursor powders and the mixture was made through the
technique of x-ray diffractometry (XRD), for the identification of
crystalline phases, field emission electron microscopy (SEM-FEG)
to the analysis of morphological characteristics and
microstructures of powders, nitrogen sorption technique
Brunauer-Emmet- Teller method (B.E.T.) to obtain the values of
specific surface. The fabrication of the sensing element was made
by uniaxial pressing of 100 MPa and thermal treatments of
sintering at temperatures of 900, 1000 and 1100 °C in the air. The
sensor elements were characterized by XRD, SEM-FEG, nitrogen
sorption technique B.E.T. method and mercury porosimetry
(obtaining the interconnected pore size distribution). The
ceramics were assembled in the form of capacitors in parallel
pellets, by using carbono films and after those, the
characterizations were made in controlled environment, consisted
of climate chambers and one RLC bridge for measuring the
capacitance values versus function of enclosed humidity at the
range of 25 to 55 °C. Capacitance and temperature measurements
were performed in real environment. The air humidity values were
obtained by using the curves obtained under controlled
environmental conditions (climate chambers). The results analysis
indicated that the ceramic sensor elements sintering at 900 °C
showed sensitivity to air humidity above 65 % at ambient
temperatures of 35 to 55 °C. The sensor elements showed potential
for use in monitoring the air humidity in tropical rainforests.",
committee = "Rossi, Jos{\'e} Osvaldo (presidente) and Nono, Maria do Carmo de
Andrade (orientadora) and In{\'a}cio, Miguel Adriano and
Oliveira, Rodrigo de Matos",
englishtitle = "The study of data reliability of air humidity by porous ceramic
sensors to the Brazilian System of Environmental Data Collection",
language = "pt",
pages = "97",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3T6UKNP",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3T6UKNP",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "20 maio 2024"
}