Partícula de Monóxido de Carbono
O monóxido de carbono (CO) é um dos principais poluentes do ar. Trata-se de um gás inodoro, incolor e insípido, que pode se originar tanto de processos naturais quanto de atividades humanas. A maior parte das emissões de CO provém de ações humanas, sendo os principais exemplos a geração de energia em usinas termelétricas, atividades das indústrias químicas, processos de refino de petróleo e, principalmente, a emissão de veículos automotores.
O monóxido de carbono é um gás derivado da queima incompleta de combustíveis fósseis (carvão vegetal e mineral, álcool, gasolina, querosene e óleo diesel).
O maior perigo do monóxido de carbono decorre de sua capacidade, quando inalado, de complexar fortemente com a hemoglobina do sangue, prejudicando sua capacidade de transportar oxigênio para as células.
A exposição a concentrações muito altas de CO resulta em dores de cabeça, fadiga, perda de consciência e, eventualmente, morte (se tal exposição é mantida por longos períodos).
Parametros do AR segundo a CONAMA O monóxido de Carbôno é um dos mais perigosos poluentes do ar capaz de prejudicar o ambiente e colocar em risco a Saúde humana. Segundo O CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) Algumas das principais diretrizes sobre a emissão de CO São:
Padrões de Qualidade do Ar: O CONAMA estabelece limites para a concentração de monóxido de carbono no ar, visando proteger a saúde pública. O Padrão Primário de Qualidade do Ar para o CO, segundo a Resolução CONAMA nº 491/2018, define que a concentração de CO não deve ultrapassar:
- 9 ppm (partes por milhão) em um período de 8 horas.
- 35 ppm em um período de 1 hora.
Emissão Veicular: Existem regulamentos específicos do CONAMA para controlar a emissão de CO por veículos automotores. A Resolução CONAMA nº 418/2009, por exemplo, estabelece que veículos em circulação devem atender a limites máximos de emissões de CO, definidos de acordo com o tipo e ano de fabricação do veículo. Esses limites são verificados durante a Inspeção Veicular Ambiental.
O Que Será Desenvolvido para Resolver o Problema
Sensor de (CO) monóxido de Carbono será um mecanismo responsável por alertar o motorista se está a níveis altos da presença de (CO) no interior do Carro, esta é uma solução simples para evitar acidentes por intoxicação causadas por essa Substância.
O teste será implementado por um protótipo do sensor e serão utilizadas as placas Arduino, placa de controle de carga , o sensor de CO, uma bateria de lítio e outras peças eletrônicas controladas através da programação Arduino em C.
Comportamento do detector do Sensor
O MQ-7 utiliza um material semicondutor sensível a gases, como o dióxido de estanho (SnO₂), que reage quimicamente com o monóxido de carbono e outros gases redutores, causando uma mudança em suas propriedades elétricas.
O sensor utiliza o composto de dióxido de estanho (SnO₂), um semicondutor tipo n, que altera sua resistência elétrica em resposta a gases como o monóxido de carbono (CO). A detecção ocorre através de uma série de reações químicas de oxidação e redução na superfície do sensor, que resultam na mudança de condutividade elétrica.
| Partículas químicas | Reações |
|---|---|
| Dióxido de Estanho (SnO₂) | Material de natureza semicondutor que é sensível a gases redutores (como CO) e oxidantes ( O₂). |
| Oxigênio (O2, Adsorvido) | O oxigênio é adsorvido na superfície do Dióxido de Estanho e se liga, formando espécies de oxigênio carregadas negativamente (O²⁻, O⁻, O₂⁻). |
| Monóxido de Carbono (CO) | Um gás incolor e inodoro que, quando presente, reage com o oxigênio adsorvido na superfície do SnO₂ |
Quando o sensor está em um ambiente normal (sem CO), o oxigênio do ar é adsorvido na superfície do SnO₂ e captura elétrons do material, formando íons de oxigênio adsorvidos:
Quando o monóxido de carbono (CO) está presente no ambiente e entra em contato com o material sensor aquecido, ele reage com o oxigênio adsorvido na superfície do SnO₂.
- O CO é um gás redutor e, ao reagir com o oxigênio adsorvido, ele libera elétrons de volta para a rede cristalina do SnO₂.
- Isso reduz a barreira potencial e, consequentemente, diminui a resistência elétrica do sensor, o que será medido eletronicamente. A mudança na resistência elétrica é diretamente proporcional à concentração de monóxido de carbono presente no ambiente.
| Temperatura | Comportamento |
|---|---|
| (~200°C): | O sensor é aquece a essa temperatura e queima os contaminantes para renovar a superfície do sensor. O oxigênio é adsorvido novamente na superfície do SnO₂. |
| (~50°C): | O sensor é resfriado para uma temperatura em que a adsorção de CO é mais eficiente. Nesta fase que o CO reage com o oxigênio adsorvido para liberar elétrons e alterar a resistência do sensor. |
A leitura da concentração de CO pelo sensor é uma conversão de resultados dependendo da tensão elétrica
Onde, V é a tensão de saída, m é a sensibilidade do sensor, C representa a partícula e interpretação e deslocamento.
Conversão da Tensão em valor de concentração
Medição de ppm (partes por milhão) no ar
Onde α representa o Coeficiente de correção para a temperatura, β Coeficiente de correção para a umidade, ΔT Variação da temperatura e ΔH variação da humidade. O sensor pode ter um pequeno ruído de sinal, que precisa ser filtrado. Estatísticas como média ou desvio padrão podem ser utilizadas para suavizar as leituras
Onde V são as leituras de tensão e N número de amostras.