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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-30092008-173401
Documento
Autor
Nome completo
Lucas Gonçalves Dias Mendonça
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Ibrahim, Ricardo Cury (Presidente)
Morimoto, Nilton Itiro
Torikai, Delson
Título em português
Micro-sensor capacitivo para avaliação da qualidade de combustíveis automotivos.
Palavras-chave em português
Combustíveis veiculares
Sensor
Sistemas microeletromecânicos
Resumo em português
Neste trabalho é proposto um sensor capacitivo do tipo eletrodos interdigitados para avaliação da qualidade de combustíveis automotivos. Os eletrodos interdigitados apresentam algumas características adequadas ao sensor em questão. Entre elas o fato de elevar significativamente a capacitância por apresentar grande quantidade de capacitores em paralelo e de ser uma estrutura possível de se fabricar por processos convencionais de microfabricação. Além disso, esses eletrodos permitem que o combustível preencha seus espaçamentos funcionando como seu dielétrico. Foram feitas modelagens e simulações do sensor para verificação da influência de diversos parâmetros de projeto. Protótipos foram fabricados em substratos de alumina com eletrodos de níquel eletrodepositado. Os eletrodos têm larguras entre 50m e 100m, com espaçamento entre eletrodos tendo valores dessa mesma ordem. O comprimento dos eletrodos é de 800m. A altura dos eletrodos varia entre 20m e 40m. O sensor como um todo tem área em torno de 4cm². Foram realizadas medições com misturas álcool e água, gasolina e álcool, gasolina e querosene entre outras. As caracterizações mostraram bons resultados comprovando a validade do princípio proposto. O sensor se mostrou capaz de detectar os tipos de adulteração mais comuns no Brasil, adição de água ao álcool combustível e adição solventes orgânicos ou de álcool além do permitido à gasolina.
Título em inglês
Capacitive microsensor for evaluation of the quality of automotive fuels.
Palavras-chave em inglês
Fuel adulteration
Fuel sensor
MEMS
Microelectromechanical systems
Resumo em inglês
This work proposes a capacitive sensor with interdigitated electrodes in order to evaluate the quality of automotive fuel. Interdigitated electrodes have some interesting features for this type of sensor. Among them, they increase the capacitance by having several capacitors in parallel, and by having a structure feasible to be manufactured by conventional microfabrication processes. In addition, automotive fuel, serving as the dielectric material, fills the gaps of the electrodes. Modeling and computational simulations of the sensor were carried out in order to realize the influence of several design parameters. Samples were manufactured using alumina substrates with electroplated nickel electrodes. The width of the electrodes was chosen to be between 50m and 100m, with gaps of similar size. The paired length of the electrodes was 800m. The height of the electrodes varied between 20m and 40m. The whole sensor was around 4cm² in area. Several measurements were carried out using mixtures of alcohol and water, gasoline and alcohol, gasoline and kerosene, and others. Characterizations showed good results, validating the method. The sensor was capable of detecting the main types of fuel adulteration used in Brazil: addition of water to alcohol, and addition of organic solvents or alcohol to gasoline beyond the acceptable limit.
 
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Data de Publicação
2008-10-06
 
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