Desenvolvimento de um protótipo para a medição e o monitoramento da temperatura de uma pilha de CAC/PEM utilizando sensor matricial infravermelho
Resumen
Com o crescente aumento na demanda de energia elétrica, concomitante às ações que buscam minimizar a poluição do meio ambiente, busca-se apoio nas fontes de energias renováveis e limpas. Uma fonte geradora que mostra-se promissora é a célula de combustível, que unida a outros componentes, podem atuar como armazenadores de energia. Um protótipo com esta configuração foi montado no laboratório do CEESP/UFSM para fins de pesquisa e o emprego de diferentes tecnologias. Este protótipo conta com eletrolisador tipo alcalino, hidretos metálicos e células a combustível do tipo PEM. O funcionamento das CaC constitui-se basicamente de processos físico-químicos, onde a temperatura tem uma forte influência na sua operação, bem como na sua vida útil. Por isso é fundamental realizar o controle e o monitoramento da temperatura. Entretanto, este monitoramento não é trivial, uma vez que a distribuição da temperatura no perfil da pilha não é homogênea, e possuem partes de grafite, que é condutivo, ou seja, o sensor deve ser isolado para que o mesmo não curto-circuite as células. Uma solução adotada no protótipo foi a utilização de sensores termopares, devido às suas pequenas dimensões, permitindo serem inseridos nos canais das células. Porém, este sensor precisa de um condicionador de sinal individual, e se o objetivo for mapear a temperatura de toda a área da pilha, necessita-se de uma rede de termopares, que acaba elevando os custos e bloqueando o fluxo de ar nos canais que possuem os sensores. A proposta deste trabalho é o emprego de sensores infravermelhos para monitorar a temperatura da pilha de CaC do protótipo presente no CEESP. Desse modo, consegue-se obter um maior número de pontos de medições e evita-se o contato físico com a pilha. O sensor matricial infravermelho utilizado necessita de alguns tratamentos via software para calibrá-lo para esta aplicação específica. Os dados de temperatura do sensor, após calibrados, são exibidos na forma de uma imagem térmica em dois locais distintos: no supervisório de controle e monitoramento da planta armazenadora, e em um display junto ao gabinete da pilha de CaC. Com o uso deste sensor, obtém-se não somente a imagem térmica da pilha, que possibilita o estudo do comportamento da temperatura em toda sua extensão, mas também as temperaturas máxima e média, garantindo que a temperatura da pilha não atinja níveis críticos que possam comprometer sua vida útil ou mesmo inutilizá-la. Neste trabalho, são apresentados os componentes eletroeletrônicos utilizados, a comunicação entre eles, os códigos desenvolvidos e o projeto e dimensionamento de uma placa de circuito impresso modular e do suporte que garante a localização correta do sensor infravermelho junto ao gabinete da pilha de CaC. Por fim, são demonstrados os resultados alcançados com o uso deste sensor na pilha de CaC.
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