Sistema de monitoramento e controle de qualidade de ar interno (QAI)

SISTEMA DE MONITORAMENTO E CONTROLE DE QUALIDADE DE AR INTERNO (QAI)

Filipe Kuhnen 1

Carlos Boabaid Neto 2

Marcelo Luiz Pereira 3

1 Estudante do Curso de Engenharia de Telecomunicações do Campus São José do IFSC

2 Professor orientador do Curso de Engenharia de Telecomunicações do Campus São José do IFSC

3 Professor coorientador do Departamento de Refrigeração e Climatização do Campus São José do IFSC

Resumo

A má qualidadedo ar em ambientes fechados é um problema que apresenta riscos àsaúde dos indivíduos que convivem nestas condições. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma solução para o monitoramento da qualidade do ar e controleem tempo real da taxa de ventilação em ambientes fechados. Para tal, foram integradosmicrocontroladores, sensores e atuadores, com uma interface web e banco de dados paramonitorar e acompanhar as medições. As informações obtidas são disponibilizadas emtempo real. O sistema agiu no controle da velocidade de um ventilador ou exaustorinstalado no recinto, controlando desta forma a taxa de renovação do ar, com base namedição da concentração de dióxido de carbono (CO₂). Durante o desenvolvimento, foramexploradas duas estratégias de ventilação controlada por demanda: a abordagem on/offe o controle proporcional puro. Os resultados indicaram que o controle proporcionalpuro se destacou como a solução mais eficaz para o problema em questão. O sistemadesenvolvido foi testado em sala de aula do Campus São José do Instituto Federal deSanta Catarina (IFSC), monitorando temperatura, umidade relativa do ar, concentraçãode CO₂ e contagem de material particulado, e disponibilizando estas informações emtempo real através de interface web. O sistema mostrou-se capaz de manter a concentraçãode CO₂ abaixo dos níveis permitidos pelas normas técnicas, quando respeitado o limite decapacidade do ventilador.

Palavras-chave

Qualidade do ar. Internet das coisas. Sensoriamento remoto. Ventilação controlada por demanda.

Abstract

The poor air quality in enclosed spaces is a problem that poses risks to the health of individuals who inhabit such conditions. This work aimed to develop a solution for monitoring air quality and real-time control of ventilation rates in enclosed environments. To achieve this, microcontrollers, sensors, and actuators were integrated, along with a web interface and database for monitoring and tracking measurements. The information obtained is made available in real-time. The system acted to control the speed of a fan or exhaust fan installed in the space, thus regulating the air renewal rate based on the measurement of carbon dioxide CO2 concentration. During development, two demand-controlled ventilation strategies were explored: the on/off approach and pure proportional control. Results indicated that pure proportional control emerged as the most effective solution for the problem at hand. The developed system was tested in a classroom at the São José Campus of the Federal Institute of Santa Catarina IFSC, monitoring temperature, relative humidity, CO2 concentration, and particulate matter count. It provided this information in real-time through a web interface. The system demonstrated its ability to maintain CO2 concentration below levels permitted by technical standards when respecting the fan’s capacity limit.

Keywords

Air quality. Internet of Things. Remote sensing. Demand-controlled ventilation.

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