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CPGEI (Mestrado) Tiago Piovesan Vendruscolo 03/07/12

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial - Nova data 03 de julho.
Quando 03/07/2012
das 14h00 até 18h00
Onde Sala de Defesas I-002 (Prédio Poty)
Nome do Contato Prof. Marco Jose da Silva
Participantes Prof. Marco Jose da Silva, Dr. Orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Marco Jose da Silva, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Dr. Daniel Discini Silveira - UFJF
Prof. Dr. Flávio Neves Jr - UTFPR
Suplente: Prof. Dr. Carlos Eduardo Ferrante do Amaral - UTFPR
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Sensor Wire-Mesh de Impedância para Investigação de Escoamentos Multifásicos

Resumo: Escoamentos multifásicos estão presentes em diversas atividades industriais como na exploração, produção e transporte de petróleo e gás, onde é comum encontrar escoando por dutos, uma mistura de óleo, gás e água. Em muitos casos, o tipo de escoamento determina a eficiência e segurança dos processos e equipamentos onde ocorrem. Com isso, investigações experimentais de escoamento multifásicos são de grande importância no auxilio do desenvolvimento de modelos teóricos e na validação de predições realizadas por simulações, ampliando o entendimento do fenômeno. No passado algumas técnicas para investigação de escoamentos multifásicos foram propostas e aplicadas. Contudo, estas técnicas, na sua maioria, estão limitadas a investigação de escoamentos envolvendo apenas duas fases. Neste trabalho, foi proposta uma nova eletrônica para operar um sensor de malha de eletrodos (Wire-Mesh Sensor) que é capaz de investigar escoamentos contendo até três fases. Inicialmente proposto para visualização de escoamentos bifásicos, o sensor wire-mesh realiza o imageamento da distribuição de fases de uma seção transversal. Com a passagem do escoamento através do sensor, o mapeamento das fases é realizado de forma intrusiva com alta resolução temporal e espacial. Para possibilitar seu uso em escoamentos trifásicos, neste trabalho foi desenvolvida uma nova eletrônica capaz de medir simultaneamente a permissividade elétrica e a condutividade elétrica do fluido presente entre os eletrodos do sensor. O princípio básico do funcionamento é baseado na excitação com duas freqüências distintas. Além do hardware foi também desenvolvido um software, onde é possível salvar os dados adquiridos em uma base de dados para futuros estudos. O desempenho da nova eletrônica foi verificado através de medições em componentes (rede RC) com valores de referência. O sistema completo foi utilizado para gerar imagens de uma mistura trifásica ar-óleo-água em condições estáticas e dinâmicas, apresentando bons resultados. Desta forma, a principal contribuição deste trabalho é a disponibilização de uma nova ferramenta para análise de escoamentos multifásicos.
Palavras-chave: escoamento multifásico, sensor de impedancia, sensor wire-mesh, investigação experimental de escoamento, permissividade, condutividade

Impedance wire-mesh sensor for investigation of multiphase flows

Abstract: Multiphase flows are present in many industrial activities such as in exploration, production and transportation of oil and gas, in which is common to find a mixture of oil, gas and water flowing inside pipes. In many cases the type of flow determines the efficiency and safety of the processes and equipment where they occur. In this way, experimental investigations of multiphase flow are of great value to develop new theoretical models and to validate predictions made by computer simulations, hence increasing the understanding of the flow phenomena.
In this work, a new measuring electronics to operate a wire-mesh sensor (WMS) is introduced. Initially proposed for visualization of two-phase flow, the WMS performs the imaging of the phase distribution of a cross section based on the multiplexed measurement of an electrical property of the fluid in contact with the mesh grid of the sensor. With the passage of flow through the sensor, the mapping of phase is realized by intrusive electrodes at high temporal and spatial resolution. To allow its use in multiphase flows, the new electronics developed in this work, simultaneously measures the electrical permittivity and electrical conductivity of the media in the mesh grid. The basic idea is to activate the electrodes with a signal composed of two distinct frequencies. Besides developed the electronics’ hardware, a software was also implemented, by which data can be acquired and for future investigation. The performance of the new instrument has been verified by evaluation of components (RC network) with reference values. The developed system was used to generate images of a multiphase mixture of air-oil-water in static and dynamic conditions, showing good results. Thus, the main contribution of this work is to make available a new tool for the investigation of multiphase flows.
Keywords: multiphase flow, impedance sensor, wire-mesh sensor, experimental flow investigation, permittivity, conductivity

Lista de publicações:
VENDRUSCOLO, T. P. ; SILVA, M. J. . Development of a high-speed multichannel impedance measuring system. In: XVIII IMEKO TC4 Symposium and IX Semetro, 2011, Natal. Proceedings of XVIII IMEKO TC4 Symposium and IX Semetro, 2011.

VENDRUSCOLO, T. P. ; SILVA, M. J.; DOS SANTOS, E.N.; DO AMARAL, C.E.F., HAMPEL, U. Development of a dual-modality (conductive/capacitive) mesh sensor electronics. In: 6th International Symposium on Process Tomography, 2012, Cape Town, South Africa.

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