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CPGEI (Mestrado): Guilherme Dutra-11/12/2013

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 11/12/2013
das 09h30 até 12h30
Onde Sede Centro - Sala C301
Nome do Contato Prof. Cicero Martelli
Participantes Prof. Cicero Martelli, Dr. Orientador
Prof. Marco José da Silva, Dr. Co-orientador
Banca examinadora:
Prof. Cicero Martelli, Dr. Presidente
Prof. Flavio Neves, Dr.
Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr.
Prof. Manoel Feliciano da Silva Junior, Dr.
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Detecção de escoamento envolvendo gás e petróleo empregando técnicas de monitoramento baseadas em radiação infravermelha

Resumo: O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de técnica óptica, operando no infravermelho, para a detecção do escoamento bifásico envolvendo petróleo e ar. Na região do infravermelho o petróleo apresenta translucidez à radiação permitindo a detecção óptica e não invasiva de fenômenos que ocorram com o petróleo e no interior de volume contendo petróleo. O presente trabalho explora essa oportunidade mostrando resultados que comprovam a eficácia e o potencial da técnica. O espectro eletromagnético emitido por fonte óptica, ao atravessar meio absorvedor, sofre decaimento exponencial na intensidade correspondente ao caminho óptico percorrido, à concentração da substância e ao seu coeficiente de absorção. Porém, em certos casos, outros efeitos, como o de reflexão e refração predominam, gerando resultados diferentes do esperado. Para explicar tais resultados é implementado modelo matemático de simulação do escoamento de bolhas de ar em petróleo. Amostras de petróleo e óleo sintético são submetidas à caracterização por FTIR e ATR. Com esta caracterização são observadas as áreas de maior transparência do petróleo e o comportamento de suas propriedades ópticas ao se variar a temperatura. Todo o sistema óptico é montado levando em consideração a emissividade dos materiais a fim de minimizar interferências externas. São realizados testes com o escoamento de bolhas de ar em petróleo e desenvolvido um circuito fechado para o escoamento bifásico petróleo-ar. É observado o escoamento de bolhas em uma cuveta com 12 mm de comprimento de interação. Como conclusão, é possível detectar de forma não intrusiva o escoamento bifásico petróleo-ar empregando radiação infravermelha. Os resultados são promissores e devem resultar no desenvolvimento de instrumentação com potencial para aplicação em campo para a caracterização de escoamento envolvendo petróleo e outras substâncias como água, CO2, H2S, gás natural entre outros.
Palavras-chave: Infravermelho. Petróleo. CO2. Escoamento Multifásico.

Detection of petroleum-air flow based on infrared radiation monitoring techniques

Abstract: This work aims at developing an optical sensor operating in the infrared and applied to the detection of two-phase flow involving petroleum and air. In the infrared the petroleum is somewhat transparent allowing optical detection of events occurring within the petroleum and inside the volume containing petroleum. This work explores this opportunity demonstrating the feasibility and potential of this technique. The electromagnetic spectrum emitted by an optical source crossing through the absorber media suffers exponential decay in intensity which corresponds to the travelled optical path, concentration of the substance and its absorption coefficient. However, in some cases, other effects, such as reflection and refraction take place generating different results than that expected. To explain these it is developed a mathematical simulation of the flow of air bubbles in petroleum. Samples of pure and synthetic oil are subjected to characterization by FTIR and ATR. With this characterization areas of transparency are observed in the petroleum optical absorption spectrum and the behavior of its optical properties as function of temperature are also characterized. The developed optical system is assembled considering the emissivity of all the manufacturing materials in order to avoid external interferences. Experiments are performed with the flow of air bubbles in petroleum and a closed circuit test bed is developed for the petroleum-air two-phase flow. It was possible to monitor the flow of bubbles and petroleum through a 12mm long interaction path length. In conclusion, it is possible to detect non-intrusively petroleum-air two-phase flows using infrared radiation. The results are promising and should result in development of instrumentation with potential field application as to characterizing the flow involving petroleum and other substances such as water, CO2, H2S, natural gas and others.
Keywords: Infrared. Petroleum. CO2. Multiphase Flow.

Lista de publicações:
DUTRA, G.; Martelli, C.; Patyk, R. L.; da Silva, M. J.; Morales, R. E. M. Detecção de escoamento de bolhas ar em petróleo empregando técnicas ópticas. 7º Congresso brasileiro de pesquisa e desenvolvimento em petróleo e gás. Anais... Aracaju: ABPG, 2013.

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