CPGEI (Mestrado) Eduardo Nunes dos Santos 12/08/11

Técnicas para extração de parâmetros de escoamentos bifásicos em regime intermitente utilizando o sensor wire-mesh

Resumo: Escoamentos bifásicos gás-líquido ocorrem em diversas atividades industriais, como, por exemplo, na exploração e produção de petróleo onde gás e óleo escoam simultaneamente em uma tubulação. Escoamentos bifásicos determinam em muitas situações as condições de eficiência e segurança dos equipamentos e processos onde ocorrem. Desta forma, extrair características e parâmetros dos escoamentos a partir de observações e medições experimentais é de grande importância, permitindo o estudo dos fenômenos e, por conseguinte a otimização dos processos envolvidos. Em especial, neste trabalho focou-se no escoamento bifásico em regime intermitente o qual é comumente encontrado na indústria e ainda necessita de investigação. Foi utilizada a técnica conhecida como sensor wire-mesh (sensor de malha de eletrodos) de configuração 8 x 8 eletrodos a qual produz imagens da distribuição das fases na seção transversal de uma tubulação. Com base nos dados brutos do sensor foram desenvolvidas diferentes técnicas de visualização e processamento dos dados, a fim de extrair características e parâmetros do escoamento intermitente. As técnicas desenvolvidas basearam-se em métodos do processamento de imagens como segmentação e filtragem. Foram realizados experimentos em uma linha de testes horizontal com 9 m de comprimento de 26 mm de diâmetro, onde escoamento com diversas condições operacionais foram geradas e analisadas. As técnicas desenvolvidas foram validadas através de comparações com filmagem em alta velocidade e modelos mecânicos empíricos disponíveis na literatura. A principal contribuição do trabalho é a disponibilização de um software para visualização e processamento de dados do sensor wire-mesh, o qual pode ser utilizado para estudos posteriores aprofundados de escoamentos bifásicos.
Palavras-chave: Escoamento Bifásico, Sensor Wire-Mesh, Processamento de Imagens.

Techniques for Parameters Extraction of Intermittent Two-phase Flow Using Wire-mesh Sensor

Abstract: Gas-liquid two-phase flows occur in different industrial activities, such as in oil production and exploration where gas and oil flow simultaneously in pipe. Two-phase flow determines in many situations the conditions of efficiency and safety of equipment and processes where they occur. Thus, extracting the flow characteristics and parameters from observations and experimental measurements is of great importance, allowing the study of phenomena and therefore the optimization of the processes involved. In particular, this work focused on the two-phase flow under intermittent flow regime which is commonly found in industry and still needs investigation. A flow measurement technique was applied known as wire-mesh sensor with 8 x 8 electrodes configuration which produces images of the distribution of phases in the pipe cross section. Based on raw data from the sensor different visualization and data processing techniques were developed in order to extract features and parameters of intermittent flow. The techniques developed were based on methods of image processing such as segmentation and filtering. Experiments were performed in a horizontal experimental test facility with 9 m length of 26 mm inner diameter, whereby several operating conditions were generated and analyzed. The techniques developed have been validated through comparisons with high-speed camera and empirical mechanical models available in the literature. The main contribution of this work is making a software available for visualization and processing of wire-mesh sensor data, which may be employed for further two-phase flow studies
Keywords: Two-phase flow, Wire-mesh sensor, Image processing.

Lista de publicações:
DOS SANTOS, E.N.; DA SILVA, M.; ARRUDA, L.V. Reconhecimento de Padrões e Classificação de Imagens de Escoamentos Bifásicos Utilizando Redes Neurais. SBAI 2011. São João del-Rei, 2011.

DOS SANTOS, E.N.; AMARAL, C.E.F.; DA SILVA, M. Bubble identification for wire-mesh sensor data: algorithm and validation. XXIV Sibgrapi – Conference on Graphics, Patterns and Images, Maceió, 2011. (SUBMETIDO)

DA SILVA, M.J.; DOS SANTOS, E.N.; HAMPEL, U., RODRIGUEZ, I.H.; RODRIGUEZ, O.M.H. Phase Fraction Distribution Measurement of Oil-Water Flow With Capacitance Wire-Mesh Sensor. Measurement Science & Technology, 2011 (ACEITO).