FBG-Based Sensors for Oil and Gas Industry: Assessment of Heat Transfer, Structural Health, Liquid Level, Thermal Conductivity and Salinity
Nome: RENAN COSTA LAZARO
Data de publicação: 03/06/2024
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| ARNALDO GOMES LEAL JUNIOR | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ANSELMO FRIZERA NETO | Coorientador |
| ANTREAS THEODOSIOU | Examinador Externo |
| ARNALDO GOMES LEAL JUNIOR | Presidente |
| CARLOS ALBERTO FERREIRA MARQUES | Examinador Externo |
| MARIA JOSE PONTES | Examinador Interno |
Resumo: Esta tese de doutorado concentra-se no avanço de sensores baseados em fibras ópticas utilizando Redes de Bragg em Fibras (FBG) para aprimorar o sensoriamento na indústria de óleo e gás. O principal objetivo é aprimorar a medição de parâmetros termofísicos de fluidos em ambientes classificados e inflamáveis. A pesquisa apresenta uma abordagem baseada em FBG para monitoramento da saúde estrutural de tanques e medições de parâmetros em fluidos, como temperatura, nível, condutividade térmica e salinidade. Resultados experimentais demonstram a eficácia desses sensores em condições industriais desafiadoras.
Os experimentos térmicos, utilizando um sensor de temperatura baseado em FBG, revelam insights sobre a distribuição de potência em sistemas de processamento de líquidos. Calor específico e condutividade térmica da água são estimados com sucesso, demonstrando maior estabilidade térmica com maior potência térmica. É proposto um método para medir a taxa de transferência de calor em líquidos, com potenciais aplicações industriais. No âmbito do monitoramento de integridade estrutural (SHM), o sensor FBG quase distribuído, combinado com aprendizado supervisionado, exibe alta precisão ao monitorar estresse e
deformação em estruturas de tanques de óleo. O algoritmo Random Forest possibilita uma estimativa precisa do nível de líquido com erro mínimo, contribuindo para estratégias de manutenção preditiva. O desenvolvimento de um sensor óptico totalmente óptico destaca sua precisão na avaliação de condutividade térmica e salinidade em vários fluidos. O sensor, integrando FBG com um componente de fio quente, prova ser eficaz na discriminação de substâncias com valores de condutividade térmica próximos. Trabalhos futuros visam reduzir os tempos de medição e adaptar o sensor para medição direta de salinidade. Por fim, destaca-se as significativas contribuições de cada sensor, enfatizando a aplicabilidade prática e os resultados promissores obtidos na análise térmica, monitoramento de integridade estrutural e sensoriamento totalmente óptico para a indústria de petróleo e gás. A pesquisa estabelece bases para a exploração e aprimoramento contínuos dessas tecnologias de sensores em cenários industriais complexos.
