Desenvolvimento de tecnologias de monitoramento de integridade estrutural de dutos flexíveis e tubos compósitos com sensores ópticos do tipo rede de Bragg

• Autor(a) principal: Lutckmeier, Felipe
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/212231
• topic: Monitoramento; Processos de fabricação; Sensores óticos; Tubos flexíveis; Compósitos; Structural integrity monitoring; Fiber optic sensors; Fiber Bragg grating; Flexible pipes; Composite materials

Sensores ópticos do tipo rede de Bragg (FBGS) possuem um grande potencial como solução de monitoramento para avaliação de integridade estrutural em diversas áreas da indústria. No entanto, embora ao longo das últimas décadas existam diversos exemplos de aplicações comerciais bem-sucedidas, a sua utilização ainda está longe de alcançar sua plenitude de potencial, principalmente no Brasil. Alguns dos desafios para que essa tecnologia possa representar uma solução mais abrangente para monitoramento de integridade estrutural envolvem a necessidade de investigação do potencial de aplicação da tecnologia para atender demandas específicas de maneira confiável e viável técnica e economicamente. Com base nisso, este trabalho tem o objetivo de desenvolver e aprimorar tecnologias de monitoramento de integridade estrutural com sensores ópticos do tipo rede de Bragg, de modo a conferir maior versatilidade e confiabilidade para a implementação dessa tecnologia em aplicações diversas em engenharia. Para tanto, foram desenvolvidos sensores e software para atender demandas específicas de monitoramento em componentes da área de petróleo e gás. Os sensores desenvolvidos foram aplicados para monitoramento de um ensaio de fadiga em escala real de um segmento de duto flexível e para monitoramento de ensaios dinâmicos e estáticos em dutos de material compósito. Nos tubos compósitos, foi avaliada a instrumentação com os sensores embebidos na estrutura durante o processo de fabricação por filament winding, além de sensores aderidos nas paredes interna e externa do tubo. Para a qualificação dos sensores, diversas configurações de construção foram testadas e avaliadas em função do desempenho para cargas estáticas e dinâmicas, sendo alterados o tipo de resina e o esquema de montagem do sensor. Para a verificação da confiabilidade os resultados obtidos foram comparados com resultados adquiridos com a técnica de extensometria de resistência elétrica (ERE). Um software próprio de aquisição foi desenvolvido com o propósito de permitir autonomia no condicionamento, visualização dos dados e montagem de algoritmos. O estudo realizado mostrou que os sensores ópticos do tipo rede de Bragg apresentaram bom desempenho, podendo ser utilizados como solução viável para o monitoramento dos componentes avaliados, capaz de gerar dados confiáveis para uma avaliação de integridade estrutural.