Sensores para detecção de hidratos por espectroscopia de impedância elétrica

• Autor(a) principal: Longo, Jean Paulo Nakatu
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5263
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS; Hidratos - Monitorização; Oleodutos de petróleo; Dinâmica dos fluidos; Detectores - Desenvolvimento; Impedância (Eletricidade) - Medição; Escoamento multifásico; Engenharia do petróleo; Espectroscopia de impedância; Métodos de simulação; Hydrates - Monitoring; Petroleum pipelines; Fluid dynamics; Detectors - Development; Impedance (Electricity) - Measurement; Multiphase flow; Petroleum engineering; Impedance spectroscopy; Simulation methods; Engenharia Elétrica

Sensores de impedância, nos quais a substância em análise causa uma variação em uma propriedade elétrica do sensor como resistência ou capacitância, são aplicados nesse trabalho para monitorar fluidos em processos industriais. No campo de produção de petróleo e gás, uma necessidade atual é a monitoração da formação e crescimento de hidratos, que são estruturas cristalinas, as quais podem se formar nas linhas de produção em determinadas condições de pressão e temperatura. Tais substâncias podem interromper a produção causando riscos e/ou aumentando os custos. No cenário atual de instrumentação industrial, não existe uma técnica de detecção estabelecida para a monitoração da formação de hidratos em oleodutos, sendo assim, neste trabalho a espectroscopia de impedância elétrica é aplicada para esse propósito, uma vez que é uma técnica robusta, simples e de baixo custo, na qual a assinatura elétrica de cada substância em análise é avaliada. Além do uso de uma célula sensora comercial, um sensor dedicado foi projetado e construído baseado na geometria de placas côncavas com o objetivo de ser aplicado em oleodutos. Aliada a medições de impedância de 40 Hz a 5 MHz, a formação e crescimento de sólidos foi monitorada. Inicialmente experimentos estáticos foram conduzidos com substâncias conhecidas para a calibração do sensor, depois experimentos com água congelando foram realizados, uma vez que o gelo tem muitas similaridades com hidratos. Finalmente, um experimento preliminar usando uma substância modelo (tetrahidrofurano) foi conduzido para a formação de hidratos. Assim, a espectroscopia de impedância é uma técnica promissora a ser aplicada em processos de fluxo para auxiliar no monitoramento de hidratos.