Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4903
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.creatorBotton, Luís Felipe Silveira-
dc.date.accessioned2020-05-06T21:48:03Z-
dc.date.available2020-05-06T21:48:03Z-
dc.date.issued2019-10-10-
dc.identifier.citationBOTTON, Luís Felipe Silveira. Twin direct-imaging sensor for flow velocity profiling in two-phase mixtures. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4903-
dc.description.abstractThe importance of multiphase flow measurement in many industries today is widely known. In the oil industry in particular, this type of flow is found within wells, flow lines and risers from the oil reservoir to the platform. Two-phase liquid-gas flow, a special type of multiphase flow formed by only liquid and gas phase, is of particular importance because of its recurrence and the effects produced in various processes and stages in oil exploration. Therefore, knowledge of flow parameters is fundamental for the design and sizing of production units and equipment, definition of constraints and efficiency parameters, process-related costs, safety factors for personnel and equipment. Traditional multiphase flow measurement techniques in the industrial environment are mainly based on the separation of multiphase flows into their different phases. Phase separation requires bulky, slow and expensive separators. This method has not satisfactorily met the increasing demands on oil production levels associated with stricter quality specifications and new exploration boundaries reached. Consequently, the development of a flow sensor for online and inline measurements is required to provide flow status information. To achieve this goal, a twin capacitive flow sensor called DIS was used in conjunction with a phase fraction sensitivity matrix and a spatial velocity sensitivity matrix. This study developed the spatial velocity sensitivity matrix by applying the inverse problem approach to the phase fraction sensitivity map of each DIS layer. In this strategy, the individual sensitivity of each upstream and downstream receiver was combined by the back-projection technique producing the spatial velocity sensitivity matrix. Then, the proposed technique was tested by processing synthetic data and experimental flow data with image reconstruction algorithms using the velocity sensitivity and original phase fraction matrices. This procedure allowed obtaining sufficient data to evaluate the velocity profile, the cross section of the gas phase distribution and, consequently, to estimate the gas phase volumetric flow rate by applying simple fluid mechanics equation. The results show that the new technique presented is viable, well adaptable and has great potential. Although it has explicit flow pattern dependence, for some flow conditions the method can achieve results with a deviation of less than 5% and, on average, gas flow is within 20% uncertainty.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipPetróleo Brasileiro (Petrobrás)pt_BR
dc.description.sponsorshipUniversidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectDetectores - Aplicações industriaispt_BR
dc.subjectEscoamento multifásicopt_BR
dc.subjectMecânica dos fluidospt_BR
dc.subjectMedidores de fluxopt_BR
dc.subjectPetróleo - Transportept_BR
dc.subjectModelos matemáticospt_BR
dc.subjectMétodos de simulaçãopt_BR
dc.subjectDetectors - Industrial applicationspt_BR
dc.subjectMultiphase flowpt_BR
dc.subjectFluid mechanicspt_BR
dc.subjectFlow meterspt_BR
dc.subjectPetroleum - Transportationpt_BR
dc.subjectMathematical modelspt_BR
dc.subjectSimulation methodspt_BR
dc.titleSensor duplo para perfilamento de velocidade em misturas bifásicaspt_BR
dc.title.alternativeTwin direct-imaging sensor for flow velocity profiling in two-phase mixturespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoA importância da medição de fluxo multifásica em muitas indústrias hoje é amplamente conhecida. Na indústria de petróleo, em particular, esse tipo de fluxo é encontrado nos poços, linhas de produção e risers dos reservatórios de óleo para a plataforma. O escoamento bifásico gás-líquido, um tipo especial de fluxo multifásico formado apenas pela fase líquida e gasosa, é de particular importância devido à sua recorrência e aos efeitos produzidos em vários processos e estágios da exploração de petróleo. Portanto, o conhecimento dos parâmetros desse tipo de fluxo é fundamental para o design e dimensionamento de unidades e equipamentos de produção, definição de restrições e parâmetros de eficiência, dos custos relacionados ao processo, de fatores de segurança para pessoal e equipamento. As técnicas tradicionais de medição de fluxo multifásico no ambiente industrial baseiam-se principalmente na separação dos fluxos multifásicos em suas diferentes fases. A separação de fases requer separadores volumosos, lentos e de elevado custo de fabricação. Esse método não vem atendendo satisfatoriamente às crescentes demandas nos níveis de produção de petróleo associadas às especificações mais estritas de qualidade e aos novos limites de exploração alcançados. Consequentemente, é necessário o desenvolvimento de um sensor de fluxo para medições on-line e in-line para fornecer informações sobre o status do fluxo. Para atingir esse objetivo, um sensor de fluxo capacitivo duplo chamado DIS foi usado em conjunto com uma matriz de sensibilidade à fração de fase e uma matriz de sensibilidade à velocidade espacial. Este estudo desenvolveu a matriz de sensibilidade à velocidade espacial, aplicando a abordagem do problema inverso ao mapa de sensibilidade à fração de fase de cada layer do DIS. Nesta abordagem, a sensibilidade individual de cada receptor a montante e a jusante do sensor, foi combinada pela técnica back-projection produzindo a matriz de sensibilidade à velocidade espacial. Em seguida, a metodologia proposta foi testada por meio do processamento de dados de escoamento sintético e, depois, em dados experimentais, com diferentes algoritmos de reconstrução de imagem, utilizando as matrizes de sensibilidade à velocidade e à fração de fase. Esse procedimento permitiu obter dados suficientes para avaliar o perfil de velocidade, i.e., a seção transversal da distribuição da fase gasosa e, conseqüentemente, estimar a vazão volumétrica da fase gasosa aplicando conceitos básicos da mecânica dos fluidos. Os resultados mostram que a nova técnica apresentada é viável, bem adaptável e com grande potencial. Embora tenha dependência explícita do padrão de escoamento, para alguns padrões de escoamento, o método obteve resultados com um desvio inferior a 5% em relação à referência e, em média, o desvio foi inferior a 20%.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-6674-0472pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6613125798371238pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Marco Jose da-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3660493864159835pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Pipa, Daniel Rodrigues-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9398-332Xpt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5604517186200940pt_BR
dc.contributor.referee1Pipa, Daniel Rodrigues-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9398-332Xpt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5604517186200940pt_BR
dc.contributor.referee2Santos, Eduardo Nunes dos-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1324570975148136pt_BR
dc.contributor.referee3Ribeiro, Eduardo Parente-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9942424708912746pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAOpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
velocityprofilingtwophase.pdf2,07 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.