ANÁLISE VIBROACÚSTICA DE VAZAMENTOS EM UMA REDE DE ESCOAMENTO MULTIFÁSICO PARA APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO E GÁS Relatório
Por: jgiaretton • 24/4/2018 • Trabalho acadêmico • 8.775 Palavras (36 Páginas) • 205 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E ALIMENTOS
Jeferson Giaretton
ANÁLISE VIBROACÚSTICA DE VAZAMENTOS EM UMA REDE DE ESCOAMENTO MULTIFÁSICO PARA APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO E GÁS
Relatório final de iniciação científica do
Projeto PIBIC/CNPq – BIP/UFSC Orientador: Prof. Dr. Marintho Bastos Quadri
Florianópolis, 08 de junho de 2012.
Resumo
Neste trabalho foram realizados ensaios que visaram à detecção de vazamentos em dutos utilizando sensores acústicos para aplicação na indústria do petróleo e gás. Para isso, primeiramente, foi apresentado um panorama geral do sistema dutoviário no cenário mundial, incluindo seus benefícios, riscos e alguns incidentes, assim como os principais métodos de detecção que vêem sendo utilizados e desenvolvidos nos últimos anos, além da importância mediante acidentes inesperados. Os testes foram realizados em dois ambientes diferentes, no Laboratório de Controle de Processos (LCP), e na Unidade Experimental de Escoamento Multifásico (UEEM). No LCP foi utilizada uma bancada experimental composta por: uma seção de duto de aço inox de 2 m de comprimento, 10 cm de diâmetro interno e com espessura da parede de 5,7 mm; quatro placas planas contendo um furo de orifício circular com 4, 3, 2 e 1 mm de diâmetro e uma fenda de 0,5 mm x 30 mm, que foram parafusadas sobre uma janela na parede do duto. O sensor utilizado foi um microfone de baixo custo cuja faixa de medição era de 20 Hz a 20 kHz. Os testes de vazamento
foram feitos para o ar e a água com pressões de 1,96.105 e 5,9.105 Pa. Para o vazamento de ar, em
específico, foram captadas frequências com amplitudes significativas apenas até 14 kHz. Para o vazamento de água, verificou-se que com o aumento da pressão há uma influência do tamanho do orifício de vazamento na amplitude do sinal. Testes de não vazamento também foram realizados. Após a análise dos dados obtidos foi constatada a presença de regiões de frequências características para esses vazamentos, enquanto que para testes de não vazamento não foi encontrada, permitindo assim a diferenciação desses eventos. Na UEEM, realizaram-se experimentos de vazamentos de água e ar em um circuito fechado, com o mesmo microfone. Nesses casos foi utilizada a pressão de
1,6.105 Pa e os orifícios circulares também foram de 1, 2, 3 e 4 mm de diâmetro e uma fenda de 0,5
mm x 30 mm. Em ambos os casos notou-se novamente a influência do tamanho do orifício de vazamento na amplitude do sinal. O método de detecção através de sensor acústico, para o microfone, mostrou-se eficiente e promissor na detecção de vazamentos na indústria de petróleo e gás.
Palavras-Chave: Detecção de vazamentos, Sensores Acústicos, Processamento de Sinais.
Lista de Figuras
Figura 1: Seção de duto utilizada nos experimentos 10
Figura 2: Detalhe do orifício de vazamento e do chanfro para fixação do acelerômetro. 10
Figura 3: Placas planas com furos utilizadas nos ensaios de vazamento. 11
Figura 4: Figura 4: Duto para detecção de vazamentos inserido na linha da UEEM. 11
Figura 5: (a) Magnitude do sinal em função do tempo para placa de orifício circular de 14 vazamento de 4 mm de diâmetro à pressão de 1,96.105Pa e (b) Espectro de frequências
para as mesmas condições.
Figura 6: a) Magnitude do sinal em função do tempo para placa de orifício circular de 15 vazamento de 4 mm de diâmetro à pressão de 5,9.105Pa, b) Espectro de frequências para as mesmas condições.
Figura 7: Espectros de tempo - frequência em 3 dimensões para o orifício circular de 4 mm 15 de diâmetro à pressão de 5,9.105Pa.
Figura 8: a) Magnitude do sinal em função do tempo para placa de orifício circular de vazamento de 4 mm de diâmetro à pressão de 1,96.105Pa, b) Espectro de frequências para 16 as mesmas condições.
Figura 9: a) Magnitude do sinal em função do tempo para placa de orifício circular de 17 vazamento de 4 mm de diâmetro à pressão de 5,9.105Pa, b) Espectro de frequências para as mesmas condições.
Figura 10: a) Espectro de frequências para golpe com instrumento metálico e b) para 18 medição de ruído ambiente, para ensaios de não vazamento.
Figura 11: a) Magnitude do sinal em função do tempo para placa de orifício circular de 18 vazamento de 4 mm de diâmetro à pressão de 1,6.105Pa, b) Espectro de frequências para as mesmas condições.
Figura 12: a) Magnitude do sinal em função do tempo para placa de orifício circular de 19 vazamento de 4 mm de diâmetro à pressão de 1,6.105Pa, b) Espectro de frequências para as mesmas condições.
Sumário
1. Introdução ......................................................................................................................................4
1.1. Objetivos ..................................................................................................................................5
...