SENSOR NÃO INTRUSIVO PARA MEDIDAS DE FRAÇÃO VOLUMÉTRICA IN SITU EM ESCOAMENTOS ÁGUA- ÓLEO E ÁGUA-AR Autores: Israel Frank Marcelo Castro
Introdução Desenvolvimento de sensor capacitivo para medir fração volumétrica in-situ; Dimensionamento e construção dos sensores; Determinação das características do meio dielétrico utilizado; Calibração estática; Calibração dinâmica.
Sensores Capacitivos Dimensionamento dos elétrodos; 3
Sensores Capacitivos Blindagem utilizada; Sinais medidos e descartados; Dispositivos utilizados nas medidas; Dificuldades encontradas.
Calibração Estática Medidas monofásicas; Água Ar Óleo Medidas bifásicas; Óleo-Ar Água-Ar Água-Óleo 5
Gráficos de Calibração Estática Tubulação cheia em acrilíco Capa acitância (F x 10-1 ) Gráfico de Capacitância X Frequência com Tubo Cheio 8 6 0 Ar Óleo Água -1 ) Capa acitância (F x 10 - Gráfico de Capacitância X Frequência com Tubo Cheio 7 6 5 3 Ar Óleo Água - 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 Frequência (Hz x 10 3 ) 1 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 Frequência (Hz x 10 3 ) Sensor de Anéis Sensor de Hélice 6
Gráficos de Calibração Estática Tubulação cheia em vidro Gráfico de Capacitância X Frequência com Tubo Cheio Gráfico de Capacitância X Frequência com Tubo Cheio tância (F x 10-1 ) Capaci 0 18 16 1 1 10 8 6 0 Ar Óleo Água 0 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 tância (F x 10-1 ) Capaci 30 8 6 0 18 16 1 1 10 8 6 Ar Óleo Água 0 0 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 Frequência (Hz x 10 3 ) Frequência (Hz x 10 3 ) Sensor de Anéis Sensor de Hélice 7
Gráficos de Calibração Estática Água e Óleo 5 Ajuste Linear da Fração de Água com Sensor de Anéis (Acrilico) 0 Ajuste Linear da Fração de Água com o Sensor de Anéis (Vidro) 35 itância (F x 10-1 ) Capac 3 1 ) Capaci itância (F x 10-1 30 5 0 15 10 5 0 0 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 ε w (%) 0 0 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 ε w (%) 8
Gráficos de Calibração Estática Água e Ar 5 Ajuste Linear da Fração de Água com o Sensor de Anéis (Acrilico) 18 Ajuste Linear da Fração de Água com o Sensor de Anéis (Vidro) 16 1 ) Capacit tância (F x 10-1 3 1 Capacitâ ância (F x 10-1 ) 1 1 10 8 6 0 0 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 ε w (%) 0 0 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 ε w (%) 9
Gráficos de Calibração Estática Óleo e Ar Capacitâ ância (F x 10-1 ) 1,6 1,5 1, 1,3 1 1, 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0, 0,3 0, 0,1 0,0 Ajuste Linear da Fração de Óleo com o Sensor de Hélices (Acrilico) 0 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 ε o (%) Capacitân ncia (F x 10-1 ) 1, 1, 1,0 0,8 0,6 0, 0, 0,0 Ajuste Linear da Fração de Óleo com o Sensor de Hélices (Acrilico) 0 10 0 30 0 50 60 70 80 90 100 ε o (%) 10
Montagem Experimental Elevação da estrutura t das linhas de teste t (gangorra); Construção do separador de óleo; Compra do volume de óleo para teste; Calibração das placas de orifício; Teste com modelo em miniatura do separador; Determinação do revestimento a ser utilizado nas placas de separação; Montagem das válvulas solenóides; Cotação de bombas de cavidades progressivas. 11
Melhorias Implementadas Sistema de encaixe e vedação da tubulação de vidro; Tubulação de by-pass; Tubulação de PVC na saída das bombas; Sistema de inclinação da gangorra. g 1
Inclinação da Estrutura de Teste Pi Principio i i de medida Pressão diferencial de coluna d agua Precisão Escala de medida Calibração do sensor Medidor de nível Inclinômetro Movimentação da estrutura 13
Trabalhos a Realizar Concluir a montagem instrumental; Calibração do sensor diferencial de pressão; Montagem das placas de separação; Montagem da linha de vidro; Revestimento das placas de separação; Finalizar calibração estática; Conclusão e teste dos circuitos eletrônicos; Calibração dinâmica. 1
Conclusão Conclusão Sistema bem condicionado do ponto de vista matemático; Relacionamento linear entre as fases; Possibilidade de medida em escoamento Possibilidade de medida em escoamento trifásico. V B B A = 1 V V F E D B B A o w ε ε 1 1 1 1 a ε 15