Sensores indutivos de baixo custo para identificação de níveis de interface de fluidos com propriedades magnéticas distintas

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dc.contributor.advisor1Pontes, Maria José
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000290092425
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4148956242627659
dc.contributor.authorOrnellas, Thiago da Silva
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8687042618436559
dc.contributor.referee1Castellani, Carlos Eduardo Schmidt
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000341545683
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1975160943820607
dc.contributor.referee2Segatto, Marcelo Eduardo Vieira
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/000000034083992X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2379169013108798
dc.contributor.referee3Santos, Alexandre Bessa dos
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-2742-7664
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6070068004839508
dc.date.accessioned2024-05-30T01:42:44Z
dc.date.available2024-05-30T01:42:44Z
dc.date.issued2023-04-24
dc.description.abstractIn the industry, several methods of measuring and monitoring fluid and interface levels are identified, from floating elements to ultrasonic sensors [19], both with their advantages and disadvantages. This Master thesis developed a set of inductive sensors to identify fluids as well as the interface between two different fluids. The sensors are distributed vertically inside a tube, so that it can be installed within heterogeneous fluid storage tanks. Each inductive sensor has the ability to differentiate fluids due to the variation in the magnetic coupling existing between the primary and secondary windings of each sensor structure. Thus, the mutual inductance between the windings is responsible for the variation in the inductive reactance of the equivalent circuit. The electronic circuit of each sensor is designed so that the addition of inductive reactance favors impedance matching, optimizing the output power read by the interrogation stage of the system. It was demonstrated that, with this detection mechanism, the sensors require little electrical current, since it is not specifically about measuring conductivity, it means induction of electrical current in the fluid, resulting in a safer process. In addition, a supervisory software was developed to monitor fluid levels in real time. The tests carried out allowed level measurements from 3.3 cm thick with a relative error of approximately 8%. The resolution of the fluid level measurement is designed based on the vertical spacing between the sensors.
dc.description.resumoNa indústria são identificados vários métodos de medição e monitoração de níveis de fluidos, desde elementos flutuadores a sensores ultrassônicos [19], ambos com suas vantagens e desvantagens. Esta dissertação desenvolveu um conjunto de sensoresindutivos para identificação de níveis de interface de fluidos multifásicos. Os sensores são distribuídos verticalmente no interior de um tubo, para que o mesmo seja instalado dentro de tanques de armazenamento de fluidos heterogêneos. Cada sensor indutivo tem a capacidade de diferenciar os fluidos devido à variação do acoplamento magnético existente entre os enrolamentos primário e secundário da estrutura de cada sensor. Dessa forma, a indutância mútua entre os enrolamentos é responsável pela variação da reatância indutiva do circuito equivalente. O circuito eletrônico de cada sensor é projetado para que o acréscimo de reatância indutiva favoreça o casamento de impedância, otimizando a potência de saída, lida pela etapa de interrogação do sistema. Foi demonstrado que, com esse mecanismo de detecção, os sensores necessitam de pouca corrente elétrica, visto que não se trata especificamente de medição de condutividade, o que implicaria na medida da corrente elétrica induzida no fluido, resultando em um processo menosseguro em um ambiente industrial. Além disso, um supervisório foi desenvolvido para monitoração dos níveis de interface dos fluidos em tempo real. Os testes realizados permitiram medidas de nível a partir de 3,3 cm de espessura com erro relativo de 8% aproximadamente. A resolução da medida do nível de fluidos é projetada baseando-se no espaçamento vertical entre os sensores.
dc.description.sponsorshipPetróleo Brasileiro S A (Petrobras)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17204
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.subjectSensores indutivos
dc.subjectNíveis de interface multifásicos
dc.subjectAcoplamento magnético
dc.subjectIndutância mútua
dc.subjectCasamento de impedância
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
dc.titleSensores indutivos de baixo custo para identificação de níveis de interface de fluidos com propriedades magnéticas distintas
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
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