Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2013-10-10T14:54:03Z No. of bitstreams: 1 tese_edson_cordeiro_do_valle_2013.pdf: 1517548 bytes, checksum: fe9a5f4d9ee24c0897a6a343199d1124 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS(livia.freitas@ufba.br) on 2013-10-10T15:28:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_edson_cordeiro_do_valle_2013.pdf: 1517548 bytes, checksum: fe9a5f4d9ee24c0897a6a343199d1124 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-10T15:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_edson_cordeiro_do_valle_2013.pdf: 1517548 bytes, checksum: fe9a5f4d9ee24c0897a6a343199d1124 (MD5) / O setor industrial consome grande quantidade de água, que pode ser considerada um dos itens fundamentais em muitos processos industriais, além disso, é um dos principais responsáveis pela poluição dos corpos hídricos. A solução desses problemas passa pelo gerenciamento adequado dos recursos hídricos industriais e pela aplicação de ferramentas para reúso de águas (integração mássica), porém, nem sempre o uso de tais técnicas são possíveis devido à falta ou baixa qualidade de informação do circuito de uso de água. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é a seleção de índices para acompanhamento do sistema de medição de águas em plantas industriais em estado estacionário, assim como, a seleção de índices para o acompanhamento de métodos de estimação de vazões de águas industriais. Também consta como o objetivo do presente trabalho, o desenvolvimento de uma metodologia que, baseado nos índices selecionados, e, atuando em conjunto com modelos empíricos vii multivariáveis, seja capaz de indicar possíveis falhas dos sensores de medição de vazão, ou das estimativas, e detectar vazamentos em equipamentos. Para cumprir tais objetivos, inicialmente foram selecionados 16 casos teste para uma validação do mé- todo proposto em cenários mais diversi ficados. Em seguida, foram escolhidos índices para caracterizar os balanços de massa. Os índices selecionados foram as estatísticas de testes para detecção de erros grosseiros: Teste Global, Teste Nodal e Teste de Medida. Em seguida foram estimados parâmetros de modelos empíricos multivari- áveis utilizando o método de regressão em espaço reduzido de mínimos quadrados parciais de ordem quadrática (PLS quadrático ou QPLS). O modelo empírico tem como objetivo determinar a posição e magnitude dos erros grosseiros a partir dos índices selecionados. O ajuste dos parâmetros e validação dos modelos para cada problema teste foi executado tanto para falhas em medidores, ou estimadores, de vazão quanto para vazamentos, em suas formas individuais ou combinadas. O método proposto, denominado PMGEI (Predictive Multivariate Gross Error Identi cation ou Identi cação de Erros Grosseiros por Predição Multivariável), foi comparado com os métodos de detecção de erros grosseiros únicos de Razão de Verosimilhança Generalizada(GLR para erros em medições e vazamento) e Teste Nodal (NT) usando a abordagem clássica de Monte Carlo para avaliação de métodos de detecção de erros grosseiros nos 16 problemas testes. Para avaliação dos resultados do método proposto para erros múltiplos, o método PMGEI foi aplicado a um exemplo de literatura e comparado com 3 métodos existentes na literatura: estimação simultânea de erros grosseiros, SEGE, com o método de estimação não-tendenciosa, UBET, e com o método GLR. Para erros grosseiros únicos, no conjunto de testes onde foi aplicado, o método PMGEI apresentou resultados superiores em relação ao método GLR para erros grosseiros em medições e apresentou resultados equivalentes para vazamentos (tanto para o GLR quanto para o NT). Para detecção de erros múltiplos, no respectivo conjunto de dados, o método PMGEI também apresentou resultados superiores para detecção de erros grosseiros múltiplos envolvendo erros em medições e combinação de erros em medições e vazamentos. / Salvador

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:33:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-09. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:48:07Z : No. of bitstreams: 1 000830129.pdf: 1160653 bytes, checksum: 208eaf9a5e0179c424cd0aaf5d1ee860 (MD5) / Vazamento em tubulações é uma das principais preocupações de empresas fornecedoras de água, devido à escassez e disponibilidade de fontes de água potável, principalmente em grandes cidades. A técnica de correlação cruzada tem sido bastante utilizada nos últimos 30 anos na localização de vazamentos em tubulações metálicas. Entretanto, o método de correlação cruzada não tem a mesma eficácia na detecção de vazamentos em tubulações plásticas, devido ao elevado nível de atenuação entre a parede da tubulação e o fluido, que rapidamente suprimem o sinal de vazamento. Por isso, o sinal de vazamento não consegue percorrer longas distâncias em tais tipos de tubulações. Sabe-se que, a faixa de frequência na qual a energia do vazamento está localizada é baixa, consequentemente o sinal de vazamento é facilmente afetado pelo ruído de fundo. Para evitar esta interferência, o filtro passa-banda é utilizado para suprimir o ruído indesejado antes de aplicar a técnica de correlação cruzada. A escolha das frequências apropriadas a serem utilizadas no filtro passa-baixa são fundamentais para obtenção de uma estimativa de tempo de atraso confiável entre dois sinais de vazamento, este tempo de atraso é utilizado para calcular a posição do vazamento. Este trabalho tem como objetivo à investigação e criação de um simulador de vazamento, aqui chamado de Simulador Virtual de Vazamento, através da utilização de um modelo analítico de vazamento em conjunto com atuadores mecânicos (caixas de som). Este simulador de vazamento poderá ser utilizado para avaliar correlacionadores comerciais e para fins de treinamento. A principal vantagem deste método é o controle de todo o experimento, de modo que a característica do sinal de vazamento simulado é conhecida previamente / Leak in pipes is one of the main concerns of water companies due to the scarcity and availability of potable water sources, especially in big cities. The cross-correlation technique has been used in the past 30 years to locate leaks in metallic pipes. Although the cross- correlation method works very well for metallic pipes, it does not have the same effectiveness in plastic pipes. This is mainly due to the high attenuation between the pipe wall and the fluid, which suppress rapidly the leak noise. Hence, leak noise does not travel long distance in such pipes. Moreover, the frequency range over which the leak energy is located, is at low frequency. Hence, the leak signal is easily affected by background noise. To avoid these problems, a band-pass filter is used to suppress undesirable noise before conducting the correlation. The selection of the band-pass filter limits is the key to have a reliable time delay estimate between two leak signals, which is used to calculate the position of a suspected leak. This work concerns the investigation and design of a leak simulator, here named Virtual Pipe Rig, using an analytical leak model together with mechanical actuators (shakers). The analytical model is responsible for generating leak signals used to drive the mechanical actuators, which are responsible for simulating the measure positions. This virtual pipe rig can be used to assess commercial correlators and training purposes. The main advantage of this method is the entire control of the experiment, so that the characteristic of the simulated leak signal is known beforehand

Orientador: Michael John Brennan / Co-orientador: Fabricio César Lobato de Almeida / Banca: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Banca: Paulo José Paupitz Gonçalves / Resumo: Vazamento em tubulações é uma das principais preocupações de empresas fornecedoras de água, devido à escassez e disponibilidade de fontes de água potável, principalmente em grandes cidades. A técnica de correlação cruzada tem sido bastante utilizada nos últimos 30 anos na localização de vazamentos em tubulações metálicas. Entretanto, o método de correlação cruzada não tem a mesma eficácia na detecção de vazamentos em tubulações plásticas, devido ao elevado nível de atenuação entre a parede da tubulação e o fluido, que rapidamente suprimem o sinal de vazamento. Por isso, o sinal de vazamento não consegue percorrer longas distâncias em tais tipos de tubulações. Sabe-se que, a faixa de frequência na qual a energia do vazamento está localizada é baixa, consequentemente o sinal de vazamento é facilmente afetado pelo ruído de fundo. Para evitar esta interferência, o filtro passa-banda é utilizado para suprimir o ruído indesejado antes de aplicar a técnica de correlação cruzada. A escolha das frequências apropriadas a serem utilizadas no filtro passa-baixa são fundamentais para obtenção de uma estimativa de tempo de atraso confiável entre dois sinais de vazamento, este tempo de atraso é utilizado para calcular a posição do vazamento. Este trabalho tem como objetivo à investigação e criação de um simulador de vazamento, aqui chamado de Simulador Virtual de Vazamento, através da utilização de um modelo analítico de vazamento em conjunto com atuadores mecânicos (caixas de som). Este simulador de vazamento poderá ser utilizado para avaliar correlacionadores comerciais e para fins de treinamento. A principal vantagem deste método é o controle de todo o experimento, de modo que a característica do sinal de vazamento simulado é conhecida previamente / Abstract: Leak in pipes is one of the main concerns of water companies due to the scarcity and availability of potable water sources, especially in big cities. The cross-correlation technique has been used in the past 30 years to locate leaks in metallic pipes. Although the cross- correlation method works very well for metallic pipes, it does not have the same effectiveness in plastic pipes. This is mainly due to the high attenuation between the pipe wall and the fluid, which suppress rapidly the leak noise. Hence, leak noise does not travel long distance in such pipes. Moreover, the frequency range over which the leak energy is located, is at low frequency. Hence, the leak signal is easily affected by background noise. To avoid these problems, a band-pass filter is used to suppress undesirable noise before conducting the correlation. The selection of the band-pass filter limits is the key to have a reliable time delay estimate between two leak signals, which is used to calculate the position of a suspected leak. This work concerns the investigation and design of a leak simulator, here named Virtual Pipe Rig, using an analytical leak model together with mechanical actuators (shakers). The analytical model is responsible for generating leak signals used to drive the mechanical actuators, which are responsible for simulating the measure positions. This virtual pipe rig can be used to assess commercial correlators and training purposes. The main advantage of this method is the entire control of the experiment, so that the characteristic of the simulated leak signal is known beforehand / Mestre