LACIT / Escoamentos bifásicos gás-líquido estão presentes em inúmeras aplicações de engenharia, como por exemplo, na produção de petróleo, onde óleo e gás escoam nas linhas de produção. A monitoração online do escoamento bifásico é de grande importância para operação segura e eficiente dos processos de produção. Assim, nos últimos anos tem-se buscando o desenvolvimento de técnicas simples e de baixo custo para monitoração do escoamento da produção. Das diversas formas que um escoamento bifásico se apresenta, o padrão de escoamento em golfadas é o mais comum nas linhas de produção. Este trabalho apresenta um sistema óptico infravermelho que mede especificamente a velocidade das bolhas de gás em um escoamento em golfadas. Esse sistema emprega componentes optoeletrônicos operando a 950 nm juntamente com uma peça adutora utilizada para manter estáticos o emissor e receptor de luz. O circuito eletrônico responsável pelo funcionamento do sensor é composto por três canais de medição modulados em frequências diferentes. Dessa forma pelo tempo de trânsito que uma bolha leva no percurso entre os canais, pode-se calcular a velocidade da bolha. Essa técnica óptica traz a vantagem de ser um sistema de medição não invasivo e pode ser utilizado para outros fluidos, mas é necessário adaptar o comprimento de onda de trabalho de acordo com as características do fluido a ser detectado. O sistema desenvolvido foi testado em uma planta piloto sob diversas condições operacionais e comparado com sensores de referência (wire-mesh e câmera de alta velocidade). Resultados obtidos mostram o bom desempenho do sistema com relação aos sensores de referência. / Gas-liquid two-phase flows are present in many engineering applications such as in petroleum production, where oil and gas stream in the production lines. The online monitoring of two-phase flow is of great importance for safe and efficient operation of production processes. Thus, in recent years there has been an attempt to develop simple and low cost techniques for flow production monitoring. Among the various ways a two-phase flow may occur in a pipe, the flow pattern known as slug flow is the most common in production lines. This work presents an infrared optical system that specifically measures the translational speed of gas bubbles in slugs flow. This system employs optoelectronic components operating at 950 nm along with a mechanical assembly used to assure optical alignment of light emitters and receivers. The electronic circuitry responsible for operating the sensor consists of three measuring channels modulated at different frequencies, thus by measuring the time lag a gas bubble needs to travel from one channel to another, one can calculate speed of gas bubble. This optical technique has the advantage of being a noninvasive measurement system and can be used for other fluids, but it is necessary to adapt the working wavelength according to the characteristics of the fluid to be detected. The developed system was tested in a pilot plant under various operating conditions and compared with reference sensors (wire-mesh and high-speed camera). Results show the good performance of the system with respect to the reference sensors.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-02-07Bitstream added on 2014-06-13T18:57:57Z : No. of bitstreams: 1 gallo_gb_me_guara.pdf: 1706567 bytes, checksum: 597ea250f08f8ddc714ee7df53e7829b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Estudos de novos materiais, mais resistentes, econômicos e de menor densidade, são de grande interesse para aplicações estruturais em projetos de Engenharias. Propriedades mecânicas antes obtidas principalmente por meio de adição de elementos de ligas, como por exemplo elevada dureza, tenacidade e resistência mecânica, podem ser atingidas atualmente com variações no processamento térmico e termomecânico. Estas alterações têm proporcionado a formação de estruturas multifásicas nos aços, e como elemento deste estudo, os aços bifásicos. Neste trabalho, buscou-se entender os efeitos que processamentos térmicos possuem sobre as microestruturas dos aços de médio teor de carbono (SAE 1045), assim como a sua influência sobre as propriedades mecânicas, especialmente sobre a tenacidade, evidenciada por meio de ensaios de impacto. O material tratado termicamente obteve, sua estrutura transformada, visando à formação de estrutura bifásica (ferrita e martensita) e de estrutura formada por martensita revenida, sendo comparadas com a condição do material como fornecido (ferrita e perlita). A caracterização microestrutural foi realizada para determinação das fases presentes, assim como das frações volumétricas respectivas. Ensaios de tração e de impacto foram realizados visando a determinação das propriedades mecânicas do aço. Os resultados mostraram que a interação entre ferrita e martensita, gerada na condição bifásica, possue forte influência nos resultados referentes à tenacidade, assim como a temperatura em que o material foi ensaiado. Comparando-se três estruturas, comprova-se que a estrutura bifásica possui resistência mecânica e tenacidade mais elevadas que os aços temperados e revenidos, e tenacidade proxima a do aço com médio teor de carbono, sem tratamento térmico. / Studies of new materials, more resistance, cheaper costs and lower density, have high interest for structural use in engineering projects. Mechanical properties adquired in the past by alloyes adition, for example igher hardness, toughness and mechanical strenght, nowadays can be reached using controlled thermo mechanical process. These changes have provided the multiphase structures formation in steels, for example the dual phase steel, subject of the present study. In this work it was researched the effects of heat process in microestructure of medium carbon steels (SAE 1045) and the influence over mechanical properties, specially in toughers, realized by impact analysis. The heat treatment material has its structure transformed in dual-phase structure (ferrite and martensite) and compared with supplied material (ferrite and perlite). The microestructural characterization was done to determine the present phase, and the respective volumetric fraction of martensite. Tension and impact analysis were done to determine the steel mechanical properties. Results have shown that the interaction between ferrite and martensite generated in dual-phase condition, has higher influence, related the materials toughness, so the temperature that material was analysed comparing the three structures, verifies that the dual-phase struture has level of mechanical resistence and toughness, higher than quenched and tempered steels, and toughness near of medium carbon steel that has not received heat treatment in higher or lower temperatures.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-05T19:26:54Z No. of bitstreams: 1 JULIANA ARAGÃO DE ARAÚJO - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2005..pdf: 3880310 bytes, checksum: 796ad7c042587fcea49b37b64d7b2fc1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-05T19:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JULIANA ARAGÃO DE ARAÚJO - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2005..pdf: 3880310 bytes, checksum: 796ad7c042587fcea49b37b64d7b2fc1 (MD5) Previous issue date: 2005-05 / Neste trabalho é apresentada a solução do problema de Riemann associado a um sistema de leis de conservação. Este sistema é proveniente de um escoamento bifásico unidimensional em meios porosos e considera os efeitos de histerese nas curvas de permeabilidade das fases. A principal contribuição deste trabalho é que a solução do problema de Riemann é obtida para um modelo que leva em conta a histerese nas duas fases e que considera as curvas de embebição e de drenagem distintas sempre que haja uma reversão de regime de drenagem para embebição e vice-versa. Os resultados obtidos aqui ampliam aqueles obtidos para um modelo mais simplificado em que a histerese era considerada apenas numa das fases e as curvas de permeabilidade eram tomadas coincidentes após urna segunda reversão. Uma vez obtida a solução do problema de Riemann, base para a construção de simuladores numéricos de alta precisão, é feita uma comparação entre esta solução e aquela obtida anteriormente, para os mesmo dados iniciais, mostrando que não só as velocidades de ondas podem ser distintas, mas também as próprias sequências de ondas que formam tais soluções. / In this work we prasent the Riemann solution for a system of conservation laws associatcd to an unidimensional two-ph&sc fiow in a porous media taking into account the hysteresis effects on the permeability curves. Our main contribution in this work is that the solution of the Riemann problem is obtained for a model that takes into account the hysteresis in both wetting and non-wetting phases and considers the scanning curves of embebition and drainagc distincts whenever there is a reversion of regime. The results obtained here improve those obtained for a simplified model where hysteresis is considered only on the non-wetting phase and the scanning curves coincide aftcr a second reversion of regime. Once obtained the solution of the Riemann problem, which is basic for the construction of high aceurate numeric simulators, we compare this solution and that one already obtained, for the same initial data. showing that not only the speeds of waves can be distinct, but also the sequences of waves in such Solutions.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-16T11:37:24Z No. of bitstreams: 1 JÉSSICA LACERDA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 2418283 bytes, checksum: 526f1819ad8814222db5d1a6d985ad51 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T11:37:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JÉSSICA LACERDA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 2418283 bytes, checksum: 526f1819ad8814222db5d1a6d985ad51 (MD5) Previous issue date: 2016-08-17 / CNPq / O modal dutoviário consiste na principal forma de transporte da produção de fluidos multifásicos, onde os dutos cilíndricos com seção transversal circular são os responsáveis pela interligação das regiões produtoras aos centros consumidores. O aumento da produção de óleo direciona o interesse da indústria do petróleo para estudos que tratem do aumento da vazão dos fluidos nos sistemas de transporte, utilizando tecnologias que permitam uma maior eficiência nesses sistemas. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é estudar o escoamento laminar de óleo e água em um duto com seção transversal elíptica, considerando o escoamento tridimensional, incompressível, sem transferência de calor, em regime permanente e com as propriedades físico-químicas constantes, por meio de simulação numérica. Resultados dos campos de pressão, velocidade e fração volumétrica das fases no escoamento para diferentes razões de aspecto do duto cilíndrico elíptico são apresentados e analisados. Verificou-se que quanto maior a razão de aspecto em um duto cilíndrico com seção transversal elíptica, menor será a perda de carga no duto. / The modal pipeline is the main form to production transportation of multiphase fluids, where the cylindrical ducts with circular cross section are used to link the producing regions to consumer centers. Increased oil production directs the interest in the oil industry to studies that deal with the increasing flow of fluids in transportation systems, using technologies that enable greater efficiency in these systems. In this sense, the objective of this work is to study the oil and water laminar flow in a pipeline with elliptical cross section, considering threedimensional and incompressible flow, no heat transfer, steady state regime with physicochemical properties through the numerical simulation. Results of pressure, velocity and volume fraction distribuitions of the phases in the flow for different aspect ratios of elliptic cylindrical duct are presented and analyzed. It has been found that when higher the aspect ratio of the a cylindrical duct with elliptical cross section, the lower the pressure loss in the duct.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2017-12-13T17:26:54Z No. of bitstreams: 1 CARLOS ALBERTO BISPO DE SOUSA - TESE (PPGEP) 2014.pdf: 2633408 bytes, checksum: 80087f7d1097f18a52b312e44cfc57af (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-13T17:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CARLOS ALBERTO BISPO DE SOUSA - TESE (PPGEP) 2014.pdf: 2633408 bytes, checksum: 80087f7d1097f18a52b312e44cfc57af (MD5) Previous issue date: 2014-11-28 / Capes / A demanda por fontes de energia renovável tem crescido em todo o mundo. Nesse contexto, o bioetanol obtido a partir da hidrólise de materiais lignocelulósicos tem merecido destaque. Porém, a produção das enzimas celulolíticas usadas nesse processo é de custo elevado, e este é o principal empecilho para a obtenção do etanol celulósico em grande escala. O objetivo deste estudo foi produzir enzimas celulolíticas destinadas a produção de bioetanol, a partir da fermentação semissólida da biomassa da palma forrageira pelo fungo filamentoso Trichoderma reesei LCB 48. O estudo da fermentação revelou que a melhor condição foi atingida com umidade inicial de 90% e suplementação de 1% de fonte de nitrogênio. A atividade máxima foi alcançada em 110 horas de processo, com produção de 6,45 U/gds. O estudo de lixiviação das enzimas produzidas revelou como as melhores condições do processo: a relação solvente/substrato de 20g/ml, agitação de 50rpm e tempo de contato de 15 minutos, na qual obteve-se extratos brutos com 15,14 U/gds expressa em carboximetilcelulase (CMCase). As enzimas recuperadas na lixiviação exibiram atividade CMCase ótima em temperatura de 55°C e pH ótimo entre 4,0 e 5,0. Estudos de estabilidade mostraram que a enzima é desativada em valores de pH superiores a 6,5 e temperaturas superiores a 50°C. Ensaios de hidrólise utilisando a própria biomassa da palma e o resíduo da fermentação como material lignocelulósico apresentaram respectivamente produtividade máxima de de 334,4 mg/L.h e 308 mg/L.h de glicose em 4 horas de processo. Foi realizado um estudo de partição das enzimas obtidas utilizando sistemas aquosos bifásicos. O SAB composto por 18% Peg 4000 e 12% citrato de sódio em pH 5,0 resultou em um fator de purificação de 5,31 para a CMCase e 61,4 para celobiase. Para FPase o fator de purificação foi de 2,29 quando a concentração de citrato usada foi de 16%. A biomassa da palma mostrou-se viável tanto para a obtenção das enzimas celulases quanto para a obtenção de açúcares fermentescíveis para produção de bioetanol. Os SABs mostraram-se promissores como etapa inicial de um processo de recuperação e purificação das celulases produzidas. / The demand for renewable energy has grown worldwide. In this context, bioethanol obtained from the hydrolysis of lignocellulosic materials has been highlighted . However, the production of cellulolytic enzymes used in the hydrolysis process is costly, and this is the main obstacle for obtaining cellulosic ethanol on a large scale. This study was designed to produce cellulolytic enzymes production of bioethanol from biomass semisolid fermentation of forage cactus by the filamentous fungus Trichoderma reesei LCB 48. The study revealed that the best fermentation condition was achieved with 90 % humidity and supplementation 1% of the nitrogen source . The maximum activity was achieved in 110 hours of process, with production of 6.45 U/gds . The study of leaching of enzymes produced revealed as the best process conditions: solvent substrate ratio of 20mL/ g , 50 rpm of agitation and contact time of 15 minutes , which was obtained in crude extracts with 15.14 U/gds expressed in carboxymethylcellulase ( CMCase ) . The crude extract was stable for up to 20 days when stored at room temperature. The enzymes recovered in the leaching exhibited CMCase activity at optimal temperature of 55 ° C and optimum pH between 4.0 and 5.0 . Stability studies showed that the enzyme is deactivated at pH values above 6.5 and temperatures above 50 ° C. Hydrolysis assays of pear cactus biomass itself and the residue fermenting lignocellulosic material presented as maximum yield of 334.4 mg/Lh and 308 mg/Lh of glucose in 4 process hours respectively. A study ds enzymes obtained using aqueous two-phase partition systems was carried out . SAB composed of 18 % PEG 4000 and 12% sodium citrate at pH 5.0 resulted in a purification factor of 5.31 to 61.4 for CMCase and cellobiase. FPase for the purification factor was 2.29 when the concentration of citrate used was 16% . Biomass palm proved to be feasible for both obtaining the cellulase enzymes as to obtain fermentable sugars to bioethanol production. The SABs proved promising as an initial step in a process of recovery and purification of cellulases produced .

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-05-24T14:26:07Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2237346 bytes, checksum: 088238fab84060042b385a40d43c4c3b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-24T14:26:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2237346 bytes, checksum: 088238fab84060042b385a40d43c4c3b (MD5) Previous issue date: 2016-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present paper makes an analysis of multiphase flow up (oil-gas) in laminar regime, with hidrodynamically developed profiles and interacting heat. The fluids analyzed are considered immiscible, developing into separated speed and temperature fields. The energy equations are applied to obtain of heat fields in the thermal entry region of the fluids flowing in the same direction. Although the results of parameters of practical interest has been obtained by purely numerical procedures, the system governing equations involving partial differential and have not been resolved successfully analytically yet. Thus, the use of Generalizes Integral Transform Technique, as powerful mathematical tool, is proposed to solve the energy equations associated with the flow and to producing hybrid results, analytical-numerical, more extension e analysis flexibility to a large number of parameter used in oil and gas engineering. Auxiliary problems with the greatest possible number of original problem information are presented in an attempt of improving the numerical convergence. Lastly, a computational routine is developed in FORTRAN to obtain the numerical solution. The numerical results obtained for the fields are presented in tables and graphs for then be compared with the maximum care to the parameters of special cases available in the literature. / O presente trabalho realiza uma análise do escoamento multifásico (óleo-gás) ascendente em regime laminar, com perfis hidrodinamicamente desenvolvidos e interagindo termicamente. Os fluidos em análise são considerados imiscíveis, desenvolvendo-se em campos separados de velocidade e temperatura. A equação da energia é aplicada para a obtenção dos campos térmicos em desenvolvimento na região de entrada térmica dos fluidos escoando na mesma direção. Embora resultados de parâmetros de interesse prático já tenham sido obtidos através de procedimentos puramente numéricos, o sistema de equações que regem esse tipo de escoamento envolve diferenciais parciais e ainda não foram solucionadas analiticamente com sucesso. Dessa forma, o uso da Técnica de Transformada Integral Generalizada, como ferramenta matemática, é proposto para resolver as equações de energia associada ao escoamento produzindo resultados híbridos, analítico-numérico, com maior flexibilidade de análise e extensão para um grande número de parâmetros utilizados na engenharia de petróleo e gás. Problemas auxiliares com o maior número possível de informações do problema original são apresentados na busca da melhoria da convergência numérica. Por fim, uma rotina computacional é elaborada em FORTRAN para a obtenção da solução numérica. Os resultados numéricos obtidos para os campos são apresentados na forma de tabelas e gráficos para em seguida serem comparados com o máximo de esmero aos parâmetros de casos especiais disponíveis na literatura especializada.

CAPES / Além de estarem presentes na natureza, os escoamentos bifásicos possuem ampla aplicação industrial, sendo encontrados nas áreas química, nuclear, de geração de energia, petrolífera e espacial, onde escoamentos do tipo gás-líquido são os mais comuns. Eles são caracterizados pelo fluxo de duas substâncias imiscíveis, denominadas fases, em um sistema. A caracterização e o estudo destes escoamentos são importantes tanto na realização de projetos, quanto no monitoramento e controle de plantas aonde eles ocorrem. Um dos parâmetros utilizados na caracterização é a fração de vazio, que indica a proporção de gás em escoamentos gás liquido. As fases de um escoamento possuem diferentes propriedades elétricas, como condutividade e permissividade. Dessa forma, caso placas condutoras sejam dispostas ao redor de uma tubulação, pode ser formado um capacitor cuja capacitância dependa das características da mistura que escoa. O objetivo desta dissertação é o desenvolvimento de um sensor capacitivo não invasivo para determinação de fração de vazio em escoamentos bifásicos. Este trabalho apresenta a montagem dos eletrodos, o desenvolvimento de um hardware para detecção de variações na capacitância dos eletrodos e o desenvolvimento de um software para leitura das medições do hardware. A resposta do sensor desenvolvido não depende apenas da proporção volumétrica das fases em seu interior, mas também do padrão de escoamento, ou seja, da forma como elas estão distribuídas. Devido a isso, a resposta do sensor foi avaliada para diversos padrões de escoamento através de simulações do campo elétrico pelo método dos elementos finitos. Com base nos resultados das simulações e nas medidas da eletrônica desenvolvida, valores de fração de vazio foram obtidos para escoamentos ar água em bancadas de teste. Resultados obtidos mostram o bom desempenho do sistema capacitivo desenvolvido, o qual pode ser aplicado em estudos aprofundados do escoamento bifásico. / Two-phase flows are not only present in environmental phenomena such as clouds, but are found widespread in industrial applications. Such flows may be described as the stream of two immiscible substances, called phases, in a pipe or vessel. Most usual type of flow is gas-liquid flow and it can be found in chemical, nuclear, power generation, petroleum, and space industry. The study and characterization of such flows are important both in the realization of projects as in the monitoring and control of the facilities in which they occur. An important parameter in flow characterization is the void fraction, which indicates the volumetric amount of gas in gas-liquid flows. The gaseous and liquid phases in a flow usually present different electric properties, such as conductivity and permittivity. If electrodes are arranged around a pipe, they may form a capacitor whose capacitance depend upon the flowing mixture properties and their spatial distribution. The main goal of this work is to develop a non-invasive capacitive probe for void fraction determination in two-phase flow. It describes the assembly of the electrodes, the development of hardware for capacitance measurement, and the development of software that provides access to the measurement data obtained by the hardware. The response of capacitive sensors depends not only on void fraction values, but also on the flow pattern, that is, on the way that phases are distributed inside the pipe. Due to this fact, electric field simulations of the sensor’s response at different flow patterns were performed. Based on the results of the simulations and on the measurement results, void fraction values for air-water flow at controlled conditions was calculated and comparatively evaluated. The results obtained show the good performance of developed capacitive probe which may now be deployed in two-phase flow studies.

PETROBRAS / O presente trabalho aborda o estudo do escoamento líquido-gás na câmara de expansão típica de um separador ciclônico cilíndrico. Para entender o funcionamento do separador, analisa-se primeiro, o campo de velocidades da fase líquida dentro do equipamento. A análise é realizada em função de simulações numéricas e medições experimentais. Em função dos resultados é desenvolvido um modelo para o cálculo da velocidade e a espessura do escoamento de líquido ao longo do separador. O modelo desenvolvido apresenta resultados com boa precisão para uma ampla faixa de condições de operação e dimensões do separador. Na segunda etapa, uma formulação para o seguimento de bolhas é acoplada no modelo monofásico, com a finalidade de avaliar, de modo teórico, a separação de bolhas de um meio líquido contínuo. O estudo de escoamento bifásico permite identificar o comprimento ótimo do separador para garantir a separação das bolhas e também permite entender a influência das condições de operação sobre o processo de separação. Os resultados alcançados devem contribuir para o estado da arte no assunto e fornecer a engenheiros que atuam na área uma ferramenta relativamente simples para o dimensionamento desse tipo de separadores. / This work approaches the study of gas-liquid flow in the expansion chamber of a typical cylindrical cyclonic separator. To understand its operation, first is analyzed the velocity field of the liquid phase inside the equipment. The analysis is based on numerical simulations and experimental measurements. From the results, is developed a model that determines the velocity and the thickness of the liquid film flow along the separator. The model developed produces results with good accuracy for a wide range of operating conditions and dimensions of the separator. In the second step, a formulation for bubble tracking is coupled in the single phase model, in order to evaluate its theoretical separation from a continuous liquid medium. The study of two-phase flow identifies the optimum length of the separator to separate bubbles and also allows understand the influence of operating conditions on the separation process. The results achieved should contribute to the state of the art in the subject and provide engineers working in the area a relatively simple tool for the design of these separators.

Este estudo desenvolve uma técnica para caracterizar o escoamento bifásico, utilizando sensores de deformação baseados em redes de Bragg em fibras ópticas. Esses sensores apresentam características relevantes, a pequena dimensão e a possibilidade de medição com precisão em um grande número de parâmetros em condições diversas. A unidade sensora é constituída por uma rede de Bragg em fibra óptica posicionada transversalmente em relação ao escoamento e fixado nas paredes do tubo. A pressão hidrodinâmica aplicada pelo escoamento de líquido ou pelo escoamento de líquido e gás induz deformação na fibra óptica, a qual pode ser detectada pela rede de Bragg. Como a pressão aplicada está diretamente relacionada com a vazão mássica, é possível estabelecer uma relação usando o deslocamento do comprimento de onda da ressonância da rede de Bragg para determinar a vazão mássica quando a velocidade de escoamento é bem conhecida. No escoamento bifásico, há uma alteração significativa na força aplicada na fibra óptica, a qual contabiliza as densidades distintas das referidas substâncias. Logo, a deformação da fibra óptica e a correspondente mudança de comprimento de onda de rede de Bragg serão muito diferentes quando no escoamento houver uma bolha de ar ou um pistão de líquido, permitindo, assim a sua detecção à medida que o escoamento flui através do tubo. Devido a sua capacidade de multiplexação e versatilidade, o uso de sensores de redes de Bragg em fibra óptica mostrou ser particularmente adequado para esta aplicação. Uma ferramenta de detecção de 18 sensores quase distribuídos uniformemente ao longo do tubo foi desenvolvida tornando possível a caracterização do escoamento, bem como o acompanhamento das bolhas de ar ao longo de uma grande parte do escoamento. Os ensaios foram realizados em uma planta piloto de escoamento bifásico gás-líquido, onde diversas condições operacionais foram geradas e analisadas. A técnica desenvolvida foi validada através de comparações com modelos termodinâmicos empíricos disponíveis na literatura e também com o sensor wire-mesh, apresentando boa concordância com os valores de referência. O estudo viabiliza a construção futura de sensores para serem empregados na obtenção de parâmetros importantes nos modelos de escoamento multifásico, abrindo muitas oportunidades para ferramentas de medição de laboratório e aplicações de campo. / This study developed a technique to characterize the two phase flow using optical fiber Bragg grating strain sensors. These sensors have features such as small size, flexibility, allowing to accurately measure a number of parameters under adverse conditions. The sensor unit consists of optical fiber Bragg grating positioned transversely to the flow and fixed in the pipe walls. The hydrodynamic pressure applied by the liquid or air/liquid flow to the optical fiber induces deformation that can be detected by the optical fiber Bragg grating. Given that the applied pressure is directly related to the mass flow it is possible to establish a relationship using the grating resonance wavelength shift to determine the mass flow when the flow velocity is well known. For two phase flows of air and liquid there is a significant change in the force applied to fiber that is accounted for the very distinct densities of these substances. As a consequence the optical fiber deformation and the correspondent grating wavelength shift as function of the flow will be very different for an air bubble or a liquid slug allowing their detection as they flow through the pipe. Due to its versatility and multiplexing capabilities optical fiber Bragg gratings are particularly suitable for this application. The experiments were performed in a pilot plant using air-water two-phase flows, in which various operating conditions were generated and analyzed. A quasi-distributed sensing tool with 18 sensors evenly spread along the pipe is developed and characterized making possible the characterization of the flow as well as the tracking of the bubbles over a large section of the test bed. The technique developed was validated through comparisons with available empirical mechanical models and also with the wire- mesh sensor, showing good agreement with the reference values. The study allows for the future construction of sensors that can be used to assist empirical models of multiphase flows, and open up plenty of opportunities to both laboratory measurement tools as well as field applications.

LACIT / Escoamentos bifásicos gás-líquido estão presentes em inúmeras aplicações de engenharia, como por exemplo, na produção de petróleo, onde óleo e gás escoam nas linhas de produção. A monitoração online do escoamento bifásico é de grande importância para operação segura e eficiente dos processos de produção. Assim, nos últimos anos tem-se buscando o desenvolvimento de técnicas simples e de baixo custo para monitoração do escoamento da produção. Das diversas formas que um escoamento bifásico se apresenta, o padrão de escoamento em golfadas é o mais comum nas linhas de produção. Este trabalho apresenta um sistema óptico infravermelho que mede especificamente a velocidade das bolhas de gás em um escoamento em golfadas. Esse sistema emprega componentes optoeletrônicos operando a 950 nm juntamente com uma peça adutora utilizada para manter estáticos o emissor e receptor de luz. O circuito eletrônico responsável pelo funcionamento do sensor é composto por três canais de medição modulados em frequências diferentes. Dessa forma pelo tempo de trânsito que uma bolha leva no percurso entre os canais, pode-se calcular a velocidade da bolha. Essa técnica óptica traz a vantagem de ser um sistema de medição não invasivo e pode ser utilizado para outros fluidos, mas é necessário adaptar o comprimento de onda de trabalho de acordo com as características do fluido a ser detectado. O sistema desenvolvido foi testado em uma planta piloto sob diversas condições operacionais e comparado com sensores de referência (wire-mesh e câmera de alta velocidade). Resultados obtidos mostram o bom desempenho do sistema com relação aos sensores de referência. / Gas-liquid two-phase flows are present in many engineering applications such as in petroleum production, where oil and gas stream in the production lines. The online monitoring of two-phase flow is of great importance for safe and efficient operation of production processes. Thus, in recent years there has been an attempt to develop simple and low cost techniques for flow production monitoring. Among the various ways a two-phase flow may occur in a pipe, the flow pattern known as slug flow is the most common in production lines. This work presents an infrared optical system that specifically measures the translational speed of gas bubbles in slugs flow. This system employs optoelectronic components operating at 950 nm along with a mechanical assembly used to assure optical alignment of light emitters and receivers. The electronic circuitry responsible for operating the sensor consists of three measuring channels modulated at different frequencies, thus by measuring the time lag a gas bubble needs to travel from one channel to another, one can calculate speed of gas bubble. This optical technique has the advantage of being a noninvasive measurement system and can be used for other fluids, but it is necessary to adapt the working wavelength according to the characteristics of the fluid to be detected. The developed system was tested in a pilot plant under various operating conditions and compared with reference sensors (wire-mesh and high-speed camera). Results show the good performance of the system with respect to the reference sensors.