Made available in DSpace on 2018-03-22T15:51:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11733_SILVANA NUNES BARCELLOS .pdf: 1634824 bytes, checksum: e64881d725c97c56803922c80345c7d8 (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Dentre diversos processos que compõem a produção de petróleo e gás natural será avaliada a medição de vazão de gás de tocha, realizada através da tecnologia ultrassônica por tempo de trânsito. A relevância da análise reside na importância ambiental inerente à medição de gás de tocha, associada ao fato de que, nesse escoamento, o fluido não é processado de forma a ser condicionado para alguma especificação definida. Especificamente, será avaliado o efeito da variação da composição química do gás natural em linhas de tocha (gás de tocha) no, assim chamado, fator de perfil, oriundo da medição de vazão por tecnologia ultrassônica. Por outro lado, o cálculo do fator de perfil depende do número de Reynolds e, via de regra, a composição química e respectivas propriedades de transporte para estimativa do número de Reynolds são configuradas no medidor apenas por ocasião do processo de fabricação. Assim, se em um determinado ativo produtor ocorrer variação da composição química devido a passagem do tempo ou a novos poços de hidrocarbonetos entrando em operação, a nova composição química do gás não será re-configurada no medidor e o número de Reynolds não será alterado para novas propriedades, caracterizando um erro de medição. O objetivo principal deste trabalho, então, é avaliar os limites admissíveis de variação das propriedades termofísicas para que a medição de vazão seja processada de forma regulamentar, bem como analisar o efeito dessa variação ao longo do tempo. Também é feita uma análise sobre a estimativa das propriedades termo-físicas através de correlações. Dentre os casos estudados verificou-se que a variação da composição química do gás natural provoca uma variação máxima da vazão de, até 15% da incerteza máxima admissível, considerando que a legislação admite incerteza de 5% para o processo de queima de gás (flare). Palavras-chave: Medição de vazão, Medição Ultrassônica, Gás de Tocha, Cromatografia, Fator de perfil

Plasmas térmicos vêm sendo utilizados em um crescente número de aplicações industriais. Na maioria dessas aplicações, as tochas de plasmas (o equipamento utilizado para gerar o plasma) necessitam ser utilizadas por várias centenas de horas antes de qualquer manutenção, a fim de permitir um contínuo processo industrial. Os eletrodos da tocha de plasma, particularmente o catodo, eventualmente irão apresentar sinais de desgaste (erosão), forçando uma substituição dos mesmos e, conseqüentemente, obrigando a uma parada na operação da tocha. Desse modo, a erosão dos eletrodos de uma tocha de plasma (em particular, a erosão do catodo) deve ser minimizada sempre que possível. Este trabalho visa estudar materiais para eletrodos e condições de operação de tochas de plasma a fim de se diminuir a erosão dos eletrodos, particularmente do catodo. Nesse sentido, uma câmara de testes foi construída para simular eletrodos concêntricos de uma tocha de plasma. Um campo magnético externo foi utilizado para movimentar um arco elétrico que foi estabelecido entre os eletrodos concêntricos. Nessa câmara foram estudados diferentes tipos de gases e materiais para o catodo, para tentar aumentar o tempo de vida dos catodos de tocha de plasma. Os resultados obtidos mostraram que: a) A presença de contaminantes nos gases utilizados como gases de plasma alteram as condições da superfície do catodo, diminuindo as taxas de erosão; b) Misturas de gases inertes com gases poliatômicos, quando utilizadas como gases de plasma, contaminam a superfície do catodo, alterando as condições das mesmas, diminuindo as taxas de erosão; c) A presença de contaminantes no material utilizado no catodo, como também a utilização de ligas de cobre como material para os eletrodos, também alteram as características da superfície, aumentando o tempo de vida dos catodos. / Thermal plasmas have shown a growing number of industrial applications. In most of those applications, the plasma torch (the device used to generate the thermal plasma) would need several hundred hours of using before anykind of maintenance, in spite of permit a continuous industrial process. The electrodes of the plasma torch, particularly the cathode, eventually will present signs of erosion, forcing their replacement and, consequently, a stoppage of the torch operation. However, electrode erosion of a plasma torch (cathode erosion in particular) must be minimized as often as possible. The objective of this work is to study materials for plasma torch electrodes and the operation condition of the plasma torch, in order to diminish the erosion of the electrodes (cathode in particular). Therefore, an experimental chamber was built in order to simulate concentric electrodes of a plasma torch. An external magnetic field was used for moving the electric arc that was stablished between the concentric electrodes. Different types of gases and cathode materials have been studied using that chamber. The results obtained so far showed that: a) Contaminants present in the gases used as plasma gases, change the cathode surface conditions, decreasing the erosion rates; b) Mixtures of inert gases with potiatomic gases, when used as plasma gases, contaminate the cathode surface, changing their conditions, decreasing the erosion rates; c) Contaminants in the composition of the materials used in the cathode, and even the use of copper alloys as material for electrodes, changes the surface characteristics, increasing the cathode lifetime.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EraldoCS_DISSERT.pdf: 3770041 bytes, checksum: 781cd8af5bcf3a0660e0344b0a08f87a (MD5) Previous issue date: 2010-10-14 / The nanometric powders have special features that usually result in new properties, originating applications or expanding them in various fields of knowledge. Because having a high area/volume ratio, phenomena such as superficial strength of adsorption becomes greater than the weight of the powder which makes more difficult its handling. The high power of agglomeration of these powders requires study and development of equipments to enable its management into the plasma torch. The objective of this work is to develop a powder feeder which can solve the mainly problems about insertion of powder into the thermal spray developed in the laboratory of plasmas, which are carried out with plasma torch arc not transferred (plasma spray). Therefore, it was made a aluminum s powder feeder and tests were performed to verify their operation and determine its rate of deposition by spraying powders of niobium pentoxide (Nb2O5) and titanium dioxide (TiO2) with particle sizes less than 250 mesh (<0.063 mm). We used masses of 0.5 g - 1.0 g and 1.5 g of each powder in tests lasting 15 seconds - 20 to 25 seconds for each mass. The tests were performed in two ways: at atmospheric pressure using argon gas with a flow of 9 l / min as carrier gas and through a Venturi pipe also using argon gas with a flow of 9 l / min as carrier gas and with a flow of 20 l/min as the feed gas passing through the Venturi pipe. The powder feeder developed in this paper is very easy to be handling and building, resulting in feeding rate of 0.25 cm3/min - 1.37 cm3/min. The TiO2 showed higher feeding rates than the Nb2O5 in all tests, and the best rates were obtained with tests using mass 1.5 g and time of 15 seconds, reaching feeding rate of 1.37 cm3/min. The flow of feed had low interference in feeding rate during the tests / Os p?s nanom?tricos apresentam caracter?sticas especiais que geralmente resultam em novas propriedades, ampliando ou originando melhores aplica??es nas diversas ?reas de conhecimento. Devido ao fato de possuir uma alta raz?o ?rea/volume, fen?menos como a for?a de adsor??o de superf?cie tornam-se superiores ao peso, dificultando o seu manuseio. O alto poder de aglomera??o dificulta processos como o de alimenta??o de p?s em tochas de plasma, por exemplo. O objetivo do presente trabalho ? desenvolver um alimentador de p?s, para trabalhos com aspers?o t?rmica, que s?o realizados em tocha de plasma de arco n?o transferido (plasma spray). Para tanto, foi confeccionado um dispositivo em alum?nio, sendo realizados testes para verificar seu funcionamento e determinar sua taxa de alimenta??o durante aspers?o de p?s de pent?xido de ni?bio (Nb2O5) e di?xido de tit?nio (TiO2), com tamanhos de part?culas inferiores a mesh 250 (< 0,063 mm). Foram utilizadas massas de 0,5 g - 1,0 g e 1,5g de cada p?, em testes com dura??o de 15 s - 20 s e 25 segundos para cada massa. Os ensaios foram realizados de duas maneiras: ? press?o atmosf?rica utilizando-se g?s arg?nio com fluxo de 9 l/min como g?s de arraste e atrav?s de um tubo de Venturi utilizando tamb?m o g?s arg?nio com fluxo de 9 l/min como g?s de arraste e com fluxo de 20 l/min como g?s de alimenta??o, passando pelo interior do tubo de Venturi. O alimentador de p? desenvolvido neste trabalho ? de f?cil constru??o e manuseio, obtendo-se taxas de alimenta??o de 0,25 cm3/min - 1,37 cm3/min. O TiO2 apresentou maiores taxas de alimenta??o que o Nb2O5 em todos os testes, e as melhores taxas foram obtidas com os ensaios utilizando massa de 1,5 g e tempo de 15 segundos, atingindo taxa de alimenta??o de 1,37 cm3/min. O fluxo de alimenta??o apresentou pouca interfer?ncia na taxa de alimenta??o durante a realiza??o dos testes

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8915_Dissertacao Rafael Pires Ribeiro.pdf: 3741070 bytes, checksum: 1421f524aa61975f3949b1fdc6df0251 (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / Este trabalho visou estudar a pirólise do gás natural veicular (GNV) com CO2 via um plasma intermediário de arco deslizante (Gliding Arc) do tipo tornado. Este tipo de plasma começa no regime térmico e a seguir migra para o regime não térmico, com baixa corrente e alta tensão, à pressão atmosférica. Normalmente, este plasma é de baixa potência. Devido ao seu comportamento transiente este é capaz de estimular reações químicas nos gases presentes, sem necessitar aquecer todo o gás. Para isto, foi desenvolvida no laboratório uma tocha de plasma do tipo tornado com eletrodos em cobre, bem como uma fonte de alimentação para 7 kV e 80 mA. Paralelamente ao desenvolvimento experimental foi feito uma simulação da tocha de plasma por fluidodinâmica computacional (CFD), que mostrou resultados bem parecidos com o comportamento real da tocha. Foram feitos sete testes em que foram variadas as vazões dos gases e diâmetro do anodo. As vazões foram ajustadas em função da estabilidade do arco, que dependia fortemente do diâmetro do anodo. Observou-se que, a diminuição do diâmetro do anodo permitiu um aumento na razão GNV/CO2 e um maior rendimento energético na produção do H2. O rendimento energético máximo obtido foi para o diâmetro de 5,0 mm do anodo, onde se obteve (11 ± 3) mol de H2 por kW.h. Este resultado é duas vezes o valor apresentado na literatura por Xumei Tao (2011), e é equivalente aos resultados das tochas de plasma térmico que apresentam o dobro do rendimento em relação ao arco deslizante. Durante os testes a razão GNV/CO2 chegou a ser maior que 1, situação em que pode haver a produção de carbono sólido. Fato este constatado ao final do trabalho. A amostra sólida foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X, onde se constatou a presença de material grafitizado e material amorfo como o negro de fumo. O fator negativo foi a grande presença de CO2 na composição final dos gases, pois o CO2 necessita de uma temperatura maior para ser decomposto e reagir com o CH4.

Plasmas térmicos vêm sendo utilizados em um crescente número de aplicações industriais. Na maioria dessas aplicações, as tochas de plasmas (o equipamento utilizado para gerar o plasma) necessitam ser utilizadas por várias centenas de horas antes de qualquer manutenção, a fim de permitir um contínuo processo industrial. Os eletrodos da tocha de plasma, particularmente o catodo, eventualmente irão apresentar sinais de desgaste (erosão), forçando uma substituição dos mesmos e, conseqüentemente, obrigando a uma parada na operação da tocha. Desse modo, a erosão dos eletrodos de uma tocha de plasma (em particular, a erosão do catodo) deve ser minimizada sempre que possível. Este trabalho visa estudar materiais para eletrodos e condições de operação de tochas de plasma a fim de se diminuir a erosão dos eletrodos, particularmente do catodo. Nesse sentido, uma câmara de testes foi construída para simular eletrodos concêntricos de uma tocha de plasma. Um campo magnético externo foi utilizado para movimentar um arco elétrico que foi estabelecido entre os eletrodos concêntricos. Nessa câmara foram estudados diferentes tipos de gases e materiais para o catodo, para tentar aumentar o tempo de vida dos catodos de tocha de plasma. Os resultados obtidos mostraram que: a) A presença de contaminantes nos gases utilizados como gases de plasma alteram as condições da superfície do catodo, diminuindo as taxas de erosão; b) Misturas de gases inertes com gases poliatômicos, quando utilizadas como gases de plasma, contaminam a superfície do catodo, alterando as condições das mesmas, diminuindo as taxas de erosão; c) A presença de contaminantes no material utilizado no catodo, como também a utilização de ligas de cobre como material para os eletrodos, também alteram as características da superfície, aumentando o tempo de vida dos catodos. / Thermal plasmas have shown a growing number of industrial applications. In most of those applications, the plasma torch (the device used to generate the thermal plasma) would need several hundred hours of using before anykind of maintenance, in spite of permit a continuous industrial process. The electrodes of the plasma torch, particularly the cathode, eventually will present signs of erosion, forcing their replacement and, consequently, a stoppage of the torch operation. However, electrode erosion of a plasma torch (cathode erosion in particular) must be minimized as often as possible. The objective of this work is to study materials for plasma torch electrodes and the operation condition of the plasma torch, in order to diminish the erosion of the electrodes (cathode in particular). Therefore, an experimental chamber was built in order to simulate concentric electrodes of a plasma torch. An external magnetic field was used for moving the electric arc that was stablished between the concentric electrodes. Different types of gases and cathode materials have been studied using that chamber. The results obtained so far showed that: a) Contaminants present in the gases used as plasma gases, change the cathode surface conditions, decreasing the erosion rates; b) Mixtures of inert gases with potiatomic gases, when used as plasma gases, contaminate the cathode surface, changing their conditions, decreasing the erosion rates; c) Contaminants in the composition of the materials used in the cathode, and even the use of copper alloys as material for electrodes, changes the surface characteristics, increasing the cathode lifetime.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GlaucoGCM_DISSERT.pdf: 2507000 bytes, checksum: 4ddd2c691295b96f2ff39658a0bc25d7 (MD5) Previous issue date: 2013-07-05 / Este projeto prop?e desenvolver e implementar um controlador para o sistema de refrigera??o da tocha indutiva a plasma t?rmico. Este processo ? feito a partir da medi??o da temperatura atrav?s de um sensor do sistema de refrigera??o. O sinal produzido ser? enviado para uma entrada anal?gica do microcontrolador da fam?lia PIC, que utilizando os conceitos de l?gica fuzzy, controla a velocidade de um motor bomba. Este ? respons?vel por diminuir ou aumentar o fluxo circulante de ?gua que passa pela bobina, pelo corpo da tocha e pelo flange de fixa??o, deixando-os na temperatura desejada. A velocidade desta bomba ser? controlada por um inversor de frequ?ncia. O microcontrolador, tamb?m, acionar? um ventilador caso exceda a temperatura de refer?ncia. A proposta inicial foi o desenvolvimento do controle da temperatura da bobina de uma tocha indutiva a plasma, mas com algumas adequa??es, foi poss?vel tamb?m aplicar no corpo da tocha. Essa tocha ser? utilizada em uma planta de tratamento de res?duos industriais e efluentes petroqu?micos. O controle proposto visa garantir as condi??es f?sicas necess?rias para tocha de plasma, mantendo a temperatura da ?gua em um determinado n?vel que permita o resfriamento sem comprometer, no entanto, o rendimento do sistema. No projeto ser? utilizada uma tocha de plasma com acoplamento indutivo (ICPT), por ter a vantagem de n?o possuir eletrodos met?licos internos sendo erodidos pelo jato de plasma, evitando uma poss?vel contamina??o, e tamb?m devido ? possibilidade do reaproveitamento energ?tico atrav?s da cogera??o de energia. O desenvolvimento da tecnologia a plasma na ind?stria de tratamento de res?duos vem obtendo bons resultados. Aplica??es com essa tecnologia t?m se tornado cada vez mais importantes por reduzir, em muitos casos, a produ??o de res?duos e o consumo de energia em v?rios processos industriais

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-02-21T21:32:47Z No. of bitstreams: 1 RicardoCesarDaSilvaRocha_TESE.pdf: 5309449 bytes, checksum: d6c6f63a7d0c3dd4a1a227198be68cee (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-02-23T18:57:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RicardoCesarDaSilvaRocha_TESE.pdf: 5309449 bytes, checksum: d6c6f63a7d0c3dd4a1a227198be68cee (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-23T18:57:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoCesarDaSilvaRocha_TESE.pdf: 5309449 bytes, checksum: d6c6f63a7d0c3dd4a1a227198be68cee (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Os processos de aspers?es t?rmica s?o utilizados para obten??o de revestimentos, com o objetivo, de reduzir o desgaste, minimizar os efeitos da corros?o ou para reparo de superf?cies, com aplica??es na ind?stria de petr?leo, aeroespacial e el?trica, dentre outras. O carbeto de ni?bio (NbC) tem se destacado na ind?stria mec?nica, na ?rea qu?mica e de microeletr?nica, por apresentar propriedades como elevada dureza, alto ponto de fus?o (3610?C), elevada condutividade t?rmica, grande estabilidade qu?mica, al?m de resist?ncia a radia??o. As propriedades dos revestimentos dependem da composi??o qu?mica e da microestrutura, que s?o influenciadas por sua vez pelos par?metros do processo. A t?cnica de deposi??o atrav?s de tocha de plasma por arco n?o transferido vem sendo estudada para o processamento de revestimentos. O Fe-NbC ? um novo produto desenvolvido para ser utilizado como refor?o por proporcionar melhoria nas propriedades mec?nicas de materiais met?licos. Apresenta-se neste trabalho os resultados de uma investiga??o sobre a forma??o, caracteriza??o e desempenho tribol?gico de camadas duras, obtidas por aspers?o t?rmica atrav?s de plasma de arco n?o transferido a partir de p?s de Fe-NbC, depositados em substrato de a?o ABNT 1020. Para a obten??o das camadas, foram variadas a corrente de trabalho e a vaz?o de g?s da tocha. Os revestimentos obtidos foram caracterizados por meio de an?lises de difra??o de Raios X, microscopia ?ptica, microscopia eletr?nica de varredura, an?lise qu?mica, rugosidade, microdureza Vickers e testes de pino sobre disco. Os resultados indicaram que as varia??es dos par?metros de deposi??o alteraram a dureza e o coeficiente de atrito devido a forma??o de fases de NbC e Fe3O4. / Thermal spraying processes are used to obtain coatings, which can reduce erosion, minimizing the effects of corrosion or for repairing surfaces, with applications in the petroleum, aerospace and electrical industries, among others. NbC carbide has been outstanding in the mechanical, chemical and microelectronic industries since it has properties such as high hardness, high melting point (3610 ? C), high thermal conductivity, high chemical stability, besides resistance to radiation. The properties of the coatings depend on the chemical composition and the microstructure, which are influenced by the process parameters. The technique of deposition through an untransferred arc plasma torch has been studied for coating processing. Fe-NbC is a new product developed to be used as reinforcement because it provides improvement in the mechanical properties of metallic materials. This work presents the results of an investigation on the formation, characterization and tribological performance of hard layers obtained by thermal spraying, using non-transferred arc plasma from Fe-NbC powders deposited on ABNT 1020 steel substrate. To get the layers, the working current and the gas flow of the torch were varied. The obtained coatings were characterized by X-ray diffraction analysis, optical microscopy, scanning electron microscopy, chemical analysis, roughness, Vickers microhardness and pin-to-disk tests. The results indicated that the variations of the deposition parameters have changed the hardness and the coefficient of friction due to the formation of NbC and Fe3O4 phases.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-01-27T12:30:35Z No. of bitstreams: 1 EraldoCamaraDeSouza_TESE.pdf: 1960987 bytes, checksum: aaf762025bc316dd0b3bce3590afc7a7 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-01-30T14:17:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EraldoCamaraDeSouza_TESE.pdf: 1960987 bytes, checksum: aaf762025bc316dd0b3bce3590afc7a7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T14:17:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EraldoCamaraDeSouza_TESE.pdf: 1960987 bytes, checksum: aaf762025bc316dd0b3bce3590afc7a7 (MD5) Previous issue date: 2016-07-22 / Neste trabalho foram obtidos comp?sitos alumina - tungst?nio (Al2O3 ? W), a partir da rea??o aluminot?rmica dos p?s de paratungstato de am?nia (APT) e alum?nio, misturados e mo?dos em moinho de alta energia. O p? obtido na moagem foi inserido numa tocha de plasma, impulsionado por um jato de arg?nio, e ao interagir com o plasma, foi aquecido abruptamente at? a temperatura de igni??o do alum?nio, reagindo exot?rmicamente. O produto da rea??o foi depositado sobre um substrato met?lico confeccionado em lat?o. Foram analisadas a influ?ncia da varia??o do fluxo de igni??o/alimenta??o e das dist?ncias tocha - substrato. Alternativamente, foi acoplado ? tocha, um dispositivo de confinamento do jato de plasma para as dimens?es do substrato. Os comp?sitos foram caracterizados quanto ? composi??o, fases e distribui??o de fases. A caracteriza??o das fases foi obtida por difra??o de raios X, a an?lise morfol?gica, atrav?s de microscopia eletr?nica de varredura - MEV e a an?lise qu?mica, atrav?s de espectroscopia de energia dispersiva - EDS. Os comp?sitos obtidos com o fluxo de plasma confinado apresentaram maior percentual de redu??o em rela??o a quantidade de W obtido, principalmente, com o fluxo de alimenta??o/igni??o de 5,0 l/min e 40mm de dist?ncia tocha-substrato. / In this work composite alumina ? tungsten (Al2O3 ? W) was obtained from the aluminothermic reaction of ammonium paratungstate (APT) and aluminum powders, mixed and grounded in high-energy mill. So the powder obtained was inserted in a plasma torch feeder, driven by a flux of argon, and when interacted with the plasma, was abruptly heated to the aluminum ignition temperature, reacts exothermically. The product of this reaction was deposited on a brass substrate. The influence of variation ignition/powder feeding as well as the distance from torch until substrate were analysed. Alternatively a confinement device for the plasma jet was attached in order to adjust the substrate dimensions. Chemical composition, phases and phase distribution of these composite materials were characterized. The X ? ray diffraction was used to analyze the existent phases; the Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to perform the morphological aspect of the powder; and finally the Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) was used for analyzing the chemical composition. The composites obtained by using confined plasma flux showed greater percentage reduction from the amount of W mainly when the feed/injection flow of 5 l/min and 40 mm of distance away torch-substrate were set up.

[pt] Esta dissertação de mestrado teve por objetivo avaliar a influência da composição do gás natural na medição de vazão pela técnica de ultrassom em sistemas de alívio de pressão tipo tocha. A inclusão da composição do gás na correção da medição da vazão do gás em sistemas de tocha constitui uma exigência legal imposta pelo regulador brasileiro do setor de petróleo, gás natural e biocombustíveis. A histórica dificuldade técnica associada à coleta de amostras de gás em sistemas de tocha e os constantes questionamentos sobre a representatividade das amostras coletadas são as principais motivações para a realização deste estudo. A metodologia utilizada fundamentou-se em pesquisa bibliográfica, documental e de campo. Por meio de pesquisa bibliográfica, documental e normativa realizou-se o embasamento técnico e teórico do estudo. A pesquisa de campo teve por finalidade coletar informações de estações de medição de gás em sistemas de tocha de uma unidade marítima de produção de petróleo e gás. A partir do tratamento das informações coletadas, os resultados da pesquisa permitiram quantificar que o erro máximo na medição de vazão de gás por ultrassom devido ao desconhecimento de sua real composição é 0,04 porcento. Dentre as conclusões, (i) as amostras de gás coletadas em sistemas de tocha não representam de forma adequada o volume de gás medido e (ii) o erro máximo estimado associado à totalização do volume de gás mostrou-se desprezível quando comparado ao volume total de gás documentado nos históricos de medição e aos erros aleatórios aceitáveis para o tipo de estação de medição considerado. / [en] The objective of this dissertation is to evaluate the influence of the composition of the natural gas on the flow rate measurements in pressure relief flare systems. The consideration of the gas composition in the correction of the gas flow rate measurements in the flare system is a legal requirement imposed by the Brazilian regulating agency for oil, natural gas and biofuels. The historical technical difficulties associated with collecting gas samples from flare systems and the constant questions about the representativeness of the collected samples are the main motivations for this study. The methodology used was based on literature, documental and field research. Through literature, documental and normative research was conducted at the technical and theoretical foundation of the study. The field research aimed at collecting information of measurement systems of gas flare in a maritime unit of oil and gas production. From the treatment of collected information, the research results allowed to quantify that the maximum error in the measurement of gas flow rate by ultrasonic meters due to the lack of knowledge of its actual composition is 0.04 percent. Among the conclusions, (i) the collected gas samples in flare systems do not adequately represent the volume of measured gas and (ii) the estimated maximum error associated with the totalization of the gas volume was found to be negligible compared to the documented total volume gas on historical measurements and to acceptable random errors for the type of the considered measurement system.

[pt] Anualmente, mais de 100 bilhões de metros cúbicos de gás são queimados mundialmente em flares nas instalações de petróleo e gás natural. Esse número era ainda maior a alguns anos atrás. No passado, o holofote estava sobre o petróleo e o gás natural era visto como uma fonte de energia não rentável. A preocupação mundial com o aquecimento global impulsionou as ações para redução das emissões de gases causadores do efeito estufa. A crescente mobilização dos órgãos reguladores de diversos países para imposição de restrições de queima e ventilação do gás natural vem contribuindo para a melhoria dos índices de aproveitamento do gás associado. Muito embora já tenha havido um avanço relevante, o montante de gás desperdiçado ainda precisa ser reduzido. Neste contexto, a necessidade de se quantificar corretamente os volumes desperdiçados de gás fica evidente. As ações para redução da queima ou ventilação de gás natural se baseiam fortemente em medições precisas. O reflexo disto são as constantes publicações de diretrizes regulatórias voltadas para as medições de vazão de gás dos sistemas de alívio/tocha. Apesar da medição de gás de flare não ser uma técnica nova, ela ainda é considerada desafiadora e bem diferente das demais aplicações de medição de vazão. A natureza imprevisível da queima de gás natural, associada a instalações inadequadas, torna a medição extremamente difícil e complexa. O presente trabalho traz uma visão geral da queima de gás natural, da regulação do tema no Brasil e no mundo e das características e desafios da medição de gás de flare. Adicionalmente, foram feitos estudos de incerteza sobre os volumes diários medidos nos pontos fiscais de gás de uma instalação típica, de forma a analisar a influência da incerteza da medição do gás de tocha sobre a incerteza da produção mensal de gás natural, que é a base de cálculo para as devidas participações governamentais. Também foram calculadas as diferenças obtidas entre a medição indireta (balanço volumétrico de gás) e a medição direta (medição ultrassônica) da queima de gás natural e as incertezas relacionadas à medição indireta. / [en] Annually, more than 100 billion cubic meters of gas are flared from upstream oil and gas facilities. This number was even higher a few years ago. In the past, the spotlight was on oil and natural gas was seen as a non-profitable source of energy. The worldwide concern over global warming spurred actions to reduce emissions of greenhouses effect gases, contributing to change the scenario above. The increased mobilization of regulators from many countries enforcing gas flaring and venting restrictions has contributed to the improvement of gas use. However, although some progress has been already achieved, the amount of wasted gas still needs to be reduced. In this context, the need to correctly quantify the volumes of gas flared is evident. Actions to reduce the flaring or venting of natural gas rely heavily on accurate measurements. This reflects on the rigorous flare measurement guidelines introduced by many countries to support flaring legislation. Although the flare gas measurement is not a new technique, it is still considered a challenging task and quite unique compared to other flow measurement applications. The unpredictable nature of the flaring, many times happening at inadequate facility, makes measuring it extremely difficult and complex. This work provides an overview of gas flaring, regulatory requirements in Brazil and worldwide and the characteristics and challenges of flare gas measurement. In addition, uncertainty studies were made over the daily volumes measured in the fiscal points of a typical installation, in order to analyze the influence of the uncertainty of flared gas measurement on the uncertainty of monthly gas production, which is the basis for calculating the government takes. The differences obtained between the gas flaring indirect measurement (bydifference method) and direct measurement (ultrasonic measurement) were also calculated, as well as the uncertainties related to the indirect measurement.