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dc.creatorNascimento, Guilherme Porto do-
dc.date.accessioned2026-04-17T17:36:51Z-
dc.date.available2026-04-17T17:36:51Z-
dc.date.issued2026-02-19-
dc.identifier.citationNASCIMENTO, Guilherme Porto do. Processamento de imagens para a extração de parâmetros de escoamentos bifásicos gás-líquido utilizando redes neurais convolucionais. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40201-
dc.description.abstractMultiphase flows are widely encountered in several industrial sectors, particularly in the nuclear, chemical, and oil and gas industries. These flows are composed of two or more phases, which may assume different geometric configurations depending on the physical properties of the phases and the operating conditions. In oil and gas production, the flows are predominantly composed of water, oil, and natural gas. In the Brazilian context, the pre-salt reservoirs account for a large share of the country’s oil and gas production, corresponding to approximately 80% of the total, according to data released by the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP). The exploitation of these reservoirs occurs mainly in deepwater environments, characterized by high pressures and high CO₂ contents, features that directly affect flow behavior and require new strategies for the design, operation, and monitoring of production systems. The acquisition of experimental information on this phenomenon is essential for establishing engineering correlations and for developing models that describe its physical behavior. This work presents a methodology based on image processing techniques for the extraction of characteristic parameters of gas–liquid twophase slug flow. Experimental data are obtained using a test facility with controlled temperature and pressure, employing model fluids (mineral oil and sulfur hexafluoride) to emulate field conditions. Images acquired at high acquisition rates are segmented using a U-Net convolutional neural network, enabling the distinction between liquid and gas regions, with an average Dice coefficient higher than 0.95. Elongated bubbles are identified and reconstructed through the aggregation of consecutive frames, based on the bubble nose velocity. The parameters that characterize the studied flow are estimated and compared with classical models from the literature, manual measurements, and techniques based on capacitive sensors, showing deviations on the order of ±10% relative to the adopted references. The proposed methodology demonstrates the capability to automatically and robustly estimate the main characteristic parameters of gas–liquid two-phase slug flow.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectEscoamento bifásicopt_BR
dc.subjectProcessamento de imagenspt_BR
dc.subjectRedes neurais (Computação)pt_BR
dc.subjectVisão por computadorpt_BR
dc.subjectEngenharia do petróleopt_BR
dc.subjectTwo-phase flowpt_BR
dc.subjectImage processingpt_BR
dc.subjectNeural networks (Computer science)pt_BR
dc.subjectComputer visionpt_BR
dc.subjectPetroleum engineeringpt_BR
dc.titleProcessamento de imagens para a extração de parâmetros de escoamentos bifásicos gás-líquido utilizando redes neurais convolucionaispt_BR
dc.title.alternativeImage processing of gas–liquid two-phase flow for parameter extraction using convolutional neural networkspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoEscoamentos multifásicos são amplamente encontrados em diversos setores industriais, com destaque para as indústrias nuclear, química e de óleo e gás. Esses escoamentos são compostos por duas ou mais fases, que podem assumir diferentes configurações geométricas em função das propriedades físicas das fases e das condições operacionais. Na produção de petróleo e gás, os escoamentos são predominantemente compostos por água, óleo e gás natural. No cenário brasileiro, o pré-sal é responsável por grande parte da produção brasileira de petróleo e gás, correspondendo a aproximadamente 80% do total, conforme dados divulgados pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). A exploração desses reservatórios ocorre majoritariamente em águas profundas, caracterizada por elevadas pressões e altos teores de CO2, características que impactam diretamente o comportamento do escoamento e exigem novas estratégias de projeto, operação e monitoramento dos sistemas de produção. A obtenção de informações experimentais sobre esse fenômeno é fundamental para o estabelecimento de correlações de engenharia e para o desenvolvimento de modelos que descrevem o seu comportamento físico. Este trabalho apresenta uma metodologia baseada em técnicas de processamento de imagens para a extração de parâmetros característicos do escoamento bifásico gás-líquido em regime de golfadas. Os dados experimentais são obtidos por meio de uma bancada com temperatura e pressão controladas, utilizando fluidos modelo (óleo mineral e hexafluoreto de enxofre) para emular condições de campo. As imagens adquiridas em altas taxas de aquisição são segmentadas por meio de uma rede neural convolucional do tipo U-Net, possibilitando a distinção entre as regiões de líquido e de gás, com coeficiente Dice médio superior a 0,95. As bolhas alongadas são identificadas e reconstruídas através da agregação de frames consecutivos, com base na velocidade do nariz da bolha. Os parâmetros que caracterizam o escoamento estudado são estimados e comparados com modelos clássicos da literatura, medições manuais e técnicas baseadas em sensores capacitivos, apresentando desvios da ordem de ±10% em relação às referências adotadas. A metodologia proposta demonstra ser capaz de estimar, de forma automática e robusta, os principais parâmetros característicos do escoamento bifásico em regime de golfadas.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0005-1655-0263pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/0133443014246441pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Marco José da-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1955-8293pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/3660493864159835pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Santos, Eduardo Nunes dos-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9517-1504pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/1324570975148136pt_BR
dc.contributor.referee1Wrasse, Aluísio do Nascimento-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-8005-3182pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/3772903212474717pt_BR
dc.contributor.referee2Pipa, Daniel Rodrigues-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-9398-332Xpt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/5604517186200940pt_BR
dc.contributor.referee3Santos, Eduardo Nunes dos-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-9517-1504pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/1324570975148136pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

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