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Título: Localização zonal e linear de vazamentos em tubulações industriais por emissão acústica
Título(s) alternativo(s): Zonal and linear location of leaks in industrial pipelines by acoustic emission
Autor(es): Bertolini, Diego Siedel
Orientador(es): Mendes Júnior, José Jair Alves
Palavras-chave: Tubulação
Emissão acústica
Localização de falhas (Engenharia)
Software - Desenvolvimento
Hardware - Desenvolvimento
Modelagem tridimensional
Piping
Acoustic emission
Fault location (Engineering)
Computer software - Development
Hardware - Development
Three-dimensional modeling
Data do documento: 28-Jun-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: BERTOLINI, Diego Siedel. Localização zonal e linear de vazamentos em tubulações industriais por emissão acústica. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: Anomalias em tubulações industriais causam danos ambientais, sociais e financeiros. Para a detecção e localização desses eventos, diversas técnicas estão disponíveis. Entre elas, destaca-se a Emissão Acústica (EA) por ser um método não-intrusivo com alta sensibilidade e precisão. No entanto, devido ao alto custo dessa técnica, sua aplicação em larga escala é limitada. Há, contudo, potencial para o desenvolvimento de soluções mais econômicas. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de aquisição composto por hardware e software para leitura de sensores comerciais de EA, permitindo a localização de vazamentos de forma zonal e linear. A metodologia adotada envolve a filtragem do sinal do vazamento e sua localização em duas etapas. A primeira etapa, chamada localização zonal, utiliza os parâmetros Nível Médio do Sinal, do inglês Average Signal Level (ASL) e Valor Eficaz ou Raiz do Valor Quadrático Médio, do inglês Root Mean Square (RMS), amplamente empregados na prática. A segunda etapa, denominada localização linear, baseia-se na correlação cruzada dos sinais. Para a construção do dispositivo, foram utilizados sensores de EA GI40, uma Placa de Circuito Impresso (PCI) um osciloscópio USB Analog Discovery 2 e um microcomputador Raspberry Pi 4. A metodologia experimental incluiu o uso de uma tubulação industrial de aço carbono de 90 m de comprimento e 2 polegadas de diâmetro. Para simular uma condição de vazamento, foi inserido um carretel de 1 m com um furo de 1 mm. Para o maior espaçamento entre sensores (90 m), o erro absoluto foi de 3 m. Os resultados deste estudo demonstraram que o sistema desenvolvido é capaz de empregar análises zonal e linear para localizar vazamentos conforme a técnica de EA.
Abstract: Anomalies in industrial pipelines cause environmental, social, and financial damage. For the detection and localization of these events, various techniques are available. Among them, Acoustic Emission (AE) stands out as a non-intrusive method with high sensitivity and precision. However, due to the high cost of this technique, its large-scale application is limited. There is, nevertheless, potential for the development of more economical solutions. The objective of this work is to develop an acquisition system composed of hardware and software for reading commercial AE sensors, allowing for zonal and linear leak localization. The adopted methodology involves filtering the leak signal and locating it in two stages. The first stage, called zonal localization, uses the Average Signal Level (ASL) and Root Mean Square (RMS) parameters, which are widely used in practice. The second stage, called linear localization, is based on the cross-correlation of the signals. For the construction of the device, GI40 AE sensors, a Printed Circuit Board (PCB), a USB oscilloscope Analog Discovery 2, and a Raspberry Pi 4 microcomputer were used. The experimental methodology included the use of a 90-meter-long industrial carbon steel pipeline with a diameter of 2 inches. To simulate a leak condition, a 1-meter spool with a 1 mm hole was inserted. For the largest sensor spacing (90 m), the absolute error was 3 m. The results of this study demonstrated that the developed system is capable of employing zonal and linear analyses to locate leaks according to the AE technique.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34301
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