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dc.creatorTorelli, Gabriel de Andrade-
dc.date.accessioned2026-04-15T18:05:56Z-
dc.date.available2026-04-15T18:05:56Z-
dc.date.issued2026-03-31-
dc.identifier.citationTORELLI, Gabriel de Andrade. Avaliação térmica de motores de bombas centrífugas submersas empregando sensoriamento óptico distribuído. 2026. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40158-
dc.description.abstractElectric Submersible Pump (ESP) motors are fundamental components in artificial lift systems for oil production and operate in harsh environments in which thermal performance governs equipment reliability and service life. Stator heating, arising from electrical losses and influenced by the heat-transfer regime associated with annular flow, can accelerate insulation-system degradation and trigger premature failures with significant operational and economic consequences. This study investigates a distributed thermal-mapping approach for ESP motors using fiber-optic temperature sensing based on Raman scattering, aiming to overcome the limitations of point measurements typically employed in field applications and to obtain temperature profiles across different motor regions. The method relies on the ratio between the Raman Stokes and anti-Stokes components of the backscattered signal, while the position along the motor is inferred from the optical pulse time of flight, enabling temperature reconstruction along the installed fiber. Two submersible motors were instrumented with a continuous optical fiber routed through representative external and internal regions and tested under controlled variations of annular-flow rate and supply frequency. The results revealed thermal profiles with peak temperatures concentrated in the upper portion of the motor, as well as a reduction in mean temperatures with increasing flow rate. To deepen the physical interpretation of heat-transfer mechanisms and extend the analysis to motor regions not accessible to instrumentation, such as the rotor and the air gap, computational fluid dynamics simulations were performed, yielding good agreement between simulated thermal patterns and experimentally measured profiles. It is concluded that fiber-optic distributed temperature sensing is a promising technique for thermal monitoring of ESP motors, providing support for model calibration and operational decision-making based on temperature profiles, with the potential to enable early fault identification and improve the operational reliability of these systems.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectBombas centrífugaspt_BR
dc.subjectDetectores ópticospt_BR
dc.subjectRaman, Efeitopt_BR
dc.subjectSensoriamento remotopt_BR
dc.subjectControle de temperatura - Mediçãopt_BR
dc.subjectFluidodinâmica computacionalpt_BR
dc.subjectCalor - Transmissão - Simulação por computadorpt_BR
dc.subjectCentrifugal pumpspt_BR
dc.subjectOptical detectorspt_BR
dc.subjectRaman effectpt_BR
dc.subjectRemote sensingpt_BR
dc.subjectTemperature control - Measurementpt_BR
dc.subjectComputational fluid dynamicspt_BR
dc.subjectHeat - Transmission - Computer simulationpt_BR
dc.titleAvaliação térmica de motores de bombas centrífugas submersas empregando sensoriamento óptico distribuídopt_BR
dc.title.alternativeThermal evaluation of eletric submersible centrifugal pump motors using distributed optical sensingpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoMotores de Bombas Centrífugas Submersas (BCS) são componentes fundamentais na elevação artificial de petróleo e operam em ambientes severos, nos quais o desempenho térmico condiciona a confiabilidade e a vida útil do equipamento. O aquecimento do estator, resultante das perdas elétricas e sujeito ao regime de troca térmica com o escoamento na região anular, pode acelerar a degradação do sistema de isolamento e desencadear falhas prematuras com impactos operacionais e econômicos relevantes. Este estudo investiga uma abordagem de mapeamento térmico distribuído em motores de BCS por meio de sensoriamento de temperatura baseado em espalhamento Raman em fibra óptica, com o objetivo de superar a limitação de medições pontuais adotadas em campo e obter perfis de temperatura ao longo de diferentes regiões do motor. O método fundamenta-se na razão entre as componentes Raman Stokes e anti-Stokes do sinal retroespalhado, enquanto a posição ao longo do motor é inferida a partir do tempo de voo do pulso óptico, permitindo reconstruir a temperatura ao longo da fibra instalada. Dois motores submersos foram instrumentados utilizando uma fibra óptica contínua, posicionada de modo a percorrer trechos representativos das regiões externas e internas, e ensaiados sob variação controlada da vazão do fluido no anular e da frequência de alimentação. Os resultados evidenciaram perfis térmicos com valores máximos concentrados na região superior do motor, além de redução das temperaturas médias com o aumento da vazão. Para aprofundar a interpretação física dos mecanismos de transferência de calor e estender a análise a regiões do motor não acessíveis pela instrumentação, como rotor e entreferro, foram realizadas simulações numéricas em dinâmica dos fluidos computacional, obtendo-se boa concordância entre os padrões térmicos simulados e os perfis medidos experimentalmente. Conclui-se que a técnica de sensoriamento distribuído por fibra óptica se mostra promissora para o monitoramento térmico de motores de BCS, fornecendo subsídios para calibração de modelos e suporte à operação com base em perfis de temperatura, com potencial para identificar falhas prematuramente e aumentar a confiabilidade operacional desses sistemas.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0008-3366-9233pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/7471457922343341pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Jean Carlos Cardozo da-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2310-9159pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9949032159595994pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Dreyer, Uilian José-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9720-4410pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6015434912116988pt_BR
dc.contributor.referee1Santos, Eduardo Nunes dos-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9517-1504pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/1324570975148136pt_BR
dc.contributor.referee2Paula, Hélder de-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-5012-1917pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1659484189549890pt_BR
dc.contributor.referee3Silva, Jean Carlos Cardozo da-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-2310-9159pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/9949032159595994pt_BR
dc.contributor.referee4Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-3297-7361pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttps://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_BR
dc.contributor.referee5Vieira, Rinaldo Antonio de Melo-
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/8303434155858290pt_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::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

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