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Título: Sensor de temperatura em fibra óptica quasi-distribuído baseado em grades de Bragg
Autor(es): Marques, Rogério da Silva
Orientador: Pontes, Maria José
Coorientador: Ribeiro, Moisés Renato Nunes
Data do documento: 18-Dez-2015
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: O monitoramento de temperatura é uma atividade crítica para a indústria de petróleo e gás. Os desafios envolvidos no armazenamento de petróleo nos locais de produção abrem oportunidades para novos sistemas de monitoramento capazes de realizar medidas de perfis de temperatura com segurança. Este trabalho apresenta um sensor de temperatura em fibra óptica baseado em grades de Bragg, resistente a corrosão, de fácil manuseio e intrinsecamente seguro. O sensor apresentado é baseado em múltiplas FBGs inscritas em um segmento de fibra monomodo. O sensor apresenta uma sensibilidade térmica média de 8, 82±0, 09 pm/°C resultando em uma resolução de temperatura típica de ∼ 0, 1 °C e uma constante de tempo de 6, 25 ± 0, 08 s. Politetrafluoretileno (PTFE) foi utilizado para, simultaneamente, isolar a fibra óp- tica do meio corrosivo e evitar tensões mecânicas indesejáveis sobre as FBGs. O PTFE provê também robustez para o sensor, sem interferir em suas propriedades. A resistência a corrosão e degradação do PTFE foram verificadas por espectroscopia infravermelha e microscopia por escaneamento eletrônico em amostras expostas durante 90 dias ao petróleo de alta salinidade. O sensor desenvolvido foi experimentado em um teste piloto feito em planta, reproduzindo a operação de um tanque de petróleo em terra, mostrando capacidade para monitorar perfis de temperatura dinamicamente.
Temperature monitoring is a critical activity for the whole oil & gas industry. The challenges involved in crude oil storage at hazardous production sites open opportunities for new sensing systems capable of safely performing dynamic temperature tank profiling. This article presents a corrosion resistant, maneuverable, and intrinsically safe temperature optical sensor based on fiber Bragg grating (FBG). The presented sensor head is based on multiple FBG inscribed in a lengthy single mode fiber. The sensor presents an average thermal sensitivity of 8:82 0:09 pm/°C, resulting in a typical temperature resolution of 0:1 ºC and an average time constant value of 6:25 0:08 s. Polytetrafluoroethylene (PTFE) was proposed as a means of simultaneously isolating the optical fiber from the corrosive environment and avoiding undesirable mechanical tensions over FBGs. PTFE also improves the overall sensor robustness without impairing its handling features. Corrosion and degradation resistance were verified by infrared spectroscopy and scanning electron microscopy along 90 days exposition to high salinity crude oil samples. The developed sensor was tested in a field pilot test, reproducing the operation of an in land crude tank, demonstrating its abilities to dynamically monitor temperature profile.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9655
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