Determinação de teor de água em emulsões de água em petróleo usando técnicas ultrassônicas.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Burbano Reyna, Carlos Arturo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Atenuação; Attenuation; Emulsões de água em petróleo; Espalhamento; Optimization; Otimização; Propagation velocity; Scattering; Sensores ultrassônicos; Ultrasonic sensors; Velocidade de propagação; Water-in-crude oil emulsions
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-26032024-105307/

Sensores ultrassônicos piezoelétricos foram desenvolvidos para a caracterização de amostras sólidas e fluidas. Porém, a caracterização de fluidos com alta opacidade, como emulsões de água em petróleo cru, ainda precisa ser melhorada. Este trabalho desenvolve um conjunto de três sensores, capazes de serem instalados em diversas etapas de processos petroquímicos. O primeiro, uma sonda de transmissão pulso-eco operando a 3,5 MHz, mede a velocidade de propagação. O segundo, uma célula com linhas de atraso operando a 5 MHz, mede velocidade de propagação e atenuação. O terceiro, uma célula ultrassônica de retroespalhamento, foi utilizado para estudar o modo de maximizar a sensibilidade, mediante um modelo determinístico para encontrar a melhor distribuição dos componentes passivos. Devido à alta atenuação acústica nas emulsões de água em petróleo cru, a célula de retroespalhamento projetada neste trabalho foi usada como uma tentativa de quantificar o teor de petróleo em emulsões de petróleo em água, que apresentam menor atenuação. Levando em consideração o efeito da temperatura, os dois primeiros protótipos fabricados neste trabalho foram capazes de medir o teor de água em emulsões de água em petróleo de até 40% em volume com uma sensitibilidade de até 1.2 m=s por cada grau modificado na concentração. Para a célula com linhas de atraso, esse resultado foi alcançado mesmo com amostras fluidas. Embora o terceiro protótipo (célula de retroespalhamento) não tenha sido capaz de detectar o teor de petróleo na faixa de partes por milhão (ppm) em emulsões de petróleo cru em água, foi desenvolvido um critério de projeto para este tipo de tecnologia baseado em o modelo de espalhamento. As informações fornecidas pela sonda pulso-eco/transmissão e pela célula de linhas de atraso podem ser utilizadas para aperfeiçoar a separação da água nas primeiras etapas dos processos petroquímicos. Isto implica uma redução significativa na emissão de poluentes que causam o efeito estufa durante a produção de materiais à base de petróleo.