Sistemas de sensoriamento ópticos distribuídos aplicados ao setor de energia

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Costa, Igor Brutkowski Vieira da
• Orientador(a): Silva, Jean Carlos Cardozo da
• Banca de defesa: Bavastri, Carlos Alberto , Silva, Jean Carlos Cardozo da , Pelegrin, Jessé de , Dreyer, Uilian José , Oliveira, Valmir de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso embargado
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Fibras ópticas; Detectores; Rayleigh, Ondas de; Espalhamento (Física); Interferometria; Detectores ópticos; Optical fibers; Detectors; Rayleigh waves; Scattering (Physics); Interferometry; Optical detectors
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30309

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de dois sistemas sensores distribuídos baseados em fibra óptica aplicados ao setor de energia. O primeiro sistema é um sensor distribuído acústico (DAS) baseado no retroespalhamento Rayleigh, aplicado ao setor de extração de óleo e gás. O segundo sistema sensor é um sensor de vibração baseado no na reflectometria óptica no domínio do tempo (OTDR) aliado a técnica da interferometria de Sagnac, aplicado para a detecção de descargas parciais em máquinas e cabos elétricos. A topologia escolhida para o sistema DAS foi a demodulação por amplitude do sinal retroespalhado (COTDR), sua escolha foi definida com base em estudo de topologias, requisitos do sistema e estudos de componentes. Para de validar o sistema foram definidos ensaios simples de determinação da velocidade do som no ar e de determinação de velocidade de propagação de ondas mecânicas em tubulação de aço onde o sistema apresentou bom desempenho. As principais características do sistema DAS desenvolvido são resolução espacial de 1 m e fibra sensora com 2 km de comprimento. O sistema DAS desenvolvido neste trabalho foi de fundamental importância para a continuidade do desenvolvimento do sistema. O segundo sistema sensor possui a principal característica no uso de uma fonte de luz com baixa coerência. Essa característica faz com que o sistema apresente maior viabilidade econômica, propiciando seu uso em aplicações menos nobre, mas tão importantes quanto o setor de extração de óleo e gás. O sistema proposto possui resolução espacial de 50 m. Para validação do sistema e avaliação de sua capacidade de identificar e localizar descargas elétricas foram definidos dois ensaios. No primeiro ensaio foram aplicadas descargas elétricas em uma placa condutora instrumentada com fibra óptica e no segundo ensaio descargas elétricas foram aplicadas a uma seção de cabro elétrico isolado instrumentado com fibra óptica. Em ambos os ensaios o sistema sensor baseado na interferometria de Sagnac foi capaz de localizar e identificar as descargas elétricas aplicadas. O estudo inicial do sistema apresentou resultados promissores, criando inúmeras possibilidades de melhoria.