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Sistema híbrido ultrassônico-capacitivo para análise da qualidade de óleo combustível

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dc.creator CAMPOS, Mateus Mendes
dc.date.issued 2022-06-15
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3322
dc.description.abstract Heavy fuel oils (HFO) are widely exploited to produce electric energy in Thermoelectric Power Plants (TPP), mainly due to the amount of heat released during its combustion. Economic factors also influence the use of HFO for energy generation, including the low cost of energy content, availability due to raw materials, ease of transport and storage, low operating investment costs, among others. The power to produce energy from HFO is defined by its calorific value (or heating value) and is linked to the quality of the fuel oil and the presence of contaminants, such as water. A fuel oil with properties different from those expected/specified can not only decrease the calorific value, but also can cause damage to the TPP equipment. Therefore, the analysis of the quality of fuel oils is of great importance for TPPs. This work proposes a methodology to estimate three parameters of the quality of fuel oils: the density, the water content in the oil and the calorific value. The proposed methodology has developed a system that has techniques such as ultrasonic, capacitive and temperature measurement to estimate quality parameters. The ultrasonic system is based on the propagation time of the ultrasonic waves to estimate two quantities, the speed of sound and the flow of the fluid. The capacitive system correlates the capacitance variation with the water content in oil, starting from the existing association between sensor, fuel oil and water. Temperature measurement data is used in conjunction with sound velocity data to compensate for the effect of temperature on the density estimation. Based on the temperature and velocity of sound information, and using a classification algorithm, a method was developed to recognize the existing similarity between the OC under analysis and the OC information from a database. With the result of the classification, the scores and the information from the database are obtained to estimate the density. Finally, the calorific value is calculated by associating the density and water content data. The results obtained from the tests were compared with data from laboratories and technical sheets of the OCs, reaching relative deviations lower than 1.0% and 0.5% for the density and calorific value, respectively. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Sistema híbrido ultrassônico-capacitivo pt_BR
dc.subject Sistema ultrassônico pt_BR
dc.subject Sistema capacitivo pt_BR
dc.subject Óleo combustível pt_BR
dc.subject Medição de água em óleo pt_BR
dc.subject Massa específica pt_BR
dc.subject Poder calorífico pt_BR
dc.title Sistema híbrido ultrassônico-capacitivo para análise da qualidade de óleo combustível pt_BR
dc.type Tese pt_BR
dc.date.available 2022-07-01
dc.date.available 2022-07-01T11:34:51Z
dc.date.accessioned 2022-07-01T11:34:51Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/0314802065533772 pt_BR
dc.contributor.advisor1 SILVA, Luiz Eduardo Borges da
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/8514450520201861 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 VELOSO, Giscard Francimeire Cintra
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/3930421046207353 pt_BR
dc.description.resumo Os óleos combustíveis (OCs) são explorados para produção de energia elétrica em usi nas termoelétricas (UTEs), devido, principalmente, ao seu poder de combustão. Fatores econômicos também influenciam no uso dos OCs para geração energética, entre eles, o baixo custo por conteúdo energético, a disponibilidade devido a matéria-prima, facilidade de transporte e armazenamento, baixo custo operacional e de investimento, entre outros. O poder de produzir energia dos óleos combustíveis é definido pelo seu poder calorí fico e está diretamente ligado à sua qualidade, como a massa específica, e a presença de contaminantes, como a água. Um óleo combustível com propriedades diferentes das espe radas/especificadas podem não só diminuir o poder calorífico, mas, também, pode causar danos aos equipamentos das UTEs, como corrosões e desgastes mecânicos. Logo, a análise da qualidade de óleos combustíveis é de grande importância para as UTEs. Este trabalho propõe uma metodologia para estimar três parâmetros da qualidade de óleos combustíveis: a massa específica, o teor de água em óleo e o poder calorífico. A metodologia proposta desenvolveu um sistema que dispõe de técnicas como a ultrassônica, capacitiva e de me dição de temperatura para estimar os parâmetros de qualidade. O sistema ultrassônico baseia-se no tempo de propagação das ondas ultrassônicas para estimar duas grandezas, a velocidade do som e a vazão do fluido. O sistema capacitivo correlaciona a variação da capacitância com o teor de água em óleo, partindo da associação existente entre sensor, óleo combustível e água. Os dados de medição de temperatura são utilizados em conjunto com os dados de velocidade do som para compensar o efeito da temperatura na estimativa de massa específica. Em posse das informações de temperatura e velocidade do som, e utilizando um algoritmo de classificação, desenvolveu-se um método para reconhecer a similaridade existente entre o OC em análise e as informações de OCs de uma base de dados. Com o resultado da classificação, obtém-se os scores e as informações necessárias para estimar a massa específica. Por fim, calcula-se o poder calorífico associando os da dos de massa específica e teor de água. Este trabalho apresenta os resultados obtidos em laboratório e em campo. Os resultados obtidos dos testes foram comparados com dados de laboratórios e fichas técnicas dos OCs, alcançando desvios relativos inferiores à 1,0% e 0,5% para a massa específica e poder calorífico, respectivamente. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA pt_BR
dc.relation.references CAMPOS, Mateus Mendes. Sistema híbrido ultrassônico-capacitivo para análise da qualidade de óleo combustível. 2022. 216 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2022. pt_BR


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