APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO DE SINAIS VIBRACIONAIS PARA ESTIMAÇÃO DE VAZÃO EM DUTOS

Larissa de souza Salermo; Moacyr Nogueira Borges Filho; Thalles Pereira de Mello; Luis Americo Calçada; Cláudia Miriam Scheid; Luiz Augusto da Cruz Meleiro

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Trabalho

Título do Trabalho

APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO DE SINAIS VIBRACIONAIS PARA ESTIMAÇÃO DE VAZÃO EM DUTOS

Autores

Larissa de souza Salermo
Moacyr Nogueira Borges Filho
Thalles Pereira de Mello
Luis Americo Calçada
Cláudia Miriam Scheid
Luiz Augusto da Cruz Meleiro

Modalidade

Resumo

Área temática

Engenharias - Engenharia Química

Data de Publicação

27/03/2026

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

pt-BR

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/xii-reuniao-anual-iniciacao-cientifica-da-ufrrj-raic/1319303-aplicacao-de-tecnicas-de-processamento-de-sinais-vibracionais-para-estimacao-de-vazao-em-dutos

ISBN

978-65-272-2302-3

Palavras-Chave

Estimação de vazão, métodos não intrusivos, processamento de sinais, redes neurais, inteligência artificial.

Resumo

A medição de vazão é crucial para a eficiência, segurança e qualidade dos processos industriais, influenciando diretamente a eficiência operacional, a segurança das instalações e a qualidade final dos produtos. Diversas tecnologias têm sido aplicadas com esse propósito, como medidores por pressão diferencial, eletromagnéticos, ultrassônicos e de efeito Coriolis. No entanto, essas técnicas frequentemente enfrentam restrições econômicas, limitações operacionais, sobretudo em escoamentos multifásicos, condições extremas de temperatura ou pressão e restrições de acesso físico aos dutos (1,4). Diante das limitações dos métodos convencionais, cresce o interesse por soluções que aliem confiabilidade, segurança e baixo impacto operacional. Nesse cenário, destacam-se abordagens baseadas na análise de sinais vibracionais captados por sensores externos à tubulação. As vibrações geradas pelo escoamento carregam informações relevantes sobre o comportamento do fluido e, quando interpretadas com técnicas apropriadas de processamento de sinais, possibilitam a estimativa da vazão de forma não intrusiva e não invasiva (2,3,5). O objetivo deste trabalho é propor uma abordagem alternativa para a estimativa de vazão baseada na análise de sinais vibracionais. Para isso, um acelerômetro foi acoplado externamente à tubulação de uma unidade experimental de preparo e monitoramento automático de fluidos de perfuração (UNIPAF), composta por tanques, bomba helicoidal e de sensor de vazão convencional. Com os dados de vazão medidos pela UNIPAF e os de vibração do acelerômetro correspondentes a vazão de 1, 3, 4 e 5 m3/h foi desenvolvido um modelo preditivo baseado em redes neurais recorrentes do tipo Long Short-Term Memory (LSTM), capaz de correlacionar os padrões de vibração com os valores de vazão. O desenvolvimento incluiu etapas de pré-processamento e ajuste de hiperparâmetros. Os dados foram divididos em conjuntos de treinamento, validação e teste. O modelo de melhor configuração obteve erro absoluto médio (MAE) de 0,054 m³/h, indicando uma precisão adequada para aplicações práticas. Na comparação entre os dados experimentais e preditos, observaram-se discrepâncias em transições abruptas e picos isolados, ocorrências que podem ser mitigadas pela inclusão de maior conjunto de dados, visto que aumentar o conjunto de treinamento pode aperfeiçoar a capacidade da rede em aprender e, assim, reduzir essas ocorrências. Destaca-se, ainda que o estudo apresentado representam um passo inicial no desenvolvimento de uma metodologia voltada à medição da vazão mássica de cascalho em processos de perfuração. Em suma, os resultados sugerem que a abordagem é viável para medição não intrusiva de vazão em cenários industriais com limitações técnicas ou econômicas e, futuramente, pode viabilizar o monitoramento contínuo e não intrusivo desses processos, contribuindo para o aprimoramento das operações de controle e segurança em ambientes complexos. 1. BAKER, R. C. Flow Measurement Handbook: Industrial Designs, Operating Principles, Performance, and Applications. Cambridge University Press, 2000. 2. EVANS, R. P.; BLOTTER, J. D.; STEPHENS, A. G. Flow rate measurements using flow-induced pipe vibration. Journal of Fluids Engineering, v. 126, n. 2, p. 280, 2004. DOI: 10.1115/1.1667882. 3. MEDEIROS, K. A. R. et al. Análise metrológica da aplicação de acelerômetros piezoelétricos à medição de vazão na indústria petrolífera. 2014. Dissertação (Mestrado em Metrologia para Qualidade e Inovação). PUC-RJ, 2014. 4. LIPTAK, B. G. Instrument Engineers' Handbook: Process Measurement and Analysis. 4. ed. Boca Raton: CRC Press, 2003. 5. KHADKA, A. Multiphase flow estimation using accelerometers, ultrasonic sensors, and machine learning. 2022. Dissertação (Mestrado) – University of South-Eastern Norway, Campus Porsgrunn, 2022.

Título do Evento: XII Reunião Anual de Iniciação Científica da UFRRJ (RAIC 2025) & VI Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (RAIDTec 2025)
Cidade do Evento: Seropédica
Título dos Anais do Evento: Anais da Reunião Anual de Iniciação Científica e Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação da UFRRJ - Justiça climática: por um mundo mais sustentável, justo e igualitário
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

SALERMO, Larissa de souza et al.. APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO DE SINAIS VIBRACIONAIS PARA ESTIMAÇÃO DE VAZÃO EM DUTOS.. In: Anais da Reunião Anual de Iniciação Científica e Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação da UFRRJ - Justiça climática: por um mundo mais sustentável, justo e igualitário. Anais...Seropédica(RJ) UFRRJ, 2025. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/xii-reuniao-anual-iniciacao-cientifica-da-ufrrj-raic/1319303-APLICACAO-DE-TECNICAS-DE-PROCESSAMENTO-DE-SINAIS-VIBRACIONAIS-PARA-ESTIMACAO-DE-VAZAO-EM-DUTOS. Acesso em: 29/05/2026