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Type: Tese
Title: Identificação da região de interface para monitoração no transporte de subprodutos de petróleo em polidutos usando radiação gama e redes neurais artificiais
Author(s)/Inventor(s): Salgado, William Luna
Advisor: Silva, Ademir Xavier da
Abstract: Este trabalho apresenta uma metodologia para identificar a região de interface de subprodutos de petróleo transportados em polidutos usando densitometria gama e rede neural artificial para reduzir o volume de produtos contaminados. A simulação matemática da geometria de medição é composta por uma fonte de raios gama com energia de 662 keV (137Cs), a fonte é colimada para obter um feixe de radiação estreito, e dois detectores NaI(Tl) de 1¼ x ¾", um para medir o feixe transmitido e outro para medir o feixe espalhado. A função resposta de um detector real foi validada experimentalmente e forneceu dados mais realísticos para a simulação matemática. Diversos raios de uma tubulação de aço foram investigados variando de 4 a 10 polegadas. Os modelos estáticos adotados foram desenvolvidos usando o código MCNP6, para um regime de fluxo estratificado. Fluidos encontrados na indústria petrolífera, gasolina, querosene, óleo combustível e glicerina, foram usados para compor diversas combinações de níveis de pureza. Desta forma, os espectros registrados em ambos os detectores foram usados como dados de entrada para treinamento e avaliação de redes neurais artificiais. Além disto, desenvolveu-se um sistema inteligente baseado em duas redes neurais (Classificadora e Preditora) visando aumentar a precisão dos resultados. A metodologia proposta apresenta potencial para identificar a região de interface apresentando precisão de 1% como nível de impureza. Estes resultados foram avaliados com as métricas Erro relativo médio e erro quadrático médio e apresentaram 1,12% e 0,204 para todos os padrões investigados respectivamente.
Abstract: This study presents a methodology to identify the interface region of petroleum by-products transported in polyducts using gamma-ray densitometry and an artificial neural network to reduce the volume of contaminated products. The mathematical simulation of the measurement geometry is composed of a 662 keV (137Cs) gamma-ray source and scintillation detectors. The source is collimated to obtain a narrow radiation beam, and two 1¼×¾" NaI(Tl) detectors were used, one to measure the transmitted beam and the other to measure the scattered beam. The response function of a real detector was experimentally validated and provided more realistic data for mathematical simulation. Several radii of this steel duct were investigated ranging from 4 to 10 inches. Static models were developed using the MCNP6 code, for a stratified flow regime. Fluids found in the oil industry, gasoline, kerosene, fuel oil and glycerol were used to compose various combinations of purity levels. In this way, the spectra recorded in both detectors were used as input data for training and evaluation of artificial neural networks. Furthermore, an intelligent system based on two neural networks (Classifier and Predictor) was developed to increase the accuracy of the results. The proposed methodology has the potential to identify the interface region presenting 1% accuracy as the degree of impurity. These results were evaluated with the mean relative error and root mean squared error metrics and presented, respectively, 1.12% and 0.204 for all investigated patterns.
Keywords: Densitometria gama
Transporte de petróleo
Polidutos
Redes neurais artificiais
Método de Monte Carlo
MCNP6
Detectores cintiladores
Monitoramento de interface
Gamma densitometry
Petroleum transportation
Pipelines
Artificial neural networks
Monte Carlo method
Scintillation detectors
Interface monitoring
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR::APLICACOES DE RADIOISOTOPOS::APLICACOES INDUSTRIAIS DE RADIOISOTOPOS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Nuclear
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Sep-2021
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: SALGADO, William Luna. Identificação da região de interface para monitoração no transporte de subprodutos de petróleo em polidutos usando radiação gama e redes neurais artificiais. 2021. 103 f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Nuclear, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Appears in Collections:Engenharia Nuclear

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