Modelação de redes de gás com vista à deteção e localização de fugas - Baltazar, Sara Teixeira (2017)
As condutas são parte integrante das infraestruturas da sociedade atual e são usadas, na indústria de gás natural, para o seu transporte e armazenamento. Uma das problemáticas do uso das condutas é a deteção da ocorrência de fugas. Apesar dos numerosos estudos desenvolvidos, nesta área, persistem ainda questões em aberto e é impreterível atingir resultados equiparáveis aos das redes líquidas, nomeadamente no que respeita à monitorização e ao controlo. A investigação, neste campo, revela-se aliciante, uma vez que não existe, na indústria do gás, um método eficiente de deteção de fugas e se pretende evitar eventuais danos ambientais e para a saúde. A dinâmica do gás, numa conduta, é descrita por um sistema de equações às derivadas parciais e através de modelos de funções de transferência, baseados na solução desse sistema. Usando uma analogia elétrica, a conduta é representada por um quadripolo, tendo por base as medições de pressão/caudal, nas extremidades; é representada também a juncão de condutas, com a obtenção de valores intermédios de pressão/caudal. A obtenção destes perfis de pressão/caudal, ao longo da conduta, apresenta-se como uma mais-valia dado o reduzido número de sensores de caudal existentes nas redes e o elevado custo que acarreta a sua implementação. Consideram-se simplificações dos modelos propostos, que são avaliadas com um caso de estudo composto por dados reais e simulados. Estas simplificações mostram-se precisas e com redução dos custos computacionais, tornando esta técnica economicamente viável. Tendo por base a mesma analogia elétrica, é modelada uma fuga, ao longo de uma conduta com e sem sensores de pressão/caudal. Nesta tese, é proposto um detetor/localizador de fugas, numa conduta de gás natural selada, que visa a inovação e a economia. Assim, através dos modelos supracitados, comparam-se perfis padrão de pressão/caudal e perfis operacionais e a fuga é detetada quando as diferenças entre os perfis ultrapassam os limites estabelecidos. Este detetor mostra-se eficaz, inclusive para fugas inferiores a 1% do caudal médio da conduta e na presença de um elevado nível de ruído nos dados medidos, para além de apontar a localização da fuga e estimar a sua dimensão.