An approach to the characterization of anomalies in tubes using acoustic tests

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Botto, Christian Cardeal de Miranda Penna
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UFRJ
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://hdl.handle.net/11422/25857
Resumo: Pipelines are common components in several sectors of industry and in particular in refineries. Their maintenance is vital due to the fact that any non planned stoppage is associated to loss of efficiency and money; moreover, it could also lead to environmental and safety issues, like leakages and explosions. In this context, investigations regarding the improvement or development of non-destructive techniques to assess the structural integrity of pipelines is of interest of industry and academia. This work proposes and approach to investigate pipeline anomalies based on acoustic signals. A Finite Element Model (FEM)is built to describe the forward problem where both leakage and blockage may be properly described by variations of the cross-section area of the pipe. As the cross-section area variation may take place along the pipe, it is adopted a set of parameterizations to describe feasible scenarios. The adopted parameterizations also bring some level of regularization to the inverse analyses. The inverse problem is formulated in the Bayesian framework and the sampling of the posterior density of model parameters is performed by means of the Transition Markov Chain Monte Carlo (TMCMC) algorithm. A set of numerical examples are presented to assess the effectiveness of the approach.
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spelling An approach to the characterization of anomalies in tubes using acoustic testsAcústicaVazamentoBloqueioProblemas inversosBayesianoAcousticsLeakageBlockageInverse ProblemsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOSPipelines are common components in several sectors of industry and in particular in refineries. Their maintenance is vital due to the fact that any non planned stoppage is associated to loss of efficiency and money; moreover, it could also lead to environmental and safety issues, like leakages and explosions. In this context, investigations regarding the improvement or development of non-destructive techniques to assess the structural integrity of pipelines is of interest of industry and academia. This work proposes and approach to investigate pipeline anomalies based on acoustic signals. A Finite Element Model (FEM)is built to describe the forward problem where both leakage and blockage may be properly described by variations of the cross-section area of the pipe. As the cross-section area variation may take place along the pipe, it is adopted a set of parameterizations to describe feasible scenarios. The adopted parameterizations also bring some level of regularization to the inverse analyses. The inverse problem is formulated in the Bayesian framework and the sampling of the posterior density of model parameters is performed by means of the Transition Markov Chain Monte Carlo (TMCMC) algorithm. A set of numerical examples are presented to assess the effectiveness of the approach.Dutos são componentes comuns em diversos setores da indústria e, em particular, nas refinarias. A sua manutenção é vital pelo fato de qualquer impedimento de funcionamento estar associada a perdas de eficiência e dinheiro; além disso, também pode levar a problemas ambientais e de segurança, como vazamentos e explosões. Nesse contexto, investigações relacionadas ao aprimoramento ou desenvolvimento de técnicas não-destrutivas para avaliar a integridade estrutural de dutos são de interesse da indústria e da academia. Este trabalho propõe uma abordagem para investigar anomalias em dutos com base em sinais acústicos. Um Modelo de Elemento Finito (FEM) é construído para descrever o problema direto, onde o vazamento e o bloqueio podem ser descritos de forma adequada por variações da área da seção transversal do duto. Como a variação da área da seção transversal pode ocorrer ao longo do duto, é adotado um conjunto de parametrizações para descrever os cenários viáveis. As parametrizações adotadas também trazem algum nível de regularização para as análises inversas. O problema inverso é formulado usando uma abordagem Bayesiana e a amostragem da densidade posterior dos parâmetros do modelo é realizada por meio do algoritmo Transition Markov Chain Monte Carlo (TMCMC). Um conjunto de exemplos numéricos é apresentado para avaliar a eficácia da abordagem.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFRJCastello, Daniel Alveshttp://lattes.cnpq.br/9561665589595461Borges, Lavinia Maria Sanabio Alveshttp://lattes.cnpq.br/3996404436225621Pinto, Fernando Augusto de Noronha Castrohttp://lattes.cnpq.br/5018072793043957Santiago, José Antonio Fonteshttp://lattes.cnpq.br/6891803842511248Botto, Christian Cardeal de Miranda Penna2025-05-16T12:18:39Z2025-05-18T03:00:11Z2021-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisBOTTO, Christian Cardeal de Miranda Penna. An approach to the characterization of anomalies in tubes using acoustic tests. 2021. 82 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Engenharia Mecânica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.http://hdl.handle.net/11422/25857enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2025-05-18T03:00:11Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/25857Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2025-05-18T03:00:11Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false
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