Otimização dos Parâmetros de Construção de Sensores para Tomografia Capacitiva

A tomografia capacitiva elétrica é uma tecnologia que vem sendo explorada desde os anos 80 de forma crescente em processos industriais, principalmente em escoamentos multifásicos. Dentre as técnicas de análise e medição desses processos, a tomografia capacitiva se destaca por ser uma tecnologia não intrusiva e não invasiva, ser de baixo custo, além de ser de fácil implementação e apresentar robustez. O propósito deste tipo de tomografia é gerar uma imagem do interior de processos industriais dinâmicos levando em conta a permissividade relativa dos materiais ali presentes. A imagem é gerada, aplicando-se algoritmos para resolução de problemas inversos, a partir de N medições de capacitâncias influenciadas pela distribuição de permissividade (dos materiais) no interior do sensor. Geralmente, um sistema de tomografia capacitiva elétrica é constituído por três componentes básicos: o sensor, o sistema de aquisição de dados e o computador para geração da imagem. Quanto ao sensor, os diversos parâmetros de construção como a espessura e material da parede do duto isolante, número de eletrodos de medição, blindagem, eletrodos de guarda, malhas de aterramento e o comprimento axial dos eletrodos influenciam no desempenho do sensor na leitura e geração de resultados. O presente trabalho tem como objetivo otimizar os parâmetros geométricos de construção do sensor capacitivo elétrico para a implementação de técnicas tomográficas. Para tanto, foram utilizados os programas de simulação COMSOL e MATLAB para avaliar a influência dos parâmetros de construção nas medidas das capacitâncias, bem como a placa EVAL-AD7746EBZ para aquisição dos valores das capacitâncias nas medições reais. Também foram construídos dois sensores: um sensor “base” utilizado como ponto de partida para a validação do modelo e otimização; e outro com parâmetros otimizados. Por fim, as imagens geradas a partir dos sensores (base e otimizado) foram analisadas quantitativamente e qualitativamente. As imagens reconstruídas apresentaram uma concordância superior a 80% e um erro próximo a zero. A qualidade das imagens obtidas atesta a validade do sistema tomográfico desenvolvido.