1.2. Medi¸c˜ao Multif´asica 9
• atenua¸c˜ao radioativa (Raio-X e Raio-Gamma), [25], [10];
• micro-ondas, [38], [37], [30], [36], [30], [52], [54], [53], [4];
• ultrassom, [18];
• NRM - (Nuclear magnetic resonance) - ressonˆancia magn´etica nuclear, [34];
Cada m´etodo ou t´ecn ic a tem suas vantagens e desvantagens. Atenua¸c˜ao radioativa ´e um m´e-
todo muito empregado na detec¸c˜ao de gases, por´em sua utiliza¸c˜ao pode contaminar radiotivamente a
amostra, al´em de apresentar riscos ao ser humano, o que torna seu custo com seguran¸ca muito ele-
vado. As t´ecnicas el´etricas como capacitˆancia, indutˆancia e micro-ondas aprese ntam vantagens de n˜ao
serem intrusivas ao fluxo. O uso da varia¸c˜ao de capacitˆancia ´e empregado em fluxo de ´oleo continuo,
indutˆancia e resistˆencia para ´agua cont´ınua e micro-ondas p ar a ambos. O que justifica a utiliza¸c˜ao da
intera¸c˜ao das micro-ondas neste trabalho ´e o fato de ser u ma t´ecnica em que as ondas eletromagn´eti-
cas penetram todo o flu´ıdo amostrado, permitindo assim uma medi¸c˜ao significava de toda a mistura.
Al´em disso, possibilit a o desenvolvimento de um sensor n˜ao intrusivo, que n˜ao c ausa queda de press˜ao
na linha, e tamb´em permite a execu¸c˜ao de limpeza de d ut os, sem a re mo¸c˜ao do sensor.
Existem medidores multif´asicos que utilizam princ´ıpios el´etricos para mensurar toda a faixa de
fra¸c˜ao de ´agua, ou seja, tanto para ´agua quanto para ´oleo cont´ınuo. Por´em, para realizar a medi¸c˜ao ´e
necess´ario associar duas t´ecnicas, pois quando se tem ´agua como fase principal, o m´etodo capacitivo
n˜ao funciona. Ent˜ao ´e geralmente utilizado o m´etodo capacitivo juntamente com o resi st ivo, o qual
analisa a resistˆencia do meio, que ´e infinita quando se tem ´oleo cont´ınuo. No entanto, quand o a ´agua
est´a presente, as duas medi¸c˜oes juntas definem a fra¸c˜ao de ´agua e ´oleo.
Este trabalho apre s enta o desenvolvimento de um sensor bif´asico (´agua e ´oleo), utilizando
t´ecnicas d e ondas eletromagn´eticas na faixa de frequˆencia de micro-ondas. O desenvolvimento deste
trabalho teve in´ıcio com a diss e r ta¸c˜ao de mestrado de Waldschmidt [52], onde foi proposto um medidor
de fra¸c˜ao de ´agua por micro-ond as, atrav´es da medi¸c˜ao d a atenua¸c˜ao e do deslocamento de fase para
uma frequˆencia de 10GHz. As ondas eletromagn´eticas eram transmitidas e recebidas atrav´es de
antenas do tipo corneta e o flu´ıdo ficava contido em um duto de acr´ılico. A detec¸c˜ao da fra¸c˜ao de
´agua era baseada na medi¸c˜ao da atenua¸c˜ao e da mudan¸ca de fase da onda. Os test es experimentais
detectavam a fra¸c˜ao de ´agua, entretanto muitos problemas foram encontrados, como ru´ıdos e reflex˜oes
de ondas, que provocavam grandes incertezas nas medi¸c˜oes. O m´etodo utilizado foi abandonado
passando-se a trabalhar nesta disserta¸c˜ao, com o princ´ıpio de cavidade re s sonante eletromagn´etica.
Outras referˆencias apresentam um estudo sobre a medi¸c˜ao multif´as ic a e as tecnologias existentes, suas
caracter´ısticas, qualidades e pontos fracos. Para uma an´alise mais detalhada, ver referˆen cias , [19],
[51].
Por´em essas novas tecnologias apresentam muitas falhas, seja no tempo gasto para realizar a
amostragem, nas incertezas metrol´ogicas, nos requisitos de seguran¸ca ou no custo de cada medidor
multif´asico, que ´e tipicamente d e $300.000,00 d´olares para sensores na superf´ıcie e $500.000,00 d´olares
para utiliza¸c˜ao no fundo do oceano. As incertezas metrol´ogicas dos sensores multif´asicos ainda s˜ao
bastante elevadas, comumente ± 10% para cada fase. Isso porque diversos fatores produzem erros,
como por exemplo, a temperatura, salinidade da ´agua, p r es s ˜ao e densidade. Por´em, o maior desafio