El modelo de transductor 3D con una señal de pulso (izquierda) y los resultados del gráfico que muestran una buena concordancia entre las respuestas de la sonda de presión de los modelos 2D y 3D (derecha).
Las simulaciones ultrasónicas permiten a Baker Hughes estudiar la propagación de ondas acústicas, ayudan a optimizar los transductores utilizados para probar el petróleo y el gas extraídos
En la industria del petróleo y el gas (oil&gas), evaluar la calidad del gas cuando se extrae es un paso fundamental para garantizar que el producto cumpla con los estándares de calidad antes de continuar con el resto del proceso de refinamiento. Para hacerlo, Baker Hughes, una empresa de tecnología energética, se basa en pruebas de pulso-eco y pitch-catch, que incorporan transductores ultrasónicos para identificar impurezas. Para mejorar el diseño de su transductor, Baker Hughes recurrió a COMSOL, líder mundial en software de modelado y simulación.
"En general, las simulaciones nos han ahorrado alrededor de un 30% en costos de creación de prototipos", comenta Haiqi Wen, científico de Baker Hughes. "En el pasado, cuando necesitábamos pedir nuevos transductores, solíamos pedir un lote con diferentes especificaciones. Pero ahora que hemos estado usando el software de simulación COMSOL Multiphysics, solo necesitamos verificar que haya algunos buenos diseños en el lote. Luego, solo tenemos que ordenar esos diseños en lugar de todos los nuevos diseños de transductores y probar cuál funciona mejor".
El modelado de transductores piezoeléctricos con el software COMSOL Multiphysics permitió al equipo acoplar fluido a los transductores, ondas elásticas a la acústica de presión y un circuito eléctrico externo al terminal del elemento piezoeléctrico. Estos acoplamientos permitieron evaluar con precisión cómo interactúan múltiples fenómenos físicos y modelar la transformación de señales de voltaje en ondas elásticas, así como la interacción fluido-estructura en el límite del transductor con parámetros de circuito personalizados.
El equipo construyó un transductor 2D axisimétrico simplificado, así como un modelo 3D completo, y validó ambos con pruebas experimentales. La simulación envía una breve señal de pulso que golpea la superficie de cemento del pozo. La propagación de la onda fue casi idéntica en los dos modelos, y hubo una buena concordancia entre las respuestas de la sonda de presión.
Para continuar con su trabajo, Wen y su equipo utilizaron COMSOL Multiphysics para simular y optimizar las pruebas de pulso-eco y pitch-catch. Su simulación de pulso-eco destaca una técnica de prueba ultrasónica no destructiva (NDT) que envía ondas de pulso ultrasónicas para identificar defectos en los materiales o analizar las formas de onda reflectantes para obtener información. La simulación de los dos métodos de prueba en COMSOL Multiphysics permite una mayor eficiencia en la recopilación de datos de las ondas de pulso ultrasónicas, el modelado del transductor conserva los recursos y optimiza el diseño.
Fuente: COMSOL
