Desenvolvimento e caracterização de um sensor magnetoelástico de deformação
Abstract
Materiais amorfos demonstraram possuir um comportamento magnetomecânico superior ao de qualquer outro material magnético. Isso vêm permitindo sua utilização para um crescente número de finalidades de sensoriamento. A capacidade de interrogar remotamente a frequência de ressonância de fitas de material amorfo através de campos magnéticos permite a aplicação destas como sensores em situações que não permitem acesso direto à superfície de medição. Essa qualidade pode ser útil no monitoramento de risers que trazem petróleo do fundo do mar até plataformas na superfície. A frequência de ressonância das fitas amorfas depende, entre outras propriedades, da intensidade do campo magnético no qual estão inseridas. Desta forma, a deformação de um substrato pode ser monitorada através do uso de um transdutor nele colado, o qual se magnetiza à medida que o substrato deforma, consequentemente mudando o campo magnético imposto sobre o ressonador e a sua frequência de ressonância. Neste trabalho, a construção de um sensor magnetoelástico de deformação é investigada, onde uma liga policristalina de FeAlB foi utilizada como transdutor, e fitas de materiais amorfos, de nomes comerciais Metglas 2826 MB3 e 1K501, foram utilizadas como ressonadores. A liga de Fe80Al20, com 2%at. de B, mostrou ter uma magnetostricção de 80 ppm, o que inspirou o seu uso como transdutor, o que possibilita a substituição das fitas amorfas utilizadas anteriormente. Uma bancada de testes, capaz de aplicar tensão mecânica a um substrato de latão, foi construída com o objetivo de testar a sensibilidade do sensor magnetoelástico à deformação. Foi observado um comportamento altamente linear da frequência de ressonância do sensor com a tensão aplicada sobre o substrato de latão, com Gauge Factors de 120 e 90 para os sensores que utilizaram Metglas 2028 MB3 e 1K501 como ressonadores, respectivamente. Este resultado instigou a exploração da aplicabilidade do sensor magnetoelástico em substratos ferromagnéticos. Por fim, ensaios de tração foram realizados, nos quais a deformação dos substratos de aço SAE 1010 foram monitoradas simultaneamente pelo sensor magnetoelástico e por um Strain Gauge. A variação de frequência de ressonância do sensor nestes esaios apresentou uma forma mais sigmoidal, com uma região quase linear. O monitoramento de um riser com este dispositivo seria factível