Electrotehnologii. Protectia mediului, procesarea de materiale si control nedistructiv.

CUPRINS GENERAL

General contents XIII

Cuvant inainte XV

Introducere XIX

1. Acceleratoare de electroni. Teorie si aplicatii 1
1.1. Introducere
1.2. Principiul de functionare al unui accelerator direct de particule incarcate
1.3. Constructia acceleratoarelor directe de particule incarcate
1.4. Constructia acceleratoarelor de electroni de mare putere
1.5. Protectia biologica impotriva radiatiilor ionizante
1.6. Aplicatiile acceleratoarelor directe
1.7. Posibilitatile tehnologice ale acceleratoarelor actuale de procesare la energii mici si medii
1.8. Concluzii
Bibliografie

2. Depoluarea gazelor de cos la instalatiile industriale 77
2.1. Introducere
2.2. Sursele de poluare
2.3. Depoluarea gazelor de cos cu electroni accelerati
2.4. Principalele aspecte ale tehnologiei
2.5. Contributii la metodele de depoluare a gazelor utilizand sistemul descarcare corona si fascicul de electroni
2.6. Concluzii
Bibliografie

3. Aplicatii ale microundelor in sinteza si procesarea materialelor 113
3.1. Natura microundelor
3.2. Polarizarea dielectrica
3.3. Utilizarile generale ale tehnologiei microundelor
3.4. Aplicatii ale microundelor in domeniul chimiei
3.5. Reactii ce utilizeaza proprietatile dielectrice ale unui compus solid (reactant, catalizator sau doar suport)
3.6. Aplicatii ale microundelor in domeniul materialelor polimerice
Bibliografie

4. Electronanotehnologia. Aspecte teoretice 159
4.1. Introducere
4.2. Parametrii procesului de electrofilare
4.3. Modele matematice pentru nanofibre electrofilate
4.4. Modelul S.V. Fridrikh
4.5. Verificarea modelului Fridrikh la curent constant
4.6. Relatia dintre conditiile de electrofilare si aparitia bobitelor in electrofilarea alcoolului polivinilic
4.7. Depunerea controlata a fibrelor electrofilate din polietilena, folosind o lentila electrostatica
4.8. Electrofilarea multipla
Bibliografie

5. Aplicatii ale nanofibrelor obtinute prin electrofilare 217
5.1. Introducere
5.2. Aplicatii ale nanofibrelor polimerice obtinute prin electrofilare
5.3. Aplicatii ale nanostructurilor compozite obtinute prin electrofilare
5.4. Aplicatii ale nanostructurilor ceramice obtinute prin electrofilare
5.5. Concluzii
Bibliografie

6. Materiale utilizate in nanoelectrofilare 245
6.1. Introducere
6.2. Nanomateriale
6.3. Criterii de clasificare a materiilor prime utilizate in electrofilare
6.4. Materii prime utilizate in electrofilare
6.5. Materiale compozite
6.6. Materialele ceramice
6.7. Impactul asupra starii de sanatate si asupra mediului - aspecte pro si contra
Bibliografie

7. Electrizarea lichidelor dielectrice neideale in campuri electrostatice 261
7.1. Introducere
7.2. Tipuri de electrizare si sistematizarea lor
7.3. Ecuatiile de baza
7.4. Mecanisme si modele de electrizare posibile
7.5. Electrizarea si legea lui Ohm
7.6. Concluzii
Bibliografie

8. Plasma non-termica, teorie si aplicatii 289
8.1. Introducere
8.2. Clasificarea plasmelor
8.3. Principalele tipuri de surse de plasma la presiune atmosferica
8.4. Generatoare de plasma la presiune atmosferica
8.5. Generatoare de plasma cu bariera rezistiva
8.6. Generator cu plasma cilindric cu bariera dielectrica
8.7. Generator de plasma tip jet (APPJ)
8.8. Aplicatii
8.9. Decontaminarea non-termica a mediilor biologice prin plasmele la presiune atmosferica
8.10. Aplicatii generale ale plasmelor la presiune atmosferica
8.11. Concluzii
Bibliografie

9. Tehnologia PEF 351
9.1. Introducere
9.2. Aspecte teoretice
9.3. Mecanismul inactivarii microbiene
9.4. Factorii determinanti in tehnologia PEF
9.5. Factori biologici
9.6. Aplicatii industriale ale tehnologiei PEF
9.7. Tehnologia PEF in sisteme combinate
9.8. Combinarea PEF cu presiunea ridicata
9.9. Combinarea PEF cu ultrasunete
9.10. Combinarea PEF cu radiatie UV
9.11. Concluzii
Bibliografie

10. Tehnologia procesarii ohmice a alimentelor 401
10.1. Introducere
10.2. Principiul procesarii ohmice a alimentelor
10.3. Calitatea produselor procesate ohmic
10.4. Mecanismele inactivarii microbiene in procesul de tratare ohmica
10.5. Efectul electroconductivitatii materialului in procesul de tratare ohmica
10.6. Electroliza si contaminarea
10.7. Efectul tratamentului ohmic asupra pierderilor de nutrienti
10.8. Tehnologia procesarii ohmice
10.9. Tipuri de alimente ce se preteaza la procesarea ohmica
10.10. Produse alimentare procesate ohmic la nivel de laborator
10.11. Concluzii
Bibliografie

11. Detectia magnetica si localizarea defectelor in conductele feromagnetice, prin metode inteligente 443
11.1. Introducere
11.2. Structura PIG
11.3. Subansamblul de masurare a deplasarii (odometrul)
11.4. Sistemul de achizitie
11.5. Metoda campului magnetic de scapari in controlul inteligent al conductelor de transport fluide
11.6. Achizitii de date
11.7. Stabilirea algoritmului de achizitie si prelucrare de semnale folosind componenta tangentiala a campului magnetic
11.8. Software de analiza a semnalelor generate de traductorul Hall in sistemul MFL
11.9. Alte metode de prelucrarea a semnalelor in controlul inteligent de tip MFL
11.10. Concluzii
11.11. Anexa - Sinteza dependentelor semnalului MFL de parametrii principali ce intervin in controlul nedistructiv inteligent
Bibliografie

12. Bazele fizice ale fenomenului de emisie acustica 549
12.1. Introducere
12.2. Surse de emisie acustica in defectoscopia structurilor metalice
12.3. Surse de emisie acustica in defectoscopia izolatiilor electrice
12.4. Surse de emisie acustica in defectoscopia structurilor din materiale compozite
Bibliografie

13. Arborescente electrice 599
13.1. Caracteristici generale
13.2. Initierea arborescentelor electrice
13.3. Propagarea arborescentelor electrice
13.4. Analiza fractala a arborescentelor
Bibliografie

14. Arborescente de apa 629
14.1. Arborecente de apa in izolatii din polietilena
14.2. Morfologia arborescentelor de apa
14.3. Caracteristicile arborescentelor de apa
14.4. Caracteristicile izolatiilor cu arborescente de apa
14.5. Influenta solicitarilor externe in arborescenta
14.6. Influenta naturii si concentratiei impuritatilor
14.7. Influenta naturii electrozilor
14.8. Influenta naturii materialului si a aditivilor
14.9. Influenta morfologiei materialului izolant
14.10. Mecanisme de initiere si de dezvoltare
14.11. Evaluarea rezistentei polimerilor la arborescenta de apa
14.12. Masuri de atenuare a fenomenului de arborescenta de apa
14.13. Observatii
Bibliografie

15. Interferometria speckle in controlul nedistructiv 661
15.1. Introducere
15.2. Formula de baza
15.3. Interferometria speckle
15.4. Interferometre ce masoara deplasarile longitudinale
15.5. Interferometre ce masoara deplasari laterale
15.6. Interferometria sheare
15.7. Decorelarea in metrologia speckle
15.8. Comentarii si diagnosticari
15.9. Concluzii
Bibliografie

16. Diagnosticarea mediilor dispersate 687
16.1. Introducere
16.2. Caracteristicile mediilor dispersate
16.3. Metodele optice de diagnosticare a mediilor dispersate
16.4. Bazele teoretice ale metodelor de masurare optica bazate pe dispersia radiatiei electromagnetice
16.5. Metoda de calcul pentru caracteristicile de difuzie a radiatiei electromagnetice prin particule sferice omogene
16.6. Metoda si sistemul optic cu diafragme integratoare. Verificare experimentala
16.7. Concluzii
Bibliografie

17. Sisteme expert pentru diagnosticare in electroseparare 713
17.1. Introducere
17.2. Structurarea unui sistem expert pentru electroseparare
17.3. Diagnosticarea functionarii anormale a unui proces de electroseparare
17.4. Formalism specific sistemelor expert de diagnosticare a unui defect intr-un proces de electroseparare
17.5. Posibilitati de utilizare a sistemelor expert in activitatile de instruire a operatorului
17.6. Concluzii
Bibliografie

18. Folosirea electronilor accelerati la energii inalte pentru examinarea nedistructiva in industrie 725
18.1. Introducere
18.2. Caracteristicile radiatiei Roentgen de energie inalta
18.3. Tipuri de acceleratoare de electroni
18.4. Detectoare de radiatii. Filmul radiografic
18.5. Tehnologia examinarilor nedistructive
18.6. Aplicatii
18.7. Radiologia in timp real
Bibligrafie

19. Utilizarea mediului de programare grafica LabVIEW 739
19.1. Generalitati
19.2. Realizarea panoului frontal
19.3. Realizarea diagramei bloc
19.4. Salvarea IV
19.5. Testarea executiei unui
19.6. Realizarea „semnaturii“
19.7. Aplicatii
Bibliografie

Index 755

INTRODUCERE

Aceasta carte este elaborata ca o incursiune in lumea electrotehnologiilor moderne, cu scopul de a scoate in evidenta rezultatele importante ale cercetarii stiintifice actuale in acest domeniu.

Cartea aduce informatii in trei domenii importante ale electrotehnologiilor actuale, si anume: protectia mediului, procesarea de materiale si controlul nedistructiv inteligent.

Electrotehnologiile sunt in general complexe, au multiple destinatii, atat in directia procesarii de materiale, cat si a protectiei mediului inconjurator. De exemplu, tehnologiile bazate pe actiunea radiatiilor ionizante, a plasmei, a microundelor, prezentate in aceasta carte, sunt prezentate cu aplicatii atat in protectia mediului, cat si in procesarea de materiale.

Acceleratoarele de particule incarcate, prezentate in Capitolul 1, au jucat un rol cheie in domeniul stiintelor de baza si al celor aplicate. Se poate afirma ca istoria fizicii nucleare este legata de dezvoltarea acceleratoarelor de particule incarcate si ca descoperirile fundamentale din fizica nucleara sunt, intr-un fel sau altul, determinate de progresele facute in tehnica accelerarii particulelor. Victoria omului in eliberarea energiei nucleului a inceput in anul 1932, odata cu construirea primului accelerator de particule de catre Cockroft si Walton. Primul accelerator a fost realizat cu un generator de inalta tensiune in cascada, la o tensiune de 700 kV. Pentru a obtine energii mai mari s-a recurs la Sistemul Tandem, pentru protoni, cu ajutorul caruia s-au obtinut energii pana la 30 MeV, si la alte sisteme de acceleratoare precum: ciclotronul (pentru protoni) la care s-au obtinut energii de ordinul a zeci de MeV; sincrociclotronul, pentru sute de MeV; betatronul (pentru electroni) la care s-au obtinut zeci de MeV; sincrotronul (pentru electroni si protoni) pentru zeci de mii de MeV; sincrofazotronul, pentru 200 de mii de MeV, cursa cresterii energiei continuand cu sisteme din ce in ce mai sofisticate. Radiatia ionizata sub forma de electroni accelerati si radiatia de franare a electronilor, au fost si sunt utilizate in foarte multe aplicatii industriale. Electronii accelerati, de energie mare si de putere mare, pot modifica proprietatile fizice, chimice si biologice ale materialului, ducand la obtinerea de produse noi cu multiple aplicatii industriale. S-au construit foarte multe tipuri de acceleratoare de electroni, cu diferiti parametri, destinate aplicatiilor tehnologice cerute. Tehnologiile bazate pe utilizarea electronilor accelerati s-au dezvoltat continuu pe o perioada de mai bine de cincizeci de ani si in prezent sunt in plina expansiune. Electronii cu energia de 0,5 MeV si 10 kW sunt utilizati pentru uscare in acoperiri, adezivi si vopsele. Materialele termocontractabile sunt realizate cu electroni intre 0,5 MeV si 2 MeV. Pentru a creste calitatea teflonului ca lubrifiant, acesta este tratat cu electroni de 2 MeV si 10 kW. Diamantele artificiale avand culori exotice sunt produse cu electroni de 5-7 MeV si 10 kW. Electroni cu energia pana la 10 MeV sunt utilizati la reticularea cablurilor electrice, la pasteurizarea alimentelor, la sterilizarea medicala. Pentru decontaminarea apelor reziduale si a namolurilor sunt utilizati electroni cu energia de 1 MeV si 100 kW. Preocuparile actuale sunt in directia construirii de acceleratoare de electroni de energii medii si puteri tot mai mari pentru diverse aplicatii industriale.

Capitolul 2 prezinta rezultatele unor cercetarii stiintifice avansate privind tehnologiile ce folosesc electronii accelerati si descarcarile electrice, in vederea eliminarii simultane a agentilor de poluare SO2 si NOx din gazele de cos ale instalatiilor industriale. Tehnologia bazata pe utilizarea electronilor accelerati pentru eliminarea simultana a SO2 si NOx este superioara tehnologiilor clasice, avand de asemenea si avantaje economice. Acest fapt este dovedit de lucrarile realizate pentru dezvoltarea acestor tehnologii la Corporatia EBARA, S.U.A. si Corporatia EBARA, filiala Japonia, KFI - Germania, Institutul de Chimia Radiatiei - Polonia, Institutul de Cercetare a Energiei Atomice - Japonia, Institutul de Cercetare a Chimiei Radiatiei Takasaki - Japonia. Prima centrala industriala pentru eliminarea SO2 si NOx, devenita operationala in China in 1998, este Centrala electrica Cheng, care are o capacitate de 300.000 Nm3/h si care produce 2.470 Kg/h (20.000 tone/an) de sulfat de amoniu. O alta statie, realizata de Corporatia EBARA, S.U.A., are o putere totala a acceleratoarelor de electroni de 640 kW. Iradierea se realizeaza intr-o singura linie, in doua etape de iradiere. In 1999 au devenit operationale alte doua mari centrale. In Polonia, la Statia electrica Pomorzany-Szezecin, o centrala de 275.000 Nm3/h si cu o putere instalata a acceleratoarelor de electroni de 1200 kW, iradierea se realizeaza in doua linii, fiecare realizandu-se in doua etape de iradiere. Centrala Termica Nishi-Nagara din Japonia, realizata de Corporatia Electrica Chubu, este o centrala opretionala cu o capacitate de 620.000 Nm3/h si cu o putere instalata a acceleratoarelor de electroni de 2.400 kW si are trei linii, fiecare avand doua etape de iradiere. Aceste trei centrale reprezinta inceputul unei ere industriale in eliminarea gazelor poluante produse de cosurile de fum, care s-a putut realiza datorita construirii unor acceleratoare de mare putere (800 kW si 800 keV), la preturi convenabile (2000 $/kW), de catre companii precum NISIN, Japonia, sau Compania VIVIRAD, Franta, care a realizat un accelerator de 800 keV, 1 A, de tipul ICT. O data cu scaderea pretului la acceleratoarele de electroni, acestea se vor putea implementa in aceste tehnologii la nivel mondial, in conditiile cresterii severitatii legislatiei referitoare la protectia mediului inconjurator.

Microundele, prezentate in Capitolul 3, sunt radiatii electromagnetice similare cu undele radio sau infrarosii. Banda de frecventa care defineste domeniul microundelor este cuprinsa intre 300 MHz si 300 GHz, ceea ce corespunde la lungimi de unda intre 1 m si 1 mm. In acest domeniu microundele se suprapun partial cu undele radio de ultra-inalta-frecventa (UHF).
Microundele sunt uneori impartite in banda undelor decimetrice (0,3-3 GHz), banda undelor centimetrice (3-30 GHz) si banda undelor milimetrice (30-300 GHz). Microundele au in prezent numeroase aplicatii industriale: in industria alimentara, sinteze chimice, reticulari si polimerizari, fixarea colorantilor, uscare, incalzire, topire, dezinfectie, reactii in plasma etc. In prezentul capitol sunt scoase in evidenta aplicatiile actuale ale microundelor in protectia mediului si a sintezelor chimice, cu aplicatii in procesarea materialelor.

Nanotehnolgia, prezentata in capitolele 4, 5 si 6, reprezinta un domeniu de mare interes pentru oamenii de stiinta si are prioritate in cercetarea stiintifica din numeroase tari. Reducerea dimensiunilor la domeniul nanometrilor ofera noi posibilitati in ceea ce priveste proprietatile materialelor, in particular fata de raportul dintre suprafata si volum. Electrofilarea reprezinta un proces promitator pentru producerea fibrelor nanometrice, atat din polimeri sintetici, cat si naturali. Sunt utilizate fortele electrice pentru formarea fibrelor din solutii de materiale sau topituri. Jeturile de lichid controlate electric sunt folosite inca de pe la anul 1800 si electrofilarea fibrelor de polimer este astazi patentata. Principiul de baza in electrofilare consta in generarea unui jet incarcat de solutie polimerica prin aplicarea unui camp electric. Electrofilarea s-a impus in ultimii ani ca o metoda promitatoare de obtinere a unei palete largi de materiale (polimerice, ceramice, compozite). Aplicatiile lor cuprind: medii filtrante, membrane separatoare, senzori si actuatori, implanturi, materiale cu rol in eliberarea controlata a medicamentelor, fotonica moleculara. Morfologia, structura si compozitia nanostructurilor, arhitectura, orientarea dispunerii nanoparticulelor, parametrii tehnologici de procesare, toate cumulate, joaca un rol crucial in aplicatiile ingineresti ale nanofibrelor electrofilate. Pe baza intelegerii structurii si proprietatilor materialelor, noile nanomateriale produse prin electrofilare pot fi create sau modificate structural in functie strict de domeniul si subdomeniul de implementare. Electrofilarea permite obtinerea de fibre ultra-fine orientate spatial, cu suprafata specifica deosebit de mare, cu pori de dimensiuni mici interconectati. Electrofilarea permite si un bun control al geometriei nanofibrelor, al modulului de elasticitate mare, al raportului suprafata/volum, toate acestea fiind caracteristici definitorii pentru implementarea lor in diverse domenii aplicative. Nanofibrele obtinute prin electrofilare pot fi de natura polimerica, ceramica, compozita. Fiecare dintre aceste grupe detine un domeniu larg de aplicatii. In aceste capitole se prezinta principalele aplicatii ale nanofibrelor obtinute prin electrofilare. Dintr-o perspectiva larga, nanotehnologia este sintetizarea si aplicarea ideilor din stiinta si inginerie in directia intelegerii si producerii de noi materiale si dispozitive. Aceste produse au in general proprietati fizice asociate dimensiunilor lor nanometrice. Atomii si moleculele sunt elementele de baza ale constructiei tuturor acestor elemente. Modul in care formele din natura sunt construite cu aceste elemente de baza sunt de o importanta vitala pentru proprietatile lor si pentru modul in care ele interactioneaza. Nanotehnologia se refera la manipularea sau autoasamblarea atomilor individuali, a moleculelor ori a clusterilor de molecule, intr-o structura care sa creeze materiale si dispozitive cu proprietati noi sau diferite fata de cele initiale. Nanotehnologia dezvolta noi cai de prelucrare a materialelor, cu un potential variat de aplicatii.

Problema electrizarii mediilor sub actiunea campurilor electrice exterioare, prezentate in Capitolul 7, este actuala in electrofizica lichidelor dielectrice din diverse considerente, in special in legatura cu aparitia si dezvoltarea unei noi ramuri stiintifice in electrofizica - hidrodinamica electrica sau electrohidrodinamica (EHD). Subiectele de studiu ale acestei discipline sunt interactiunile campurilor electrice si ale celor hidrodinamice si includ aspecte aprofundate ale electrodinamicii, hidrodinamicii, termodinamicii si electrochimiei, cu multiple
aplicatii in electrotehnologii.

Utilizarea plasmei, prezentata in Capitolul 8, are o vechime de peste 100 ani. Astfel, sunt cunoscute tehnologiile industriale precum generarea ozonului pentru resursele publice de apa, sudarea prin arc electric, lampile fluorescente, acoperirea in vid cu pelicule subtiri, depunerea microelectronica si gravarea. Ingineria industriala pe baza de plasma are un viitor promitator in acest domeniu din urmatoarele motive: 1) sunt mai ieftine si mai eficiente decat alte tehnologii; 2) procesele cu plasma pot indeplini sarcini care nu pot fi realizate prin alte procese; 3) prin procesele cu plasma nu se produc cantitati semnificative de produsi secundari toxici. Aceste caracteristici fac procesarile cu plasma competitive international. Plasmele la presiune scazuta sunt folosite in foarte multe aplicatii in procesarea materialelor si joaca un rol important in fabricarea dispozitivelor semiconductoare. Avantajele plasmei sunt bine cunoscute. Acestea genereaza concentratii ridicate de specii reactive, care pot coroda si depune straturi fine cu viteze de pana la 10 ?m/min. Temperatura gazului este in mod normal sub 150 °C, astfel ca substraturile sensibile termic nu sunt deteriorate. Ionii produsi in plasma pot fi accelerati spre un substrat pentru a provoca corodarea directionata, la scara submicronica. In plus, se poate genera o descarcare luminoasa uniforma, care sa proceseze materialele rapid pe suprafete extinse. Pe de alta parte, folosirea plasmei la presiuni scazute are cateva dezavantaje. Sistemele in vid sunt foarte costisitoare si trebuie intretinute. Se folosesc sisteme de asamblare robotizate pentru a transfera materialele din sau spre vid. De asemenea, marimea obiectului tratat este limitata de marimea camerei de vid. Plasma la presiune atmosferica rezolva dezavantajele operarii in vid.

Tehnologia in camp electric in impulsuri (PEF), prezentata in Capitolul 9, este o tehnologie non-termica de conservare a alimentelor, bazata pe utilizarea campului electric in impulsuri, pentru a inactiva microorganismele patogene din alimente si pentru a controla continutul de microorganisme patogene din produsele supuse tratamentului. Aceasta tehnologie este foarte apreciata pentru ca prelungeste termenul de valabilitate a produsului tratat, fara sa utilizeze caldura, si, de asemenea, pentru ca pastreaza calitatile senzoriale si valoarea nutritionala a alimentului. Tehnologia PEF poate fi folosita cu succes in locul tehnologiei de pasteurizare traditionala la produsele lichide, ca de exemplu: sucuri de fructe, oua lichide si lapte. In toate etapele de prelucrare termica a alimentelor este important sa se pastreze continutul de vitamine si nutrienti din produsele alimentare. Tratamentul termic este metoda cea mai utilizata pentru distrugerea microorganismelor, care permite conservarea alimentelor pe perioada de depozitare. Acest mod de conservare duce, inevitabil, intr-o anumita masura la pierderea continutului de vitamine si nutrienti.

Tratarea ohmica, prezentata in Capitolul 10, ca metoda termica, alternativa, asigura beneficiile aduse de tratarea termica conventionala, pastrand continutul de vitamine si nutrienti din alimente.

Capitolul 11 prezinta aspecte teoretice si tehnologice ale echipamentelor inteligente de control nedistructiv al conductelor de transport fluide in functiune (gaz, petrol, apa), pe baza campului magnetic de scapari. In prezent, conductele pentru transportul a diferite feluri de produse fluide (petrol brut, gaz natural, produse petroliere rafinate) sunt utilizate pe scara larga datorita avantajelor oferite in comparatie cu alte mijloace de transport. In multe situatii, conductele sunt ingropate si nu sunt accesibile usor. Dupa ce linia de transmitere este construita si instalata, de regula sub pamant, ea incepe sa se deterioreze din diferite cauze. De exemplu, diverse tipuri de substante corozive din fluid pot ataca interiorul conductei si pot cauza coroziunea acesteia. Calitatile solului ce inconjoara conducta pot fi si ele de natura coroziva, in acest mod fiind atacat interiorul conductei. Daca fisurile, coroziunea etc. nu sunt detectate si nu se fac reparatii in stadiul initial de degradare a conductei, aceste defecte vor creste pana la degradarea catastrofala a acesteia. In consecinta, au fost realizate mijloace speciale de inspectie a conductelor sau a retelelor de conducte, urmarindu-se intreruperea in cat mai mica masura a functionarii acestora. Numele cel mai des utilizat pentru astfel de dispozitive este acela de „Pig“, iar tehnica de baza consta in monitorizarea starii peretilor conductei si, in functie de tipul Pig-lui utilizat, se realizeaza detectia, masurarea si localizarea defectelor. De regula Pig-ul este introdus in conducta la o locatie accesibila, cum ar fi o statie de pompare. El este apoi transportat de-a lungul conductei de fluid, fiind in cele din urma recuperat la o noua statie de pompare. Pig-ul contine o multime de senzori care cerceteaza suprafata interioara a conductei, cautand diverse tipuri de defecte si un dispozitiv de inregistrare a rezultatelor controlului nedistructiv. Instalatiile inteligente de control existente in folosinta sunt destinate magistralelor „controlabile“, respectiv cele care nu au obstacole interioare determinate de suduri, robineti cu cep sau alte tipuri de obstacole, care nu asigura o sectiune circulara de trecere sau au o sectiune mai mica decat a tevii. Exista magistrale sau portiuni de magistrale care nu sunt conducte controlabile cu Pig-urile inteligente actuale. Din acest motiv, in acest capitol sunt prezentate cateva informatii din preocuparile actuale in cercetarea stiintifica privind realizarea unui echipament inteligent de control pentru orice conducta si care sa indeplineasca urmatoarele conditii:
- Capacitatea de a trece printr-o conducta independent de debitul de gaz.
- Capacitatea de a prelua energie de la fluxul de gaz pentru propulsia vehiculului.
- Capacitatea de a trece prin deschideri necirculare mai mici decat diametrul nominal al conductei, fara a se pierde capacitatea de a inspecta suprafata integrala a conductei.
- Capacitatea de prelucrare si de stocare a unor cantitati mari de date, pentru un timp prelungit de parcurgere a conductei, sau capacitatea de a furniza informatii la suprafata, fara a parasi conducta, astfel incat rezultatele inspectiei pot fi cunoscute inainte de terminarea intregii inspectii.
- Capacitatea de a face o analiza asupra starii conductei, cel putin la fel de buna ca analiza furnizata de Pig-urile inteligente uzuale.
In acest capitol mai sunt prezentate si o serie de informatii referitoare la sondele Hall utilizate in detectia campului magnetic de scapari si generarea de semnale, inclusiv programele de achizitie si prelucrare ale acestor semnale in vederea stabilirii defectelor ca pozitie si gravitate.

Fenomenul de emisie acustica (EA), prezentat in Capitolul 12, consta in generarea unei unde elastice intr-un material, ca rezultat al unei eliberari rapide de energie. Emisia acustica se manifesta tipic in domeniul frecventelor inalte (100 kHz...1 MHz), undele acustice fiind detectate ca vibratii pe suprafata corpului deformat. In acest capitol sunt prezentate multiple aspecte ale fenomenului de emisie acustica si care stau la baza controlului nedistructiv inteligent (computerizat) in foarte multe domenii. Se aplica cu succes la detectia descarcarilor partiale in interiorul obiectelor mari si netransparente, ca de exemplu: transformatoare electrice, cabluri electrice, celule cu SF6, etc., cu urmatoarele avantaje:
- permite detectarea si masurarea descarcarilor partiale direct pe echipamente aflate in regim de exploatare, fara scoaterea acestora de sub tensiune;
- este practic imuna la perturbatii electromagnetice;
- ofera informatii utile cu privite la localizarea surselor de descarcari partiale (defectele de izolatie).

In Capitolele 13 si 14, sunt prezentate o serie de informatii cu privire la arborescente in materiale electroizolante supuse la actiunea combinata a campului electric, a descarcarilor partiale, a caldurii si a solicitarilor mecanice. Sunt prezentate doua categorii de arborescente, si anume: arborescentele electrice in Capitolul 13 si arborescentele de apa in Capitolul 14. Arborescentele electrice sunt constituite din retele de canale foarte fine (ce contin gaze la presiuni ridicate), care sunt initiate fie de defectele izolatiilor, fie de solicitarile accidentale si/sau anormale si care se dezvolta in izolatii in timpul functionarii normale a echipamentelor electrice. Degradarea polietilenei sub actiunea combinata a apei si a campului electric a fost descoperita de Miyashita, fenomenul fiind numit arborescenta de apa (water treeing). Miyashita a observat aceste arborescente in izolatiile din PE ale infasurarilor statorului unui motor ce actiona o pompa sumersibila. Mai tarziu, alti cercetatori au constatat existenta arborescentelor de apa atat in polietilena de joasa densitate, cat si in polietilena reticulata utilizata pentru izolarea cablurilor de medie tensiune, cabluri aflate in exploatare de peste cinci ani si care au suferit strapungeri din cauze necunoscute. O arborescenta de apa reprezinta o zona cu o structura difuza intr-un polimer, de forma unui tufis sau evantai si este realizata dintr-o multime de microcavitati umplute cu apa si legate intre ele prin canale foarte inguste. Arborescentele de apa se pot dezvolta in toate poliolefinele, iar efectul lor principal este de reducere a tensiunii de strapungere a izolatiilor in care se formeaza. Arborescentele reprezinta fenomene ce stau la baza controlului materialelor electroizolante, in diverse aplicatii, pentru a stabili nivelul de degradare si pentru a le determina durata de viata.

Metrologia speckle prezentata in Capitolul 15 este un domeniu important de cercetare, in vederea obtinerii unor imagini speckle de cea mai buna calitate, lipsite de ambiguitati si real exploatabile, cu posibilitati aplicative in controlul nedistructiv industrial. In acest sens interferometria electronica speckle pentru controlul nedistructiv al obiectelor in vibratie este una dintre cele mai performante metode de control nedistructiv, comparabila industrial cu controlul nedistructiv cu emisie acustica. Interesul deosebit pentru metrologia speckle si cercetarea intreprinsa pentru finisarea acestor tehnici in vederea realizarii conditiilor tehnice complicate, au condus la investigarea activa a aspectelor de baza ale deplasarilor speckle in spatiul tridimensional, induse de deplasari mici si de deformatiile suprafetei obiectului. Pe parcursul timpului, tehnicile speckle s-au impus ferm in analiza tensiunilor interne ale materialelor. Aceste metode se disting prin conceptia lor practica, care ofera solutia direct pe modelele de campuri si, in plus, prezinta avantajul ca nu ating obiectul de studiat. Tendinta in interferometria holografica si in metrologia speckle a fost de a lega miscarea de undele difractate sau deplasarile speckle locale de deplasarile si deformatiile regiunilor obiectului, dand nastere la campuri de unda. Aceasta conceptie prezinta doua aspecte: descrierea mecanismului de deplasare si de deformare a campurilor de unda si memorarea, vizualizarea si exploatarea lor ulterioara.

Metodele optice de diagnosticare a mediilor dispersate, prezentate in Capitolul 16, reprezinta un domeniu larg de cercetare stiintifica si are aplicatii practice numeroase, si anume: cercetarea aerosolilor din atmosfera; controlul aerosolilor obtinuti si utilizati in numeroase procese tehnologice; pulverizarea de substante; aerosoli in medicina preventiva si veterinara; depunerea straturilor fine in microelectronica si la confectionarea compusilor intermetalici, inclusiv supraconductoare; controlul in metalurgia pulberilor si altele.

Sistemele EXPERT, prezentate in Capitolul 17, sunt definite generic ca programe software capabile sa simuleze rationamentul unui expert uman. Pornind de la o baza de cunostinte, care poate fi consultata asemeni unui expert, sistemul poate furniza expertiza intr-un domeniu strict delimitat, in care nu de putine ori apar situatii de incertitudine sau alternative multiple. Problemele de identificare a optimului, in procese dificil de modelat si controlat procedural, sunt tipice pentru sistemele EXPERT. Dezvoltarea sistemelor EXPERT pentru diverse industrii de prelucrare a materialelor granulare a inceput prin anii ’80. Cele mai importante aplicatii vizau diagnosticarea situatiilor de functionare anormala a unui proces, asistarea operatorilor si pregatirea specialistilor in domeniul procesarii minereurilor. In prezent, datorita unei laborioase activitati de cercetare si proiectare, utilizarea campurilor electrice intense pentru sortarea materialelor granulare poate fi considerata un domeniu al electrostaticii aplicate ajuns la maturitate. Aceasta justifica abordarea posibilitatilor de implementare a tehnologiilor de tip sistem EXPERT la procesele de electroseparare.

In Capitolul 18 sunt prezentate aspecte ale utilizarii controlului nedistructiv prin folosirea electronilor accelerati cu energii inalte, ce depasesc 1 MeV. In examinarea nedistructiva (END), printre metodele de inspectare utilizate, un loc insemnat il ocupa radiologia industriala, examinarea cu ajutorul radiatiilor penetrante, X sau Roentgen, mai rar cu neutroni. Radiatiile Roentgen sunt generate prin franarea electronilor accelerati in prealabil cu ajutorul unui camp electric, pe o tinta sau pe un anticatod din metal dens, in care caz iau nastere radiatiile de franare. Acestea sunt radiatii Roentgen cu spectru continuu, avand limita superioara egala cu energia electronilor accelerati. Daca valoarea acestei energii depaseste 1 MeV, solutiile clasice utilizate in generatoarele Roentgen industriale (transformator de inalta tensiune, redresor, tub generator Roentgen etc.) devin neaplicabile din considerente care tin in primul rand de asigurarea izolatiei. S-a facut apel in acest caz la acceleratoarele de electroni cu diverse energii, cuprinse intre aproximativ 1 MeV si 30 MeV, proiectate special pentru controlul nedistructiv. Domeniul preferential de utilizare a acceleratoarelor pentru controlul nedistructiv il reprezinta piesele cu pereti grosi, intre 100 mm si 500 mm din otel sau din metale si aliaje dense (otel, alame si bronzuri, plumb, uraniu), dar si piesele nemetalice cu grosimi foarte mari, ca de exemplu motoarele de racheta cu combustibil solid.

In Capitolul 19 sunt date cateva informatii referitoare la utilizarea sistemului LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Wakbench), care este un pachet software de instrumente virtuale de analiza, puternic si flexibil. LabVIEW este unul dintre cele mai folosite medii de dezvoltare pentru instrumentatie virtuala si are multiple aplicatii in electrotehnologii.

Coordonatorii