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Title: Influência do vazamento no transporte de óleos pesados via core-flow em tubulação com um trecho curvado: modelagem e simulação.
Other Titles: Influence of leakage on the transport of heavy oils via core-flow in pipe with a curved section: modeling and simulation.
Influencia de las fugas en el transporte de crudos pesados ​​vía core-flow en tuberías de sección curva: modelado y simulación.
???metadata.dc.creator???: SENA, Mábia Ruana Silva de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: DINIZ, Diego David Silva.
???metadata.dc.contributor.referee2???: FARIAS, Fabiana Pimentel Macêdo.
???metadata.dc.contributor.referee3???: MAGALHÃES, Hortência Luma Fernandes.
???metadata.dc.contributor.referee4???: SILVESTRE, Kelen Cristina Crivelaro.
Keywords: Desenvolvimento de processos;CFD;Engenharia de processos;Fluidodinâmica;Óleo pesado;Raio de curvatura;VOF (Volume de fluidos);Process development;Engineering of law suit;Fluid dynamics;Heavy oil;Curvature radius;VOF (fluid volume);Proceso de desarrollo;Ingeniería de demanda judicial;Dinámica de fluidos;Aceite pesado
Issue Date: 5-Aug-2022
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SENA, Mábia Ruana Silva de. Influência do vazamento no transporte de óleos pesados via core-flow em tubulação com um trecho curvado: modelagem e simulação. 2022. 150 fl. (Tese de Doutorado), Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2022. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29450
???metadata.dc.description.resumo???: Os óleos pesados constituem grande parte da reserva nacional e mundial acessível, a ser explorada e produzida. Entretanto, seu elevado grau de densidade e viscosidade, além de suas propriedades físico-químicas e seu alto teor de ácidos naftênicos, tornam os custos da produção deste tipo de óleo bastante elevado. Um método que vem viabilizando a produção e transporte deste tipo de óleo é a técnica de escoamento core-flow, que consiste basicamente na injeção de água a uma corrente de óleo, fazendo com que a água lubrifique um núcleo de óleo e, assim, estabelecendo um padrão anular. Isso irá ocasionar uma diminuição da perda de carga verificada no transporte de óleos pesados, visto que as perdas por atrito são comparáveis com as perdas observadas quando a água escoa sozinha na tubulação. Todavia, como em qualquer outro meio de transporte, as tubulações estão sujeitas a falhas mecânicas e operacionais, a corrosão, a acidentes naturais, entre outros fatores, que levam a vazamentos de diferentes tamanhos nas tubulações. A ocorrência de vazamentos é responsável pela maioria dos acidentes em oleodutos. Neste sentido, o objetivo deste estudo é trazer uma contribuição no entendimento dos fenômenos envolvidos no transporte de óleos pesados utilizando a técnica core-flow com e sem vazamento. A modelagem computacional foi realizada pelo software ANSYS FLUENT através do método de volumes finitos, em dois dutos curvados com raios de curvaturas de 0,2 e 0,4 m com e sem vazamento. A modelagem matemática utilizada foi a de Volume de Fluidos (VOF), com o emprego do modelo de turbulência k- Padrão, em regime transiente, considerando a força gravitacional. Os resultados dos campos de fração volumétrica, de pressão e de velocidade foram apresentados e discutidos. Baseados nesses parâmetros, pode-se concluir que o padrão core-flow pode ser desfeito devido ao efeito da curvatura e que a presença do vazamento causa a aderência do óleo pesado na parede da tubulação.
Abstract: Heavy oils constitute a large part of the accessible national and world reserve, to be explored and produced. However, its high degree of density and viscosity, in addition to its physicochemical properties and its high content of naphthenic acids, make the production costs of this type of oil quite high. A method that has enabled the production and transport of this type of oil is the core- flow technique, which consists of injecting water into an oil stream, causing the water to lubricate an oil core and, thus, establishing an annular pattern. This will lead to a decrease in the high- pressure drop observed in the transport of heavy oils, since the friction losses are comparable to the losses observed when the water flows alone in the pipeline. However, as in any other means of transport, pipes are subject to mechanical and operational failures, corrosion, natural accidents, among other factors that lead to leaks of different sizes in pipes. The occurrence of leaks is responsible for most accidents in pipelines. In this sense, the objective of this study is to contribute to the understanding of the phenomena involved in the transport of heavy oils using the core-flow technique with and without leakage. The computational modeling was performed by the software ANSYS FLUENT through the finite volume method, in two curved ducts with radii of curvature of 0.2 and 0.4 m with and without leakage. The mathematical modeling used was the Volume of Fluids (VOF), using the standard k- turbulence model, in a transient regime, considering the gravitational force. The results of the volumetric fraction, pressure and velocity fields were presented and discussed. Based on these parameters, it can be concluded that the core-flow pattern can be undone due to the effect of curvature and that the presence of leakage causes the heavy oil to adhere to the pipe wall.
???metadata.dc.description.resumen???: Los crudos pesados ​​constituyen gran parte de la reserva nacional y mundial accesible, a ser explorado y producido. Sin embargo, su alto grado de densidad y viscosidad, además de su propiedades físico-químicas y su alto contenido en ácidos nafténicos, hacen que el costo de producción de este tipo de aceite bastante alta. Un método que ha estado permitiendo la producción y el transporte de este tipo de aceite es la técnica core-flow, que consiste básicamente en en la inyección de agua a una corriente de aceite, haciendo que el agua lubrique un núcleo de aceite y así establecer un patrón anular. Esto conducirá a una disminución en la pérdida de carga verificada en el transporte de aceites pesados, ya que las pérdidas por fricción son comparables con las pérdidas observadas cuando el agua fluye sola en la tubería. Sin embargo, como en cualquier otro medio de transporte, las tuberías están sujetas a fallas mecánicas y operaciones, corrosión, accidentes naturales, entre otros factores, que conducen a fugas de diferentes tamaños en las tuberías. La ocurrencia de fugas es responsable de la la mayoría de los accidentes de tuberías. En este sentido, el objetivo de este estudio es acercar una contribución a la comprensión de los fenómenos involucrados en el transporte de crudos pesados utilizando la técnica core-flow con y sin fugas. El modelado por computadora fue realizado por el software ANSYS FLUENT a través del método de volumen finito, en dos conductos curvos con radios de curvatura de 0,2 y 0,4 m con y sin fugas. el modelado La matemática utilizada fue la de Volumen de Fluido (VOF), utilizando el modelo de turbulencia estándar k-, en régimen transitorio, considerando la fuerza gravitacional. Tú se presentaron los resultados de los campos de fracción volumétrica, presión y velocidad y discutido. Con base en estos parámetros, se puede concluir que el patrón de flujo central puede ser deshecha por efecto de la curvatura y que la presencia de la fuga provoca la adherencia de la petróleo pesado en la pared de la tubería.
Keywords: Desenvolvimento de processos
CFD
Engenharia de processos
Fluidodinâmica
Óleo pesado
Raio de curvatura
VOF (Volume de fluidos)
Process development
Engineering of law suit
Fluid dynamics
Heavy oil
Curvature radius
VOF (fluid volume)
Proceso de desarrollo
Ingeniería de demanda judicial
Dinámica de fluidos
Aceite pesado
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Processamento de Produtos Agrícolas
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29450
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