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[en] EFFECTS OF INTERNAL COATINGS IN TUBES: PARAFFIN DEPOSITION AND HEAD-LOSS IN VISCOPLASTIC FLUIDS / [pt] EFEITOS DE REVESTIMENTOS INTERNOS EM TUBOS: DEPOSIÇÃO DE PARAFINAS E PERDA DE CARGA EM FLUIDOS VISCOPLÁSTICOSRENATA ARAUJO BARROSO PEREIRA 09 February 2010 (has links)
[pt] Oleos pesados são significativamente importantes no cenário brasileiro
e internacional, sendo sua principal característica a alta viscosidade e consequente
dificuldade de transporte. Além disso, durante o escoamento destes
óleos ocorre a deposição de parafina nas paredes dos oleodutos, particularmente
a baixas temperaturas. Esse tipo de petróleo possui características
reológicas viscoplásticas, e sob certas condições ainda não muito bem conhecidas,
apresentam o fenômeno do deslizamento aparente ao escoar internamente,
tendo o potencial de reduzir substancialmente a perda de carga em
um escoamento. Neste trabalho foi investigado experimentalmente o deslizamento
aparente que ocorre em escoamentos de materiais viscoplásticos bem
como foi determinada a tensão cisalhante necessária para descolar uma
quantidade de parafina depositada sobre diferentes revestimentos. Devido
a uma evidência experimental de que o grau de deslizamento depende de
duas propriedades físicas da superfície interna do duto, foram determinadas
também a rugosidade e a molhabilidade destas. Foi construída uma planta
experimental na qual era possível variar as placas (diferentes revestimentos
e rugosidades) que formavam as paredes do canal pelo qual o fluido era
forçado a escoar, de forma a se obter a curva vazão x pressão para cada
tipo de revestimento. Estes escoamentos foram simulados numericamente
supondo ausência de deslizamento. A comparação entre as curvas experimentais
e teóricas fornecem uma quantificação do deslizamento ocorrido
nos experimentos. Utilizamos um fluido à base de água e um fluido à base
de óleo. Foi observado que o deslizamento aparente, existente em escoamentos
de materiais viscoplásticos, se manifesta na faixa de baixas tensões
adimensionais e que os revestimentos possuem duas funções principais, a
da redução da rugosidade e a do aumento da molhabilidade, ambas com o
efeito de aumentar o nível de deslizamento e, consequentemente, reduzir a
perda de carga, diminuindo os custos operacionais. / [en] Heavy oils are significantly important in the Brazilian and international
scenario and its particularity is the high viscosity and consequent difficulty
of transport. Also, during the flow of these oils occurs the deposition of
paraffin on the pipelines walls especially at low temperatures. This type of
oil has viscoplastic rheological characteristics, and under certain conditions
not yet well understood, exhibits the phenomenon of apparent wall slip
during internal flow, with the potential to substantially reduce the head-loss
in a flow system. This study investigated experimentally the wall slip that
occurs in the flow of viscoplastic liquids. Moreover, it was also determinated,
the wall shear stresses necessary to unstick an amount of paraffin deposited
on different coatings. Due to an experimental evidence, the amount of wall
slip seems to depend on two physical properties of the internal surface of the
pipeline, therefore it was determined also the roughness and wettability of
these. A test section was designed and built. Plates with different coatings
and roughness constitute the parallel channel which the fluid was forced
through in order to obtain the curves of dimensionless average velocity
versus dimensionless wall shear stress. These flows were also numerically
solved referring to the case of no wall slip. Comparisons between the
experimental and numerical results could quantify the amount of wall
slip that occurs in the experiments. We used an aqueous solution and oil
dispersion. It was observed that the wall slip, that occurs during the flow
of viscoplastic materials, manifests itself in the range of low dimensionless
wall shear stress and that the coatings have two main functions, reduction
of the roughness and increase of the wettability, both with the effect of
increasing the amount of wall slip and thus reduce the head-loss, diminishing
operational costs.
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Vibrações livres de risers em catenária com escoamento internoVásquez, Joseph Arthur Meléndez January 2015 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Juan Pablo Julca Avila / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2015. / Risers são estruturas tubulares cilíndricas usados para transferir petróleo e gás desde
um poço de petróleo localizado no fundo do mar até uma plataforma. O presente
trabalho de mestrado tem como enfoque o desenvolvimento e implementação de um
código computacional para análise plana de vibrações livres de risers dispostos em
catenária com escoamento interno.
O riser, objeto deste estudo, é visto como uma viga plana curva e extensível com
rigidez de tração e de flexão que experimentam grandes deslocamentos. O escoamento
interno é visto como uma barra de flexibilidade infinita viajando ao longo do riser com
velocidade constante.
As equações do movimento do riser são deduzidas em coordenadas cartesianas via a
abordagem variacional usando o princípio da energia potencial estacionária.
O método de elementos finitos é usado para a análise estática e dinâmica geometricamente
não linear do riser. Para a solução das equações não lineares de equilíbrio
estático, o método iterativo de Newton-Raphson é utilizado.
As frequências naturais e os modos de vibrar de um riser disposto em catenária são
determinados para diferentes velocidades de escoamento interno, tensões no topo e
velocidade de correnteza. Os resultados obtidos são comparados satisfatoriamente com
dados da literatura. Verifica-se a funcionalidade do código desenvolvido que pode
ser usado para conduzir pesquisas em vibrações livres de risers em catenária com
escoamento interno. / Risers are cylindrical tubular structures used to produce/convey subsea oil and gas
from wells located on the seafloor of the sea up to a platform. The focus of the present
work of master¿s degree is the development and implementation of a computational
code for the plane analysis of riser¿s free vibrations of a riser in catenary configuration
under the effects of an internal fluid.
The riser under study is seen as a plane extensible beam with axial and of bending
stiffness, that experiments big displacements. The internal fluid is consider like a bar of
infinite flexibility travelling along of riser with constant velocity.
The riser¿s equations of motion are deducted in cartesian coordinates by an variational
approach using the concept of total potential energy of a structural system.
The finite elements method is used for the analysis dynamic and static non-linear
geometrically of the riser. To solve the non-linear equations of static equilibrium, the
iterative method of Newton-Raphson is used.
The natural frequencies and vibrating modes of riser in catenary configuration are
determined for different velocities of internal fluid, top tensions and current velocities.
The results obtained are satisfactory when compared with literature data. Is verified
the functionality of this code developed that can be used to conduct researches in free
vibrations of risers in catenary configuration with internal fluid.
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