Orientador: Niederauer Mastelari / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T20:16:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Casari_MatheusPuttinati_M.pdf: 7346334 bytes, checksum: 21f16ea44e6fdefa2b0445fe1a0b6b3a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A concentração volumétrica de água na produção de óleo cru é um parâmetro constantemente monitorado para acompanhar as sempre inconstantes propriedades do reservatório assim com para razões de otimização; resumindo, o que é importante é o volume de óleo na produção. A medição da concentração volumétrica de água é geralmente feita em bancada (colhendo uma amostra da produção e analisando-a em um laboratório) ou por sensores que monitoram a concentração em tempo real. Uma das técnicas utilizadas para a medição online da concentração de água é a espectroscopia por impedância. De fato, propriedades dielétricas e condutivas formam a impedância elétrica da solução. Na presente análise foram considerados os dois tipos básicos de emulsão: água em óleo (A/O) e óleo em água (O/A). O objetivo deste trabalho foi comparar a concentração de água medida com a predição do modelo matemático baseado nas medições das propriedades dielétricas e condutivas da solução. As emulsões de água e óleo foram sintetizadas em condições de laboratório. A concentração de água variou entre 13,1% à 41,1% em volume para as emulsões A/O e de 50% à 60% em volume para as emulsões O/A à temperaturas de 25°C à 62°C e salinidade da água de 0 (água deionizada), 1Kg/m³ e 10Kg/m³ de NaCl. A constante dielétrica e condutividade das emulsões foram medidas em um sensor composto por dois cilindros concêntricos cuja área dos eletrodos é bem maior que a distância entre eles. Essa geometria favorece os efeitos polarização e é apropriada para materiais dielétricos como as emulsões A/O, além de aumentar o erro de medição em soluções condutivas. Para melhores resultados com as emulsões O/A foi utilizado em sensor de placas paralelas com uma distância entre eletrodos bem maior que a sua área o que favorece os efeitos de transporte de carga. Os dados foram medidos por uma Ponte RLC de precisão Agilent E4980A em uma faixa de frequência de 20Hz à 1MHz. Os dados obtidos nos testes foram proporcionais à concentração de água na solução e seguiram o modelo matemático de Maxwell com um erro máximo de 4%. Os resultados também mostraram que a constante dielétrica não sofre influência significativa da temperatura e salinidade da água, assim como a medida do volume de água. Já para as emulsões O/A os testes mostraram grande influência da temperatura e salinidade da água nas medições, onde o conhecimento prévio destas condições é imprescindível ao método / Abstract: The volumetric concentration of water in crude oil production is a parameter constantly monitored to access the ever changing reservoir properties as well as for economical purposes; after all what is needed is the net oil production. The measurement of water concentration is usually done in over-the-bench (sampling the crude stream and screening in a chemistry lab) or by online instruments which continuously monitor the concentration. One of the techniques for online assessment of water concentration is the impedance spectroscopy. In fact, the dielectric and conductive property of the liquid phase is proportional to the electrical impedance. In the present analysis it was considered the two basic types of emulsions: the water in oil (W/O) and the oil in water (O/W). The objective of this work was to compare the measured water concentration against model's prediction based on the measured dielectric and conductive properties of the emulsions. The water and oil emulsions were synthesized in laboratory conditions. The water concentration range was 13.1% to 41.1% (v/v) for W/O emulsions and 50% to 60% (v/v) for O/W emulsions at temperatures of 25oC to 62oC and water salinity of 0 (de-ionized water), 1Kg/m³ and 10Kg/m³ of NaCl. The emulsion dielectric constant and conductivity were measured in a sensor made by two concentric cylinders whose electrodes area is much bigger than the distance between them. This geometry favors the polarization effects and is appropriate for dielectric solution as A/O emulsions. For better results for the O/A emulsion it was used a parallel electrode sensor where the distance between the electrodes is much bigger than the electrodes area which favors the charge transport effects. The data were measured by the Precision LCR Meter Agilent E4980A in a frequency range of 20Hz to 1MHz. The experimental data was found proportional to the volumetric concentration and follows Maxwell correlation within 4%. The experimental tests also disclosed that the dielectric constant, or the volumetric concentration, were almost insensitive to the changes in temperature and in salinity and so the water concentration of W/O emulsions. For O/W emulsions the tests showed a great influence of the temperature and salinity on the conductivity measurements. So, for O/W emulsions the temperature and water salinity must be considered / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Ranulfo Monte Alegre, Mauro de Paula Moreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T03:48:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_VivianTavaresde_M.pdf: 509667 bytes, checksum: c01614971b8549f57b3ad1b82a597e93 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho foram construídos cinco tipos de hidrociclones, seguindo as geometrias recomendadas por Rietema (1961) e Bradley (1965), para avaliação da eficiência de separação de óleo emulsionado em água. O objetivo foi maximizar a eficiência do hidrociclone como prédepurador de águas residuárias. Emulsões de óleo em água e soluções com partículas de carvão e Sacaromyces cerevisiae foram mantidas num tanque de alimentação com agitador mecânico, para completa homogeneização das emulsões e suspensões. Os hidrociclones foram alimentados por meio de uma bomba centrífuga. Um dos hidrociclones tinha uma parte cônica no topo, sem a presença do tubo inserido na parte cilíndrica (CM1). Em um segundo modelo (CM2) foi introduzido uma rosca sem fim com onze passos, na parte cilíndrica do hidrociclone para aumentar o tempo de residência das partículas no campo centrífugo. O hidrociclone (CM3) foi diferenciado do CM2 pela inserção de um tubo cilíndrico na parte central. O hidrociclone (CM4) foi diferenciado do modelo de Bradley pela inserção de uma rosca sem fim. Também foi construído um hidrociclone modelo de Bradley para fins de comparação. Amostras foram coletadas na alimentação, underflow e overflow para posterior determinação da concentração de óleo emulsionado em água. O método de DQO, conforme descrito no Standard Methods, foi usado na determinação da concentração de óleo, usando uma curva padrão. A eficiência global do hidrociclone de Bradley foi maior que dos modelos CM1 e CM2, entretanto a eficiência global de separação desses hidrociclones operando sob condições de reciclo foi significativamente maior que em modo contínuo. O hidrociclone CM2 apresentou maior eficiência que o modelo CM1. O hidrociclone CM3 não apresentou diferença significativa de eficiência global em relação ao modelo tradicional de Bradley, apresentando eficiência global semelhante à do hidrociclone CM2 operando em sistema de reciclo, portanto em relação ao CM2, o hidrociclone CM3 foi um pouco mais eficiente. A eficiência global do hidrociclone CM4 foi semelhante à apresentada pelo hidrociclone de Bradley. Os hidrociclones estudados não foram eficientes para a concentração de células de Saccharomyces cerevisiae e nem na separação de finas partículas de carvão / Abstract: In this work five different hydrocyclones were constructed based on geometry recommended by Rietema (1961) and Bradley (1965), for evaluation of the efficiency to separate emulsified oil from water. Its aim was to maximize the hydrocyclone efficiency as wastewater pre-depurator. Oil-in-water emulsions and solutions with particles of coal and Sacaromyces cerevisiae in water were maintained in a agitate tank to ensure the complete homogenization of the emulsions and solutions. The hydrocyclones were feed through a centrifugal pump. One of the hydrocyclones has two conical parts and one cylindrical part (CM1). In a second model a static screw with eleven threads was inserted in the cylindrical part of the hydrocyclone to increase the course of the particles in the centrifugal field (CM2). The hydrociclone (CM3) was differentiated of CM2 for the insertion of a tube in its central part. The hydrocyclone (CM4) was constructed from Bradley model hydrocyclone for the insertion of a static screw with six threads. Also it was constructed a Bradley model for ends of comparisons. Samples of the water-oil emulsion were collected at the feed, underflow and overflow to determined the oil concentration. The COD test, as recommended by Standard Methods, was used to determine the oil concentration, after the sample dilution. The overall efficiency of separation oil of the Bradley model hydrocyclone was better than the hydrocyclones CM1 and CM2, therefore the overall efficiency of separation of these hydrocyclones operating in recycle was significantly higher than without recycle, under same operating conditions. The CM2 model had overall efficiency higher than the CM1 model. No higher significant difference was found with the increase of the power pump, as well as no higher significant difference of overall efficiency was found between CM3 and Bradley model hydrocyclones. The hydrocyclones studied cannot efficiently separate Sacaromyces cerevisiae or coal powder from water with high efficiencies / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Antonio Carlos Bannwart, Oscar Mauricio Hernandez Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-28T09:34:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BonillaRiano_Adriana_D.pdf: 7155927 bytes, checksum: 63be57b0a5136f5e783cfb4f870b0189 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho, é apresentado o desenvolvimento de uma nova técnica para a medição da espessura do filme de água com alta resolução espacial e temporal em escoamento óleo-água. É proposto o uso de um sistema de medição de capacitância elétrica para medir filmes finos de água na proximidade da parede do tubo. O sistema conta com um sensor planar e foi necessário determinar a melhor geometria via simulações baseadas no Método de Elementos Finitos (FEM) para o caso de escoamento óleo-água. As características comparadas foram a profundidade de penetração do campo elétrico no filme de água, a sensibilidade, a resolução espacial mínima e a resposta quase-linear. Padrões de escoamento óleo-água disperso e anular instável foram estudados numa tubulação vertical de 12 m de comprimento, feita de vidro, com 50,8 milímetros de diâmetro interno. Os fluidos usados foram óleo mineral (com densidade 828 kg/m3 e viscosidade 220 mPas) e água da torneira. O trabalho experimental foi realizado nas instalações de escoamento multifásico do Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos (NETeF) da EESC-USP. Foi medida a espessura média do filme de água usando o sistema capacitivo e uma câmera de vídeo de alta velocidade. Para obter a espessura do filme de água a partir das imagens, foi proposto um algoritmo de pré-processamento e um algoritmo de segmentação que combina vários métodos disponíveis na literatura. Os resultados experimentais do sensor capacitivo mostraram que o sistema pode medir espessuras entre 400 µm e 2200 µm. O escoamento anular instável é caracterizado por grandes flutuações na no sentido do escoamento e na direção do perímetro, e estruturas interfaciais grandes (gotas). Por sua vez, o escoamento disperso tem flutuações menores no sentido do escoamento e na direção do perímetro, e estruturas interfaciais menores (gotículas). Uma estrutura interfacial média no espaço e no tempo é proposta para modelar a interface entre a região próxima à parede do tubo e a região do núcleo, e sua análise foi feita no domínio do tempo e da frequência. Foram estudadas a amplitude, velocidade e o comprimento da estrutura interfacial em cada par transmissor-receptor do sensor. Foi possível estabelecer correlações para a velocidade das estruturas em escoamento de óleo em água / Abstract: The development of a new technique for high spatial and temporal resolution film thickness measurement in oil-water flow is presented. A capacitance measurement system is proposed to measure thin water films near to the wall pipe. A planar sensor was chosen for sensing and some geometries were compared using finite elements method (FEM). The penetration depth, the sensitivity, the minimum spatial resolution (high spatial resolution) and the quasi-linear curve were the analyzed characteristics. Dispersed and unstable-annular oil-water flows patterns were studied in a 12-m long vertical glass pipe, with 50.8 mm of internal diameter, using mineral oil (828 kg/m3 of density and 220 mPa s of viscosity) and tap water. The experimental work was carried out in the multiphase-flow facilities of The Thermal-Fluids Engineering Laboratory (NETeF) of EESC-USP. Experiments with a high-speed video camera and the proposed capacitance system were performed to obtain images of the oil-water flow near the pipe wall. A pre-processing enhancement algorithm and a combined segmentation algorithm are proposed and allowed the measurement of characteristic space and time averaged water film thickness. Experimental results of the capacitive technique showed that the system could measure thickness between 400 µm and 2200 µm. It was possible to recognize and characterize typical behaviors of the two different flow patterns studied. Unstable-annular flow can be described by huge fluctuations on the flow direction and perimeter direction, and big interfacial structures (drops). On the other hand, dispersed flow has tiny fluctuations on the flow direction and perimeter direction, and smaller interfacial structures (droplets). An interfacial structure is suggested in order to model the interface between wall and core regions and it was analyzed in time and frequency domains; amplitude, velocity and wavelength at each pair transmitter-receiver of the sensor were studied. Correlations for the interfacial structure velocity were found for dispersed oil-in-water flow and unstable-annular flow / Doutorado / Explotação / Doutora em Ciências e Engenharia de Petróleo / CAPES