Orientador: Rahoma Sadik Mohamed. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T09:08:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_JulioCesarCasteloBrancoReis_M.pdf: 7226906 bytes, checksum: def8136099d36a55a646445d8996c00f (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Procura-se, neste trabalho, dar uma contribuição para um melhor entendimento do comportamento dos asfaltenos em óleos, em particular, dos óleos brasileiros. Através da utilização do modelo termodinâmico-molecular, utilizando a teoria das soluções poliméricas de Aory-Huggins, para polímeros mono-dispersas, procurou-se determinar as condições termodinâmicas nas quais o aparecimento da fase asfaltênica pode se dar. Experimentos foram realizados com o objetivo de se determinar as propriedades dos asfaltenos necessárias ao modelo empregado. Sugestões de práticas experimentais para a obtenção de dados para a utilização do modelo foram feitas de forma a ser possível a aquisição desses dados de maneira confiável. . Os resultados obtidos da utilização do modelo aos óleos estudados, mostraram que o mesmo foi capaz de prever o comportamento de fase dos asfaltenos, ou seja, a ocorrência ou não de deposição nesses óleos, tanto em condições de estocagem, quanto em condições de reservatório e produção. Recomendações foram feitas com o objetivo de se implementar o presente método e para desenvolvimento de trabalhos subseqüentes nesta área. Foi feito também uma avaliação sobre as potencialidades dos modelos termodinâmico-coloidal e da agregação fractal, através da aplicação, ainda que superficial, dos referidos modelos a um dos óleos estudados. Desenvolvimentos posteriores nessa área foram recomendados / Abstract: The objective of this work is to bring some insight into the phase behaviour of asphaltene in crude oils, particularly, brazilian crude oils. A thermodynamic-molecular model, that makes use of the polymeric solution theory of Flory-Huggins, to mono-disperse polymers, was utilized to determine the thermodynamic conditions at which an asphaltenic phase may appear. Experiments to determine necessary asphaltene properties for the employment of the present model were conducted. Experimental pratices for the acquisition of reliable data were suggested. The obtained results revealed the capacity of the model to deseribe the behaviour of asphaltenic oils at the various reservoir, production and storage conditions. Recomendations for possible improvement in the utilized model as well as further development in this area were presented. An evaluation of the potentialities of the thermodynamic-coloidal mode! and fractal aggregation model was also presented. While this evàluation was not made in great depth, it was nervertheless .implemented for one of the oils studied in this work. Futher development in relation of these models were also recomended. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientadores: Kelsen Valente Serra, Fernando Rodriguez de la Garza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T05:55:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraz_MarcoTuliodeCarvalho_M.pdf: 3357554 bytes, checksum: 4d0a1c735cb7541d0782bd72e93323bd (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: O objetivo deste trabalho é a análise do comportamento de um reservatório de gás em solução, submetido ao mecanismo de segregação gravitacional, durante a fase de recuperação primária. O sistema físico contempla a análise bidimensional de um reservatório cilíndrico, com o poço no centro, produzindo da porção inferior do mesmo. Foi analisado o fluxo de óleo e gás na presença de água conata imóvel. Efeitos capilares são desprezados e efeitos gravitacionais são considerados. O fluido pode ser descrito pelo modelo Beta. Resultados são gerados por um simulador comercial totalmente impléito. Essencialmente, este estudo é uma analogia dos trabalhos de Serra, Chen e Poston e Lima, com maior enfoque nos aspectos de segregação gravitacional. Aspectos do comportamento de reservatórios submetidos à segregação gravitacional, são mostrados, com análise acerca de alguns parâmetros que a controlam. Dentro de algumas limitações, o uso de pseudo-funções nas equações de fluxo multifásico, leva a formas lineares, análogas à solução do líquido de baixa compressibilidade e propriedades constantes. Fazendo uso destas definições e hipóteses acopladas às curvas tipo de Fetkovich, comparações são feitas quando da obtenção de parâmetros do reservatório, para as análises com e sem o uso das pseudo-funções. Os resultados obtidos mostram que o uso das pseudo-funções reduzem bastante as não linear idades presentes nas equações de fluxo multifásico / Abstract: The main purpose of this work is to study the behavior of a solution ¿ gas reservoir under a gas-cap drive during natural depletion. The physical system consists of a two-dimensional cylindrical reservoir, with a well at the center, producing from its lower portion. We consider the flow of oil and gas in the presence of gravitacional effects. Capillary effects are negleted. The fluid behavior can be described by the Black-Oil model (13 - model). Results are generated from a commercial multipurpose reservoir simulator. Essentially, this work is similar the ones developed by Serra, Chen and Poston and Lima, but with more emphasys to gravity segregation in two-dimensional flow. Aspects of the behavior of reservoirs under gravity segregation are shown, with some analysis of the parameters which control the mecanism.Under certain conditions the use of pseudo-functions in the multiphase flow equations, give linear aspects similar to the solution of low compressibility liquid. Using these approaches and definitions and the type curve of Fetkovich, comparisions are made to obtaining reservoirs parameters, with and without the use of pseudo- functions / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Com o aumento do tráfego aéreo, as emissões de poluentes provenientes da queima do combustível das aeronaves nos aeroportos e regiões circunvizinhas conseqüentemente, também aumentam, desta forma agências governamentais e muitos pesquisadores têm demonstrado interesse no estudo dessa situação, que envolvem as populações vizinhas, os indivíduos que utilizam os aeroportos, como passageiros, e aqueles que, por força da atividade de trabalho, permanecem em suas áreas internas durante longos períodos de tempo. As emissões causadas pelos motores das aeronaves carregam diversas substâncias tóxicas entre outros compostos orgânicos voláteis, especificamente benzeno, etilbenzeno, tolueno e xilenos, conhecidos pela sigla BETX. Estes poluentes podem produzir vários efeitos nocivos à saúde. No presente trabalho foi estudada a exposição ocupacional dos fiscais de pátio do Aeroporto Internacional André Franco Montoro (Cumbica/Guarulhos/São Paulo). O método 1501 do Manual de Métodos Analíticos do NATIONAL INSTITUTE FOR OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH (NIOSH, 2003), foi implementado como metodologia para a determinação dos compostos orgânicos voláteis. Os resultados mostraram teores máximos de até 1,37 mg/m3 de tolueno, 0,21 mg/m3 etilbenzeno, 0,15 mg/m3 de xileno, os quais estão abaixo do limite máximo de exposição no ser humano. O benzeno não foi detectado no ambiente aeroportuário em teores de até 3,3 mg/m3. / The increasing in air traffic, the emissions of pollutants from burning fuel aircraft at airports and surrounding regions increase, so government agencies and other researchers presented in the study of the situation, involving the neighbourhood, the people that use these airports, as passengers, and those that remain in their internal areas for long periods of time developing their job. Emissions caused by the engines of aircraft carry various toxic substances and other volatile organic compounds, specifically benzene, ethylbenzene, toluene and xylenes, known by the acronym BETX. These pollutants can produce several harmful effects on human health. In this work the occupational exposure of tax inspectors of the International Airport \"André Franco Montoro\" (Cumbica/Guarulhos/São Paulo). The method 1501 Manual of Analytical Methods of NATIONAL INSTITUTE FOR OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH (NIOSH, 2003), was implemented as a methodology for the determination of volatile organic compounds. The results show maximum until 1,37 mg/m3 of toluene, 0,21 mg/m3 of ethylbenzene, 0,15 mg/m3 of xylene, which are below the limit of work exposure in humans. The benzene was not detected in the airport environment at levels up to 3,3 mg/m3.

Hidratos de gás são importantes em questões que vão desde o bloqueio de tubulações na indústria de produção de óleo e gás, até o sequestro de dióxido de carbono, transporte de gás natural, dessalinização de água salgada e purificação de água contaminada. A fim de investigar estes campos e aplicações, necessita-se determinar inicialmente a temperatura e pressão nas quais os hidratos se formam. Isto pode ser feito por meio de experimentos de formação e/ou dissociação de hidratos, bem como utilizando-se de modelos termodinâmicos, correlações empíricas e métodos computacionais. Estudou-se nesse trabalho o desempenho da PC-SAFT na modelagem da fase fluida no equilíbrio da formação de hidratos, comparando seus resultados com a equação de Peng-Robinson e o modelo proposto por Klauda e Sandler. Para a molécula de água, em especial, avaliaram-se as configurações possíveis para o esquema de associação. Para a fase hidrato, avaliou-se a equação de van der Waals e Platteuw (vdWP), e levou-se em conta o efeito das cascas adicionais na estimativa da constante de Langmuir. Por fim, foram propostas duas equações com termos ajustáveis para a fugacidade da água na fase hidrato em função da temperatura, uma linear e outra quadrática, para utilização conjunta com a equação PC-SAFT. Para comparação, quando possível os sistemas foram avaliados com auxílio do software CSMGem. A utilização da equação PC-SAFT em conjunto com as expressões propostas resultou na melhor predição da pressão de equilíbrio em temperaturas determinadas. / Gas hydrates are important for issues that include flow assurance in oil and gas industries, carbon sequestration, natural gas transport, seawater desalinization, and purification of contaminated water. To investigate those fields and applications, temperature and pressure in which hydrates are formed must be determined. This can be done through hydrate formation and/or dissociation experiments, as well as through thermodynamic models, empirical correlations, and computational methods. In this work, the performance of the PC-SAFT in modeling the fluid phase in hydrate phase equilibrium was investigated. Its results were compared to the Peng-Robinson equation of state and to the model proposed by Klauda and Sandler. For the water molecule, different association schemes were considered. For the hydrate phase, the van der Waals and Platteuw (vdWP) equation was used. The effect of additional shells in the estimation of the Langmuir constant was assessed. Finally, equations for water fugacity in hydrate phase, as a function of temperature, were proposed. These equations were intended to be used with the PC-SAFT equation of state, and both linear or quadratic equations were considered. For comparison, when possible the software CSMGem was used to compute the equilibrium conditions. The use of the PC-SAFT EOS, along with the proposed equations, resulted in a better prediction of the equilibrium pressure as a function of temperature.

Nos últimos 15 anos houve um grande aumento na presença de turbinas a gás no parque gerador de eletricidade brasileiro. O Brasil tem predominantemente climas tropicais e subtropicais com temperaturas oscilando entre 20 e 35C na maior parte do ano. A máxima potência que pode ser gerada por uma turbina a gás aumenta com a redução da temperatura do ar de entrada na turbina. Decorre daí o interesse na aplicação de sistemas de resfriamento do ar de entrada de turbinas. Dentre os sistemas de resfriamento, os de aplicação mais simples são o de resfriamento por meio evaporativo rígido e o de resfriamento por ciclo de compressão com acionamento elétrico. Não há na literatura um estudo sistemático da aplicação de sistemas de resfriamento de ar de entrada de turbinas a gás para operação no Brasil. Este trabalho estuda a aplicação dos dois tipos mais simples de sistemas de resfriamento de ar de entrada em turbinas operando ou a serem instaladas no território brasileiro. Um modelo para simulação da resposta de turbinas a gás às variações nas condições climáticas do ar de entrada (temperatura, umidade e pressão atmosférica) é desenvolvido. O modelo necessita como parâmetros somente de dados publicados em catálogo pelo fabricante da turbina. A simulação é feita para 27 localidades brasileiras comparando a operação de um mesmo tipo de turbina sem resfriamento e com os dois tipos de resfriamento. O dados climáticos usados são dos tipos anos metereológicos típicos e anos teste de referência. O modelo de turbina desenvolvido simula de maneira satisfatória as curvas de uma turbina comercial do tipo heavy duty. Um aumento de energia anual gerada de até 4,2% foi observado para o sistema de resfriamento por meio evaporativo rígido. O aumento de energia no resfriamento evaporativo depende da depressão de bulbo úmido média do local de instalação da turbina. Para o resfriamento por ciclo de compressão com acionamento elétrico o aumento observado foi de até 11,2%. O aumento de energia para este tipo de sistema depende da temperatura de bulbo seco média do local. / In the last 15 years an ever increasing presence of gas turbines was felt in electrical power generation in Brazil. Tropical and subtropical climates dominate most of the country, with temperatures ranging from 20 to 35C during most of the year. The maximum power that can be generated by a gas turbine increases at lower inlet air temperatures. Consequently, there is great interest in applying inlet air cooling systems in gas turbines. Among the inlet air cooling systems, the evaporative cooling by rigid wet media and the compression thermal cycle with electrical power chiller systems are the ones with most straightforward implementation. There is no systematic study of the application of gas turbine inlet air cooling systems for turbines operating in Brazil. This thesis studies the application of the two methods of gas turbine inlet air cooling mentioned above in turbines operating or to be installed in Brazil. A model to simulate the response of gas turbines to changes in the inlet air (temperature, humidity and pressure) is developed. The model uses turbine catalogue data as parameters. The simulation is performed for 27 Brazilian locations, comparing the operation of a model of turbine operating with and without cooling systems, for both types of cooling systems. Typical meteorological year and test reference year data are used in the study. The turbine model developed reproduces the turbines data curves with satisfactory accuracy. An annual increase in energy generation of up to 4,2% was observed for evaporative cooling. The energy gain for evaporative cooling depends on the annual mean wet bulb depression of the local. The compression thermal cycle increases the annual energy generation by up to 11,2%. The energy increase in this type of system depends on the mean dry bulb temperature of the local.

Este trabalho é uma análise crítica de estudo de caso do Plano de Expansão da Malha de Transporte Dutoviária (PEMAT 2022), desenvolvido pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), a fim de identificar as premissas e etapas da metodologia, assim como os seus resultados. É escopo, deste estudo, apresentar críticas ao PEMAT 2022, apoiadas em revisão bibliográfica e em comparações com estudos provenientes de outras fontes de informações. Inicialmente, parte-se de uma revisão dos marcos legislativos do planejamento setorial, desde da Lei do Petróleo até a Lei do gás, que contém as diretrizes para a elaboração do PEMAT. Em termos de comparações, foram confrontadas as projeções realizadas pela EPE e adotadas no PEMAT 2022 com as projeções do Plano Decenal de Energia (PDE), também realizado pela EPE, com as de estudos internacionais; do International Energy Outlook 2013 do Departamento da Informação de Energia dos Estados Unidos (U. S. Energy Information Administration EIA) e do World Energy Outlook 2013 da Agência Internacional de Energia (International Energy Agency IEA). A avaliação dos resultados do PEMAT 2022 trouxe a constatação da manutenção do quadro de incipiência no que concerne à infraestrutura de gasodutos no Brasil. A partir desse cenário, propõem-se alterações necessárias para que o PEMAT, em suas futuras versões, apresente resultados mais expressivos para a expansão da malha, constituindo-se, assim, em um instrumento de um planejamento mais amplo, pautado em diferentes modais de transporte, que direcione incentivos para os agentes da cadeia produtiva do gás natural no Brasil. / This paper is a critical analysis of the case study: Expansion Plan pipeline Transportation Loop (PEMAT 2022), developed by the Empresa de Pesquisas Energéticas (EPE - Energy Research Company) in order to identify the assumptions and steps of the methodology, as well as their results . It is scope of this study, criticize the PEMAT 2022, supported by literature review and comparisons with studies from other sources of information. Initially, there is a review of legislative frameworks of sectoral planning, from the Petroleum Law to the gas law, which contains the guidelines for the preparation of PEMAT. In terms of comparisons, the projections made by EPE and adopted in PEMAT 2022 were confronted with the projections of the Ten Year Energy Plan (Plano Decenal de Energia - PDE), also conducted by the EPE and the international studies, the International Energy Outlook 2013 of the US Energy Information Administration (EIA) and also the World Energy Outlook 2013 of the International Energy Agency (IEA). The evaluation of the results of PEMAT 2022 shows the maintaining of the incipient framework regarding the infrastructure of pipelines in Brazil. From this scenario, it proposes changes necessary for the PEMAT in future versions, present more significant results for the expansion of the grid, becoming thus an instrument of a broader planning, based on different modes of transport, direct incentives for the agents of the productive chain of natural gas in Brazil.

Hidratos de gás são importantes em questões que vão desde o bloqueio de tubulações na indústria de produção de óleo e gás, até o sequestro de dióxido de carbono, transporte de gás natural, dessalinização de água salgada e purificação de água contaminada. A fim de investigar estes campos e aplicações, necessita-se determinar inicialmente a temperatura e pressão nas quais os hidratos se formam. Isto pode ser feito por meio de experimentos de formação e/ou dissociação de hidratos, bem como utilizando-se de modelos termodinâmicos, correlações empíricas e métodos computacionais. Estudou-se nesse trabalho o desempenho da PC-SAFT na modelagem da fase fluida no equilíbrio da formação de hidratos, comparando seus resultados com a equação de Peng-Robinson e o modelo proposto por Klauda e Sandler. Para a molécula de água, em especial, avaliaram-se as configurações possíveis para o esquema de associação. Para a fase hidrato, avaliou-se a equação de van der Waals e Platteuw (vdWP), e levou-se em conta o efeito das cascas adicionais na estimativa da constante de Langmuir. Por fim, foram propostas duas equações com termos ajustáveis para a fugacidade da água na fase hidrato em função da temperatura, uma linear e outra quadrática, para utilização conjunta com a equação PC-SAFT. Para comparação, quando possível os sistemas foram avaliados com auxílio do software CSMGem. A utilização da equação PC-SAFT em conjunto com as expressões propostas resultou na melhor predição da pressão de equilíbrio em temperaturas determinadas. / Gas hydrates are important for issues that include flow assurance in oil and gas industries, carbon sequestration, natural gas transport, seawater desalinization, and purification of contaminated water. To investigate those fields and applications, temperature and pressure in which hydrates are formed must be determined. This can be done through hydrate formation and/or dissociation experiments, as well as through thermodynamic models, empirical correlations, and computational methods. In this work, the performance of the PC-SAFT in modeling the fluid phase in hydrate phase equilibrium was investigated. Its results were compared to the Peng-Robinson equation of state and to the model proposed by Klauda and Sandler. For the water molecule, different association schemes were considered. For the hydrate phase, the van der Waals and Platteuw (vdWP) equation was used. The effect of additional shells in the estimation of the Langmuir constant was assessed. Finally, equations for water fugacity in hydrate phase, as a function of temperature, were proposed. These equations were intended to be used with the PC-SAFT equation of state, and both linear or quadratic equations were considered. For comparison, when possible the software CSMGem was used to compute the equilibrium conditions. The use of the PC-SAFT EOS, along with the proposed equations, resulted in a better prediction of the equilibrium pressure as a function of temperature.

O desempenho de turbinas a gás pode ser melhorado através do aumento da temperatura do escoamento na entrada da turbina. Porém, há uma temperatura máxima na qual o material pode operar sem que ocorram danos e comprometimento da vida útil do mesmo. Acima desta temperatura limite, torna-se necessário fazer o resfriamento do material. O resfriamento das pás e discos da turbina é feito através do ar extraído do compressor. O fluido refrigerante é ejetado no escoamento principal (circuito aberto) após passar pelo interior da pá e trocar calor com a superfície da mesma. A ejeção é feita através de fendas no bordo de fuga, furos no topo da pá e/ou através de diversos furos ao longo da superfície da pá. Após o fluido refrigerante ser misturado com o escoamento principal, ocorre uma diminuição da temperatura do gás e, consequentemente, uma redução da potência/empuxo do motor. A quantidade de fluido refrigerante necessária para o resfriamento está diretamente relacionada ao limite de temperatura do material, à técnica de resfriamento utilizada e aos requisitos de operação do motor e tem efeito direto nos parâmetros de desempenho do motor. Um programa computacional, denominado CTurb, foi desenvolvido para auxiliar na escolha da técnica de resfriamento, na estimativa da quantidade de fluido refrigerante a ser extraída e na análise de desempenho de motores com turbinas resfriadas. Os métodos de Young e Wilcock e Horlock, Watson e Jones foram implementados para a estimativa da vazão do ar de resfriamento e para o cálculo das perdas associadas ao resfriamento. A análise do efeito do resfriamento no desempenho do motor foi feita através da implementação do CTurb no programa de cálculo de ciclo GTAnalysis. Os resultados obtidos apresentaram boa concordância com resultados disponíveis na literatura aberta e demonstraram a importância de considerar o resfriamento nas estimativas de desempenho de ciclos com resfriamento da turbina.

Nos últimos 15 anos houve um grande aumento na presença de turbinas a gás no parque gerador de eletricidade brasileiro. O Brasil tem predominantemente climas tropicais e subtropicais com temperaturas oscilando entre 20 e 35C na maior parte do ano. A máxima potência que pode ser gerada por uma turbina a gás aumenta com a redução da temperatura do ar de entrada na turbina. Decorre daí o interesse na aplicação de sistemas de resfriamento do ar de entrada de turbinas. Dentre os sistemas de resfriamento, os de aplicação mais simples são o de resfriamento por meio evaporativo rígido e o de resfriamento por ciclo de compressão com acionamento elétrico. Não há na literatura um estudo sistemático da aplicação de sistemas de resfriamento de ar de entrada de turbinas a gás para operação no Brasil. Este trabalho estuda a aplicação dos dois tipos mais simples de sistemas de resfriamento de ar de entrada em turbinas operando ou a serem instaladas no território brasileiro. Um modelo para simulação da resposta de turbinas a gás às variações nas condições climáticas do ar de entrada (temperatura, umidade e pressão atmosférica) é desenvolvido. O modelo necessita como parâmetros somente de dados publicados em catálogo pelo fabricante da turbina. A simulação é feita para 27 localidades brasileiras comparando a operação de um mesmo tipo de turbina sem resfriamento e com os dois tipos de resfriamento. O dados climáticos usados são dos tipos anos metereológicos típicos e anos teste de referência. O modelo de turbina desenvolvido simula de maneira satisfatória as curvas de uma turbina comercial do tipo heavy duty. Um aumento de energia anual gerada de até 4,2% foi observado para o sistema de resfriamento por meio evaporativo rígido. O aumento de energia no resfriamento evaporativo depende da depressão de bulbo úmido média do local de instalação da turbina. Para o resfriamento por ciclo de compressão com acionamento elétrico o aumento observado foi de até 11,2%. O aumento de energia para este tipo de sistema depende da temperatura de bulbo seco média do local. / In the last 15 years an ever increasing presence of gas turbines was felt in electrical power generation in Brazil. Tropical and subtropical climates dominate most of the country, with temperatures ranging from 20 to 35C during most of the year. The maximum power that can be generated by a gas turbine increases at lower inlet air temperatures. Consequently, there is great interest in applying inlet air cooling systems in gas turbines. Among the inlet air cooling systems, the evaporative cooling by rigid wet media and the compression thermal cycle with electrical power chiller systems are the ones with most straightforward implementation. There is no systematic study of the application of gas turbine inlet air cooling systems for turbines operating in Brazil. This thesis studies the application of the two methods of gas turbine inlet air cooling mentioned above in turbines operating or to be installed in Brazil. A model to simulate the response of gas turbines to changes in the inlet air (temperature, humidity and pressure) is developed. The model uses turbine catalogue data as parameters. The simulation is performed for 27 Brazilian locations, comparing the operation of a model of turbine operating with and without cooling systems, for both types of cooling systems. Typical meteorological year and test reference year data are used in the study. The turbine model developed reproduces the turbines data curves with satisfactory accuracy. An annual increase in energy generation of up to 4,2% was observed for evaporative cooling. The energy gain for evaporative cooling depends on the annual mean wet bulb depression of the local. The compression thermal cycle increases the annual energy generation by up to 11,2%. The energy increase in this type of system depends on the mean dry bulb temperature of the local.

Tese de doutoramento. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008