Made available in DSpace on 2014-06-12T23:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6681_1.pdf: 887805 bytes, checksum: 5713da3efb32c9530e68cbef3d1e797c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A geração de vapor é um procedimento comum em muitas indústrias, independente de seu produto final ou atividade. O vapor é produzido em caldeiras, sendo enviado através de tubulações para máquinas e equipamentos utilizados nos diferentes setores das instalações industriais. A água utilizada nesses processos é de origem subterrânea, possuindo altas concentrações de sais, que podem co-precipitar junto com elementos radioativos naturais, gerando incrustações radioativas e que se depositam nas tubulações, levando à perda da eficiência de produção de vapor e aumento do consumo de combustível. Além do mais, radionuclídeos de ocorrência natural (NORM) podem ser tecnologicamente aumentados, gerando as incrustações radioativas. Neste contexto, este trabalho objetivou determinar as concentrações de 226Ra, 228Ra e 40K, radionuclídeos naturais comumente encontrados em incrustações geradas em indústrias, em amostras de incrustação retiradas de caldeiras nas cidades de Caruaru, Paulista e Goiana, no estado de Pernambuco. Foram realizadas também análises complementares das concentrações de cálcio, magnésio e bário presentes nas amostras de incrustação, a fim de verificar a existência de possível correlação entre esses elementos e os radionuclídeos estudados. Os resultados obtidos para concentrações em atividade nas amostras de incrustações variaram entre < 1,36 (LD) e 1328,00 ± 23,00 Bq.kg-1 para o 226Ra e entre < 1,78 (LD) e 265,00 ± 8,00 Bq.kg-1 para o 228Ra. As concentrações para o 40K variaram entre < 14,60 (LD) até 288,00 ± 11,00 Bq.kg-1. Esses valores de concentrações em atividade foram inferiores ao valor estabelecido pelas Normas da Comissão Nacional de Energia Nuclear

Banca: João Andrade de Carvalho Júnior / Banca: José Antônio Perrella Balestieri / Banca: Genésio José Menon / Banca: José Roberto Simões Moreira / Bancs: Arnaldo césar da Silva Walter / Resumo: No presente trabalho, foi desenvolvido um algoritmo para descrever a cinética da incrustação das proteínas presentes no soro do leite, tendo como subsídio as curvas de solubilidade das mesmas. Tais curvas foram determinadas experimentalmente a temperaturas na faixa de 40- 100C, incluindo a dependência do pH, entre 4,0 e 7,0. O algoritmo foi desenvolvido para aplicação no interior de tubos cilíndricos permitindo um modelo matemático unidimensional. O sistema de equações foi resolvido pelo método de diferenças finitas com a aplicação do algoritmo na linguagem Delphi 6.0. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados dos ensaios experimentais realizados em um trocador de calor tubular construído na planta piloto do Departamento de Ciências Agrárias da Universidade de Taubaté. Os resultados mostraram que a solubilidade proteica depende da temperatura e do pH; já a cinética de incrustação, além da temperatura e do pH do fluido, depende também da vazão mássica do mesmo. O tempo necessário para o decréscimo de 30% do raio interno do tubo foi menor para maiores valores de vazão e temperatura e em pH próximo do ponto isoelétrico das proteínas do soro do leite (5,0), visto que a solubilidade proteica é mínima nestas condições. A deposição das proteínas foi mais acentuada na região de entrada do tubo. De acordo com os resultados obtidos no pasteurizador construído, observou-se convergência dos mesmos com os resultados obtidos pela simulação, validando os modelos cinéticos propostos pelo algoritmo / Abstract: In present work an algorithm was developed to describe fouling kinetics of whey proteins, based on these proteins solubility curves. Such curves were determined experimentally in the range of 40-100C, including dependence with pH, among 4.0 to 7.0. The algorithm was developed for cylindrical tubes thus leading to a less complex one-dimensional mathematical model. The system of equations was solved by the finite differences method with an algorithm developed in Delphi 6.0 and the results obtained were compared with the results of the experimental tests carried out on a tubular heat exchanger, constructed in the pilot plant of the Agronomy Department, in Taubate University. Experimental results showed that protein solubility depends on the solution temperature and pH and the fouling kinetics was dependent on the fluid temperature and pH, as well as the mass flow rate. The time needed for 30% decrease on the internal radius was smaller for higher values of both temperature and flow rate, as well as near the isoelectric point of whey proteins (pH around 5.0), since protein solubility is minimal under these conditions. Protein deposition was more intense in the tube entrance. According to the experimental results obtained by the constructed pasteurizer, it was observed convergence with those obtained from the simulation, verifying, therefore, the validation of kinetic models proposed by the algorithm

Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rebeschini_Jordani_M.pdf: 2588366 bytes, checksum: a02603674e4fb6d70407b280d621d7ec (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A principal tarefa da engenharia de reservatórios é otimizar o desempenho de campos produtores de petróleo onde a preocupação com o gerenciamento de água está cada vez mais em foco. Neste escopo, problemas relacionados a formações de incrustações inorgânicas e produção de fluidos corrosivos (H2S e CO2) merecem destaque. Os grandes volumes de aditivos químicos requeridos para proteger o intervalo de produção dos poços e a dificuldade para injetá-los de forma mais efetiva, tornam mais pronunciada a necessidade de modelar estratégias para tratamentos de incrustação inorgânica no reservatório ou poços de petróleo. Produtos químicos baseados em ácidos aminopolicarboxílicos, como o ácido dietileno triamino pentaacético (DTPA) e etileno diamino tetraacético (EDTA), são comuns em formulações para dissolver o sulfato de bário. O DTPA é um dos mais efetivos quelantes para a barita. Estes agentes quelantes devem ser usados em pH em torno de 12 e um catalisador deve ser adicionado na formulação. Além disso, estes aditivos químicos apresentam baixa biodegradabilidade e toxicidade considerável. O presente trabalho apresenta testes laboratoriais visando avaliar o desempenho de aditivos químicos, principalmente diésteres, como aditivos químicos capazes de dissolver incrustação inorgânica de sulfato de bário em pH próximo a 7, realizando testes comparativos com o sal do DTPA (DTPA pentassódico), e apresentando ponderações relacionadas ao desempenho e aplicação dos mesmos. Estratégias de remoção da incrustação inorgânica nas proximidades de um poço produtor de petróleo são avaliadas com auxílio de simulação numérica de fluxo / Abstract: The main objective of reservoir engineers is to optimize petroleum. Nowadays, problems related to scale troubleshooting, corrosion (souring, H2S, and carbon dioxide, CO2) should be prevented in the beginning of the production activities. The large volumes of chemical additives which may be required to protect the producing interval of the wellbore combined with the difficulty of placing it where is the most effective, makes the need to model strategies to scale treatments in the reservoir or producer wells. Chemicals products relied on aminopolycarboxlyic acids (chelating agents), as ethylenediaminetetra acetic (EDTA) and diethylenetriaminepenta acetic (DTPA) are typical barium sulphate dissolvers. Chemicals based on DTPA are one of the most effective barium sulphate dissolvers. These chelating agents should be used at pH about 12 and suitable catalyst should be included in the formulation. Otherwise, these chemistries suffer with poor biodegradation and its toxicity that should be taken into account as well. By performing laboratory experiments, this work demonstrates how chemical additives, mainly diesters, might be considered barium sulphate dissolver, making comparison with chemicals based on DTPA. The results show that the diester can be used as a barium dissolver under specific conditions. A numerical simulation study was carried out also in order to evaluate the mitigation impact in terms of oil production / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Carlos A. Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-21T14:20:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amstalden_LeonardoCesar_D.pdf: 55964434 bytes, checksum: d31734be6f33fc99dde9e00791f5bc0d (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nesta pesquisa foi estudado o processo de incrustação de hesperidina nas superfícies dos tubos de evaporadores do tipo TASTE utilizados na produção de suco de laranja concentrado. Foi empregado um modelo baseado no princípio de que a incrustação é controlada por transferência de massa, calor e quantidade de movimento, e que é dependente de efeitos interfaciais. A partir desse modelo foi utilizado um algoritmo que simula o processo de incrustação. Determinaram-se experimentalmente as seguintes propriedades físico-químicos do suco de laranja e de hesperidina: reologia do suco; solubilidade, densidade e difusividade da hesperidina. Para a descrição reológica utilizaram-se os modelos de Ostwald-de Waelle, Casson e Mizrahi-Berk. Os resultados mostraram que, dentro da faixa de interesse prático da concentração de sólidos solúveis e de temperatura, os parâmetros desses modelos puderam ser descritos por equações do tipo Arrhenius e de regressão polinomial. A concentração de hesperidina em amostras de suco extraído no laboratório variou entre 71,7 e 87,6 mg/100 ml; nas amostras de suco industrial essa concentração variou entre 87,4 e 100,1 mg/100 ml. A concentração de saturação variou entre 111,9 mg/100 ml a pH 3,0 até 118,0 mg/100 ml a pH 3,5. Foi observado que a solubilidade da hesperidina no suco depende fortemente dos óleos essenciais, porém como eles são evaporados logo no início da concentração do suco, a solubilidade do flavonóide fica muito reduzida, favorecendo o processo de incrustação. A simulação do processo mostrou que a maior parte da hesperidina tende a incrustar no segundo e terceiro estágios do evaporador, onde as condições locais favorecem o processo de difusão. / Abstract: The fouling fonnation on heat transfer surfaces of "TASTE" evaporators, used for the production of concentrated orange juice, was studied in this research. The fouling model employed assumes that the process is controlled by mass, heat and momentum transfer phenomena, and also that it is dependent on interfacial effects. An algorithm, which simulates the fouling process, was utilized. The following physical¬chemical properties of orange juice and hesperidin were experimentally determined:juice rheology; hesperidin solubility, density and difusivity. The juice rheology was described through the models of Ostwald-de Waelle, Casson and Mizrahi-Berk. The results showed that, within the appropriate range of soluble solids concentration and temperature, the parameters of these models can be described by Arrhenius type and polynomial regression equations. The hesperidin concentration of juice samples prepared in the laboratory varied between 71,7 e 87,6 mg/100ml. For industrial juice samples this concentration varied between 87,4 e 100,1 mg/100ml. The hesperidin concentration that caused juice saturation with the flavonoid varied from 111,9 mg/100ml at pH 3,0 to 118,0 mg/100ml at pH 3,5. Experimental data showed a strong dependence of hesperidin solubility in juice form essential oils, but as they evaporate at the beginning of the concentration process, the flavonoid solubility becomes sharply reduced, favouring the fouling formation. Process simulation showed that most part of the hesperidin contents in the juice tend to deposit in the second and third stages of the evaporator, where local conditions favour the difusion process. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:12:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vicente_CeciliaDantas_M.pdf: 28681772 bytes, checksum: 63d18b00be982a73cdcd3dc7fe54a2f7 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A incrustação durante a pasteurização de ovos ocorre principalmente devido à deposição de algumas proteínas que se coagulam quando aquecidas. O estudo de métodos que reduzam a formação de depósitos no pasteurizador é importante porque a incrustação representa um custo adicional para as indústrias. A incrustação causa uma diminuição da transferência de calor e a formação de sedimentos na embalagem ou no vaso de armazenamento. A incrustação traz como conseqüência a necessidade de um superdimensionamento dos pasteurizadores, desligamento periódico do pasteurizador para realização de limpeza, redução do tempo disponível para a produção, e o acúmulo de microrganismos que se protegem nas pequenas rugosidades do depósito comprometendo a qualidade microbiológica do produto final. O processo de incrustação foi estudado durante a pasteurização da clara de ovo, clara de ovo aditivada, ovo integral e ovo formulado. A incrustação foi influenciada pelos parâmetros de operação (tempo e temperatura de pasteurização) e pelas propriedades de cada produto (% de sólidos e pH) e foi avaliada através da variação de pressão do pasteurizador, do Coeficiente Global de transferência de Calor e da Resistência Térmica causada pela incrustação na seção de aquecimento. Durante as pasteurizações da clara de ovo aditivada e clara de ovo não ocorreram incrustações na seção de aquecimento. No entanto, ocorreram incrustações nas pasteurizações de ovo integral e ovo fonnulado, e foi possível a determinação de modelos lineares do Coeficiente Global de transferência de Calor e da Resistência Térmica causada pela incrustração, na seção de aquecimento, que predizem como o trocador de calor se comporta. A taxa de incrustação durante a pasteurização do ovo formulado foi maior que a do ovo integral, porque o ovo formulado contém maior teor de clara que o ovo integral. Estabeleceu-se o tempo máximo de operação do pasteurizador em 83 minutos para ovo integral, e 50 minutos para o ovo formulado a fim de obter uma redução de no máximo 30% do Coeficiente Global de Transferência de Calor. Durante a pasteurização de todos os produtos foi observado o aumento da pressão. / Abstract: Fouling during egg pasteurization occurs mainly due to the deposition of some proteins that coagulate when heated. The study of methods that reduce the formation of deposits in pasteurizer it' s important because fouling represents an additional cost to industries. Fouling causes a decrease ofheat transfer and formation of sediments at package or at storage tank. Fouling brings as a consequence the need of excess of surface area of pasteurizer, periodically switching ofI the pasteurizer to cleaning it, decrease of available time to production, and accmnulation of microorganisms that protect themselves in roughness of the deposit, committing microbiological quality of final product. Fouling process has been studied during pasteurizations of egg white, added egg white, and whole egg and formulated egg. Fouling was influenced by operation parameters (pasteurization time and temperature), and each product proprieties (solids % and pH), and it was evaluated through pasterurizer's pressure variance, through Heat Transfer Global Coefficient and Thermal Resistance caused by fouling at heating section. During added egg white and egg white's pasteurization, fouling didn't occur at heating sectÍon. However, in whole egg and formulated egg pasteurization occurred fouling, and it was possible to determinate linear models to Heat Transfer Global Coefficient and Thermal Resistance caused by fouling, in heating section, that predict how the heat exchange behaves. Fouling rate during formulated egg pasteurization was bigger than during whole egg, because formulated egg has got greater amount of white egg than the other. The maximmn time to operation of pasteurizer was established as 83 minutes to whole egg, and 50 minutes to formulated egg, so that it would be obtained a reduction of Heat Transfer Global Coefficient no bigger than 30%. During pasteurization of alI products it was observed pressure increase. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:31:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_LucieneAra_M.pdf: 5181818 bytes, checksum: ba8a0b13f89dd6cb8e19f67be74e2cda (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este estudo teve como objetivo a degomagem do óleo de canola por ultrafiltração com membrana polimérica em sistema semi-tangencial com intuito de determinar a melhor membrana (PES, CME, PVDF 30 kDa e PVDF 50 kDa) e condição de pressão em função dos parâmetros de fluxos de permeado (J) e retenção de fosfolipídio (Rc). Quatro abordagens diferentes de degomagem foram avaliadas: ultrafiltração do óleo bruto, ultrafiltração de miscela (óleo + hexano), microfiltração de óleo pré-tratado e degomagem convencional. Após a escolha da membrana e do tipo de degomagem foi realizado um estudo da ultrafiltração em escala piloto através de planejamento experimental, na qual foi avaliada a influência da pressão e a velocidade tangencial de escoamento nas respostas de fluxo e retenção de fosfolipídio. Os resultados mostraram que a membrana e o tipo de degomagem com melhor desempenho foi a ultrafiltração de miscela com PVDF 30 kDa, apresentando um fluxo de 36 L m-2 h-1 e Rc 86% em unidade de laboratório. Através do planejamento experimental realizado para ensaios na unidade piloto de filtração tangencial com membrana PVDF 30 kDa em miscela foram determinadas as condições ótimas de operação. Em 1,6 bar e 3,24 m s-1 foi obtido fluxo de 162 L m-2 h-1 e retenção de 88%. O estudo do comportamento de compostos minoritários frente à ultrafiltração em membranas de vários materiais demonstrou que para a membrana PVDF 30 kDa ocorreu a remoção de 79% de umidade; redução de 37% em pigmentos vermelhos e 27% de redução de clorofila. Em estudo comparativo de quatro métodos diferentes de degomagem foi observado que aquele realizado por ultrafiltração de miscela promove completa conservação de tocoferóis naturalmente presentes no óleo, enquanto que na degomagem convencional ocorre uma perda de 3,4%, induzindo a menores valores de Estabilidade oxidativa. Análise da membrana incrustada através da técnica de MEV revelou a presença de depósitos em toda superfície e a análise através da técnica de EDS evidenciou que além de compostos de carbono, elementos tais como Fe, Ca, K, Na e S estavam presentes em maior quantidade. A análise destes elementos por Espectrometria de Emissão Ótica com Acoplamento de Plasma Induzido (ICP-OES) nas amostras de óleo e na membrana evidenciou que ocorreu a concentração destes elementos no retentado e na membrana incrustada, bem como a redução de teores destes compostos no permeado, indicando que estes elementos são um dos componentes responsáveis pela incrustação / Abstract: This study focused on degumming of canola oil by ultrafiltration using polymeric membrane at semi-tangential system with intention of determining the best membrane material (PES, CME, PVDF 30 kDa e PVDF 50 kDa), condition of pressure to obtain better flux of permeate (J) and phospholipids retention (Rc). Four different degumming approaches were applied: ultrafiltration of crude oil, miscela ultrafiltration, microfiltration of pre-treated oil and conventional degumming. The results showed that the membrane and degumming approach with best results were the miscella ultrafiltration and PVDF 30 kDa membrane which presented 36 L m2 h-1 of flux and 86% of phospholipids retention at laboratory unit, semi-tangential system. After choosing the membrane and better degumming approach a study of ultrafiltration through an experimental design was performed to evaluate the influence of pressure and tangential velocity on the flux and retention of phospholipids responses. It was determined the optimized conditions and at 1.6 bar and 3.24 m s-1 it was obtained 162 m-2 h-1 of flux and 88% retention of phospholipids. The study of the behavior of minor compounds using ultrafiltration with different membranes demonstrated that the PVDF 30 kDa presented a reduction of 79% moisture, 37% on red pigments and 27% on chlorophyll. In a comparative study of four different degumming methods was observed that miscella ultrafiltration preserves total tocopherol naturally present on oil, while the conventional degumming looses 3.4% of this compound, which implies at lower value of oxidative stability.The SEM analysis performed on fouled membrane reveled presence of deposit on the whole surface membrane. EDS analysis evidenced that, besides carbon-based compounds, elements such as Fe, Ca, K, Na and S were present at higher amounts than others. The analysis of these elements by ICP-OES on the samples of oil and membranes showed that membrane processes concentrate these elements on the retentate and on the fouled membrane, leaving the permeate less concentrated than the feed. This indicates that the presence of those elements is one of the responsible for the fouling phenomenon / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

A incrustação causada pelo coque é um sério problema na indústria do petróleo, principalmente, nos equipamentos que operam em altas temperaturas. Neste trabalho apresenta-se um estudo para demonstrar a possibilidade do emprego da incrustação do coque como um elemento transdutor para compor um sensor tipo resistivo, para fornecer um sinal elétrico representativo do crescimento e do envelhecimento local da própria incrustração. Para a demonstração, procederam-se duas etapas de experimentos com óleos pesados do petróleo e amostras de incrustação de coque originadas por esses óleos na indústria. Os experimentos mostraram bons resultados, mas também indicaram que o sinal combina a condutividade do óleo e o da incrustação. O coque produzido nos experimentos apresentou-se como grânulos soltos não aderentes e eletricamente desconectados entre si. Verificou-se que o sinal obtido durante o craqueamento térmico em regime de batelada apresenta três regiões distintas: no início o material reage com uma cinética de primeira ordem; na região intermediária, ocorre separação do fluído em duas fases líquidas e finalmente, na terceira região, ocorre a deposição do coque sólido, porém imerso em óleo com elevada resistência elétrica, fornecendo um sinal muito mais alto que o valor inicial apresentado pelo óleo. Entretanto, craqueamentos térmicos sucessivos sobre o leito de coque inicial mostrou progressivas reduções nos valores das leituras, indicando a tendência a ser adquirida com o envelhecimento do coque, de se agregar em uma grande estrutura carbonácea de baixa resistividade elétrica. Alternativamente, para confirmar, mediu-se a resistência elétrica em amostras de incrustação verdadeiras usando-se as mesmas condições empregadas nos óleos. Os resultados mostraram uma resistividade aproximadamente 50 vezes menor que a dos óleos. Ensaios de craqueamento sucessivos de óleos sobre estas incrustações mantêm praticamente constante a resistência elétrica obtida como leitura, confirmando que o aumento da condutividade se deve mais ao envelhecimento e cimentação dos grânulos de coque do que o crescimento da incrustação. Os ensaios também mostraram que uma vez que a incrustação adquire uma resistividade elétrica menor que a do óleo, o sinal torna-se mais representativo da incrustação. O sinal então, se associado a um método de ajuste adequado, fornece a velocidade de crescimento da camada incrustada que pode ser usada como parâmetro de controle ao processo industrial para minimizar o problema da incrustação pelo coque. / The coke fouling is a serious problem in the oil industry, mainly in equipment operating at high temperatures. This work presents a study to demonstrate the possibility of using the inlay of the coke as a transducer element to form a resistive sensor type, to provide an electrical signal representative of the growth and aging of the local self inlay. In order to demonstrate this, two categories of experiments have been carried out with two heavy oils fractions and two samples of real fouling coke incrustation originated by these oils in the industry. The experiments show good results, but also indicate that the signal combines both oil and incrustations conductivity. The coke produced during the experiment haad non-adherent loose granules that were electrically disconnected between them. It was verified that the signal obtained during the batch controlled thermal cracking shows three distinct regions: at first, the material reacts within a first-order kinetic rate; at the intermediate region, fluid separation happens in two liquid phases and, finally, at the third region, solid coke deposition occurs, though immersed in a high electric resistivity oil, providing a much higher signal than the initial value presented by the oil. However, sucessive thermal cracking on the initial bed of coke showed progressive reductions in the values of the readings, indicating the tendency to be acquired by the aging of coke, to aggregate in a large structure of carbonaceous material with low electrical resistivity. Alternatively, to confirm, was measured the electrical resistance in samples of real inlay using the same conditions employed in the oils. These have showed a resistivity approximately 50 times smaller than the one for the oils. Testing of sucessive oil cracking on these inlays remain practically constant the electric resistance obtained as reading, confirming that the increase in conductivity is due more to the aging and cementation of grains of coke than the growth of the inlay itself. The tests also showed that once the encrustation acquires a resistivity lower than of the oil, the signal becomes more meaningful and representative of the inlay. The signal, if is associated with an appropriate adjustment method, give the rate of growth of the embedded layer that can be used as a control parameter for the industrial process to minimize the problem of fouling by coke.

Orientador: José Ricardo Pelaquim Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T21:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rigobello_AnaLuciaGodoy_M.pdf: 19440225 bytes, checksum: 976868faec9ffa0e37433dfbff01c239 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Incrustações consistem em um subproduto indesejável na forma de depósitos cristalinos, provenientes da precipitação de sais presentes na água. Dependendo da natureza da incrustação e da composição do :fluido a deposição pode ocorrer no reservatório de petróleo, próximo ao poço causando dano à formação, ou em instalações de produção ocasionando graves problemas operacionais além do declínio da produtividade. O controle de incrustação atualmente tem sido um problema desafiador na indústria do petróleo além de impactar fortemente no valor econômico do produto final. A variedade e complexidade dos tipos de tal deposição formados aumentam a dificuldade de desenvolver métodos adequados para aliviar esses problemas. Anualmente as empresas de petróleo gastam milhões de dólares na manutenção de equipamentos e produção, e alguns dos mais altos custos ocorrem na prevenção da incrustação. São necessários estudos em diferentes áreas com o intuito de reduzir e combater a formação de depósitos destes sais, evitando assim perdas e danos à formação. A prevenção e mitigação da incrustação é de grande importância além de ser bastante complexa. Um método eficaz é através do cálculo do chamado índice de incrustação, representado neste trabalho por Is. A presente pesquisa visa o estudo de incrustação, em especial incrustações por carbonato de cálcio no sistema de produção como um todo, bem como o estudo das variáveis que influenciam em sua formação através do mapa do potencial de incrustação. Com o intuito de realizar tal estudo, foi utilizado um modelo termodinâmico previamente existente para realizar os cálculos do índice baseado em dados de poços hipotéticos, além de exemplos reais. O modelo mostrou-se válido, e, conforme esperado, obteve-se um comportamento de variação de pressão, temperatura e pH condizente ao descrito nas literaturas / Abstract: Scale consists in an undesirable product in the form of crystalline deposits from precipitation of salts in the water. Depending on the scale nature and the composition of fiuid deposition can occur in the oil reservoir, near the well damaging the formation, or in production facilities causing serious operational problems in addition to the decline of productivity. The control of scale currently has now been a challenging problem in the oil industry and also impact strongly on the economic value of the final product. The variety and complexity of this type of deposition increases the difficulty of developing suitable methods to relieve these problems. Each year oil companies spend millions of dollars in equipment maintenance and production, and some of the highest costs occur in the scale prevention. Several studies are needed in different areas in order to reduce and control the formation of deposits of these salts, thus avoiding damages to the formation. The scaling prevention and mitigation are of great importance as well as being quite complex. An effective method is by calculating the index scale, represented in this work by Is. This research aims to study scale, specially calcium carbonate scale into the production system as a whole, as well as the study of the variables that infiuence its formation through the map of scale potential. ln order to accomplish this study, we used a previously existing thermodynamic model to perform calculations of the index based on data from hypothetical wells and real examples. The model proved to be valid, and, as expected, there was obtained one behavior of variation of pressure, temperature and pH consistent to that described in the literature / Mestrado / Explotação / Mestra em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Arnaldo César da Silva Walter / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:40:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_DaniloJose_M.pdf: 1240411 bytes, checksum: 5887d6534bb4ffb2821f350141189bab (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Atualmente, os sistemas de cogeração das usinas de açúcar e etanol operam com o bagaço de cana disponível, mas há perspectivas de que no futuro seja possível a produção de etanol a partir da sua hidrólise, devido à grande disponibilidade nas usinas e a seu baixo custo. Há, então, interesse na análise da operação dos sistemas de cogeração utilizando apenas a palha da cana, cuja disponibilidade aumenta na medida em que avança a colheita mecanizada. Ocorre que a palha é uma biomassa potencialmente problemática se a geração de vapor ocorrer a temperaturas elevadas, podendo haver a formação de depósitos, incrustações e corrosão das superfícies de troca térmica. Os pré-tratamentos convencionais impõem a lavagem da biomassa, para redução da concentração de alguns inorgânicos críticos, mas tal alternativa não é adequada dos pontos de vista ambiental, econômico e energético. Nesta dissertação foram consideradas duas configurações alternativas dos sistemas de cogeração. No Caso 1, que corresponde a uma solução elementar e mais segura, a geração de vapor ocorre a temperaturas abaixo de 400°C, e a pressões compatíveis. Já no Caso 2, a geração de vapor só com queima da palha ocorre a pressões elevadas, mas sempre com temperaturas abaixo de 400°C, e o superaquecimento externo do vapor é feito com queima do biogás produzido no processo de biodigestão da vinhaça. Em ambos os casos foram impostas condições de contorno que correspondem à disponibilidade máxima de palha de cana (50% da existente no campo), necessidade de atendimento da demanda de vapor de processo, e geração de eletricidade para, no mínimo, garantir a auto-suficiência da unidade industrial. O Caso 2 tem vantagens em um contexto em que há necessidade de produção de eletricidade excedente e quando a opção é economicamente viável. A análise de viabilidade econômica não era objetivo desta dissertação. A produção de eletricidade excedente no Caso 2 é considerável, tendo em conta a baixa disponibilidade de biomassa, mas os resultados podem ser melhorados, já que não foi feita a otimização do sistema do ponto de vista termodinâmico / Abstract: Currently, the cogeneration systems installed in sugarcane mills operate only burning sugarcane bagasse but in the future this biomass can be used as raw material for the production ethanol through the hydrolysis. Sugarcane bagasse has been considered for hydrolysis due to its availability at the mill site and to its lower cost. As consequence, there is interest on assessing cogeneration systems only burning sugarcane trash, also because its availability is increasing due to the continuous growth of the mechanized harvesting. However, burning sugarcane trash could be problematic if steam is raised at high temperatures, and operational problems as slagging, fouling and corrosion of the heat transfer surfaces are predicted. The conventional pre-treatment for reducing the concentration of critical inorganic components are mostly based on leaching; this process seems inadequate from an environmental, economic and energetic point of view. In this dissertation two alternative cogeneration systems were analyzed. The so-called Case 1 is a basic solution that allows the reduction of operational risks, in which steam is raised at temperatures below 400°C and at compatible pressures. In Case 2 steam is raised at temperatures below 400°C but at high pressures, and is subsequently superheated outside the boiler, using as fuel the biogas produced from vinasse biodigestion. In both cases the conditions imposed are: maximum sugarcane trash availability corresponds to 50% of the amount available at the field, before harvesting; steam demand shall be always matched; and electricity production should be enough, at least, for matching the industrial demand. Case 2 has advantages in case surplus electricity is necessary and in case of economic feasibility, but this was not an aim in this dissertation. Surplus electricity in Case 2 can be considered significant, taking into account the constraints regarding sugarcane availability. Case 2 results could be improved as the analyzed cogeneration system was not optimized from a thermodynamic point of view / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2018-05-09T13:11:49Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2018 Tamara Porfiro Teixeira.pdf: 807837 bytes, checksum: b01215afaee9c4a8b22c3267552cfcbc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-09T13:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2018 Tamara Porfiro Teixeira.pdf: 807837 bytes, checksum: b01215afaee9c4a8b22c3267552cfcbc (MD5) Previous issue date: 2018-02 / Este trabalho apresenta uma metodologia para predição de incrustação concêntricas e excêntricas em tubulações utilizadas na indústria de petróleo off-shore. A aproximação é baseada nos princípios de densitometria gama e redes neurais artificiais. Foi desenvolvido um modelo de estudo preliminar visando definir as composições do duto e incrustações. Para isso, foi avaliada a influência na transmissão gama de dutos com quatro tipos diferentes de aços utilizados em plataformas de petróleo, bem como a influência das principais formações inorgânicas de depósitos. A divergência da fonte radioativa também foi considerada nessa avaliação, com aberturas de colimação de 2 mm a 7 mm, com passos de 2,5 mm. Após a definição da composição do duto e incrustação, foi definida uma geometria de medição por meio do código MCNP-X para calcular a espessura da incrustação por meio de equações analíticas independentemente dos fluidos presentes no duto (água salgada, gás e óleo). A geometria representativa utiliza um duto composto por Ferro, com incrustação inorgânica formada por sulfato de bário (BaSO4). Modelos de incrustações concêntricas foram simulados e os dados obtidos foram utilizados para treinamento e validação de uma rede neural artificial, bem como modelos de incrustações excêntricas. O sistema de detecção simulado consistiu em uma geometria com feixe estreito com 2 mm de abertura de colimação, compreendendo uma fonte de raios gama (137Cs) e detectores NaI(Tl) 2x2” posicionados adequadamente ao redor do sistema duto-incrustação-fluido para o cálculo da espessura de incrustação considerando o feixe transmitido e o espalhado. O espalhamento Compton foi considerado nos casos de incrustações com formação excêntrica para auxílio na determinação e localização das espessuras máximas de incrustação. Os modelos teóricos foram desenvolvidos usando o código matemático MCNPX e utilizados para o treinamento, teste e validação das redes neurais artificiais. A metodologia proposta foi capaz de predizer as espessuras de incrustações concêntricas e excêntricas com resultados satisfatórios para esses dois tipos de formações inorgânicas. / This work presents a methodology for predicting concentric and eccentric scales in pipelines used in the offshore oil industry. The approximation is based on the principles of gamma densitometry and artificial neural networks. A preliminary study model was developed to define the compositions of the duct and scale. In order to do so, the influence of pipeline transmission with four different types of steel used in oil platforms was evaluated, as well as the influence of the main inorganic deposit formations. The divergence of the radioactive source was also considered in this evaluation, with collimation openings of 2 mm to 7 mm, with steps of 2.5 mm. After defining the composition of the duct and scale, a measurement geometry was defined by means of the MCNP-X code to calculate the scale thickness by means of analytical equations, independent of the fluids present in the duct (salt water, gas and oil). The representative geometry uses a duct composed of iron, with inorganic scale formed by barium sulfate (BaSO4). Concentric scale models were simulated and the data obtained were used for training and validation of an artificial neural network, as well as eccentric scale models. The simulated detection system consisted of a narrow-beam geometry with a 2 mm collimation aperture, comprising a gamma ray source (137Cs) and 2x2 "NaI (Tl) sensors suitably positioned around the duct-scale-fluid system for calculation of the scale thickness considering the transmitted beam and the scattered beam. Compton scattering was considered in cases of eccentric scale to aid in the determination and location of maximum scale thicknesses. The theoretical models were developed using the mathematical code MCNP-X and used for training, testing and validation of artificial neural networks. The proposed methodology was able to predict the concentric and eccentric scale thicknesses with satisfactory results for these two types of inorganic formations.