Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-10-14Bitstream added on 2014-06-13T19:13:04Z : No. of bitstreams: 1 delaneze_me_me_rcla.pdf: 1472015 bytes, checksum: 1596836f4441d15a50d94daf73c5a740 (MD5) / Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) / A obtenção de informação sobre as condições da rede dutoviária representa papel primordial na operação dos dutos, não só com o propósito de manter a eficiência operacional, mas também, para a minimização dos riscos associados a possíveis acidentes, tanto decorrentes dos processos naturais quanto de causas antrópicas relacionadas ao uso e cobertura da terra. Neste sentido, o emprego de modelos matemáticos em estudos ambientais gera importantes contribuições científicas ao planejamento ordenado de uma área, uma vez que ajudam a entender o impacto das mudanças no uso e cobertura da terra e a prever alterações futuras nos ecossistemas. A área de estudo compreende porções dos municípios de Duque de Caxias, Belford Roxo e Nova Iguaçu e tem por objetivo realizar experimentos de mudanças da cobertura da terra em médio prazo (10 anos) para a faixa de dutos ORBEL. A modelagem realizada neste trabalho foi desenvolvida no software Dinamica-EGO, utilizando como entrada mapas classificados de cobertura da terra, obtidos através de imagens do satélite Landsat 5/TM, e variáveis espaciais para explicar as mudanças ocorridas na cobertura da terra. Para a calibração do modelo, utilizou-se o método de pesos de evidência, disponível no Dinamica-EGO, primeiramente categorizando-se os mapas de variáveis contínuas e, posteriormente, calculando-se os pesos de evidência. Valores positivos favorecem determinada transição, enquanto valores negativos indicam baixa probabilidade de transição, e valores próximos a zero não exercem efeito. A validação do modelo se deu pelo método de similaridade fuzzy, com decaimento exponencial. Os resultados mostram que, para os dois períodos analisados (1987-1998 e 1998-2010), a taxa de mudança para a transição “vegetação arbórea para outros” é bem maior do que para... / Reliable information about conditions of pipeline network represents a major role in the operation of pipelines, not only in order to maintain operational efficiency, but also to minimize the risks associated with possible accidents such as rupture of the ducts due to landslides or mudslides mass block, causing damage to humans and the environment. The use of mathematical models in environmental studies allows significant scientific contributions to the physical planning of an area, since they help to understand the impact of changes in land use and land cover and predict future trends of changes in ecosystems. The study area includes portions of the municipalities of Duque de Caxias, Nova Iguaçu, and Belford Roxo and aims to carry out experiments in land-cover changes in the medium-term (10 years) within the catchment area of ORBEL pipelines. The modeling performed in this work was developed using the software Dinamica-EGO, using as input classified land cover maps obtained from Landsat 5/TM satellite images as well as spatial variables to explain the observed changes in land cover. For the model calibration, we used the method of weights of evidence that is available at Dinamica-EGO. Initially, the maps of continuous variables were categorized according to discrete ranges, which were then employed for the calculation of the respective positive weights of evidence. Positive values foster certain transitions, while negative values indicate low probability of transition, and values close to zero have no effect on changes. Model validation was executed by means of the fuzzy similarity method using exponential decay. The results show that for the two study periods (1987-1998 and 1998-2010) the rate of change for the transition 'others to woody vegetation' is much higher than for the other transitions observed in the same... (Complete abstract click electronic access below)

Orientadores: Watson Loh, Antonio Carlos Bannwart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T07:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RonaldoGoncalvesdos_D.pdf: 3351599 bytes, checksum: e5f17ac5f9d0db6db39884f2b5c5ec78 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Emulsões óleo em água (o/a) têm sido propostas como alternativa aos métodos convencionais para redução dos problemas associados ao escoamento, causados pela alta viscosidade destes óleos. Nestas emulsões, o óleo se encontra disperso na fase aquosa sob a forma de gotículas e pode ser bombeado sem necessariamente entrar em contato com as paredes do duto, reduzindo os efeitos viscosos e ampliando a capacidade de transferência. Neste trabalho, realizou-se um estudo experimental sobre a aplicação de emulsões de óleo em água (o/a) no transporte de óleos pesados brasileiros. Emulsões contendo 50-70% de óleo disperso foram preparadas sob diferentes parâmetros da formulação fisico-química, permitindo adequação de suas propriedades às exigência da aplicação. Eficaz protocolo de preparação produziu gotas com diâmetro médio de Sauter D3,2da ordem de 10-50 micrômetros e com distribuição de diâmetros obedecendo a uma distribuição lognormal. A reologia e a estabilidade das emulsões foram dependentes do diâmetro médio de gota e da distribuição de tamanhos. Emulsões mostraram alta estabilidade sob condições severas de avaliação. A emulsificação reduziu a viscosidade de 1.000 cP do óleo original para 30-150 cP da emulsão o/a, produzindo decréscimo de cerca de 30 vezes na viscosidade do óleo. As emulsões mostraram comportamento pseudoplástico descrito pela lei de potência (modelo de Ostwald-de Waele), apresentando influência do envelhecimento. O óleo cru pode.ser recuperado pela quebra da emulsão utilizando desemulsificantes comerciais, produzindo BS&W de cerca de 5%. Um sistema' de fluxo experimental em escala piloto com comprimento reto de teste de 3 m foi constiuído com tubulação de aço API com % in d.i. para ensaios de escoamento das emulsões. A viscosidade foi calculada a partir de dados de queda de pressão. A viscosidade de emulsões óleo em água com 50%, 60% e 70% de óleo disperso foi adequadamente prevista pela lei de potência, mostrando valores até 100 vezes menor que a viscosidade do óleo em escoamento a 500 S.I. As perdas de carga observadas durante o escoamento de emulsões são até 20 vezes inferior às do óleo em fluxo monofásico, o que também se verifica através da estimativa da potência requerida de bombeio. As emulsões óleo em água produzidas neste estudo mostram a viabilidade técnica da aplicação de emulsões óleo em água para o escoamento de óleos pesados, incluindo operações de elevação e transporte em oleodutos convencionais. / Abstract: Use of oil-in-water (o/w) emulsions for transportation of heavy crude oils has been proposed as altemative means of reducing problems associated with difficulties in transport of these fluids for their high viscosity, with some advantages over the currently used methodologies. In these emulsions, oil is dispersed as stabilized droplets allowing its transportation with low pressure drops and avoiding oil contact with the pipeline walls. This study involved the experimental evaluation of o/w emulsions for the transportation of Brazilian crude oils. Emulsions containing 50-70% oi! were prepared with different formulations. An efficient methodology of preparation produced emulsions with droplet diameters (Sauter diameter, D3,2) in the range of 10-50 micrometers and a log-normal size distribution. Rheology and stability of these emulsions depend on their average diameters and size distributions. These emulsions displayed high stability under severe conditions (centrifugation). Using this approach, oil viscosity of around 1 000 cP was reduced to 30-150 cP. These emulsions display a pseudoplastic rheological behavior following the power law described by the Ostwald-de Waele model, which changed with their aging. Crude oil could be recovered after emulsification using commercial additives, producing BS&W values of 5 %, which could be further reduced with more severe treatments (down to 0.5 %). An experimental set-up was built for flow assays in pilot scale with 3 m length for measurements made of API steel with :;4 in (i.d.). Viscosity was obtained from drop pressure data. The power law adequately adjusted emulsions containing several oil contents. Emulsions viscosity was found to. be up to 100 times lower tIutn the oil viscosityat 500 S-I and drop pressure in the emulsion flow was 20 times lower than q,il monophasic flow. In summary, all of these measurements confirm the viability of these emulsions for use in transportation of heavy crude oils, induding their lift and transportation in conventional pipelines. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

CAPES; ANP / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de estruturas de otimização para auxílio na tomada de decisão de atividades de planejamento e scheduling em dutos. Dois problemas são estudados: (i) O primeiro sistema envolve um duto que interliga uma refinaria até um parque de tancagem operando o transporte de diversos produtos. Visto que a resolução de todo o problema em um único modelo de otimização tornou-se inviável devido a complexidade computacional, uma abordagem de solução alternativa é proposta para a obtenção do scheduling do duto, utilizando apenas modelos PLIM (Programação Linear Inteira Mista). O primeiro modelo proposto obtém a sequência de envio dos produtos e seus respectivos volumes. Fixando-se essas variáveis, o segundo modelo PLIM, já presente na literatura, é capaz de obter o scheduling final do duto em poucos segundos. Além disso, a qualidade da solução obtida através do sequenciamento PLIM mostrou-se superior ao sequenciamento heurístico previamente apresentado na literatura; (ii) O segundo sistema é composto por uma rede com 30 dutos que interliga diversas áreas incluindo 4 refinarias, 2 terminais portuários, 2 clientes finais e 6 terminais de distribuição que recebem ou enviam diversos produtos derivados de petróleo. A rede em estudo possui características particulares que devem ser tratadas como, por exemplo, restrições locais, pulmão, reversão de fluxo, horossazonalidade e troca de turno dos operadores. Além disso, os dutos são compartilhados por diferentes produtos que utilizam rotas distintas. Dessa forma, paradas de bombeio devem ser avaliadas. Considerando-se que a complexidade da rede de dutos é sensivelmente maior que a realização do scheduling de um único duto, a decomposição desse problema se torna imprescindível. Detalhes do scheduling da rede devem ser obtidos, incluindo sequência de bombeamento em cada nó, volume das bateladas, restrições de tancagem e distribuição no tempo, sempre respeitando uma série de restrições operacionais. Dessa forma, a carga computacional para a determinação de um scheduling de curto prazo (short-term scheduling) com o cenário considerado é relevante. São propostos três modelos PLIM para esse problema: modelo de planejamento, modelo de alocação e sequenciamento e, finalmente, o modelo de temporização. A saída de um modelo PLIM é utilizada como entrada para outras estruturas e/ou modelos PLIM que são utilizados de forma hierárquica para a obtenção da solução desejada. Muitas análises foram realizadas por intermédio das soluções obtidas, que são apresentadas em tempo computacionalmente reduzido para cenários da indústria petrolífera. / This work addresses the problem of developing optimization structurres to aid the operational decision-making of planning and scheduling activities in real-world pipelines. Two problems are studed: (i) The first one contemplates a pipeline connecting a refinery and a depot. The pipeline transports various products. An alternative solution approach is proposed to obtain the pipeline scheduling, using only MILP (Mixed Integer Linear Programming) models. Since the resolution of the entire problem in a unique optimization model became too hard due to the high computational complexity, the problem decomposition is developed. The first proposed model provides the punping product-sequence and its volume, respectively. Fixing these variables, the MILP model is able to obtain the final scheduling of the pipeline in few seconds. The quality of the solution obtained by the MILP sequencing model is better than a previous heuristic sequencing published. (ii) The second system is composed by a network with 30 pipelins that connect different areas including 4 refineries, 2 harbors, 2 final clients, and 6 distribution terminals. They receive or send many oil derivatives. The studied pipeline network has particular features to be processed as, for instance, local constraints, surge tank operation, flow reverse operational, seasonal costs, and work shifts. Also, the pipelines are shared by different products that use different routes. In this way, pumping stoppages should be evaluated. Considering that the pipeline network complexity is higher than the unique pipeline scheduling procedure, the problem decomposition becomes essential. Scheduling details must be given, including pumping sequence in each node, volume of batches, tankage constraints and timing issues, while always respecting a series of operational constraints. Moreover, the computacional burden to determine a a short-term scheduling for the considered scenario is a difficult task. Three MILP models are proposed to address this problem: planning model, allocation and sequencing model and,finally, the timing model. The output of a model is used as input to other structures and/or MILP models. These models are managed in a hierarchical manner to obtain the desired solution. Many insights have been derived from the obtained solutions, which are given in a reduced computational time for oil industrial-size scenarios.

CAPES; ANP / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de estruturas de otimização para auxílio na tomada de decisão de atividades de planejamento e scheduling em dutos. Dois problemas são estudados: (i) O primeiro sistema envolve um duto que interliga uma refinaria até um parque de tancagem operando o transporte de diversos produtos. Visto que a resolução de todo o problema em um único modelo de otimização tornou-se inviável devido a complexidade computacional, uma abordagem de solução alternativa é proposta para a obtenção do scheduling do duto, utilizando apenas modelos PLIM (Programação Linear Inteira Mista). O primeiro modelo proposto obtém a sequência de envio dos produtos e seus respectivos volumes. Fixando-se essas variáveis, o segundo modelo PLIM, já presente na literatura, é capaz de obter o scheduling final do duto em poucos segundos. Além disso, a qualidade da solução obtida através do sequenciamento PLIM mostrou-se superior ao sequenciamento heurístico previamente apresentado na literatura; (ii) O segundo sistema é composto por uma rede com 30 dutos que interliga diversas áreas incluindo 4 refinarias, 2 terminais portuários, 2 clientes finais e 6 terminais de distribuição que recebem ou enviam diversos produtos derivados de petróleo. A rede em estudo possui características particulares que devem ser tratadas como, por exemplo, restrições locais, pulmão, reversão de fluxo, horossazonalidade e troca de turno dos operadores. Além disso, os dutos são compartilhados por diferentes produtos que utilizam rotas distintas. Dessa forma, paradas de bombeio devem ser avaliadas. Considerando-se que a complexidade da rede de dutos é sensivelmente maior que a realização do scheduling de um único duto, a decomposição desse problema se torna imprescindível. Detalhes do scheduling da rede devem ser obtidos, incluindo sequência de bombeamento em cada nó, volume das bateladas, restrições de tancagem e distribuição no tempo, sempre respeitando uma série de restrições operacionais. Dessa forma, a carga computacional para a determinação de um scheduling de curto prazo (short-term scheduling) com o cenário considerado é relevante. São propostos três modelos PLIM para esse problema: modelo de planejamento, modelo de alocação e sequenciamento e, finalmente, o modelo de temporização. A saída de um modelo PLIM é utilizada como entrada para outras estruturas e/ou modelos PLIM que são utilizados de forma hierárquica para a obtenção da solução desejada. Muitas análises foram realizadas por intermédio das soluções obtidas, que são apresentadas em tempo computacionalmente reduzido para cenários da indústria petrolífera. / This work addresses the problem of developing optimization structurres to aid the operational decision-making of planning and scheduling activities in real-world pipelines. Two problems are studed: (i) The first one contemplates a pipeline connecting a refinery and a depot. The pipeline transports various products. An alternative solution approach is proposed to obtain the pipeline scheduling, using only MILP (Mixed Integer Linear Programming) models. Since the resolution of the entire problem in a unique optimization model became too hard due to the high computational complexity, the problem decomposition is developed. The first proposed model provides the punping product-sequence and its volume, respectively. Fixing these variables, the MILP model is able to obtain the final scheduling of the pipeline in few seconds. The quality of the solution obtained by the MILP sequencing model is better than a previous heuristic sequencing published. (ii) The second system is composed by a network with 30 pipelins that connect different areas including 4 refineries, 2 harbors, 2 final clients, and 6 distribution terminals. They receive or send many oil derivatives. The studied pipeline network has particular features to be processed as, for instance, local constraints, surge tank operation, flow reverse operational, seasonal costs, and work shifts. Also, the pipelines are shared by different products that use different routes. In this way, pumping stoppages should be evaluated. Considering that the pipeline network complexity is higher than the unique pipeline scheduling procedure, the problem decomposition becomes essential. Scheduling details must be given, including pumping sequence in each node, volume of batches, tankage constraints and timing issues, while always respecting a series of operational constraints. Moreover, the computacional burden to determine a a short-term scheduling for the considered scenario is a difficult task. Three MILP models are proposed to address this problem: planning model, allocation and sequencing model and,finally, the timing model. The output of a model is used as input to other structures and/or MILP models. These models are managed in a hierarchical manner to obtain the desired solution. Many insights have been derived from the obtained solutions, which are given in a reduced computational time for oil industrial-size scenarios.

ANP; FINEP; CAPES; PETROBRAS; MCTI; / Apresentam-se neste trabalho abordagens de solução para a etapa de planejamento do transporte otimizado em uma rede dutoviária real de derivados claros de petróleo. O modelo proposto é o bloco de entrada de uma estrutura de otimização que auxilia no scheduling do transporte de derivados claros de petróleo (derivados de alto valor agregado). A rede dutoviária em questão é composta por 14 áreas (4 refinarias, 2 portos, 6 terminais de distribuição e 2 clientes finais) e 30 dutos bidirecionais interligam essas áreas transportando mais de 35 derivados claros de petróleo. O problema tratado é complexo, portanto utiliza-se da estratégia de decomposição, inicialmente proposta por Boschetto et al. (2010), baseada na integração de diferentes módulos compostos por modelos de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) e heurísticas. Essa integração é capaz de resolver o problema proposto, considerando as características particulares da rede. Em síntese, dentre os blocos (módulos) presentes na estratégia, estão os de: (i) planejamento, (ii) Alocação e Sequenciamento; e (iii) Temporização. Soluções são obtidas em tempo computacional reduzido (segundos a poucos minutos) para cenários reais da rede em estudo. Este trabalho é uma evolução do modelo PLIM introduzido por Magatão et al. (2012), levando em conta novas características operacionais, e objetiva detalhar o modelo de planejamento que é responsável pela determinação dos volumes totais que serão movimentados na rede e as rotas que serão utilizadas no transporte. Adicionalmente, faz-se a separação do novo modelo proposto em fases distintas para o estudo do controle das influências e prioridades das variáveis envolvidas no escopo do modelo de planejamento e os reflexos na solução completa do scheduling. Assim, nomeiam-se as duas abordagens propostas de: abordagem em 1 fase e abordagem em 3 fases. O modelo PLIM de planejamento proposto com abordagem temporal contínua toma decisões globais a um nível tático considerando características operacionais para um horizonte de 30 dias. Objetiva-se o balanço de inventário otimizado considerando operações de reversão dos dutos, interfaces entre produtos, operação pulmão/estocagem intermediária, manutenção de tanques (tratamento multíperiodo), degradação, entre outras. As abordagens são comparadas e resultados como a redução do tempo computacional, menores violações de estoque ao final do scheduling e diminuição de operações de reversão são apresentados. / Solution approaches for the planning module of the optimized scheduling of a real-world pipeline network to transport light oil derivatives are presented in this work. The proposed model is the input block of a decomposition strategy which aids the scheduling of products (derivatives with high earned value) transportation. The referred network is composed of 14 areas (4 refinaries, 2 harbors, 2 final clients and 6 depots) and 30 bidirectional pipelines which interconnect those areas transporting more than 35 light oil derivatives. The related problem is complex, thus the proposed model is part of a decomposition strategy, formerly proposed by Boschetto et al. (2010), based on the integration of distinct modules composed of Mixed Integer Linear Programming (MILP) models and heuristics. This integration is able to solve the aforementioned problem, considering all the particular network characteristics. Briefly, among the developed modules are the: (i) Planning, (ii) Assignment and Sequencing and (iii) Timing blocks. Solutions are obtained in a reduced computational time (seconds to few minutes) for real scenarios. This work is an improvement of the MILP model introduced by Magatão et al. (2012), considering new operational characteristics, and it aims to detail the Planning Model which is responsible for determining total volumes that will be transported in the network and the routes that will be required for this transport. Additionally, a division of the new proposed model in distinct stages is made to investigate the control and influence of each variable in both planning and scheduling solution scopes. Therefore, the proposed approaches are defined here as the single-phase approach and the three-phase approach. The continuous-time MILP model gives global decisions at a tactical level taking into account operational characteristics for a 30-day programming horizon. It is intended to reach an optimized mass balance considering operations such as: pipeline reverse flow, contamination between products, surge operation/temporary stock, tank maintenance and degradations. The approaches are compared and results such as computational time reduction, lower inventory violations at the end of the scheduling and fewer pipeline reverse flow operations are presented.