Thesis (M.S.)--Ohio University, August, 1998. / Title from PDF t.p.

Thesis (M.S.)--Ohio University, November, 1992. / Title from PDF t.p.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:02:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11044_VINICIUS SCARDUA DELLACQUA.pdf: 2837961 bytes, checksum: d7e1bcd6d6b172479281b5f0bb935cd3 (MD5) Previous issue date: 2017-05-25 / A garantia de escoamento no transporte de petróleo se tornou um assunto de estudo desde que a extração de petróleo atingiu poços em águas ultra profundas. Dentre os desafios, a deposição de sólidos nos dutos de transporte, que aparecem devido ao resfriamento do sistema quando ocorre uma parada de linha, causando um bloqueio parcial ou total nos dutos e consequentemente gastos inesperados. Métodos como inibidores químicos ou o Sistema de geração de nitrogênio são utilizados para prevenir o depósito de sólidos, mas seu controle de dosagem e eficiência são difíceis de mensurar. O sistema Pipe-in-Pipe (PIP) é uma tecnologia desenvolvida que combina a utilização do isolamento térmico e do aquecimento ativo dos dutos para controle da temperatura, evitando que o PIP atinja a temperatura de formação dos sólidos. Assim, esta dissertação propõe um sistema de controle de temperatura utilizando um controlador preditivo baseado em modelo associado ao filtro de partículas (PF-MPC) para prevenir a queda de temperatura no PIP. Este esquema de controle associa a redução da incerteza de medição da temperatura feita pelo filtro de partículas (PF) com a manipulação ótimo do fluxo de calor gerado no aquecimento ativo necessário para evitar o resfriamento do PIP. O PF-MPC utiliza o modelo matemático do PIP para prever sua temperatura dentro de um horizonte de predição futuro, a partir da medição em um único ponto do PIP, é feito o cálculo da ação de controle no instante atual a fim de prevenir a queda da temperatura. O controlador estima o fluxo de calor ideal que deve ser aplicado, reduzindo os custos econômicos relacionados ao consumo energético do aquecimento ativo. Os resultados obtidos mostram que o PF-MPC permite um bom desempenho no controle da temperatura, mantendo seu objetivo de reduzir as perdas econômicas nas linhas de transporte. Palavras chave: Pipe-in-Pipe, Estimação de Estado, Filtro de Partículas, Controlador Preditivo Baseado em Modelo.

M.Ing. (Mechanical Engineering) / Please refer to full text to view abstract

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This work investigates the behaviour of clay in a commercial screw driven extruder used to manufacture clay drainage pipes.  Based on a striping effect observed within the clay during extrusion, experiments and models have been constructed to determine if these stripes can be removed.  The aim is to improve product yield and reduce waste. During the course of this work, it will be described how it is believed that the stripes are the result of localisation and shear banding which allows water to evaporate quicker from some areas than others, causing stripes.  Some preliminary work is discussed regarding a hopper, used as a step towards generating models for the extruder.  Latter sections detail the models created using various mathematical techniques which are used to simulate the material as it flows through the system.  Of particular relevance is optimisation theory which allows various parameters to be determined based on a pre-determined function and a set of initial guesses.  Building upon this work leads to the conclusion that modifying the design of both the auger and extension can reduce the chances of localisation, thereby reducing the chances of stripes forming. Finally, a set of recommendations are made regarding potential design changes, and a complete redesigned system is proposed as an example of what would be required.

The compressive behavior of an annular rubber seal constrained in a pipe and the interaction between the pipe and the seal was studied experimentally using a specially designed test fixture that allowed the concentric alignment of the seal within the pipe and its axial compression using an electro-hydraulic Instron load frame. The hoop strain introduced in the pipe wall, due to the constraint of lateral expansion of the seal, displayed a parabolic distribution with a maximum value at the mid-height of the seal similar to the parabolic shape of the lateral expansion of the seal. The magnitude of the pipe strain increased with the friction coefficient of the interface between the seal and the compression rings, strain rate, and shape factor for a constant gap between the seal and the pipe wall. The relationship between the apparent compressive modulus and the shape factor (beyond experimental range) was studied using FEA. / October 2016