Orientadores: Sandra Lucia da Cruz, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T02:33:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cariati_SergioAmor_M.pdf: 2930649 bytes, checksum: cccc385f35c41aa9c2b9f80d7ce20260 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Redes de tubulações são equipamentos de grande importância para as indústrias Química e Petroquímica, sendo freqüentemente utilizadas para transportar petróleo, gás natural e outros produtos, por extensões de até milhares de quilômetros. Um dos aspectos fundamentais da operação e controle destas tubulações é o sistema de detecção de vazamentos. Rupturas podem ocorrer devido a variações bruscas de pressão, ação corrosiva ou manutenção inadequada, causando sérios prejuízos econômicos e ecológicos, principalmente se o vazamento não for rapidamente detectado e reparado. No presente trabalho transientes de pressão foram detectados e analisados por computador ¿on-line¿ quando da ocorrência de vazamento em uma tubulação de PVC de 1250 m de comprimento. O equipamento de detecção se constituiu de 04 transdutores de pressão acoplados a um microcomputador PC contendo uma placa ADA e de um programa de aquisição de dados, desenvolvido no laboratório, que permite analisar em detalhe o comportamento transiente da tubulação. Perfis de transiente de pressão foram analisados para várias condições de operação da tubulação (vazão de líquido, vazão e posição do vazamento) para os casos em que o fluido transportado era: (1) líquido (água); (2) misturas ar-água, com várias condições de injeção do ar na tubulação. Os resultados obtidos mostraram que para tubulações transportando líquidos, a técnica desenvolvida detecta prontamente vazamentos da ordem de 10%, para Re na faixa de escoamento laminar, e vazamentos de até 2% para Re na faixa de escoamento turbulento... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Pipeline networks are very to Chemical and Petrochemical Industries as they are used to transport oil, solvents, natural gas and other dangerous chemicals products from producing fields or plants to consumers through distances of thousands of kilometers, even in highly populated regions. Pipeline supervision and control are then one of the most important aspects of pipeline operation. Leaks must be readily detected and flow stopped. In the present work pressure transients were detected and analysed though on-line computer techniques, when a leak occurs in a 1250 m long PVC pipeline. The detection equipament consisted of 04 pressure transducers connected to a PC microcomputer through an ADA converter and of a data acquisition software which permits to analyse in detail the transient behavior of the pipeline. Pressure transient profiles were analysed for various operation conditions of the pipeline (liquid flow rate, leak flow rate and leak position) when the fluid which was transported was: (1) liquid (water); (2) air-water mixture, with various conditions of air injection in the pipeline. The results shows that when the pipeline in transporting liquids leaks as small as 2% of the nominal flow can be detected when the flow in the pipeline is turbulent, and leaks as small as 10% when the flow is the laminar one... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital dissertation / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Eugenio Spano Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T23:56:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MelgarejoMorales_RigobertoEleazar_D.pdf: 8900310 bytes, checksum: 9f57b0d7b80e8430b0d0c8941dda51e1 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho é realizado uma simulação numérica do escoamento com superficie livre completamente desenvolvido em um canal helicoidal de seção retangular, em regime laminar e turbulento. As equações de conservação foram escritas para um sistema de coordenadas ortogonais locais. O sistema de equações foi discretizado e resolvido pelo método de volumes fmitos com o esquema ln'brido de interpolação, implementados no PHOENICS-CFD. A interface livre é calculada utilizando o algoritmo HOL (Height-Of-Liquid). As simulações numéricas foram realizadas para fluidos com viscosidade de 1 a 100cP e Reynolds de 352 a 45500. A turbulência é modelada com o modelo de duas equações 1(-E para baixo números de Reynolds com uma correção devido ao efeito da curvatura. As simulações mostram que o método utilizado, quando comparado com dados experimentais, calcula satisfatoriamente a localização da interface. Apresenta-se os campos da velocidade média, do escoamento secundário, da energia cinética turbulenta e da dissipação e produção da energia cinética turbulenta. A partir dos resultados numéricos calcula-se o fator de atrito local e médio / Abstract: A numerical simulation of the fully developed flow in an open helical channel with rectangular cross section is accomplished, for the laminar and turbulent regime. The conservation equations are written in a local orthogonal coordinate system. The conservation equations are solved by the finite volume method with the hybrid scheme of interpolation, implemented in PHOENICS-CFD. The ftee surface is calculated using the HOL algorithm (Height-Of-Liquid). The numerical simulations were accomplished for fluids with viscosity varying ftom 1 to 100cP and Reynolds ftom 352 to 45500. The turbulence is modeled by two equations k-E model for low Reynolds numbers with a correction due to the effect of the curvature. The numerical results for the tree surface position agrees within :t4 mm against the experimental data. The averaged axial velocity and the secondary flow fields are presented, as well as the turbulent kinetic energyand the dissipation of the turbulent kinetic energy. Finally the local and the averaged ftiction factors are presented. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Sandra Lucia Cruz, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-31T16:29:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Braga_CandiceFerreira_M.pdf: 2622319 bytes, checksum: aa21fc1c7466d7f813bfddcbb417426e (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Redes de tubulações são sistemas complexos utilizados para transportar produtos por longas distâncias para atender tanto o abastecimento das refinarias como suprir a necessidade dos grandes centros de consumo de derivados. São sistemas flexíveis quanto à capacidade operacional e bastante eficiente. Transportar cada vez mais produtos com segurança, com baixo risco econômico e ambiental é um dos pontos mais importantes da operação de dutos. Para aumentar ainda mais a eficiência do transporte é fundamental desenvolver técnicas de monitoramento de dutos. A detecção de vazamentos é um dos principais aspectos do sistema de supervisão e controle de tubulações que transportam produtos químicos. Neste trabalho, transientes pressão causados por vazamento, foram detectados em uma tubulação de 1250 metros de comprimento operando com um sistema ar-água. O sistema de detecção consiste de quatro transdutores de pressão conectados a um computador PC equipado com uma placa conversora ADA Vazamentos foram provocados através de uma válvula solenóide que também está conectada ao computador PC através de um conversor DI A Um programa computacional on-line é usado para provocar o vazamento, ler os sinais dos transdutores e gerar os perfis de pressão. Experimentos foram realizados sobre diferentes condições de operação: Número de Reynolds (baseado na vazão do líquido) variando de 4.000 a 10.000; porcentagem de vazamento de 10% a 50% da vazão nominal do líquido; vazão do ar variando de 2,5 Vmin a 61,41/min; posição do vazamento a 250 m e a 750 m. Os resultados deste trabalho mostram a possibilidade da detecção de vazamentos para sistemas de misturas ar-água, onde a quantidade de ar é o principal parâmetro para identificação de transientes e detecção de vazamentos / Abstract: Pipeline networks are systems used to transport products through long distances in order to supply manufacturing and consumer centers. Pipelines are used due their flexibility and capacity, being very efficient systems. An important point in pipeline operation is the challenge involved in the transportation of a great amount and variety of chemical and non-chemical products with reasonable economy and low risk for the environment. In order to increase the efficiency when transporting chemical products it is fundamental the development of pipeline control systems. Leak detection and location is one of the main aspects in the pipeline supervision and control system. In this work pressure transients caused by leaks were detected and analyzed in a 1259 m long pipeline operating with air-water system. The detection system consisted of four pressure transducers connected to a PC computer equipped with ADA converters. Leakage was provoked through a solenoid valve, which is also connected to the PC computer through the DIA converter. A computer program to be run on-line is used to provoke the leak, to read the transducers signals and to display the pressure profiles. Experiments were performed under different operation conditions: Reynolds number (based on the liquid flow) ranging from 4.000 to 10.000; leak magnitude from 10 % to 50 % ofthe nominal liquid flow; air flow rate ranging from 2,51/min to 61,41/min; leak location at 250 m and 750 m. The results show the possibility of leak detection in air-water mixture systems, the amount of air in the pipe being the main parameter for transient identification and leak detection / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:46:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MartinezGalvis_RodrigoAndres_M.pdf: 4057448 bytes, checksum: 3bb97fcf91e9831006e4abebab3eadfd (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os sistemas de transporte de óleos pesados, que adicionam um líquido de menor viscosidade como água, geram uma mistura que pode escoar em diferentes padrões. Um deles é o escoamento anular ou core-flow, onde a água escoa na região perimetral anular e o óleo na região central, permitindo uma diminuição da potencia utilizada no transporte convencional. Quando são injetados óleo e água torna-se necessário monitorar o comportamento deste processo. Uma solução do problema consiste em utilizar uma sonda não-intrusiva, que utiliza a modificação do campo elétrico devida à diferença entre as permissividades do óleo e da água num capacitor de placas côncavas colocado na superfície externa da tubulação, de maneira que a distribuição das fases modifica a capacitância. Existem diferentes geometrias para os eletrodos, formas de colocar-los na tubulação, separação entre eletrodos, entre outros parâmetros que podem modificar o comportamento do sensor. Testar as diferentes configurações de forma experimental pode resultar árduo. Aproveitando a natureza do fenômeno e as leis físicas que o governam, é possível utilizar ferramentas computacionais e, mediante técnicas numéricas, obter soluções que ajudem a agilizar o processo de desenvolvimento. Pode-se testar um volume razoável de configurações e obter um mapa do comportamento do sistema, para que na etapa de testes sejam somente utilizados os parâmetros que deram as melhores respostas. As simulações dependem da escolha de diferentes parâmetros e devem fornecer respostas não ambíguas, que possam ser lidas com um sistema eletrônico. Neste trabalho são levadas em conta diferentes situações presentes em escoamentos do tipo core-flow que afetam a medida feita pela sonda, como a variação do diâmetro do fluido que escoa na região central (neste caso é o óleo), a excentricidade que pode apresentar esta região, a mudança de permissividades devida às emulsificações ocasionadas na injeção do óleo na tubulação cheia de água e o efeito volumétrico do capacitor. / Abstract: The heavy oil transport systems, that add a liquid of lower viscosity as water, generate a mixture which can flow with different patterns. One of them is the core-flow, where water flow in the annular region and the oil in the core, allowing a reduction in the power used in the conventional transport. When oil and water are injected it becomes necessary monitoring the behavior of the process. One solution for this problem consists in use a non-intrusive probe, which uses a modification of the electric field due to the difference between the oil and the water permittivities, inside a capacitor of concave plates placed in the external surface of the pipe, thus the distribution of the phases modifies the capacitance. There are different geometries for the electrodes, ways for placing them in the pipe, separation between electrodes, among other parameters, which can modify the sensors behavior. Taking advantage of the nature of the phenomenon and the physical laws that govern it, is possible to use computational tools and, by numerical techniques, to get solutions that help expediting the development process. It can be tested a reasonable volume of configurations and getting a map of the behavior of the system, so that in the stage of testing only will be used the parameters which provided the best answers. The simulations depend on the choice between different parameters and should not provide ambiguous answers, which can be read with an electronic system. In this work are taking into account different situations in draining of the core-flow kind that affect the measurement made by the probe, such as the variation of the diameter of the fluid that flows in the central region (in this case oil), the eccentricity that can show this region, the changes i the permittivity due to the emulsion produced in the oil injection in to the tubing full of water and the volumetric effect of the capacitor. / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Ana Maria Frattini Fileti, Sandra Lúcia da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:17:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RejaneBarbosa_M.pdf: 7186526 bytes, checksum: a1d9198f8a8453c6c0cc532057d71723 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A cada ano cresce o número de tubulações transportando gases e líquidos, ocasionando a necessidade de aumentar a confiabilidade operacional dos dutos. Considerando a importância do monitoramento dos sistemas de tubulações, o presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento e teste de técnicas de detecção de vazamentos de gases em um sistema de tubulação, baseada nos métodos acústicos, visando à detecção e à determinação da magnitude dos vazamentos, além da localização dos mesmos através da utilização de redes neurais artificiais. Foram provocados vazamentos, com diferentes magnitudes de orifícios, em tubulação de ferro galvanizado de 60m e em tubulação flexível de 100 m de comprimento, transportando ar comprimido. Os ruídos sonoros dos vazamentos foram captados por microfone e analisados para as duas tubulações,sob diversas condições de pressão inicial do ar (2, 4 e 6 kgf/cm2) e de localização do vazamento.O microfone foi instalado no vaso de pressão,localizado no início da tubulação, e acoplado a uma placa de aquisição de dados num microcomputador. Os dados experimentais obtidos através deste microfone foram decompostos em ruídos de diferentes freqüências por meio de um circuito eletrônico de condicionamento de sinais. Para cada pressão inicial, a dinâmica destes ruídos no tempo foi utilizada como entrada do modelo neural para determinar a magnitude do vazamento provocado (saída do modelo). Quando detectada a existência do vazamento pelo primeiro modelo, um segundo modelo neural é acionado para a localização do mesmo na respectiva tubulação. O método de Levenberg- Marquardt com Regularização Bayesiana foi utilizado no treinamento dos modelos neurais.Através dos resultados obtidos observou-se que os vazamentos foram adequadamente detectados por método acústicos, para todos os orifícios utilizados. Entretanto, quando os vazamentos eram muito próximos (1,5 m), os sinais captados pelo microfone utilizado foram muito parecidos, dificultando a localização do mesmo pelo segundo modelo. Os resultados indicaram a grande potencialidade dos modelos desenvolvidos. Para a tubulação flexível, nas pressões 4 e 6 kgf/cm², e para todos os casos da tubulação rígida, os modelos neurais apresentaram 100 % de acerto na detecção. Quanto à predição da magnitude de vazamento, considerando que os dados de saída apresentados à rede neural se constituíam de números inteiros da medida em milímetros, efetuou-se o arredondamento da saída da rede neural e, verificou-se que desta forma, são anulados todos os erros ocorridos em todos os testes realizados. Em testes utilizando apenas a tubulação rígida, com ar comprimido a 6 kgf/cm², o modelo neural para determinar a localização do vazamento desempenhou um bom comportamento, caracterizando a predição do local com erro máximo de 0,6 m. Com o uso desta metodologia elimina-se a necessidade de monitoramento constante do operador humano na tela do computador, analisando os gráficos gerados pelos sinais acústicos, pois os modelos podem gerar um alarme informando a ocorrência, o tamanho e a localização do vazamento / Abstract: Every year the number of pipelines transporting gases and liquids increases, requiring improvements in the operating reliability of pipelines. Considering the importance of monitoring piping systems, the aim of the present work is to develop and test a technique to detect gas leaks in pipes, based on acoustic method, in order to determine the occurrence and the magnitude of leaks, besides locating the leakage, by using neural artificial networks. Leakages of distinct magnitudes were triggered in a 60m-galvanized iron pipe and in a 100m-flexible pipe, which transports compressed air. The audible noise, generated by leaks in both pipelines operating under different initial air pressures (2, 4 and 6 kgf/cm2) and for distinct locations, was captured by the microphone and then analyzed. The experimental data, obtained through a microphone installed inside the pressure vessel and connected to a data acquisition system, was decomposed by an electronic circuit into sounds of different frequencies. For each initial pressure employed, the dynamic of these noises in time was used as input to the neural model in order to determine the occurrence and magnitude of the leak (model output). Once detected the occurrence of a leakage, a second neural model is activated to determine its position in the pipeline. The method chosen for training the neural networks was the Levenberg-Marquardt with Bayesian Regularization. From the results, it was observed that the leaks were properly detected by the acoustic method in all situations. Nevertheless, there were similarities among captured signals from very close leakages (1.5m), which affected the location prediction from the model. The results indicated that the developed models were powerful tools for online monitoring rigid and flexible pipes. For the flexible pipe, using pressures 4 and 6 kgf/cm², and for all operating conditions of the iron pipe, the neural models showed 100% accuracy in leak detection. For the leakage magnitude prediction, whereas the output data presented to the neural network was integer numbers of the measurement (mm), the output of the neural network was rounded, vanishing the small decimal errors detected in all tests. In tests using only the iron pipeline, with compressed air at 6 kgf/cm2, the leak location prediction model performed well, pointing out the local with maximum error of 0.6 m. By using this methodology, the human operator will not need to monitor the graphics on computer screen because the neural models can strike an alarm for the leak occurrence, simultaneously displaying its magnitude and location / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Leonardo Goldstein Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_Emersondos_D.pdf: 6688906 bytes, checksum: caaf00f56924878990e55925f4a1f55a (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado