Orientador: Fernando de Almeida França / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amaral_GilmarDutraLeitedo_M.pdf: 4129101 bytes, checksum: 158cb95f0e4fa9111e692d4f3c9571dc (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Na indústria do petróleo, quando o bombeamento centrífugo submerso (BCS) é considerado como método de elevação artificial, existe a necessidade de determinar seu desempenho operando com óleos de média e alta viscosidades. O presente trabalho mostra uma proposta de criação de modelo de previsão de desempenho e comparação com dados experimentais, relativos ao desempenho de bombas centrífugas convencional e do tipo submersa, operando com fluidos viscosos. Para a construção do modelo, partiu-se das equações diferenciais da conservação da massa e quantidade de movimento para o escoamento no interior dos canais do rotor, usando abordagem unidimensional. Com o auxílio de dados experimentais, a transferência e transformação de energia no rotor, no difusor e outros elementos constituintes das bombas foram quantificadas e modeladas, compondo todo processo que ocorre em um estágio do equipamento. Para ajustar e validar o modelo teórico, foi construído um aparato laboratorial para realização de testes específicos em uma bomba centrífuga radial convencional e em dois diferentes modelos de BCSs, modelos GN 7000 e J350N, operando com água e glicerina como fluidos de trabalho. Foram adquiridos cerca de seiscentos pontos operacionais (vazão, pressão, rotação, torque e temperatura). Os testes abrangeram o seguinte universo de aplicação para as BCSs: rotação entre 1800 a 3500 rpm, vazões entre zero e 14.000 bbl/d, viscosidades de 1 cP, 60 cP, 270 cP, 720 cP e 1020 cP. Os resultados do modelo foram comparados com os valores medidos em laboratório nas três bombas testadas. Finalmente, foram comparadas também as curvas de desempenho das BCSs, obtidas no laboratório, com as curvas geradas a partir dos fatores de correção obtidos no ábaco do Hydraulics Institute-USA / Abstract: In the oil industry, when artificial lift using Electrical Submersible Pumps (ESP) is considered, there is a need to determine their performance for displacing oils of medium to high viscosity. This work proposes a model that is able to predict the performance of conventional centrifugal pumps and ESPs when pumping heavier oils (meaning oils of high viscosities). Data from experiments carried with conventional centrifugal pumps and ESPs displacing fluids of viscosity ranging from 1 cP to 1020 cP, model results and results provided by other researchers and commonly used in design procedures, were taken into account for comparisons and to provide insights for the model development. In some cases, specific and detailed measurements of pressure at different positions along the pump, from the inlet eye to the discharge section, were taken. They contributed to the model development and to understand the mechanics of the energy transfer and the conversion processes that the flow undergoes along a pump single stage or throughout the entire equipment. To obtain the experimental data a set-up was built, where one conventional centrifugal pump and two ESPs were tested. The test fluids were water (1 cP) and glycerin in different temperatures to vary the viscosity from 60 cP to 1020 cP. A heat pump and a heat exchanger were connected to the pumping system for that. The experimental results, data found in the literature and the benchmark results published by the manufacturers for pumps operating with water were compared with results calculated by the proposed model to validate it. Finally, a comparison between the experimental results and the data calculated using the procedures of the Hydraulic Institute - USA, to calculate centrifugal pump performance for viscous fluids, is presented / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

As bombas centrífugas com vedações à base de gaxetas possuem uma boa eficiência, porém impõem ao sistema de bombeamento, perdas do produto recalcado. Estas são variáveis que norteiam fatores relacionados às condições físicas do equipamento, como por exemplo, o desgaste excessivo das buchas, falta da regulagem adequada e até mesmo o porte das bombas. O objetivo principal desta pesquisa foi identificar e quantificar os vazamentos provenientes das vedações das bombas centrífugas que operam em regime permanente e propor a substituição do sistema de vedação com gaxetas por sêlos mecânicos com maior eficiência, na Estação Elevatória de Água Tratada de Itaquera pertencente à empresa SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo, localizada na Avenida Virgínia Ferne, n 1036 - Itaquera, na cidade de São Paulo. Pôde-se observar com os resultados, que o investimento é totalmente amortizado a partir do 4 ano de operação do selo mecânico, bem como a economia com os vazamentos de água e energia elétrica. O novo dispositivo mostrou-se eficaz na questão de implantação e manutenção, sendo que cabe um investimento inicial a ser disponibilizado pela empresa interessada. / The centrifugal pumps with sealing based on gaskets have a good efficiency, but, impose to the pumping system, losses of product to be pumped. These ones, are variables that guide related factors to physical condition of equipments, for example, exceeding wearing of the sleeves (wad), and a lack of a proper adjustment and even the pumps size. The main objective of this research was to identify and quantify the leakages originated from the sealing of centrifugal pumps which operates in permanent regime, at Lifting Station treated Water of Itaquera, belonging to the company SABESP - Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo, located at Avenida Virgínia Ferne, n 1036 - Itaquera, city of São Paulo. We could find out with the results, that the investment is totally amortized from the 4th year of mechanical sealing operation, as well as the economy with the leakages of water and electrical energy. The new device has shown efficiency in implementation and maintenance, and an investment should be made by an interested company due to its efficiency.

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:30:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peres_GustavoSchultz_M.pdf: 3246760 bytes, checksum: 3e597eb1e2f79e14822d3a7a24d80128 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O método de elevação artificial através do bombeio centrífugo submerso (BCS) é amplamente conhecido na produção de petróleo. Uma alternativa a este método é o hydraulic submersible pump (HSP) que consiste de uma bomba submersa acoplada ao mesmo eixo de uma turbina hidráulica, que é acionada através do fluido a elevada pressão fornecido por uma bomba booster na superfície. As vantagens do sistema HSP em comparação ao (BCS) nas aplicações offshore tem sido discutidas, principalmente devido as suas características de ampla faixa operacional, altas velocidades de rotação e maior tempo médio entre falhas. Em vista disto, o presente estudo avalia o desempenho de uma bomba centrífuga operando como turbina, ou seja, operando em modo reverso, para o acionamento de outras bombas em sistemas de elevação de petróleo. O rotor de uma bomba submersa convencional, operando como turbina, foi investigado. Um arranjo experimental específico foi construído para as medidas dos parâmetros de desempenho, torque, velocidade de rotação, vazão e altura manométrica na turbina, coletados de acordo com dois procedimentos propostos. Curvas de desempenho de altura manométrica, potência de eixo e eficiência são apresentadas e uma comparação com o desempenho do mesmo rotor operando como bomba é discutida. Um método disponível na literatura para estimar os parâmetros de desempenho da turbina a partir dos respectivos parâmetros da bomba, foi utilizado para comparação com os dados experimentais / Abstract: The method of artificial lift through a conventional electrical submersible pump (ESP) is well known in petroleum production. The alternative hydraulic submersible pump technology (HSP) consists of a submersible pump coupled to the same shaft of a hydraulic turbine, which is driven by high pressure water from a surface booster pump. The advantages of the HSP system over the conventional ESP for offshore applications have been discussed, mainly due to its characteristics of wider operating range, higher rotation speeds and higher mean time to failure (MTTF). In view of this, the present study is aimed at the performance evaluation of a centrifugal pump working as turbine (PAT), i.e., operating in reverse mode, to drive another pumps in artificial lift systems. The impeller of a conventional submersible pump operating as turbine was investigated. A specific apparatus was built for measurement of performance parameters such as torque, rotation speed, flow rate and pressure drop through the turbine, collected according two proposed procedures. Performance curves such as head, brake power and efficiency are presented and a comparison with the performance of the same impeller operating as pump is discussed. A method available in the literature to derive the turbine performance parameters from the correspondent pump performance was used for comparison with data / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:41:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bragantini_MauroFernando_M.pdf: 5693941 bytes, checksum: bef9d874ab134a24eff92a6991db0e51 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As bombas centrífugas submersas (BCS) são largamente empregadas para elevação artificial de petróleo, sendo, na sua configuração básica, acionadas por motores elétricos. Os motores elétricos são o elo mais sensível deste equipamento, apresentando baixo MTBF (Mean Time Between Failure), ocasionando intervenções custosas para o seu reparo e/ou substituição nas plataformas off-shore de produção de petróleo. O acionamento da BCS por outro meio é uma alternativa para aumento deste MTBF e a utilização de uma turbina hidráulica como força motriz uma possibilidade já viabilizada tecnicamente. Os produtos existentes no mercado, neste arranjo, BCS+Turbina, são denominados de HSP (Hydraulic Submersible pump). Devido às características construtivas da BCS, múltiplos estágios em série, diâmetro externo reduzido e acoplamento direto com o acionador, o projeto da turbina deve ser alinhado com estes requisitos. Este trabalho investiga a definição da carga de certa BCS bombeando óleo, analisa os diferentes métodos de predição do comportamento desta mesma BCS funcionando como turbina como opção de acionamento, estabelece as condições de projeto deste arranjo, o constrói, o ensaia e compara os resultados com as metolodogias de predição pesquisadas / Abstract: Bore-hole electrical submersible pumps (ESP) are largely used as oil artificial lift alternative. Electrical motor is the most sensitive component of this equipment presenting low MTBF (Mean Time Between Failure) causing high cost operations to fit or replace it on oil production off-shore platforms. ESP driving by another mean is an alternative to increase MTBF and a hydraulic turbine as driver is a technical possibility already available. Market existing products on this arrangement are called HSP (Hydraulic Submersible pump). Due to ESP constructive characteristics like multiple stages, reduced bore-hole diameter and direct coupled to the driver the turbine design should meet these requirements. This work investigates certain SP (Submersible Pump) load when pumping oil and the different prediction methods of this same SP running as turbine as drive option, also establishes the design conditions of this arrangement, builds it, tests it and compares the results against the researched prediction methodologies / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador : Sergio Nascimento Bordalo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T22:23:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_MuriloValenca_M.pdf: 5666584 bytes, checksum: 4e3ea2021ba8f915134ec420233a656f (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A avaliação do método de elevação para determinada aplicação representa um passo importante no gerenciamento da produção de petróleo. Cada uma das tecnologias existentes apresenta vantagens e desvantagens específicas em termos de projeto e configuração dos equipamentos, custos de aquisição, confiabilidade, procedimentos de operação, intervenção e reparos. As atividades de análise e seleção de um método de elevação envolvem a pesquisa e organização de várias informações relativas ao reservatório, ao projeto do poço e às características dos fluidos que serão produzidos, além das considerações de especialistas envolvidos com a produção dos poços. O presente trabalho procura reunir estas informações e sistematizar os diferentes parâmetros envolvidos na análise e seleção de métodos de elevação, e propõe uma metodologia utilizando conceitos da lógica nebulosa, que possa simular o processo de avaliação realizado por especialistas ao considerar o contexto de produção existente / Abstract: The evaluation of artificial lift methods for a given field application represents an important step in the oil production management. There are some advantages and disadvantages for each of the technology applied, covering a number of different attributes such as well design, equipment installation and reability, capital costs, operation and maintenance practices. The activities of evaluation and selection demands research and organization in order to identify the necessary information from the reservoir, fluids and well design which will help the experts to decide. This work aims to set a artificial lift evaluation methodology which can be able to simulate the expert knowledge using fuzzy set and fuzzy logic theory / Mestrado / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientadores: Fernando de Almeida França / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:04:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Estevam_Valdir_D.pdf: 11356344 bytes, checksum: 13e102eea46c4503e7a6aa8283fa67a9 (MD5) Previous issue date: 2002 / Doutorado

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-22T07:33:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paternost_GuilhermeMiranda_M.pdf: 4957872 bytes, checksum: 34efcf3e5536aa84d89fa2b289df6cee (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O bombeio centrífugo submerso (BCS) é o segundo método de elevação artificial mais utilizado em poços de petróleo no mundo. Nestes poços, o equipamento está sujeito à influência de fluidos viscosos e à presença de gás livre, os quais impactam significativamente seu desempenho já que este é resultado da dinâmica de fluidos nos impelidores e difusores da bomba. Historicamente, devido ao escoamento de gás e de fluidos viscosos se tratarem de situações distintas, as maiorias dos estudos realizados analisam estes fenômenos separadamente vistos a complexidade e particularidades existentes de cada. O objetivo deste trabalho é a realização de um estudo experimental de avaliação do desempenho de uma bomba centrífuga sob os dois fenômenos, onde foi mensurado o impacto e a interação das principais variáveis que afetam seu desempenho. Para isto, foi construída uma bancada experimental constando de uma bomba centrífuga do tipo voluta, permitindo medir seu desempenho com água e fluido viscoso juntamente com os efeitos de fração de vazio, diâmetro de bolha e pressão de entrada. Foi também avaliada uma proposta existente de mapeamento do comportamento de uma bomba centrífuga operando com escoamento monofásico em função de números adimensionais que traduzem os efeitos combinados da viscosidade e da rotação. Foram sugeridas modificações e correlações baseadas nesta proposta e seus resultados comparados aos dados experimentais obtidos / Abstract: The Electrical Submersible Pumping (ESP) is the second most commonly used artificial lift method worldwide, being responsible for the highest amount of total fluids produced (oil and water). In wells using this method, the equipment may be subjected to viscous fluids and free gas flow, both affecting pump performance since it is a result of the fluid dynamics inside its impellers and diffusers. Generally, since the presence of free gas and liquid viscosity are independent phenomena, most studies so far have examined their effect separately due to their complexity. The purpose of this experimental study is to take another step towards understanding the performance of a centrifugal pump under these two phenomena, measuring the impact of the main variables involved. A testing rig consisting of a centrifugal pump of volute type was built, where its performance was measured with the varying effects of viscosity, void fraction and rotational speed / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Analiza y predice los costos más rentables de una bomba centrifuga y así poder seleccionar el mejor equipo de bombeo a través del análisis de los costos de energía, operación y de mantenimiento. Este análisis ayudó a la empresa Aceros Arequipa a reducir drásticamente los costos de energía y a maximizar las eficiencias en el sistema de bombeo del cuarto de bombas de la planta de instalación. También ayuda a evaluar los proyectos de sistemas de bombeo en función de los consumos de energía. En la actualidad cerca del 20% de la energía que se genera a nivel mundial se gasta en sistemas de bombeo, y en promedio, ciertas plantas industriales, disponen entre el 25 y el 50% de la energía total que consumen, en dichos sistemas. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Explica el completo proceso de selección, configuración y ejecución de la selección de un equipo de bombeo turbina vertical para una aplicación real a la que se enfrentan muchos profesionales de los departamentos de mantenimiento y proyectos día a día en las unidades mineras del país. El Perú con su diversidad de pisos altitudinales y climas poseen cuerpos de agua los cuales se encuentran en las inmediaciones de las unidades mineras para ser aprovechadas por dichas entidades en sus procesos de producción. La selección de una bomba encierra varios pasos que los iremos analizando y explicando en este trabajo monográfico. Se tuvo en cuenta la aplicación a la cual nos enfrentamos, las propiedades físico - químicas del fluido a bombear, la cantidad expresado en volumen por unidad de tiempo necesario para satisfacer los procesos mineros, el cálculo mediante modelos matemáticos para hallar la altura dinámica total que es expresado en metros de columna de agua, la potencia absorbida para movilizar ese volumen de fluido a la altura dinámica total, el material de las partes hidráulicas del equipo, etc. Teniendo en cuenta todas las variables de la curva del sistema de bombeo. El propósito fue seleccionar el equipo idóneo en todo el sentido de la palabra, en eficiencia del equipo, en menor consumo de energía, en menor desgaste de piezas, que entreguen el caudal establecido teniendo en cuenta la potencia efectiva con respecto a la altura sobre el nivel del mar. En el mercado actual es primordial contar con un equipo que sea bueno, eficiente y que represente un ahorro o un retorno de inversión corto para tenerlo en cuenta, esto se consigue con una eficiencia alta en el equipo. En este medio los equipos más eficientes en bombas centrífugas son los equipos turbina vertical, y por su versatilidad son uno de los equipos más usados por la industria minera en nuestro país. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Aplica los conocimientos teóricos de mecánica de fluidos sostenidos con la experiencia en campo y aplicando los criterios establecidos en la normatividad Peruana las cuales en sus diferentes ámbitos hacen mención a las normas NFPA en los capítulos relacionados a protección contra incendios. En protección contra incendio en la parte relacionada a la extinción a base de agua se tiene tres elementos principales, la reserva o almacenamiento de agua, el sistema de bombeo y la red de tuberías, la buena combinación entre los tres nos puede dar la confiabilidad y sobre todo la efectividad que todo sistema requiere. Se centró en el sistema de bombeo y con esto nos enfocaremos en la selección, instalación, puesta en marcha y pruebas de las bombas contra incendio. Desde el punto de vista de cálculos de ingeniería el principal trabajo es seleccionar el punto de operación de la bomba, esto implica realizar medidas y cálculos para encontrar el caudal y la presión del equipo. Para encontrar el caudal, la ingeniería se basa en el estudio de riesgo donde se realizan muchos análisis como zonas a proteger, materiales a proteger, rutas de evacuación, zonas de mayor demanda de agua, etc. La presión es determinada en base a cálculos hidráulicos donde se tendrá en cuenta la presión requerida en el punto hidráulico más desfavorable, caudal, velocidades máximas permitidas, tipo de tubería, entre otros. La selección también implica ver las condiciones del lugar, la altitud, temperatura ambiente, las condiciones eléctricas disponibles, el tipo de agua a usar, el área y las zonas de acceso del lugar de instalación, costos, esto con el fin de determinar el tipo y materiales de la bomba, el tipo de motor y el grado de protección de sus controladores. Para la instalación se cuenta con la norma NFPA20 donde da los lineamientos y criterios mínimos que se debe seguir durante este proceso, con la finalidad de minimizar posibles causas de fallo del sistema de bombeo causado por una mala instalación. Dado que por su función estos tipos de bomba se convierten en Equipos de Seguridad entonces la puesta en marcha, inspección y pruebas de operación cumplen un papel muy importante dentro de un sistema contra incendio y las cuales también se tendrá que regir bajo los criterios de la NFPA cuyos pasos también lo veremos más adelante. A partir de estos pasos se ha llegado a conclusiones muy interesantes sobre el efecto que tiene este equipo en la protección a la vida y a la propiedad. / Trabajo de suficiencia profesional