Orientador: Evaldo Miranda Coiado / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-27T19:20:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soldera_PauloEduardodosSantos_M.pdf: 6673990 bytes, checksum: 24e40e395beaafaa7bb5a785e84f69a2 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A perda de carga, de misturas sólido-líquidas escoando em condutos forçados horizontais no regime heterogêneo, pode ser calculada, conhecendo-se um parâmetro adimensional «I» de transporte de sedimento. Este adimensional depende: da velocidade média do escoamento, da densidade relativa e do tamanho dos grãos sólidos, do diâmetro do conduto, e de uma constante determinada experimentalmente (KD). Dentro da literatura sobre o assunto, a constante KD assume diversos valores, dependendo do autor, o que deixa dúvidas se realmente ela é uma constante. Para a mistura água-areia, calculou-se os valores de KD, que se trata de um parâmetro que depende da vazão do escoamento, do diâmetro dos sólidos e da concentração da mistura, e não uma constante como se encontra na literatura. Para a mistura água-calcário, não se pode obter valores coerentes para KD. Esse comportamento atípico deve-se ao pequeno diâmetro representativo desse sólido. Foi desenvolvido uma equação para calcular o fator de atrito f da Fórmula Universal de Perda de Carga, de forma que se possa dimensionar uma tubulação de recalque para transporte dessa mistura / Abstract: The head loss of solid-liquid draining mixtures in horizontal forced conduits in the heterogeneous regimen, can be calculated by knowing a parameter «I» of adimensional sediment carrier. This adimensional depends on the draining average speed, on the relative density and the solid grain size, on the conduit diameter, and on experimentally determined constant (KD). In this subject literature, constant KD assumes diverse values, depending on the author, what it means that it is not sure it is really a constant. For the mixture water-sand, one calculated the values of KD, that if deals with a parameter that depends on the outflow of the draining, of the diameter of solids and the concentration of the mixture, and not a constant as if it finds in literature. For the watercalcareous mixture, it is impossible to get coherent values for KD. This atypical behavior is due to the small representative diameter of this solid. An equation was developed to calculate the attrition factor f of the Head Loss Universal formula, on such way it can measure a stresses tubing to carry this mixture / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-11T18:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_FernandoFabris_M.pdf: 2246872 bytes, checksum: 214594df4e03b6e7638cc0a23a757366 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: As empresas de petróleo, através de seu segmento de exploração e produção - E&P - têm buscado o'aproveitamento das reservas de óleos. pesados, delimitando-as e produzindo-as de forma economicamente viável. Nessa busca, a atividade de Elevação e Escoamento tem o papel de viabilizar a movimentação desses óleos através de linhas e dutos. Um óleo é geralmente denominado pesado quando sua densidade é maior que 934 kg/m3, ou seja, seu grau API é inferior a 20, e sua viscosidade maior que 100 cP em condições de reservatório, características que dificultam sua movimentação e processamento primário. Este trabalho investiga o escoamento trifásico de misturas de óleo pesado cru com ar e água em um tubo vertical de vidro, em proporções variadas das três fases, no qual a água é injetada de forma a impedir o contato do óleo com a parede e reduzir o atrito (sistema core-flow). Para cada trio de vazões lidas nos correspondentes rotâmetros, determinou-se o padrão de escoamento com o auxílio de uma câmera de filmagem rápida (1000 quadros/segundo), e mediu-se o gradiente de pressão por meio de um transdutor diferencial de pressão. Os resultados são apresentados na forma de mapas de fluxo baseados nas velocidades superficiais e gráficos de gradiente de pressão total, possibilitando algumas comparações e interpretações. A principal conclusão aponta para a grande viabilidade da técnica de escoamento proposta. / Abstract: The oil companies, by their Exploration and Production departments (E&P), have worldwide sought viable means of recovery and prQduction of heavy oil fields, so as to aggregate and delimit those reserves in order to provide the highest revenues. In this search, the role of elevation and flow is to supply an adequate transport for these oils through lines and ducts. An oil is generally considered to be 'heavy' whenever its density is higher than 934 kg/m3 (i.e. API degree lower thari 20) and its viscosity is higher than 100 cP at reservo ir conditions; these features make it difficult their transportation and primary processing. In this work the threephase flow of a heavy crude oil, air and water in a vertical glass pipe, at several combinations of flow rates, is investigated, in which water is injected so as to avoid oil-wall contact and reduce friction (core-flow system). For each trio offlow rates read at the correspondent rotameters, the flow pattem was determined using a high speed camera (1000 ftames/second), and the pressure gradient was provided by a differential pressure transducer. The results are presented in flow maps based on superficial velocities and total pressure gradient 'plots, allowing some comparisons and interpretations. The main conclusion indicates the great viability of the proposed flow technique. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elaine Fernandes Celestino.pdf: 955657 bytes, checksum: 7c921271dc48399794b36854a7c8ca6d (MD5) Previous issue date: 2011-08-19 / Fundação Parque Tecnológico Itaipu / The increase in road construction associated with urbanization can result in habitat fragmentation and loss of fish populations in streams. In this study, we document aspects of reproductive biology and the degree of animal welfare in three species of the genus Astyanax, through analysis of the upstream and downstream sections (above and below) in two distinct forms of culvert (square and circular) in two streams second order tributaries of the Paraná River. For attributes such as reproductive gonadosomatic ratio, diameter of oocytes and fertility did not differ between the sections of the culvert studied. However, the standard length, sex ratio, gonad maturation stages and the condition factor showed significant differences for the species. Be deduced that the species A. altiparanae presents best adapted to the harsh conditions of the culvert and can possibly accomplish movements upstream and downstream of the different types of culvert. While for A. paranae and A. fasciatus results suggest that these species are affected by the culvert e may restrict or hinder movement. / O aumento da construção de estradas associada com a urbanização pode resultar em fragmentação de habitat e perda de populações de peixes em riachos. Neste estudo, documentamos aspectos da biologia reprodutiva e o grau de bem estar animal de três espécies do gênero Astyanax, através da análise dos trechos de montante e jusante (acima e abaixo) de duas formas distintas de tubulação (quadrada e circular), em dois riachos de segunda ordem afluentes do Rio Paraná. Para os atributos reprodutivos tais como Relação gonadossomatica, diâmetro médio do ovócito e fecundidade não apresentaram diferenças entre os trechos das tubulações estudadas. No entanto o comprimento padrão, proporção sexual, estádios de maturação gonadal e o fator de condição apresentaram diferenças significativas para as espécies entre os trechos das tubulações. Podendo inferir que a espécie A. altiparanae apresenta-se melhor adaptada as condições adversas da tubulação, podendo possivelmente realizar os movimentos de montante e jusante das diferentes formas de tubulação. Enquanto que para A. paranae e A. fasciatus os resultados obtidos sugerem que estas espécies são afetadas pela tubulação podendo restringir ou prejudicar sua movimentação.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência do efeito da corrosão no comportamento geotécnico de condutos enterrados através da utilização de ensaios em modelos reduzidos. Foram empregados diferentes padrões de corrosão, em que se variou o grau e a localização da corrosão. Os resultados do trabalho mostram as localizações mais danosas à estrutura, correlacionando resultados dos tubos corroídos com os de tubos intactos. O duto danificado desencadeou um carregamento assimétrico que deve ser considerado para a prevenção de possíveis deslocamentos. Finalmente, o trabalho avalia a influência conjunta da corrosão e da flexibilidade do conduto no comportamento mecânico das tubulações enterradas. De modo a permitir comparações para averiguar a validade do modelo laboratorial adotado, utilizaram-se simulações numéricas, que possibilitam o estudo do problema de forma mais abrangente. / This work evaluates the influence of corrosion effect on the geotechnical behavior of underground conduits. Small-scale tests were carried out on two different types of pipes, in which the degree and location of the corrosion were changed. The results show the most harmful corrosion locations relative to the intact conduits. The damaged conduits built in and located under asymmetric condition behave as if they were subjected to an asymmetric loading condition and this must be considered to the prevention of possible displacements. Finally, the work evaluates the joined influence of the corrosion and conduit\'s flexibility on the mechanical behavior of underground pipelines. To allow comparisons to inquire the validation of the adopted laboratorial model, numeric simulations were used, which enable the study of the problem considering other corrosion layouts.

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trevisan_FranciscoExaltacao_M.pdf: 3270691 bytes, checksum: fe9889927a406d7a231ce2e2e37eb5cc (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Considerados de grande importância na indústria de petróleo, os óleos pesados constituem grande parte da reserva nacional, e mundial, a ser explotada e produzida. Devido a dificuldades associadas às características desfavoráveis deste tipo de óleo, como viscosidade e densidade, tem-se procurado métodos que viabilizem economicamente sua produção e transporte. Uma dessas técnicas é o core flow, que consiste basicamente na injeção lateral de pequenas quantidades de água junto ao óleo para que a primeira lubrifique o escoamento. Entretanto com a queda de pressão ao longo da tubulação, é inevitável que haja o desprendimento do gás inicialmente em solução no petróleo, o que altera as características do escoamento bifásico óleo pesado-água. Neste trabalho foram feitos testes experimentais para obter diversas informações sobre os padrões de fluxo em escoamento horizontal e as queda de pressão correspondentes. Foram elaborados mapas de fluxo onde se encontram os diversos padrões observados para cada trio de vazões de cada fase escoada. Os gradientes de pressão obtidos foram apresentados em forma de cartas e também comparados com outros tipos de fluxo, para melhor avaliar o comportamento das perdas de carga. Além disso, foi elaborado uma correlação matemática que prevê o gradiente de pressão estimando uma viscosidade equivalente do fluxo trifásico. A presença do gás aumentou o gradiente de pressão, porém o método de injeção de água para o transporte de óleos pesados provou ainda ser eficaz / Abstract: Considered to be of great importance to the oil industry, heavy oils represent a significant part of national, and worldwide, unexploited reserves. Do to the difficulties associated with the unfavorable characteristics ofthis type of oil, such as viscosity and density, heavy oil economic production and transportation techniques are being studied. One of these methods is the core flow, which consists on the lateral injection offew amounts ofwater that lubricates the oil flow. However, the pressure drop along the tube makes the gas dissociation inevitable, which wiIl alter the oil-water flow characteristics. This work presents an experimental study done to obtain more information on horizontal three-phase flow pattems and the corresponding pressure drop. Flow maps were developed, where the observed pattems were related to its corresponding superficial velocity trios. The obtained pressure gradients are presented in graphic forms and compared to other flow types, for a better evaluation of its behavior. A mathematical correlation that predicts the pressure loss by estimating an equivalent viscosity was also developed. Despite the pressure gradient increase, caused by the gaseous phase, the technique of water injection for the transport ofheavy oil has still proven to be efficient / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

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

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência do efeito da corrosão no comportamento geotécnico de condutos enterrados através da utilização de ensaios em modelos reduzidos. Foram empregados diferentes padrões de corrosão, em que se variou o grau e a localização da corrosão. Os resultados do trabalho mostram as localizações mais danosas à estrutura, correlacionando resultados dos tubos corroídos com os de tubos intactos. O duto danificado desencadeou um carregamento assimétrico que deve ser considerado para a prevenção de possíveis deslocamentos. Finalmente, o trabalho avalia a influência conjunta da corrosão e da flexibilidade do conduto no comportamento mecânico das tubulações enterradas. De modo a permitir comparações para averiguar a validade do modelo laboratorial adotado, utilizaram-se simulações numéricas, que possibilitam o estudo do problema de forma mais abrangente. / This work evaluates the influence of corrosion effect on the geotechnical behavior of underground conduits. Small-scale tests were carried out on two different types of pipes, in which the degree and location of the corrosion were changed. The results show the most harmful corrosion locations relative to the intact conduits. The damaged conduits built in and located under asymmetric condition behave as if they were subjected to an asymmetric loading condition and this must be considered to the prevention of possible displacements. Finally, the work evaluates the joined influence of the corrosion and conduit\'s flexibility on the mechanical behavior of underground pipelines. To allow comparisons to inquire the validation of the adopted laboratorial model, numeric simulations were used, which enable the study of the problem considering other corrosion layouts.

O procedimento de dimensionamento de uma linha lateral de microirrigação necessita avaliar com precisão as perdas de carga distribuídas na tubulação e as perdas de carga localizadas nas inserções dos emissores com os tubos. Estas perdas localizadas podem ser significativas quando comparadas com as perdas de carga totais, devido ao grande número de emissores instalados ao longo da linha lateral. Este trabalho reporta os resultados de um experimento sobre perda de carga distribuída, fator de atrito e perda de carga localizada em conexões de emissores &#34;on-line&#34; em tubos de polietileno de pequeno diâmetro. Foram utilizados cinco tubos com diâmetros internos de 10,0 mm, 13,0 mm, 16,3 mm, 17,4 mm e 19,7 mm. O experimento foi conduzido para números de Reynolds no intervalo de 5000 a 68000, obtidos pela variação da vazão nos tubos, a uma temperatura média da água de 20 &#177; 2 &#176;C. Os resultados foram analisados e concluiu-se que o fator de atrito f da equação de Darcy-Weisbach pode ser estimado com c = 0,300 e m = 0,25. A equação de Blasius com c = 0,316 e m = 0,25 mostrou-se conservadora na estimativa do fator de atrito, porém esse fato não constitui limitação para sua utilização em projetos de microirrigação. As análises mostraram que as duas equações proporcionam estimativas de f com pequeno desvio médio (5,1%). Para um dado conjunto tubo-conexão o coeficiente de carga cinética (KL) foi praticamente independente do número de Reynolds, para R>20000, sugerindo que cada conjunto tubo-conexão pode ser caracterizado por um valor médio de KL. Para desenvolver um procedimento de estimativa de KL, a geometria da conexão entre o emissor e o tubo foi caracterizada por um índice de obstrução IO, que depende da razão (r) entre a área da seção transversal do tubo, onde o conector está localizado, e a área da seção transversal do tubo fora do conector. Uma função potência foi ajustada aos pares experimentais (IO, KL). A seleção do modelo é consistente com o fenômeno físico uma vez que KL = 0 para r = 1 (nenhuma obstrução dentro do tubo). Para 5000<R68000 a relação foi KL = 1,23 (IO)0,51 com R2 = 0,9556 e erro padrão do ajuste igual a 0,04245. As diferenças entre os valores de KL estimados e observados são normalmente distribuídas. / Microirrigation lateral design procedure needs to accuratel evaluation of both the pipe head losses and the local losses that are due to the protrusion of emitter barbs into the flow. These local losses, in fact (in relation to the high number of emitters located along the line) can become significant compared to the overall energy loss. On this paper, the results of an experimental study on the pipe head losses, friction factor and head local losses for small-diameters polyethylene pipes are reported. The experiment was carried out using a range of Reynolds number between 5000 to 68000, obtained by varying discharge at 20 &#177; 2 &#176;C water temperature, with a internal diameter pipes of 10,0 mm, 13,0 mm, 16,3 mm, 17,4 mm and 19,7 mm. According to the results analysis and experimental conditions the friction factor (f) of the Darcy-Weisbach equation can be estimated with c = 0,300 and m = 0,25. The Blasius equation (c = 0,316 and m = 0,25) gives a conservative estimative of f, although this fact is non restrictive for microirrigationsystem design. The analysis shows that both the Blasius and the adjusted equation parameters allow accurate friction factor estimate, characterized by low mean error (5,1%). For a given pipeconnection system, the fraction KL of kinetic head was practically independent of the Reynolds number, for R>20000, which suggested that each system can be characterized by the mean value of KL. To derive an estimating procedure of KL, the geometry of the connection between the emitter and the pipe was characterized by the obstruction index IO, which is dependent on the ratio (r) between the pipe cross-section area corresponding to the section in which the emitter is located, and the pipe cross-section area. A power relationship was then fitted to the experimental IO, KL data pairs. The selection form of thr relationship is consistent with the physical phenomenon since it estimates KL = 0 for r = 1 (no obstruction into the pipe). For 5000<R<68000 the relationship was KL = 1,23 (IO)0,51 with R2 = 0,9556 and standard fit error equal to 0,04245. The differences between KL observed values and the calculated ones are normally distributed.

Carregamentos transientes termo hidráulicos do tipo Steam Hammer são eventos comuns em sistemas de tubulações de vapor com grandes potenciais de catástrofes em plantas de geração de energia. Uma vez iniciado o evento, ondas de pressões são geradas com amplitudes, geralmente, de grande magnitude ocasionando altas pressões no sistema, ruídos, deformações, fadiga, com possibilidade de danos materiais e econômicos e em casos extremos fatalidades. Os procedimentos da indústria para análise deste tipo de sistema consistem realização de análises estáticas equivalentes ou análise de espectro de resposta com carregamentos caracterizados por meio de métodos analíticos baseados em hipóteses simplificadoras do fluido e fluxo. Neste trabalho é proposta a analise de sistema de tubulações por meio do método de integração numérica com superposição modal e carregamento caracterizado por método numérico com base no método das características. Comparações foram efetuadas entre os resultados obtidos pela metodologia proposta e os procedimentos da indústria, demonstrando que, dado ao alto grau de conservadorismo, os procedimentos da indústria acarretam em superdimensionamento de estruturas e tubulações ocasionando custos adicionais de projeto, sendo a otimização do projeto obtida aplicando-se a metodologia proposta no trabalho. / Steam Hammer is a common transient thermo hydraulic event in steam piping systems with potential to cause serious damages in power generation plants. It generates pressure waves, generally of great amplitude and magnitude, causing high pressures in the system, associated with noise, with possible material and economic damages and, in extreme case, even fatalities. Industry procedures for analysis of these events consists of performing equivalent static analysis, or response spectrum analysis, with transient loadings calculated by analytical methods based on assumptions of fluid and flow. This paper proposes a new methodology for the piping system analysis by the numerical integration method with modal superposition and transient loadings calculated by a numerical method based on the method of characteristics. Comparisons were made between the results obtained by the proposed methodology and the stablished industry procedures, confirming that, due to the high degree of conservatism, industry procedures can lead to additional cost to the design, with the optimization of the design being obtained by applying the methodology proposed in this paper.

Carregamentos transientes termo hidráulicos do tipo Steam Hammer são eventos comuns em sistemas de tubulações de vapor com grandes potenciais de catástrofes em plantas de geração de energia. Uma vez iniciado o evento, ondas de pressões são geradas com amplitudes, geralmente, de grande magnitude ocasionando altas pressões no sistema, ruídos, deformações, fadiga, com possibilidade de danos materiais e econômicos e em casos extremos fatalidades. Os procedimentos da indústria para análise deste tipo de sistema consistem realização de análises estáticas equivalentes ou análise de espectro de resposta com carregamentos caracterizados por meio de métodos analíticos baseados em hipóteses simplificadoras do fluido e fluxo. Neste trabalho é proposta a analise de sistema de tubulações por meio do método de integração numérica com superposição modal e carregamento caracterizado por método numérico com base no método das características. Comparações foram efetuadas entre os resultados obtidos pela metodologia proposta e os procedimentos da indústria, demonstrando que, dado ao alto grau de conservadorismo, os procedimentos da indústria acarretam em superdimensionamento de estruturas e tubulações ocasionando custos adicionais de projeto, sendo a otimização do projeto obtida aplicando-se a metodologia proposta no trabalho. / Steam Hammer is a common transient thermo hydraulic event in steam piping systems with potential to cause serious damages in power generation plants. It generates pressure waves, generally of great amplitude and magnitude, causing high pressures in the system, associated with noise, with possible material and economic damages and, in extreme case, even fatalities. Industry procedures for analysis of these events consists of performing equivalent static analysis, or response spectrum analysis, with transient loadings calculated by analytical methods based on assumptions of fluid and flow. This paper proposes a new methodology for the piping system analysis by the numerical integration method with modal superposition and transient loadings calculated by a numerical method based on the method of characteristics. Comparisons were made between the results obtained by the proposed methodology and the stablished industry procedures, confirming that, due to the high degree of conservatism, industry procedures can lead to additional cost to the design, with the optimization of the design being obtained by applying the methodology proposed in this paper.