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[en] CRITICAL ANALYSIS OF THE COGENERATION PLANT PERFORMANCE / [pt] ANÁLISE CRÍTICA DO DESEMPENHO DE PLANTAS DE COGERAÇÃO

LUIZ GUSTAVO DO VAL 25 May 2016 (has links)
[pt] No presente trabalho, foi desenvolvido uma metodologia teórico-experimental para a avaliação de plantas de cogeração, incluindo o confronto com os dados dos fabricantes dos equipamentos, a análise de incerteza de medição dos principais parâmetros e a análise termoeconômica. Como resultado, o trabalho visa apresentar critérios mais otimizados para especificação e operação de sistemas de cogeração. Para o seu desenvolvimento, foram analisadas a planta da Companhia Cervejaria Brahma, localizada em Campo Grande, RJ, que é constituída de três turbinas a gás de 4,90 MW acopladas a três caldeiras de recuperação que utilizam Pós-Queima, com capacidade nominal de até 36000 kg/h, cada uma, e a planta do Parque Gráfico do InfoGlobo, localizada na rodovia Washington Luis, Duque de Caxias, RJ, que é constituída de dois motores alternativos de combustão interna de 2,90 MW, duas caldeiras de recuperação e um chiller de absorção de 800 TR s. Para a Companhia Cervejaria Brahma, foi utilizado a metodologia do balanço de massa das reações químicas, usando as medições das emissões e da composição do gás natural na planta, para obtenção da vazão mássica do ar admitido pela turbina e, consequentemente, a vazão mássica dos gases de exaustão. Essa metodologia foi empregada devido a não existência de um medidor de vazão de ar nas turbinas, que é um parâmetro essencial para avaliação do desempenho da planta. Esta metodologia também foi empregada, para a avaliação das caldeiras de recuperação que utilizam queima adicional de combustível. Foi realizada, também, a análise de incertezas dos resultado de desempenho obtidos na planta, de modo a identificar problemas operacionais como, o economizador sujo da caldeira de recuperação. Também, pode-se ver verificar, que o aproveitamento global do combustível utilizado, para geração de energia elétrica e térmica pelo lado da água foi inferior ao aproveitamento deste, para geração de energia elétrica e térmica pelo lado dos gases. A menor diferença encontrada destes valores na escala percentual, foi de 6 porcento. Como esta diferença não é desprezível, chega-se à conclusão que a medida do desempenho da planta de cogeração deve ser feito com base na energia térmica transferida para a água, e não a que é transferida dos gases, como normalmente é feito, sem levar em consideração as perdas térmicas. Por fim, foi realizado uma análise técnico-econômica da utilização dos equipamento empregados na planta, com a finalidade de determinação de custo-benefício. Para o Parque Gráfico do InfoGlobo, foi realizada uma simulação do desempenho dos equipamentos utilizados nesta planta, devido a impossibilidade de se obter dados experimentais em determinados pontos da planta. Para isto, foram utilizados dados de projeto dos equipamentos, admitindo que estes pouco variam com as condições ambientais. Desta forma, não foram realizadas as análises de incertezas dos resultados encontrados. Com a metodologia empregada, pôde-se identificar problemas operacionais como o fato de que a bomba da água de alimentação de caldeira, estar fora doe seu ponto de projeto. De um modo geral, o percentual de aproveitamento da energia do combustível varia muito durante o dia, indicando um acoplamento insatisfatório entre a demanda e oferta de energia. Foi desenvolvido um modelo computacional, para a simulação da turbina a gás de eixo duplo THM 1203 Hispano Suiza, modo a obter todos os parâmetros essenciais que possam ser utilizados para o projeto de sistemas de cogeração. É previsto neste modelo a operação em cargas parciais com a variação das condições ambientais. / [en] A theoretical-experimental methodology was developped in this work for evaluating the performance of cogeneration plants, including the data comparison with manufacturer specifications, uncertainty analysis of main parameters and thermoeconomic analysis. As a result, this work aims the establishment of an optimized criteriumfor especifying and operating cogeneration systems. Two existing cogeneration plants were analyzed in this work, (a) Companhia Cervejaria Brahma, located in Campo Grande, RJ, consisting of three 4,90 MW gas turbine generators, three heat recovery boilers, including after burners, with a nominal capacity of 36000 kg/h of steam, each one, and (b) Parque Gráfico do InfoGlobo, located in the Wshington Luis Highway, Duque de Caxias, RJ, consisting of two 2,90 MW reciprocating engine gas generators, two heat recovery boilers and 800 TR absorption chiller. A chemical reaction mass balance methodologywas used in the BRAHMA plant.It uses the measurement of pollutant emissions and natural gas compositionfor estimating the turbine inlet air and exhaust gas flow rates, which are important for evaluating the plant performance. Thei methodology was preferred due to the fact that no air and exhaust gas flow rate measurement instrument was installed in the plant, which is usually the case. This methodology was also used for evaluating the performance of heat recovery boilers with after burners. An uncertainty analysis procedure was developed and used to identify operational problems like fouling, reducing the effectiveness of the heat recovery economizer. One of the main results of this work was the fact that as least a 6 percentual point difference between the gas and the steam sides was measured for the overall fuel chemical energy usage, demonstrating the need of a more careful analysis of component performance for designing and specifying a cogeneration plant, which takes into account the heat losses. Thus, one suggests that the heat transfer to the water be specified, rather than the one from the hot gases. A technical-economic analysis of the plant was carried on, and its cost-benefit determined. Due to difficuties in obtaining experimental data, a simulation procedure had to be used for analyzing the performance of the InfoGlobo plant. Design data for several equipments were used in the calculations, supposing that they do not vary too much with ambient conditions. Thus, the uncertainty analysis was not carried on. The used methodology identified the fact that the boiler feedwater pump was not operating in the design point. In a general way, it was observed that the overall fuel chemical energy usage varies too much along the day, indicating a mismatching between load and energy supply. Finally, as a tool for the plant analysis, a computational model was developped for estimating the cogeneration plant component parameters, to be used for design purposes. Partial load operation of the turbines is contemplated in this model, as a function of ambient conditions.
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[en] METROLOGICAL ANALYSIS OF THE PERFORMANCE OF LIQUID FLOWRATE ULTRA-SONIC METERS AS A DIAGNOSTIC FOR CALIBRATION, INSTALLATION AND OPERATION / [pt] ANÁLISE METROLÓGICA DO DESEMPENHO DE MEDIDORES ULTRA-SÔNICOS DE VAZÃO DE LÍQUIDOS COMO DIAGNÓSTICO DE CALIBRAÇÃO, INSTALAÇÃO E OPERAÇÃO

HELMITOM APARECIDO DA SILVA 28 October 2008 (has links)
[pt] Medidores ultra-sônicos de vazão de líquidos têm sido utilizados cada vez mais em medições fiscais devido à sua baixa incerteza de medição. Esse medidor utiliza a metodologia do tempo de trânsito, o relacionamento entre a velocidade medida e a vazão do escoamento se dá através da garantia de um perfil conhecido de escoamento, normalmente o perfil denominado de completamente desenvolvido. Como na prática existem distorções deste perfil, o uso de vários feixes acústicos pode compensar as discrepâncias, fazendo com que a medição de vazão tenha uma incerteza mais baixa. O Regulamento Nacional, apresentado pela ANP junto com o INMETRO, estipula que os medidores fiscais de vazão de líquidos devem ser calibrados pelo menos a cada 60 dias, a menos que o histórico de medição com os mesmos demonstre que outro intervalo entre calibrações é factível. Recentemente, foi proposto para o medidor ultra- sônico de 5 canais, um intervalo maior (4 anos), associado à garantia de desempenho do medidor e da manutenção do perfil do escoamento entre calibrações. Desse modo, o objetivo desse trabalho é a comprovação experimental de que o diagnóstico de medição e de manutenção do perfil de escoamento é uma ferramenta importante para a garantia de que a vazão de líquido está sendo medida corretamente e dentro dos critérios de medição fiscal estipulados pela legislação em vigor. Para tal, um sistema de aquisição de dados foi acoplado ao medidor ultrasônico de 05 canais, sendo então o medidor calibrado em dois laboratórios acreditados pelo INMETRO e pertencentes à Rede Brasileira de Calibração, respectivamente com água e óleo mineral registrando estes valores de referência, utilizados também para uma comparação entre as características metrológicas dos dois laboratórios. A seguir, o medidor foi instalado numa plataforma, demonstrando que as características metrológicas eram preservadas após sua instalação. Finalmente, um dia de produção da plataforma de origem do medidor foi monitorado, obtendo-se informações sobre a confiabilidade das medições e de sua incerteza. / [en] Ultrasonic flowmeters of liquids have been used each more time in fiscal measurements due to it low uncertainty of measure. That meter uses the methodology of transit time, the relationship between the measured speed and the flow was made through the warranty of flow profile, usually denominated profile of completely developed. As in practice distortions of this profile exist, the use of several acoustic bunches can compensate the discrepancies, doing with that the flow measurement has a lower uncertainty. The Oficial Document of ANP/INMETRO determinated that the fiscal flowmeters of liquids should be calibrated at least every 60 days, unless the measurement report demonstrate that other interval among calibrations is feasible. Recently, a larger interval was proposed for the ultrasonic flowmeter of 5 channels (4 years), associate to the warranty of acting of the meter and of the maintenance of the flow profile among calibrations. The aim of this work is the proof experimental that the measurement diagnosis and maintenance of flow profile is an important tool for the warranty that the liquid flow is being measured correctly and inside of the requirements of fiscal measurement determinated by the actual legislation. This way, a system of acquisition of data was coupled to the ultrasonic flowmeter of 5 channels, then the meter calibrated in two laboratories certified by INMETRO and belong Brazilian Calibration Network, respectively with water and mineral oil registering these reference values, also used for a comparison among the metrological characteristics of the two laboratories. After, the meter was install in a platform, demonstrating that the metrological characteristics was maintains after it installation. Finally, a day of production of the platform was monitored, being obtained information about the reliability of the measurements and of it uncertainty.
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[en] FRICTION COEFFICIENTS OF SUBCHANNELS AND FLOW DISTRIBUTION IN HEXAGONAL ARRANGEMENTS OF BARS WITH HELICOIDAL SPACERS / [pt] COEFICIENTES DE ATRITO DE SUBCANAIS E DISTRIBUIÇÃO DO ESCOAMENTO EM ARRANJOS HEXAGONAIS DE BARRAS COM ESPAÇADORES HELICOIDAIS

MAURO BLOCH 10 October 2011 (has links)
[pt] O núcleo de um reator rápido, tipo LMFBR, é composto de feixes hexagonais de barras de arranjo triangular com espaçadores helicoidais. Neste trabalho, foi feita uma análise hidráulica dos subcanais lateral e de canto, que juntamente com o interno, compõem o feixe. Foram realizadas medidas de queda de pressão, vazão e temperatura para o escoamento de água, nos dois tipos de subcanais, isolados geometricamente. Desta forma, obteve-se, a variação do fator de atrito, como função do número de Reynolds, bem como a razão entre os fatores de distribuição do escoamento, para os subcanais, lateral e de canto. Os parâmetros geométricos utilizados foram: diâmetro de barra 10,4 mm e 8,01 mm, passo axial 160 mm e 80 mm, faixa de número de Reynolds de 100 a 30.000. / [en] The core of LMFBR type fast reactors, is composed by hexagonal pin bundles arranged in triangular arrays with helicoidal spacers. In this work, a hidraulic analysis has been carried on for the edge an the corner subchannel flows. Pressure drop, flow and temperature measurement purpose. Thus, the friction and the flow split factors, as function of reynolds number, have been computed for the above flows. The following geometrical parametres were considered: 10,04 mm and 8,01 mm bar diameters, 160 mm and 80 mm axial lead lengths and Reynolds number range from 100 to 30.000.
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[en] ULTRASONIC TECHNOLOGY IN FLOW MEASUREMENT OF INCOMPRESSIBLE FLOW / [pt] TECNOLOGIA ULTRASSÔNICA NA MEDIÇÃO DE VAZÃO EM ESCOAMENTOS INCOMPRESSÍVEIS

ANA LUISA AULER DA SILVA FERREIRA 11 January 2011 (has links)
[pt] O presente trabalho avalia a influência da instalação em medidores de vazão ultrassônicos, utilizando simulação numérica. Foram apresentadas características dos medidores ultrassônicos e questões sobre a configuração da modelagem do escoamento que podem influenciar nos resultados numéricos. Foram descritos os procedimentos utilizados para traçar as linhas e para calcular a velocidade média no medidor e o erro de medição. Foi mostrado o efeito de uma curva, duas curvas no mesmo plano e duas curvas em planos perpendiculares, em medidores ultrassônicos de 1, 2, 3, 4, 5 e 8 canais, com diferentes arranjos. Também foi analisado o efeito de um degrau no resultado do medidor ultrassônico por meio de simulação de medidores 1 a 5 canais e por calibração de medidores de 3 canais. Foram utilizados fatores, calculados pela razão entre a velocidade indicada pelo medidor em um dado local e a velocidade que seria indicada pelo mesmo medidor em escoamento completamente desenvolvido. Logo após uma curva, os fatores para medidores de 1 canal variaram de 0,40 a 1,28; para medidores de 3 canais, de 0,5 a 1,42; e para medidores de 4 e 5 canais, as diferenças chegaram a ultrapassar 10%. A 20D após uma curva, medidores de 2 e 3 canais indicaram fatores de 0,9 a 1,08 e medidores de 4 e 5 canais, fatores de 0,99 a 1,04. Os parâmetros de diagnóstico analisados não se mostraram eficazes e sua utilização não é recomendada. Pela simulação, um degrau convergente de -4% gera diferenças na ordem de 0,3% para medidores de 3 canais e, para degrau divergente de 4%, as diferenças ultrapassam 0,5%. A diferença entre os resultados das calibrações com e sem degrau ficou entre 0,18% a 0,3%. A simulação numérica é uma ferramenta útil na análise dos medidores ultrassônicos e mostrou a sensibilidade desses medidores a variações no perfil de velocidades. / [en] The present work evaluates the influence of the installation in ultrasonic flow meters, using numerical simulation. Ultrasonic meter characteristics and issues about the flow modeling configuration that may influence the numerical results were presented. Procedures used to draw the lines and to calculate the meter mean velocity and the measurement error were described. The effect of one curve, two curves at the same plane and two curves at perpendicular planes at 1, 2, 3, 4, 5 and 8-path meters with different arrangements were shown. Also, the effect of one step at the results of ultrasonic meters was analyzed by the simulation of 1 to 5-paths meters and by the calibration of a 3 path meters. Factors calculated by the ratio between the velocity indicated by the meter in a certain position and the velocity that would be indicated by the meter in a fully developed flow. Just after one curve, the factors for 1-path meters varied from 0.40 to 1.28; for 3-path meters, from 0.5 to 1.42; and for 4 and 5-path meters, the differences were higher than 10%. At 20D downstream of one curve, 2 and 3-path meters indicated factors equal to 0.9 and 1.08; and 4 and 5-path meters, factors equal to 0.99 to 1.04. The diagnostic parameters analyzed were not efficient and their use is not recommended. By the simulation, a convergent step of -4% generates differences about 0.3% for 3-path meters and for a divergent step -f 4%, the differences are higher than 0.5%. The differences between the calibration results with and without steps were from 0.18% to 0.3%. The numerical simulation is a useful tool in the ultrasonic meter analyses and showed the sensitivity of these meters to velocity profile variations.
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[en] TIME SERIES APPLIED TO OPERATION PLANNING OF THE NATIONAL INTERCONNECTED ELECTRIC SYSTEM / [pt] SÉRIES TEMPORAIS APLICADAS AO PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO DO SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL - SIN

MARCELLA LANZETTI DAHER DE DEUS 10 September 2009 (has links)
[pt] A vocação natural do Brasil para a hidroeletricidade fez com que o Sistema Interligado Nacional - SIN fosse desenvolvido com forte predominância de geração de origem hidroelétrica. Entretanto, ao se optar por uma base hidroelétrica há de se lidar com as significativas incertezas associadas às afluências futuras aos rios e, por extensão, a todas as bacias hidrográficas do país. Logo, a estrutura de produção de energia hidroelétrica do Brasil foi concebida de forma a minimizar os riscos associados ao comportamento aleatório das afluências. Para contemplar a estocasticidade das afluências no Planejamento da Operação do SIN, o Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS utiliza uma cadeia de modelos dentre os quais estão contidos o modelo de previsões de vazões determinísticas para o curto prazo, e os modelos de geração de cenários de afluências. Estes modelos fornecem insumos para que os modelos de otimização possam estabelecer as Estratégias e Políticas de Operação para o médio e curto prazo, considerando a volatilidade das afluências. Esta dissertação descreve os processos de séries temporais empregados no modelo de previsões determinísticas para o curto prazo e nos modelos de geração de cenários de afluências para o médio e curto prazo. Além disso, é apresentado um estudo de casos do Planejamento da Operação do SIN que avalia o acoplamento feito entre os modelos de otimização de médio e curto prazo através dos cenários hidrológicos de médio e curto prazo. Com esta análise, é possível verificar como o acoplamento entre os modelos de otimização pode impactar as Estratégias e Políticas de Operação para o médio e curto prazo. / [en] The natural vocation of Brazil for the hydroelectricity made the National Interconnected Electric System – NIS to be developed with strong predominance of hydroelectric origin creation. However, choosing for a hydroelectricity base you have to deal with significant uncertainness associated to the rivers inflows and all hydrographical basins of the country. Therefore, the production structure of Brazilian hydroelectric energy was created to minimize the risks associated to the random behavior of inflows. To contemplate the inflows stochasticity in the operation planning of NIS, the National Operator of the Electrical System - ONS uses a chain of models that contains a model of inflows forecasting for the short term, and a model to generate scenarios of inflows. These models provide inputs for the optimizations model can establish the strategies and policies for the operation of medium and short term, contemplating the volatility of inputs. This dissertation describes the time series processes used in the model of inflows forecasting for the short term and in the models to generate scenarios of inflows for the medium and short term. Moreover, this paper presents a study of cases of Operation Planning of the NIS that analyze the coupling made between the models for optimization of medium and short term through the hydrological scenarios for medium and short term. By this analysis, is possible realize how the coupling between the models of optimization can impact the strategies and policies for the operation of medium and short term.
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[pt] ANÁLISE METROLÓGICA DA APLICAÇÃO DE ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS À MEDIÇÃO DE VAZÃO NA INDÚSTRIA PETROLÍFERA / [en] METROLOGICAL ANALYSIS OF THE APPLICATION OF PIEZOELECTRIC ACCELEROMETERS TO FLOW RATE MEASUREMENT IN THE OIL INDUSTRY

04 November 2021 (has links)
[pt] O objetivo desta dissertação é analisar metrologicamente a aplicação de acelerômetros piezoelétricos à medição de vazão na indústria petrolífera. A motivação deste trabalho é analisar uma técnica de medição de vazão, recentemente desenvolvida, baseada na vibração captada por um acelerômetro ligado à superfície do duto. A metodologia do presente trabalho consistiu em realizar um estudo experimental para obtenção de dados em um laboratório acreditado de calibração de medidores de vazão, estimando-se uma vazão para cada vibração medida, acompanhada por uma análise de incertezas. Os resultados obtidos não estão conformes aos limites aceitáveis do ponto de vista da regulamentação para aplicação em medição de vazão na indústria petrolífera, no que se refere à medição fiscal e à medição para apropriação, segundo o Regulamento Técnico de Medição de Petróleo e Gás Natural (RTM). Contudo, a aplicação de acelerômetros ainda mostra-se oportuna à medição de vazão na indústria petrolífera, apesar da incerteza encontrada não adequar-se à regulamentação vigente para o setor, pois pode ser adotada para fins de medição operacional, na medição de água, sem interferir na instalação, de modo não invasivo e não intrusivo. / [en] The objective of this dissertation is to analyze metrologically the application of piezoelectric accelerometers in the measurement of flow rate in the oil industry. The motivation of this work is to analyze a technique of flow measurement, recently developed, based on the vibration captured by an accelerometer attached to the pipe surface. The methodology of this study consists of performing an experimental study to obtain data in an accredited laboratory for calibration of flowmeters, estimating a flow rate for each vibration measured accompanied by an uncertainty analysis. The results do not conform to acceptable limits from the viewpoint of the regulation for application in flow measurement in the oil industry, in that refers to the fiscal metering and to the measurement for appropriation, in accordance with the Technical Rules of Measurement of Petroleum and Natural Gas (RTM). However, the use of accelerometers still can be useful to measure flow rates in the oil industry, despite the uncertainty being not suitable for the current regulation of the sector, because it can be adopted in the operational measurement of water flow, without interfering in the installation, so being non-invasive and non-intrusive.
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[pt] CARACTERIZAÇÃO METROLÓGICA DE UM MEDIDOR CLAMP-ON PARA CALIBRAÇÃO IN SITU DE MEDIDOR DE VAZÃO EM ESCOAMENTO EM DESENVOLVIMENTO / [en] METROLOGICAL CHARACTERIZATION OF A CLAMP-ON METER FOR IN SITU CALIBRATION OF FLOW METER OPERATING UNDER DEVELOPING FLOW CONDITIONS

GABRIEL APOLINÁRIO ALEXANDRE FERREIRA 15 July 2016 (has links)
[pt] Medidores do tipo clamp-on, com trajetória ultrassônica única, são muito sensíveis ao perfil de velocidade do escoamento para medição de vazão e devem ser utilizados, para maior confiabilidade metrológica, quando o escoamento está completamente desenvolvido. Esta não é a condição normal de utilização em plataformas de petróleo, onde pequenos trechos retos estão normalmente disponíveis. Estudos numérico e experimental comprovaram que para trajetórias ultrassônicas simétricas, a média aritmética dos valores indicados pelo medidor de vazão praticamente independe dos componentes não-axiais de velocidade do escoamento em desenvolvimento em trechos retos com comprimento superior a dez diâmetros da tubulação. A trajetória única foi assegurada por meio de um dispositivo mecânico introduzido que posiciona o plano dos sensores em ângulos de 45 graus em relação à horizontal, assim permitindo medições em outras trajetórias ultrassônicas, procedimento que mostrou minimizar a incerteza associada à medição de vazão. A caracterização metrológica deste procedimento de medição, qualifica o medidor para ser utilizado como padrão itinerante em calibração in situ de medidores de vazão, o que evita a sua retirada para calibração em laboratório. A metodologia alternativa de calibração proposta foi validada experimentalmente em loop especiamente construido na PUC-Rio para reproduzir as condições de medição em campo. / [en] Clamp-on type flow meters, with one single ultrasonic path, are very sensitive to the velocity profile in flow rate measurement and must be used, for greater metrological realiability, when the flow is completely developed. This is not the normal condition of use on oil production platforms, where small straight pipelines are usually available. Numerical and experimental studies have shown that for symmetric ultrasonic paths, the arithmetic mean of the values indicated by the flow meter is practically independent of non-axial velocity components in developing flows in straight pipeline equivalent lengths larger than ten pipeline diameters. The single path was secured by means of an introduced mechanical device that positions the sensor plane every 45 degree angle to the horizontal, thus allowing measurements at other ultrasonic paths, procedure that showed to minimize the uncertainty associated with the flow measurement. The metrological characterization of this measurement procedure, qualifies the meter to be used as a in situ traveling calibration standard of flow meters, which prevents its removal for calibration in laboratory. The alternative methodology calibration proposed was validated experimentally in loop especially built at PUC-Rio to reproduce the field measurement conditions.
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[en] INFLUENCE OF THE DEVELOPING VELOCITY PROFILE ON FLOW MEASUREMENT USING A TWO CHANNEL CLAMP-ON TYPE ULTRASONIC FLOW METER / [pt] INFLUÊNCIA DO DESENVOLVIMENTO DO PERFIL DE VELOCIDADE NA MEDIÇÃO DE VAZÃO PELO MEDIDOR ULTRASSÔNICO DO TIPO CLAMP-ON COM DOIS CANAIS

FELIPE BORGES COELHO 23 February 2018 (has links)
[pt] Plantas industriais necessitam de algum tipo de medição, em especial a indústria química e de óleo e gás, que empregam em maior quantidade medidores de vazão, sobretudo os de princípio ultrassônico por sua maior confiabilidade. O desempenho metrológico desse tipo de medidor é sensível a imperfeições no perfil de escoamento, e por isso é recomendado que atendam aos requisitos de instalação quanto à distância de trechos retos especificados pela norma. No entanto, em alguns casos tais recomendações não conseguem ser atendidas devido ao espaço físico compacto, mas mesmo assim é mantida a instalação de tais instrumentos em locais inadequados. Por este motivo, a avaliação dos impactos provocados pelas incertezas de medição ocasionadas por irregularidades no perfil de escoamento torna-se relevante. O presente trabalho mostrou que após vários testes com o medidor de vazão do tipo clamp-on de dois canais, instalado em variadas posições longitudinais após seguidos trechos de curva na tubulação, é possível a partir de trechos retos equivalentes a 20 diâmetros utilizar o medidor como um medidor padrão itinerante para calibração de outros medidores de vazão dispostos em linha localizados adequadamente no campo, denominado calibração in-situ. Os resultados dos testes atingiram níveis de incerteza de vazão inferiores a 1 por cento, especificada para calibração de medidores operacionais. O trabalho também mostrou que o uso do fator do medidor numa calibração pode minimizar a influência da flutuação do escoamento sobre a incerteza de medição do medidor, estimando mais realisticamente sua incerteza na ausência de flutuações. / [en] Industrial plants need some kind of measurement, especially chemical and oil and gas industries, which uses a large amount of flow meters, mainly those that uses ultrasonic principle due to their greater reliability. The metrological performance of this type of meter is sensitive to imperfections present in the flow profile, and therefore must comply the installation requirements relative to the distance of straight sections without objects that cause any kind of disruption in the flow. However, in some cases such recommendations are not met due to the compact physical space, which does not preclude the installation of such instruments. For this reason, the evaluation of impacts on the uncertainties of measurement caused by irregularities in the flow becomes relevant. This work shows that using a two channels clamp-on flow meter, installed in various longitudinal positions after consecutive bend sections in the pipe, it is possible to, distance starting from 20 diameters, use the meter as the standard traveling meter for calibration of others flow meters arranged in-line, properly located in the field, process called in-situ calibration. The test results provided an uncertainty less than 1 percent, which is usually specified for operational meters. This work also shows that the meter factor can be used to minimize the influence of the flow rate fluctuation on the uncertainty of measurement, and thus to estimate more realistically its value when there is no fluctuation.
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[pt] AVALIAÇÃO DA INCERTEZA DE MEDIÇÃO DO VOLUME DE QUEIMA DE GÁS NATURAL / [en] UNCERTAINTY EVALUATION ON FLARE GAS VOLUME MEASUREMENT

16 November 2021 (has links)
[pt] A fim de garantir a segurança das instalações marítimas de produção de óleo e gás natural, parte do gás produzido é continuamente queimada, em função de condições específicas. Tais condições incluem paradas de emergência ou o alívio de inventário de gás devido a flutuações operacionais. A queima nestes ambientes acontece a uma grande faixa de vazões de gás, o que resulta em reduzido número de alternativas tecnológicas para sua medição. A medição de vazão a partir da tecnologia ultrasônica por tempo de trânsito vem sendo largamente utilizada, porém com incertezas relativamente elevadas, dadas as limitações da solução tecnológica. Devido a tais limitações, diversos órgãos reguladores da área de óleo e gás ao redor do mundo admitem diferentes percentuais para estimativa de incerteza da queima. No Brasil, a regulamentação estabelece um percentual máximo de 5 porcento para a queima de gás, não sendo porém específica quanto a que grandeza refere-se (vazão volumétrica ou volume). Esta dissertação traz um estudo sobre a incerteza de volumes horários, diários e mensais de gás produzidos por uma unidade de produção marítima por dezesseis meses, avaliando o impacto da incerteza na medição de vazão de queima sobre a incerteza dos volumes apurados. Foi avaliado o impacto de aspectos da medição ultrasônica de vazão de gás e da computação de volumes de produção a partir desta nos volumes apurados. Conclui-se que a medição de vazão e sua respectiva incerteza afetam de modo pouco significativo a incerteza dos volumes computados de queima. / [en] In order to assure safety at maritime oil & gas production facilities, part of the produced gas is continually burned (flared), depending upon specific operating conditions. These conditions include emergency shutdown and gas inventory relief due to process fluctuations. In such environments, gas flaring occurs at very large flow rate range, reducing the number of available technological choices for flow rate measurement. Transit-time ultrasonic flow measurement has been commonly used for this task, although with relatively high uncertainties due to technology limitations. Because of that, various oil & gas regulator authorities around the world impose different rules for flare measurement uncertainty. In Brazil, the regulation establishes a maximum percentage of 5 percent for flare measurement uncertainty, but it is not specific about the target (flow rate or volume). This dissertation presents a study on the effects of flow rate uncertainty on hourly, daily and monthly produced volume uncertainty in the maritime environment for a 16-month period, evaluating the impact of flare flow rate measurement on volume uncertainty. Aspects of gas transit-time ultrasonic flow rate measurement and volume computation over resulting volumes are evaluated. The conclusion is that flow rate measurement and its associated uncertainty have little effect on computed volume uncertainties.
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[en] STOCHASTIC SIMULATION MODELS OF INFLOW SCENARIOS WITH INCORPORATION OF CLIMATE VARIABLES / [pt] MODELOS DE SIMULAÇÃO ESTOCÁSTICA DE CENÁRIOS DE VAZÃO COM INCORPORAÇÃO DE VARIÁVEIS CLIMÁTICAS

PAULA MEDINA MACAIRA LOURO 23 January 2019 (has links)
[pt] Apesar do crescimento exponencial da instalação de novas usinas eólicas nos últimos anos, a matriz energética Brasileira é composta, principalmente, por usinas hidrelétricas. Uma das principais características dos sistemas de geração com predominância hidráulica é a forte dependência dos regimes hidrológicos. Atualmente, o setor elétrico brasileiro utiliza a Energia Natural Afluente para gerar cenários hidrológicos a partir de um modelo PAR. Tal modelo é ajustado a partir dos parâmetros estimados do histórico da série temporal, isto é, não considera quaisquer informações exógenas que possam afetar os regimes hidrológicos e, consequentemente, a produção de energia. Estudos recentes identificaram que o uso de variáveis climáticas na modelagem de séries de afluências nas bacias brasileiras pode servir como fator de diminuição de incertezas devido a existência de correlação entre essas variáveis. Também foram identificados benefícios ao decompor as séries hidrológicas em sinal e ruído e utilizar somente o sinal para a modelagem. Neste contexto, o desenvolvimento de modelos híbridos que combinem técnicas de de composição das séries hidrológicas e modelos de séries temporais com variáveis exógenas são objetos de estudo deste trabalho,assim como o desenvolvimento de modelos que associem tais variáveis de formação-linear e periódica. Essas novas abordagens contemplam o uso das técnicas de decomposição SSA e MSSA em combinação com PAR, a aplicação do modelo PARX e o desenvolvimento do modelo PGAM. Como conclusão tem-se que os modelos aplicados se mostraram eficientes para os objetivos propostos e também apresentaram melhor performance, em alguns casos, quando comparados com modelos já publicados na literatura. / [en] Despite the exponential growth of wind farms in recent years, the Brazilian energy matrix is mainly composed of hydroelectric plants.One of the main characteristics of hydroelectric generation systems is the strong dependence on hydrological regimes. Currently, the Brazilian electric sector uses the Natural Energy In flow to generate hydrological scenarios from a PAR model.Such model is adjusted from the estimated parameters of the time series history, that is, it does not consider any exogenous information that could affect the hydrological regimes and, consequently, the energy production. Recent studies indicate that the use of climatic variables in the modeling of inflow series in the Brazilian basins may serve as a factor to reduce uncertainties due to the existence of correlation between these variables. It was also identified benefits by decomposing hydrological series into signal and noise and using only the signal for modeling. In this context, the development of hybrid models that combine techniques of decomposition of the hydrological series and time series models with exogenous variable are study objects of this work, as well as the development of models that associate such variables in a non-linear and periodic way. These new approaches contemplate the use of SSA and MSSA decomposition techniques in combination with PAR, the application of the PARX and the development of the PGAM model. As conclusion, the applied models were efficient for the proposed objectives and also presented better performance, in some cases, when compared with models already published in the literature.

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