[pt] Um dos principais problemas no funcionamento de oleodutos submarinos
que transportam óleos parafínicos é o reinício do escoamento depois
de longas paradas na produção. Durante o percurso desde o reservatório até
a plataforma, o óleo (que sai a elevadas temperaturas), é submetido a uma
queda brusca de temperatura em função da troca de calor com o leito do
mar. Este fenômeno é acelerado em paradas de produção. O resfriamento
faz com que as moléculas de parafina se precipitem, formando um gel que
pode bloquear totalmente a linha. Nestas condições, para o reinício do escoamento
pode ser necessária uma pressão bem maior do que a pressão
de funcionamento normal do duto. Assim, é fundamental o conhecimento
da pressão mínima necessária ao reinício do escoamento, para permitir a
determinação da potência das bombas do oleoduto. Sabe-se da literatura
que o comportamento viscoplástico é a principal característica reológica do
óleo parafínico a baixa temperatura. Neste trabalho estudamos o reinício
de escoamento utilizando um material viscoplástico ideal, a saber, soluções
aquosas de Carbopol. As soluções de Carbopol foram caracterizadas reologicamente,
e as curvas de escoamento medidas foram ajustadas utilizando
a função viscosidade de Herschel-Bulkley. Testes preliminares de validação
acusaram a presença de deslizamento na parede do tubo (inicialmente de
aço inox), o que levouà troca para um tubo de resina poliester com a parede
interna roscada. Testes de validação com um óleo newtoniano mostraram
excelente concordância com a solução analítica (Hagen-Poiseuille). Resultados
numéricos foram obtidos usando as funções viscosidade determinadas
nos testes de reometria, e confrontados com os resultados experimentais
obtidos com as soluções de Carbopol. / [en] On of the main problems in the operation of subsea pipelines that
convey paraffin oils is the flow startup after long stoppages. Along the path
from the reservoir to the platform, the oil experiences significant heat losses,
especially to the low-temperature water at the sea bottom. When there is
no flow, the oil may reach very low temperatures. Cooling induces wax precipitation
and hence gelification of the oil, which may cause blockage of the
pipeline. Under these circumstances, pressures much higher than the usual
ones may be needed to cause the flow to restart. The knowledge of the minimum
pressure level that causes flow after prolonged stoppages is an important
piece of information that is needed in the specification of the pipeline
pumps. It is known from the literature that the viscoplastic behavior is the
main rheological characteristic of gelled oils. In this work we analyzed the
flow startup using an ideal viscoplastic material, namely, aqueous Carbopol
solutions. These solutions were rheologically characterized, and the measured
flow curves were fitted to the Herschel-Bulkley rheological function.
Preliminary validation tests unveiled the presence of wall slip at the stainless
steel tube wall. For this reason, a different tube was employed, whose
material was a polyester resin and whose inner tube wall was roughened.
Validation test results for a Newtonian oil were in excellent agreement with
the analytical solution (Hagen-Poiseuille). Numerical results were obtained
using the viscosity functions determined from the rheological measurements,
and confronted with the experimental results for the Carbopol solutions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:17893 |
| Date | 02 August 2011 |
| Creators | ANDRÉS GAONA SIERRA |
| Contributors | PAULO ROBERTO DE SOUZA MENDES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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