[pt] Linhas submarinas são utilizadas na produção e
transporte
de petróleo e seus
derivados. Em ambas as situações, o controle da
transferência de calor do fluido para
o ambiente externo pode ser um fator determinante para o
escoamento. No caso de
produção em águas profundas, o fluido aquecido perde
calor
para a água do mar
gelada. A perda de calor é controlada através do
isolamento térmico, o qual é
projetado para operações de escoamento em regime
permanente. Durante eventuais
paradas de operação, o fluido estagnado no interior da
tubulação ao perder calor para
o ambiente frio, pode atingir níveis críticos de
temperatura, acarretando graves
problemas, tais como formação de hidratos ou deposição
de
parafina nas paredes da
tubulação, o que pode levar ao bloqueio da linha e
interrupção de produção. No
transporte de produtos, o reinício de bombeio de fluidos
muitos viscosos também é
um problema crítico, devido ao aumento significativo da
viscosidade com a redução
da temperatura. O presente trabalho apresenta uma
análise
da influência da
capacidade térmica da parede do tubo e das camadas de
revestimento no transiente
térmico de linhas com muito isolamento. A perda de calor
da linha para o ambiente é
determinada resolvendo-se a equação transiente de
condução
de calor para as
camadas de revestimento da tubulação, utilizando um
modelo
uni-dimensional na
direção radial. O método de volumes finitos é empregado
para resolver o escoamento
transiente no interior da tubulação acoplado com o
transiente térmico na parede da
tubulação, a partir do instante em que uma válvula é
fechada na extremidade da
tubulação interrompendo o fluxo. Comparações com as
previsões de softwares
comerciais foram realizadas e suas limitações são
discutidas. Resultados obtidos das
simulações para o escoamento tanto de líquidos quanto de
gases, considerando e desprezando a capacidade térmica,
mostram que o efeito da mesma é relevante na
determinação do tempo de resfriamento da linha e do
fluido
em seu interior. / [en] Subsea pipelines are employed not only for production but
also for
transportation. In both situations, warm oil loses heat to
the cold sea water. The
heat loss to the ambient is controlled by means of thermal
insulation, which is
designed for steady state operations. During shutdowns,
the stagnant fluid in the
pipeline loses heat to the cold surrounding, eventually
reaching some critical
temperature. As a result, several problems can occur, such
as formation of
hydrates or deposition of high molecular weight paraffins
on the inner wall of the
subsea line, which can lead to flow line blockage and
production shutdown. Restart
of very viscous fluid after shutdown is also critical,
since viscosity increases
significantly with the reduction of the temperature. This
work presents an analysis
of the influence of the pipe wall thermal capacitance on
the transient behavior of
heavily insulated lines. The heat loss from the pipeline
is determined, by solving
the transient heat conduction equation for the pipewall
layers, utilizing a simple
one-dimensional model in the radial direction. The finite
volume method is
employed to solve the transient flow inside the pipeline,
from the time instant that
a valve at the end point of the line is closed, coupled
with the pipe wall thermal
transient. Comparisons with the prediction of commercial
softwares were
performed and their limitations are addressed. Numerical
results obtained for
flows of both liquid and gases, considering and neglecting
the thermal
capacitance, revealed that accounting for the thermal
capacity of the wall is
relevant to the determination of cooldown times
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:7740 |
| Date | 07 February 2006 |
| Creators | JHOANY JHORDANN BARRERA ESCOBEDO |
| Contributors | ANGELA OURIVIO NIECKELE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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