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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2002.tde-30072024-084406
Documento
Autor
Nome completo
Pedro Martins
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2002
Orientador
Banca examinadora
Moreira, José Roberto Simões (Presidente)
Rosa, Mauricio Antoniazzi Pinheiro
Santos, Carlos Antonio Cabral dos
Tavares, Miriam Rocchi
Zerbine, Euryale Jorge Godoy de Jesus
 
Título em português
Análise do escoamento bifásico de propano liquefeito e vapor de propano em operações com duto de grande diâmetro no terminal portuário de Santos - Estado de São Paulo.
Palavras-chave em português
Escoamento bifásico
Terminais oleodutos
Resumo em português
O escoamento bifásico em oleodutos e gasodutos é assunto de grande importância tecnológica na indústria do petróleo. A crescente necessidade de aumento da produção de óleo trouxe o desafio de otimizar os escoamentos de gás natural associado ao petróleo. No Brasil a Petrobrás adquiriu conhecimento com o desenvolvimento da Bacia de Campos, entretanto o projeto e a operação desses dutos ainda são consideradas tarefas complexas, e há muito para justificar esse comentário. O comportamento da mistura bifásica em escoamento freqüentemente apresenta dificuldades de interpretação pois é sensível a uma série de eventos simultaneamente, entre eles, as instabilidades dos fluxos, blocagem, flutuações de pressão, inconsistência na medição de vazão, variações das propriedades de transporte da mistura com o tempo e com a distância percorrida no duto, entre as principais. O presente trabalho aborda uma aplicação típica da indústria do petróleo, o escoamento bifásico de gás propano liquefeito e seu próprio vapor, nas operações de expedição do produto das esferas dos navios para as esferas em terra, em Terminal Portuário. Inicialmente são apresentados os regimes típicos dos escoamentos gás-líquido em tubulações, a revisão bibliográfica sobre o assunto e as medições experimentais realizadas em linha de transferência de grande diâmetro, no Terminal da Petrobrás em Santos, Estado de São Paulo. Na seqüência foi realizada a modelagem matemática do escoamento considerando dois modelos e dois métodos para solução das equações de conservação: 1) Homogêneo com o método das diferenças finitas; 2) Fases Separadas com o método Runge-Kutta 4ª ordem. Ao final foi desenvolvido o programa C3H8BIF para realização das simulações numéricas da perda de carga e da elevação da temperatura no escoamento. O banco de dados gerados à partir dos cálculos teóricos foram comparados aos registros obtidos na parte experimental. ) Foram realizadas adicionalmente as simulações numéricas utilizando a rotina DP2-XY, parte do programa integrado, "Process Designer®" de propriedade da empresa americana "Process Associates of America", disponível na rede mundial de computadores. Os resultados obtidos também compõem o banco de dados deste trabalho. Finalmente, o modelo de fases separadas com o método Runge-Kutta 4ª ordem apresentou a menor diferença média entre os valores obtidos por simulação e os seus correspondentes registros experimentais.
 
Título em inglês
Untitled in english
Palavras-chave em inglês
Pipeline terminals
Two-phase flow
Resumo em inglês
The two-phase flow in oil and gas pipelines are subject of great technological importance in the petroleum industry. The increased necessity of oil production brought the challenge to get the best efficiency of the flows from the oil fields production, specially from natural gas and oil associated wells. In Brazil, Petrobras acquired knowledge with the development of Campos' Basin. Even though the project and the operation of pipelines with two phase flow are still considered as a complex work there is a lot to justify the comment. The two phase mixture flowing inside a pipe is simultaneously sensitive to a series of events. The main difficulties found in its interpretation are: the instabilities of the flows, blockages, pressure and temperature fluctuations, inconsistency in the flow measurements and transport properties variations with the time and distance traveled inside the pipe. The two phase flow of liquefied propane and its own gas phase during operations from LPG ship tankers to Terminal´s spheres approaches a typical application of the oil industry; it is presented in this work. Initially the typical flows of the gas-liquid in pipes are presented, a bibliographical revision of the subject, the experimental measurements and an evaluation of the two phase flow inside a large diameter pipe were carried on Petrobras Santos Terminal in São Paulo State. The flow models and mathematical methods proposed to solve the governing equations of mass,energy and momentum were: 1) Homogeneous with the finite differences method; 2) Separated Flows with the Runge-Kutta 4th order method. In the end, the program C3H8BIF was developed for numerical simulations of the pressure loss and increasing in the temperature. The database generated from the theoretical calculations was compared to the results of the experimental tests. ) The computational procedure DP2_XY, an option of Process Designer® software from Process Associates of America available in the world wild web, was used in order to make some more numerical simulations of gas-liquid propane flows, these results obtained also compose the database of this work. Finally, the model of separated flows with the Runge-Kutta 4th order method presented the smallest average difference between the values obtained by simulations and its corresponding experimental data.
 
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PedroMartinsTese.pdf (14.14 Mbytes)
Data de Publicação
2024-07-30
 
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