EFFECTS OF INTERNAL COATINGS IN TUBES: PARAFFIN DEPOSITION AND HEAD-LOSS IN VISCOPLASTIC FLUIDS
COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === PETRÓLEO BRASILEIRO S. A. === CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO === Oleos pesados são significativamente importantes no cenário brasileiro e internacional, sendo sua principal característica a alta viscosida...
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| Language: | Portuguese |
| Published: |
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO
2009
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| Online Access: | http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=15139@1 http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=15139@2 |
| Summary: | COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === PETRÓLEO BRASILEIRO S. A. === CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO === Oleos pesados são significativamente importantes no cenário brasileiro
e internacional, sendo sua principal característica a alta viscosidade e consequente
dificuldade de transporte. Além disso, durante o escoamento destes
óleos ocorre a deposição de parafina nas paredes dos oleodutos, particularmente
a baixas temperaturas. Esse tipo de petróleo possui características
reológicas viscoplásticas, e sob certas condições ainda não muito bem conhecidas,
apresentam o fenômeno do deslizamento aparente ao escoar internamente,
tendo o potencial de reduzir substancialmente a perda de carga em
um escoamento. Neste trabalho foi investigado experimentalmente o deslizamento
aparente que ocorre em escoamentos de materiais viscoplásticos bem
como foi determinada a tensão cisalhante necessária para descolar uma
quantidade de parafina depositada sobre diferentes revestimentos. Devido
a uma evidência experimental de que o grau de deslizamento depende de
duas propriedades físicas da superfície interna do duto, foram determinadas
também a rugosidade e a molhabilidade destas. Foi construída uma planta
experimental na qual era possível variar as placas (diferentes revestimentos
e rugosidades) que formavam as paredes do canal pelo qual o fluido era
forçado a escoar, de forma a se obter a curva vazão x pressão para cada
tipo de revestimento. Estes escoamentos foram simulados numericamente
supondo ausência de deslizamento. A comparação entre as curvas experimentais
e teóricas fornecem uma quantificação do deslizamento ocorrido
nos experimentos. Utilizamos um fluido à base de água e um fluido à base
de óleo. Foi observado que o deslizamento aparente, existente em escoamentos
de materiais viscoplásticos, se manifesta na faixa de baixas tensões
adimensionais e que os revestimentos possuem duas funções principais, a
da redução da rugosidade e a do aumento da molhabilidade, ambas com o
efeito de aumentar o nível de deslizamento e, consequentemente, reduzir a
perda de carga, diminuindo os custos operacionais. === Heavy oils are significantly important in the Brazilian and international
scenario and its particularity is the high viscosity and consequent difficulty
of transport. Also, during the flow of these oils occurs the deposition of
paraffin on the pipelines walls especially at low temperatures. This type of
oil has viscoplastic rheological characteristics, and under certain conditions
not yet well understood, exhibits the phenomenon of apparent wall slip
during internal flow, with the potential to substantially reduce the head-loss
in a flow system. This study investigated experimentally the wall slip that
occurs in the flow of viscoplastic liquids. Moreover, it was also determinated,
the wall shear stresses necessary to unstick an amount of paraffin deposited
on different coatings. Due to an experimental evidence, the amount of wall
slip seems to depend on two physical properties of the internal surface of the
pipeline, therefore it was determined also the roughness and wettability of
these. A test section was designed and built. Plates with different coatings
and roughness constitute the parallel channel which the fluid was forced
through in order to obtain the curves of dimensionless average velocity
versus dimensionless wall shear stress. These flows were also numerically
solved referring to the case of no wall slip. Comparisons between the
experimental and numerical results could quantify the amount of wall
slip that occurs in the experiments. We used an aqueous solution and oil
dispersion. It was observed that the wall slip, that occurs during the flow
of viscoplastic materials, manifests itself in the range of low dimensionless
wall shear stress and that the coatings have two main functions, reduction
of the roughness and increase of the wettability, both with the effect of
increasing the amount of wall slip and thus reduce the head-loss, diminishing
operational costs. |
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