Cfd com controle aplicado na modelagem de um separador gás-líquido em linha

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CFD com controle aplicado na modelagem de um separador gáslíquido em linha

Relatório submetido à Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para a aprovação da disciplina: DAS 5501: Estágio em Controle e Automação Industrial

Leandro Borges Resende

Florianópolis, Julho de 2009

CFD com controle aplicado na modelagem de um separador gás-líquido em linha

Leandro BorgesResende

Orientador:

Agustinho Plucenio, Professor visitante DAS-UFSC

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Assinatura do Orientador

Este relatório foi julgado no contexto da disciplina DAS 5501: Estágio em Controle e Automação Industrial e aprovado na sua forma final pelo Curso de Engenharia de Controle e Automação

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Agradecimentos

Primeiramente, agradeço o meu orientador AgustinhoPlucenio que acompanhou de perto o desenvolvimento deste trabalho e não mediu esforços para orientar-me. Em seguida, agradeço o suporte da empresa Engineering Simulation and Scientific Software Ltda (ESSS) que respondeu a várias de minhas dúvidas sobre o software CFX. Aos colegas de trabalho Cleiton Moya e Murilo Castro que me auxiliaram no início do projeto. Agradecimentos ao Programa de RecursosHumanos PRH 34 ANP/MCT e seus professores integrantes pela oportunidade de desenvolvimento desta pesquisa e oferecimento de toda a infra estrutura. Por fim, agradeço os colegas de laboratório e PRH-34 Codas, Traple, Gonzaga, Luiz Henrique, Paulo, Caio, Eduardo, Marcela, Mariana, Gabriel, Alissom, Bárbara, Priscila, Poliana e Renata pelos momentos de descontração no dia-a-dia.

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Resumo

CFD(Computational Fluid Dynamics) é uma técnica que encontra aplicação nos mais diversos segmentos da indústria e em particular na indústria do petróleo e gás. Sua utilização permite conceber estruturas que otimizem os mais diferentes objetivos. Há entretanto uma predominância para soluções do tipo regime permanente ou pseudo regime permanente que em alguns casos não são suficientes para responder asprincipais perguntas do projeto. Neste trabalho apresenta‐se a utilização de CFX com controle ativo aplicado no dimensionamento de um tanque para a separação gás‐líquido em linha. Este tanque faz parte de uma estrutura que visa obter as medições das vazões de gás, óleo e água em um escoamento multifásico utilizando separação parcial em linha. Este trabalho faz parte de um projeto de pesquisa cujoobjetivo é o desenvolvimento de um equipamento de baixo custo para a medição da vazão de água, óleo e gás em escoamento multifásico. A concepção da geometria do tanque defronta‐se com o desafio de reduzir ao máximo o volume do tanque para uma dada faixa de vazão de entrada enquanto garante a qualidade da eparação gás‐líquido em linha e evita que a interface gás‐líquido atinja as extremidades dotanque. Para que a simulação CFD seja efetiva torna‐se necessário introduzir a dinâmica do controle da interface. Para isso introduz‐se um controle atuando na vazão de saída de líquido. Obtém‐se desta forma um projeto integrado do separador visando o melhor desempenho possível. O trabalho apresenta os resultados de simulação e conclusões obtidas com a aplicação da técnica proposta.

4 Abstract

CFD (Computational Fluid Dynamics) is a technique that has application in several segments of the industry, especially in the petroleum and gas industry. Its
use allows to conceive structures and to project fluid dynamic simulation to optimize different objectives. However, there is a predominance for permanent regime or pseudo permanent regime solutions that in some cases are not enough toanswer the main questions of the project. This article presents an application of the software for fluid dynamics simulation, CFX. It is used here with applied active control in the modeling of a geometry for an inline gas-liquid separation. This geometry is part of a structure that aims to obtain the measurements of the gas, oil and water flow rates, after the inline phase separation. This work...
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