Avaliação de Correlações e Equações de Estado para Determinação de Fatores de Compressibilidade de Gás Natural

O fator de compressibilidade (Z) de gás natural é utilizado em vários cálculos na engenharia de petróleo (avaliação de formações, perda de carga em tubulações, gradiente de pressão em poços de gás, cálculos de balanço de massa, medição de gás, compressão e processamento de gás). As fontes mais comuns de valores de Z são medições experimentais, caras e demoradas. Essa propriedade também é estimada por correlações empíricas, modelos baseados no princípio dos estados correspondentes ou equações de estado (EOS). Foram avaliadas as capacidades das EOS de Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR), Patel-Teja (PT), Patel-Teja-Valderrama (PTV), Schmidt-Wenzel (SW), Lawal-Lake-Silberberg (LLS) e AGA-8 para previsão desta propriedade em aproximadamente 2200 pontos de dados experimentais. Estes pontos foram divididos em quatro grupos: Grupo 1 (Presença de frações C7+, Grupo 2 (temperaturas inferiores a 258,15 K), Grupo 3 (pressões superiores a 10000 kPa) e Grupo 4 (pressões inferiores a 10000 kPa). Os cálculos utilizando as equações de estado sob diferentes esquemas de previsão de coeficientes binários de interação foram cuidadosamente investigados. Os resultados sugerem que a EOS AGA-8 apresenta os menores erros para pressões de até 70000 kPa. Entretanto, observou-se uma tendência de aumento nos desvios médios absolutos em função das concentrações de CO2 e H2S. As EOS PTV e a EOS SW são capazes de predizer o fator de compressibilidade (Z) com desvios médios absolutos entre os valores calculados e experimentais com precisão satisfatória para a maioria das aplicações, para uma variada faixa de temperatura e pressão. Este estudo também apresenta uma avaliação de 224 métodos de cálculo de Z onde foram utilizadas 8 correlações combinadas com 4 regras de mistura para estimativa de temperaturas e pressões pseudorreduzidas das amostras, junto com 7 métodos de caracterização das propriedades críticas da fração C7+, quando presente na composição do gás. Em função dos resultados são sugeridas, para diferentes tipos de sistemas, as melhores combinações de correlações com regras de mistura capazes de predizer fatores de compressibilidade (Z) com os menores erros absolutos médios relativos

Simulação laboratorial e numérica da remoção, em regime transiente, de tolueno da água através de arrastamento por ar

O tolueno tem uma vasta aplicação industrial e apresenta alguns riscos para a saúde humana. A existência de deficientes redes de infra-estruturas de saneamento básico e de protecções ambientais adequadas promovem, com relativa facilidade, a poluição de recursos hídricos subterrâneos com este tipo de composto orgânico volátil (COV). Legislação comunitária, recentemente publicada, exige que se cumpra a médio prazo padrões mínimos de qualidade apontando como limite máximo de concentração de tolueno na água destinada a consumo humano o valor de 1 miligrama por litro. O processo de arrastamento por ar em colunas com enchimento desordenado é uma das técnicas de remoção disponíveis, embora ainda pouco implementada no nosso país. Neste trabalho simulouse, laboratorial e numericamente, a remoção do tolueno da água, em regime transiente, através desta tecnologia sob condições operatórias pré-estabelecidas.

Simulação de sistemas térmicos de potência para geração de energia elétrica

O presente trabalho é dedicado à simulação numérica de sistemas térmicos de potência. O trabalho é iniciado com a modelagem de um ciclo Rankine, dedicado à produção de energia elétrica, para o qual foi elaborado um programa de simulação com a linguagem de programação MATLAB. A partir desse primeiro caso, são apresentados os modelos empregados para representar os diversos componentes que formam o circuito, como o gerador de vapor, a turbina, o condensador e a bomba. Além desses componentes, são introduzidas as equações que representam o escoamento do fluido de trabalho, no caso a água, permitindo assim o cálculo da perda de carga nas diferentes canalizações do circuito, sendo também acoplado o funcionamento da bomba. Essa alternativa pennite uma melhor avaliação do trabalho despendido para operar o sistema. A modelagem do ciclo deixa então de ser exclusivamente tennodinâmica, e passa a incluir aspectos de mecânica de fluidos. Outras variantes desse ciclo simples são também modelados e simulados, incluindo ciclos Rankine regenerativos e com irreversibilidades. As simulações são efetuadas admitindo-se parâmetros de operação, como, potência da turbina, temperatura do vapor d'água na entrada da turbina e pressão do vapor d'água na saída da turbina, com a variante de fixar-se o título do vapor d'água na saída da turbina.

Tratamento de efluentes oleosos por floculação pneumática em linha e separação por flotação : processo FF

A separação/remoção de óleos emulsificados em água foi estudada, utilizando um novo processo baseado nas técnicas de floculação pneumática em linha, seguida de separação por flotação (denominado de processo de Floculação-Flotação ou processo FF). A primeira etapa do estudo foi o projeto, construção e montagem de um sistema piloto de geração de emulsões, floculação pneumática em linha e de separação por flotação, instalado no Laboratório de Águas Oleosas, na Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP S.A.), Canoas-RS. Após esta etapa, foram realizados estudos utilizando água oleosa sintética, visando caracterizar e otimizar os principais parâmetros da floculação pneumática, fase determinante no processo FF. Os resultados mostraram que a melhor eficiência, 93 %, foi obtida quando da utilização de um floculador tipo serpentina de 20 elementos de mistura (MS-20), uma concentração de 2 mg/L de floculante (PVA) e uma vazão de ar de 40 L/min. Esta eficiência correspondeu a uma concentração residual de óleo na água tratada de 10 mg/L. Foi demonstrado ainda que, independentemente do tipo de floculador e da vazão de água oleosa, a remoção de óleo é determinada pela perda de carga resultante da injeção de ar antes do floculador. No estudo do tratamento do efluente oleoso proveniente da saída do separador PPI (REFAP S.A.), os melhores resultados foram obtidos utilizando-se o Mafloc-489 (floculante catiônico de alto peso molecular), em uma concentração de 6 mg/L, proporcionando uma concentração residual de óleo no efluente tratado de 8 mg/L (91 % de remoção) O processo de Floculação-Flotação estudado, demonstrou ser também eficiente na remoção de outros poluentes do efluente, além do óleo. Nas melhores condições operacionais, foram removidos 87 % da turbidez, 90 % dos sólidos suspensos, 91 % do óleo e 56 % da demanda química de oxigênio (DQO), proporcionando, em apenas uma etapa de tratamento, um efluente tratado com níveis de poluentes analisados abaixo do padrão exigido pelo órgão ambiental Estadual (FEPAM). Os principais mecanismos envolvidos no processo FF estão relacionados com a irreversibilidade na adsorção do polímero sob turbulência e a conformação deste na interface óleo/água/ar. O alto grau de cisalhamento, resultado dos fluxos volumétricos de ar e água, e a maior “insolubilidade” (precipitação) do polímero na interface ar/água, facilitam a geração de grandes flocos aerados de estrutura fibrosa. Esses resultados e outros obtidos com diferentes efluentes reais e suspensões sólidas mostraram que o processo FF possui um elevado potencial como nova operação unitária de separação líquido1/líquido2, sólido/líquido ou sólido/líquido1/líquido2. As principais vantagens do FF são os baixos custos envolvidos (investimento e operacional), a simplicidade dos elementos construtivos (compactos), a confiabilidade nos resultados e sua elevada capacidade de tratamento (> 60 m3/m2/h).

Influência de parâmetros físicos no dimensionamento de chaminés de equilíbrio simples de usinas hidrelétricas

Tendo em vista que as chaminés de equilíbrio são estruturas importantes na proteção dos circuitos hidráulicos das usinas hidrelétricas contra os fenômenos transientes que ocorrem rotineiramente durante sua operação, realizou-se uma investigação sobre a influência dos parâmetros físicos no desempenho e conseqüentemente no dimensionamento de chaminés de equilíbrio simples localizadas a jusante das turbinas, caso aplicado a Usina Hidrelétrica de Serra da Mesa. Os parâmetros estudados foram: área da chaminé, comprimento e área do túnel de fuga, perda de carga, vazão, nível no canal de fuga e tempo de manobra. Foram coletados dados na Usina Hidrelétrica de Serra da Mesa e em uma estrutura laboratorial existente no LAHE, ambas pertencentes a FURNAS Centrais Elétricas S.A, referentes a situações de regimes permanentes (operação normal) e de regimes transientes. Estes dados foram utilizados na determinação da perda de carga linear nos túneis e das características das oscilações em suas chaminés de equilíbrio. Para o estudo da perda de carga linear em túneis, também foram feitas medições, em regime permanente, na Usina Hidrelétrica de Salto Forqueta – CERTEL - Cooperativa de Eletrificação Teutônia, e utilizados os dados da Usina Hidrelétrica Bugres fornecidos pela CEEE – Companhia Estadual de Energia Elétrica –RS. Com estes dados foram estabelecidas relações entre o coeficiente de atrito e o número de Reynolds para cada estrutura e realizada a sua comparação com valores teóricos Verificou-se, através da comparação com dados experimentais que os quatro modelos numéricos disponíveis estavam aptos à aplicação na seqüência da pesquisa, porém, elegeu-se o modelo CHAMINE-IPH devido a sua maior versatilidade e simplicidade de uso. Com a análise dos resultados das simulações numéricas realizadas foi possível a identificação da influência dos parâmetros físicos no comportamento do nível d’água em chaminés de equilíbrio simples durante regimes transientes. Constatou-se que para a reprodução numérica de fenômenos transitórios em chaminés de equilíbrio a jusante das turbinas, é fundamental a consideração da oscilação do nível no canal de fuga e dos coeficientes de perda de carga adequados.

Predição da viscosidade de emulsões para petróleos leves brasileiros

A formação de emulsão de água-em-óleo gera um significativo incremento na viscosidade, o que afeta diretamente a produção do poço, pois aumenta a perda de carga ao longo da linha de produção, dificultando o escoamento e diminuindo a produção de óleo. A presença e natureza da emulsão, e seu impacto na reologia do petróleo, podem determinar a viabilidade econômica e técnica dos processos envolvidos. A medida que a fração de água aumenta e a temperatura é reduzida, o comportamento das emulsões se torna cada vez mais não-Newtoniano. A decorrência disso, é que a temperatura e a taxa de cisalhamento passam a ter maior impacto na variação da viscosidade das emulsões. Nesse estudo são propostos novos métodos que levam em conta essas variáveis. Os dados reológicos experimentais de 15 petróleos leves foram utilizados para avaliar o desempenho dos modelos existentes na literatura e compará-los com os novos métodos propostos nesse estudo.

Avaliação do comportamento reológico de pastas de cimento para poços de petróleo com adição de plastificantes

The isolation of adjacent zones encountered during oilwell drilling is carried out by Portland-based cement slurries. The slurries are pumped into the annular positions between the well and the casing. Their rheological behavior is a very important component for the cementing process. Nowadays, several alternative materials are used in oilwell cementing, with goal the modification and the improvement of their properties, mainly the increase of the fluidity. And this can be reached by using plasticizers additives able to account for different oilwell conditions, yielding compatible cement slurries and allowing enough time for the complete cementing operation. If the rheological properties of the slurry are properly characterized, the load loss and flow regime can be correctly predicted. However, this experimental characterization is difficult. Rheological models capable of describing the cement slurry behavior must be capable of predicting the slurry cement deformation within reasonable accuracy. The aim of this study was to characterize rheologically the slurries prepared with a especial class of Portland cement, water and plasticizers based on lignosulfonate, melamine and polycarboxylate at temperatures varying from 27°C to 72°C. The tests were carried out according to the practical recommendations of the API RP 10B guidelines. The results revealed a great efficiency and the dispersive power of the polycarboxylate, for all temperatures tested. This additive promoted high fluidity of the slurries, with no sedimentation. High lignosulfonate and melamine concentrations did not reduce the rheological parameters (plastic viscosity and yield stress) of the slurries. It was verified that these additives were not compatible with the type of cement used. The evaluated rheological models were capable of describing the behavior of the slurries only within concentration and temperature ranges specific for each type of additive

Nova técnica para obtenção de fraturas com altíssima condutividade em poços de petróleo

Increase hydrocarbons production is the main goal of the oilwell industry worldwide. Hydraulic fracturing is often applied to achieve this goal due to a combination of attractive aspects including easiness and low operational costs associated with fast and highly economical response. Conventional fracturing usually involves high-flowing high-pressure pumping of a viscous fluid responsible for opening the fracture in the hydrocarbon producing rock. The thickness of the fracture should be enough to assure the penetration of the particles of a solid proppant into the rock. The proppant is driven into the target formation by a carrier fluid. After pumping, all fluids are filtered through the faces of the fracture and penetrate the rock. The proppant remains in the fracture holding it open and assuring high hydraulic conductivity. The present study proposes a different approach for hydraulic fracturing. Fractures with infinity conductivity are formed and used to further improve the production of highly permeable formations as well as to produce long fractures in naturally fractured formations. Naturally open fractures with infinite conductivity are usually encountered. They can be observed in rock outcrops and core plugs, or noticed by the total loss of circulation during drilling (even with low density fluids), image profiles, pumping tests (Mini-Frac and Mini Fall Off), and injection tests below fracturing pressure, whose flow is higher than expected for radial Darcian ones. Naturally occurring fractures are kept open by randomly shaped and placed supporting points, able to hold the faces of the fracture separate even under typical closing pressures. The approach presented herein generates infinite conductivity canal held open by artificially created parallel supporting areas positioned both horizontally and vertically. The size of these areas is designed to hold the permeable zones open supported by the impermeable areas. The England & Green equation was used to theoretically prove that the fracture can be held open by such artificially created set of horizontal parallel supporting areas. To assess the benefits of fractures characterized by infinite conductivity, an overall comparison with finite conductivity fractures was carried out using a series of parameters including fracture pressure loss and dimensionless conductivity as a function of flow production, FOI folds of increase, flow production and cumulative production as a function of time, and finally plots of net present value and productivity index

Avaliação do desempenho de uma cortina de estacas espaçadas, atirantada, em areia

It is presented the analysis of a retaining wall designed for the basement of a residential building, located in Natal/RN, which consists in a spaced pile wall, anchored by tiebacks, in sand. This structure was instrumented in order to measure the wall s horizontal movements and the load distribution throughout the anchor fixed length. The horizontal movements were measured with an inclinometer, and the loads in the anchors were measured with strain gages, installed in three places throughout the anchor fixed length. Measurements for displacement were done right after the implementation of each stage of the building and right after the conclusion of the building, and the measurements for loads in the anchors were done during the performance test, at the moment of the locking off and, also, right after the conclusion of the building. From the data of displacement were obtained velocity and acceleration data of wall. It was found that the time elapsed on braced installation was decisive in the magnitude of the displacements. The maximum horizontal displacement of wall ranged between 0,18 and 0,66% of the final depth of excavation. The loads in the anchors strongly reduced to approximately half the anchor fixed length, followed an exponential distribution. Furthermore, it was found that there was a loss of load in the anchors over time, reaching 50% loss in one of them

Concepção e estudo de um biofiltro para tratamento de compostos orgânicos voláteis COVs

In the last decade, biological purification of gaseous waste has become an important alternative to many conventional methods of exhaust air treatment. More recently, biofiltration has proved to be an effective and inexpensive method for the treatment of air contaminated with volatile organic compounds (VOCs). A biofilter consists in a reactor packed with a porous solid bed material, where the microorganisms are fixed. During the biofiltration process, polluted air is transported through the biofilter medium where the contaminant is degraded. Within the biofilm, the pollutants in the waste gases are energy and carbon sources for microbial metabolism and are transformed into CO2, water and biomass. The bed material should be characterized by satisfactory mechanical and physical properties as structure, void fraction, specific area and flow resistance. The aim of this research was the biofilter construction and study of the biological degradation of ethanol and toluene, as well as the modeling of the process. Luffa cylindrica is a brazilian fiber that was used as the filtering material of the present work. The parameters and conditions studied were: composition of nutrients solution; effect of microflorae strains, namely Pseudomanas putida and Rhodococcus rhodochrous; waste gas composition; air flow rate; and inlet load of VOCs. The biofilter operated in diffusion regime and the best results for remotion capacity were obtained when a microorganisms consortion of Pseudomanas putida and Rhodococcus rhodochrous,were used, with a gas flow rate of 1 m3.h-1 and molar ratio nitrogene/phosphore N/P=2 in the nutrients solution. The maximum remotion capacity for ethanol was around 90 g.m-3.h-1 and 50 g.m-3.h-1 to toluene. It was proved that toluene has inhibitory effect on the ethanol remotion When the two VOCs were present in the same waste gas, there was a decrease of 40% in ethanol remotion capacity. Luffa cylindrica does not present considerable pressure drop. Ottengraf and van Lith models were used to represent the results obtained for ethanol and toluene, respectively. The application of the transient model indicated a satisfactory approximation between the experimental results obtained for ethanol and toluene vapors biofiltration and the ones predicted it

Imuno-histoquímica para o diagnóstico precoce de vitiligo

O vitiligo é uma doença de pele freqüente que acomete 1% da população e é caracterizada por máculas despigmentadas conseqüentes à perda progressiva e localizada dos melanócitos da epiderme. Na maioria dos pacientes, o diagnóstico é feito por exame clínico. A biópsia da pele é realizada quando há necessidade de diagnóstico diferencial com doenças hipocromiantes. O diagnóstico histopatológico de vitiligo é difícil nos preparados corados por hematoxilina e eosina (HE). Há poucos estudos sobre a melhoria da qualidade diagnóstica no vitiligo. OBJETIVO: Avaliar a utilidade dos marcadores imuno-histoquímicos proteína S-100, human melanoma black-45 (HMB-45) e Melan-A para o diagnóstico precoce em casos clinicamente suspeitos ou duvidosos de vitiligo. Material e métodos: Lâminas histológicas de biópsias de pele sã e lesada de 10 pacientes com suspeita clínica de vitiligo coradas pelos métodos de HE, proteína S-100, HMB-45 e Melan-A. Utilizou-se contracoloração com Giemsa como modificação técnica para diferenciar a melanina da imunomarcação. RESULTADOS: Seis casos, com manifestação clínica recente, apresentaram infiltrado linfocitário, do tipo dermatite de interface, na pele lesada na HE. As colorações por S-100, HMB-45 e Melan-A marcaram os melanócitos da camada basal da pele sã, e a proteína S-100 evidenciou as células de Langerhans. Na pele lesada, os melanócitos estavam ausentes ou diminuídos quando comparados com a pele normal. A proteína S-100 demonstrou maior número de células de Langerhans, o que é característico das lesões de vitiligo. CONCLUSÃO: A imuno-histoquímica pode ser utilizada como método auxiliar no diagnóstico dos casos duvidosos de vitiligo.

Remoção de substâncias húmicas por meio da oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio e FiME

A filtração em múltiplas etapas (FiME) se apresenta como uma alternativa para realizar o tratamento de água de comunidades de pequeno porte, entretanto, a eficiência quanto à remoção de cor verdadeira associada ao carbono orgânico dissolvido (COD) ou às substâncias húmicas, tem sido questionada ou relatada como baixa. A presente pesquisa avaliou a remoção de substâncias húmicas na FiME com pré-oxidação, com ozônio e peróxido de hidrogênio, utilizando para essa avaliação parâmetros indiretos como cor verdadeira, absorvância UV (254 nm) e COD. Foram realizados cinco ensaios, utilizando quatro filtros lentos, sendo dois com camada de carvão ativado granular (CAG). Foram ensaiadas várias alternativas de pré-oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio. Foram obtidos bons resultados, tendo como principal conclusão que os filtros lentos com CAG, precedidos de oxidação com ozônio e depois peróxido de hidrogênio, apresentaram remoção média de cor verdadeira de 64%, mas que o peróxido de hidrogênio afeta o desenvolvimento da camada biológica, interferindo no desenvolvimento da perda de carga, na remoção de turbidez, na remoção de coliformes e na remoção de substâncias húmicas.

Viabilidade de uso de um misturador para a análise de propriedades reológicas de produtos alimentícios

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Comparação econômica entre critérios de dimensionamento de sistemas de irrigação por microaspersão utilizando modelos de programação linear

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA