Predição da incrustação em um trocador de calor baseada em redes neurais artificiais

A serious problem that affects an oil refinery s processing units is the deposition of solid particles or the fouling on the equipments. These residues are naturally present on the oil or are by-products of chemical reactions during its transport. A fouled heat exchanger loses its capacity to adequately heat the oil, needing to be shut down periodically for cleaning. Previous knowledge of the best period to shut down the exchanger may improve the energetic and production efficiency of the plant. In this work we develop a system to predict the fouling on a heat exchanger from the Potiguar Clara Camarão Refinery, based on data collected in a partnership with Petrobras. Recurrent Neural Networks are used to predict the heat exchanger s flow in future time. This variable is the main indicator of fouling, because its value decreases gradually as the deposits on the tubes reduce their diameter. The prediction could be used to tell when the flow will have decreased under an acceptable value, indicating when the exchanger shutdown for cleaning will be needed

Análise química de produtos de incrustação em dutos de petróleo por espectometria de fluorescência de raios X

The quantitative chemical characterization of the inorganic fraction of scale products is very relevant in studying, monitoring and controlling corrosive processes of oil pipelines. The X-ray fluorescence spectrometry (XRF) is a very versatile analytical technique, which can be used in quantitative analysis in solid samples at low concentrations of the chemical element, in the order of few ppm. A methodology that involves sample preparation diluted in the proportion of 1:7 (one portion of the sample for seven of wax), pressed as pellets was used in the XRF calibration for chemical analysis of scale products from oil pipelines. The calibration involved the preparation of reference samples from mixtures of P.A. reagents, aiming to optimize the time consumed in the steps of sample preparation and analysis of Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Sr and Ti, using the same pressed pellet for trace and major elements analysis

Caracterização química e mineralógica da incrustação em rede de ferro fundido e potencial de recuperação da capacidade hidráulica

The purpose of this work was to characterize chemical and mineralogical the water supply networks and to assess the hydraulic recovery on high-degraded pipe. Thus, the resistance (by pitometric essays), chemical analyses (ICP-MS and ICP-ES), mineralogical analysis (petrographic thin sections, X-ray difractometry and scanning electronic microscopy), hardness (Mohs scale) and simulations for pipe's change and rehabilitations scenarios were investigated (from Scenario 1 to 4). The results showed that the high-degraded pipe had a limited recovery (from 3,9 to 14,0 m(0,367).s(-1)). The deposits were formed by oxide and hydroxide of iron (magnetite and goethite), which are materials of high hardness (6 on Mohs scale). The simulations indicated the required power ratio (C-i/C-1) around 86.00, 1.00 and 0.02% in relation to present scenario.

Caracterização e origem da composição química da incrustação e simulação de cenários de perda de energia em setor da rede de abastecimento de água da cidade de Rio Claro - SP

The purpose of this work was the inlay’s characterization from the water supply networks of Rio Claro-SP city; as well analyze the influence of network’s aging in the actual system. To do this, some samples of inlays were collected and made chemistry analysis and X-Ray Diffraction Spectrometry. The history of the source water quality was also analyzed, to make possible to known the origins of the inlays. To evaluate the performance of the network, some different scenarios have been simulated, varying the resistance coefficient of the water supply networks of Rio Claro-SP. The characterization results showed that there are basically oxide and hydroxide of iron (magnetite and goethite) and quartz in the inlays, which are materials of high hardness. The hydraulic simulations indicated that the simulated scenarios had a variation of ~2000% in terms of loss of energy

Incrustação em poço produtor de petróleo e gás natural: um estudo de caso

Water and gas is a common by - product of the oil production process. Production may be compromised by the precipitation of inorganic salts in both the reservoir and producing well, through scale formation. This precipitation is likely the cause of the formation damage. High temperatures and h igh pressures (HTHP) may favor the precipitation of insoluble salts. The most common types of scale in oil fields are calcium carbonate and calcium sulphate, strontium and barium sulphate. New types of scale formation have attracted special attention such as zinc sulphide and lead. This precipitation may occur in the pores of reservoir rocks, in the production string and in equipment, causing obstructions and consequent production losses. In this study, the influence of well depth on incrustation compositio n was investigated to design removal treatments and assess the behavior of these deposits along the string, through the analysis of pressure and temperature. Scale residues were recovered from the inside of the production string of an oil and gas well duri ng the string removal operation. A total of 10 samples from different depths (15.4 m to 4061.5 m) were obtained. Initially a dissolution test was conducted in weak acid, similar to that used in removal operations with this type of scale formation. Majority composition was defined and confirmed by dissolution tests using X - Ray Fluorescence Spectroscopy (XRF), X - Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM) techniques. Residues with distinct characteristics were observed in different proportion s, showing a tendency toward increased and/or decreased mass with depth. In the samples closest to the surface, typical sandstone residues were found, with calcium (45% Ca) as the metal of highest concentration. The obtained results indicate correlations o f the scale types studied with the depth and, consequently, with the thermodynamic conditions of pressure and temperature.

Tecnologia mais limpa aplicada ao tratamento de água em sistemas de resfriamento abertos com recirculação

Os estudos destinados à aplicação de uma tecnologia mais limpa ao tratamento de águas em sistemas de resfriamento abertos com recirculação resultaram no desenvolvimento de uma filosofia de tratamento baseada na busca de uma operação com ciclo de concentração ideal. Assim, por meio do controle do balanço material no sistema de resfriamento, seria alcançado um nível de concentração em que a água de circulação apresentaria, naturalmente e ao mesmo tempo, baixa tendência à corrosão do ferro e baixa tendência à formação de incrustação de carbonato de cálcio. O tratamento com inibidores de corrosão e de formação de depósitos seria apenas complementar e, conseqüentemente, reduzido o emprego de produtos químicos para o condicionamento da água. O presente trabalho procura demonstrar que o critério de tratamento baseado apenas no índice de estabilidade não leva em conta o fato de que as espécies solúveis em água não se concentram de uma mesma forma, principalmente como decorrência de reações de conversão envolvendo o íon bicarbonato e de precipitação do íon cálcio. Como suporte desse trabalho, foram realizados ensaios de campo em um sistema de resfriamento aberto com recirculação em operação normal, porém sem tratamento químico da água. Foi possível, desse modo, observar a variação da concentração de cada espécie crítica presente na água com a vazão de descarga efetuada. Os resultados obtidos e o estudo realizado mostram que a metodologia tradicional pode apresentar desvios da realidade que podem comprometer a qualidade do tratamento, obrigando o emprego de maiores concentrações de produtos químicos para condicionamento da água, contrariando, assim, o próprio propósito original de execução de um tratamento dentro dos princípios de uma produção mais limpa. Este trabalho procura, ainda, salientar a importância qualitativa e quantitativa das espécies presentes, na água de reposição, na qualidade do tratamento, alertando que o emprego de reúso de água, como reposição de um sistema de resfriamento, deve ser criteriosamente analisado, pois uma água de má qualidade pode tornar o tratamento interno impraticável, exigindo a execução de um tratamento prévio muitas vezes inviável do ponto de vista econômico e causador de impacto ambiental

Avaliação temporal da poluição por antiincrustantes organoestânicos no litoral do Estado do Rio de Janeiro: antes e após o banimento nacional e internacional

Tintas antifoulings são utilizadas para evitar a incrustação de organismos em estruturas submersas, especialmente casco de embarcações. Os compostos organoestânicos (OTs), utilizados nessas tintas, entre eles o tributilestanho, são desreguladores endócrinos e causaram diversos danos aos ecossistemas marinhos. No caso dos moluscos gastrópodes, esse tipo de poluição faz com que as fêmeas adquiram características masculinas, como vaso deferente e pênis, fenômeno esse conhecido como imposex. A Organização Marítima Internacional (IMO) estabeleceu o banimento de tintas à base de COEs nas embarcações, em 2008. No Brasil, a NORMAM 23, proibiu o uso em 2007, contudo a Marinha já havia suspendido seu uso desde 2003. Entretanto, efeitos deletérios destes compostos ainda são detectados em vários países, inclusive ao longo do litoral brasileiro. Esse trabalho teve como objetivo principal fazer uma avaliação temporal (1997-2012) da poluição por organestânicos na costa do Estado do Rio de Janeiro utilizando como bioindicador a espécie Stramonita haemastoma. A área de estudo abrangeu cinco regiões: Paraty, Ilha Grande, Baia de Ilha Grande, Baia de Guanabara e Arraial do Cabo. Análises químicas de butilestânicos foram feitas em sedimentos superficiais de mangues de Paraty (Mangue do Estaleiro e mangue do Saco do Mamanguá) e Ilha Grande (Mangue do Aventureiro) sendo os dois últimos considerados áreas de referência. Em cada estação de biomonitoramento foram coletados 30 indivíduos sexualmente adultos da espécie S. haemastoma, através de mergulho livre em apnéia e analisados através do método não destrutivo proposto por nosso grupo de pesquisa. Em todas as cinco áreas analisadas ao longo da costa do Estado do Rio de Janeiro foram registradas estações com altos índices de imposex. Apesar de muitas estações apresentarem diminuição nos índices, na maioria ocorreu um aumento ou conservação alta na porcentagem de imposex depois do banimento. As concentrações médias de butilestânicos no mangue (S1), perto de fontes locais, foram 205,7 16,8 ng (Sn) g-1 de TBT, 16,4 1,3 ng (Sn) g-1 de DBT e 10,0 2,9 ng (Sn) g-1 de MBT. Nas áreas de referência: mangue do Saco do Mamanguá (S2) foram 16,0 0,8 ng (Sn) g-1 de TBT, 10,1 1,4 ng (Sn) g-1 de DBT e 10,1 2,2 ng (Sn) g-1 de MBT e mangue do Aventureiro (S3) com 18,1 4,2 ng (Sn) g-1 de TBT, 15,3 0,5 ng (Sn) g-1 de DBT e 10,2 1,5 ng (Sn). g-1 de MBT. As taxas de degradação foram de 01, 1,3 e 1,4 respectivamente indicando inputs recentes desses compostos. Os resultados deste estudo indicam que carbono orgânico dissolvido e particulado, bem como xenoestrógenos podem estar interferindo no desenvolvimento da síndrome, levando a subestimação de avaliação do imposex. As concentrações de butilestânicos, além do aumento ou continuidade alta na incidência de imposex após o banimento na maioria das estações indicam que, apesar da proibição do uso do TBT em tintas antiiincrustantes no Brasil, elas ainda estão sendo utilizadas de forma ilegal, especialmente em pequenos barcos. Esse estudo é fundamental para se propor medidas de mitigação e controle dos compostos organoestânicos, até mesmo dos novos antifoulings TBT- free, que também possuem efeitos prejudiciais ao ambiente. Além disso, as áreas onde se registrou altos índices de imposex serão essenciais para o monitoramento dos efeitos desses novos antifoulings.

Quantificação de Fases Cristalinas de Incrustações em Colunas de Produção de Petróleo pelo Método Rietveld

The scale is defined as chemical compounds from inorganic nature, initially soluble in salt solutions, which may precipitate accumulate in columns of production and surface equipment. This work aimd to quantify the crystalline phases of scale through the Rietveld method. The study was conducted in scale derived from columns production wells in development and recipients of pigs. After collecting samples of scale were performed the procedure for separations of inorganic and organic phase and preparation to be analyzed at the X-ray Laboratory. The XRD and XRF techniques were used to monitor whether identifying and quantifying crystalline phases present in the deposits. The SEM technique was used to visualize the morphology of the scales and assess their homogeneity after the milling process. XRD measurements were performed with and without milling and with or without the accessory spinner. For quantify crystalline phases the program DBWStools was used. The procedure for conducting the first refinement was instrumental in setting parameters, then the structural parameters of the phases in the sample and finally the parameters of the function profile used. In the diffraction patterns of samples of scale observed that the best measures were those that passed through the mill and used the accessory spinner. Through the results, it was noted that the quantitative analysis for samples of scale is feasible when need to monitor a particular crystalline phase in a well, pipeline or oil field. Routinely, the quantification of phases by the Rietveld method is hardwork because in many scale was very difficult to identify the crystalline phases present

Entendendo as propriedades do arenito Botucatu e sua utilização como meio poroso para estudos envolvendo o deslocamento de fluidos poliméricos

The development of products whose purpose is to promote blockages in high permeability zones as well as to control the hydrate or scale formation also needs some tests in porous media before using the product in the field, where attempts and unavoidable operational errors costs would able to derail any projects. The aim of this study was to analyze and compare the Botucatu and Berea sandstones properties, involving problems related to loss permeability. It was observed that even cores of Berea, without expansible clays in their composition had their permeability reduced, as soon as the salinity of brine reached a lower limit. As expected, the same happened with the Botucatu sandstone samples, however, in this case, the sensitivity to low salinity was more pronounced. In a second phase, the research was focused on the Botucatu Sandstone behavior front of dilute polymer solutions injection, checking the main relationships between the Rock / Fluid interactions, considering the Mobility Reduction, Resistance and Residual Resistance Factors, as well as adsorption/desorption processes of these polymers, and the polymer molecules average size and porous sandstone average size ratio. The results for both phases showed a real feasibility of using the Botucatu sandstone in laboratory tests whose objective is the displacement of fluids through porous media

Avaliação das propriedades físico-químicas de sistemas a base de carboximetilcelulose e poli (N-isopropilacrilamida) em soluções aquosas para aplicação na indústria do petróleo

Sustainable development is a major challenge in the oil industry and has aroused growing interest in research to obtain materials from renewable sources. Carboxymethylcellulose (CMC) is a polysaccharide derived from cellulose and becomes attractive because it is water-soluble, renewable, biodegradable and inexpensive, as well as may be chemically modified to gain new properties. Among the derivatives of carboxymethylcellulose, systems have been developed to induce stimuli-responsive properties and extend the applicability of multiple-responsive materials. Although these new materials have been the subject of study, understanding of their physicochemical properties, such as viscosity, solubility and particle size as a function of pH and temperature, is still very limited. This study describes systems of physical blends and copolymers based on carboxymethylcellulose and poly (N-isopropylacrylamide) (PNIPAM), with different feed percentage compositions of the reaction (25CMC, 50CMC e 75CMC), in aqueous solution. The chemical structure of the polymers was investigated by infrared and CHN elementary analysis. The physical blends were analyzed by rheology and the copolymers by UV-visible spectroscopy, small-angle X-ray scattering (SAXS), dynamic light scattering (DLS) and zeta potential. CMC and copolymer were assessed as scale inhibitors of calcium carbonate (CaCO3) using dynamic tube blocking tests and chemical compatibility tests, as well as scanning electron microscopy (SEM). Thermothickening behavior was observed for the 50 % CMC_50 % PNIPAM and 25 % CMC_75 % PNIPAM physical blends in aqueous solution at concentrations of 6 and 2 g/L, respectively, depending on polymer concentration and composition. For the copolymers, the increase in temperature and amount of PNIPAM favored polymer-polymer interactions through hydrophobic groups, resulting in increased turbidity of polymer solutions. Particle size decreased with the rise in copolymer PNIPAM content as a function of pH (3-12), at 25 °C. Larger amounts of CMC result in a stronger effect of pH on particle size, indicating pH-responsive behavior. Thus, 25CMC was not affected by the change in pH, exhibiting similar behavior to PNIPAM. In addition, the presence of acidic or basic additives influenced particle size, which was smaller in the presence of the additives than in distilled water. The results of zeta potential also showed greater variation for polymers in distilled water than in the presence of acids and bases. The lower critical solution temperature (LCST) of PNIPAM determined by DLS corroborated the value obtained by UV-visible spectroscopy. SAXS data for PNIPAM and 50CMC indicated phase transition when the temperature increased from 32 to 34 °C. A reduction in or absence of electrostatic properties was observed as a function of increased PNIPAM in copolymer composition. Assessment of samples as scale inhibitors showed that CMC performed better than the copolymers. This was attributed to the higher charge density present in CMC. The SEM micrographs confirmed morphological changes in the CaCO3 crystals, demonstrating the scale inhibiting potential of these polymers

Teor de fósforo e pH no bulbo molhado, com diferentes freqüências de fertirrigação, utilizando ácido fosfórico

A aplicação de fertilizantes fosfatados, tais como superfosfofato simples, superfosfofato triplo e monofosfato de amônio, via gotejamento, pode apresentar incrustações nas canalizações e obstruções de emissores. No presente trabalho, realizado na UNESP/Jaboticabal - SP, estudaram-se a distribuição do fósforo e a sua influência sobre o pH e a umidade em Latossolo Vermelho, fertirrigado durante um mês, com cinco aplicações semanais de ácido fosfórico. Utilizaram-se quatro repetições e oito tratamentos, constituídos da combinação de doses de P2O5 (0 e 50 kg ha-1) e freqüências de aplicação de 1; 3; 5 e 7 dias. Pelos resultados obtidos, observou-se que a freqüência de irrigação ou de fertirrigação não influenciou na distribuição final da umidade no bulbo molhado; aplicando-se o ácido fosfórico, o pH do solo até 30 cm do gotejador e até 40 cm em profundidade foi reduzido, atingindo valor de 3,6, e o teor de fósforo foi maior nessa mesma porção do bulbo, ultrapassando 1.500 mg dm-3. Isso permite indicar que o ácido fosfórico pode ser utilizado em irrigação localizada, com controle do pH do solo, pois sua redução influencia no desenvolvimento das culturas e, conseqüentemente, na produtividade.

Avaliação de biofilme de proteus mirabilis em modelo experimental de fluxo dinâmico

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Análise da velocidade crítica de escoamento e estudo reológico de polpas de caulim da bacia do rio capim em dutos circulares

A indústria mineral representa um grande estimulador da economia do estado, e como destaque nessa indústria podemos mencionar o setor do beneficiamento de Caulim. As soluções dos problemas relacionados a essa atividade mostram-se como uma oportunidade rara de interação universidade-indústria, além de ser um campo fértil para o desenvolvimento científico. Um ponto importante a ser estudado trata do escoamento da suspensão de caulim em dutos e equipamentos relacionados; problemas como incrustação e calculo da perda de carga não foram ainda resolvidos de forma definitiva pela indústria. Nesse contexto o presente trabalho se dispõe a desenvolver uma metodologia para o cálculo dos parâmetros de escoamento principalmente da velocidade mínima necessária para que as partículas em suspensão não depositem no interior dos dutos. Assim o objetivo macro desta dissertação reside em analisar através da implementação de metodologia, o cálculo da velocidade de deposição durante o escoamento de polpas de caulim com diferentes frações mássicas (% em peso de sólidos) no interior de dutos circulares; a partir do estudo reológico de amostras obtidas no seu processo de beneficiamento; propiciando assim, subsídio teórico aos técnicos e Engenheiros que desejam dimensionar um sistema de bombeamento aplicado a polpas de caulim; minimizando seus problemas de sub e superdimensionamento, que acarreta a deposição do material, causando danos à produção e meio ambiente, visto que se fará necessário à abertura da tubulação para remoção dos depósitos oriundos da baixa velocidade.

Revestimento, qualidade física e fisiológica de sementes de cenoura (Daucus carota L.) cv. Brasília

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação experimental de eficiência térmica de um recuperador de calor e caldeira em um sistema de cogeração

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB