Simulação numérica de separadores gravitacionais sob movimentação marítima: influência da modelagem fluidodinâmica e impacto da posição de quebra-ondas

Assunção, João Vitor Gomes de

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/15588

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Simulação numérica de separadores gravitacionais sob movimentação marítima: influência da modelagem fluidodinâmica e impacto da posição de quebra-ondas
Author(s)/Inventor(s):	Assunção, João Vitor Gomes de
Advisor:	Klein, Tânia Suaiden
Co-advisor:	Silva, Pablo de Almeida
Abstract:	Os separadores gravitacionais trifásicos desempenham papel fundamental na separação do petróleo, permitindo a separação inicial das fases aquosa, oleosa e gasosa. Esses equipamentos possuem dispositivos internos que visam contornar problemas operacionais e melhorar a eficiência da separação. Dentre esses, destaca-se o uso de quebra-ondas (ou antisloshingbaffles), responsáveis por atenuar a flutuação do nível de líquido e minimizar os efeitos turbulentos provocados pela movimentação das estruturas flutuantes em plataformas offshore. Neste trabalho, 12 diferentes configurações de quebra-ondas foram avaliadas, considerando o movimento de arfagem. Adicionalmente, testes de sensibilidade para parâmetros das simulações foram realizados, dentre eles: a definição das condições de contorno para a região de saída de água, o emprego de modelos de tensão superficial e valores de porosidade e permeabilidade para caracterizar o meio poroso representativo do escoamento no quebra-ondas. Para tanto, foram realizadas simulações em CFD com o software ANSYS CFX 20R1, considerando como referência uma geometria tridimensional e um modelo simplificado bidimensional, no qual todos os testes citados foram avaliados. Uma condição crítica com 80% em volume de água foi assumida, de modo a representar o comportamento considerando um poço maduro. Os resultados obtidos mostraram que as condições de contorno da saída de água afetam a região equivalente a saída de óleo, assim como se observou a formação de um fluxo reverso na saída de água ao se utilizar a pressão hidrostática inicial como condição de contorno, indicando a necessidade de implementar controles proporcionais de pressão para obter resultados mais assertivos. Analisando globalmente todos os ciclos simulados, verificou-se que, independentemente da posição, a presença do quebraondas diminuiu a eficiência de separação. Das configurações testadas, o separador com quebra-ondas na posição mais próxima à região de entrada foi a que menos comprometeu essa eficiência. Concluiu-se também que as posições dos quebra-ondas afetam relativamente pouco a sua capacidade de atenuar as flutuações do nível de líquido. Por outro lado, foi observado que um meio poroso que gera maior resistência à passagem dos fluidos reduziu em consideravelmente a amplitude das oscilações na altura da posição da interface líquido-gás.
Keywords:	Separação gás-líquido Quebra-onda Dinâmica dos fluídos computacional
Subject CNPq:	CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	15-Oct-2021
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Appears in Collections:	Engenharia Química

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