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Título: Bancada para avaliação de sensores para a detecção da formação de hidratos
Autor(es): Lopes, Thiago Cantos
Orientador(es): Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo
Palavras-chave: Hidratos - Propriedades termomecânicas
Gás - Escoamento
Tubulação
Hydrates - Thermomechanical properties
Gas flow
Piping
Data do documento: 16-Dez-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: LOPES, Thiago Cantos. Bancada para avaliação de sensores para a detecção da formação de hidratos. 2015. 77 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
Resumo: A formação de hidratos é um importante desafio de segurança e um obstáculo para escoamentos em tubulações de óleo e gás. Hidratos são compostos de inclusão constituídos por água e moléculas hóspedes, que estabilizam o retículo cristalino de pontes de hidrogênio entre moléculas de água formando uma estrutura sólida acima da temperatura de solidificação da água. Os hidratos se formam a altas pressões e baixas temperaturas e sofrem influência de diversos fatores químicos e termodinâmicos. A detecção de hidratos em seus estágios iniciais de formação representaria uma grande vantagem para o setor petrolífero, tanto do ponto de vista de maiores retornos financeiros, quanto do ponto de vista da segurança das operações. Dada essa oportunidade, neste trabalho foi desenvolvida uma bancada que permite a avaliação do desempenho de sensores para a detecção dos processos de formação e crescimento de hidratos. Foi construída uma célula de equilíbrio com acesso óptico (janelas de vidro temperado), tendo em mente os sensores que nela seriam avaliados. O ciclopentano foi empregado para formação de hidratos, devido à possibilidade de formação sob pressões consideravelmente inferiores às normalmente verificadas para demais hidrocarbonetos. Para a formação do mesmo foi desenvolvido um sistema de controle térmico e agitação que permitiu a formação de hidratos em escala apreciável. Foi possível observar o crescimento, aglomeração e gradual endurecimento da camada de hidratos. Os sensores de ultrassom foram empregados, apresentando dificuldade em extrair informações de um sistema repleto de hidratos. Foram propostas sugestões para trabalhos futuros, tendo em vista os desafios e obstáculos encontrados durante a condução do presente trabalho.
Abstract: Hydrate formation is an important safety challenge and an obstacle to hydrocarbons flow in oil and gas pipe lines. Hydrates are inclusion compounds composed of water and guest molecules, which stabilize the crystalline structure of hydrogen bounds between water molecules, forming a solid structure above the solidification temperature of water. Hydrates are formed at high pressures and low temperatures and are influenced by a variety of chemical and thermodynamic factors. The detection of hydrates on early stages of their formation would be a great advantage for the oil industry, both from the point of view of greater financial returns, and from the point of view of operational safety. Given this opportunity, this work was developed a workbench that allows the evaluation of sensors performance for the detection of the formation and growth processes of hydrates. An equilibrium cell with optical access was built(with tempered glass windows), bearing in mind the sensors that would be evaluated. Cyclopentane was employed to promote hydrate formation, in view of the possibility to form hydrates under pressures considerably below those normally observed for other hydrocarbons. In order to promote hydrate formation a thermal control system and a stirring system were developed, allowing the formation of hydrates in appreciable scale. It was possible to observe growth, agglomeration and gradual hardening of the hydrate layer. Ultrasound sensors were employed, revealing difficulty in extracting information from a full hydrates system. Suggestions for further works were proposed, in view of the challenges and obstacles encountered during the course of this study.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10285
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