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dc.creatorAlata Quispe, Cesar Manuel-
dc.date.accessioned2023-04-28T20:10:13Z-
dc.date.available2023-04-28T20:10:13Z-
dc.date.issued2022-11-11-
dc.identifier.citationALATA QUISPE, Cesar Manuel. Modelagem mecanicista do início do fenômeno de surging em bombas centrífugas operando com escoamento bifásico líquido-gás. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31241-
dc.description.abstractIn the oil industry, Electric Submersible Pumping (ESPs) stands out as one of the most used techniques in artificial lifting. However, reservoirs contain significant amounts of natural gas, giving rise to the two-phase liquid gas flow in the production lines. Thus, the presence of the gas phase in the flow must be considered whenever ESPs are used. Depending on the operating conditions, ESPs can be subjected to a significant accumulation of gas in the rotor channels, reducing the flow area of the liquid phase and generating a significant drop in performance a phenomenon known as surging. The occurrence of surging significantly affects the production and life of the pump. With this scenario in mind, the present study introduces a mechanistic model developed to predict the starting point of the surging phenomenon in centrifugal pumps operating with liquid-gas flow. The modeling was developed from a balance of forces on a gas bubble in the rotor channel, where the surging phenomenon occurs. The closing relationships, necessary for the mathematical model, were based on theoretical models and with minimal dependence on empirical correlations, which were corrected and validated with experimental data existing in NUEM and the literature. The sensitivity of both the drag coefficient and the relative velocity, which are relevant interphase parameters of the model, as well as the performance of the model for different operating conditions (phase flow rates, rotational speed, and fluid properties) were evaluated. It is expected that the mathematical model can improve the prediction of the stable operation window of BCSs in the presence of liquid-gas flow, outside the starting point of the surging phenomenon. Among other contributions, this can provide better guidance to engineers in their artificial elevation projects and, as a whole, improve the understanding of the surging phenomenon.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (FUNTEF-PR)pt_BR
dc.description.sponsorshipPetróleo Brasileiro (Petrobrás)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectBombas centrífugaspt_BR
dc.subjectGás - Escoamentopt_BR
dc.subjectEscoamento bifásicopt_BR
dc.subjectPetróleopt_BR
dc.subjectReservatórios subterrâneos - Petróleopt_BR
dc.subjectFluidodinâmica computacionalpt_BR
dc.subjectMecânica dos fluidospt_BR
dc.subjectModelagempt_BR
dc.subjectCentrifugal pumpspt_BR
dc.subjectGas flowpt_BR
dc.subjectTwo-phase flowpt_BR
dc.subjectPetroleumpt_BR
dc.subjectUnderground reservoirs - Petroleumpt_BR
dc.subjectComputational fluid dynamicspt_BR
dc.subjectFluid mechanicspt_BR
dc.subjectModelyngpt_BR
dc.titleModelagem mecanicista do início do fenômeno de surging em bombas centrífugas operando com escoamento bifásico líquido-gáspt_BR
dc.title.alternativeMechanistic modeling of the surging phenomenon initiation in centrifugal pumps operating with gas-liquid two-phase flowpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoNa indústria de petróleo, a utilização de Bombeamento Centrífugo Submerso (BCSs) destaca-se como uma das técnicas mais usadas em elevação artificial. Entretanto, os reservatórios contêm quantidades significativas de gás livre e em solução, dando origem ao escoamento bifásico líquido-gás nas linhas de produção. Assim, para o uso das BCSs, deve-se considerar a presença da fase gasosa no escoamento. Dependendo das condições operacionais, as BCSs podem estar sujeitas a um acúmulo significativo de gás nos canais dos rotores, diminuindo a área de escoamento da fase líquida e gerando uma queda significativa no desempenho, fenômeno este que é conhecido como surging. A ocorrência de surging afeta significativamente a produção e a vida útil da bomba. Com este cenário em mente, desenvolveu-se um modelo mecanicista para prever o ponto de início do fenômeno de surging em bombas centrífugas operando com escoamento de líquido-gás, e que é o objeto do presente trabalho. A modelagem foi desenvolvida a partir de um equilíbrio de forças sobre uma bolha de gás no canal do rotor, onde ocorre o fenômeno de surging. As relações de fechamento, necessárias para o modelo matemático, foram baseadas em modelos teóricos e com a mínima dependência de correlações empíricas, sendo corrigidas e validadas a partir de dados experimentais existentes no NUEM e na literatura. Foi avaliada a sensibilidade do modelo ao coeficiente de arrasto e à velocidade relativa, parâmetros esses relevantes no modelo, bem como diferentes condições operacionais que incluem vazões das fases, velocidade de rotação e propriedades dos fluidos. Espera-se que o modelo matemático possa prever melhor a janela de operação estável de BCSs na presença do escoamento líquido-gás, fora do ponto de início do fenômeno de surging. Esta contribuição, entre outras, pode orientar melhor os engenheiros da área de elevação artificial e auxiliar no entendimento do fenômeno de surging como um todo.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-8181-8266pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0957770096352763pt_BR
dc.contributor.advisor1Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3297-7361pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Azevedo, Henrique Stel de-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3403-982Xpt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4520319278466515pt_BR
dc.contributor.referee1Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3297-7361pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_BR
dc.contributor.referee2Santos, Paulo Henrique Dias dos-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-9130-0257pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5701155189630566pt_BR
dc.contributor.referee3Estevam, Valdir-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-9532-5796pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9264004380006248pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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