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dc.creatorSantos, Murilo Henrique Almeida-
dc.date.accessioned2026-04-10T17:35:06Z-
dc.date.available2026-04-10T17:35:06Z-
dc.date.issued2026-01-26-
dc.identifier.citationSANTOS, Murilo Henrique Almeida. Estudo experimental e numérico da utilização do método de flushing no deslocamento de fluidos miscíveis em um duto horizontal. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40102-
dc.description.abstractThe increasing reliance on deepwater oil production has intensified operational challenges in Flow Assurance, particularly in hydrate management. Although the flushing method is widely adopted for obstruction mitigation and pipeline commissioning, critical gaps remain regarding its hydrodynamic efficiency and the definition of optimal volumes for industrial applications. This research systematically investigates miscible liquid-liquid flushing in horizontal pipes through an integrated approach, combining physical experimentation and computational modeling. Using water-glycerin mixtures to mimic the behavior of thermodynamic inhibitors, the study characterizes the dynamics of flow front and trailing edge velocities and the evolution of the mixing zone (𝐿𝑚𝑖𝑥) as a function of viscosity and injection velocity. Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling, using Ansys CFX® software, was validated with experimental data obtained from a 26 𝑚𝑚 diameter flow loop, with volumetric fraction measurements via resistive sensors. The results identify a critical velocity threshold of 0.3 𝑚/𝑠, below which flushing efficiency undergoes severe degradation due to gravitational dominance (𝐹𝑟 < 2,0). It was observed that at high velocities (≥ 0,5 𝑚/𝑠) the flow approaches a plug flow pattern, while at low velocities (0.2 𝑚/𝑠) interface stretching occurs, expanding the mixing zone to values exceeding 14 𝑚. By incorporating front and trailing edge velocities, the 𝐿𝑚𝑖𝑥-based methodology proved to be more conservative and robust, estimating injection volumes between 22% and 27% higher than conventional methods in low-energy regimes. This work provides fundamental guidelines for the optimization of offshore operations, establishing objective criteria for cost reduction and operational integrity assurance.pt_BR
dc.description.sponsorshipAgência Nacional do Petróleo (ANP)pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)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.subjectEscoamento multifásicopt_BR
dc.subjectHidratospt_BR
dc.subjectFluidodinâmica computacional - Aplicações industriaispt_BR
dc.subjectOleodutos de petróleo - Manutenção e reparospt_BR
dc.subjectViscosidadept_BR
dc.subjectSimulação (Computadores)pt_BR
dc.subjectMultiphase flowpt_BR
dc.subjectHydratespt_BR
dc.subjectComputational fluid dynamics - Industrial applicationspt_BR
dc.subjectPetroleum pipelines - Maintenance and repairpt_BR
dc.subjectViscositypt_BR
dc.subjectComputer simulationpt_BR
dc.titleEstudo experimental e numérico da utilização do método de flushing no deslocamento de fluidos miscíveis em um duto horizontalpt_BR
dc.title.alternativeExperimental and numerical study of the flushing method in the displacement of miscible fluids in a horizontal pipept_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoA crescente dependência da produção de petróleo em águas profundas tem intensificado os desafios operacionais em Garantia de Escoamento (Flow Assurance), particularmente no gerenciamento de hidratos. Embora o método de flushing seja amplamente adotado para mitigação de obstruções e comissionamento de dutos, persistem lacunas críticas quanto à sua eficiência hidrodinâmica e à definição de volumes ótimos para aplicações industriais. Esta pesquisa investiga sistematicamente o flushing líquido-líquido miscível em dutos horizontais através da abordagem integrada, combinando experimentação física e modelagem computacional. Utilizando misturas de água-glicerol para mimetizar o comportamento de inibidores termodinâmicos, o estudo caracteriza a dinâmica das velocidades de frente e traseira do escoamento e a evolução da zona de mistura (𝐿𝑚𝑖𝑥) em função da viscosidade e da velocidade de injeção. A modelagem numérica via Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), utilizando o software Ansys CFX®, foi validada com dados experimentais obtidos através do circuito de escoamento de 26 𝑚𝑚 de diâmetro, com medições de fração volumétrica via sensores resistivos. Os resultados identificam um limiar crítico de velocidade de 0,3 𝑚/𝑠, abaixo do qual a eficiência do flushing sofre severa degradação devido à dominância gravitacional (𝐹𝑟 < 2,0). Observou-se que em velocidades elevadas (≥ 0,5 𝑚/𝑠) o escoamento aproxima-se do padrão de pistão (plug flow), enquanto em baixas velocidades (0,2 𝑚/𝑠) ocorre o estiramento da interface que amplia a zona de mistura para valores superiores a 14 𝑚. Ao incorporar as velocidades de frente e traseira, a metodologia baseada no 𝐿𝑚𝑖𝑥 demonstrou ser mais conservativa e robusta, estimando volumes de injeção entre 22% e 27% superiores aos métodos convencionais em regimes de baixa energia. Este trabalho fornece diretrizes fundamentais para a otimização de operações offshore, estabelecendo critérios objetivos para a redução de custos e garantia da integridade operacional.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0001-2592-0765pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/2677107756951676pt_BR
dc.contributor.advisor1Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3297-7361pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://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-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/4520319278466515pt_BR
dc.contributor.referee1Schneider, Fábio Alencar-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0318-3511pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8102163369159451pt_BR
dc.contributor.referee2Marcelino Neto, Moisés Alves-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-5492-6640pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/2071333457212415pt_BR
dc.contributor.referee3Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-3297-7361pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_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 MECANICA::ENGENHARIA TERMICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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