5 Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes

Documentos relacionados
Escoamentos Compressíveis. Aula 03 Escoamento unidimensional

Escoamentos Compressíveis. Capítulo 03 Escoamento unidimensional

Estática dos Fluidos. Prof. Dr. Marco Donisete de Campos

Última aula do capítulo 2: estática dos fluidos!

UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Depto De Eng. Química e de Eng. De Alimentos EQA 5313 Turma 645 Op. Unit. de Quantidade de Movimento

Mecânica dos Fluidos para Engenharia Química

Segunda aula de fenômenos de transporte para engenharia civil. Estática dos Fluidos capítulo 2 do livro do professor Franco Brunetti

8, 9 e 10) Figura 8. Figura 9. Figura 10

Capítulo 2 Estática dos Fluidos

Capítulo 4: Equação da energia para um escoamento em regime permanente

Resoluções dos testes propostos

Capítulo 1 Química-Física das Interfaces

Segunda aula de complemento de ME5330. Agosto de 2010

Solução dos exercícios do capítulo 2, pp (a) Expansão isotérmica de um gás ideal. Trabalho: pdv = NRT 1

Capítulo 7: Escoamento Interno

Cap. 6. Definição e métodos de resolução do problema de valores de fronteira

FENÔMENOS DE TRANSPORTE Estática dos Fluidos

ANEXOS. r : raio do tubo (externo se o liquido molhar o tubo) g : aceleração da gravidade. m g (Lei de Tate) eq. A1

a. as vazões em massa em (1) e (2); Respostas: Q m1 = 0,66 kg/s e Q m2 = 4,64 kg/s b. as vazões em volume em (1) e (2);

Primeiro semestre de 2013 Mecânica dos Fluidos para a engenharia química Aula 8 de teoria

Segunda aula de laboratório de ME4310. Primeiro semestre de 2014

Cavitação: vaporização, seguida de condensação (quase instantânea) Detecção da cavitação:

Um catalisador heterogêneo é aquele que está em uma fase diferente da do sistema reacional. Focaremos nossa aula em sistemas de gás e sólido.

Trabalho de Sistema de Medição

Estruturas de Betão Armado II 17 Pré-Esforço Perdas

Acústica ambiental. Forma de onda; nivel logarítmico e espectro sonoro

Modelagem Numérica de Falhas em Estruturas Mecânicas Associadas a Campos Eletromagnéticos

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS FENÔMENOS DE TRANSPORTE MECÂNICA DOS FLUIDOS

A bibliografia pode ser acessada gratuitamente na página: Capítulo 2 Hidrostática

Aplicando a equação de Bernoulli de (1) a (2): A equação (1) apresenta quatro (4) incógnitas: p1, p2, v1 e v2. 2 z

Fenômenos de Transporte I

Física B Semiextensivo V. 2

ESTUDO NUMÉRICO DA INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DE TEMPERATURA NO ESCOAMENTO BIFÁSICO ÓLEO PESADO E GÁS NATURAL EM UM TRECHO VERTICAL DE UM DUTO

a velocidade de propagação da onda para montante. Admita que a largura do canal é b = 3 m e que a altura inicial do escoamento é h u = 2 m.

Estudo dos gases. Antes de estudar o capítulo PARTE I

3 Propagação em ambientes abertos na faixa GHz

2 Modelagem da casca cilíndrica

AREIA FLUIDIZADA COMO OLHOS DE ÁGUA

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITECTURA e GEORRECURSOS SECÇÃO DE HIDRÁULICA E RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA ENG 008 Fenômenos de Transporte I A Profª Fátima Lopes

OPERAÇÕES UNITÁRIAS. Prof a Dr a Maria Cristina Rizk

CARACTERIZAÇÃO EXPERIMENTAL DO FUNCIONAMENTO DE UM DESTILADOR DE ÁGUA DO TIPO ATMOSFÉRICO REGENERATIVO


viscosidade laminar ABCD ABC D.

Mecânica dos Fluidos para Engenharia Química. Segunda aula 17/02/2009

Parâmetros do Hidrograma Unitário para bacias urbanas brasileiras

Física E Extensivo V. 3

X Congresso Brasileiro de Engenharia Química Iniciação Científica

Identidades Termodinâmicas

AQUECIMENTO E TEMPERATURA

Termodinâmica. Universidade Federal de Ouro Preto Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Departamento de Química

Mecânica dos Fluidos para Engenharia Química

HIDROSTÁTICA 1 INTRODUÇÃO

Capítulo 7 - Wattímetros

Aula 15 Introdução à Convecção

EXPERIMENTO 03. Medidas de vazão de líquidos, utilizando Rotâmetro, Placa de orifício e Venturi. Prof. Lucrécio Fábio

Definição das variáveis principais consideradas no Programa Richardson 4.0

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 2 Marcel Merlin dos Santos

2. MODELAMENTO MATEMÁTICO

II ESTUDO PARA A DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES HIDRÁULICAS DE PARTIDA DE UM REATOR DE LEITO FLUIDIZADO

AULA 8: TERMODINÂMICA DE SISTEMAS GASOSOS

Mecânica dos Fluidos 3ª parte

MOTORES A INDUÇÃO E CC PEA 2306_2008_1

Complementação da primeira avaliação do curso

ESTÁTICA DOS FLUIDOS. Pressão. Mecânica dos Fluidos Aula 3 Estática 15/01/2018. Prof. Édler Lins de Albuquerque

CENTRO DE IMPULSÃO, P6237

Em fluidodinâmica, quando se fala de uma partícula com uma dada e uma dada velocidade v! (t)

Demanda. Universidade Federal de Santa Catarina. From the SelectedWorks of Sergio Da Silva. Sergio Da Silva

AA-220 AERODINÂMICA NÃO ESTACIONÁRIA

viscosidade laminar ABCD ABC D.

Aula 4 e 5 de laboratório. Segundo semestre de 2012

Termodinâmica. Universidade Federal de Ouro Preto Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Departamento de Química

EM INSTRUMENTAÇÃO E AUTOMAÇÃO INSTRUMENTAÇÃO

ISOTÉRMICA DE ADSORÇÃO DE LANGMUIR

SEPARAÇÃO DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS

viscosidade laminar ABCD ABC D.

ilustramos os dois mecanismos previamente descritos e associados ao aumento da fração volumétrica de água nas emulsões durante a produção de petróleo.

Física III. João Francisco Fuzile Rodrigues Garcia Maiara Fernanda Moreno

2 Fundamentos Teóricos

Física B Extensivo V. 4

Capítulo 2 Estática dos Fluidos

Termodinâmica. Universidade Federal de Ouro Preto Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Departamento de Química

EST 55 - AEROELASTICIDADE. Aerodinâmica Não Estacionária Introdução e conceitos básicos da teoria

3. ANÁLISE DE DADOS EXPERIMENTAIS

COMPLEMENTOS DE FLUIDOS. Uma grandeza muito importante para o estudo dos fluidos é a pressão (unidade SI - Pascal):

Cap. 6. Definição e métodos de resolução do problema de valores de fronteira

DEPARTAMENTO DE ENERGIA LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS FLUIDOS MEDIDAS DE VELOCIDADE E VAZÃO

Solução. = r. = s. H 2 C CH 2 (g) CH 4 (g) + CO(g)

ESTUDO DE ESVAZIAMENTO DE TUBULAÇÕES DE DIÓXIDO DE CARBONO LIQÜEFEITO

ESCOAMENTO ANUAL 1 DISTRIBUIÇÃO ESTATÍSTICA

HEURÍSTICAS PARALELAS DE BUSCA EM VIZINHANÇA VARIÁVEL PARA O PROBLEMA DE OTIMIZAÇÃO DO EMPREGO DE SONDAS DE PRODUÇÃO TERRESTRE

Q = velocidade x área circular sendo assim V= Q/A = V = 4Q/πD²

O calor específico desse material no estado sólido e seu calor latente de fusão valem, respectivamente:

4 Modelagem proposta da programação do sub-sistema

PTC3421 Instrumentação Industrial. Válvulas Parte II V2017A PROF. R. P. MARQUES

FUNDAMENTAÇÃO HIDROMECÂNICA Princípios Básicos

Física B Extensivo V. 4

Fluido é um material que se deforma continuamente quando submetido a uma tensão de cisalhamento. F t

Aula 02 - Perda de Carga Localizada

CAPÍTULO 6 MOMENTO TORSOR

Transcrição:

Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes 0 5 Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes 5. Introdução A vazão de fluxo de quase todos os oços fluentes é controlada or um choke na cabeça do oço, um disositivo que imõe uma restrição à linha de fluxo, figura 5.. Os chokes normalmente fazem arte do conjunto da árvore de surgência, ou seja, entre a tubulação de rodução e a linha de descarga, figura 5.. No estudo de oços, é necessário conhecer o funcionamento do choke que é utilizado ara controlar a vazão de rodução e assegurar sua estabilidade. q d d Figura 5. Esquema do choke Os chokes consistem em lacas de metal com um equeno orifício ara ermitir o fluxo; são os disositivos de restrição mais comuns, usados ara causar uma queda de ressão ou reduzir a vazão de fluxo. São caazes de causar grandes quedas de ressão: um gás que entre em um choke a 5000 sia ode sair a 000 sia ou menos. Os chokes têm, ortanto, várias alicações como disositivos de controle na indústria de etróleo e gás. A seguir algumas das alicações ara os quais os chokes de suerfícies odem ser utilizados são ara: Manter uma vazão de fluxo ermissível na cabeça oço. Controlar a vazão de rodução. Proteger as equies de suerfície. Controlar e revenir roblemas de arejamento ao roorcionar suficiente contra ressão na formação rodutora. Permitir a obtenção de informações ara calcular o índice de rodutividade em qualquer etaa da vida rodutiva de um oço. Prevenir a coning de gás e água.

Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes Figura 5. Localização do choke

Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes 5. Chokes suerficiais Existem diferentes tios de chokes suerficiais os quais encontram-se localizados no cabeçal do oço e nas linhas de fluxo. A função rincial do choke suerficial é a de estrangular o fluxo ara roorcionar estabilidade nas instalações suerficiais. Os chokes suerficiais têm sido. rojetados ara ermitir fácil acesso. Os chokes suerficiais odem ser classificados conforme seu desenho: Tio ositivo Tio ajustável 5.. Tio ositivo É comosto de um coro ou caixa em cujo interior se ode instalar ou trocar manualmente diferentes diâmetros de orifícios, esse tio de choke está reresentado nas figuras 5.3 e 5.4. Na maioria dos casos, é utilizado o choke de orifício ositivo em função de sua simlicidade e baixo custo. 5.. Tio ajustável É similar ao choke ositivo, com exceção de que, ara ajustar o diâmetro de abertura do orifício de fluxo, há uma varinha fina com graduações visíveis que indicam o diâmetro efetivo do orifício. A figura 5.5 mostra as artes do choke do tio ajustável. 5.3 Modelos de fluxo O fluxo através de chokes em geral odem ser de dois tios: Subcrítico e Crítico. 5.3. Fluxo subcrítico O fluxo é chamado subcrítico quando a velocidade do gás através das restrições é menor do que a velocidade do som no gás, e a vazão deende tanto da ressão a montante como da ressão a jusante. Os chokes sub-suerficiais são normalmente rojetados ara ermitir o fluxo subcrítico.

Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes 3 Item Descrição Coro bridado Junta 3 Orifício 4 Tamão de descarga 5 Junta do tamão 6 Tamão de descarga 7 Porca 8 Braçadeira circular 9 Tamão de descarga 9 7 5 4 3 8 6 Figura 5.3 Porta orifícios tio ositivo Figura 5.4 Chokes ositivos

Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes 4 3 4 Item Descrição Orifício Indicador 3 Trava do Volante 4 Volante Fluxo Fluxo Figura 5.5 Válvula de agulha regulável 5.3. Fluxo crítico O fluxo é chamado crítico quando a velocidade do gás através das restrições é igual à velocidade do som ( erto de 00 ft/sec ara o ar) no gás. A velocidade máxima na qual um efeito de ressão ou uma erturbação ode ser roagada através de um gás não ode exceder a velocidade do som no gás. Assim, uma vez que a velocidade do som seja alcançada, um aumento ainda maior na diferencial de ressão não aumentará a ressão na garganta do Choke. Portanto, a vazão de fluxo não ode exceder a vazão de fluxo crítico conseguido quando a razão de ressão a jusante P e a montante P chega a um valor crítico, ainda que esta ressão seja decrescida. Ao contrário do fluxo subcrítico, a vazão de fluxo em fluxo crítico deende somente da ressão a montante, orque as erturbações de ressão que trafegam na velocidade do som imlicam que uma erturbação de ressão na extremidade a jusante não terá efeito algum sobre a ressão a montante

Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes 5 ou sobre a vazão de fluxo. Os chokes de suerfície são normalmente rojetados ara fornecer um fluxo crítico. 5.4 Fluxo de gás através de restrições A equação geral ara fluxo através de restrições ode ser obtida combinando-se a equação de Bernoulli com a equação de estado. As erdas irreversíveis ou erdas de atrito são exlicadas or um coeficiente de descarga, que deende do tio de restrição. A seguinte equação é válida somente no regime subcrítico até o fluxo crítico, quando a máxima velocidade de fluxo (igual à velocidade de som) é atingida. q sc onde = 974,6C d d ch γ g T k k k ( ) k+ k 0,5 eq.(5.) q sc = Vazão de fluxo de gás, Mscfd ( a 4,7 sia e 50ºR). d ch = Diâmetro do Choke, in. = Pressão a montante do Choke, sia. = Pressão a jusante do Choke, sia T = Temeratura de entrada (ustream), ºR. C d = Coeficiente de descarga que deende da relação de diâmetros da tubulação e da restrição, do número de Reynold e a geometria do disositivo, geralmente considera-se 0,865. k = Relação de calores esecíficos ( c c v ), sem dimensão. γ g = Densidade do gás (ara o ar=) ( ) c Se a razão de ressão na qual o fluxo crítico ocorre é reresentada or, então, através do cálculo elementar, ode ser demostrado que:

Análise do Fluxo de Gás Através de Chokes 6 c k = k + ( k ) eq.(5.) > e crítico ara O fluxo é subcrítico ara ( ) ( ) c ( ) ( ) c, se a razão da ressão de oeração é menor que a razão de ressão crítica, a razão de ressão da equação 5. deve ser substituída ela razão de ressão crítica, ois a razão de fluxo máxima através do choke é aquela que corresonde ao fluxo crítico. O valor de k normalmente é assumido como uma constante. k.93 ara uma gravidade de 0.63. Geralmente, o valor de k utilizado entre.5 e.3, imlicando a artir do relacionamento reresentado ela equação 5. que o fluxo é crítico quando a razão de ressão está na região de 0.5549 (ara k =.5) a 0.5439 (ara k =.3). O fluxo é considerado crítico quando a razão de ressão é menor ou igual a 0.55, o que imlica que k esteja a.75 aroximadamente. Substituindo-se ( ) 0. 55 c =, e k=.75 na equação 5., resulta: onde q sc 456.7C d dch = eq.(5.3) ( γ T ) 0. 5 g q sc = Vazão de fluxo de gás, Mscfd ( a 4,7 sia e 50ºR). d ch = Diâmetro do Choke, in. = Pressão a montante do Choke, sia. T = Temeratura de entrada (ou ustream), ºR. C d = Coeficiente de descarga, 0.865 γ g = Densidade do gás (ara o ar=) A máxima vazão de fluxo de gás ocorre quando o fluxo é crítico. Para qualquer valor da razão de ressão abaixo do valor crítico.