Luciene dos Santos Alves
Resumo
A transferência de calor em regime permanente é um importante aspecto no projeto do escoamento em dutos, especificamente para a produção e transporte de petróleo e gás a grandes distâncias em águas profundas. Os eventos transientes, como partidas e paradas de produção, contudo, também podem ser críticos. A descoberta de novos campos de petróleo, muitos deles em águas profundas e ultraprofundas, tem levado os dutos rígidos e flexíveis a funcionarem em condições cada vez mais extremas. Como conseqüência, a flambagem lateral e o walking tornam-se aspectos fundamentais no processo de concepção dos dutos. Em particular, o fenômeno de walking está intrinsecamente ligado ao regime transiente de escoamento. Nessa dissertação, foi desenvolvida uma ferramenta numérica para análise de transferência de calor no regime transiente de escoamento em dutos. Essa ferramenta numérica foi associada a um modelo estrutural baseado no método dos elementos finitos, que permitiu uma melhor compreensão do fenômeno de walking em dutos rígidos através da realização de um estudo paramétrico. Nesse estudo, o efeito do atrito entre o duto e o solo, do gradiente térmico aplicado e da presença de molas de extremidade foram avaliados.
Abstract
The heat transfer on a permanent basis is an important aspect in the project pipeline flow, specifically for the production and transportation of oil and gas over long distances in deep water. The transient events, such as starting and shut down the production, however, can also be critical. The discovery of new oil fields, many of them in deep and ultra deep, has taken the rigid and flexible products to function in ever more extreme. As a result, the lateral buckling and walking become key aspects in the design of the ducts. In particular, the phenomenon of walking is intrinsically linked to the transient flow. In this dissertation, we developed a numerical tool for analysis of heat transfer in transient flow in pipelines. This numerical tool was associated with a structural model based on finite element method, which allowed a better understanding of the phenomenon of walking on hard products by conducting a parametric study. In this study, the effect of friction between the pipe and soil, the applied thermal gradient and the presence of end springs were evaluated.
