Proposta de válvula bypass para controle de velocidade de PIGs instrumentados: protótipo e simulação em bancada

In the Oil industry, oil and gas pipelines are commonly utilized to perform the transportation of production fluids to longer distances. The maintenance of the pipelines passes through the analysis of several tools, in which the most currently used are the pipelines inspection cells, popularly knowi...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Oliveira, Ralyson Rayala Gonçalves de
Outros Autores: Fontes, Francisco de Assis Oliveira
Formato: Dissertação
Idioma:por
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Válvula bypass
Controle de velocidade
Smart Pig
Controle de fluxo
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/20604
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Proposta de válvula bypass para controle de velocidade de PIGs instrumentados: protótipo e simulação em bancada
description In the Oil industry, oil and gas pipelines are commonly utilized to perform the transportation of production fluids to longer distances. The maintenance of the pipelines passes through the analysis of several tools, in which the most currently used are the pipelines inspection cells, popularly knowing as PIG. Among the variants existing in the market, the instrumented PIG has a significant relevance; acknowledging that through the numerous sensors existing in the equipment, it can detect faults or potential failure along the inspected line. Despite its versatility, the instrumented PIG suffers from speed variations, impairing the reading of sensors embedded in it. Considering that PIG moves depending on the speed of the production fluid, a way to control his speed is to control the flow of the fluid through the pressure control, reducing the flow rate of the produced flow, resulting in reduction of overall production the fluid in the ducts own or with the use of a restrictive element (valve) installed on it. The characteristic of the flow rate/pressure drop from restrictive elements of the orifice plate is deducted usually from the ideal energy equation (Bernoulli’s equation) and later, the losses are corrected normally through experimental tests. Thus, with the objective of controlling the fluids flow passing through the PIG, a valve shutter actuated by solenoid has been developed. This configuration allows an ease control and stabilization of the flow adjustment, with a consequent response in the pressure drops between upstream and downstream of the restriction. It was assembled a test bench for better definition of flow coefficients; composed by a duct with intern diameter of four inches, one set of shutters arranged in a plate and pressure gauges for checking the pressure drop in the test. The line was pressurized and based on the pressure drop it was possible to draw a curve able to characterize the flow coefficient of the control valve prototype and simulate in mockup the functioning, resulting in PIG speed reduction of approximately 68%.
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Among the variants existing in the market, the instrumented PIG has a significant relevance; acknowledging that through the numerous sensors existing in the equipment, it can detect faults or potential failure along the inspected line. Despite its versatility, the instrumented PIG suffers from speed variations, impairing the reading of sensors embedded in it. Considering that PIG moves depending on the speed of the production fluid, a way to control his speed is to control the flow of the fluid through the pressure control, reducing the flow rate of the produced flow, resulting in reduction of overall production the fluid in the ducts own or with the use of a restrictive element (valve) installed on it. The characteristic of the flow rate/pressure drop from restrictive elements of the orifice plate is deducted usually from the ideal energy equation (Bernoulli’s equation) and later, the losses are corrected normally through experimental tests. Thus, with the objective of controlling the fluids flow passing through the PIG, a valve shutter actuated by solenoid has been developed. This configuration allows an ease control and stabilization of the flow adjustment, with a consequent response in the pressure drops between upstream and downstream of the restriction. It was assembled a test bench for better definition of flow coefficients; composed by a duct with intern diameter of four inches, one set of shutters arranged in a plate and pressure gauges for checking the pressure drop in the test. The line was pressurized and based on the pressure drop it was possible to draw a curve able to characterize the flow coefficient of the control valve prototype and simulate in mockup the functioning, resulting in PIG speed reduction of approximately 68%. Na indústria do petróleo são comumente empregados oleodutos e gasodutos para executar o transporte dos fluidos de produção a grandes distancias. As manutenções desses dutos passam pela análise de diversas ferramentas, dentre as mais empregadas atualmente destaca-se as células de inspeção de duto, popularmente conhecida como PIG. Dentre as variantes existentes no mercado, o chamado PIG instrumentado possui relevância significativa, visto que através dos inúmeros sensores existentes nele, o equipamento pode detectar falhas ou potenciais de falha ao longo da linha inspecionada. Apesar de sua versatilidade, o PIG instrumentado sofre com variações de velocidade, o que prejudica a leitura dos sensores embutidos nele. Como o PIG desloca-se em função da velocidade do fluido de produção, uma forma de controlar a velocidade dele é controlar a vazão deste fluido, através do controle da pressão, reduzindo a velocidade de escoamento do fluxo produzido, resultando na redução da produção total do fluido nos próprios dutos ou com o emprego de um elemento restritivo (válvula) instalado nele. A característica da razão vazão/perda de pressão de elementos restritivos do tipo orifício é normalmente deduzida da equação ideal de energia (equação de Bernoulli) e, em seguida, corrigida para as perdas, normalmente por meio de testes experimentais. Assim, com o objetivo de controlar a vazão de um fluido que passa pelo PIG, foi desenvolvido uma válvula com obturador acionado por meio de solenóide. Esta configuração permite uma maior facilidade de controle e estabilização do ajuste de vazão, com consequente resposta na quedas de pressão entre à montante e à jusante da restrição. Para definição de coeficientes de vazão, foi montada uma bancada para realização de ensaios, composta por um duto de quatro polegadas de diâmetro interno, uma conjunto de obturadores dispostos em arranjo em uma placa e medidores de pressão para verificação de quedas de pressão no ensaio. A linha foi pressurizada e com base nas coletas de queda de pressão foi possível traçar uma curva que caracterize o coeficiente de vazão do protótipo da válvula de controle e simular em bancada o funcionamento dela, resultando em reduções de velocidade do PIG em aproximadamente 68%. 2016-06-07T22:09:14Z 2016-06-07T22:09:14Z 2015-11-20 masterThesis OLIVEIRA, Ralyson Rayala Gonçalves de. Proposta de válvula bypass para controle de velocidade de PIGs instrumentados: protótipo e simulação em bancada. 2015. 88f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/20604 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

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