Modelo unificado para escoamentos bifásicos líquido-líquido em tubulações

• Processo: 17/19070-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2018
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Marcelo Souza de Castro
• Beneficiário: Marcelo Souza de Castro
• Pesquisador Anfitrião: Cem Sarica
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Tulsa, Estados Unidos
• Assunto(s): Escoamento bifásico Extração líquido-líquido
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: escoamento bifásico | escoamento líquido-líquido | Fração de Fase | gradiente de pressão | Modelo Unificado | Padrão de Escoamento | Escoamento bifásico líquido-líquido

Resumo

Escoamentos bifásicos são observados em numerosos processos naturais e industriais, sendo compostos de duas fases imiscíveis arranjadas em diversas configurações geométricas ou padrões de escoamento. No caso industrial o foco maior, desde os anos 1940 tem sido os escoamentos gás-líquido, comuns na indústria nuclear e de refrigeração. Entretanto com o desenvolvimento da indústria petrolífera e alimentícia escoamentos líquido-líquido passaram a ser de ocorrência comum. No caso da indústria petrolífera o amadurecimento dos campos de petróleo e a ocorrência de aquíferos acarreta uma grande produção de água em conjunto com o óleo. Apesar disso, pouco ainda é conhecido sobre estes escoamentos e a maior parte do desenvolvimento é baseado em escoamentos água-óleo com óleo pouco viscosos. Nesse ponto surge uma característica que distingue os escoamentos gás-líquido mais comuns dos líquido-líquido que é a razão de massas específicas próximo à unidade e o fato de a viscosidade dos fluidos ser extremamente importante na análise dos escoamentos líquido-líquido. No caso de escoamentos gás-líquido as baixas massa específica e viscosidade do gás levam a simplificações que facilitam a generalização dos modelos de transições de padrões de escoamentos, fração de fase e gradiente total de pressão (composto pelos termos gravitacional, friccional e aceleracional). Isto foi apresentado nos modelos de Taitel e Dukler (1976) e Taitel, Barnea e Dukler (1980) para transições de padrões em escoamentos horizontais e verticais, respectivamente, e em Shoham (2006) com a apresentação de uma modelagem unificada para gradiente de pressão e fração de fase baseada em modelos mecanicistas, todos os casos para escoamentos gás-líquido. No caso de escoamentos água-óleo o simples fato da viscosidade do óleo ser mudada altera completamente os padrões de escoamento observados o que dificulta sobremaneira a proposição de uma modelagem unificada para previsão de transições de padrões de escoamento, frações de fases e gradientes de pressão. O que se observa em uma revisão da literatura são diversos trabalhos sobre escoamentos líquido-líquido mas com resultados restritos a pequenas faixas de viscosidades. Nesse ponto a University of Tulsa através de seu Tulsa University Fluid Flow Projects (TUFFP), que é um projeto de cooperação entre Universidade e Indústrias, vem desde 1973 desenvolvendo pesquisas de ponta em escoamentos multifásicos com foco no levantamento de dados experimentais e modelagem dos mesmos. Nesse ponto, um dos projetos atuais é o desenvolvimento de um modelo unificado para escoamentos líquido-líquido que leve em consideração todos os efeitos citados como a viscosidade e sua influência nos padrões de escoamento. Na mesma linha de projetos do TUFFP, no caso de escoamentos gás-líquido o professor Ovadia Shoham (Shoham, 2006) da mesma University of Tulsa publicou seu modelo unificado baseado em diversos modelos da literatura. Assim, tendo em vista o doutorado do candidato BPE (Castro, 2013) que trabalhou com a modelagem da transição do padrão de escoamento estratificado ondulado em escoamentos águas-óleo viscoso financiado pela FAPESP (processo 2010/03254-5) e que tem gerado publicações em revistas internacionais indexadas e congressos nacionais e internacionais, o estágio no exterior através do Programa BPE da FAPESP na University of Tulsa com o tema de Modelo Unificado para Escoamentos Líquido-Líquido em tubulações é a possibilidade de continuidade da pesquisa de doutorado do solicitante e conhecer os docentes, pesquisadores e estudantes, bem como a estrutura de um dos centros mais renomados no mundo no estudo de escoamento multifásicos. Busca-se ainda, com o projeto, o estreitamento dos laços entre o solicitante e seu supervisor (Cem Sarica, diretor do TUFFP) buscando o encaminhamento de uma parceria entre a UNICAMP e a University of Tulsa para o desenvolvimento de pesquisa e intercâmbio de alunos entre ambas e fortalecimento da pesquisa nacional no tema. (AU)