Controle de bombas centrífugas submersíveis em escoamento bifásico líquido-líquido

• Processo: 19/10249-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de julho de 2019
• Vigência (Término): 31 de outubro de 2023
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Acordo de Cooperação: Equinor (antiga Statoil)
• Pesquisador responsável: Alberto Luiz Serpa
• Beneficiário: Mauricio Barrios Castellanos
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Empresa Sede: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM)
• Vinculado ao auxílio: 17/15736-3 - Centro de Pesquisa em Engenharia em Reservatórios e Gerenciamento de Produção de Petróleo, AP.PCPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/01133-3 - Controle de bombas centrífugas submersíveis em escoamento bifásico líquido-líquido, BE.EP.DR
• Assunto(s): Escoamento bifásico Sistemas de controle Bombas centrífugas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biphasic flow | Bomba Centrífuga Submersa | Control of Systems | Controle de Sistemas | Electrical Submersible Pump | Emulsi | Escoamento Bifásico | Controle de Sistemas; Escoamento Bifásico; Bombas Centrífugas Submersas.

Resumo

As Bombas Centrífugas Submersíveis (BCS) são bombas centrífugas de múltiplos estágios,usadas na indústria do petróleo como uma tecnologia de elevação artificial. Estesequipamentos operam submersos e são encarregados de fornecer a energia requerida paratransportar o fluido até a superfície. Este fluido pode ser uma mistura de óleo, gás, água eareia. Quando essa mistura é constituída por água e óleo tem-se o caso de escoamentobifásico líquido-líquido. As BCS submetidas a este tipo de escoamento são propensas a formaremulsões e padrões de escoamento intermitentes que podem causar mudanças grandes decomportamento, chamadas aqui de danos operacionais, tais como instabilidades do processo,diminuição da vazão e mudanças significativas da viscosidade do fluido, levando a umasituação mais crítica de parada total do sistema. Portanto, é importante um sistema decontrole da bomba que seja capaz de manter as condições operacionais dentro de faixasconsideradas adequadas.Os métodos de controle mais usuais são baseados em uma adequada representação dosistema. As representações das BCS sob escoamento líquido-líquido apresentam diversasincertezas que fazem necessária a implementação de estratégias mais robustas de controle.Além disso, a presença de danos operacionais requer mudanças nas condições de operaçãoprocurando-se manter o desempenho do sistema de bombeamento. Atualmente, os métodosde controle mais difundidos nesse tipo de problema são baseados no controle de vazão,pressão e rotação usando controladores clássicos do tipo proporcional integral derivativo(PID).Devido ao fato de que o modelo possui incertezas e em função das mudanças significativas dosistema, em muitas situações é necessário mudar a condição de operação, sendo adequadousar estratégias de Controle Ativo Tolerante a Danos (Damage Tolerant Active Control - DTAC).Este conceito consiste no uso de sinais monitorados, como por exemplo, vibrações,temperatura, pressão e vazão, para a identificação de danos operacionais, e posteriormentealterar a operação do sistema para um ponto considerado adequado.O objetivo deste projeto de pesquisa é propor e implementar estratégias de controle tolerantea danos em sistemas de BCS submetidos a escoamentos líquido-líquido. Essas estratégiasdevem ser capazes de tolerar as instabilidades operacionais devido à possível formação depadrões de escoamento não desejados e emulsões, conseguindo mudar o ponto de operaçãopara um desempenho adequado do sistema de bombeio. Para este fim, é proposta umaverificação experimental em bancada baseada no monitoramento da condição de uma bombacentrífuga submersível sujeita à escoamento líquido-líquido, em diferentes condições deoperação, considerando diferentes padrões de escoamento e formação de emulsões, efinalmente, avaliando o desempenho dos controladores projetados.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

CASTELLANOS, MAURICIO BARRIOS; CARVALHO, FELIPE DE CASTRO TEXEIRA; BIAZUSSI, JORGE LUIZ; SERPA, ALBERTO LUIZ. Phase inversion identification in Electrical Submersible Pumps using mechanical vibrations. FLOW MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION, v. 93, p. 11-pg., 2023-10-01. (19/10249-2)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

CASTELLANOS, Mauricio Barrios. Controle de bombas centrífugas submersíveis em escoamento bifásico líquido-líquido. 2024. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica Campinas, SP.