Publicação: Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
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Orientador
Coorientador
Gedraite, Rubens
Resumo
A presença de sólidos no fluido de perfuração altera suas características, influenciando o tempo
de perfuração, a vida útil da broca e o funcionamento dos equipamentos mecânicos envolvidos
na operação. Para o reaproveitamento desse fluido e atendimento às restrições ambientais, é
necessária a separação entre fluido e sólidos. A primeira etapa dessa separação utiliza peneiras
vibratórias em série, que favorecem a separação e o desague da lama. O objetivo desse trabalho
foi caracterizar experimentalmente o comportamento dinâmico da peneira e relacionar a
umidade dos sólidos retidos com a força-g, a concentração de sólidos alimentados e a vazão de
alimentação. Utilizando-se de uma lama formada por uma suspensão de areia, água e goma
xantana (com densidade e reologia semelhantes ao fluido real), modelos que representam os
estados estacionário e transiente da separação entre a areia e o fluido foram identificados. Os
experimentos foram executados segundo um planejamento fatorial 2k e foram realizados em
uma unidade experimental em escala piloto com uma tela de 175 mesh. O modelo dinâmico foi
obtido pela análise da resposta da peneira a perturbações individuais nas variáveis
independentes avaliadas (força-g, concentração de sólidos e vazão de alimentação). Esses dados
foram representados por funções de transferência de primeira ordem com tempo morto. Os
resultados de umidade obtidos após a estabilização da resposta foram utilizados para a
representação do teor em estado estacionário. O ponto de operação da peneira que proporcionou
a obtenção de sólidos menos úmidos foi força-g (3,0), concentração da lama (5,0 %) e vazão da
lama (13 kg/min). Uma diminuição na concentração de sólidos é capaz de dobrar o valor da
umidade; em contrapartida, a vazão apresentou pouca influência no teor de umidade dos sólidos
retidos. O sistema exibiu transições mais lentas após perturbações na força-g, entretanto o
aumento da concentração de sólidos diminuiu significativamente o tempo dessa transição.
Abstract
The presence of solids in the drilling fluid changes its characteristics influencing the drilling
time, the life of the drill and the operation of mechanical equipment involved. For the
reutilization of this fluid and compliance with environmental constraints, the separation
between fluid and solid is required. The first step of this separation uses shale shakers in series,
favoring separation and desague mud. The purpose of this study was to experimentally
characterize the dynamic behavior of the sieve and relate the moisture of the retained solid with
the g-force, concentration of solids fed and feed flow. Using a fluid formed by a sand slurry,
water and xanthan gum (density and reology similar to real fluids), models that describe the
steady and transient state were identified. The experiments followed a factorial design 2k and
were conducted in a unit on a pilot scale with a 175 mesh sieve. The dynamic model was
obtained by the analysis of the sieve answer about individual disturbances in independent
variables (g-force, concentration of solids fed and feed flow). These data were represented by
first order transfer functions plus dead time in which parameters were adjusted by Excel®
software. The moisture data obtained after the stabilization of the response were used for the
representation of the moisture content in the steady state. The best operating point of the sieve
(lowest moisture) was 3.0 g-force; 5.0% concentration and 13 kg/min flow rate. A decrease in
the concentration of solids is able to double the amount of moisture. On the other hand, feed
flow had little influence on the response of the equipment. The system showed less agile
transitions after disturbances in g-force, though the increase in solids concentration
significantly decreased the time of the transition.
Palavras-chave
Planejamento fatorial, Identificação de sistemas, Peneiramento via úmida, Fluido de perfuração, Factorial design, System identification, Wet screening, Drilling fluid, Engenharia química, Poços de petróleo - Fluidos de perfuração, Fluidos, Identificação de sistemas
Citação
FREITAS, Mateus Sousa. Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados. 2017. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1240