análise de processo - criação de modelo matemático
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MÓDULO IV – Análise Avançada de Processo
ANÁLISE DE PROCESSO EM OLEODUTOS TERRESTRES
1
ANÁLISE DE PROCESSO EM OLEODUTOS E ANÁLISE DE PROCESSO EM OLEODUTOS E
TUBULAÇÕESTUBULAÇÕES
Modelo Matemático Computacional Modelo Matemático Computacional
Maio de 201Maio de 20122
Anderson Anderson PachecoPacheco
TRANSPETRO/PRES/SE/ENG/STSUL/EMP TRANSPETRO/PRES/SE/ENG/STSUL/EMP Jauston GonzalezJauston GonzalezTRANSPETRO/DTO/OLEO/OP/SULTRANSPETRO/DTO/OLEO/OP/SUL
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ModelosModelos
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3
Estrutura básicaEstrutura básica
C
T
P
Q
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EPANET X STONEREPANET X STONER
• Unidimensional
• Regime Permanente
• Isotérmico
• IncompressívelSoftware
Livre
• Unidimensional
• Regime Transiente
• Transtérmico
• CompressívelSoftware Comercial
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Objetos do EPANETObjetos do EPANET
Nós
Links
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NósNós
Junction
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NósNós
Reservoir
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NósNós
Tank
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LinksLinks
Pipe
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LinksLinks
Pump
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LinksLinks
Valve
• Pressure Reducing Valve (PRV)
• Pressure Sustaining Valve (PSV)
• Pressure Breaker Valve (PBV)
• Flow Control Valve (FCV)• Throttle Control Valve (TCV)• General Purpose Valve
(GPV).
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Outro ObjetosOutro Objetos
Notação:• Map Labels.
Operacionais:• Time Patterns;• Curves;• Controls.
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Definição do ProblemaDefinição do Problema
TQ-4350.5301;
8”-AH-6300-027-B2;
8”-AH-6300-307-B2;
10”-AA-6300-008-B2;
8”-AH-6300-049-B2;
8”-AH-6300-036-B2;
8”-DS-6300-386-Ba;
B-4350.5311;
8”-DS-6300-387-Ba;
4”-AH-6300-080-B2 - BC-5305B;
4”-AH-6300-074-B2 - BC-5305A;
4”-AH-6300-069-Ba - BC-5309.
Obtenção de parâmetros para seleção da bomba do sistema diesel S10 do Terminal de
Biguaçu.
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Escolha dos nós e linksEscolha dos nós e links
• Não devem existir nós isolados;
• Comportamentos diferentes exigem elementos
diferentes;
• Links se conectam através dos nós;
• Todo elemento se inicia e termina num nó;
• Variáveis de processo são prescritas nos nós;
• Variáveis de processo são calculadas nos nós.
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Dica! Inserir nós:Dica! Inserir nós:
• Nos limites do sistema (Ex: Tanques, hidrantes, aspersores,
etc.);
• Em mudanças de diâmetro;
• Em pontos de confluência ou derivação de fluxo;
• A montante e a jusante de equipamentos cujo comportamento
se deseja modelar de forma específica (Ex: Bombas, filtros,
medidores de vazão, válvulas controladoras, etc.);
• Em pontos onde se deseja calcular uma determinada variável.
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Coletar informações de plantas e isométricosColetar informações de plantas e isométricos
• Diâmetro nominal e Schedule – Diâmetro Interno;
• Comprimento de trechos retos;
• Quantidade de acidentes (Ex: Curvas, tês, redução de
diâmetro, válvulas em geral, etc.);
• Elevação dos nós;
• Informações para rastreabilidade (Ex: Anotar o código N-
1710 dos documentos, tag das tubulações e
equipamentos, etc.);
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AmbientesAmbientes
Texto Gráfico
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Construir modelo computacional – Ambiente gráficoConstruir modelo computacional – Ambiente gráfico
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OpçõesOpções
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Sistemas de UnidadesSistemas de Unidades
US SI
CFS pé cúbico por segundo LPS litro por segundo
GPM galão americano por minuto LPM litro por minuto
MGDmegagalão americano por dia
MLD megalitro por dia
IMGD megagalão imperial por diaCMH
metro cúbico por hora
AFD acre-pé por diaCMD
metro cúbico por dia
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Equações de perda de cargaEquações de perda de carga
• Hazen-Williams
• Darcy-Weisbach
• Chézy-Manning
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OpçõesOpções
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Opções do mapaOpções do mapa
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Inserir nós no modeloInserir nós no modelo
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Salvar modeloSalvar modelo
• *.net
• *.inp
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Inserir elevações de nósInserir elevações de nós
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Inserir links no modeloInserir links no modelo
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Inserir diâmetros das tubulações nos linksInserir diâmetros das tubulações nos links
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Inserir comprimento de tubulação do linksInserir comprimento de tubulação do links
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Inserir demais objetosInserir demais objetos
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Inserir curvas de perda de cargaInserir curvas de perda de carga
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Inserir curvas de perda de cargaInserir curvas de perda de carga
Turbina PT 3in mi=3.735cP roh=830kg/m³
8.655 0.016 48.558 0.475
13.498 0.039 73.327 1.043
17.269 0.064 104.777 2.11
22.712 0.108 151.797 4.348
28.991 0.172 219.414 8.796
37.262 0.281
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Inserir curvas de perda de cargaInserir curvas de perda de carga
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Atribuir curvas ao elementosAtribuir curvas ao elementos
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Solucionar os problemas:Solucionar os problemas:
1. Definir ponto de operação da bomba para um,
dois e três braços;
2. Avaliar vazão por gravidade;
3. Avaliar pressões máximas do sistema em
regime permanente;
4. Definir curva de NPSH disponível.
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1. Definir ponto de operação da bomba para um, dois e três 1. Definir ponto de operação da bomba para um, dois e três braçosbraços
• Bloquear o alinhamento por gravidade;
• Desligar a bomba;
• Liberar o fluxo para o número de braços em questão;
• Para cada caso, prescrever as vazões a montante (demanda
positiva) e a jusante da bomba (demanda negativa);
• Para cada caso, executar o modelo e avaliar a diferença do
head a montante e a jusante da bomba;
• A relação diferença de head x vazão define o ponto de
operação.
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1. Definir ponto de operação da bomba para um, dois e três 1. Definir ponto de operação da bomba para um, dois e três braçosbraços
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2. Avaliar vazão por gravidade2. Avaliar vazão por gravidade
• Não prescrever vazão alguma no sistema;
• Liberar o alinhamento por gravidade;
• Liberar os braços em questão;
• Anotar os valores de vazão.
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39
2. Avaliar vazão por gravidade2. Avaliar vazão por gravidade
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3. Avaliar pressões máximas do sistema em regime 3. Avaliar pressões máximas do sistema em regime permanentepermanente
• Criar e alimentar o modelo com uma curva de
bomba fictícia:• Com um ponto;• Com três pontos;• Com quatro ou mais pontos.
• Prescrever nível máximo no TQ-5301;
• Bloquear os braços de carregamento;
• Executar a análise e avaliar pressões.
23
23
3 2,02,1Q
qHHh
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4. Definir curva de NPSH disponível4. Definir curva de NPSH disponível
• Desligar a bomba e bloquear alinhamento por gravidade;• Prescrever vazão unitária a montante da bomba;• Criar um padrão de vazão:
30 171
60 180
85,5 210
90 240
120 256,5
150 270
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4. Definir curva de NPSH disponível4. Definir curva de NPSH disponível
• Associar o padrão ao nó.• Configurar análise sequêncial:
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4. Definir curva de NPSH disponível4. Definir curva de NPSH disponível• Executar o modelo;
• Extrair tabela de dados;
• Copiar e colar no Excel.
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MÓDULO IV – Análise Avançada de Processo
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4. Definir curva de NPSH disponível4. Definir curva de NPSH disponível
g
PPPNPSH
vapatmsucDisp
Pressão atm. 101325 Pa
Pressão de vapor do diesel 19500 Pa
Importante:
Resultado de pressão do EPANET é dado em m.c.a.;
Tenha muita atenção no tratamento da unidades.
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MÓDULO IV – Análise Avançada de Processo
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4. Definir curva de NPSH disponível4. Definir curva de NPSH disponívelVazão [m³/h] NPSHd [m]
30 18,3
60 17,8
85,5 17,1
90 17,0
120 16,0
150 14,8
171 13,7
180 13,2
210 11,5
240 9,5
256,5 8,3
270 7,3
![Page 46: Análise de Processo - Criação de Modelo Matemático](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081802/552a16304a79591d778b465b/html5/thumbnails/46.jpg)
MÓDULO IV – Análise Avançada de Processo
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Incerteza dos resultadoIncerteza dos resultado
•Incertezas:• dos dados de entrada;
• do modelo matemático.
•Adotar um coeficiente de segurança;
•Sugestão: considerar erro de até 10%.
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MÓDULO IV – Análise Avançada de Processo
ANÁLISE DE PROCESSO EM OLEODUTOS TERRESTRES
47
Incerteza dos resultadoIncerteza dos resultado
Head+10% [m]
8,7
13,9
22,8
Vazão [m³/h]
NPSHd [m]
85,5 17,1
171 13,7
256,5 8,3
Vazão [m³/h]
Head [m]
85,5 7,9
171 12,6
256,5 20,8
NPSHd-10% [m]
15,4
12,4
7,5