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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35553| Título: | Análise experimental sobre a probabilidade de formação de gotas compostas em um flotador modelo |
| Título(s) alternativo(s): | Experimental analysis on the probability of compound droplet formation inside a model flotation system |
| Autor(es): | Dalcuche, Tiago Henrique Leitão |
| Orientador(es): | Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar |
| Palavras-chave: | Separação (Tecnologia) Flotação Petróleo Gôtas Bolhas (Física) Separation (Technology) Flotation Petroleum Drops Bubbles |
| Data do documento: | 7-Mar-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | DALCUCHE, Tiago Henrique Leitão. Análise experimental sobre a probabilidade de formação de gotas compostas em um flotador modelo. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024. |
| Resumo: | Uma planta de processamento primário de petróleo tem a finalidade de separar as fases na superfície (água, óleo e gás) empregando um conjunto de equipamentos. A limpeza final da água é realizada com o uso de flotadores, onde bolhas são injetadas visando flotar o óleo disperso. Ao final desse processo, a água deve atender aos requisitos ambientais para o descarte. Para que o processo de flotação seja efetivo, as gotas de óleo devem interagir com as bolhas, aderir uma na outra e formar uma gota composta estável. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a probabilidade de que essa sequência de fenômenos ocorra, chamada probabilidade de flotação. A caracterização experimental foi realizada utilizando um flotador modelo translúcido, existente no NUEM-UTFPR. O equipamento possui um comprimento de 300 mm, altura de 180 mm e espessura de 20 mm. Para a monitoração detalhada da interação entre as fases é utilizada uma câmera de alta taxa de aquisição. Nesse flotador modelo são injetadas gotas de óleo a uma vazão de 0,06 l/h, bolhas a uma vazão de 0,6 l/h e água como fluido contínuo a uma vazão de 55 l/h. As gotas são geradas por cisalhamento e as bolhas por despressurização, sendo esse um caso de flotação por gás dissolvido. A filmagem direta de três janelas de interesse, logo acima da entrada, revelou um total de 83 aglomerados em formação. Uma análise detalhada revelou a forte influência dos diâmetros e velocidades das estruturas envolvidas no processo de flotação. A partir dos dados é elaborado um modelo matemático para determinar o tempo de indução que apresentou um erro médio de 50,31%. Ao final conclui-se que, na condição experimental analisada, a probabilidade de adesão foi determinante na probabilidade de flotação. Apesar das incertezas e desafios enfrentados, é oferecido um novo ponto de vista para o projeto de unidades de flotação mais eficazes e ressalta-se a necessidade de aprofundar a compreensão da probabilidade de adesão em futuras pesquisas. |
| Abstract: | A primary oil processing plant separates surface phases (water, oil, and gas) using a set of equipment. The final water purification is done using floaters, where bubbles are injected to float the dispersed oil. After this process, the water must meet environmental disposal requirements. To make the flotation process effective, oil droplets must encounter bubbles, adhere to each other, and form a stable compound droplet. This work aims to evaluate the probability of this sequence of phenomena, called flotation probability. Experimental characterization was performed using a transparent model floater at NUEM-UTFPR. The experimental setup has dimensions of 300 mm in length, 180 mm in height, and 20 mm in thickness. A high-speed camera was used for detailed monitoring of phase interactions. At the floater inlet, there are two feeds: one with water at 25 l/h and droplets at 0.06 l/h, and the other with 30 l/h of water and 0.6 l/h of gas bubbles. Droplets are generated through shear, and bubbles through depressurization, representing dissolved gas flotation. Direct filming of three areas of interest revealed a total of 83 agglomerates structures. A detailed analysis showed the strong influence of the diameters and velocities of the structures involved in the flotation process. An induction time mathematical model was developed based on the data, which exhibited an average error of 50.31% when compared to experiments. In conclusion, under the analyzed experimental conditions, adhesion probability played a key role in flotation probability. Despite uncertainties and challenges, our findings offer a unique perspective for designing more efficient flotation units and highlighting the need to further understand adhesion probability in future research. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35553 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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