[pt] ESTUDO SOBRE A DEGRADAÇÃO DO POLÍMERO REDUTOR DE ATRITO POLI-ISOBUTENO EM ESCOAMENTOS TURBULENTOS

[en] STUDY ON THE DEGRADATION OF THE FRICTION-REDUCING POLYMER POLYISOBUTENE IN TURBULENT FLOWS

[pt] RAFAEL RIERA SCHETTINO P DAS NEVES

[pt] REDUCAO DE ATRITO

[pt] ESCOAMENTO EM DUTOS

[pt] ADICAO DE POLIMEROS

[pt] ESCOAMENTO TURBULENTO

[en] FRICTION REDUCTION

[en] FLOW IN DUCTS

[en] ADDITION POLYMERS

[en] TURBULENT FLOW

[pt] Desde a descoberta de Toms em 1948, que revelou como a adição de polímeros de alto peso molecular em escoamentos turbulentos em dutos pode reduzir drasticamente a queda de pressão, esse fenômeno tem sido amplamente estudado. Diversas pesquisas foram conduzidas com o objetivo de aprimorar processos industriais, tornando-os mais econômicos e eficazes. Em dutos longos a perda por atrito entre o fluido e a parede é responsável por quase a totalidade da queda de pressão e, consequentemente, do consumo de energia necessário para o transporte dos fluidos. A redução do atrito pela adição de polímeros de cadeia molecular longa no escoamento monofásico de líquidos em dutos já é conhecida, porém, no escoamento bifásico é menos explorada na literatura. Aqui está uma versão revisada do resumo incluindo informações sobre a degradação: Este trabalho visa contribuir para o entendimento dos efeitos da injeção de polímero redutor de atrito em escoamento bifásico gás-líquido, focando no desempenho e na degradação do poli-isobuteno, utilizado na indústria de óleo e gás. Foram avaliados o potencial de redução de atrito na fase líquida e a degradação do polímero causada por cisalhamento contínuo e turbulência. Os testes ocorreram em uma bancada com um tubo em círculo girante, configuração inovadora que simula resultados de bancadas convencionais, mas com menor uso de produto e sem necessidade de bombas adicionais que poderiam acelerar a degradação do polímero. Os estudos conduzidos envolveram o teste de 3 concentrações do polímero poli-isobuteno misturado ao solvente C12, 100, 80, 60 e 40 ppm. Os testes de degradação realizados por 3 horas a um número de Reynolds fixo de 26.630 indicaram que tivemos uma redução de atrito de respectivamente 20%, 13%, 14% e 9%, em relação as concentrações do polímero. Demorando cerca de 150 minutos para chegar em um valor nulo. O tempo de degradação do polímero mostrou-se pouco influenciado pela concentração testada. Os resultados destacam sua aplicabilidade na indústria. Estudos adicionais, incluindo variáveis como Reynolds, temperatura e pressão, e ensaios mais longos, são recomendados para avaliar melhor seu desempenho em condições reais.

[en] Since the discovery by Toms in 1948, which revealed how the addition of high molecular weight polymers in turbulent flow through pipes can drastically reduce pressure drop, this phenomenon has been widely studied. Numerous studies have been conducted with the aim of improving industrial processes, making them more cost-effective and efficient. In long pipelines, frictional losses between the fluid and the wall are responsible for nearly the entire pressure drop and, consequently, the energy consumption required for fluid transport. While the friction reduction due to the addition of long-chain polymers in single-phase liquid flows through pipes is well-documented, its application in two-phase flow remains less explored in the literature. This work aims to contribute to the understanding of the effects of injecting drag-reducing polymers in gas-liquid two-phase flow, focusing on the performance and degradation of polyisobutene, which is widely used in the oil and gas industry. The potential for friction reduction in the liquid phase and the degradation of the polymer caused by continuous shear and turbulence were evaluated. The tests were conducted on a rotating circular pipe apparatus, an innovative setup that replicates the results of conventional test benches but requires less product and eliminates the need for additional pumps that could accelerate polymer degradation. The study involved testing three concentrations of polyisobutene mixed with a C12 solvent: 100, 80, 60, and 40 ppm. Degradation tests conducted over 3 hours at a fixed Reynolds number of 26,630 indicated friction reduction levels of 20%, 13%, 14%, and 9%, respectively, depending on polymer concentration. The friction reduction gradually declined to zero after approximately 150 minutes. The polymer degradation time showed little dependency on the tested concentrations. The results highlight its applicability in industry. Additional studies, incorporating variables such as Reynolds number, temperature, pressure, and longer testing durations, are recommended to better assess its performance under real-world conditions.

LUIS FERNANDO ALZUGUIR AZEVEDO

IGOR BRAGA DE PAULA

2024-12-18

[pt] TEXTO

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.68848