Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Freitas, Mateus Sousa
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/23287
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1240
Resumo: 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.
id UFU_6113f365962db66795ce56255c908215
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/23287
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificadosExperimental characterization of dynamic behavior of lab scale vibrating sieve using identified modelsPlanejamento fatorialIdentificação de sistemasPeneiramento via úmidaFluido de perfuraçãoFactorial designSystem identificationWet screeningDrilling fluidEngenharia químicaPoços de petróleo - Fluidos de perfuraçãoFluidosIdentificação de sistemasCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICAThe 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.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDissertação (Mestrado)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.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaGedraite, Rubenshttp://lattes.cnpq.br/9579409657715325Murata, Valéria Vianahttp://lattes.cnpq.br/1095833148260006Oliveira-Lopes, Luís CláudioMartins, André LeibsohnFreitas, Mateus Sousa2018-12-12T13:25:39Z2018-12-12T13:25:39Z2017-02-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfFREITAS, 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.2018.1240https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/23287http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1240porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2019-10-29T20:46:57Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/23287Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2019-10-29T20:46:57Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
Experimental characterization of dynamic behavior of lab scale vibrating sieve using identified models
title Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
spellingShingle Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
Freitas, Mateus Sousa
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
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
title_short Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
title_full Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
title_fullStr Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
title_full_unstemmed Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
title_sort Avaliação do comportamento dinâmico do peneiramento vibratório utilizando modelos identificados
author Freitas, Mateus Sousa
author_facet Freitas, Mateus Sousa
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Gedraite, Rubens
http://lattes.cnpq.br/9579409657715325
Murata, Valéria Viana
http://lattes.cnpq.br/1095833148260006
Oliveira-Lopes, Luís Cláudio
Martins, André Leibsohn
dc.contributor.author.fl_str_mv Freitas, Mateus Sousa
dc.subject.por.fl_str_mv 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
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
topic 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
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
description 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.
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017-02-15
2018-12-12T13:25:39Z
2018-12-12T13:25:39Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 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
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/23287
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1240
identifier_str_mv 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
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/23287
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1240
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1813711369471524864