Mudanças no gasoduto de chorume: que efeito pode ter na sua operação?

Saiba o que acontece quando as mudanças são feitas em um oleoduto no meio de uma operação. Descubra como essas mudanças afetam a bomba e o desempenho geral da operação.
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Este artigo inclui:

  • Descrição do gasoduto de chorume
  • Diretrizes para um gasoduto de chorume eficaz
  • O que acontece quando um diâmetro do gasoduto é alterado
  • Ao considerar as alterações do diâmetro do gasoduto
  • Efeito da mudança do comprimento do tubo
  • Dicas rápidas ao mudar um oleoduto de chorume
  • Um estudo de caso

Descrição do gasoduto de chorume:

A abrasão da tubulação e a perda de erosão associada são uma grande preocupação em qualquer sistema de tubulação de chorume. Esforços estão sendo feitos constantemente para melhorar a estrutura do gasoduto e materiais para uma variedade de indústrias. Os gasodutos de chorume podem ser feitos de muitos materiais diferentes, como aço carbono, aço de liga, aço endurecido, aço inoxidável, tubos forrados resistentes à abrasão e tubos não ferrosos, HDPE etc. O material do gasoduto é geralmente selecionado com base na aplicação, material sendo bombeado e custo.

O uso de oleodutos não ferrosos está aumentando no dia a dia em todo o mundo.

Por exemplo:

O polietileno de alta densidade (HDPE) é amplamente utilizado para aplicações como rejeitos de mina devido ao seu peso molecular ultra-alto e resistência à abrasividade. Tem uma expectativa de vida muito melhor do que tubos de aço carbono não forrados, especialmente quando se lida com pastas abrasivas ou corrosivas. Poliuretano é geralmente usado para tubulação de chorume na planta. É flexível e resistente ao calor e corrosão. O tubo de polibutileno é um tubo termoplástico flexível e tem maior resistência à tração e resistência ao calor muito boa. Além do acima, outros tubos não ferrosos de baixa resistência ao desgaste para chorume são PVC (cloreto de polivinila), PP (Polipropileno), ABS (Acrilonitrile-butadiene-estireno), e tubo de fibra de vidro com chips de cerâmica internos.

Tubulações de aço alinhadas internamente, materiais não ferrosos são geralmente usados como um forro dentro da tubulação de aço para proteger contra erosão e corrosão.

Situ Forro de Tubulações de Aço, um tubo plástico de diâmetro ligeiramente menor inserido no tubo de aço, e, em seguida, o espaço anular preenchido com cimento. Outra maneira é pegar um tubo de polietileno de alta densidade de diâmetro ligeiramente maior e comprimi-lo para reduzir o diâmetro externo. Este tubo comprimido é então cuidadosamente puxado dentro do tubo de aço; ao liberar a força de constrição, o tubo interno pressiona firmemente contra o interior do tubo de aço.

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Diretrizes para um gasoduto de chorume eficaz

  • As encostas da linha horizontal não devem exceder o ângulo de repouso do chorume.
  • As rotinas de manutenção para descarga e drenagem de dutos, juntamente com a limpeza manual devem ser mantidas.
  • Devem ser identificados pontos de desgaste propensos.
  • Use curvas de raio longo.
  • Use uma válvula com tamanho máximo da porta.
  • Use válvulas completas de esfera de porta.
  • Evite o uso de válvula de globo (o assento pode ser plugado por deposição sólida).
  • Fornecer conexão de descarga das válvulas.
  • Tubos de aço forrados com revestimento resistente à abrasão podem aumentar significativamente a vida útil dos tubos.
  • Para prolongar a vida útil de um tubo, os métodos de revestimento podem ser usados em um pipeline operacional.
  • A parte inferior dos tubos de chorume pode se desgastar rapidamente devido à maior exposição contínua ao chorume que está sendo bombeado. Para reduzir o potencial de desgaste concentrado, gire os tubos periodicamente, se possível.

O que acontece quando um diâmetro do gasoduto é alterado?

Slurry Pipeline Diameter Changes

Ao se referir ao diâmetro de um gasoduto significa que o diâmetro interno ou a tubulação de I.D. é medido de duas maneiras; diâmetro que significa diâmetro interno, e cronograma que significa espessura da parede do tubo. Se você comprar um tubo de 8 polegadas de diâmetro significa que o diâmetro interno é de 8 polegadas.

Para bombear uma quantidade específica de fluido através de um duto requer que a bomba exerça uma quantidade específica de força sobre o fluido, o que força o fluido através do gasoduto. Como o fluido é forçado através do gasoduto e a jusante da bomba para alcançar a saída desejada, uma taxa específica de fluxo deve ser mantida. Esta taxa específica de fluxo é referida como velocidade de fluido.

Hipoteticamente falando, vamos supor que um bomba de chorume e o gasoduto foi configurado para alcançar uma taxa de fluxo específica de um determinado fluido de viscosidade. Vamos também supor que uma parte da tubulação, devido ao ambiente severo que a tubulação deve suportar, ficou danificada e deve ser substituída. Ao substituir a tubulação danificada, se for necessária a mesma vazão, substitua sempre a tubulação pela mesma tubulação de diâmetro; evite usar um diâmetro menor. Se uma tubulação de diâmetro menor for instalada, resultará em uma restrição causando um aumento no atrito da tubulação, o que, por sua vez, reduz a velocidade do fluido que está sendo bombeado – a vazão também se reduz. Nesse tipo de situação, uma redução da vazão pode ser superada aumentando a força que a bomba exerce sobre o fluido que está sendo bombeado, mas isso diminuirá a eficiência da bomba e aumentará o custo da operação de bombeamento. Isso também pode aumentar o desgaste da tubulação devido ao aumento da pressão e atrito dentro do gasoduto.

Ao substituir a tubulação existente, é tão importante evitar a instalação de tubulações com diâmetro maior do que a tubulação que está sendo substituída. A instalação de tubulações de diâmetro maior também pode ter efeitos adversos na taxa de fluxo desejada. Se a tubulação de diâmetro maior for instalada, uma redução na taxa de fluxo resulta de uma diminuição da velocidade e pressão dentro do gasoduto. Essa situação também exigirá um aumento da força exercida sobre o fluido para alcançar a taxa de fluxo desejada, o que aumenta o custo da operação de bombeamento. Neste cenário, a velocidade e a pressão reduzidas também podem aumentar o potencial para entupimento de tubulação devido ao chorume se estabelecer na parte inferior do gasoduto.

Com base no chorume que você está bombeando e na taxa de fluxo desejada, é importante ter certeza de que o seu duto e mangueira são dimensionados corretamente para a sua bomba.

Ao considerar as alterações do diâmetro do gasoduto

Quando uma taxa de fluxo específica é desejada e uma mudança no diâmetro do gasoduto não pode ser evitada para uma bomba já em serviço, a velocidade da bomba deve ser recalculada com base em vários fatores. Alguns desses fatores incluem viscosidade do material sendo bombeado, quão longe a bomba está posicionada longe da fonte do fluido, a distância da bomba para onde o fluido será descarregado, e o novo diâmetro do gasoduto. Estas são as mesmas considerações ao selecionar originalmente o diâmetro do gasoduto para alcançar a taxa de fluxo desejada e a saída de fluidos.

Um sistema de bombeamento bem projetado otimizará a eficácia da operação de bombeamento, economizará milhares de dólares evitando o tempo de inatividade da bomba e ajudará a garantir que a saída contínua de bombeamento seja alcançada.

Efeito da mudança do comprimento do tubo

Slurry Pipeline Length Change

O comprimento do gasoduto é outra consideração crítica para alcançar uma taxa de fluxo desejada e saída de fluidos. O mesmo resultado da substituição da tubulação por um diâmetro de tubulação maior do que o que foi determinado como o mais adequado para a taxa de fluxo desejada se aplica ao aumento do comprimento do gasoduto na descarga da bomba. Se for instalado um aumento do comprimento da tubulação, uma redução na taxa de fluxo resulta de uma diminuição da velocidade e pressão dentro do gasoduto. Essa situação também exigirá um aumento da força exercida sobre o fluido para alcançar a taxa de fluxo desejada, o que aumenta o custo da operação de bombeamento. Neste cenário, a velocidade e a pressão reduzidas também podem aumentar o potencial para entupimento de tubulação devido ao chorume se estabelecer na parte inferior do gasoduto.

A diminuição específica da velocidade e da pressão dependerá do comprimento da tubulação que é adicionado. Quando a força que é exercida sobre o fluido é aumentada para compensar a redução devido ao aumento do comprimento da tubulação, as perdas de atrito da tubulação também aumentarão. Isso porque à medida que o gasoduto aumenta a área da superfície também aumenta, o que, por sua vez, aumenta as perdas devido ao atrito. Este é outro fator crítico que deve ser considerado ao aumentar a duração do gasoduto de descarga. Isso pode resultar em uma maior quantidade de energia necessária para operar a bomba, o que pode levar a um aumento dos custos de operação da bomba.

O efeito oposto ocorre ao diminuir o comprimento do gasoduto de descarga. A velocidade e a pressão do fluido podem aumentar, o que também pode aumentar a perda de atrito do tubo. Nesse cenário, o funcionamento da bomba deve ser reduzido, o que inclui a redução da força exercida sobre o fluido para trazer a operação de volta aos parâmetros operacionais que sejam consistentes com os requisitos de aplicação.

    Dicas rápidas ao mudar um oleoduto de chorume

    • Os parâmetros de funcionamento da bomba recalculada são necessários sempre que alterações no diâmetro e comprimento do gasoduto são alteradas.
    • A menor distância da origem do material até o destino do material é mais eficaz.
    • Aumentos no diâmetro do duto e/ou distância reduz a velocidade e a pressão do fluido.
    • Diminui o diâmetro do duto e/ou a distância aumentam a velocidade e a pressão dos fluidos.
    • Aumentos na velocidade e pressão do fluido resultam em aumento da perda de atrito do tubo.
    • Aumentos na velocidade e pressão do fluido aumentarão o desgaste devido à abrasão ao bombear chorume abrasivo.
    • Aumentos no diâmetro e comprimento do gasoduto podem aumentar a energia necessária para compensar a perda de velocidade e pressão do fluido, resultando em um aumento no custo de operação.
    • Ao selecionar o tamanho do tubo, o tamanho do tubo refere-se ao diâmetro interno (I.D.).
    • Ao selecionar o tamanho da mangueira, o tamanho da mangueira refere-se ao diâmetro externo (O.D.).

    Efeito da mudança de um gasoduto existente

    Às vezes, um oleoduto pode precisar mudar durante uma operação. Se isso acontecer, podem ocorrer as seguintes alterações:

    1. Mudança no diâmetro do tubo
    2. Mudança no comprimento do tubo
    3. Mudança na elevação do tubo
    4. Mudança nos encaixes do tubo, válvulas etc.
    5. Mudança nos materiais da tubulação

    Anteriormente, os dois efeitos que explicamos anteriormente, ou seja, a mudança de diâmetro e a mudança de comprimento também serão aplicáveis aqui. Além disso, algumas outras maneiras pelas quais um gasoduto pode ser alterado serão exploradas como o efeito da mudança de elevação, mudanças nos encaixes e válvulas e mudanças no material do gasoduto.

    Se a elevação do tubo aumentar, uma cabeça ou pressão adicional será necessária para compensar isso.
    Quando um fluxo líquido muda de direção, há resistência. Além disso, o líquido tentará fluir ao redor da borda externa do encaixe. Isso reduz a área efetiva do encaixe. Assim, a velocidade do líquido aumentará e a perda de atrito ou queda de pressão também aumentará. Portanto, qualquer alteração nos encaixes do tubo afetará a queda de pressão ou a perda de atrito do sistema.

    Um efeito semelhante também ocorrerá nas válvulas, devido à sua passagem não linear e não uniforme. Como resultado, uma queda de pressão ou perda de atrito também ocorrerá em caso de qualquer alteração nas válvulas. Além disso, as válvulas são propensas a martelo de água que são ondas de choque de alta pressão que são produzidas quando um líquido é subitamente forçado a parar em um tubo, seja devido a válvulas, ou a operação de cessação da bomba.

    As alterações feitas nos materiais da tubulação mudarão o fator de atrito da tubulação. Isso também afetará o resultado de cálculos de queda de pressão ou perda de atrito.

    Dicas rápidas sobre medição de mangueiras e gasodutos

    Como um diâmetro da mangueira de chorume é medido:
    Mangueiras de chorume e conjuntos de mangueiras de chorume são medidos pela medição do diâmetro interno. Em aplicações de bombeamento altamente abrasivas e material, a mangueira de chorume pode ter um forro interno que poderia alterar o diâmetro interno da mangueira, que precisa ser calculado corretamente para fazer da mangueira um ajuste perfeito em seu duto.

    Como um diâmetro do gasoduto é medido:
    Dutos com menos de 12 polegadas são medidos pelo seu diâmetro interno. Além disso, esses dutos também podem conter um forro interno para ajudar a proteger contra materiais abrasivos ou corrosivos que devem ser levados em conta ao se encaixar em uma mangueira de chorume.

    Além disso, um gasoduto que excede um 12-in. o diâmetro interno é medido pelo seu diâmetro externo. Assim, para os gasodutos que excedem um diâmetro de 12 polegadas, isso deve ser levado em conta ao tentar se encaixar com uma mangueira ou tubulação de chorume existente. Para calcular o diâmetro interno dos tubos superior a 12 polegadas, o operador deve saber o diâmetro externo da tubulação, o cronograma (espessura) e se o sistema está forrado. Conhecer esses fatores permitirá ao operador selecionar cuidadosamente a medição exata do diâmetro interno do tubo para corresponder perfeitamente ao sistema existente.

    EDDY Slurry Pumps

    Um estudo de caso:

    Suponha que temos um velho sistema de oleodutos de chorume; precisamos mudar o seguinte:

    1. Diâmetro da tubulação devido à exigência de maior fluxo
    2. Comprimento da tubulação devido à realocação de equipamentos
    3. Materiais de tubulação devido ao desgaste da tubulação existente

    Agora, antes de detalharmos o que essas mudanças fariam com um sistema de bombeamento e tubulação existente, vamos rever matematicamente como os fluidos interagem com diferentes configurações de tubos.

    1) A relação fundamental entre o fluxo de fluidos e o diâmetro do tubo é:

    Fluxo = Diâmetro Interno do tubo x velocidade do fluido

    2) A relação fundamental entre a perda de atrito do tubo ou a queda de pressão e o diâmetro do tubo e o comprimento do tubo é:

    Fator de atrito do tubo x comprimento do tubo x velocidade do fluido 2
    Queda de pressão = ————————————————————————————-
    Diâmetro Interno do Tubo x Força Gravitacional

    3) A relação fundamental da energia necessária em relação à taxa de fluxo e pressão dos fluidos é:

    Taxa de fluxo x pressão
    Potência da bomba HP = ————————————
    Fator de conversão x Eficiência

    Agora, se quisermos obter um fluxo maior mantendo a mesma velocidade:

    1. De acordo com a 1ª relação, precisamos aumentar o diâmetro interno da tubulação.
    2. Se o diâmetro do tubo for aumentado, a queda de pressão ou a perda de atrito do tubo serão menores, resultando em aumento do fluxo.
    3. No entanto, se o fluxo for aumentado, a potência da bomba precisará ser aumentada para corresponder à velocidade anterior do gasoduto de diâmetro menor.

    Agora, se precisarmos aumentar o comprimento do tubo mantendo outros parâmetros iguais:

    1. De acordo com a 2ª relação, a queda de pressão ou a perda de atrito do tubo aumentarão.
    2. Se a queda de pressão aumentar, a energia da bomba precisará aumentar para explicar o aumento da perda de atrito.

    Agora, se precisarmos alterar os materiais da tubulação mantendo outros parâmetros iguais:

    1. O fator de atrito do tubo mudará, dependendo do material. Além disso, a queda de pressão ou perda de atrito do tubo também mudará, se os outros parâmetros permanecerem inalterados.
    2. Se a queda de pressão mudar, a quantidade de energia necessária para mover efetivamente o material através do gasoduto.

    Então, no nosso caso acima, mudar um gasoduto no meio da operação pode ser uma decisão cara, afetando:
    • Custo do projeto:
    Engenharia de design, Materiais, fabricação/fabricação, construção/instalação e comissionamento.
    • Custo de operação:
    Custos de energia – eletricidade, combustível etc., custos de mão-de-obra – operador, mão-de-obra etc., e o aumento do custo de Utilidades – água, gases, petróleo, graxa etc.
    • Custo de manutenção:
    Mão-de-obra – mão-de-obra etc., Materiais – peças de reposição, graxa, óleo etc., e as utilidades associadas.

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