Indústrias petrolífera, nuclear e de mineração são três exemplos de segmentos que podem se beneficiar da nova capacitação do Laboratório de Vazão do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) em ensaios do comportamento de escoamentos bifásicos que, quando incrementados, contribuem na diminuição das perdas de energia durante processos produtivos envolvendo misturas de mesmo fluido escoando em diferentes fases (água no estado líquido e como vapor d\’água, por exemplo), ou misturas imiscíveis de distintos fluidos ou partículas, como óleo/gás, óleo/água ou sólido/água.
Os novos ensaios estão dentro do escopo do projeto de mestrado de Felipe Jaloretto da Silva, pesquisador do laboratório do IPT, que se propõe a estudar o comportamento deste tipo de escoamento em tubulação horizontal (especificamente, a mistura de ar e água) em quatro diâmetros diferentes e entender as diferenças de comportamento a partir das variações dimensionais.
“A compreensão dos escoamentos bifásicos é quase tão antiga quanto a dos monofásicos, mas o campo de estudos ainda tem muito a desenvolver por conta da complexidade dos escoamentos de misturas”, explica o pesquisador, que iniciou o mestrado em agosto de 2015.
Em extração do petróleo, afirma Jaloretto, este tipo de escoamento é comum e pode envolver tanto a mistura de dois (gás e óleo) quanto de três fluidos (gás, óleo e água).
Indústrias petrolífera, nuclear e de mineração são três exemplos de segmentos que podem se beneficiar da nova capacitação do IPT
O interesse em conhecer a dinâmica do escoamento bifásico tem aumentado no cenário mundial e também no brasileiro (aqui, principalmente para a exploração do pré-sal) devido aos gastos energéticos envolvidos no transporte de petróleo. As misturas são levadas geralmente em dutos ao longo de grandes distâncias, especialmente na exploração offshore, e procura-se minimizar as perdas e otimizar a produção dos poços.
Outro segmento industrial em que este tipo de fenômeno está presente é o nuclear, no qual escoamentos de fluidos – comumente água nas fases líquida e gasosa – ocorrem nos trocadores de calor. “O escoamento bifásico nas usinas pode ser observado na geração do vapor que movimenta as turbinas que acionam o gerador. O fluido de resfriamento entra no trocador de calor no estado líquido e, à medida que recebe calor, passa ao estado gasoso”, afirma o pesquisador. “Ou seja, boa parte do processo de troca de calor inclui o escoamento em duas fases diferentes”.
Aplicações mais novas também podem lançar mão dos novos ensaios para maximizar os processos produtivos: muitos minerodutos acabam transportando, após a extração, uma mistura de minérios com água, ou seja, dentro de um único duto duas fases diferentes acabam ficando misturadas, por exemplo. Outro exemplo é no segmento de gaseificação ou transporte pneumático em que os leitos fluidizados trabalham com o escoamento de fluidos e partículas nos estados líquido e gasoso.
PARCERIA ICT – UNIVERSIDADE – Parte dos experimentos do pesquisador está sendo feita na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e parte no IPT. Não houve a necessidade de compra de equipamentos porque, segundo Jaloretto, a execução dos ensaios é relativamente simples, já que a complexidade do trabalho está no entendimento e na caracterização do fenômeno.
Estão sendo empregados no estudo equipamentos como compressores de ar, bombas e medidores existentes no Laboratório de Vazão para a montagem das bancadas; outros foram emprestados do Centro de Estudos de Petróleo (Cepetro), como um medidor diferencial de pressão e uma câmara filmadora, ambos em alta frequência, em razão da necessidade de gravação de fenômenos em alta velocidade.
Caso algum cliente tenha interesse em realizar ensaios, o atendimento será na forma de desenvolvimento de um novo trabalho em conjunto para responder à demanda específica – ou seja, não serão serviços correntes, pelo fato de se tratar de uma nova área de estudo: “O laboratório está com duas demandas quanto a este tipo de trabalho, dos setores petrolífero e de mineração, o que exige o projeto de bancadas específicas”, explica o pesquisador.
Um segundo campo de atuação na área de escoamentos bifásicos exigirá a capacitação na calibração de medidores de vazão, que atualmente não é oferecida por nenhum laboratório no Brasil. “Será preciso deter conhecimento de como funcionam as tecnologias de medição para oferecer o serviço, desenvolvendo bancadas em que seja possível instalar os medidores para executar sua calibração. Emitir certificados deve ser um caminho mais longo para o laboratório do que montar uma bancada de ensaio para fazer um experimento específico de um tipo de escoamento multifásico”, completa ele.
