Projeto_Final_Mariana_banca_2

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO
INSTITUTO POLITÉCNICO
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
MECÂNICA
Mariana de Brito Ferraz
Elaboração de um sistema mecânico experimental para estudos de escoamento
de petróleo em meios porosos
Nova Friburgo
2020
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO
INSTITUTO POLITÉCNICO
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
MECÂNICA
Mariana de Brito Ferraz
Elaboração de um sistema mecânico experimental para estudos de escoamento de
petróleo em meios porosos
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
como pré-requisito para obtenção do tı́tulo de
Engenheira Mecânica, ao Departamento de
Engenharia Mecânica e Energia, do Instituto
Politécnico, da Universidade do Estado do Rio
de Janeiro.
Orientadores: Prof. Dr. Lucas Venâncio Pires de Carvalho Lima
Prof. Dr. Leandro de Amorim Ratamero
Nova Friburgo
2020
CATALOGAÇÃO NA FONTE
UERJ/REDE SIRIUS/BIBLIOTECA CTC/E
W285 Ferraz, Mariana de Brito.
Elaboração de um sistema mecânico experimental
para estudos de escoamento de petróleo em meios
porosos/ Mariana de Brito Ferraz. – 2020.
63 f. : il.
Orientadores: Lucas Lima e Leandro de Amorim
Ratamero.
Trabalho de Conclusão de Curso – Universidade
do Estado do Rio de Janeiro, Instituto Politécnico.
1. XXXXXXXXX - Monografias. 2. XXXXXXXXX
- Monografias. 3. XXXXXXXXX - Monografias. 4.
XXXXXXXXX - Monografias. I. Lima, Lucas. II. Ra-
tamero, Leandro de Amorim. III. Universidade do
Estado do Rio de Janeiro, Instituto Politécnico. IV.
Tı́tulo
CDU 621
Autorizo, apenas para fins acadêmicos e cientı́ficos, a reprodução total ou parcial desta
monografia, desde que citada a fonte.
Assinatura Data
Mariana de Brito Ferraz
Elaboração de um sistema mecânico experimental para estudos de escoamento de
petróleo em meios porosos
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como
pré-requisito para obtenção do tı́tulo de Engenheira
Mecânica, ao Departamento de Engenharia
Mecânica e Energia, do Instituto Politécnico, da
Universidade do Estado do Rio de Janeiro.
Aprovado em 17 de Fevereiro de 2020.
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Lucas Venâncio Pires de Carvalho Lima
(Orientador)
Instituto Politécnico - UERJ
Prof. Dr. Leandro de Amorim Ratamero (Orientador)
Instituto Politécnico - UERJ
Prof. Dr. Julio Cesar Guimarães Tedesco
Instituto Politécnico - UERJ
Prof. Dr. Luiz Alberto da Silva Abreu
Instituto Politécnico - UERJ
Nova Friburgo
2020
DEDICATÓRIA
Ao meu Deus, pelo cuidado diário e infinita graça e à minha mãe, pela in-
cansável dedicação a mim.
AGRADECIMENTOS
Agradeço, primeiramente, ao meu Deus que sonhou por mim este sonho e hoje
me faz realizá-lo.
À minha mãe, por abrir mão dos seus sonhos para viver os meus, por acreditar
em mim e estar ao meu lado, para tudo, incansavelmente. Por me fazer sentir todo o
seu amor, mesmo estando longe fisicamente, todos os dias.
Aos meus irmãos, Rodrigo e Marcela e meus cunhados, Ronis e Dayanne, por
terem me feito sentir o maior amor que já pude experimentar, através dos meus sobri-
nhos e pelo amor e cuidado.
Aos meus sobrinhos, Anna Clara, Bernardo, Alı́cia e Lara, por serem minha
motivação, inspiração e alegria em todos os momentos.
À toda minha famı́lia, por acreditar e me incentivar a todo tempo, em especial a
minha avó, Evandina e meu tio, Bruno, por todo o apoio nos momentos mais difı́ceis.
Aos meus amigos e companheiros de jornada, que o IPRJ me apresentou, por
terem feito a faculdade ser mais leve, o meu muito obrigada. Todo o meu carinho à
vocês. Gustavo, que esteve e está comigo em tudo. Camilla, por ser sinônimo de ale-
gria. Camile e Gesiane, pela maravilhosa companhia em diversos momentos. Tainara,
por me presentear com sua doce amizade e Alef, por ter se tornado meu abrigo neste
final tão difı́cil.
À minha amiga de vida, Talita, que compartilhou alguns anos dessa jornada
bem de perto, tornando meus dias mais leves enquanto esteve aqui e, agora, continua
ao meu lado para tudo, como sempre, mesmo de longe.
Aos meus orientadores, Lucas e Leandro, por terem abraçado esse projeto co-
migo e por todo o auxı́lio. Ao professor Jhonny, por anos de ensinamento, o meu muito
obrigada.
Enfim, agradeço a toda a comunidade do IPRJ, por essa oportunidade. Serei
eternamente grata.
De tudo que posso ser, ainda não sou metade.
Autor desconhecido
RESUMO
FERRAZ, Mariana de Brito. Elaboração de um sistema mecânico experimental para
estudos de escoamento de petróleo em meios porosos. 2020. 63 f. Trabalho de
Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Instituto Politécnico,
Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2020.
O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema mecânico de
bancada, desenvolvido no intuito de reproduzir, a nı́vel laboratorial, o escoamento de
petróleo em meios porosos. O sistema mecânico experimental apresenta três cilindros,
propelidos por ar comprimido, que podem conter três fluidos diferentes, sendo um de-
les o próprio petróleo, e estes podem ser injetados em sequência num quarto cilindro,
que contém material poroso. Desta forma, pretende-se realizar experimentações dos
efeitos de substâncias quı́micas na lavagem do óleo em meio poroso. Este trabalho
se preocupa em validar o aparato de um ponto de vista mecânico, com considerações
de resistência dos materiais, promovendo e antevendo o seu bom funcionamento e a
sua segurança operacional. Pôde-se mostrar que o sistema, tal qual protótipo nı́vel 1
construı́do, corresponde bem às especificações mecânicas, a menos do sistema de
vedação por o’rings, que, aponta-se uma necessidade de futuro aprofundamento de
investigação.
Palavras-chave: Recuperação terciária. Escoamento de petróleo. Meio poroso. Recu-
peração avançada. Recuperação de petróleo experimental.
ABSTRACT
FERRAZ, Mariana de Brito. Elaboration of an experimental mechanical system for
studies of oil flow in porous media. 2020. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso
(Graduação em Engenharia Mecânica) - Instituto Politécnico, Universidade do Estado
do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2020.
The present work presents the development of a mechanical bench system,
developed in order to reproduce, at laboratory level, the flow of oil in porous media.
The experimental mechanical system has three cylinders, propelled by compressed air,
which can contain three different fluids, one being oil itself, and these can be injected
in sequence into a fourth cylinder, which contains porous material. In this way, it is
intended to carry out experiments on the effects of chemical substances in washing
the oil in a porous medium. This work is concerned with validating the apparatus from
a mechanical point of view, with considerations of strength of the materials, promoting
and anticipating its good functioning and its operational safety. It was possible to show
that the system, like the level 1 prototype built, corresponds well to the mechanical
specifications, except for the o-ring sealing system, which points to a need for further
research.
Keywords: Tertiary recovery. Drainage of oil. Porous medium. Advanced recovery.
Experimental oil recovery.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Representação esquemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figura 2 – Representação esquemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 3 – Sistema de saturação com óleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figura 4 – Métodos EOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figura 5 – Cordão de solda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figura 6 – O-ring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figura 7 – Terminologia de roscas de parafuso . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figura 8 – Tensão circunferencial em vaso cilı́ndrico . . . . . . . . . . . . . . . 32
Figura 9 – Dimensão da garganta em juntas de solda . . . . . .. . . . . . . . 34
Figura 10 – Esquema do aparato experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Figura 11 – Foto do sistema experimental montado . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Figura 12 – Compressor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figura 13 – Fatores utilizados para determinar um coeficiente de segurança
para materiais dúcteis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figura 14 – Pressão máxima admitida pelas colunas . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura 15 – Pressão máxima admitida pela solda . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Figura 16 – Pressão máxima admitida pelas roscas . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Figura 17 – Pressão máxima admitida pelos O-rings . . . . . . . . . . . . . . . 54
Figura 18 – Pressão máxima do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Figura 19 – Pressão máxima do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Figura 20 – Folga diametral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Figura 21 – Gráfico para seleção da dureza dos O-rings . . . . . . . . . . . . . 57
Figura 22 – Inı́cio da pressurização do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Figura 23 – Pressurização do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Figura 24 – Uso do anel anti-extrusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Tensão de projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Tabela 2 – Tensão admissı́vel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
EOR Enhaced Oil Recovery
IOR Improved Oil Recovery
IPRJ Instituto Politécnico do Rio de Janeiro
MEF Método de elementos finitos
Mca Metros de coluna d’água
mm Milı́metros
LISTA DE SÍMBOLOS
𝜎 Tensão circunferencial em vaso cilı́ndrico
𝜏𝑥𝑦 Tensão de cisalhamento
𝜏𝑠 Tensão cisalhante para rasgamento de rosca
𝜎𝑒 Tensão de escoamento
𝜎𝑎𝑑𝑚 Tensão admissı́vel
S𝑢𝑡 Tensão última a tração
𝜎𝑟 Tensão de ruptura
𝜎𝑃𝑐 Incerteza medida da pressão nas colunas
𝜎𝑃𝑠 Incerteza medida da pressão nas soldas
𝜎𝑃𝑜 Incerteza medida da pressão nos o-rings
𝜎𝑃𝑟 Incerteza medida da pressão nas roscas
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1 REVISÃO DA LITERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.1 Trabalhos relevantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.1.1 Avaliação da injeção de surfactantes como métodos de recuperação
avançada em reservatórios de arenito . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.1.2 Estudo da permeabilidade de meios porosos com solução polimérica . 18
1.1.3 Recuperação avançada do petróleo em meios porosos através de soluções
poliméricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1 Principais métodos de recuperação de petróleo . . . . . . . . . . . 21
2.1.1 Recuperação primária . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1.2 Recuperação secundária . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.3 Recuperação terciária . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2 Métodos avançados de recuperação . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.1 Métodos Quı́micos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 Principais componentes do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3.1 Vaso de pressão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3.2 Solda branca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3.3 O-ring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.4 Roscas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.4.1 Terminologia de roscas de parafuso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4 Coeficiente de segurança . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 METODOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1 Definição do problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2 Modelagem matemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2.1 Cálculo de tensão em vasos de pressão cilı́ndrico . . . . . . . . . . . . 31
3.2.2 Cálculo de tensão no cordão de solda . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.3 Cálculo de tensão cisalhahante no o-ring . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.4 Cálculo da tensão em roscas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.5 Cálculo do fator de segurança . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.6 Modelagem da propagação de incertezas . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2.7 Propagação de incerteza para soma ou subtração de variáveis . . . . 40
3.2.8 Propagação de incerteza para cada ponto crı́tico do sistema . . . . . . 40
4 DESCRIÇÃO E CARACTERı́STICAS DO SISTEMA . . . . . . . . . . 42
4.1 Montagem do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.2 Materiais utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3 O aparato experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3.1 Injeção de água salgada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.3.2 Injeção de óleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.3.3 Injeção de água salgada e solução quı́mica . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.4 Procedimento experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.1 Testes preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.2 Validação mecânica do sistema montado . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.2.1 Vaso de pressão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.2.2 Solda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.2.3 Rosca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.2.4 O-ring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS . . . . . . . . . . . . . . . 60
REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
14
INTRODUÇÃO
De acordo com Santos et al. (2007), após o inı́cio da produção de petróleo em
um reservatório, com o passar do tempo, a produtividade do mesmo tende a diminuir.
Isto se dá por consequência da queda de pressão e da variação nas propriedades
fı́sico-quı́micas do óleo, como a densidade e a viscosidade. Com isso, o deslocamento
do óleo até a superfı́cie se torna mais complexo e caro.
Há uma divisão, por estágios, no tempo de vida de um reservatório. No pri-
meiro estágio, que é a recuperação primária, é feito o uso apenas da energia natu-
ral disponı́vel para levar o petróleo à superfı́cie. Já o segundo estágio, a chamada
recuperação secundária, são utilizados métodos artificiais, os quais são capazes de
suplementar esta energia primária, estes realizam a injeção de fluidos (água, por
exemplo) de forma puramente mecânica, a fim de deslocar o óleo para fora da rocha
reservatório, ocupando então o espaço deixado pelo fluido produzido. Com o obje-
tivo de se aumentar ainda mais a recuperação do petróleo, parte-se para o terceiro
estágio, mais conhecida como recuperação terciária, que realiza injeção de fluidos
que, de forma natural, nunca estiveram em contato com o reservatório (LAKATOS;
LAKATOS-SZABó, 2008).
Segundo Carrero et al. (2007) a recuperação secundária só é capaz de elevar a
recuperação média de 15% para 30%, ainda restando 70% de petróleo no reservatório.
Por isso, torna-se imprescindı́vel avançar para a recuperação terciária, caso contrário,
estes reservatóriosseriam tampados e abandonados, apesar de conter considerável
volume de petróleo.
Os métodos de recuperação primário e secundário, nas últimas décadas, pas-
saram a ser chamados de métodos convencionais de recuperação. Já os métodos
de recuperação terciária, são conhecidos como métodos avançados ou especiais de
recuperação (ROSA A. J., 2006).
Entre as técnicas existentes para a recuperação avançada de óleo, tem-se os
métodos quı́micos. Nestes métodos, utiliza-se substâncias quı́micas, como exemplo
temos os polı́meros, os surfactantes e alguns sustâncias alcalinas. O objetivo é alterar
as condições do deslocamento do óleo através do meio poroso, por meio do aumento
da viscosidade, redução da permeabilidade da fase aquosa, alteração das proprieda-
des superficiais e interfaciais entre os fluidos, aumentando, assim, o volume de óleo
recuperado durante todo o processo (BABADAGLI, 2006).
15
Motivação
Visto que há grande necessidade de se aprimorar os estudos com relação à
recuperação terciária, a fim de se conseguir aumentar a produtividade de um reser-
vatório, a montagem de um sistema experimental, a nı́vel de bancada, para se estudar
o escoamento de fluidos, como a água e o óleo, acaba por ser um grande atrativo
didático.
Há, também, constante interesse em se conseguir visualizar a teoria na prática
e, com o uso deste sistema, será possı́vel realizar diversos testes de escoamento de
petróleo em meios porosos, com diferentes componentes quı́micos e com variadas
pressões de trabalho, podendo, assim, haver melhorias nas técnicas de recuperação.
Os alunos que se interessarem pelo estudo mais aprofundado da recuperação avança-
da de petróleo, poderão ver e entender melhor, na prática, como funciona a recupera-
ção do óleo e buscar alternativas para se conseguir isto da melhor maneira.
Objetivo Geral
Desta forma, objetivo geral deste trabalho consiste no projeto e montagem de
um sistema, a nı́vel de bancada, para serem realizados testes, a diferentes pressões,
fazendo uso de diversos componentes quı́micos, para se estudar a recuperação do
óleo.
Objetivos especı́ficos
Como objetivos especı́ficos, tem-se a montagem do sistema e o cálculo dos
esforços nos pontos crı́ticos do sistema montado, são eles: cilindros, solda, roscas
e o-rings, a fim de saber se os mesmos suportam a pressão máxima de trabalho,
possibilitando, assim, o uso do aparato experimental de forma segura e eficiente.
Organização do trabalho
Foi feita, na introdução, uma breve apresentação da divisão do tempo de vida
de um reservatório, assim como os métodos de recuperação de petróleo existentes
16
e a necessidade da existência destes. Além disso, foram apresentados alguns dos
principais métodos quı́micos.
O capı́tulo 1 exibe a revisão da literatura, que são os principais trabalhos uti-
lizados como referência para a montagem do aparato experimental, assim como as
diferenças existentes entre os trabalhos apresentados e o presente trabalho.
O capı́tulo 2 inicia com a fundamentação teórica, mostrando os principais méto-
dos de recuperação de petróleo, passando pelos métodos avançados de recuperação,
além de apresentar a definição dos principais componentes do sistema. Para finalizar,
é definido o fator de segurança.
O capı́tulo 3 apresenta a modelagem matemática para cálculo de tensões, a
modelagem para a propagação de incertezas das medidas experimentais, além do
fator de segurança empregado, em cada ponto crı́tico.
O capı́tulo 4 aborda as caracterı́sticas do sistema experimental e os principais
materiais utilizados. Este mostra, também, uma proposta de funcionamento do sis-
tema.
O capı́tulo 5 exibe os resultados obtidos para a validação do sistema, a partir
dos cálculos realizados. Por fim, são apresentadas as conclusões, assim como pro-
postas de trabalhos futuros.
17
1 REVISÃO DA LITERATURA
Neste capı́tulo, serão apresentados os trabalhos mais relevantes para a criação
do presente sistema. Começaremos com a representação esquemática, partindo para
uma breve apresentação do funcionamento de cada trabalho apresentado.
1.1 Trabalhos relevantes
Existem vários trabalhos já realizados, relacionados com o estudo experimen-
tal da recuperação terciária. Alguns deles apresentam a representação esquemática e
seu funcionamento, o que nos possibilitou usá-los como referência no presente traba-
lho. A sı́ntese aqui apresentada, tem o objetivo de verificar o que cada autor, utilizado
como base para a montagem do presente sistema, realizou.
1.1.1 Avaliação da injeção de surfactantes como métodos de recuperação avançada
em reservatórios de arenito
Figura 1 – Representação esquemática de aparato usado nos testes de deslocamento.
Fonte: SANABRIA, 2013
A representação esquemática do aparato experimental do trabalho de Sanabria
(2013) está mostrado na figura 1 e seu funcionamento será explicado a seguir. No
18
primeiro instante, é feita a embebição, que é a saturação da amostra de rocha com
água. Em seguir, é realizada a drenagem, ou seja, óleo é injetado até a saturação de
água irredutı́vel ou conata. Já na terceira etapa, é feita novamente a embebição, por
meio da injeção de água até a saturação de óleo residual. Depois vem a ressaturação
da amostra com óleo e, posteriormente, a injeção de quı́micos (surfactante/polı́mero).
1.1.2 Estudo da permeabilidade de meios porosos com solução polimérica
Figura 2 – Representação esquemática de aparato ex-
perimental usado para a realização de testes
de permeabilidade.
Fonte: MEDEIROS, 2015
Na figura 2, que é uma representação esquemática do trabalho de Medeiros
(2015), seu funcionamento é da seguinte forma: Primeiro, o óleo do frasco é bombe-
ado, a uma vazão constante, para a cela cilı́ndrica, que contém o fluido a ser injetado
no leito poroso. Há um êmbolo, de movimento livre, presente na cela, que tem por
objetivo evitar contado do fluido com o óleo. O fluido é injetado no leito, à medida que
o óleo é impulsionado para a cela. Neste trabalho, uma sequência de testes foram
realizados, com a variação do diâmetro das partı́culas do leito e dos fluidos injetados.
19
1.1.3 Recuperação avançada do petróleo em meios porosos através de soluções
poliméricas
Figura 3 – Sistema usado para a realização de testes de recuperação do óleo.
Fonte: Adaptado de COSTA, 2014
A figura 3, é do sistema experimental de Costa (2014), utilizado para se estudar
a recuperação de petróleo. Primeiro, é feita a saturação do plug (meio poroso) com
solução salina (c), que por meio da pressurização do sistema (a), o óleo (b) empurra
a solução salina para o holder (e). Em seguida, é feita a saturação do óleo, por meio
da pressurização do sistema, que faz com que a solução salina, agora contida em (b),
empurre o óleo armazenado em (c) para o holder (e). Após a saturação do meio po-
roso, é realizada a recuperação do óleo de forma convencional e de forma avançada,
a fim de se comparar os resultados obtidos.
A montagem do sistema apresentado neste trabalho, teve como base os tra-
balhos citados anteriormente. Tomando como referência o primeiro trabalho apresen-
tado, algumas das diferenças foram que não utilizamos uma amostra de rocha em
nosso sistema, foram usadas esferas de vidro para simular um leito poroso e não
há aquisição de dados de forma automática. Se comparado com o segundo trabalho
apresentado, nosso sistema possui mangueiras que saem diretamente dos cilindros,
20
que armazenam os fluidos, para o leito poroso e os fluidos são injetados por meio
de ar comprimido, quando o sistema é pressurizado. Já o trabalho apresentado, faz
a injeção dos fluidos por meio de outros fluidos, que empurram o êmbolo, levando os
fluidos até o leio poroso. Secomparado com o terceiro trabalho apresentado, o mesmo
faz uso de plugs como meio poroso e realiza a injeção dos fluidos por meio de outros
fluidos, impulsionados por uma bomba. O sistema presente neste trabalho, dispõe de
um compressor para realizar a pressurização, diferentemente dos três trabalhos utili-
zados como rereferência.
21
2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA
No presente capı́tulo, serão mostrados, inicialmente, os principais métodos de
recuperação de petróleo, assim como métodos avançados de recuperação. Em se-
guida, será apresentado o método quı́mico, que é o método que será estudado em
nosso sistema. Posteriormente, serão exibidas as definições dos principais compo-
nentes que compõe o sistema e a definição do coeficiente de segurança, que é um
artifı́cio aplicado nos cálculos de projeto.
2.1 Principais métodos de recuperação de petróleo
Divide-se o tempo de vida de um reservatório de petróleo em três estágios. Ape-
nas a energia de formação é utilizada no primeiro estágio; já no segundo, as condições
naturais do reservatório são mantidas, pois são injetados apenas fluidos nativos, como
a água e, neste estágio, é feito o uso de algumas técnicas especiais de recuperação, a
fim de se manter a energia de formação. Em seguida, parte-se para o terceiro estágio,
para aumentar ainda mais o fator de recuperação. Este consiste na injeção de fluidos
deslocantes, que contem substâncias capazes de modificar as condições de formação
e mecanismo de deslocamento (LAKATOS; LAKATOS-SZABó, 2008).
2.1.1 Recuperação primária
A recuperação primária está associada aos reservatórios que fazem uso de sua
energia natural disponı́vel para levar o petróleo à superfı́cie.
Estima-se como 15% o fator de recuperação médio global, sendo este conhe-
cido como ”óleo fácil”, de acordo com Borges (2009). Um aumento desta porcentagem
dependerá do uso de tecnologias que se adéquem, da viabilidade econômica e das
estratégias de gerenciamento do reservatório.
A produção de fluidos por surgência é explicado por um conjunto de fatores,
chamados de mecanismos de produção. Um deles é a descompressão, que resulta
na expansão dos fluidos e a contração dos poros no reservatório. O deslocamento de
um fluido pelo outro também é um dos fatores (ROSA A. J., 2006).
A recuperação primária tem baixa eficiência, com isso a maior parte do óleo é
removida por meio dos métodos secundário e terciário (MOTHé C. G., 2006).
22
2.1.2 Recuperação secundária
Por conta da rápida queda da pressão e pela necessidade no aumento da
produção de óleo, mostrou-se necessário o uso de métodos com capacidade de suple-
mentar esta energia primária por meio de métodos artificiais, os chamados métodos
de recuperação secundária.
Neste método, a recuperação do óleo se dá pela injeção de fluidos, baseado em
mecanismos puramente mecânicos e o objetivo é fornecer pressões necessárias para
deslocar o petróleo para fora da rocha reservatório e, assim, ocupar o espaço deixado
pelo fluido produzido. Além disso, ainda existe uma parcela de óleo que permanece
retida.
A injeção de água, que força o óleo a fluir para os poços de produção e a re-
injeção de gás de produção, são os métodos mais comuns utilizados na recuperação
segundária, segundo (MOTHé C. G., 2006).
2.1.3 Recuperação terciária
Os métodos de recuperação terciária são utilizados em campos já maduros, es-
tando eles já em estágio avançado de exploração, fadados a serem tampados e aban-
donados, por terem atingido seu limite econômico, apesar de possuir considerável
volume de óleo retido.
Tendo como objetivo o aumento do fator de recuperação, métodos tem sido de-
senvolvidos, como a injeção de polı́meros e surfactantes. A porcentagem de recupera-
ção de cada um dos métodos depende da geometria do reservatório e do tipo de óleo
presente.
Os métodos de recuperação secundária, nas últimas décadas, passaram a ser
classificados como métodos convencionais de recuperação, já os métodos terciários,
passaram a ser chamados de métodos de recuperação avançada ou especial, em
inglês Enhaced Oil Recovery (EOR). Recentemente, alguns autores começaram a uti-
lizar Improved Oil Recovery (IOR) para se referir aos antigos métodos de recuperação
avançada e qualquer dos métodos que não sejam convencionais, que aumentam e
aceleram a produção, quando comparados aos métodos convencionais (ROSA A. J.,
2006).
23
2.2 Métodos avançados de recuperação
Os métodos de recuperação avançada vêm se tornando os mais capazes de
extrair uma maior quantidade de óleo, de forma que o petróleo remanescente seria
abandonado no reservatório (LOCKHART T. P., 1998).
Na recuperação avançada, é realizada a injeção de materiais estranhos aos
que estão presentes no reservatório. Ou seja, não se enquadra a injeção de água e
tem-se o objetivo de excluir a manutenção da pressão.
Todos os tipos de métodos utilizados para aumentar a produção de óleo no
reservatório, estão associadas às técnicas de EOR e elas podem ser divididas em
recuperação térmicas e não-térmicas (DURAYA; ANAZI, 2007), exemplificado na figura
4.
Figura 4 – Classificação dos métodos de recuperação avançada de petróleo
Fonte: Adaptado de LAKATOS; LAKATOS-SZABó, 2008
2.2.1 Métodos Quı́micos
Nesse caso, estão agrupados como métodos quı́micos alguns dos processos
no qual existe uma certa interação quı́mica entre o fluido injetado e o fluido do reser-
24
vatório. São eles: injeção de polı́meros, injeção de solução de tensoativos, injeção de
microemulsão, injeção de solução alcalina, etc (ALI, 2003).
Os métodos quı́micos são aqueles que o fluido injetado apresenta certa elabora-
ção quı́mica, causando interação quı́mica com o fluido presente no reservatório. Este
método apresenta diversas técnicas, tendo como base diferentes agentes quı́micos,
cada um com seu objetivo, usados para injeção, além de ter uma área de atuação
muito maior que os outros já vistos (COSTA, 2014).
Adiciona-se polı́mero à água de injeção, quando a viscosidade do óleo do reser-
vatório é elevada, para transformá-la em um fluido que se desloca no meio poroso com
a mesma mobilidade que o óleo. Por consequência desta semelhança, o fluido inje-
tado não percorre caminhos preferenciais e se dirige ao poço produtor rapidamente, e
assim, se difunde mais no meio poroso, aumentando a eficiência do varrido (VIANNA,
2016).
Ao ser adicionada substância tensoativa à água de injeção, está se fazendo, na
verdade, um deslocamento miscı́vel com água. Os tensoativos, também conhecidos
como surfactantes, tem por finalidade reduzir as tensões interfaciais entre a água e o
óleo, que é uma propriedade termodinâmica fundamental de uma interface (VIANNA,
2016).
Em geral, os métodos miscı́veis focam na miscibilidade e viscosidade do fluido,
tentando fazer com que haja um deslocamento miscı́vel com uma boa eficiência de
varrido (VIANNA, 2016).
No processo de injeção de fluidos alcalinos, o objetivo é fazer com que haja
reação com certos ácidos orgânicos presentes em alguns óleos, dando origem a uma
produção, dentro do próprio reservatório, de tensoativos. Este tensoativo vai produzir
uma série de efeitos dentro do reservatório, os quais possibilitam um aumento na
produção de óleo (VIANNA, 2016).
2.3 Principais componentes do sistema
2.3.1 Vaso de pressão
Todos os recipientes estanques, de variadas dimensões, tipo, finalidade e for-
mato, que são capazes de conter fluidos pressurizados, são designados, em geral,
como vasos de pressão. Por ter essa definição ampla, muitos equipamentos acabam
se encaixando nesta categoria, como por exemplo, a panela de pressão que temos
25
em casa, mas podem sermais sofisticados, como reatores nucleares (FURINI, 2012).
Podem constituir diversos segmentos, como área alimentı́cia, farmacêutica, re-
finarias, instalações petrolı́feras, indústria quı́mica e petroquı́mica e, na maioria das
vezes, é uma parte custosa e importante para as indústrias (FURINI, 2012).
Os vasos de pressão não são, em geral, linha de fabricação de indústrias, como
acontece com diversos outros equipamentos. Estes são projetados e construı́dos sob
medida, por encomenda, para uma determinada condição de operação e/ou finali-
dade, salvo algumas exceções. Por isso, os projetos são feitos para cada vaso a ser
construı́do (FURINI, 2012).
De acordo com Furini (2012), além de toda a seleção técnica e econômica dos
materiais adequados e dos processos de fabricação, há também o dimensionamento
fı́sico para resistir à pressão e às demais cargas presentes. Segue abaixo a equação
1 para cálculo da tensão circunferencial em vaso cilı́ndrico.
𝜎 =
pr
t
(1)
Em que:
P: Pressão interna;
r: Raio interno do cilindo;
t: Espessura do cilindro.
2.3.2 Solda branca
A solda de estanho, também conhecida como solda branca ou solda macia, é a
base de estanho e chumbo, em variadas proporções, podendo conter outras quantida-
des pequenas de elementos para modificar suas propriedades. Existem propriedades
presentes no estanho, que proporcionam variada aplicabilidade na fabricação das sol-
das, como baixo ponto de fusão e afinidade de formar ligas com outros metais.
Nas ligas estanho-chumbo, que são uma das ligas de solda mais amplamente
utilizadas, o estanho é o elemento que confere fluidez à liga, dando assim, capacidade
de preencher o vazio das juntas que serão soldadas e, também, molhabilidade, que
proporciona a possibilidade de entrar em contato com os metais-base e formar, assim,
ligas metálicas. A presença do chumbo faz com que haja redução no custo, pois o
mesmo apresenta baixo valor comercial, porém, pode contribuir em outros aspectos,
como, por exemplo, a redução da temperatura de fusão e melhoria nas propriedades
mecânicas das juntas soldadas (ARANHANETO, 2014).
26
Figura 5 – Cordão de solda
Fonte: BUDYNAS; NISBETT, 2011
Para cálculo da tensão no cordão de solda, tem-se a equação 5.
𝜏xy =
F
Acis
(2)
Em que:
Acis: Área do cordão de solda submetida ao cisalhamento;
F: Carga aplicada na solda.
2.3.3 O-ring
O-rings, em sua grande maioria, são feitos de elastômeros, alguns vezes são
de plásticos ou metais e é um objeto toroidal. Sua vedação se dá por meio do fe-
chamento da passagem, realizando, assim, a prevenção de perda ou transferência de
fluido indesejável.
A vedação clássica consiste no próprio O-ring e no canal adequado para alocar
o material elastômero. Segue abaixo, a figura 6, ilustrando um O-ring (SEALS, 1997).
27
Figura 6 – O-ring
Fonte: SEALS, 1997
O O-ring é forçado a se moldar, quando o mesmo está confinado no alojamento
e, assim, preenche as irregularidades da superfı́cie das partes e todas as folgas pre-
sentes, sendo possı́vel criar, entre as elas, “folga zero”, bloqueando, assim, o fluido.
A carga a qual o elastômero está submetido, é gerada pelo “aperto” fornecido pelo
desenho do alojamento e pelo material escolhido, não esquecendo da contribuição da
pressão transmitida ao elemento de vedação, através do próprio fluido.
Pode-se dizer que, a vedação dos O-rings, de fato é pressurizada. Sendo assim,
quanto maior for a pressão do sistema, maior será a efetivação da vedação, até que
os limites fı́sicos do elastômero sejam excedidos e o mesmo comece a ser extrudado,
por meio da folga entre as partes. Esse problema pode ser evitado realizando-se um
projeto adequado do alojamento, assim como uma boa seleção do material (SEALS,
1997).
2.3.4 Roscas
É sabido que o sucesso de um projeto ou, até mesmo, a falha, é dependente
da escolha correta da fixação. No mundo, existem diversos tipos de juntas e elas
representam grande parte da nossa economia. Os parafusos podem ter a função de
unir coisas, que são os chamados parafusos de fixação e, podem ter como objetivo, a
transferência de cargas, conhecidos como parafusos de potência. Nesses parafusos
estão presentes as roscas, que podem ter diferentes geometrias, dependendo de sua
aplicação e podem ser o causador de falhas por meio do rasgamento de seus filetes
(NORTON, 2013).
28
Contém dois ou mais cortes de rosca, um ao lado do outro, um produto de
rosqueado múltiplo. Os parafusos, parafusos de porca e porcas, que são produtos
padronizados, têm uma única rosca. Um parafuso com rosqueado duplo, tem o avanço
igual a duas vezes o passo, assim como um parafuso com rosqueado triplo, apresenta
o avanço igual a três vezes o passo (BUDYNAS; NISBETT, 2011).
A regra da mão direita é utilizada para a produção de todas as roscas e, caso
haja uma exceção, a mesma deverá ser indicada (BUDYNAS; NISBETT, 2011).
Existem duas principais séries de roscas e, as mesmas, estão em uso co-
mum. São elas: UN e UNR. As roscas UNR apresentam resistências à fadiga me-
lhoradas, por causa dos fatores de concentração de tensão reduzidos em roscas. As
roscas unificadas têm suas especificações ao se declarar o diâmetro maior nominal,
o número de roscas por polegada e as séries de roscas. Já as roscas métricas, têm
suas especificações escrevendo-se o diâmetro e o passo em milı́metros, nessa ordem.
Usa-se a letra ‘M’, que indica a designação métrica (BUDYNAS; NISBETT, 2011).
As roscas Acme e quadradas, são utilizadas quando o parafuso realiza trans-
missão de potência. Em alguns momentos, são realizadas modificações nessas ros-
cas. Um exemplo é quando a rosca quadrada é modificada, cortando-se o espaço
entre os dentes, tendo ângulos de 10o a 15o. Essa mudança não é algo tão complexo
de se obter, visto que as roscas são cortadas com ferramentas de ponto único. Essa
modificação faz com que haja retenção na alta eficiência inerente às roscas quadra-
das e torne o corte mais simples. Para se conseguir um parafuso mais forte, as roscas
Acme são modificadas para uma forma truncada, ao se fazer os dentes mais curtos
(BUDYNAS; NISBETT, 2011).
2.3.4.1 Terminologia de roscas de parafuso
Passo: Distância entre formas adjacentes de rosca medida paralelamente ao
áxis da rosca.
Diâmetro maior: Maior diâmetro de uma rosca de parafuso.
Diâmetro menor: Menor diâmetro, ou raiz, de uma rosca de parafuso.
Avanço: Distância que a porca de move paralelamente ao áxis do parafuso
quando a porca dá uma volta. A figura 7 ilustra a explicação contida acima.
29
Figura 7 – Terminologia de roscas de parafuso
Fonte: BUDYNAS; NISBETT, 2011
Segue abaixo a equação 3 para o cálculo da tensão de cisalhamento em roscas.
𝜏s =
F
As
(3)
Em que:
As: Área sob cisalhamento de rasgamento para um filete de rosca;
F: Carga aplicada na rosca;
2.4 Coeficiente de segurança
Um coeficiente de segurança (N), que pode ser de diferentes formas, é também
chamado de fator de segurança e pode ser definido de acordo com o tipo de esforço
que a peça está sendo submetida. Ele é uma razão adimensional e, por isso, é com-
posto por dois elementos de mesma unidade, alguns exemplos são (resistência)/(ten-
são atuante), (esforço crı́tico)/ (esforço aplicado), (esforço que quebra a peça)/(esforço
esperado em serviço), (máximo número de ciclos)/(número de ciclos solicitados) ou
(velocidade que quebra)/ (velocidade em operação), segundo Norton (2013).
30
A escolha do fator de segurança pode ser algo complicado e confuso para pro-
jetistas recentes, e este pode ser pensado como a incerteza relacionadas às proprie-
dades dos materiais utilizados, aos modelos analı́ticos e teorias de falha e deve ser es-
colhido de forma apropriada. O nı́vel de confiança no modelo no qual os cálculos foram
baseados,do conhecimento das variações de cargas e da confiança nas informações
de resistência dos materiais, ditam o quão maior que um será o valor de N (NORTON,
2013).
Se tiver sido realizado, no modelo em questão, exaustivos testes em protótipos
fı́sicos de nosso sistema e gerado dados experimentais sobre a resistência dos mate-
riais, a fim de garantir a eficácia de nosso modelo de engenharia e de nosso projeto, o
fator de segurança poderá ser menor. Caso o modelo não tenha sido testado ou não
tivermos total confiança nas propriedades dos materiais, mais recomendado é ter um
N maior (NORTON, 2013).
Quando não se tem uma norma que define qual o valor de N para casos particu-
lares, é envolvida uma decisão de engenharia para a escolha do fator de segurança.
Determinar as maiores cargas que o produto será submetido, com suas possı́veis
variações e as resistências mı́nimas esperadas pelo material, para assim basear o
coeficiente de segurança nesses dados, é uma boa abordagem. Desta forma, o coefi-
ciente de segurança torna-se uma medida razoável de incerteza (NORTON, 2013).
Outra questão preocupante é quanto a caracterı́stica do material, se tem o com-
portamento dúctil ou frágil. Os materiais dúcteis, sob carregamento estático, são pro-
jetados pelo limite de escoamento e é esperado que eles dêem um sinal de ruptura,
visı́vel, antes da falha. Já se tratando de materiais frágeis, são projetados pelo limite
de ruptura, sendo a falha caracterizada pela ruptura. Devido a isso, em geral, o co-
eficiente de segurança para materiais frágeis é duas vezes maior que o usado para
materiais dúcteis, estando eles na mesma situação (NORTON, 2013).
31
3 METODOLOGIA
Neste capı́tulo, serão apresentadas a modelagem matemática realizada para
o cálculo de tensões, do fator de segurança, assim como das incertezas, para cada
ponto crı́tico presente no sistema.
3.1 Definição do problema
Segundo Budynas e Nisbett (2011), o fabricante de um determinado produto
tem total responsabilidade pelo mesmo, caso haja algum dano ou lesão causada por
um defeito deste produto. Os melhores métodos para evitar certos problemas, é uma
engenharia adequada na análise e controle de qualidade. Com base neste preceito,
foi realizada a validação mecânica do sistema montado.
3.2 Modelagem matemática
Com o objetivo de se conhecer os valores de pressões máximas que cada ponto
crı́tico do sistema seria capaz de suportar sem que houvesse falha de nenhuma das
partes, foram realizados cálculos por meio das equações que serão apresentadas a
seguir.
3.2.1 Cálculo de tensão em vasos de pressão cilı́ndrico
Para realização do cálculo de tensão em vaso de pressão apresentados abaixo,
foram assumidas hipóteses. O vaso de pressão foi considerado como tendo paredes
finais, ou seja, a relação r/t deve ser > 10. Quando r/t = 10, é previsto para os resulta-
dos das análises, uma tensão de aproximadamente 4% menor que a tensão máxima
no vaso e, para maiores razões r/t, menor será o erro. Em se tratando de um vaso de
pressão com paredes finas, há uma variação insignificante quanto a distribuição de
tensão na espessura, logo esta é considerada constante (HIBBELER, 2000).
Na figura 4, está representada a tensão circunferencial, segundo Hibbeler (2000):
32
Figura 8 – Tensão circunferencial em vaso cilı́ndrico
Fonte: HIBBELER, 2000
Fazendo o equilı́brio da figura 8:
𝜎 (2bt) − 2pbr = 0 (4)
Desta forma, tem-se:
𝜎 =
pr
t
(5)
Manipulando a equação 5, para deixar o P isolado:
P =
𝜎t
r
(6)
33
Em que:
t: Espessura do cilindro;
r: Raio interno do cilindro;
P: Pressão interna.
3.2.2 Cálculo de tensão no cordão de solda
Para realização do cálculo da tensão cisalhante em um cordão de solda, foi
utilizado um modelo simples e conservativo. Como hipótese, foi considerado que o
carregamento externo é transferido para a área da garganta da solda, por meio das
forças de cisalhamento e a tensão normal na garganta da solda é desconsiderada.
Com isso, para um carregamento estático de solda, temos a equação 7 (NORTON,
2013).
𝜏xy =
F
Acis
(7)
Reorganizando a equação 7, teremos:
F = 𝜏xyAcis (8)
A equação 9 apresenta a variação da pressão que é igual a força sobre a área.
P−Patm =
F
At
(9)
Substituindo a equação 8 na 9 e isolando a pressão, teremos:
P = Patm +
𝜏xyAcis
At
(10)
Acis = 0,707wt (11)
At = 𝜋r
2 (12)
34
Em que:
Acis: Área do cordão de solda submetida ao cisalhamento;
At: Área transversal do cilindro;
Patm: Pressão atmosférica;
P: Pressão na solda;
r: Raio interno do cilindro.
A área cisalhante, de acordo com Norton (2013), é definida considerando a
solda em questão, em filete. As soldas em filetes são limitadas pela dimensão da
garganta e definidas pelo tamanho de sua perna, w. Essas soldas têm orientação,
em geral, de 45o entre duas chapas e, desta forma, a garganta, t, é sen(45o) vez a
dimensão da perna. Segue abaixo a figura 9, que mostra onde ficam cada uma das
partes citadas acima, contidas na solda por filete.
Figura 9 – Dimensão da garganta em juntas de
solda
Fonte: NORTON, 2013
3.2.3 Cálculo de tensão cisalhahante no o-ring
A equação 13 é utilizada para realizar o cálculo da tensão cisalhante no o-ring,
sendo considerada a hipótese de cisalhamento puro em seção do o-ring correspon-
dente à região da folga êmbolo-cilindro, sem que haja flexão (NORTON, 2013).
𝜏xy =
F
Acis
(13)
35
Manipulando a equação 13, obteremos:
F = 𝜏xyAcis (14)
A variação da pressão é dada a seguir:
P−Patm =
F
A
(15)
Substituindo a equação 14 na 15 e isolando a variável P, obteremos:
P = Patm +
𝜏xyAcis
A
(16)
Acis = (ri − remb)2𝜋h (17)
A = (ri − remb)2𝜋ri (18)
Em que:
Acis: Área do O-ring submetida ao cisalhamento;
A: Área do O-ring submetida à pressão;
ri: Raio interna do cilindro;
remb: Raio do alojamento do O-ring;
Patm: Pressão atmosférica;
P: Pressão no O-ring;
F: Carga aplicada.
3.2.4 Cálculo da tensão em roscas
Para a realização do cálculo de tensão em rosca, estão sendo utilizadas as
hipóteses de que há um grau de compartilhamento de carga entre os filetes de rosca,
já que quando há falha completa, todos os filetes de rosca são rasgados, podendo
ser considerados como compartilhando a carga de forma igual. Esta consideração é
possı́vel quando o parafuso é dúctil, sendo assim, este permite que cada uma das
roscas escoem conforme o conjunto inicia falha (NORTON, 2013).
36
Tensão de Cisalhamento: A tensão de cisalhamento, para rasgamento de rosca,
é calculada por:
𝜏s =
F
As
(19)
Isolando F:
F = 𝜏sAs (20)
A equação 20 mostra a variação da pressão:
P−Patm =
F
At
(21)
Substituindo a equação 20 na 21, obtém-se:
P = Patm +
𝜏sAs
At
(22)
As = 𝜋drwip (23)
At = 𝜋r
2 (24)
Em que:
P: Pressão nos filetes de rosca;
Patm: Pressão atmosférica;
As: Área sob cisalhamento de rasgamento para um filete de rosca;
At: Área de seção transversal;
F: Carga aplicada;
dr: Diâmetro interno do cilindro;
wi: Fator que define a porcentagem do passo ocupado pelo metal no diâmetro menor
e seus valores são tabelados;
p: Passo de rosca.
37
3.2.5 Cálculo do fator de segurança
De acordo com Norton (2013), o fator de segurança é, em geral, a razão entre
duas quantidades que possuem as mesmas unidades. Logo, a escolha das tensões
limitantes utilizadas em cada ponto crı́tico, teve como referência esta bibliografia .
a) Para o cilindro:
N =
𝜎e
𝜎adm
(25)
Manipulando a equação 25, temos a seguinte tensão admissı́vel,
𝜎𝑎𝑑𝑚 =
𝜎𝑒
𝑁
(26)
Como trata-se de um material dúctil, a tensão limitante é a de escoamento do
latão.
b) Para a solda:
N =
0.3Sut
𝜎adm
(27)
Manipulando a equação 27, temos a seguinte tensão admissı́vel,
𝜎adm =
0.3Sut
N
(28)
Foi feita uma aproximação quanto ao uso da tensão para os cálculosrelaci-
onados à solda de estanho. A tensão utilizada é, na verdade, refente ao cordão de
solda com uso de eletrodo, que não é caso do sistema em questão, porém, para fins
práticos, essa é uma aproximação aceitável.
38
Para carregamento estático, é recomendado, segundo Norton (2013), que as
tensões cisalhantes nos cordões sejam limitadas a 30% da resistência à tração do
eletrodo. Logo, foi utilizada a tensão admissı́vel mostrada na equação 28.
c) Para o O-ring:
N =
𝜎r
𝜎adm
(29)
Manipulando a equação 29, temos a seguinte tensão admissı́vel,
𝜎adm =
𝜎r
N
(30)
Como trata-se de um material mais suscetı́vel a ruptura, a tensão limitante é a
de ruptura da borracha nitrı́lica.
d) Para a rosca:
N =
𝜎e
𝜎adm
(31)
Manipulando a equação 32, temos a seguinte tensão admissı́vel,
𝜎adm =
𝜎e
N
(32)
Como trata-se de um material dúctil, a tensão limitante é a de escoamento do
latão.
Em que:
N: fator de segurança;
𝜎𝑒: tensão de escoamento;
𝑆𝑢𝑡: tensão última à tração;
39
𝜎𝑎𝑑𝑚: tensão admissı́vel;
𝜎𝑟: tensão de ruptura.
3.2.6 Modelagem da propagação de incertezas
Uma grandeza fı́sica experimental, é sempre resultante de um valor aproximado
do valor real da grandeza, e o mesmo é determinado por meio de medição. A teoria
dos erros tem por finalidade determinar o melhor valor possı́vel, através de medições
e, assim, conseguir observar a diferença do valor verdadeiro com o valor obtido. Sabe-
se que, o melhor valor possı́vel, é aquele mais próximo possı́vel do verdadeiro (VU-
OLO, 1996).
Pode-se especificar a incerteza em um resultado como: incerteza padrão (),
incerteza expandida com confiança P (k𝜎), limite de erro (L) e erro provável (∆).
É definida como incerteza padrão, o desvio padrão da distribuição de erros.
Para trabalhos de fı́sica experimental, a maneira mais usada, na atualidade, é esta.
Segundo Vuolo (1996), a fórmula da propagação de incertezas é essa que tem
desenvolvimento abaixo mostrado. Sabe-se que grandeza w é em função das variáveis
x, y, z,..., e pode ser representada como:
W=w(x,y,z,...),
Admite-se as variáveis x, y, z, ... como grandezas experimentais e 𝜎𝑥, 𝜎𝑦, 𝜎𝑧,...
como sendo as incertezas padrões, tendo
x→ 𝜎𝑥
𝑦 → 𝜎𝑦
𝑧 → 𝜎𝑧
Temos, a seguir, representada a incerteza padrão w, sabendo que os erros são
completamente independentes entre si.
𝜎2w = (
𝜕w
𝜕x
)2𝜎2x + (
𝜕w
𝜕y
)2𝜎2y + (
𝜕w
𝜕z
)2𝜎2z + ... (33)
as incertezas 𝜎𝑥, 𝜎𝑦, 𝜎𝑧, ... por definição, são sempre positivas. Sendo considerado,
sempre, a raiz positiva de 𝜎2𝑤:
𝜎w = +
√︃
(
𝜕w
𝜕x
)2𝜎2x + (
𝜕w
𝜕y
)2𝜎2y + (
𝜕w
𝜕z
)2𝜎2z + ... (34)
40
3.2.7 Propagação de incerteza para soma ou subtração de variáveis
Para aplicações mais comuns de soma e subtração:
w = x± y ± z± ... (35)
𝜎2w = 𝜎
2
x + 𝜎
2
y + 𝜎
2
z + ... (36)
3.2.8 Propagação de incerteza para cada ponto crı́tico do sistema
Para solucionar o problema em questão, foram calculadas as incertezas para as
equações referente às pressões máximas, visto que são de extrema importância, pois
existem erros de medição associados aos cálculos e estes devem ser considerados.
1) Para as colunas, sendo elas consideradas vasos de pressão, é calculada
a incerteza para a equação 6, sendo ela dependente das variáveis r e l que são,
respectivamente, o raio interno e a espessura da coluna. A equação utilizada está
representada a seguir:
𝜎2Pc =
(︂
𝜕Pc
𝜕l
)︂2
𝜎2l +
(︂
𝜕Pc
𝜕r
)︂2
𝜎2r (37)
2) Para a solda, a incerteza calculada é a da equação 10, que é dependente
das variáveis Acis e At que são, respectivamente, a área do cordão de solda e a área
de seção transversal do cilindro em questão. Segue a equação utilizada:
𝜎2Ps =
(︂
𝜕Ps
𝜕Acis
)︂2
𝜎2Acis +
(︂
𝜕Ps
𝜕At
)︂2
𝜎2At (38)
41
3) Para os O-rings, foi calculada a incerteza da equação 15, que é dependente
das variáveis Ac e A que são, respectivamente, a área do O-ring submetida ao cisalha-
mento e área do O-ring submetida à pressão. O cálculo realizado está representado
na equação 39.
𝜎2Po =
(︂
𝜕Po
𝜕Ac
)︂2
𝜎2Ac +
(︂
𝜕Po
𝜕A
)︂2
𝜎2A (39)
4) Para o cálculo da incerteza atribuı́do às roscas presentes nas colunas, foi
utilizada a equação 22, que depende das variáveis As e At que são, respectivamente,
área sob cisalhamento de rasgamento para um filete de rosca e área da seção trans-
versal da coluna. Abaixo está representada a equação para o cálculo da incerteza:
𝜎2Pr =
(︂
𝜎Pr
𝜕As
)︂2
𝜎2As +
(︂
𝜎Pr
𝜎At
)︂2
𝜎2At (40)
Sendo assim, para o cálculo de cada pressão apresentada acima, com sua
respectiva incerteza, teremos:
P = P± 𝜎P (41)
42
4 DESCRIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA
4.1 Montagem do sistema
Para a concretização da montagem do sistema, primeiro deu-se inı́cio à pes-
quisa, com as buscas por dados e informações relacionados ao tema do projeto, pe-
rante pesquisa bibliográfica.
A montagem do sistema foi feita de forma empı́rica, com base em trabalhos
citados na revisão de literatura e conciliando métodos simples e de baixo custo, para
que a bancada fosse viável. Por fim, chegou-se à conclusão da maneira que o sistema
seria montado.
Após reunidos todos os materiais necessários, foi iniciada a montagem que
sofreu algumas modificações ao longo do tempo.
Abaixo segue a figura 10, que mostra a representação esquemática do sistema.
Figura 10 – Esquema do aparato experimental
Fonte: O autor, 2019.
43
4.2 Materiais utilizados
Apresenta-se, nesta seção, os materiais utilizados para a montagem do sistema
experimental.
Principais materiais:
3 cilindros de latão;
7 registros tipo agulha 1/4;
1 leito de latão contendo esferas de vidro de 3 mm de diâmetro;
2 manômetros 0-60 mca;
1 compressor, com volume de 50 litros, vazão de 0,044704 𝑚
3
𝑠
e pressão máxima de
8,3 bar.
Foram adquiridos, na loja Frimafer, localizada em Nova Friburgo, tarugos de
latão e estes foram usinados por um torneiro mecânico das imediações, o que resultou
nos cilindros e no leito. Os registros tipo agulha 1/4 foram adquiridos via internet, assim
como as esferas de vidro e os manômetros. Já o compressor foi comprado já usado e
consertado para ser utilizado no sistema.
4.3 O aparato experimental
O sistema é composto por três colunas e, nelas, contém alojamentos contendo
o-rings, que fazem a vedação dos fluidos. Em todo o aparato, existem válvulas, o
que possibilita que o usuário decida quando cada uma delas será aberta, permitindo,
assim, a passagem do fluido. Elas ficam posicionadas nos extremos das colunas.
Existe, também, um leito orientado transversalmente, que ao serem colocadas
esferas, é considerado o meio poroso pelo qual os fluidos irão escoar. Na saı́da do
leito contém outra válvula.
Existem dois manômetros, que foram colocados em lugares estratégicos: um
na entrada e outro, na saı́da do leito poroso. A intenção é ser possı́vel observar qual
a variação da pressão do fluido ao entrar e ao sair do leito. Segue abaixo a figura 11,
que mostra a montagem do sistema experimental.
44
Figura 11 – Foto do aparato experimental montado
Fonte: O autor, 2019.
A figura 11, mostrada acima, é uma foto da montagem final do aparato expe-
rimental. Exitem diferentes maneiras de se realizar testes no dado protótipo e abaixo
será exemplificada uma das alternativas de simulação possı́vel para este sistema.
45
4.3.1 Injeção de água salgada
No primeiro momento, a primeira coluna deverá conter água salgada, a se-
gunda, óleo e, a terceira, água salgada também. Ativa-se o compressor, que é exibido
na figura 12, abrindo apenas as válvulas contidas entre 1 e 2 (numeração mostrada na
figura 11) e a válvula presente entre a numeração 8 e 9, permanecendo com todas as
demais fechadas. Com isso, apenas a água salgada contida na primeiracoluna será
deslocada até o leito poroso, que contem esferas de vidro. Assim que essa água sair
no ponto 9, as válvulas deverão ser fechadas.
Figura 12 – Compressor
Fonte: MEP, 2020
46
4.3.2 Injeção de óleo
No próximo passo, as válvulas contidas entre os números 3 e 4 deverão ser
abertas, assim como a válvula presente entre a numeração 8 e 9, permanecendo
as demais, ainda fechadas. Desta forma, o óleo contido na segunda coluna será en-
caminhado para o leito poroso. Espera-se que saia água, num primeiro momento, na
mangueira de numeração 9. Em seguida, já começa a sair óleo, pois o mesmo avança,
deixando ainda uma parcela de água retida no leito. Quando começar a sair óleo, as
válvulas deverão ser fechadas, para que permaneça óleo retido no leito.
4.3.3 Injeção de água salgada e solução quı́mica
Como terceiro passo, pede-se que as válvulas contidas entre a numeração de 5
a 6 sejam abertas, assim como a válvula presente entre a numeração 8 e 9, para que
a água salgada contida na terceira coluna possa avançar e chegar até o leito poroso.
Porém, deste vez, essas válvulas permanecerão abertas e deverá ser utilizado um
becker para armazenar os fluidos que sairão (água salgada e óleo).
Deve ser repetido todos os passos falados acima, porém, substituindo o fluido
contido na terceira coluna. Ao invés de água salgada, será colocado uma solução
quı́mica e todo o processo se repetirá. Deste forma, ao final dos testes, será possı́vel
comparar a quantidade de óleo retirada nos dois processos: utilizando água salgada e
solução quı́mica. Espera-se que, ao fazer o uso de solução quı́mica, uma quantidade
maior de óleo seja recuperada.
4.4 Procedimento experimental
Foram realizados, após o final da montagem do sistema experimental, testes
preliminares com o objetivo de analisar se os fluidos inseridos dentro das colunas
escoariam e se seriam direcionados ao leito poroso, quando o sistema fosse pressuri-
zado.
Com isso, adicionou-se fluidos nos três cilindros que compõem o sistema e foi
iniciada a pressurização do aparato experimental, por meio do compressor. Estabele-
ceu-se uma pressão limite de 4 bar.
47
Quando observada a pressão máxima ao qual o sistema foi submetida duran-
tes os testes preliminares, percebemos que esta é uma pressão relativamente baixa,
quando comparada com a capacidade máxima do compressor presente no aparato
experimental. Porém, esta pressão foi escolhida a fim de se prezar pela segurança,
pois os testes foram realizados antes mesmo dos cálculos de validação do sistema.
48
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Neste capı́tulo, serão apresentados os resultados obtidos quanto aos testes
preliminares e quanto aos cálculos realizados em cada ponto crı́tico do sistema.
5.1 Testes preliminares
Como o objetivo principal da realização dos testes preliminares era de obser-
var se os fluidos contidos nas colunas seriam deslocados até o leito poroso, quando
submetido à pressão, notou-se que estes realizaram fluxo, ou seja, foram deslocados
até o leito poroso, cumprindo, assim, sua finalidade.
Foi possı́vel observar, também, quando realizada a pressurização do aparato,
vazamentos provenientes dos o-rings presentes no sistema. Portanto, os mesmos não
estavam em sua máxima eficiência de vedação, visto que seu principal objetivo é im-
pedir transferência indesejada dos fluidos.
Durante os testes, nenhum ponto do sistema apresentou falha e, após a realiza-
ção dos testes preliminares, foram observados os o-rings presentes no sistema e o
mesmos não apresentaram falha ou nenhum tipo de desgaste que fosse possı́vel ob-
servar a olho nu.
5.2 Validação mecânica do sistema montado
Foram realizados cálculos, a fim de se garantir a segurança e a eficiência do
sistema. Para isso, foram determinadas as pressões máximas permitidas, em pontos
crı́ticos, nos quais foram utilizadas tensões admissı́veis como limitantes. Vale ressaltar
que todos os cálculos foram realizados para as três colunas que compõe o sistema,
visto que apresentam dimensões diferentes.
Para a escolha do fator de segurança usado em todos os cálculos para a
validação mecânica do sistema, com base nas disponibilidades e orientações de da-
dos sobre as propriedades dos materiais, sendo conhecidas as condições de trabalho,
o coeficiente global é o maior entre os três fatores escolhidos, na figura 13.
49
Figura 13 – Fatores utilizados para determinar um coeficiente de segurança para ma-
teriais dúcteis
Fonte: NORTON, 2013
Com base na figura 13, de Norton (2013), foi utilizado um fator de segurança
igual a 3 para as colunas, a solda e as roscas e 6, para os o-rings. Quatro possı́veis
pontos de falha foram selecionados. São eles:
a)Vaso de pressão cilı́ndricos;
b)Solda;
c)O-ring;
d)Roscas.
Abaixo estão representados, na tabela 1, os valores de tensões utilizadas para
a realização dos cálculos, em cada um dos materiais que compõem os pontos crı́ticos,
sabendo que os vasos de pressão e as roscas são constituı́das por latão, o O-ring pela
borracha nitrı́lica e a solda por estanho.
Tabela 1 – Tensão de projeto
Material Comportamento Tipo de tensão Tensão (MPa)
Latão Dúctil Escoamento 360 (Handbook (1992))
Estanho Dúctil Última à tração 11 (Infomet (2018))
Bor. nitrı́lica Frágil Ruptura 0,9 (Passador, Pessan e Jr. (2008))
Fonte: O autor, 2019.
A tabela 2, exibe os valores de tensão admissı́vel usados na realização dos
50
cálculos para cada um dos pontos crı́ticos presentes no sistema.
Tabela 2 – Tensão admissı́vel
Ponto Crı́tica Tensão admissı́vel
Cilindro 120 MPa
Solda 1,1 MPa
O-ring 0,15 MPa
Rosca 120 MPa
Fonte: O autor, 2019.
A pressão de trabalho máxima, foi definida com base na capacidade do com-
pressor. Visto que a mesma é de 8,3 bar, esse será o valor referência. Ou seja, todos
os pontos crı́ticos precisam ser capazes de suportar, no mı́nimo, esta pressão.
5.2.1 Vaso de pressão
Para obtenção dos valores de pressões máximas admitida pelas colunas, exibi-
dos na figura 14, foi utilizada a equação 6 e aplicado um fator de segurança de 3.
51
Figura 14 – Pressão máxima admitida pelas colunas
Fonte: O autor, 2019
Os três valores apresentados no gráfico são, como mostra o eixo y, das três
colunas. Ao se analisar esses resultados de pressões máximas em cada uma das
colunas, notamos que são muito superiores a 8,3 bar, o que nos faz concluir que as
mesmas suportam, com segurança, a pressão de trabalho.
5.2.2 Solda
Para o cálculo de pressões máximas admitidas pelas soldas presentes no sis-
tema, foi utilizada a equação 10 e um fator de segurança de 3.
52
Figura 15 – Pressão máxima admitida pela solda
Fonte: O autor, 2019
Ao se analisar as pressões máximas admitidas pelas soldas presentes em
cada uma das colunas, é possı́vel dizer que suas pressões permitidas estão acima
da pressão máxima de trabalho do sistema, o que nos confere segurança.
5.2.3 Rosca
Para a obtenção dos valores de pressões máximas admitida pelas roscas, fez-
se uso da equação 22 e um fator de segurança de 3.
53
Figura 16 – Pressão máxima admitida pelas roscas
Fonte: O autor, 2019
Com base na análise do gráfico, conclui-se que as roscas contidas nas três
colunas suportam a pressão máxima de trabalho, visto que suportam pressões muito
superiores as que estarão sendo submetidas.
5.2.4 O-ring
Nos O-rings, foi utilizada a equação 18 para cálculo das pressões máximas
admitidas e usado um fator de segurança de 6.
54
Figura 17 – Pressão máxima admitida pelos 0-rings
Fonte: O autor, 2019
O gráfico 18 reúne os valores mı́nimos de pressões máximas de cada ponto
crı́tico do sistema.
55
Figura 18 – Pressão máxima do sistema
Fonte: O autor, 2020
Como as colunas e roscas apresentam valores de pressões máximas muito
superiores à pressão detrabalho do sistema, que é de 8,3 bar, segue o gráfico 19,
que mostra apenas os valores de pressões máximas relacionados a solda e aos o-
rings, para melhor análise.
Figura 19 – Pressão máxima do sistema
Fonte: O autor, 2020
56
Ao ser analisado o gráfico acima, é possı́vel notar que a pressão máxima ad-
mitida pelos o-rings, conseguida através dos cálculos simplificados, mostram que os
mesmos não suportam a pressão de trabalho do sistema.
Com base nas informações cedidas por funcionários de algumas empresas for-
necedoras de anéis elastômeros via e-mail, a pressão de trabalho permitida depende
fortemente da folga diametral, que é o espaço existente entre a coluna e o êmbolo e,
quanto menor e mais precisa, maior a pressão suportada. Para melhor exemplificar,
segue abaixo a figura 20 explicativa.
Figura 20 – Folga diametral
Fonte: SEALS, 1997
No catálogo disponı́vel pelo fabricante Parker, há um gráfico que permite fazer
a escolha da dureza do O-ring. Mas, como o maior interesse do presente trabalho
é analisar a folga diametral, em milı́metros, de acordo com a dureza do material e
pressão que estará sendo submetido, será feito o inverso. O gráfico é exibido na figura
21, em seguida.
57
Figura 21 – Gráfico para seleção da dureza dos O-rings
Fonte: SEALS, 1997
Sabendo que 1 kgf/cm2̂ é, aproximadamente, 0,98 bar, ao se observar a figura
acima, podemos notar que, com as folgas diametrais contidas nas três colunas, com
valores de 0.1 mm, 0.1 mm e 0.05 mm e para qualquer dos três valores de dureza,
para os o’rings fabricados por Parker, a pressão do fluido permitida é muito superior à
pressão de trabalho do sistema.
A divergência nos valores obtidos através dos cálculos simplistas com os va-
lores publicados pelo fabricante Parker pode ser explicada pelo modelo analı́tico utili-
zado, visto que o mesmo é simplista e não validade. Foi aplicado um alto coeficiente
de segurança na realização dos cálculos. Existem, também, fenômenos que podem
causar baixa eficiência nos O-rings, um deles está apresentado abaixo.
Há um fenômeno que ocorre no O-ring, quando ele está exercendo sua função,
chamada extrusão, que é efeito da pressão. Antes que o sistema seja submetido
58
à pressão, o O-ring se aloja deformado entre as duas superfı́cies. Quando ocorre
a pressurização, o O-ring exerce uma pressão sobre o alojamento, proporcional à
pressão do sistema e funciona como um fluido incompressı́vel. Vide figura 22.
Figura 22 – Inı́cio da pressurização do sistema
Fonte: SEALS, 1997
Quando submetido a altas pressões, o O-ring é forçado sobre a folga, o que
pode acabar causando dano e comprometendo a eficácia do produto. A figura 23 apre-
sentada a seguir mostra esta ocorrência.
Figura 23 – Pressurização do sistema
Fonte: SEALS, 1997
A resistência interna do O-ring, no ponto de extrusão, já não é suficiente para
resistir, pois os elementos que compõem o equipamento se contraem mais rapida-
59
mente que o O-ring se retrai. Para que isso seja evitado, é sugerido o uso de um anel
anti-extrusão, que é colocado do lado não pressurizado do anel, como mostrado na
figura 24, e isso faz com que ele não seja introduzido na folga.
Figura 24 – Uso do anel anti-extrusão
Fonte: SEALS, 1997
Não é possı́vel afirmar que ocorrerá extrusão nos O-rings presentes no sis-
tema, pois as equações que foram utilizadas para a realização dos cálculos não levam
em consideração este fenômeno, tampouco sua capacidade de se deformar elastica-
mente. Desta forma, notamos o quão limitado é o modelo utilizado para a validação
mecânica deste componente.
60
CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS
Neste trabalho foi apresentada a construção de um sistema para estudos de
petróleo em meios porosos. Foi realizada, para isso, uma introdução sobre os dife-
rentes métodos de recuperação do petróleo, assim como os modelos base para a
realização dos cálculos. Abordou-se a modelagem matemática para determinação da
pressão máxima permitida e, também, da propagação de incertezas. Por fim, foram
apresentados os resultados obtidos através dos cálculos realizados para a validação
do sistema.
Conclusões
Visando construir e validar um aparato experimental, capaz de simular o escoa-
mento de petróleo em meios porosos, com eventuais aditivos quı́micos, empreendeu-
se a uma construção empı́rica de um equipamento e, posteriormente, empreendeu-se
cálculos de resistência à pressão de trabalho, em pontos crı́ticos deste equipamento.
Com relação aos testes preliminares realizados, foi possı́vel concluir que o sis-
tema realiza fluxo contı́nuo dos fluidos, quando pressurizado através do compressor.
Além disso, notou-se que os o-rings não falharam, apesar de apresentar vazamentos.
E, por fim, o sistema não falhou em nenhum ponto durante os testes preliminares.
Em termos de resistência mecânica do sistema, pode-se concluir que:
a) As roscas das tampas dos cilindros resistem às pressões máximas de trabalho;
b) Os cilindros de latão resistem às pressões máximas de trabalho;
c) As soldas brancas resistem às pressões máximas de trabalho;
d) Os o’rings, através dos cálculos simplificados, não suportam a pressão de trabalho.
Porém, por experiência de testes preliminares, estes suportam baixas pressões, mas
apresentam vazamento. Faz-se necessário um maior estudo quanto aos o-rings. Por-
tanto, conclui-se que o sistema não está pronto para a utilização segura e/ou eficiente.
Trabalhos Futuros
A fim de finalizar o sistema e colocá-lo em uso, de modo seguro, é proposto
que seja feito um novo dimensionamento dos anéis de O-rings e suas folgas relativas,
61
seja via uso de softwares dedicados comerciais, seja pela modelagem deste sistema,
pois os que compõem o aparato, não apresentam segurança.
Existe, ainda, a possibilidade de se utilizar um novo anel de o-ring, de um fabri-
cante conhecido e que assegure que o mesmo não irá falhar. Foi apresentado acima
um fabricante cujo anel poderia ser utilizado no sistema, pois sua pressão máxima
permitida é muito acima da pressão ao qual o sistema será submetido, ou seja, sua
pressão de trabalho.
Há também a possibilidade de se aumentar o volume dos cilindros utilizados,
para que seja possı́vel armazenar uma maior quantidade de fluido, permitindo bons
resultados quanto a recuperação do óleo.
Outra proposta de melhoria, seria a instrumentação de todo o sistema, para se
conseguir valores de vazão, pressão, temperatura, entre outras variáveis importantes
de se conhecer, de forma automática.
62
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VUOLO, J. H. Fundamentos da Teoria de Erros. 2. ed. SP, Brasil: Editora Edgard
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	Folha de rosto
	Folha de aprovação
	Dedicatória
	Agradecimentos
	Epígrafe
	Resumo
	Abstract
	Lista de Figuras
	Lista de tabelas
	Lista de abreviaturas e siglas
	Lista de símbolos
	Sumário
	Introdução
	Introdução
	Revisão da Literatura
	Trabalhos relevantes 
	Avaliação da injeção de surfactantes como métodos de recuperação avançada em reservatórios de arenito 
	Estudo da permeabilidade de meios porosos com solução polimérica 
	Recuperação avançada do petróleo em meios porosos através de soluções poliméricas 
	Fundamentação Teórica
	Principais métodos de recuperação de petróleo 
	Recuperação primária 
	Recuperação secundária 
	Recuperação terciária 
	Métodos avançados de recuperação 
	Métodos Químicos 
	Principais componentes do sistema 
	Vaso de pressão 
	Solda branca 
	O-ring 
	Roscas 
	Terminologia de roscas de parafuso 
	Coeficiente de segurança 
	Metodologia
	Definição do problema 
	Modelagem matemática 
	Cálculo de tensão em vasos de pressão cilíndrico 
	Cálculo de tensão no cordão de solda 
	Cálculo de tensão cisalhahante no o-ring 
	Cálculo da tensão em roscas 
	Cálculo do fator de segurança 
	Modelagem da propagação de incertezas 
	Propagação de incerteza para soma ou subtração de variáveis 
	Propagação de incerteza para cada ponto crítico do sistema 
	Descrição e características do sistema
	Montagem do sistema 
	Materiais utilizados 
	O aparato experimental 
	Injeção de água salgada 
	Injeção de óleo 
	Injeção de água salgada e solução química 
	Procedimento experimental 
	Resultados e discussões
	Testes preliminares 
	Validação mecânica do sistema montado 
	Vaso de pressão 
	Solda 
	Rosca 
	O-ring 
	Conclusões e Trabalhos Futuros
	Conclusões e Trabalhos Futuros
	Referências