O Laboratório de Separadores Compactos (LSC) é uma unidade de pesquisa localizada na Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), através do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) e seu Programa de Engenharia Mecânica (PEM). O LSC é credenciado pela Agencia Nacional do Petróleo (ANP) com o no 120/2014 (DOU Seção 1 Página 57 de 29 de maio de 2014).
A sua edificação foi viabilizada através de um convênio específico estabelecido entre a PETROBRAS S.A. e a UFRJ, com interveniência da Fundação Coppetec (Infraestrutura do Laboratório de Tecnologia de Separadores Compactos da Coppe/UFRJ. Projeto Coppetec. CENPES 11266, 2008). O LSC está localizado no Bloco 2 do CT2 a partir de uma iniciativa do Plano Diretor da UFRJ para o Período 2002-2010.
O LSC abriga projetos com diversas empresas do setor de óleo e gás e várias iniciativas de cunho acadêmico. Suas instalações para o estudo de separação primária em sistemas fluidos líquido-líquido e gás-líquido são referência nacional e mundial.
O Laboratório de Separadores Compactos foi construído para estudar sistemas compactos de separação ar/líquido/líquido. Como diferencial relevante da presente proposta com relação aos núcleos de pesquisa já existentes no Brasil neste assunto pode-se destacar a aplicação de instrumentação baseada em anemometria térmica (AT), anemometria laser Doppler (ALD) e velocimetria por imagem de partícula (VIP) para a investigação científica e tecnológica dos problemas sob interesse. Essas técnicas de medição representam o estado-da-arte na medição de escoamento de fluidos, sendo capazes de caracterizar propriedades globais e locais de escoamentos complexos. Por este motivo, elas se prestam particularmente à investigação de separadores compactos.
Dois sistemas para a investigação de processos de separação foram construídos: um sistema bi-fásico ar/líquido, além de outro sistema tri-fásico ar/água/fluido modelo. O PEM/COPPE/UFRJ além de possuir reconhecida proficiência nessas três técnicas é detentor ainda do domínio de técnicas resistivas, capacitivas e de visualização de escoamentos. A presente disponibilidade de pessoal qualificado na experimentação de escoamentos complexos constitui-se em vantagem expressiva para a consolidação de um laboratório dedicado ao estudo de separadores compactos.
O sistema bi-fásico consiste de tubulações de 2, 3 e 4 polegadas com uma vazão máxima de 40 m³/h de líquido e 90 m³/h de ar a 20 bar. Ele possui uma seção específica de testes para a medição das vazões de cada fase do escoamento. Cinco outras seções de testes foram construídas para a avaliação de separadores compactos. A fase líquida é fornecida por um tanque de 4.000 litros conservado à pressão atmosférica; o escoamento é provocado por quatro bombas BCP. As vazões de líquido e de ar são controladas por válvulas e medidores de vazão do tipo de Coriolis, eletromagnéticos, ultrasônicos, por geração de vórtices e rotâmetros. As duas fases são misturadas em uma câmara apropriada, sendo separadas em um reservatório convencional gravimétrico com 8.000 litros. O ar é separado para a atmosfera enquanto o líquido retorna para os tanques principais.
Um sistema com tubulações de 2”, 3” e 4” completamente instrumentado, e que opera com misturas de ar, fluido modelo e água foi construído para o ensaio de diferentes tipos de separadores compactos. As condições de vazão e pressão são semelhantes às listadas na sub-seção anterior. O sistema é automatizado e monitorado por instrumentação que represente o estado da arte na medição das propriedades de escoamentos de fluidos.
O circuito fechado consiste de áreas de armazenamento e medição de vazão de cada uma das fases. Os circuitos para a água e para o fluido modelo são fechados, incluindo bombas, tanques de armazenamento e válvulas de controle. O ar é inserido em um circuito aberto, sendo descarregado naturalmente para a atmosfera. A vazão de ar é fornecida por um compressor dedicado.
A seção de testes é modular, consistindo de 5 partes. Esta flexibilidade permite o ensaio de equipamentos vários, incluindo separadores compactos, convencionais ou uma combinação destes em paralelo ou em série. O controle do escoamento nas seções de testes é feito por uma combinação de válvulas. O sistema todo é monitorado por sensores de temperatura e de pressão. Os sinais dos sensores são enviados digitalmente para um painel de controle onde todo o processamento é feito.
Seções de teste disponíveis no sistema de separação para três fases:
Vídeos publicados na mídia desenvolvidos pelo CENPES em parceria com o laboratório:
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