Influência do diâmetro de bolhas no escoamento bifásico ar-água em dutos curvos de 180° : uma similaridade com o escoamento bifásico em canais de rotores de sistemas de bombeio centrífugo submerso submarino (BCSS)
| Ano de defesa: | 2025 |
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Resumo: | Orientadores: Marcelo Souza de Castro, Valdir Estevam |
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Influência do diâmetro de bolhas no escoamento bifásico ar-água em dutos curvos de 180° : uma similaridade com o escoamento bifásico em canais de rotores de sistemas de bombeio centrífugo submerso submarino (BCSS)Influence of bubble diameter on two-phase air-water flow in 180° curved ducts : a similarity with two-phase flow in rotor channels of submarine centrifugal pumping systems (ESPS)Bombas centrífugas - SubmersaEscoamento bifásicoDutosTeoria de coalescênciaBolhas (Física)Electric submersible pumpTwo-phase flowDuctsCoalescence theoryBubbles (physics)Orientadores: Marcelo Souza de Castro, Valdir EstevamDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: A presença de bolhas de gás em Bombas Centrífugas Submersas (BCS) pode gerar desafios operacionais, como redução de desempenho e desgaste acelerado de componentes. Nos canais dos rotores, bolhas de gás perturbam a estabilidade do escoamento, causando fenômenos como surging e bloqueios. Devido à dificuldade de visualização direta nesses sistemas, dutos curvos experimentais são utilizados como análogos para estudar dinâmicas similares às dos canais de rotores. Este trabalho investiga o impacto do diâmetro das bolhas de gás nos processos de coalescência em dutos curvos e determina diâmetros críticos na saída desses dutos. A campanha experimental, conduzida no LabPetro/Unicamp, analisa o escoamento bifásico ar-água em dutos retangulares curvos de 180°. Câmeras de alta velocidade registram o comportamento do escoamento, enquanto técnicas de processamento de imagens quantificam distribuições de diâmetros de bolhas. Ao variar vazões de líquido/gás e pressão de entrada, observam-se três fenômenos-chave: coalescência de bolhas na entrada, formação de bolhas alongadas estacionárias ao longo do duto e região de remistura, resultando em bolhas menores na saída. Os resultados experimentais são comparados com modelos de escoamento bifásico em rotores de BCS adaptados para dutos curvos, indicando correções necessárias para melhorar a precisão teórica. As correlações obtidas contribuem para aprimorar modelos de escoamento em dutos curvos e rotores de bombas centrífugas, auxiliando no projeto e na otimização de sistemas BCSAbstract: The presence of gas bubbles in Electric Submersible Pumps (ESPs) can lead to operational challenges such as reduced pump performance and accelerated component wear. Within rotor channels, gas bubbles disrupt flow stability, causing phenomena like surging and blockages. Due to the difficulty of direct visualization in ESPs, experimental curved ducts serve as effective proxies to study flow dynamics akin to rotor channels. This study examines the impact of gas bubble diameter on coalescence processes at curved duct entrances and determines critical bubble sizes at duct exits. Conducted at LabPetro/Unicamp, the experimental campaign investigates two-phase air-water flow in 180° rectangular curved ducts. High-speed imaging captures flow behavior, while image processing techniques quantify bubble diameter distributions. By varying liquid/gas flow rates and inlet pressure, three key phenomena are observed: bubble coalescence at entry, formation of stationary elongated bubbles along the duct, and a remixing region leading to smaller bubble diameters at the exit. Experimental results are compared with two-phase flow models for ESP rotors adapted to curved ducts, identifying necessary corrections to improve theoretical accuracy. The derived correlations enhance flow models for curved ducts and centrifugal pump rotors, supporting the design and optimization of ESP systemsAbertoMestradoExplotaçãoMestra em Ciências e Engenharia de PetróleoCAPES001[s.n.]Castro, Marcelo Souza de, 1986-Estevam, Valdir, 1952-Nascimento, Francisco Júlio doMendes, Fernando Augusto AlvesUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de GeociênciasPrograma de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de PetróleoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSilva, Jéssica Palma, 1993-20252025-04-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (147 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/35617SILVA, Jéssica Palma. Influência do diâmetro de bolhas no escoamento bifásico ar-água em dutos curvos de 180°: uma similaridade com o escoamento bifásico em canais de rotores de sistemas de bombeio centrífugo submerso submarino (BCSS). 2025. 1 recurso online (147 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: 20.500.12733/35617. Acesso em: 29 set. 2025.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1518629Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1518629Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-09-16T15:50:07Zoai::1518629Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2025-09-16T15:50:07Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false |
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