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Modelagem e Controle da Produção de Petróleo

Giovani Cavalcanti Nunes
José Luiz de Medeiros
Ofélia de Queiroz Fernandes Araújo

ISBN: 9788521205678
Páginas: 496
Formato: 17X24 cm
Ano de Publicação: 2010
Peso: 0.983 kg


Preço: R$ 149,00

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Conteúdo   Sobre o Livro   Sobre o Autor  
Conteúdo
INTRODUÇÃO

1 - INTRODUÇÃO AO CONTROLE DE PROCESSOS DE PLANTAS OFFSHORE
  1.1. Descrição da Planta de Processamento Primário Offshore

2 - MODELAGEM DE PROCESSOS
  2.1. Classificação dos Modelos de Processos
  2.2. Modelagem Simplificada do Separador Bifásico
  2.3. Linearização de Sistemas Não Lineares
  2.4. Modelagem Simplificada do Tratador Eletrostático
  2.5. Modelagem Simplificada do Separador Trifásico5
Exercícios Propostos

3 - PONTOS ESTACIONÁRIOS DE OPERAÇÃO
  3.1. Pontos de Equilíbrio
  3.2. Pontos de Equilíbrio de Sistemas Lineares e Plano de Fase
  3.3. Sistemas Não Lineares na Vizinhança de Pontos de Equilíbrio
  3.4. Análise de Ponto de Equilíbrio por Técnica de Linearização
Exercícios Propostos

4 - RESOLUÇÃO DE EQUAÇÕES DIFERENCIAIS LINEARES POR TRANSFORMADA DE LAPLACE
  4.1. Transformada de Laplace de Funções Básicas
  4.2. Propriedades e Teoremas da Transformada de Laplace
  4.3. Inversão de Transformadas de Laplace
Exercícios Propostos

5 - REPRESENTAÇÃO ENTRADA-SAÍDA - FUNÇÕES DE TRANSFERÊNCIA

  5.1. Funções de Transferência
  5.2. Resolução de Sistemas Lineares
     5.2.1. Diagrama de blocos
Exercícios Propostos

6 - RESPOSTAS DINÂMICAS
  6.1. Resposta Dinâmica de Processos Lineares de 1a Ordem
     6.1.1. Resposta de um sistema de 1a ordem a uma perturbação degrau
     6.1.2. Resposta de um sistema de 1a ordem a uma perturbação rampa
     6.1.3. Resposta de um sistema de 1a ordem a uma perturbação senoidal
  6.2. Resposta Dinâmica de Processos de 2a Ordem
     6.2.1. Resposta de um sistema de 2a ordem a uma perturbação degrau
     6.2.2. Resposta de um sistema de 2a ordem a uma perturbação senoidal
  6.3. Resposta Dinâmica de Processos de Ordem Superior08
     6.3.1. Sistemas multicapacitivos
     6.3.2. Tempo morto
  6.4. Aproximação de Sistemas de Ordem Superior
  6.5. Sistemas com Resposta Inversa
Exercícios Propostos

7 - ESTABILIDADE DE SISTEMAS DINÂMICOS
  7.1. Critério de Estabilidade de Routh-Hurwitz
  7.2. Método da Substituição Direta
Exercícios Propostos

8 - PROJETO DE MALHAS DE CONTROLE
  8.1. Malha de Controle Feedback
  8.2. Ações do Controlador PID
  8.3. Sintonia de Controlador PID
     8.3.1. Método da sensibilidade limite (método do ganho limite)
     8.3.2. Método da curva de reação
     8.3.3. Método Cohen-Coon
     8.3.4. Método de sintonia Aström-Hagglund
     8.3.5. Sintonia pela "regra simples" de Skogestad
     8.3.6. Parametrizações de algoritmos PIDs
     8.3.7. Sumário das correlações de sintonia
  8.4. Sintonia de Controlador Baseada em Resposta Transiente
     8.4.1. Correlações de sintonia para mínimo ITAE
  8.5. Síntese Direta de Controladores
     8.5.1. Controlador PI
     8.5.2. Processo com tempo morto
     8.5.3. Correlações de sintonia por síntese direta, para controle regulatório
  8.6. Controle por Modelo Interno
     8.6.1. Correlações de sintonia IMC
  8.7. Comparação Síntese Direta - IMC
  8.8. Versão Discreta vs Versão Contínua
  8.9. Controladores Comerciais
Exercícios Propostos

9 - RESPOSTA EM FREQUÊNCIA
  9.1. Resposta em Frequência de um Sistema de 1a Ordem
  9.2. Resposta em Frequência de um Sistema de 2a Ordem
  9.3. Resposta em Frequência de Processo com Tempo Morto
  9.4. Resposta em Frequência de um Processo Puramente Capacitivo
  9.5. Sintonia de Controladores PID Baseada na Resposta em Frequência
     9.5.1. Controlador proporcional
     9.5.2. Controlador PI
     9.5.3. Controlador PD
     9.5.4. Controlador PID ideal
  9.6. Critério de Estabilidade de Bodé
  9.7. Critério de Estabilidade de Nyquist
  9.8. Margem de Ganho e Margem de Fase
  9.9. Projeto de Controladores no Domínio da Frequência
     9.9.1. Margem de ganho e margem de fase de malhas de controle
Exercícios Propostos

10 - DINÂMICA DE RESPOSTA - PID
  10.1. Efeito do Controlador Proporcional, sob Perturbação de Carga
  10.2. Efeito do Controlador PI, sob Perturbação de Carga
  10.3. Análise do Sinal de Erro
Exercícios Propostos

11 - ESTRUTURAS DE CONTROLE AVANÇADO
  11.1. Controle em Cascata
     11.1.1. Resposta dinâmica de controle cascata
  11.2. Controle Feedforward
     11.2.1. Comparaçã feedback e feedforward
     11.2.2. Projeto de controladores feedforward16
     11.2.3. Unidades lead-lag (LL)
     11.2.4. Lead-lag com tempo morto como controlador feedforward
     11.2.5. Estabilidade do arranjo feedback/feedforward
  11.3. Controle Seletivo e Controle Override
     11.3.1. Controle seletivo
     11.3.2. Controle override
  11.4. Controle Split Range
  11.5. Controle Multivariável
     11.5.1. Método de análise de interaçã matriz RGA
     11.5.2. Efeito retaliatório em sistemas multivariáveis
     11.5.3. Desacopladores
Exercícios Propostos

12 - CONTROLE DE NÍVEL DE SEPARADORES
  12.1. Controle de Inventário
  12.2. Controle por Bandas
  12.3. Controladores: P, P-Lag e PI
  12.4. Sintonia com Transição Suave
Exercícios Propostos

13 - MODELAGEM DE EQUIPAMENTOS DE TRATAMENTO DE ÓLEO E ÁGUA
  13.1. Separadores Bifásicos
     13.1.1. Balanços de massa do separador bifásico
     13.1.2. Equações de válvulas
     13.1.3. Relações geométricas
     13.1.4. Modelo linearizado de separador bifásico
  13.2. Tratadores Eletrostáticos
     13.2.1. Eficiência de separação
     13.2.2. Balanço de massa do tratador eletrostático
     13.2.3. Relações geométricas
     13.2.4. Equações de vazão
  13.3. Separadores Trifásicos
     13.3.1. Modelagem do escoamento em separadores trifásicos
     13.3.2. Separação das dispersões
     13.3.3. Estabilidade de emulsões
     13.3.4. Balanços de massa para separador trifásico
     13.3.5. Relações geométricas de separador trifásico
     13.3.6. Equações de vazão
     13.3.7. Correlação para TOG de água descartada pelo separador trifásico
  13.4. Hidrociclones De-oilers
     13.4.1. Modelagem do escoamento em hidrociclone
     13.4.2. Separação da emulsão em hidrociclone
     13.4.3. Correlações para eficiência de hidrociclone
     13.4.4. Controle de hidrociclones
  13.5. Flotadores
Exercícios Propostos

14 - ASPECTOS DINÂMICOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO OFFSHORE
  14.1. Introdução aos Sistemas de Produção Offshore
     14.1.1. Regimes clássicos de escoamento bifásico
     14.1.2. Escoamento multifásico com golfadas severas
  14.2. Elevação de Óleo via Processo Gas-Lift
     14.2.1. Modelo SGL para sistemas Gas-Lift
     14.2.2. Modelo SGL modificado .
     14.2.3. Resolução numérica: código executável SGL
     14.2.4. Simulação dinâmica Gas-Lift com modelo SGL modificad caso base
     14.2.5. Estudo de sensibilidade da resposta dinâmica Gas-Lift
Exercício Proposto

15 - ESCOAMENTO EM RISERS E LINHAS DE PRODUÇÃO OFFSHORE
  15.1. Escoamento Bifásico Estratificado
     15.1.1. Relações geométricas para escoamento estratificado em duto cilíndrico inclinado
     15.1.2. Velocidades superficiais de escoamento de gás e líquido
     15.1.3. Balandos de momentum em cada fase
     15.1.4. Equação Taitel-Dukler para escoamento estratificado em regime estacionário
     15.1.5. Simplificação da equação Taitel-Dukler para baixa velocidade superficial de gás
     15.1.6. Resolução da equação Taitel-Dukler para velocidades superficiais conhecidas
  15.2. Transição de escoamento bifásico estratificado, para escoamento bifásico intermitente
  15.3. Curva de BOE para limite de intermitência severa em Risers
  15.5. Resultados TEI e BOE para o caso base 15.4
  15.6. Limite de estabilidade para a não ocorrência de golfadas severas em Risers
  15.7. Limite de estabilidade de fluxo em Risers
  15.8. Conclusões
Exercício proposto

REFERÊNCIAS




A obra Modelagem e controle na produção de petróleo - aplicações em MATLAB tem um blending raramente encontrado nos livros tradicionais sobre Controle de Processos. Ele combina a teoria de controle clássico, usualmente apresentada em livros de graduação em engenharia, com uma série de problemas práticos da área de processos de produção de petróleo e gás. Esses problemas não somente são apresentados em detalhes, como também são resolvidos dentro de um enfoque em que as soluções apresentadas possam ser implementadas em sistemas reais. Além disso, esta obra tem o aspecto inédito de apresentar e analisar, de forma rigorosa, os problemas reais que afetam os sistemas de controle de plataformas de petróleo voltadas para a produção em águas profundas - certamente, um dos temas mais desafiadores que serão enfrentados pelos engenheiros de controle nas próximas décadas. Giovani Cavalcanti Nunes
é Engenheiro Químico pela Universidade Estadual do Rio de Janeiro (1986), mestre em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1994) e doutor em Engenharia Química pela University of Florida (2000). Ingressou na Petrobras em 1987, como Engenheiro de Processamento. Desde então, atua em projeto e pesquisa de processos e unidades de produção de petróleo para o E&P. Tem experiência no desenvolvimento e na implementação de tecnologias de processamento e algoritmos de controle de processos em sistemas de separação gravitacional, separação ciclônica, tratamento eletrostático e processamento de gás. Atualmente é gerente corporativo de processamento e medição de fluidos do E&P.

José Luiz de Medeiros
é Engenheiro Químico pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1980), mestre em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1982) e doutor em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1990). Atualmente é Professor Adjunto na Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Tem experiência em vários setores da Engenharia Química, com ênfase em Petróleo e Petroquímica, atuando principalmente nas seguintes disciplinas e linhas de pesquisa: Termodinâmica Aplicada; Processos de Separação; Modelagem, Simulação e Otimização de Processos Químicos; Estatística Aplicada.

Ofélia de Queiroz Fernandes Araújo
é Engenheira Química formada pela Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro, MSc e PhD em Engenharia Química pela University of Illinois at Urbana Champaign, EUA (1984 e 1987, respectivamente). Atualmente é professora da Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro, e Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos (2007-2010). Suas linhas de pesquisa comunicam-se pela abordagem de Modelagem e Controle, contemplando Produção, Transporte e Refino de Petróleo, Captura e Reuso químico e bioquímico de CO2 e Engenharia Verde.

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