Resumo: Dimensionar tiebacks submarinos para o transporte de petróleo parafínico em ambientes, onde as condições de temperatura podem ser inferiores à temperatura de aparecimento de cristais de parafinas (WAT), podem apresentar desafios adicionais, como prever a queda de pressão no sistema torna-se um desafio devido à mudança no comportamento reológico do fluido transportado. O modelo de Herschel-Bulkley pode descrever o comportamento da viscosidade do petróleo com características viscoplásticas. Modelos disponíveis na literatura para o cálculo do número de Reynolds e do fator de atrito em regime laminar para fluidos Herschel-Bulkley apresentam ainda algumas divergências. O presente estudo buscou avaliar experimentalmente a capacidade dessas equações para prever a queda de pressão, utilizando uma solução aquosa de Carbopol 940 e Trietanolamina que reproduz o comportamento ideal de um fluido com características viscoplásticas. Os experimentos foram realizados em um aparato experimental com diâmetro interno de 0.0539 m, comprimento de desenvolvimento de fluxo de 20 m e uma seção de teste de 2.4 m. Nos resultados, as combinações de fator de atrito e número de Reynolds recomendadas na literatura mostraram um desvio médio superior a 10 % em relação aos dados experimentais deste trabalho. Dessa forma, uma análise combinatória entre os diferentes modelos de número de Reynolds e fator de atrito foi realizada para avaliar se uma possível combinação alternativa seria mais eficiente em capturar os resultados de maneira mais consistentes. Baseado nos dados experimentais deste estudo e validado com dados coletados da literatura em que utilizaram soluções de Carbopol 940 e 980, concluiu-se que para fluidos Herschel-Bulkley a combinação do fator de atrito para fluidos newtonianos em regime laminar e o número de Reynolds de Slatter preveem a queda de pressão com uma aproximação entre 5.3 % e 12.0 % em relação aos valores medidos. Além disso, a equação de queda de pressão para fluidos Power Law de Metzner e Reed teve uma aproximação de até 13.8 % em relação aos dados experimentais. As conclusões deste trabalho são relevantes, pois reforça a limitada literatura disponível sobre o escoamento interno de fluidos Herschel-Bulkley em tubulações Ver menos

Abstract: Designing submarine tiebacks for transporting waxy crude oil in environments where temperature conditions can be below the Wax Appearance Temperature (WAT) may pose additional challenges. Predicting pressure drop in the system becomes challenging due to the change in rheological behavior of the transported fluid. The Herschel-Bulkley model can describe the viscosity behavior of oil with viscoplastic characteristics. Models available in the literature for calculating Reynolds number and friction factor in laminar flow for Herschel-Bulkley fluids still exhibit some divergences. This study aimed to experimentally evaluate the capability of these equations to predict pressure drop, using an aqueous solution of Carbopol 940 and Triethanolamine to simulate the ideal behavior of a fluid with viscoplastic characteristics. Experiments were conducted in an experimental apparatus with an internal diameter of 0.0539 m, a flow development length of 20 m, and a test section of 2.4 m. In the results, combinations of friction factor and Reynolds number recommended in the literature showed an average deviation greater than 10 % compared to the experimental data of this study. Thus, a combinatorial analysis using different models of Reynolds number and friction factor was performed to assess if an alternative combination could more efficiently capture results consistently. Based on the experimental data from this study and validated with data collected from the literature using Carbopol 940 and 980 fluids, it was concluded that for Herschel-Bulkley fluids, the combination of friction factor for Newtonian fluids in the laminar regime and the Reynolds number of Slatter predicts pressure drop with an approximation between 5.3 % and 12.0 % relative to the measured values. Additionally, the pressure drop equation for Power Law fluids by Metzner and Reed showed an approximation of up to 13.8 % compared to experimental data. The conclusions of this study are relevant as they reinforce the limited available literature about the internal flow of Herschel-Bulkley fluids in pipelines Ver menos