Modelagem matemática de um sistema tubulação-separador sob regime de fluxo com golfadas e controle de nível considerando um algoritmo de erro-quadrático. - SAUSEN, Airam Tereza Zago Romcy. (2009)
Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um modelo dinâmico para um sistema tubulação-separador sob regime de fluxo com golfadas. O modelo possui 5 (cinco) equações diferenciais ordinárias não-lineares, sendo obtido através do acoplamento entre o modelo dinâmico simplificado de Stor^kaas para uma tubulação em condições de golfadas, e o modelo de um separador cilíndrico horizontal bifásico. Estratégias de controle com realimentação são consideradas atualmente uma solução promissora para manipular a golfada. Neste contexto, o novo modelo constitui um ambiente adequado para aplicação, através de simulações, de diferentes estratégias de controle com realimentação no problema da golfada em indústrias de petróleo. O modelo proposto possibilita que tais estratégias sejam aplicadas nas válvulas de saída de líquido e gás dos separadores de produção (ou seja, estudo das consequências da golfada), bem como na válvula no topo da tubulação ascendente, ou ainda em mais de uma válvula, simultaneamente, considerando o sistema de forma integrada (ou seja, investigação das causas da golfada). Neste trabalho também são estudadas as propriedades e aplicações de um controlador não-linear denominado controlador de erro-quadrático. Assim, é apresentado, através de teoremas, o desenvolvimento do cálculo de limites para o ganho não-linear deste controlador, fundamentado na teoria da estabilidade de Lyapunov. Em seguida, é examinado o efeito do uso do controlador de erro-quadrático nas estratégias de controle de nível fixo e de níveis variantes dentro de certos limites (controle por bandas) em um tanque sob golfadas.vNesse estudo, foi utilizado o modelo do sistema tubulação-separador desenvolvido. A partir da análise dos resultados das simulações realizadas, verificou-se que o modelo proposto representou de forma coerente o regime de fluxo com golfadas, podendo ser aplicado no estudo da redução dos efeitos das golfadas no tanque. Também foi verificado que a utilização do controlador de erro-quadrático juntamente com a estratégia de controle por bandas resultou em uma redução das oscilações do fluxo de saída quando comparado com o uso de um controlador proporcional-integral.