Os procedimentos experimentais adotados para os experimentos monofásicos e bifásicos são apresentados nesta seção. Estes procedimentos foram seguidos em ambas as seções de testes (encapsulado e flange/flange).
3.7.1 Experimentos de Desempenho com Escoamento Monofásico.
Como o objetivo do trabalho é analisar o desempenho da BCS e os efeitos da configuração da sucção operando com misturas gás-líquido, os testes de desempenho monofásicos são importantes, pois, além de serem referências para os testes bifásicos, são a base para calibrações dos equipamentos.
Os procedimentos adotados nos experimentos monofásicos realizados com água são descritos a seguir:
1. Primeiramente, antes de ligar o sistema é feito uma conferência das válvulas e dos instrumentos por questões de segurança.
2. Feito a inspeção de segurança, os módulos de aquisição de sinais são ligados, através do software LabView® 2016 dando início ao funcionamento do sistema. 3. A bomba booster 1, é ligada com um valor baixo de rotação para o início da circulação do fluido, em seguida a BCS é acionada, com uma rotação baixa também. Devido a fragilidade da tubulação de acrílico, as rotações devem ser aumentadas cuidadosamente para não se ter uma grande variação de pressão. 4. Desta forma com a válvula globo totalmente aberta, ajusta-se uma rotação para
a bomba booster de forma que o fluido chegue com pressão manométrica positiva igual a 1 bar, no tubo de acrílico. Busca-se assim fixar a rotação necessária para o teste na BCS, além de que a pressão gerada pela BCS seja nula. Esse ponto corresponde à vazão máxima, ou condição operacional de
head nulo.
5. Para o controle da temperatura da água, há a necessidade da vazão de líquido passar pelo trocador de calor casco-tubo. Esta vazão é controlada pelo sistema de by-pass. O sistema by-pass é composto por uma válvula usada para controlar o caminho e a vazão em que o fluido sai da booster.
6. Fixando a rotação necessária na BCS, espera-se, aproximadamente, três minutos para que a condição operacional se estabilize, e assim dá-se início ao teste.
7. Realiza-se a aquisição dos dados (pressões, vazão de líquido, vazão de gás, torque, temperaturas e tempo) por 180 segundos, com frequência de aquisição de 30 Hz, totalizando uma amostra de 5400 medidas por variável. O software de aquisição calcula a média aritmética dessa amostra e realiza o armazenamento dos dados médios. Os dados são armazenados na sua forma bruta, como tratamentos de dados posteriores, caso necessário.
8. Para a próxima condição operacional, restringe-se o escoamento por meio do fechamento da válvula globo na linha de descarga até a vazão desejada. Repetem-se os procedimentos 5 e 6 para novas condições.
O procedimento 8 é realizado até que a condição de shut-off seja estabelecida. Nessa condição, a vazão é nula e a altura de elevação é máxima. Foram coletados em média quarenta pontos ao longo de toda a curva de desempenho.
3.7.2 Experimentos de Desempenho com Escoamento Bifásico
Os experimentos bifásicos foram elaborados através do procedimento em que a vazão de líquido é constante, enquanto a vazão de gás aumenta progressivamente. A partir das curvas monofásicas, foi possível determinar os pontos de melhor eficiência que serviram de referência para a realização destes experimentos. As vazões de líquido escolhidas para o teste são a do BEP e os limites operacionais de +25% e -25% do BEP. Além da vazão de líquido, também são mantidas constantes a pressão de sucção, inclinação e a rotação da bomba BCS em cada sessão de experimentos.
O procedimento experimental bifásico é descrito pelo passo a passo a seguir: 1. Primeiramente, antes de ligar o sistema é feito uma conferência das válvulas e
dos instrumentos por questões de segurança.
2. Feita a inspeção de segurança, os módulos de aquisição de sinais são ligados, através do software LabView® 2016 dando início ao funcionamento do sistema. 3. Primeiro passo é ligar a bomba booster 1, com um valor baixo de rotação para o início da circulação do fluido. Em seguida, é acionada BCS, com uma rotação
baixa também. Devido a fragilidade da tubulação de acrílico, as rotações devem ser aumentadas cuidadosamente para não se ter uma grande variação de pressão no sistema.
4. Para o controle da temperatura da água, há a necessidade da vazão de líquido passar pelo trocador de calor casco-tubo. Esta vazão é controlada pelo by-pass. 5. Ajusta-se a rotação da bomba booster e a abertura da válvula globo de forma a
obter-se a vazão de líquido e a pressão de sucção desejadas. Com rotação, temperatura, pressão de sucção e vazão de líquido ajustados, inicia-se o teste fazendo a aquisição primeiro ponto experimental monofásico.
6. Com os parâmetros já fixados, inicia-se a injeção de gás por meio da abertura da válvula de precisão até obter-se a vazão desejada. Quando o gás é injetado pode ocorrer a variação da pressão de sucção e vazão de líquido. Nesse caso, é necessário atuar na rotação da bomba booster e na válvula globo para reestabelecer as condições fixadas para o teste.
7. Com rotação, temperatura, pressão de sucção e vazões de líquido e gás ajustados, espera-se três minutos para que a condição operacional se estabilize. 8. Realiza-se a aquisição dos dados (pressão, vazão líquido, vazão gás, torque,
temperatura e tempo) durante um intervalo de 180 segundos, com frequência de aquisição de 30 Hz, totalizando uma amostra de 5400 medidas, juntamente com a aquisição das imagens durante 2 segundos.
9. Para o ajuste da próxima condição operacional, aumenta-se abertura da válvula de precisão até a nova vazão de gás desejada.
Os procedimentos 5 a 8 são repetidos até que não seja mais possível controlar as condições operacionais devido as instabilidades provocadas pelo gás. No sistema encapsulado, há o fator da segregação de gás que deve ser considerado, a partir do momento em que se inicia a injeção de gás no duto anular e começa a se formar um nível do gás segregado. Este nível se estabiliza por volta de 5 a 7 minutos e se mantem estável até o final do teste. Este comportamento do nível foi observado em todos os experimentos.