SIMULAÇÃO DE TANQUE BIFÁSICO UTILIZANDO MATLAB/SIMULINK

Centro Universitário Norte do Espírito Santo – CEUNES/UFES

FERNANDO CYRILO OLIVEIRA

GEOVANE OLIVEIRA BELLO

JOÃO VITOR SOUZA SANTOS

MATHEUS ANDRADE

MATHEUS FERREIRA ROCHA

VICTOR HUGO QUINELATO

SIMULAÇÃO DE TANQUE BIFÁSICO UTILIZANDO MATLAB/SIMULINK

São Mateus

2016

FERNANDO CYRILO OLIVEIRA

GEOVANE OLIVEIRA BELLO

JOÃO VITOR SOUZA SANTOS

MATHEUS ANDRADE

MATHEUS FERREIRA ROCHA

VICTOR HUGO QUINELATO

SIMULAÇÃO DE TANQUE BIFÁSICO UTILIZANDO MATLAB/SIMULINK

Trabalho apresentado à disciplina de Instalações de Produção do Curso de Engenharia de Petróleo da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito parcial para avaliação.

Professora: Ana Paula Meneguelo

São Mateus

2016[pic 1]

SUMÁRIO

1.        INTRODUÇÃO        4

2.        OBJETIVO        4

3.        MÉTODOS        4

3.1        LINEARIZAÇÃO        5

3.2        FUNÇÕES DE TRANSFERÊNCIAS DO SEPARADOR BIFÁSICO        7

4.        RESULTADOS        12

4.1        SCOPE FINAL        12

4.2        SCOPE PID CONTROLLER        12

5.        CONCLUSÃO        13

6.        REFERÊNCIA        13

1. INTRODUÇÃO

A indústria do Petróleo vem, desde muito tempo, representando um grande papel para o desenvolvimento dos países, fornecendo aos mesmos a energia necessária para movimentar suas indústrias, automóveis, aviões e muitas outras áreas produtivas. E, por isso, demanda novas tecnologias para a sua produção. Uma das tecnologias utilizadas nas plantas de processamento primário do petróleo é o tanque separador bifásico, para o qual iremos fazer o controle do nível após passar por perturbações no fluxo, utilizando o software MatLab/ Simulink.

1. OBJETIVO

O intuito do projeto é analisar o comportamento do nível do óleo no separador, e verificar se o mesmo irá estabilizar após uma perturbação.

1. MÉTODOS

Considerando um separador bifásico com as seguintes características:

Parâmetro	Valor
Diâmetro	3 m
Comprimento(CS)	5 m
Comprimento (CL)	3 m
Altura do Vertedouro	1,2 m
Pressão de descarga do Óleo	6 bar
Pressão de Descarga de Gás	6 bar
Pressão de Descarga de Água	6 bar
Cvl (Constante da válvula para o líquido)	1025
Cvw (Constante da válvula para a água)	410
Cvg (Constante da válvula para o gás)	120
Temperatura do Separador	303,15 K
Massa Molecular do Ar	0,02897 kg/mol
Massa Molecular do Gás	0,021 kg/mol
Densidade do óleo	850 kg/m4
Densidade da água	999,19 kg/m3

A partir dessas características, foi possível simular um modelo do separador no programa MatLab/Simulink, para uma situação de controle de fluxo água/óleo.

Dessa forma, foram utilizadas as ferramentas no simulink:

• 1 step (representando a função degrau)
• 2 Add
• 3 PID Controller
• 3 Funções de Transferência
• 4 scopes

Foi feita uma simulação de controle com o tempo total de 200 segundos e foi induzida uma perturbação, através da função degrau no instante de 80 segundos, para analisar o comportamento do nível após a oscilação do fluxo.

1.  LINEARIZAÇÃO

- Linearização do Balanço de óleo no Tanque

[pic 2]

Variáveis:

[pic 3]

Diferenciando a primeira equação por Li , L0 e hL tem-se: [pic 4] [pic 5]

Como L0 = L0(x2 , P, hL), faz-se a diferenciação em L0 com relação às variáveis xL, P e hL:

[pic 6]

Linearizando a Equação por expansão em série de Taylor:

[pic 7]

Onde:

[pic 8]

- Linearização do Balanço de Gás no Tanque

[pic 9]

Linearizando-se G0 por expansão em série de Taylor:

[pic 10][pic 11]

Assim:

[pic 12]

1.  FUNÇÕES DE TRANSFERÊNCIAS DO SEPARADOR BIFÁSICO

Com base na linearização apresentada no item anterior, é apresentada as seguintes funções de transferência para o separador bifásico.