Multiphase Flow in Vertical Duct with Leakage: Physical / Geometric Evaluation of the Duct on the Flow Hydrodynamics.

O escoamento multifásico está presente nas etapas de exploração, produção, transporte, processamento e distribuição de fluidos, especialmente na indústria do petróleo e gás. O uso de dutos é a maneira convencional para o transporte de petróleo por ser eficiente e econômica. Os dutos estão sujeitos a danos devido à ação de agentes de natureza físico-química que eventualmente deterioram parte dos mesmos, causando corrosão, rompimento e interrupções do fluxo do fluido. Sistemas de monitoramento de vazamentos devem ser capazes de detectar e localizar um vazamento quase que instantaneamente, reduzindo os riscos de impactos ambientais e socioeconômicos, aumentando a segurança operacional. A partir desta temática, este trabalho tem como objetivo estudar teoricamente o escoamento multifásico transiente, não-isotérmico e tridimensional de óleo, água e gás em dutos verticais com e sem vazamento, com ênfase na influência da rugosidade da parede do duto e dimensões do orifício do vazamento. Resultados das distribuições de velocidade superficial, pressão, temperatura e fração volumétrica das fases presentes no escoamento são apresentados e analisados. Verificou-se que a rugosidade da parede do duto, fase gás e a temperatura de alimentação da mistura influenciam diretamente na queda de pressão média do escoamento.The multiphase flow occur in the stages of exploration, production, transportation, processing and distribution of fluids, especially in the oil and gas industry. The use of pipelines is the conventional, efficient and economical way to transport oil. Pipelines are subject to damage because of the action of physico-chemical nature agents that can deteriorate the duct, causing corrosion, breakage and disruption of fluid flow. Leakage monitoring systems must be able to detect and locate a leak immediately, reducing the risks of environmental and socio-economic impacts, increasing operational safety. From this theme, this work aims to study theoretically the multiphase (oil, gas and water flow), non-isothermal, transient and three-dimensional in vertical pipes with and without leakage, with emphasis on the influence of roughness of the duct wall, and dimensions of the leakage orifice. Results of velocity, pressure, temperature and volume fraction distributions of the phases present in the flow are presented and analyzed. It was found that both the wall roughness of the duct, phase gas and the inlet temperature of the mixture affect directly on average pressure drop of the flow.CNP