Sample records for hydrates
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Modelagem da cinética de formação de hidratos utilizando o Modelo do Campo de Fase em condições similares a dutos de petróleo/ Modeling the kinetics of hydrates formation using phase field method under similar conditions of petroleum pipelines

Oliveira, Mabelle Biancardi; Castro, José Adilson de; Silva, Alexandre José da
2008-12-01

Resumo em português Os hidratos de gás são compostos cristalinos que se formam nas tubulações de petróleo causando problemas na sua extração e transporte. O Modelo do Campo de Fase mostra-se adequado para simular o crescimento dos hidratos de gás no interior de tubulações. O modelo fundamenta-se na solução simultânea das equações de transporte de energia e transformação utilizando-se da técnica de volumes finitos. Para a determinação da cinética de formação dos hidrato (mais) s, deve-se determinar a mobilidade da interface, que reproduz a morfologia e a velocidade local de avanço da mesma. Baseando-se em resultados experimentais, alguns parâmetros do modelo foram ajustados para representar as condições de formação dos hidratos em um ensaio controlado. Objetivando a verificar a sensibilidade do Modelo do Campo de Fase, foram realizadas simulações variando-se o super-resfriamento e a nucleação. Os resultados de morfologia e cinética de formação dos hidratos foram comparados com resultados experimentais, apresentando boa concordância. Parâmetros tais como super-resfriamento e pressão foram decisivos no avanço da interface. Resumo em inglês Natural hydrates are crystalline compounds that are ice-like formed under oil extraction transportation and processing. This paper deals with the kinetics of hydrate formation by using the phase field approach coupled with the transport equation of energy. The kinetic parameters of the hydrate formation were obtained by adjusting the proposed model to experimental results in similar conditions of oil extraction. The effect of thermal and nucleation conditions were investi (mais) gated while the rate of formation and morphology were obtained by numerical computation. Model results of kinetics growth and morphology presented good agreement with the experimental ones. Simulation results indicated that super-cooling and pressure were decisive parameters for hydrates growth, morphology and interface thickness.

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Hidrato de gás submarino: natureza, ocorrência e perspectivas para exploração na margem continental brasileira/ Submarine gas hydrates: nature, occurrence & perspectives for exploration in the brazilian continental margin

Clennell, Michael B.
2000-01-01

Resumo em português Hidrato de gás, ou clatrato é um sólido cristalino sendo composto de água e gases de peso molecular pequeno. Os hidratos de metano são abundantes em sedimentos submarinhos nas margens continentais. A distribuição dos clatratos pode ser mapeada através de perfilagem sísmica, perfis de poço, e amostragem geoquímica. A quantidade estimada de hidratos de gás submarino no mundo equivale aproximadamente a duas vezes o total de todos os recursos convencionais de óle (mais) o e gás. Entretanto, a exploração de hidratos de gás submarino como fonte de energia ainda não é viável em termos técnicos ou econômicos. Deslizamentos de grandes proporções podem ser desencadeados pela dissociação dos hidratos. O gás liberado durante um evento dessa natureza pode entrar na atmosfera, estimulando o efeito estufa. O talude continental do Brasil mostra em várias localidades assinaturas geofísicas da presença de hidratos de gás, e isto não é incomum, uma vez que as condições geológicas adequadas para a formação deste mineral são encontradas em outras áreas da margem continental. Apesar da existência de recurso como os hidrocarbonetos não-convencionais em águas brasileiras, esses também apresentam um risco desconhecido quanto às operações de exploração e de produção em campos de óleo e gás já em desenvolvimento em águas profundas. Resumo em inglês Gas hydrates or clathrates are crystalline compounds of water and gas. Natural clathrates trapping mostly methane, are widespreads in the sediments of the continental margins between water depths of 500 3500 m. Clathrates, are rarely sampled in cores but can be detected indirectly by geochemical tracers and by the response of downhole well logs. The extent of hydrates can be mapped using characteristic reflectors and amplitude anomalies on seismic lines. Estimated on this (mais) basis, the quantity of methane in marine clathrates is enormous; equivalent in energy value to about twice conventional hydrocarbon resources worldwide. However, exploitation of marine hydrates as a fuel is not as yet technically or economically viable. Major submarine landslides may be triggered by hydrate dissociation due to sea level fall or sea bottom temperature increase. The released gas may enter the atmosphere, and contribute to greenhouse warming. The Brazilian continental margin shows geophysical indicators of gas hydrates in several localities, and geochemical conditions are favourable in others. This gives the possibility of unconventional hydrocarbon plays, but may also pose a geotechnical risk to drilling and production activity.

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Hidratação de ligantes na presença de matriz e aditivos/ Hydration of binders in the presence of matrix and additives

Oliveira, I. R.; Pandolfelli, V. C.
2007-09-01

Resumo em português Ligantes hidráulicos, como os cimentos de aluminato de cálcio e as aluminas hidratáveis, são os responsáveis pelo desenvolvimento de resistência mecânica de concretos refratários (desmoldagem) influenciando também as suas propriedades reológicas (trabalhabilidade). Tal influencia se deve ao processo de hidratação desses materiais cujo controle depende do conhecimento do efeito das diferentes variáveis na cinética desse processo. A adição de matriz ao cimen (mais) to influencia o seu comportamento de hidratação, bem como a extensão do período de indução, a composição das fases e dos produtos de hidratação. Aditivos podem atuar como retardadores dificultando o processo de dissolução do cimento, por meio da formação de barreiras insolúveis ao redor das suas partículas e favorecendo a formação de hidratos mais solúveis. Podem também atuar como aceleradores favorecendo a formação de hidratos menos solúveis e pela formação de núcleos iniciadores do processo de crescimento dos cristais dos hidratos. Assim, neste trabalho foi estudada a influência de diferentes tipos de matriz e aditivos no processo de hidratação de diferentes ligantes hidráulicos. Resumo em inglês Hydraulic binders such as hydratable alumina and calcium aluminate cement present a major influence on the rheological properties and mechanical strength development of castables, defining their workability and demoulding times, respectively. Such behavior is related to the hydration process and its control depends on the knowledge of the variables that determine the kinetics of the involved reactions. The matrix addition to cement influences the hydration behaviour, as w (mais) ell as, the length of the induction period, the composition of the phases and of the hydration products. Additives such as the retarders can inhibit the process of cement dissolution, by the build up of insoluble barriers around the cement particles, and enhance the formation of more soluble hydrates. They can also behave as accelerators inducing the formation of less soluble hydrates and speeding up the beginning of the hydrate nucleation. In this context, the objective of this work was to evaluate the influence of different kind of matrix and additives on the hydration process of different sources of the hydraulic binder.

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Processo de hidratação e os mecanismos de atuação dos aditivos aceleradores e retardadores de pega do cimento de aluminato de cálcio/ Hidration process and the mechanisms of retarding and accelerating the setting time of calcium aluminate cement

Garcia, J. R.; Oliveira, I. R. de; Pandolfelli, V. C.
2007-03-01

Resumo em português Um dos aspectos principais para o desenvolvimento de concretos refratários está no aprimoramento dos conhecimentos sobre o cimento de alta alumina ou cimento de aluminato de cálcio (CAC), já que esse ligante é o mais utilizado nesta classe de produtos. O objetivo desse trabalho foi o de analisar as informações disponíveis na literatura para se obter um conhecimento mais aprofundado dos mecanismos de ação dos aditivos retardadores e aceleradores da pega deste cim (mais) ento. Da análise dos dados compilados pode-se concluir que os aditivos retardadores agem geralmente de duas maneiras: 1) dificultando o processo de dissolução do cimento, por meio da formação de barreiras insolúveis ao redor das suas partículas e 2) favorecendo a formação de hidratos mais solúveis, o que aumenta o tempo necessário para que se inicie a precipitação. Por outro lado, os aditivos aceleradores de pega podem atuar favorecendo a formação de hidratos menos solúveis, diminuindo assim o tempo necessário para a precipitação ou ainda pela formação de núcleos iniciadores do processo de crescimento dos cristais dos hidratos. A análise destas informações leva a constatação de que a ação de alguns aditivos retardadores e aceleradores ocorre em estágios distintos no processo de hidratação do CAC. Portanto, pode-se imaginar uma situação onde a combinação desses dois aditivos poderia conferir um tempo de trabalhabilidade adequado e seguro, aliado a um curto tempo de desmoldagem. Resumo em inglês One of the main aspects for the development of refractories castables is to master the knowledge regarding calcium aluminate cement (CAC), as this binder is the most applied in these products. The objective of this work was to analyze the available information in the literature in order to explain the understanding regarding the actions of retarder and accelerator additives in the setting mechanisms of CACs. The analysis of the compiled information pointed out that the re (mais) tarder additives, in a general way, act in two ways: 1) inhibiting the process of cement dissolution, by the build up of insoluble barriers around the cement particles, and 2) enhancing the formation of more soluble hydrates, which increase the time necessary for the hardening beginning. On the other hand, the accelerators can induce the formation of less soluble hydrates, diminishing the time necessary for the setting or speeding up the beginning of the hydrate nucleation. The overall analysis pointed out that the action of some retarder and accelerators additives takes place in different periods of the setting time of the CACs. This aspect allows the combination of additives confering a good workability associated to a short demolding time.

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Aditivos e sua influência no comportamento de secagem e resistência à tração de concretos refratários/ Additives and their influence in the refractory castables drying and traction strength behavior

Oliveira, I. R.; Salomão, R.; Pandolfelli, V. C.
2007-12-01

Resumo em português A evolução tecnológica de concretos refratários tem tornado mais difícil a etapa de secagem devido a redução da sua permeabilidade e conseqüente aumento da dificuldade para que o vapor de água migre do interior do corpo para a superfície. A hidratação do cimento de aluminato de cálcio também causa decréscimo da permeabilidade dos concretos. Tal processo é significativamente afetado pela presença de aditivos utilizados para a dispersão do concreto. Neste (mais) contexto, este trabalho teve como objetivo relacionar o tipo de aditivo utilizado no processamento de concretos refratários com seu comportamento de secagem e resistência à tração. Foi verificado que os aditivos não atuam somente na dispersão das partículas da matriz e ligante, mas o efeito da sua atuação pode influenciar no tipo de hidrato formado. O aditivo CS se mostrou um eficiente dispersante promovendo a redução no consumo de água. Isso acarretou na formação preferencial dos hidratos C3AH6 disponibilizando mais alumina para a formação de AH3. Essa fase apresenta alta capacidade de preencher vazios interparticulas contribuindo para aumentar a resistência à tração do material. Por outro lado, o aditivo AC desfavoreceu a formação desses tipos de hidratos uma vez que atua como retardador da hidratação do cimento por meio do consumo de íons cálcio. Também a presença de um maior teor de água nos concretos preparados com este aditivo pode explicar o aumento da porosidade e decréscimo da resistência à tração do concreto. Resumo em inglês The growing technology applied in the refractory castables production has become more difficult the drying process due the reduction of their permeability and the consequent increasing difficult of vapor migration from the inner region of the body to the surface. The hydration of calcium aluminate cement is also responsible for the castables permeability reduction. This process is significatively affected by the presence of additives used to disperse the castables. In thi (mais) s context, the objective of this work was to evaluate the influence of the different kind of additives on the drying behavior and traction strength of castables. It was verified that additives not only influence in the dispersion of matrix and binder particles but also in the type resulting hydrate. The additive CS favored the dispersion of castable and decreased water consumption resulting in the main formation of hydrates C3AH6 and AH3. The formation of AH3 is particularly favored by precipitation of C3AH6 due to alumina content available to its formation to be larger. This phase appears frequently as gel and due its high capacity to fill interparticle voids can be correlated to the traction strength development. On the other hand, in the presence of additive AC it was observed reduction in relation the formation these hydrates due his retarder effect which occurred by calcium ions consumption. Moreover, the presence of bigger water content contributed for increase of porosity and decrease of traction strength of castable.

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Podem os dispersantes afetar as propriedades dos concretos refratários após a queima?/ Could the dispersants affect the properties of refractory castables after firing?

Oliveira, I. R.; Pandolfelli, V. C.
2009-03-01

Resumo em português A aplicação de concretos refratários é um processo em constante evolução e apresenta uma forte dependência dos avanços dos conhecimentos sobre os ligantes hidráulicos. Os cimentos de aluminato de cálcio constituem os agentes ligantes mais utilizados em concretos refratários, devido principalmente a sua disponibilidade, custo e capacidade de conferir alta resistência mecânica a verde. No entanto, a perda das ligações hidráulicas nestes materiais prejudica o (mais) seu desempenho a temperaturas intermediárias (500 a 1000 °C). Neste trabalho, as propriedades de concretos refratários foram avaliadas nesta faixa de temperatura, tendo como variável o tipo de dispersante utilizado uma vez que eles atuam no processo de hidratação de ligantes. Foi verificado que o efeito da atuação do dispersante é um dos fatores que determina o tipo de hidrato formado, que por sua vez influencia as propriedades de concretos. O aditivo que favoreceu a dispersão do concreto e menor consumo de água levou a formação de hidratos termicamente mais estáveis. Isso contribuiu para aumentar a resistência mecânica em temperaturas intermediárias e influenciou o comportamento termomecânico do concreto em alta temperatura. Resumo em inglês A growing demand for refractory castables with specific behavior has been inducing a continuous technological evolution, where one of the most important aspects is related to the hydraulic binders. The high alumina cements are the most important hydraulically setting agents used for bonding castables, mainly because they develop high strength within 6-24 h of placement. However, conventional castables show a characteristic drop in the mechanical strength in the 500 to 100 (mais) 0 °C temperature range, when the hydraulic bond is lost due to the dehydration process. In this work, the influence of dispersants in the refractory castables properties was evaluated as a function of firing temperature. It was verified that the hydrate type formed during the curing process depends on the dispersant used and defines the properties of castables. The additive that favored the dispersion of castable and decreased the water consumption resulted hydrates thermally more stable. This contributed to increase the mechanical strength at intermediate temperatures and it also influenced the thermomechanical behavior of castable at high temperature.

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Quelantes como aditivos anti-hidratação da magnésia/ Chelants as magnesia anti-hydration additives

Amaral, L. F.; Oliveira, I. R. de; Salomão, R.; Pandolfelli, V. C.
2009-12-01

Resumo em português A magnésia confere aos concretos excelentes propriedades refratárias aliadas a uma elevada resistência a escórias básicas. Entretanto, na presença de água, ela se hidrata em uma reação expansiva formando o hidróxido de magnésio. A expansão gerada, se não for controlada ou reduzida, danifica a estrutura do material podendo até levar à sua completa desintegração. Neste trabalho, aditivos conhecidos como quelantes foram adicionados à suspensão de sínter d (mais) e magnésia, com e sem cimento de aluminato de cálcio, a fim de evitar a reação de hidratação da magnésia. Sob o ponto de vista químico, foram realizadas medidas de potencial zeta e grau de hidratação, correlacionando a mudança da carga superficial da magnésia gerada pela presença dos aditivos à quantidade de hidróxido formada. Sob o ponto de vista mecânico e físico, foram realizados o monitoramento da expansão volumétrica aparente e o registro de imagens das amostras. O melhor aditivo anti-hidratação para as amostras com aluminato de cálcio foi o ácido cítrico. A adição de apenas 0,3%-p foi capaz de quase anular a quantidade de hidróxido formada e adicionalmente zerar a expansão. Resumo em inglês Magnesia addition to the refractory castables improves the refractoriness and basic slag corrosion resistance. However, in contact with water, magnesia hydrates by an expansive reaction resulting magnesium hydroxide, Mg(OH)2. If this expansion is not controlled or reduced, it can lead to the rupture and under harsh conditions, to material dusting. In this study, additives known as chelants were added to the magnesia sinter suspensions, with or without calcium aluminate ce (mais) ment, with the objective to inhibit the hydration reaction. Considering the chemical aspects, zeta potential and hydration degree were measured and the changes on the surface charge of magnesia caused by the additives adsorption were correlated to the hydroxide amount generated. Concerning the physical and mechanical aspects, apparent volumetric expansion was recorded. The best additive anti-hydration for the samples containing cement was citric acid. Just 0.3wt% was enough to almost inhibit completely the Mg(OH)2 formation, and led to no expansion.

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Análise estrutural de ciclodextrinas: um estudo comparativo entre métodos teóricos clássicos e quânticos/ Structural analysis of cyclodextrins: a comparative study of classical and quantum mechanical methods

Britto, Marta A. F. O.; Nascimento Jr., Clebio S.; Santos, Hélio F. dos
2004-12-01

Resumo em inglês In the present work, we analyzed the accuracy of distinct theoretical methods to reproduce the solid state structures of cyclodextrins. The a, b and g-cyclodextrins (CD) were considered and also their hydrates with included water molecules: a-CD.2H2O, b-CD.10H2O and g-CD.12H2O. The geometries were fully optimized using Molecular Mechanics (MM2), semiempirical (AM1 and PM3) and ab initio (HF/3-21G) methods and quantitatively compared with experimental data from X ray diffr (mais) action. The results obtained from the classical MM2 method were in best agreement with the experiment. The semiempirical and ab initio structures were also in satisfactory accordance with the experimental data. In general, the PM3 method was found to be more suitable than the AM1 to describe the CD geometries, mainly when the intramolecular hydrogen bonds are considered.

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