BR102018014068B1

BR102018014068B1 - CENTRIFUGAL TUBE LOCKING APPARATUS

Info

Publication number: BR102018014068B1
Application number: BR102018014068-0A
Authority: BR
Inventors: Fabricio Soares Da Silva; Erick Fabrizio Quintella Andrade Coelho; Andre Sampaio Monteiro
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2024-01-30
Also published as: BR102018014068A2; WO2020010422A1

Abstract

aparato de bloqueio de tubos centrífugo a presente invenção está relacionada a dispositivos para a avaliação da força centrífuga na formação de incrustações. nesse cenário, a presente invenção provê um aparato de bloqueio de tubos centrífugo compreendendo um tubo capilar (1) rotacional em forma de bobina adaptado para girar em torno de seu eixo longitudinal.Centrifugal tube blocking apparatus The present invention relates to devices for evaluating centrifugal force in the formation of scale. In this scenario, the present invention provides a centrifugal tube blocking apparatus comprising a rotational coil-shaped capillary tube (1) adapted to rotate around its longitudinal axis.

Description

FIELD OF INVENTION

[001] A presente invenção está relacionada a tecnologias para o estudo e prevenção de depósito de incrustações em equipamentos de produção e processamento de hidrocarbonetos.[001] The present invention is related to technologies for the study and prevention of scale deposits in hydrocarbon production and processing equipment.

BASICS OF THE INVENTION

[002] Incrustações minerais são formas aderentes de sólidos inorgânicos que se depositam nas superfícies de equipamentos de produção e processamento de hidrocarbonetos. É de largo conhecimento no estado da técnica que, nessas situações, as salmouras de campo contendo concentrações excessivas de cálcio e bário, dentre outros elementos, formam carbonato de cálcio e sais de sulfato, quando as condições termofluidodinâmicas e cinéticas são favoráveis a tal.[002] Mineral scales are adherent forms of inorganic solids that are deposited on the surfaces of hydrocarbon production and processing equipment. It is well known in the prior art that, in these situations, field brines containing excessive concentrations of calcium and barium, among other elements, form calcium carbonate and sulfate salts, when the thermofluiddynamic and kinetic conditions are favorable to this.

[003] No entanto, o depósito de incrustações em equipamentos de produção e processamento de hidrocarbonetos, causa uma grande diminuição na produção, o que obriga os operadores a remediar o problema e aumenta significativamente os custos e produção e operação.[003] However, the deposit of scale on hydrocarbon production and processing equipment causes a large decrease in production, which forces operators to remedy the problem and significantly increases production and operation costs.

[004] Por esse motivo, a aplicação de técnicas para promover a inibição de formação de incrustações é uma prática preventiva comum adotada quando poços de óleo e gás, e plantas de processamento são projetados e operados.[004] For this reason, the application of techniques to promote the inhibition of scale formation is a common preventive practice adopted when oil and gas wells and processing plants are designed and operated.

[005] Usar produtos químicos inibidores de incrustação para evitar a formação da incrustação é uma prática comum da indústria. Esses produtos químicos são eficazes em concentrações sub- estequiométricas (tipicamente na região de ppm), tornando-os uma opção de tratamento de baixo custo quando bem dimensionados.[005] Using scale inhibitor chemicals to prevent scale formation is a common industry practice. These chemicals are effective at sub-stoichiometric concentrations (typically in the ppm region), making them a low-cost treatment option when scaled well.

[006] Assim, determinar a concentração de produtos químicos mínima tipicamente usada para inibir a formação de incrustação é uma informação de grande importância para a indústria.[006] Therefore, determining the minimum concentration of chemicals typically used to inhibit scale formation is information of great importance for the industry.

[007] O aparato de laboratório mundialmente utilizado para avaliar a dinâmica de crescimento de incrustações em superfícies de equipamentos de processo no campo, e assim determinar as quantidades de produtos químicos inibidores de incrustação a serem usados, é conhecido como aparato de bloqueio de tubos (tubeblocking apparatus), o qual é descrito exaustivamente no relatório NACE International Publication 31105.[007] The laboratory apparatus used worldwide to evaluate the dynamics of scale growth on surfaces of process equipment in the field, and thus determine the quantities of scale-inhibiting chemicals to be used, is known as the pipe blocking apparatus ( tubeblocking apparatus), which is exhaustively described in the NACE International Publication 31105 report.

[008] Um diagrama esquemático de um desses aparatos de bloqueio de tubos conhecidos é Ilustrado na Figura 1.[008] A schematic diagram of one of these known pipe blocking apparatus is illustrated in Figure 1.

[009] O aparato descrito no relatório NACE International Publication 31105 consiste basicamente do seguinte: garrafas para manter as soluções de salmoura 1a, contendo cátions associados ao cloreto e anions associados ao sódio; bombas 1b (geralmente uma para cada solução de salmoura 1a); tubo capilar 1 polimérico ou de aço inoxidável; uma fonte de calor 1c; detectores de pressão diferencial 1d e; equipamentos de gravação de dados 1e.[009] The apparatus described in the NACE International Publication 31105 report basically consists of the following: bottles for holding brine solutions 1a, containing cations associated with chloride and anions associated with sodium; pumps 1b (usually one for each brine solution 1a); 1 polymeric or stainless steel capillary tube; a heat source 1c; 1d differential pressure detectors and; data recording equipment 1e.

[0010] A partir dessa configuração, duas bombas 1b separadas injetam duas salmouras 1a incompatíveis através de duas tubulações separadas para um ponto de mistura 1f. Antes da mistura, as salmouras 1a são aquecidas até a temperatura de teste especificada colocando-as em um banho líquido de temperatura constante ou em um forno 1c.[0010] From this configuration, two separate pumps 1b inject two incompatible brines 1a through two separate pipes to a mixing point 1f. Before mixing, the brines 1a are heated to the specified test temperature by placing them in a constant temperature liquid bath or oven 1c.

[0011] Deste modo, quando as condições são favoráveis, os sólidos precipitam no ponto de mistura ou em algum ponto do tubo capilar 1. Um aumento da pressão diferencial 1d indica o início da incrustação, à medida que o precipitado adere à parede e diminui a área de seção transversal do tubo capilar, dificultando o fluxo da mistura.[0011] Thus, when conditions are favorable, the solids precipitate at the mixing point or at some point in the capillary tube 1. An increase in differential pressure 1d indicates the beginning of fouling, as the precipitate adheres to the wall and decreases the cross-sectional area of the capillary tube, hindering the flow of the mixture.

[0012] Após o teste, o tubo capilar é limpo de precipitados e produtos químicos residuais, e preparado para o próximo teste.[0012] After the test, the capillary tube is cleaned of precipitates and residual chemicals, and prepared for the next test.

[0013] Depois de estabelecer condições específicas para induzir a incrustação, os pesquisadores normalmente tratam a salmoura com níveis variáveis de inibidores de incrustação em quantidade mínima. Isso é normalmente feito injetando os produtos químicos na corrente de mistura, ou injetando-os na salmoura 1a que contém ânions, ou em ambas as salmouras 1a.[0013] After establishing specific conditions to induce scale, researchers typically treat the brine with varying levels of scale inhibitors in minimal quantities. This is typically done by injecting the chemicals into the mixing stream, or by injecting them into the anion-containing brine 1a, or both brines 1a.

[0014] Entende-se Que Uma Inibição Adequada Da Incrustação É Atingida Quando Não Há Aumento Da Pressão Diferencial Através Do Tubo Capilar.[0014] It is understood that adequate scale inhibition is achieved when there is no increase in differential pressure across the capillary tube.

[0015] Ocorre que o aparato de bloqueio de tubos descrito acima funciona bem quando suas condições de escoamento no laboratório são representativas das condições de escoamento no campo. No entanto, quando não são, falham inteiramente, o que é observado na tentativa de prevenir a formação de incrustações em hidrociclones, centrífugas, flotadores centrífugos e qualquer outro equipamento de produção e de processamento que se valha do efeito centrífugo para aumento da eficiência da produção, e/ou da separação de fases na indústria de petróleo.[0015] It turns out that the pipe blocking apparatus described above works well when its flow conditions in the laboratory are representative of flow conditions in the field. However, when they are not, they fail entirely, which is observed in attempts to prevent the formation of scale in hydrocyclones, centrifuges, centrifugal floaters and any other production and processing equipment that uses the centrifugal effect to increase production efficiency. , and/or phase separation in the petroleum industry.

[0016] Assim, a invenção que será descrita nas seções seguintes parte do conceito de que esta falha decorre do fato de que o balanço de forças sobre uma partícula de incrustação no escoamento, no interior do aparato de bloqueio de tubos como conhecido atualmente, não possui nenhum componente centrífugo significativo, ou seja, o aparato não gera na partícula nenhum componente de força perpendicular à direção do fluxo e, portanto, do seu movimento, como ocorre nas situações reais dos dispositivos descritos acima.[0016] Thus, the invention that will be described in the following sections is based on the concept that this failure arises from the fact that the balance of forces on a scale particle in the flow, inside the pipe blocking apparatus as currently known, does not it has no significant centrifugal component, that is, the apparatus does not generate on the particle any component of force perpendicular to the direction of the flow and, therefore, its movement, as occurs in real situations with the devices described above.

[0017] Isto implica que o escoamento no interior do aparato de bloqueio de tubos tradicional não é representativo do escoamento de vários equipamentos da indústria de óleo e gás que fazem uso de escoamento centrífugo, como hidrociclones, centrífugas, flotadores centrífugos, etc..[0017] This implies that the flow inside the traditional pipe blocking apparatus is not representative of the flow of various equipment in the oil and gas industry that makes use of centrifugal flow, such as hydrocyclones, centrifuges, centrifugal floaters, etc..

[0018] Alguns documentos conhecidos do estado da técnica versam sobre aparatos de bloqueio de tubos, como os que serão apresentados a seguir.[0018] Some known state-of-the-art documents deal with pipe blocking devices, such as those presented below.

[0019] O documento EP1981947B1 revela uma composição útil para tratamento de poços de hidrocarbonetos, como formações subterrâneas, para incrementar a retenção de um inibidor de incrustação, que compreende um líquido transportador, um homopolímero formado a partir de sal de dialilamônio, e um inibidor de incrustação. De acordo com este documento, para os ensaios de teste, foi utilizado um aparato para bloqueio de tubos comum, o qual faz uso de um tubo capilar fixo.[0019] Document EP1981947B1 discloses a composition useful for treating hydrocarbon wells, such as underground formations, to increase the retention of a scale inhibitor, which comprises a carrier liquid, a homopolymer formed from dialliammonium salt, and an inhibitor of incrustation. According to this document, for the test trials, a common tube blocking apparatus was used, which makes use of a fixed capillary tube.

[0020] O documento WO2001059255A1 revela um sistema de tratamento de um poço de produção de hidrocarboneto, durante a completação do poço, com o intuito de inibir a formação de incrustação. O sistema inclui injetar de modo irreversível um componente ativo na água perto do poço para inibir a produção de água. Dentre os dispositivos descritos, está um aparato de controle e monitoramento de pressão baseado em um aparato de bloqueio de tubo convencional. Este aparato, dentre outros elementos, compreende um tubo capilar fixo com formato espiral.[0020] Document WO2001059255A1 discloses a system for treating a hydrocarbon production well, during the completion of the well, with the aim of inhibiting the formation of scale. The system includes irreversibly injecting an active component into the water near the well to inhibit water production. Among the devices described is a pressure monitoring and control apparatus based on a conventional pipe blocking apparatus. This apparatus, among other elements, comprises a fixed capillary tube with a spiral shape.

[0021] O documento WO2009080498A1 revela um inibidor de incrustação (como sulfato de cálcio) em um sistema aquoso, que compreende adicionar uma composição inibidora de incrustação compreendendo compostos de etanolamina-N, N-bis (metileno fosfonato) em sistema aquoso. Assim, este documento revela simplesmente um aparato de bloqueio de tubos comum, em que é adotado um tubo capilar fixo.[0021] Document WO2009080498A1 discloses a scale inhibitor (such as calcium sulfate) in an aqueous system, which comprises adding a scale inhibitor composition comprising ethanolamine-N, N-bis (methylene phosphonate) compounds into an aqueous system. Therefore, this document simply discloses a common tube blocking apparatus, in which a fixed capillary tube is adopted.

[0022] O documento US8236734B1 revela um método de tratamento de um poço de petróleo que envolve adicionar poliamino- poliéter metileno fosfonato em formação subterrânea contendo salmoura de campo oleodinante compreendendo ferro dissolvido e inibindo e controlando deposição de incrustações. De acordo com este documento, a composição desenvolvida foi testada usando um aparato de bloqueio de tubo convencional com um tubo capilar fixo.[0022] Document US8236734B1 discloses a method of treating an oil well that involves adding polyamino-polyether methylene phosphonate to an underground formation containing oily field brine comprising dissolved iron and inhibiting and controlling scale deposition. According to this document, the developed composition was tested using a conventional tube blocking apparatus with a fixed capillary tube.

[0023] O documento WO2014188067A1 revela uma composição anti-incrustante líquida para reduzir a formação de incrustação de oxalato de cálcio na indústria de papel que compreende agente anti-incrustante polianiônico com grupos aniônicos selecionados a partir de polifosfato/polímero com grupos carboxílicos, e íons de magnésio. Segundo este documento, ensaios experimentais foram realizados com um aparato de bloqueio de tubo convencional que compreende um tubo capilar fixo como conhecido no estado da técnica.[0023] Document WO2014188067A1 discloses a liquid antifouling composition for reducing the formation of calcium oxalate scale in the paper industry comprising polyanionic antifouling agent with anionic groups selected from polyphosphate/polymer with carboxylic groups, and ions of magnesium. According to this document, experimental tests were carried out with a conventional tube blocking apparatus comprising a fixed capillary tube as known in the art.

[0024] Assim, para eliminar esta lacuna de representatividade da natureza do escoamento em campo no aparato de laboratório, a invenção propõe uma melhoria ao aparato de bloqueio de tubos conhecido atualmente, por meio do desenvolvimento de um dispositivo para avaliar a dinâmica de crescimento de incrustações em superfícies de equipamentos de produção e de processamento que incorpore concretamente um vetor controlável de força centrífuga no seu projeto.[0024] Thus, to eliminate this gap in representativeness of the nature of flow in the field in the laboratory apparatus, the invention proposes an improvement to the currently known tube blocking apparatus, through the development of a device to evaluate the growth dynamics of incrustations on the surfaces of production and processing equipment that specifically incorporate a controllable vector of centrifugal force in its design.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0025] O objetivo da presente invenção é o de prover um aparato de bloqueio de tubos para avaliar a dinâmica de crescimento de incrustações em superfícies de equipamentos de produção e de processamento que incorpore concretamente um vetor controlável de força centrífuga.[0025] The objective of the present invention is to provide a pipe blocking apparatus for evaluating the dynamics of scale growth on surfaces of production and processing equipment that specifically incorporates a controllable vector of centrifugal force.

[0026] De forma a alcançar os objetivos acima descrito, a presente invenção provê um aparato de bloqueio de tubos centrífugo compreendendo um tubo capilar rotacional em forma de bobina adaptado para girar em torno de seu eixo longitudinal.[0026] In order to achieve the objectives described above, the present invention provides a centrifugal tube blocking apparatus comprising a coil-shaped rotational capillary tube adapted to rotate around its longitudinal axis.

BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

[0027] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.[0027] The detailed description presented below makes reference to the attached figures and their respective reference numbers.

[0028] A figura 1 ilustra um diagrama esquemático de um aparato de bloqueio de tubos como conhecido do estado da técnica.[0028] Figure 1 illustrates a schematic diagram of a pipe blocking apparatus as known in the art.

[0029] A figura 2a ilustra esquematicamente um tubo capilar de um aparato de bloqueio de tubos como conhecido do estado da técnica.[0029] Figure 2a schematically illustrates a capillary tube of a tube blocking apparatus as known in the art.

[0030] A figura 2b ilustra esquematicamente um tubo capilar centrífugo de um aparato de bloqueio de tubos de acordo com a presente invenção.[0030] Figure 2b schematically illustrates a centrifugal capillary tube of a tube blocking apparatus according to the present invention.

[0031] A figura 2c ilustra esquematicamente um tubo capilar centrífugo de um aparato de bloqueio de tubos de acordo em uma primeira concretização opcional da presente invenção.[0031] Figure 2c schematically illustrates a centrifugal capillary tube of a tube blocking apparatus according to a first optional embodiment of the present invention.

[0032] A figura 3 ilustra esquematicamente uma concretização do tubo capilar centrífugo de um aparato de bloqueio de tubos de acordo com a concretização opcional ilustrada na figura 2c.[0032] Figure 3 schematically illustrates a centrifugal capillary tube embodiment of a tube blocking apparatus according to the optional embodiment illustrated in figure 2c.

[0033] As figuras 4a e 4b ilustram as vistas laterais esquerda e direita do aparato de bloqueio de tubos ilustrado na figura 3.[0033] Figures 4a and 4b illustrate left and right side views of the tube locking apparatus illustrated in figure 3.

[0034] As figuras 5a e 5b ilustram respectivamente o balanço de forças em uma partícula no interior de um tubo capilar convencional do estado da técnica, e de um tubo capilar como descrito pela presente invenção.[0034] Figures 5a and 5b respectively illustrate the balance of forces on a particle inside a conventional prior art capillary tube, and a capillary tube as described by the present invention.

[0035] A figura 6 ilustra, em termos de vetores velocidade, de que forma o escoamento no tubo capilar é modificado pelo uso do aparato de bloqueio de tubos da presente invenção.[0035] Figure 6 illustrates, in terms of velocity vectors, how the flow in the capillary tube is modified by the use of the tube blocking apparatus of the present invention.

[0036] A figura 7 ilustra a componente de velocidade em uma partícula dentro do tubo capilar de um dispositivo como o descrito pela presente invenção.[0036] Figure 7 illustrates the velocity component in a particle within the capillary tube of a device such as that described by the present invention.

[0037] A figura 8 ilustra uma vista lateral de um dispositivo semelhante ao proposto pela presente invenção com θ=0.[0037] Figure 8 illustrates a side view of a device similar to that proposed by the present invention with θ=0.

[0038] A figura 9 ilustra a decomposição de forças em uma partícula em um aparato como o ilustrado na figura 8.[0038] Figure 9 illustrates the decomposition of forces on a particle in an apparatus such as the one illustrated in figure 8.

[0039] A figura 10 ilustra um gráfico comparativo entre a razão de acelerações centrífugas proporcionadas pelo aparato de bloqueio de tubo da presente invenção e o convencional do estado da técnica, com a velocidade angular do eixo de rotação.[0039] Figure 10 illustrates a comparative graph between the ratio of centrifugal accelerations provided by the tube blocking apparatus of the present invention and the conventional prior art, with the angular speed of the rotation axis.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0040] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.[0040] Preliminarily, it should be noted that the following description will start from a preferred embodiment of the invention. As will be evident to anyone skilled in the art, however, the invention is not limited to this particular embodiment.

[0041] Inicialmente, destaca-se que a crítica da presente invenção se faz especificamente à imobilidade da geometria através da qual escoam as partículas de incrustação em um aparato de bloqueio de tubos como os conhecidos do estado da técnica.[0041] Initially, it should be noted that the criticism of the present invention is made specifically regarding the immobility of the geometry through which scale particles flow in a tube blocking apparatus such as those known in the prior art.

[0042] Conforme já descrito neste relatório, um aparato de bloqueio de tubos convencional consiste basicamente do seguinte: garrafas para manter as soluções de salmoura 1a, contendo cátions associados ao cloreto e anions associados ao sódio; bombas 1b (geralmente uma para cada solução de salmoura); tubo capilar 1 polimérico ou de aço inoxidável; uma fonte de calor 1c; detectores de pressão diferencial 1d , e; equipamentos de gravação de dados 1e.[0042] As already described in this report, a conventional tube blocking apparatus basically consists of the following: bottles for holding brine solutions 1a, containing cations associated with chloride and anions associated with sodium; 1b pumps (usually one for each brine solution); 1 polymeric or stainless steel capillary tube; a heat source 1c; differential pressure detectors 1d , e; data recording equipment 1e.

[0043] A partir dessa configuração, opcionalmente duas bombas 1b separadas injetam duas salmouras 1a incompatíveis através de duas tubulações separadas para um ponto de mistura 1f. Antes da mistura, as salmouras 1a são aquecidas até a temperatura de teste especificada colocando-as em um banho líquido de temperatura constante ou em um forno 1c.[0043] From this configuration, optionally two separate pumps 1b inject two incompatible brines 1a through two separate pipes to a mixing point 1f. Before mixing, the brines 1a are heated to the specified test temperature by placing them in a constant temperature liquid bath or oven 1c.

[0044] Assim, em outras palavras, a invenção parte do pressuposto de que o fato de o tubo capilar 1 destes dispositivos permanecer imóvel durante todo o experimento, não possibilita a geração de força centrifuga nas partículas de incrustação que formam em seu interior, levando aos problemas descritos anteriormente.[0044] Thus, in other words, the invention is based on the assumption that the fact that the capillary tube 1 of these devices remains immobile throughout the experiment, does not allow the generation of centrifugal force on the scale particles that form inside it, leading to to the problems described above.

[0045] Portanto, essa imobilidade impede o aparato de bloqueio de tubos, como conhecido atualmente, de mimetizar os fenômenos que ocorrem nos equipamentos de campo que trabalham sob a presença de componentes de forças centrífugas, como hidrociclones, centrífugas, flotadores centrífugos, etc..[0045] Therefore, this immobility prevents the pipe blocking apparatus, as currently known, from mimicking the phenomena that occur in field equipment that works under the presence of centrifugal force components, such as hydrocyclones, centrifuges, centrifugal floaters, etc. .

[0046] Corroborando com essa proposição, a literatura clássica de mecânica dos fluidos discorre que a taxa de crescimento de uma incrustação, em um dispositivo de laboratório, será tão mais semelhante à taxa de crescimento da incrustação nos equipamentos de campo, se o escoamento em ambos os elementos possuir semelhança hidrodinâmica.[0046] Corroborating this proposition, the classic fluid mechanics literature states that the growth rate of scale in a laboratory device will be much more similar to the growth rate of scale in field equipment, if the flow in Both elements possess hydrodynamic similarity.

[0047] Uma análise qualitativa do escoamento no interior de equipamentos de campo, como hidrociclones, separadores centrífugos e bombas centrifugas 1b, diz que pelo menos dois números adimensionais são importantes para seu dimensionamento a partir de dispositivos de laboratório: número de Reynolds (Re = força inercial/força viscosa); e número de Strouhal (St = força centrífuga/força inercial).[0047] A qualitative analysis of the flow inside field equipment, such as hydrocyclones, centrifugal separators and 1b centrifugal pumps, says that at least two dimensionless numbers are important for their sizing from laboratory devices: Reynolds number (Re = inertial force/viscous force); and Strouhal number (St = centrifugal force/inertial force).

[0048] Um tubo capilar 1 imóvel é perfeitamente capaz de reproduzir em laboratório as forças inerciais e viscosas, de onde se extrai o número de Reynolds, que são impostas sobre as partículas de incrustação nos equipamentos de campo. Porém, o mesmo não pode ser dito quanto à magnitude das forças centrífugas, subestimando o número de Strouhal e, por conseguinte, comprometendo a semelhança hidrodinâmica do experimento.[0048] An immobile capillary tube 1 is perfectly capable of reproducing in the laboratory the inertial and viscous forces, from which the Reynolds number is extracted, which are imposed on the fouling particles in field equipment. However, the same cannot be said about the magnitude of the centrifugal forces, underestimating the Strouhal number and, therefore, compromising the hydrodynamic similarity of the experiment.

[0049] É importante ressaltar que, como os tubos capilares 1 dos aparatos de bloqueios de tubos são manufaturados em forma de bobinas, que provocam uma suave curvatura no escoamento, tais capilares também podem impor alguma força centrífuga sobre as partículas de incrustação, permitindo escrever algum número de Strouhal. Porém, esta força centrífuga, sendo representada pela razão entre o quadrado da velocidade média do escoamento e o raio da bobina multiplicada pela massa de uma partícula de incrustação, possui magnitude desprezível em relação às magnitudes totais observadas em campo.[0049] It is important to highlight that, as the capillary tubes 1 of the tube blocking apparatus are manufactured in the form of coils, which cause a gentle curvature in the flow, such capillaries can also impose some centrifugal force on the scale particles, allowing writing some Strouhal number. However, this centrifugal force, being represented by the ratio between the square of the average flow velocity and the radius of the coil multiplied by the mass of a fouling particle, has negligible magnitude in relation to the total magnitudes observed in the field.

[0050] Para medir, de forma precisa, a contribuição da força centrífuga na formação de incrustações, conforme ocorre em campo em equipamentos como hidrociclones e bombas centrifugas 1b, permitindo-nos escrever um número de Strouhal representativo da realidade, a força centrífuga produzida pelo tubo capilar 1 em forma de bobina precisa ser complementada em magnitude por outro componente de força centrífuga, que seja independente do escoamento e controlável para garantir um ajuste adequado dos adimensionais mencionados.[0050] To accurately measure the contribution of centrifugal force to the formation of scale, as occurs in the field in equipment such as hydrocyclones and 1b centrifugal pumps, allowing us to write a Strouhal number representative of reality, the centrifugal force produced by the Coil-shaped capillary tube 1 needs to be complemented in magnitude by another centrifugal force component, which is independent of the flow and controllable to ensure an adequate adjustment of the aforementioned dimensions.

[0051] Assim, a invenção pretende superar esse obstáculo do estado da técnica através da substituição do tubo capilar 1 imóvel (fixo) por um tubo capilar 1 rotacional a fim de avaliar realisticamente a dinâmica de crescimento de incrustações em equipamentos ou partes de equipamentos submetidos por força centrífuga.[0051] Thus, the invention aims to overcome this prior art obstacle by replacing the immobile (fixed) capillary tube 1 with a rotational capillary tube 1 in order to realistically evaluate the growth dynamics of scale in equipment or parts of equipment subjected to by centrifugal force.

[0052] Outra aplicação importante da invenção poderia ser seu acoplamento com o dispositivo, em paralelo aos equipamentos que se quer monitorar a taxa de crescimento da incrustação, com o cuidado para que o escoamento no interior de ambos, dispositivo e equipamento, possua semelhança hidrodinâmica.[0052] Another important application of the invention could be its coupling with the device, in parallel with the equipment that wants to monitor the rate of scale growth, taking care that the flow inside both device and equipment has hydrodynamic similarity .

[0053] Nesse caso, um aumento súbito da pressão diferencial no dispositivo seria um forte indicativo para aumentar imediatamente a dosagem no inibidor de incrustação na salmoura 1a que atravessa aquele equipamento. Nesta aplicação, o dispositivo da presente invenção funcionaria como uma espécie de elemento de sacrifício quanto à incrustação sobre os equipamentos que ele protege.[0053] In this case, a sudden increase in differential pressure in the device would be a strong indication to immediately increase the dosage of the scale inhibitor in the brine 1a that passes through that equipment. In this application, the device of the present invention would function as a kind of sacrificial element regarding fouling on the equipment it protects.

[0054] As figuras 2a a 2c ilustram uma sequência lógica dos tubos capilares desde a configuração conhecida da técnica atual até a mais complexa desenvolvida opcionalmente. A figura 2a ilustra esquematicamente um tubo capilar 1 de um aparato de bloqueio de tubos como conhecido do estado da técnica. A figura 2b ilustra esquematicamente, de modo isolado, um tubo capilar 1 centrífugo de um aparato de bloqueio de tubos de acordo com a presente invenção. A figura 2c ilustra esquematicamente um tubo capilar 1 centrífugo de um aparato de bloqueio de tubos de acordo com uma primeira concretização opcional da presente invenção.[0054] Figures 2a to 2c illustrate a logical sequence of capillary tubes from the known configuration of the current technique to the more complex optionally developed one. Figure 2a schematically illustrates a capillary tube 1 of a tube blocking apparatus as known in the art. Figure 2b schematically illustrates, in isolation, a centrifugal capillary tube 1 of a tube blocking apparatus according to the present invention. Figure 2c schematically illustrates a centrifugal capillary tube 1 of a tube blocking apparatus according to a first optional embodiment of the present invention.

[0055] Afigura 2a mostra o tubo capilar 1 na sua configuração atual, ou seja, fixa. Nessa configuração, a curvatura que caracteriza este tubo capilar 1 não impõe aceleração centrífuga suficiente sobre as partículas de incrustação que atravessam esta geometria.[0055] Figure 2a shows capillary tube 1 in its current configuration, that is, fixed. In this configuration, the curvature that characterizes this capillary tube 1 does not impose sufficient centrifugal acceleration on the scale particles that pass through this geometry.

[0056] Assim, a invenção propõe que o tubo capilar 1 centrífugo ora apresentado gire em torno do seu próprio eixo longitudinal com velocidade angular controlável w, como ilustrado a Fig. 2b. Esta é a grande inovação apresentada pelo dispositivo.[0056] Thus, the invention proposes that the centrifugal capillary tube 1 presented here rotates around its own longitudinal axis with controllable angular speed w, as illustrated in Fig. 2b. This is the great innovation presented by the device.

[0057] Diversas configurações possíveis podem ser adotadas para que o tubo capilar 1 centrífugo gire em seu próprio eixo longitudinal, de modo que a concretização opcional descrita a seguir representa apenas uma das possibilidades de concretizações possíveis para a presente invenção. Assim, a concretização descrita nos próximos parágrafos, não representa um limitante ao escopo da invenção, como ficará evidente para qualquer técnico nesta área.[0057] Several possible configurations can be adopted so that the centrifugal capillary tube 1 rotates on its own longitudinal axis, so that the optional embodiment described below represents only one of the possible embodiments of the present invention. Thus, the embodiment described in the following paragraphs does not represent a limit to the scope of the invention, as will be evident to any technician in this area.

[0058] Portanto, de um modo mais amplo, a presente invenção provê um aparato de bloqueio de tubos compreendendo um tubo capilar 1 rotacional em forma de bobina adaptado para girar em torno de seu eixo longitudinal.[0058] Therefore, more broadly, the present invention provides a tube blocking apparatus comprising a coil-shaped rotational capillary tube 1 adapted to rotate around its longitudinal axis.

[0059] Os demais elementos que compõem o aparato de bloqueio de tubos da invenção são os mesmo já conhecidos do estado da técnica. Deste modo, qualquer técnico no assunto saberá definir quais elementos irão compor o aparato de bloqueio de tubos em cada aplicação possível.[0059] The other elements that make up the tube blocking apparatus of the invention are the same as those already known in the state of the art. In this way, any technician in the field will know how to define which elements will make up the pipe blocking apparatus in each possible application.

[0060] De um modo mais geral, o aparato de bloqueio de tubos pode compreender os elementos ilustrados na figura 1, como já apresentado e descrito anteriormente neste relatório.[0060] More generally, the tube blocking apparatus may comprise the elements illustrated in figure 1, as already presented and described previously in this report.

[0061] A figura 2c ilustra uma concretização opcional da invenção que compreende um arranjo mecânico mais simples e que viabiliza a configuração geométrica desejada, em que o tubo capilar 1 compreende um cilindro rotacional 9 fixamente conectado à região interna da bobina, em que o cilindro rotacional 9 compreende um eixo rotativo 10 acoplado a uma das suas extremidades.[0061] Figure 2c illustrates an optional embodiment of the invention that comprises a simpler mechanical arrangement that enables the desired geometric configuration, in which the capillary tube 1 comprises a rotational cylinder 9 fixedly connected to the internal region of the coil, in which the cylinder rotational axis 9 comprises a rotating axis 10 coupled to one of its ends.

[0062] De acordo com essa concretização, ao fazermos este cilindro 9 girar, por meio da ação do eixo rotativo 10, conferimos o mesmo giro ao tubo capilar 1 em forma de bobina.[0062] According to this embodiment, when we make this cylinder 9 rotate, through the action of the rotating axis 10, we give the same rotation to the capillary tube 1 in the form of a coil.

[0063] Existem diversas formas de realizar este acoplamento entre cilindro 9 e tubo capilar 1 de modo a transformá-los cinematicamente em uma peça única. Uma solução possivelmente adotada pode ser que o diâmetro externo do cilindro 9 seja levemente maior que o diâmetro interno da bobina 1, de modo que o acoplamento se faça por interferência entre os elementos.[0063] There are several ways of carrying out this coupling between cylinder 9 and capillary tube 1 in order to kinematically transform them into a single piece. A possible solution could be for the external diameter of the cylinder 9 to be slightly larger than the internal diameter of the coil 1, so that the coupling takes place through interference between the elements.

[0064] Assim, o tubo capilar 1 rotacional ora apresentado pretende substituir o tubo capilar 1 atualmente conhecido, conforme ilustrado nas figuras 1 e 2a. Assim, para aplicação da presente invenção, opcionalmente, o tubo capilar 1 rotacional é posicionado entre uma câmara de mistura 1f e um banho de resfriamento 1g do aparato de bloqueio de tubos.[0064] Thus, the rotational capillary tube 1 presented here is intended to replace the currently known capillary tube 1, as illustrated in figures 1 and 2a. Thus, for application of the present invention, optionally, the rotational capillary tube 1 is positioned between a mixing chamber 1f and a cooling bath 1g of the tube blocking apparatus.

[0065] A figura 3 ilustra esquematicamente uma concretização possível do tubo capilar 1 centrífugo de um aparato de bloqueio de tubos de acordo com a concretização opcional ilustrada na figura 2c. As figuras 4a e 4b ilustram as vistas laterais esquerda e direita do aparato de bloqueio de tubos ilustrado na figura 3.[0065] Figure 3 schematically illustrates a possible embodiment of the centrifugal capillary tube 1 of a tube blocking apparatus according to the optional embodiment illustrated in figure 2c. Figures 4a and 4b illustrate left and right side views of the tube locking apparatus illustrated in Figure 3.

[0066] Nesta configuração, o aparato de bloqueio de tubos compreende um envoltório hermético 7, em que, internamente ao envoltório hermético 7 são posicionados o tubo capilar 1 e o eixo rotacional 10.[0066] In this configuration, the tube blocking apparatus comprises a hermetic envelope 7, in which, internally to the hermetic envelope 7, the capillary tube 1 and the rotational axis 10 are positioned.

[0067] Em adição, o envoltório hermético 7 compreende uma câmara de entrada 5 da salmoura em comunicação fluídica com uma extremidade de entrada de fluido 14 do tubo capilar 1 e com um bocal de entrada 3 da salmoura incrustante.[0067] In addition, the hermetic envelope 7 comprises a brine inlet chamber 5 in fluid communication with a fluid inlet end 14 of the capillary tube 1 and with a fouling brine inlet nozzle 3.

[0068] O envoltório hermético 7 ainda compreende uma câmara de saída de salmoura 6 em comunicação fluídica com uma extremidade de saída de fluido 15 do tubo capilar 1 e com um bocal de saída 4 de salmoura incrustante.[0068] The hermetic envelope 7 further comprises a brine outlet chamber 6 in fluid communication with a fluid outlet end 15 of the capillary tube 1 and with a fouling brine outlet nozzle 4.

[0069] É importante ressaltar que, ainda que a configuração adotada não compreenda o cilindro rotacional 9, a invenção prevê o uso de algum meio para prover a rotação do capilar 1 em forma de bobina.[0069] It is important to highlight that, even though the adopted configuration does not include the rotational cylinder 9, the invention provides for the use of some means to provide rotation of the capillary 1 in the form of a coil.

[0070] Na configuração ilustrada na figura 3, com a adoção do cilindro rotacional 9 para rotacionar o capilar, também é previsto que o aparato compreenda um primeiro mancal 11 acoplado ao eixo rotativo 10, um segundo mancal 12a acoplado a uma primeira extremidade do cilindro rotacional 9, e um terceiro mancal 12b acoplado a uma segunda extremidade do cilindro rotacional 9.[0070] In the configuration illustrated in figure 3, with the adoption of the rotational cylinder 9 to rotate the capillary, it is also foreseen that the apparatus comprises a first bearing 11 coupled to the rotating axis 10, a second bearing 12a coupled to a first end of the cylinder rotational cylinder 9, and a third bearing 12b coupled to a second end of the rotational cylinder 9.

[0071] Assim, o conjunto de mancais 11,12a,12b possibilita a rotação do eixo rotacional 10 e, consequentemente, do tubo capilar 1 internos ao envoltório hermético 7.[0071] Thus, the set of bearings 11,12a,12b allows the rotation of the rotational axis 10 and, consequently, of the capillary tube 1 internal to the hermetic envelope 7.

[0072] Opcionalmente, os mancais 11,12a,12b podem compreender elastômeros para prover a vedação com os elementos aos quais estão conectados.[0072] Optionally, the bearings 11,12a,12b may comprise elastomers to provide sealing with the elements to which they are connected.

[0073] A partir do descrito e observado na figura 3, uma partícula de incrustação sai da câmara de mistura 1f e entra no dispositivo da invenção através do bocal de entrada 3 da salmoura incrustante. Note-se aqui que seu movimento se dá única e exclusivamente pela advecção do escoamento à montante, projetado para garantir vazão constante através do dispositivo.[0073] As described and observed in figure 3, a scale particle leaves the mixing chamber 1f and enters the device of the invention through the scale brine inlet nozzle 3. Note here that its movement occurs solely and exclusively by the advection of the upstream flow, designed to guarantee constant flow through the device.

[0074] Este bocal, que transporta a partícula desde a câmara de mistura 1f até a câmara de entrada 5 da salmoura, atravessa o envoltório hermético fixo 7 que contém toda a parte móvel do dispositivo (eixo rotativo 10, cilindro rotacional 9 e tubo capilar 1 em forma de bobina).[0074] This nozzle, which transports the particle from the mixing chamber 1f to the brine inlet chamber 5, passes through the fixed hermetic envelope 7 which contains the entire moving part of the device (rotary axis 10, rotational cylinder 9 and capillary tube 1 in the form of a coil).

[0075] Intermediando estas partes móveis e o envoltório hermético 7 fixo, três mancais (mancal do eixo rotativo 11 e os mancais 12a,12b do cilindro interno 9 rotativo) são posicionados adequadamente para permitir que o movimento de giro ocorra de forma contínua e suave.[0075] Intermediating these moving parts and the fixed hermetic casing 7, three bearings (rotary shaft bearing 11 and bearings 12a, 12b of the rotating internal cylinder 9) are positioned appropriately to allow the rotation movement to occur continuously and smoothly .

[0076] Assim, é possível fazer com que uma velocidade angular controlável w seja comunicada à partícula de incrustação escoando no tubo capilar 1, conferindo à mesma a componente de força centrífuga que não é encontrada nos aparatos de bloqueio de tubos do estado da técnica. Deste modo, a invenção permite reproduzir realisticamente em laboratório o que é observado no campo, em especial com relação aos equipamentos de produção e de processamento que fazem uso do efeito centrífugo para aumento da eficiência da produção, como hidrociclones, centrífugas, flotadores centrífugos, dentre outros.[0076] Thus, it is possible to cause a controllable angular velocity w to be communicated to the scale particle flowing in the capillary tube 1, giving it the centrifugal force component that is not found in prior art tube blocking apparatus. In this way, the invention makes it possible to realistically reproduce in the laboratory what is observed in the field, especially in relation to production and processing equipment that makes use of the centrifugal effect to increase production efficiency, such as hydrocyclones, centrifuges, centrifugal floaters, among others.

[0077] Ao sair do bocal de entrada 3 a partícula de incrustação entrará na câmara de entrada da salmoura 5. Este reservatório deve ter um volume mínimo, pois o objetivo principal é que a partícula atinja o mais rápido possível a extremidade de entrada 14 do tubo capilar 1.[0077] Upon leaving the inlet nozzle 3, the scale particle will enter the brine inlet chamber 5. This reservoir must have a minimum volume, as the main objective is for the particle to reach the inlet end 14 of the capillary tube 1.

[0078] Ao entrar no tubo capilar 1 em forma de bobina, a partícula experimentará dois componentes de força centrífuga: G’ - proporcionado pela própria curvatura da bobina; e G’’ - proporcionado pela ação do eixo rotativo 10, que estará se movendo de forma solidária ao cilindro interno rotativo 9, que por sua vez estará comunicando sua rotação à bobina do tubo capilar 1.[0078] Upon entering the capillary tube 1 in the form of a coil, the particle will experience two components of centrifugal force: G’ - provided by the curvature of the coil itself; and G’’ - provided by the action of the rotating axis 10, which will be moving in solidarity with the internal rotating cylinder 9, which in turn will be communicating its rotation to the capillary tube coil 1.

[0079] As figuras 5a e 5b ilustram respectivamente o balanço de forças em uma partícula no interior de um tubo capilar 1 convencional do estado da técnica, e de um tubo capilar 1 como descrito pela presente invenção. Nessas figuras, é possível observar mais claramente o descrito no parágrafo anterior.[0079] Figures 5a and 5b respectively illustrate the balance of forces on a particle inside a conventional capillary tube 1 of the prior art, and a capillary tube 1 as described by the present invention. In these figures, it is possible to see more clearly what was described in the previous paragraph.

[0080] Na configuração preferencial adotada, a câmara de entrada 5 da salmoura é contido pelas paredes do envoltório hermético 7 fixo, pelo mancal 12a,12b do cilindro interno rotativo 9 e por uma tampa 8 do envoltório hermético 7 fixo. Quando essa tampa for adotada, ela poderá ser rosqueada ao envoltório hermético 7 fixo.[0080] In the preferred configuration adopted, the brine inlet chamber 5 is contained by the walls of the fixed hermetic envelope 7, by the bearing 12a, 12b of the rotating internal cylinder 9 and by a cover 8 of the fixed hermetic envelope 7. When this cap is adopted, it can be screwed onto the fixed hermetic casing 7.

[0081] Nessa configuração, quando o envoltório hermético 7 fixo compreender uma tampa 8 em uma das extremidades, a montagem do aparato poderá ser realizada através desta abertura, de modo que o fechamento da tampa representaria o fechamento hermético 7 do envoltório.[0081] In this configuration, when the fixed hermetic envelope 7 comprises a lid 8 at one end, the assembly of the apparatus can be carried out through this opening, so that the closure of the lid would represent the hermetic closure 7 of the envelope.

[0082] Em adição, os elastômeros 13a,13b posicionados entre o cilindro rotativo 9 e seu mancal 12a,12b, abraçando a porção de tubo capilar 1 com a qual está em contato, compreendem uma espessura levemente maior que o diâmetro externo do tubo capilar 1.[0082] In addition, the elastomers 13a,13b positioned between the rotating cylinder 9 and its bearing 12a,12b, embracing the capillary tube portion 1 with which it is in contact, comprise a thickness slightly greater than the external diameter of the capillary tube 1.

[0083] Observando a figura 4b, notamos que, na verdade, o tubo capilar 1 deve atravessar o elastômero. Ou seja, além da vedação, estes elastômeros têm a função de prover, para seu mancal 11,12a,12b, uma superfície de contato perfeitamente circular, sem constringir o diâmetro do tubo capilar 1.[0083] Observing figure 4b, we note that, in fact, capillary tube 1 must pass through the elastomer. In other words, in addition to sealing, these elastomers have the function of providing, for their bearing 11,12a,12b, a perfectly circular contact surface, without constricting the diameter of the capillary tube 1.

[0084] As partículas de incrustação que percorrerem todo o comprimento do tubo capilar 1, sem aderir às paredes deste tubo por ação da força centrífuga, se movem desde a saída 15 do tubo capilar 1 até a câmara de saída da salmoura 6 e são conduzidas, novamente por advecção do escoamento, até o bocal de saída da salmoura incrustante 4, deixando o dispositivo e se dirigindo com a salmoura 1a para o banho de resfriamento 1g.[0084] The scale particles that travel the entire length of the capillary tube 1, without adhering to the walls of this tube due to the action of centrifugal force, move from the outlet 15 of the capillary tube 1 to the brine outlet chamber 6 and are conducted , again by advection of the flow, up to the fouling brine outlet nozzle 4, leaving the device and heading with the brine 1a to the cooling bath 1g.

[0085] Pelas mesmas razões citadas anteriormente para a câmara de entrada 5 da salmoura, a câmara de saída 6 da salmoura deve ter o menor volume possível.[0085] For the same reasons mentioned above for the brine inlet chamber 5, the brine outlet chamber 6 must have the smallest volume possible.

[0086] O objetivo do teste, no qual o aparato da presente invenção é aplicado, é medir a pressão diferencial da salmoura entre a entrada 14 do tubo capilar 1 e a saída 15 do mesmo, para diferentes valores da força centrífuga correspondentes aos diferentes equipamentos de campo. Seu aumento súbito indicaria o instante de oclusão do canal de escoamento, formada pela adesão das partículas de incrustação às paredes do tubo capilar 1.[0086] The objective of the test, in which the apparatus of the present invention is applied, is to measure the differential pressure of the brine between the inlet 14 of the capillary tube 1 and the outlet 15 thereof, for different values of the centrifugal force corresponding to the different equipment field. Its sudden increase would indicate the instant of occlusion of the flow channel, formed by the adhesion of scale particles to the walls of capillary tube 1.

[0087] Assim, como há dificuldades práticas de medir a pressão exatamente nesses pontos (entrada 14 e saída 15 do tubo capilar 1), a invenção prevê que medidores de pressão 1d sejam instalados junto aos bocais de entrada 3 e saída 4 da salmoura.[0087] Thus, as there are practical difficulties in measuring the pressure exactly at these points (inlet 14 and outlet 15 of the capillary tube 1), the invention provides for pressure gauges 1d to be installed next to the brine inlet 3 and outlet 4 nozzles.

[0088] Assim, mantendo-se os volumes dos reservatórios de entrada 5 e saída 6 da salmoura com os menores níveis possíveis, consegue-se diminuir a incerteza do ponto de pressão que queremos capturar.[0088] Thus, by keeping the volumes of the brine inlet 5 and outlet 6 reservoirs at the lowest possible levels, it is possible to reduce the uncertainty of the pressure point we want to capture.

[0089] Finalmente, apesar de o dispositivo ser posicionado no interior de um forno de temperatura constante (conforme figura 1), sensores de temperatura também são posicionados junto aos bocais de entrada 3 e saída 4 da salmoura. Essa característica opcional pode ser adotada caso haja suspeita de que a alta rotação do eixo aumentará a temperatura da salmoura no interior do dispositivo.[0089] Finally, although the device is positioned inside a constant temperature oven (as shown in figure 1), temperature sensors are also positioned next to the brine inlet 3 and outlet 4 nozzles. This optional feature can be adopted if it is suspected that high shaft rotation will increase the temperature of the brine inside the device.

[0090] Assim, a invenção provê um aparato de bloqueio de tubos compreendendo um tubo capilar 1 rotacional em forma de bobina capaz de girar em torno de seu eixo longitudinal. Ressalta-se que a concretização descrita representa apenas uma das possibilidades, de modo que diversos meios para se prover um tubo capilar 1 capaz de girar em torno de seu eixo longitudinal pode ser utilizado.[0090] Thus, the invention provides a tube blocking apparatus comprising a rotational coil-shaped capillary tube 1 capable of rotating around its longitudinal axis. It should be noted that the described embodiment represents only one of the possibilities, so that various means for providing a capillary tube 1 capable of rotating around its longitudinal axis can be used.

[0091] A seguir, será discorrido sobre a modificação da dinâmica do escoamento no tubo capilar 1 devido à invenção descrita, ou seja, devido à inserção de um eixo rotativo no aparato de bloqueio de tubos.[0091] Next, the modification of the flow dynamics in the capillary tube 1 due to the described invention will be discussed, that is, due to the insertion of a rotating axis in the tube blocking apparatus.

[0092] A inserção de um eixo rotativo modifica sobremaneira a dinâmica do escoamento das partículas de incrustação.[0092] The insertion of a rotating axis greatly modifies the flow dynamics of scale particles.

[0093] A figura 6 ilustra, em termos de vetores velocidade, de que forma o escoamento no tubo capilar 1 é modificado pelo uso do aparato de bloqueio de tubos da presente invenção, quando 0°<θ<90°.[0093] Figure 6 illustrates, in terms of velocity vectors, how the flow in capillary tube 1 is modified by the use of the tube blocking apparatus of the present invention, when 0°<θ<90°.

[0094] Em tal figura, observa-se um eixo de referência nãoinercial que acompanha o deslocamento de uma partícula de incrustação que se move com a salmoura. A velocidade local também foi decomposta devido à rotação do eixo (wr) nas suas componentes longitudinal (wr.senθ) e transversal (wr.cosθ) ao tubo capilar 1.[0094] In such a figure, a non-inertial reference axis is observed that follows the displacement of a scale particle that moves with the brine. The local velocity was also decomposed due to the rotation of the axis (wr) into its longitudinal (wr.sinθ) and transverse (wr.cosθ) components to capillary tube 1.

[0095] A figura 7 ilustra a componente de velocidade em uma partícula dentro do tubo capilar 1 em um dispositivo como o descrito pela presente invenção.[0095] Figure 7 illustrates the velocity component in a particle within the capillary tube 1 in a device such as that described by the present invention.

[0096] A componente transversal, devido à rotação do eixo, Vz = wr.cosθ, tenderá apenas a empurrar para a lateral da parede as partículas de incrustação, sem modificar o escoamento principal da salmoura.[0096] The transverse component, due to the rotation of the axis, Vz = wr.cosθ, will only tend to push the scale particles to the side of the wall, without modifying the main flow of the brine.

[0097] Já a componente longitudinal, devida à rotação do eixo, wr.senθ, deve ser adicionada vetorialmente à componente longitudinal devido à diferença de pressão original do escoamento (Q/A) resultando em Vx=(Q/A)+wr.senθ e modificando o escoamento principal da salmoura.[0097] The longitudinal component, due to the rotation of the axis, wr.sinθ, must be added vectorially to the longitudinal component due to the original flow pressure difference (Q/A) resulting in Vx=(Q/A)+wr. sinθ and modifying the main brine flow.

[0098] É importante pontuar aqui que o número de Reynolds (Re=pDVx/μ) obtido pelo dispositivo da presente invenção, em comparação com o número de Reynolds obtido pelo tubo capilar 1 sem giro, diferencia-se pela parcela aditiva de wr.senθ.[0098] It is important to point out here that the Reynolds number (Re=pDVx/μ) obtained by the device of the present invention, in comparison with the Reynolds number obtained by the capillary tube 1 without rotation, differs by the additive portion of wr. sinθ.

[0099] Em outras palavras, mantendo-se a mesma configuração geométrica do tubo capilar 1, em forma de bobina, só é possível que ambos os números de Reynolds sejam iguais se e somente se w=0.[0099] In other words, maintaining the same geometric configuration of capillary tube 1, in the form of a coil, it is only possible for both Reynolds numbers to be equal if and only if w=0.

[0100] Por outro lado, a componente de velocidade, aquela que promove a segregação de partículas sólidas num meio fluido pela ação do campo centrífugo que as envolve, pode ser definida como: onde Vy é uma função da diferença de densidades entre partícula de incrustação e salmoura (Δp), do quadrado do diâmetro equivalente da partícula de incrustação (d), da viscosidade da salmoura (μ), e da soma das duas componentes da aceleração centrífuga que atuam sobre a partícula: aquela devida à curvatura própria do escoamento ((1/r)(Q/A)2); e aquela devida à rotação do eixo ((ω2r).[0100] On the other hand, the velocity component, the one that promotes the segregation of solid particles in a fluid medium through the action of the centrifugal field that surrounds them, can be defined as: where Vy is a function of the difference in densities between scale particle and brine (Δp), the square of the equivalent diameter of the scale particle (d), the viscosity of the brine (μ), and the sum of the two components of the centrifugal acceleration that act on the particle: that due to the curvature of the flow ((1/r)(Q/A)2); and that due to the rotation of the axis ((ω2r).

[0101] A configuração geométrica do dispositivo da presente invenção, para 0°<θ<90°, permite, por um lado, incrementar a velocidade terminal de segregação das partículas de incrustação pela ação da velocidade angular w. Porém, não permite afirmar que ambos os experimentos (com e sem giro) possuem exatamente o mesmo número de Reynolds. Para conseguir esta similaridade hidrodinâmica específica, devemos fazer com que wr.senθ=0. Ou seja, devemos construir um dispositivo onde θ = 0.[0101] The geometric configuration of the device of the present invention, for 0°<θ<90°, allows, on the one hand, to increase the terminal speed of segregation of scale particles through the action of the angular velocity w. However, it does not allow us to state that both experiments (with and without rotation) have exactly the same Reynolds number. To achieve this specific hydrodynamic similarity, we must let wr.sinθ=0. That is, we must build a device where θ = 0.

[0102] Assim, a figura 8 ilustra uma vista lateral de um dispositivo semelhante ao proposto pela presente invenção, no entanto, com θ=0.[0102] Thus, figure 8 illustrates a side view of a device similar to that proposed by the present invention, however, with θ=0.

[0103] Apenas duas diferenças surgem entre este dispositivo e aquele ilustrado na figura 3: o tubo capilar 1 é simplesmente sobreposto em linha reta ao longo do cilindro interno rotativo 9 (e não mais em forma de bobina); e o comprimento do tubo capilar 1 quando θ = 0 deve ser igual ao seu comprimento quando θ # 0.[0103] Only two differences arise between this device and the one illustrated in figure 3: the capillary tube 1 is simply superimposed in a straight line along the rotating internal cylinder 9 (and no longer in the form of a coil); and the length of capillary tube 1 when θ = 0 must be equal to its length when θ # 0.

[0104] A figura 9 ilustra uma partícula em um aparato como o ilustrado na figura 8, em que se observa a modificação da dinâmica do escoamento no tubo capilar 1 pela inserção de um eixo rotativo, para θ = 0, em que: Vz= ωr Vx=Q/A [0104] Figure 9 illustrates a particle in an apparatus such as the one illustrated in figure 8, in which the modification of the flow dynamics in capillary tube 1 is observed by the insertion of a rotating axis, for θ = 0, where: Vz= ωr Vx=Q/A

[0105] Nesse caso, vemos que a velocidade longitudinal ao tubo capilar 1 permanece a mesma nos dispositivos com e sem giro, implicando que com esta configuração geométrica obtemos exatamente o mesmo número de Reynolds. Também, notamos que a velocidade terminal de segregação das partículas de incrustação perde sua componente de aceleração devido ao escoamento curvo, mantendo apenas a componente devido à rotação do eixo: w2r.[0105] In this case, we see that the longitudinal velocity to capillary tube 1 remains the same in devices with and without rotation, implying that with this geometric configuration we obtain exactly the same Reynolds number. Also, we note that the terminal velocity of segregation of scale particles loses its acceleration component due to the curved flow, maintaining only the component due to the axis rotation: w2r.

[0106] A figura 10 ilustra um gráfico comparativo entre a razão de acelerações centrífugas proporcionadas pelo aparato de bloqueio de tubo da presente invenção em comparação com o convencional do estado da técnica e a velocidade angular do eixo de rotação.[0106] Figure 10 illustrates a comparative graph between the ratio of centrifugal accelerations provided by the tube blocking apparatus of the present invention compared to the conventional prior art and the angular speed of the rotation axis.

[0107] No gráfico ilustrado, Gc/w representa a aceleração centrífuga com giro de velocidade w (no dispositivo da presente invenção), e Gs/w representa a aceleração centrífuga sem giro algum (dispositivo convencional).[0107] In the illustrated graph, Gc/w represents the centrifugal acceleration with rotation speed w (in the device of the present invention), and Gs/w represents the centrifugal acceleration without any rotation (conventional device).

[0108] É importante notar que, para valores unitários de r (raio de giro), Q (vazão de salmoura) e A (área da seção transversal do tubo capilar 1), a razão de acelerações centrífugas varia com o quadrado da velocidade angular, ou seja: [0108] It is important to note that, for unit values of r (radius of gyration), Q (brine flow rate) and A (capillary tube 1 cross-sectional area), the ratio of centrifugal accelerations varies with the square of the angular velocity , i.e:

[0109] Este simples exercício teórico demonstra a importância da contribuição da força centrífuga no escoamento e, por conseguinte, na formação de incrustações.[0109] This simple theoretical exercise demonstrates the importance of the contribution of centrifugal force to the flow and, consequently, to the formation of scale.

[0110] Assim, fica claro que a invenção ora revelada e pleiteada conforme reivindicações a seguir, apresenta grande evolução com relação ao estado da técnica.[0110] Thus, it is clear that the invention now disclosed and claimed according to the following claims, presents great evolution in relation to the state of the art.

[0111] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.[0111] Numerous variations affecting the scope of protection of this application are permitted. In this way, the fact is reinforced that the present invention is not limited to the particular configurations/embodiments described above.

Claims

1. Tube blocking apparatus characterized by comprising a rotational coil-shaped capillary tube (1) adapted to rotate around its longitudinal axis.

2. Apparatus, according to claim 1, characterized by comprising at least one of: bottles for maintaining brine solutions (1a) containing cations associated with chloride, and anions associated with sodium; pumps (1b) adapted to pump the brine solutions; a heat source (1c); differential pressure detectors (1d); data recording equipment (1e); and a mixing chamber (1f).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the rotational capillary tube (1) is positioned between a mixing chamber (1f) and a cooling bath (1g) of the tube blocking apparatus.

4. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the capillary tube (1) comprises a rotational cylinder (9) fixedly connected to the internal region of the coil, wherein the rotational cylinder (9) comprises a rotating axis (10) coupled to one of its ends.

5. Apparatus, according to any one of claims 1 to 4, characterized by comprising a hermetic envelope (7), in which, internally to the hermetic envelope (7), the capillary tube (1) and the rotational cylinder (9) are positioned , wherein the hermetic envelope (7) comprises: a brine inlet chamber (5) in fluid communication with a fluid inlet end (14) of the capillary tube (1) and with a fouling brine inlet nozzle (3 ); and a brine outlet chamber (6) in fluid communication with a fluid outlet end (15) of the capillary tube (1) and with a fouling brine outlet nozzle (4).

6. Apparatus, according to claim 5, characterized by comprising a first bearing (11) coupled to the rotating shaft (10), a second bearing (12a) coupled to a first end of the rotational cylinder (9), and a third bearing (12b) coupled to a second end of the rotational cylinder (9).

7. Apparatus, according to claims 5 and 6, characterized in that the bearings (11,12a,12b) comprise elastomers adapted to provide sealing with the elements to which they are connected.

8. Apparatus, according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the brine inlet chamber (5) is formed by the walls of the fixed hermetic envelope (7), by the bearing (12a, 12b) of the rotating internal cylinder ( 9) and by a lid (8) of the fixed hermetic envelope (7).

9. Apparatus, according to any one of claims 1 to 8, characterized by comprising elastomers (13a,13b) positioned between the rotating cylinder (9) and its bearing (12a,12b), surrounding the capillary tube portion (1) with which it is in contact, where the elastomers (13) comprise a thickness greater than the external diameter of the capillary tube (1).

10. Apparatus, according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises pressure gauges (1d) installed next to the brine inlet (3) and outlet (4) nozzles.

11. Apparatus according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it is positioned inside a constant temperature oven.

12. Apparatus, according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises temperature sensors positioned next to the brine inlet (3) and outlet (4) nozzles.