BR102021025695A2 - Dispositivo anti-incrustante - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um Dispositivo magnético anti-incrustante acoplável ao redor de tubulações com fluxo de fluido no interior, compreendendo um tubo externo; e uma pluralidade de arranjos magnéticos, em que cada arranjo magnético é formado por um suporte cilíndrico e uma pluralidade de ímãs dispostos circunferencialmente no suporte cilíndrico; a pluralidade de arranjos magnéticos compreendendo uma sequência de arranjos magnéticos dispostos lado a lado é acoplável longitudinalmente ao redor da tubulação em um arranjo axissimétrico, formando pelo menos um plano de concentração de campo magnético; em cada extremidade do arranjo axissimétrico são posicionados um espaçador e um amortecedor, e o tubo externo envolve o arranjo axissimétrico. A aplicação de uma elevada densidade de fluxo magnético ortogonal à velocidade do fluido a ser tratado inibe a formação de incrustação na parede interna de tubulações e reduz a incrustação nos equipamentos a montante deste.

Description

DISPOSITIVO ANTI-INCRUSTANTE CAMPO DE APLICAÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo e equipamento tubular que, por meio da concentração do fluxo magnético em seu interior, elevando a densidade de fluxo magnético a um nível adequado, inibe a formação de incrustação na parede interna de tubulações e reduz a incrustação nos equipamentos (válvulas, conexões, etc.) a montante deste. O dispositivo aqui descrito pode ser instalado em qualquer tubulação utilizada para o transporte de fluidos, incluindo tubulações submarinas de poços de petróleo. Estes fluidos podem ser óleos, lubrificantes, gases, vapores, água, petróleo ou líquidos em geral.

Descrição do Estado da Técnica

[0002] A incrustação é um problema comum em muitas indústrias, sendo extremamente presentes em equipamentos onde a pressão e/ou temperatura não é/são constantes, como trocadores de calor, válvulas, caldeiras, e torres de resfriamento. Problemas relacionados à formação de incrustações também atingem a indústria de óleo e gás, principalmente em tubulações utilizadas para a extração de óleo, demandando intervenções em poços, gerando paradas recorrentes e, consequentemente, levando a grandes custos. As estratégias tradicionais de prevenção da formação de incrustações consistem na injeção contínua de produtos químicos, muitos de alto custo, impacto ambiental e muitas vezes de eficiência limitada. Desse modo, têm sido buscadas alternativas para prevenção de incrustação. Uma estratégia para tal é a utilização de dispositivos magnéticos.

[0003] O tratamento magnético é uma alternativa interessante para o combate da incrustação principalmente quando são empregados ímãs permanentes como fontes geradoras do fluxo magnético. Dessa forma a tecnologia tem a vantagem de ser passiva, ou seja, sem a necessidade de ativação, seja por potência elétrica ou por pressão hidráulica.

[0004] O documento do estado da técnica PI0901552-3 também descreve um dispositivo magneto-hidrodinâmico para combater a deposição de minerais sólidos inorgânicos que formam deposições e incrustações em colunas de petróleo. Entretanto, se trata de um dispositivo intrusivo, o fluido passa entre os ímãs, o que torna sua aplicação na indústria petrolífera limitada (por exemplo, em águas profundas). Além disso, dispositivos intrusivos podem reduzir o fluxo do fluido. Uma das vantagens do dispositivo da presente invenção quanto à sua utilização na indústria petrolífera, é o fato de ser não intrusivo, possibilitando seu uso em ambientes hostis e de difícil acesso sem reduzir o fluxo de óleo.

[0005] O dispositivo da patente PI 1104037-8 tem a finalidade de promover um campo magnético no interior da tubulação por onde escoa determinado fluido. Para isso, os ímãs são posicionados em volta de uma tubulação já existente. Além de exigir um processo de instalação não usual e aumentar o diâmetro externo da tubulação, a utilização destes dispositivos no setor petrolífero enfrenta outro grande problema. A maior parte da tubulação da indústria petrolífera é composta por materiais ferromagnéticos, o que reduz ou anula a intensidade do campo magnético gerado no interior da tubulação e, portanto, diminui ou anula também a efetividade do tratamento. Ao contrário, o dispositivo da presente invenção pode ser utilizado como parte integrante da coluna de produção (ou tubulação do fluido) sem qualquer impacto no procedimento usual de instalação. Além disso, o dispositivo é fabricado em material que não reduz o campo magnético gerado pelos ímãs.

[0006] A patente PI 1003774-8 também descreve aperfeiçoamentos em dispositivos magnéticos anti-incrustante para tubulações de transporte de fluidos. Entretanto, pouco é descrito sobre os aperfeiçoamentos mecânicos do dispositivo que fornecem robustez ao sistema. Ao contrário, a presente invenção detalha o arranjo mecânico que permite o posicionamento dos ímãs e aumenta a robustez do sistema para ser aplicado em ambientes de alta pressão e temperatura (como poços de petróleo marítimos). Além disso, a presente invenção também fornece diferentes arranjos magnéticos possíveis de serem utilizados no dispositivo, permitindo a concentração de campo magnético não apenas na seção central, mas também em diversas seções ao longo do dispositivo.

[0007] Apesar de já serem conhecidos diferentes dispositivos magnéticos para inibir a incrustação dentro de tubulações, não há no estado da técnica nenhum sistema adequado para a aplicação desse tratamento na prevenção de incrustações nas tubulações submarinas do setor petrolífero. A presente invenção trata de um dispositivo magnético passivo, não intrusivo e que pode ser instalado como parte integrante da coluna de produção.

[0008] O dispositivo aqui apresentado e descrito tem o ineditismo de utilizar uma topologia axissimétrica, permitindo sua instalação nas paredes das tubulações, e utiliza uma topologia de concentração do fluxo magnético que permite atingir níveis mais elevados de densidade de fluxo magnético no interior da tubulação onde passa o fluido a ser tratado.

Objetivos da Invenção

[0009] Um primeiro objetivo da invenção é de proporcionar um dispositivo e equipamento tubular capaz de, por meio da geração de elevado nível de densidade de fluxo magnético, inibir a formação de incrustação na parede interna das tubulações. O dispositivo aqui descrito pode ser instalado em qualquer tubulação utilizada para o transporte de fluidos, incluindo tubulações submarinas de poços de petróleo. Estes fluidos podem ser óleos, lubrificantes, gases, vapores, água, petróleo ou líquidos em geral.

Breve Descrição da Invenção

[0010] Os objetivos da invenção são alcançados por meio de um dispositivo magnético anti-incrustante compreendendo um arranjo magnético axissimétrico confinado entre um tubo interno não ferromagnético com fluxo de fluido no interior, um tubo externo disposto concentricamente ao tubo interno, e dois elementos de transição de diâmetro, cada um em uma extremidade dos tubos externo e interno; em que o arranjo magnético é formado por pelo menos uma seção de arranjo compreendendo uma pluralidade de ímãs permanentes dispostos circunferencialmente em um suporte cilíndrico não ferromagnético; sendo que o arranjo magnético apresenta pelo menos um plano de concentração da densidade do fluxo magnético com direção perpendicular ao fluxo do fluido.

[0011] O tubo interno possui um diâmetro externo menor (OD) do que o diâmetro interno (ID) dos suportes cilíndricos dos arranjos magnéticos, de modo que os suportes cilíndricos sejam encaixados no exterior desse tubo interno.

[0012] O tubo externo é tubo concêntrico ao tubo interno, mas de diâmetro interno (ID) maior que o diâmetro externo (OD) do tubo interno, de forma que a diferença entre o ID do tubo externo e o OD do tubo interno seja suficiente para permitir o alojamento dos arranjos magnéticos. O diâmetro interno (ID) do tubo externo é, portanto, maior do que o diâmetro externo (OD) dos suportes cilíndricos dos arranjos magnéticos. O tubo externo pode possuir aberturas de equalização de pressão que podem ser em forma de orifícios redondos, rasgos, janelas ou qualquer formato que permita a equalização da pressão. Os tubos interno e externo e os elementos de transição de diâmetro (por exemplo, conexões crossover) são constituídos de um material que possui uma permeabilidade magnética relativa menor que ou próxima a 1, preferivelmente entre 0,99 e 1,01. Além disso, os tubos interno e externo e os elementos de transição de diâmetro são constituídos de Ligas de Níquel (Inconel 718, 625), Ligas de Alumínio, Aços Austeníticos, Aços Duplex, ou Aços Super-Duplex.

[0013] Preferivelmente, os tubos interno e externo e os elementos de transição de diâmetro são constituídos de Inconel 718.

[0014] O dispositivo magnético anti-incrustante pode compreender pelo menos um amortecedor no espaço confinado entre o elemento tubular interno, o elemento tubular externo e os dois elementos de transição de diâmetro. O Dispositivo magnético anti-incrustante pode compreender também pelo menos um espaçador no espaço confinado entre o elemento tubular interno, o elemento tubular externo e os dois elementos de transição de diâmetro. Preferivelmente há um espaçador e um amortecedor em cada lado do arranjo magnético, mas pode-se usar apenas um amortecedor no dispositivo, o qual não necessariamente fica disposto na sua extremidade. Preferivelmente, os espaçadores ficam dispostos entre os suportes de ímãs e o amortecedor. Os espaçadores são, preferivelmente, feitos de borracha nitrílica.

[0015] Os ímãs utilizados são do tipo Ímãs de Alta Energia, que por sua vez possuem campo magnético adequado e constante e estão confinados entre a parede externa da tubulação com fluxo de fluido no interior e a parede interna do tubo externo, em uma topologia axissimética que permite a concentração do fluxo magnético no interior do tubo interno. Preferivelmente, os ímãs dispostos no arranjo magnético são ímãs permanentes de NdFeB.

[0016] O arranjo magnético inédito desenvolvido para o dispositivo da presente invenção permite atingir níveis mais elevados de densidade de fluxo magnético no interior do tubo interno e, portanto, viabiliza e aumenta a eficácia do tratamento magnético.

[0017] O arranjo axissimétrico pode compreender pelo menos uma seção de arranjo magnético perpendicular com ímãs cujos polos magnéticos são orientados perpendicularmente à parede da tubulação com fluxo de fluido no interior, e pelo menos uma seção de arranjo magnético paralelo com ímãs cujos polos magnéticos são orientados paralelamente à parede da tubulação com fluxo de fluido no interior.

[0018] A seção de arranjo magnético perpendicular compreende um primeiro segmento contendo metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados na direção centrípeta, e um segundo segmento contendo a outra metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados na direção centrífuga. A seção de arranjo magnético paralelo compreende um primeiro segmento contendo metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados em um primeiro sentido paralelamente ao tubo e no mesmo sentido do fluxo do fluido, e um segundo segmento contendo a outra metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados em um segundo sentido oposto ao primeiro, e nestes sempre paralelamente ao tubo.

[0019] De acordo com a invenção, o arranjo axissimétrico pode compreender uma pluralidade de seções de arranjo magnético perpendicular e uma pluralidade de seções de arranjo magnético paralelo dispostas alternadamente uma com a outra, sendo que nas duas extremidades são dispostos arranjos paralelos.

[0020] De acordo com outra modalidade da invenção, o arranjo axissimétrico compreende uma pluralidade de seções de arranjo magnético perpendicular e uma pluralidade de seções de arranjo magnético paralelo dispostas alternadamente uma com a outra, sendo que nas duas extremidades do arranjo axissimétrico são dispostas seções de arranjo magnético perpendicular.

[0021] No arranjo axissimétrico, os arranjos magnéticos perpendiculares podem ser dispostos alternadamente com orientações de polos em direções opostas, e os arranjo magnéticos paralelos podem ser dispostos alternadamente com orientações de polos em direções opostas.

[0022] Nas modalidades da invenção em que são usadas seções de arranjo magnético perpendicular alternadas com seções de arranjo paralelo, são formados diversos planos de concentração de campo magnético, sendo um em cada região correspondente a um arranjo perpendicular.

[0023] Ainda de acordo com outra modalidade da invenção, o arranjo axissimétrico compreende uma ou diversas seções de arranjo magnético perpendicular na porção central, e uma pluralidade de seções de arranjo magnético paralelo dispostas em cada um dos lados da pelo menos uma seção de arranjo magnético perpendicular central, sendo que as seções de arranjo magnético paralelo dispostas adjacentes possuem a mesma orientação de polos. Nessa modalidade, o plano de concentração de campo magnético formado apresenta uma maior concentração magnética na porção central do que nas modalidades anteriormente descritas.

[0024] São ainda utilizados conectores, os quais consistem em quaisquer elementos destinados a unir as extremidades do segmento da tubulação onde está acoplado o Dispositivo magnético anti-incrustante ao restante da tubulação do sistema onde o dispositivo deve ser instalado, permitindo a passagem do fluido a ser tratado pela região de concentração de fluxo magnético. Exemplos de possíveis conectores são flanges, crossovers, conexões rosqueadas, e conexões soldadas. Portanto, não há necessidade de se utilizar conexões soldadas dentro do dispositivo anti-incrustante, o que simplifica a montagem do dispositivo antiincrustrante nas tubulações. A eliminação de conexões soldadas melhora o desempenho do dispositivo anti-incrustrante, uma vez que soldas podem prejudicar o funcionamento dos ímãs.

[0025] O dispositivo pode compreender ainda pelo menos um mecanismo de proteção de cabeamentos disposto sobre pelo menos o tubo externo e/ou sobre pelo menos um dos elementos de transição de diâmetro.

Breve Descrição das Figuras

[0026] Para melhor compreensão, as características e vantagens da presente invenção serão apresentadas e descritas em conjunto com suas respectivas figuras, as quais ilustram algumas modalidades preferidas da invenção.

[0027] A figura 1 apresenta uma vista em perspectiva da seção transversal do dispositivo magnético de acordo com uma modalidade da invenção.

[0028] A figura 2 representa uma vista explodida em perspectiva de seções de arranjo magnético usadas no arranjo do dispositivo magnético de acordo com a figura 1.

[0029] A figura 3 representa uma vista explodida em perspectiva de seções de arranjo magnético usadas no arranjo do dispositivo magnético de acordo com a figura 1 com setas identificando o fluxo magnético gerado por essas seções de arranjo magnético, mostrando o Efeito de Concentração de Fluxo Magnético

[0030] A figura 4 apresenta uma vista em perspectiva da seção transversal do dispositivo magnético com uma modalidade de arranjo magnético de acordo com a invenção com um plano de concentração magnética.

[0031] A figura 5 apresenta uma vista lateral da seção transversal do dispositivo magnético com uma modalidade de arranjo magnético de acordo com a invenção com três planos de concentração magnética.

[0032] A figura 6 apresenta uma vista lateral da seção transversal do dispositivo magnético com uma modalidade de arranjo magnético de acordo com a invenção com quatro planos de concentração magnética.

[0033] A figura 7 apresenta uma vista lateral do dispositivo magnético com aberturas de equalização de pressão.

[0034] A figura 8 apresenta uma vista lateral do dispositivo magnético com mecanismos de proteção de cabeamentos dispostos sobre o tubo externo.

Descrição Detalhada da Invenção

[0035] A figura 1 ilustra uma modalidade preferida do dispositivo magnético anti-incrustação, objeto da presente patente de invenção. O dispositivo compreende um arranjo magnético 10, confinado entre a parede externa de pelo menos um tubo interno com fluxo de fluido no interior 20 e a parede interna de um tubo externo 30. Cada extremidade do segmento de tubulação com fluxo de fluido no interior 20 onde está instalado o dispositivo magnético anti-incrustação ainda compreende um elemento de transição de diâmetro 40 que é adaptado para conectar esse dispositivo magnético a tubulações.

[0036] O tubo externo 30 protege o arranjo magnético de choques laterais e do desgaste durante a movimentação, instalação e utilização do dispositivo. Para aplicações do dispositivo em regiões de elevada pressão externa, o tubo externo 30 pode conter uma pluralidade de aberturas 31 distribuídas axial e radialmente de forma a permitir a equalização das pressões externa e interna, conforme ilustrado na figura 7. As aberturas podem ser em forma de orifícios redondos, rasgos, janelas ou qualquer formato que permita a equalização da pressão. Essa equalização reduz o risco de colapso do tubo externo 30 e, portanto de dano ao arranjo magnético 40.

[0037] Na figura 1 podem ainda ser vistos os elementos de transição de diâmetro 40 em cada extremidade do dispositivo de acordo com uma modalidade preferida da invenção. Nesse caso, os elementos de transição de diâmetro 40 utilizados foram os “crossovers”. Uma das extremidades do crossover está unida ao segmento da tubulação com fluxo de fluido 20 através de conexão rosqueada (previamente usinadas) ou através de solda, e a outra extremidade tem diâmetro compatível para ser unida ao restante da tubulação através de conexão rosqueada ou solda. Também podem ser utilizados outros elementos de transição de diâmetro, como flanges e acopladores (couplings, elbows, unions). Mesmo que necessário o uso de soldas nas extremidades dos elementos de transição de diâmetro para acoplamento no restante da tubulação, essas soldas ficam afastadas dos ímãs usados no dispositivo anti-incrustrante, evitando, assim, que elas interfiram nos efeitos magnéticos desses ímãs. Dentro do dispositivo antiincrustrante não são utilizadas soldas.

[0038] A escolha do material dos tubos interno 20 e externo 30, assim como dos elementos de transição de diâmetro 40 deve levar em consideração a sua permeabilidade magnética. Preferencialmente devem-se optar por materiais com permeabilidade magnética menores ou ligeiramente maiores que 1 e mais preferivelmente com permeabilidade magnética mir entre 0,99 e 1,01. Podem-se utilizar, por exemplo, ligas de Níquel (Inconel 718, 625), Ligas de Alumínio, Aços Austeníticos, Aços Duplex, ou Aços Super-Duplex, ligas de cobre, e alguns aços inoxidáveis, além de diversos polímeros. Também se deve levar em conta a temperatura e o ambiente de aplicação, bem com as propriedades mecânica e de resistência à corrosão requerida. Em uma modalidade preferida da invenção para aplicação em poço de petróleo submarino, o material utilizado pode ser o Inconel 718.

[0039] O dispositivo anti-incrustante pode ainda ser provido de pelo menos um mecanismo de proteção de cabeamentos 32 ilustrado na figura 8, o qual é preferivelmente na forma de uma canaleta que se estende ao longo de pelo menos parte da extensão do dispositivo, para proteção contra choques ou colisões de cabeamentos que sejam necessários à tubulação, como cabos de sensores de temperatura e pressão, ou para acionamento de válvulas, entre outros. Esses mecanismos de proteção de cabeamentos 32 podem ser inteiriços ou segmentados e podem ficar dispostos sobre o tubo externo e/ou sobre os elementos de transição de diâmetro 40.

[0040] O arranjo magnético 10 é formado por múltiplas seções de arranjos magnéticos distribuídas longitudinalmente ao redor do tubo interno com fluxo de fluido no interior 20. Cada seção 11 é composta por uma pluralidade de ímãs permanentes 12 fixados de forma radialmente distribuída em um suporte 13. Conforme ilustrado nas figuras 2 e 3, o arranjo magnético axissimétrico 10 compreende pelo menos uma seção de arranjo magnético perpendicular 50 com ímãs cujos polos magnéticos são orientados perpendicularmente à parede do tubo interno não ferromagnético 20, e pelo menos uma seção de arranjo magnético paralelo 51 com ímãs cujos polos magnéticos são orientados paralelamente à parede da tubulação com fluxo de fluido no interior. As seções de arranjo magnético mostradas nessas figuras compreendem quatorze ímãs, mas podem ser usados diferentes números de ímãs, preferivelmente em número par, como será explicado a seguir. As dimensões dos ímãs também podem variar de acordo com o projeto.

[0041] As seções do arranjo magnético podem ser configuradas de diferentes formas. Em uma forma, a seção pode ser na forma de um arranjo magnético perpendicular 50 que compreende um primeiro segmento contendo metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados na direção centrípeta, e um segundo segmento contendo a outra metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados na direção centrífuga. A seção também pode ser na forma de um arranjo magnético paralelo 12 que compreende um primeiro segmento contendo metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados em um primeiro sentido paralelamente ao tubo, e um segundo segmento contendo a outra metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados em um segundo sentido oposto ao primeiro, paralelamente ao tubo.

[0042] Conforme ilustrado pelo diagrama de setas da figura 3, o fluxo magnético entra pelo segundo segmento da seção de arranjo magnético perpendicular 50 e sai em direção às duas seções de arranjo magnético paralelas 52, por onde elas entram no segmento com ímãs cujos polos são orientados em afastamento da seção de arranjo magnético perpendicular 50. O fluxo magnético, então, retorna de cada uma das seções de arranjo magnético paralelas 51 para a seção de arranjo magnético perpendicular 50 através dos segmentos com ímãs cujos polos são orientados em direção à seção de arranjo magnético perpendicular 50, entrando nesta última pelo segmento onde todos os polos são orientados na direção centrípeta, garantindo a concentração de densidade de fluxo magnético dentro dessa seção de arranjo magnético perpendicular 50.

[0043] Na modalidade representada pela figura 4, podem ser vistas três seções 11 de arranjos por ímãs, sendo uma seção de arranjo magnético perpendicular 50 com uma seção de arranjo magnético paralelo 51 e cada lado. No entanto, é importante ressaltar que para cada dispositivo, de acordo com sua aplicação e peculiaridades, poderá ser utilizado um arranjo magnético 10 diferente, no que diz respeito à quantidade e a dimensões das seções 50 e 51 e à quantidade e a dimensões dos ímãs.

[0044] A figura 5 ilustra um corte longitudinal do dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção, onde as setas indicam a direção do polo dos ímãs 12. Considerando essa direção, o arranjo magnético pode ser dividido em três setores: três setores diametrais na forma de seções de arranjo magnético perpendicular 50 e dois setores laterais na forma de seções de arranjos magnéticos paralelos 51. Como pode ser visto, a direção do polo dos ímãs 12 dos setores laterais dos arranjos magnéticos paralelos 51 são opostas e estão perpendiculares à direção dos polos dos ímãs 12 do setor diametral em forma de arranjo magnético perpendicular 50. Dessa forma, a densidade de fluxo magnético é amplificada na região central do dispositivo e nas extremidades pelo efeito dos setores laterais 51 que comprimem o fluxo magnético nos setores diametrais 50, forçando que nestas regiões exista um intenso fluxo magnético atravessando a tubulação no sentido diametral (deste fato deriva o seu nome - Setor Diametral). Cria-se, então, uma região onde tem a ortogonalidade entre a Densidade de Fluxo Magnético e a Velocidade do fluido e suas partículas gerando sobre estas partículas o efeito anti-incrustante. Este efeito ocorre preponderantemente no setor diametral mas ocorre também ao longo do eixo do dispositivo de acordo com detalhes do dimensionamento deste. Os diferentes fluxos magnéticos gerados no interior do segmento de tubulação com fluxo de fluido colocam as partículas do fluido em fase e contrafase fluindo no sentido do fluxo, o que já reduz a adesão das partículas na parede da tubulação. Além disso, esse efeito magnético também contribui para a formação de cristais com menor adesão (por exemplo, aragonita e vaterita) do que cristais como calcita (no caso de carbonato de cálcio), melhorando ainda mais o desempenho de prevenção de incrustações do dispositivo magnético de acordo com a invenção.

[0045] Assim como apresentado na figura 6, a direção do polo dos ímãs 12 dos arranjos magnéticos paralelos 51 é oposta e está perpendicular à direção dos polos dos ímãs 12 do arranjo magnético perpendicular 50. Dessa forma, a densidade de fluxo magnético é concentrada no setor diametral correspondente ao arranjo magnético perpendicular 50 do dispositivo.

[0046] A escolha da direção dos polos de cada ímã 12 em cada seção 11 é feita de forma a se obter o efeito de concentração do fluxo magnético já descrito, onde os ímãs 12 dos setores laterais contendo arranjos magnéticos paralelos 51 comprimem o fluxo magnético no setor diametral contendo o arranjo magnético perpendicular 50. Esse efeito é alcançado arranjando os ímãs 12 em um padrão específico similar ao arranjo Halbach, mas em uma inédita configuração axissimétrica. Para uma melhor visualização desse arranjo com as polaridades dos ímãs, a figura 7 mostra o arranjo magnético perpendicular 50 do setor diametral e os arranjos magnéticos paralelos das duas seções laterais 11 adjacentes ao setor diametral 50 (um de cada lado do setor diametral) em uma vista explodida, e sem os suportes.

[0047] É também um fator determinante para a eficiência do dispositivo a escolha do material dos ímãs permanentes 12. Visando obter um valor elevado de densidade de fluxo magnético no interior do tubo interno 20, deve-se escolher o ímã 12 de maior energia adequado à temperatura de trabalho do dispositivo. Em uma modalidade preferida da invenção, são utilizados ímãs permanentes de NdFeB adequados à utilização em temperaturas de até 120°C.

[0048] É importante ressaltar novamente que diferentes disposições dos arranjos magnéticos podem ser utilizadas no dispositivo. Além de variações no número e nas dimensões de ímãs 12 de cada seção 11 também é possível variar as dimensões e o número de arranjos magnéticos por setores diametral 50 e laterais 51, 52. Além disso, a concentração de fluxo magnético pode se dar também em diferentes posições ao longo do dispositivo e inclusive possuir mais de uma seção de arranjo magnético perpendicular de setor diametral 50 no mesmo dispositivo. Conforme mostrado na figura 5 pode-se utilizar uma topologia com três seções diametrais com arranjos magnéticos perpendiculares 50, ou ainda conforme mostrado na figura 6, uma topologia com quatro seções diametrais com arranjos magnéticos perpendiculares 50, podendo seguir com variantes aumentando o número de seções diametrais com arranjos magnéticos perpendiculares 50, seguindo a topologia apresentada.

[0049] E ainda dentro das variantes que a topologia do dispositivo pode assumir, pode-se utilizar nos extremos do arranjo magnético 10 setores diametrais com seções de arranjos magnéticos perpendiculares de reforço 52, conforme mostrado na figura 6, que em certas condições de dimensionamento do dispositivo visam reforçar o fluxo magnético nas extremidades do dispositivo.

[0050] Cabe também estabelecer que evidentemente, partindo da solução aqui proposta, podem-se conceber diversos dispositivos magnéticos anti-incrustantes semelhantes a este aqui descrito, diferindo apenas no que concerne às formas, dimensões (diâmetro, comprimento, espessura de parede dos elementos), número de arranjos polares e seu posicionamento, materiais. Esses outros aspectos são de importância acessória e, portanto, devem permanecer ligados ao escopo protegido por essa patente de invenção.

Claims (16)

1. Dispositivo magnético anti-incrustante caracterizado pelo fato que compreende: um arranjo magnético (10) axissimétrico confinado entre um tubo interno não ferromagnético (20) com fluxo de fluido no interior, um tubo externo (30) disposto concentricamente ao tubo interno, e dois elementos de transição de diâmetro (40), cada um em uma extremidade dos tubos externo e interno; em que o arranjo magnético (10) é formado por pelo menos uma seção de arranjo compreendendo uma pluralidade de ímãs permanentes (12) dispostos circunferencialmente em um suporte cilíndrico não ferromagnético; sendo que o arranjo magnético (10) apresenta pelo menos um plano (50) de concentração da densidade do fluxo magnético com direção perpendicular ao fluxo do fluido.
2. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o arranjo axissimétrico (10) compreende pelo menos uma seção de arranjo magnético perpendicular (51) com ímãs cujos polos magnéticos são orientados perpendicularmente à parede do tubo interno não ferromagnético (20), e pelo menos uma seção de arranjo magnético paralelo (52) com ímãs cujos polos magnéticos são orientados paralelamente à parede da tubulação com fluxo de fluido no interior.
3. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um amortecedor (60) no espaço confinado entre o elemento tubular interno (20), o elemento tubular externo (30) e os dois elementos de transição de diâmetro (40).
4. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um espaçador (70) no espaço confinado entre o elemento tubular interno (20), o elemento tubular externo (30) e os dois elementos de transição de diâmetro (40).
5. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o espaçador é feito de borracha nitrílica.
6. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tubo externo possui aberturas de equalização de pressão (31).
7. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um mecanismo de proteção de cabeamentos (32) disposto sobre pelo menos um dentre o tubo externo e os elementos de transição de diâmetro (40).
8. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os tubos interno e externo e os elementos de transição de diâmetro (40) são constituídos de um material que possui uma permeabilidade magnética relativa entre 0,99 e 1,01.
9. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os tubos interno e externo e os elementos de transição de diâmetro (40) são constituídos de um dentre Ligas de Níquel (Inconel 718, 625), Ligas de Alumínio, Aços Austeníticos, Aços Duplex, ou Aços Super-Duplex.
10. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os ímãs dispostos no arranjo magnético são ímãs permanentes de NdFeB.
11. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o arranjo axissimétrico compreende uma pluralidade de seções de arranjos magnéticos perpendiculares (50) e uma pluralidade de seções de arranjos magnéticos paralelos (12) dispostos alternadamente um com o outro, sendo que nas duas extremidades são dispostos arranjos paralelos (12).
12. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 11, caracterizado pelo fato de que o arranjo axissimétrico compreende uma pluralidade de seções de arranjos magnéticos perpendiculares (50) e uma pluralidade de seções de arranjos magnéticos paralelos (12) dispostos alternadamente um com o outro, sendo que nas duas extremidades do arranjo axissimétrico são dispostas seções de arranjos magnéticos perpendiculares (50).
13. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 12, caracterizado pelo fato de que no arranjo axissimétrico as seções de arranjo magnético perpendicular (50) são dispostas alternadamente com orientações de polos em direções opostas, e as seções de arranjo magnético paralelo (50) são dispostas alternadamente com orientações de polos em direções opostas.
14. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 10, caracterizado pelo fato de que o arranjo axissimétrico compreende pelo menos uma seção de arranjo magnético perpendicular (50) na porção central, e uma pluralidade de seções de arranjos magnéticos paralelos (12) dispostas em cada um dos lados da pelo menos uma seção de arranjo magnético perpendicular (50), sendo que as seções de arranjos magnéticos paralelos (12) dispostas adjacentes possuem a mesma orientação de polos.
15. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os elementos de transição de diâmetro (40) são selecionados dentre flanges, crossovers, conexões rosqueadas, e conexões soldadas.
16. Dispositivo magnético anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a seção de arranjo magnético perpendicular (50) compreende um primeiro segmento contendo metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados na direção centrípeta, e um segundo segmento contendo a outra metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados na direção centrífuga; a seção de arranjo magnético paralelo (12) compreende um primeiro segmento contendo metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados em um primeiro sentido paralelamente ao tubo, e um segundo segmento contendo a outra metade dos ímãs, onde todos os polos são orientados em um segundo sentido oposto ao primeiro, paralelamente ao tubo.

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