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11. OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE DUTOS

Pedro Roncada Borges1

As atividades de operação de um sistema de dutos são de extrema importância para que sejam atingidos os resultados econômicos esperados para o empreendimento de sua construção, para a manutenção da qualidade dos produtos movimentados, para a garantia da segurança das instalações e das pessoas, envolvidas ou não com a sua operação, e para a preservação do meio ambiente da região atravessada pelo duto. O gerenciamento das atividades de operação de sistema de dutos tem que considerar estes objetivos e também o fator humano, altamente relevante, pois o resultado final alcançado depende do desempenho das pessoas que as executam. Neste capítulo, são descritos inicialmente os conceitos gerais de programação e execução das operações, sua função básica e organização, bem como o perfil das pessoas para atuar em cada atividade. Estas etapas são detalhadas para sistemas de dutos de transporte de líquidos, com ênfase em sistemas complexos de dutos que transportam mais de um produto, genericamente designados como polidutos, e para sistemas de dutos de transporte de gases, com ênfase no gás natural. Nessa descrição, são consideradas operações executadas fisicamente no campo e acompanhamento manual das operações por operadores especializados. Muitas das funções básicas, operações e acompanhamentos descritos são hoje executados automaticamente, ou em tempo real, em dutos operados através de sistema supervisório de controle e aquisição de dados (SCADA). A seguir, são mencionadas situações que podem retirar o duto de serviço por tempo considerável por bloqueio da sua operação: passagem de raspadores, ocorrência do efeito “tubo em U”, formação de bolsões de ar ou de depósitos de água no seu interior. São mostradas, também, as exigências mínimas para o condicionamento e a desativação de dutos e abordadas as perdas no transporte e armazenamento, além do gerenciamento do fator humano, com ênfase na redução de erros. 11.1 PROGRAMAÇÃO DAS OPERAÇÕES

Para a programação das operações de sistemas de dutos, devem ser respondidas as seguintes questões logísticas básicas:

O que...? - caracterização dos produtos a serem transportados, de suas propriedades e de eventuais incompatibilidades entre eles;

Quanto...? – definição das quantidades de cada produto a ser transportado; De quem...? - definição dos proprietários dos produtos e dos contratos de transporte que serão

atendidos; De onde...? - definição da origem de cada produto, caracterizando a instalação de produção e os

tanques que serão movimentados; Para onde...? - definição do destino de cada produto, caracterizando a instalação de recebimento e os

tanques que serão movimentados; Por onde...? - definição dos dutos e equipamentos que serão utilizados para a movimentação de cada

produto; e Quando...? - definição para cada produto da data e hora do início da expedição, do período de tempo de

sua movimentação, da data e hora do final de recebimento e da data e hora de cada mudança de tanque de expedição ou recebimento.

Em sistemas simples, a programação pode ser executada de forma descentralizada, com uma equipe mínima no escritório central e com equipes nas áreas operacionais principais para a programação de cada área. Suas principais vantagens são menor custo de comunicações e contato mais estreito entre as equipes de programação e operação. Sua principal desvantagem é o maior número de pessoas necessárias para todo o sistema, pois existirá duplicidade de funções nas equipes das áreas principais.

1 Eng. Metalurgista - Consultor em Transporte de Petróleo, Derivados e Gás Natural, [email protected]

Copyright (C) ABCM- Associação Brasileira de Engenharia e Ciencias Mecânicas Agradece-se a autorização de publicação.

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Entretanto, em sistemas complexos, a programação é normalmente centralizada, com uma equipe responsável por toda a programação do sistema, que recebe todas as solicitações de produtos e emite todas as ordens de movimentação. Suas maiores vantagens são a possibilidade de se ter no escritório central todas as informações do sistema, o menor número de pessoas na programação do sistema e a facilidade de coordenação e cooperação entre elas devido à proximidade. Sua principal desvantagem á a sua grande dependência de um bom sistema de comunicações com os vários pontos de operação, com o seu custo associado, para que as ordens de movimentação sejam cumpridas no momento exato. As principais características de um bom profissional para trabalhar na atividade de programação são:

Conhecimento físico e hidráulico do sistema e de suas limitações operacionais; Conhecimento de alternativas para atendimento de situações anormais ou de emergência; Conhecimento do mercado a ser atendido:

o Flutuações normais de demanda; o Flutuações sazonais de demanda; o Tendências de crescimento ou redução da demanda; o Exigências dos contratos de transporte;

Conhecimento das especificações dos produtos movimentados e das incompatibilidades entre eles; Capacidade de avaliar rapidamente novas situações provocadas por alterações nas condições de

contorno, principalmente em situações de emergência; Conhecimento dos custos envolvidos na operação do sistema e do valor econômico dos produtos

movimentados; Dinamismo e segurança; Facilidade de comunicação; Ética profissional; Ter a confiança das pessoas envolvidas nos diversos órgãos afetados pela operação;

Evidentemente, tais características só são conseguidas através da experiência, da vivência, da dedicação e de um demorado processo de treinamento. 11.2 EXECUÇÃO DA OPERAÇÃO Da mesma forma que a programação, a execução das operações pode ser centralizada ou descentralizada. A operação centralizada, geralmente, é adotada em sistemas com grande automação, enquanto a descentralizada é empregada em instalações com pouca ou nenhuma automação. São válidos os comentários sobre sistema de comunicações e pessoal feitos para a organização da programação.

Nos sistemas em que, pela sua complexidade, é necessário um sistema supervisório de controle e aquisição de dados (SCADA) é importante considerar os seguintes aspectos:

Confiabilidade e elevada disponibilidade do sistema através de técnicas de redundância de recursos com a dualização dos servidores e dos circuitos de comunicação de dados e voz do sistema, com o emprego da estratégia “hot stand-by”;

Confiabilidade e elevada disponibilidade quantitativa e qualitativa do sistema de alimentação elétrica; Emprego de estações de operação reservas (“Back-Up”) com esquema de comunicação preparado para

suporte da mesma em caso de perda parcial ou total da estação principal (por exemplo, em caso de incêndio):

o Sistema idêntico em outra localização, que pode ser usado para treinamento sem afetar a rotina das operações;

o Painéis adicionais em pontos operacionais que assumem a operação local; Prioridade de manutenção do sistema, em algumas organizações subordinada diretamente ao órgão de

operação; Uso de instrumentação confiável e de qualidade; Desenvolver nos operadores a confiança na instrumentação do sistema, evitando perda de tempo em

situações de emergência para confirmar no campo se o instrumento está correto, o que é essencial para a implantação da filosofia de segurança operacional do tipo: “NA DÚVIDA, PARE A OPERAÇÃO”;

Ajuste correto da sensibilidade do sistema de detecção de vazamentos, pois excesso de alarmes sem confirmação de vazamento real, insensibiliza os operadores a atuar quando um novo alarme ocorrer;


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Em sistemas com vários subsistemas, um operador só deve operar os subsistemas para os quais foi treinado e certificado;

Caso o sistema supervisório, normalmente localizado no escritório central, seja usado como elemento de “marketing”, os visitantes devem observar as operações em sala especial, separada da sala de controle por painel de vidro, para não perturbar a concentração dos operadores.

Em sistemas complexos, muitas vezes, existem mais de um órgão de uma mesma empresa ou mesmo órgãos de várias empresas envolvidos na sua operação. Nesses casos, é importante que cada interface operacional entre esses órgãos seja devidamente formalizada em procedimentos mútuos de operação que definam os procedimentos integrados para a execução das operações e em protocolos de responsabilidade que definam as responsabilidades operacionais de cada órgão envolvido. As principais funções do órgão que executa as operações são:

a) Quanto aos resultados:

Cumprir as movimentações de insumos, produtos intermediários ou finais, nos prazos, nas quantidades e na qualidade estipulados pela programação;

Manter os produtos transportados dentro de suas especificações, amostrando corretamente os produtos e armazenando de forma adequada as amostras-testemunho, devidamente etiquetadas, pelo período necessário. Controlar a mistura em linha de produtos básicos para atender diferentes especificações;

Controlar as quantidades de produtos existentes nos dutos, nos tanques de armazenamento e linhas internas, com acompanhamento das diferenças entre expedido e recebido em base mensal e anual, visando apurar eventuais perdas de produto;

Medir as movimentações internas e as entregas ou recebimento de produtos de terceiros, utilizando o equipamento correto e cuidando pela atualização das tabelas de arqueamento de tanques e calibração dos medidores em linha. Testemunhar a aferição ou calibração dos instrumentos de medição de terceiros quando forem usados na medição de faturamento dos produtos fornecidos ou recebidos;

Minimizar a perda de produtos, agindo prontamente quando da abertura de dispositivos de proteção contra pressão excessiva ou da detecção de vazamentos em linhas e tanques. Cuidar para o perfeito ajuste e funcionamento das válvulas de pressão e vácuo dos tanques de armazenamento. Operar adequadamente os sistemas de recuperação de gases de tanques de armazenamento e de recuperação de produto da água drenada de tanques, de tubovias e de canaletas;

Minimizar a contaminação entre os produtos, verificando a passagem de produtos em válvulas de bloqueio na conexão de linhas com produtos de diferentes especificações e executando corretamente as operações de corte e sangria em dutos que transportam mais de um produto;

Controlar o custo operacional do sistema e o consumo de energia e de combustíveis: o Atender ao regime horo-sazonal de demanda de energia elétrica; o Analisar as contas de fornecimento externo de energia elétrica, vapor, água e de

serviço de esgotos; o Acompanhar a eficiência do duto (aumento do fator de fricção por incrustações ou

depósitos de borras, depósitos de água ou bolsões de ar) visando determinar a necessidade de sua limpeza interna para redução do consumo de energia;

o Acompanhar a perda de pressão em filtros de linha visando determinar necessidade de sua limpeza interna para redução do consumo de energia;

o Acompanhar a perda de temperatura de dutos aquecidos visando determinar eventual deterioração do isolamento térmico;

o Evitar perdas de pressão excessivas em válvulas de controle de fluxo; o Controlar o uso e a eficácia de produtos redutores de atrito, de alto custo, utilizados

para aumento da capacidade de transporte do sistema;; Cuidar para que as instalações e equipamentos sejam mantidos em perfeitas condições de

operação, controlando o tempo de utilização dos equipamentos principais (bombas e compressores);

Obedecer aos limites contratuais de pressão, temperatura e vazão na entrega aos clientes;


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b) Quanto à segurança operacional: Manter o sistema dentro de seus limites operacionais de pressão, temperatura e vazão; Manter o registro das operações executadas, conservando adequadamente as cartas de registro

das variáveis de processo; Executar balanços de volumes e/ou massa entre enviado e recebido visando acompanhar a

movimentação de diferentes produtos ao longo dos dutos e detectar diferenças indicativas de vazamento do produto transportado;

Zelar pelo correto valor de ajuste de equipamentos de proteção contra pressão excessiva (alarmes e válvulas de segurança), de alarmes de nível alto ou baixo, de alarmes de fluxo em linhas de descarga de válvulas de segurança e de alarmes de temperatura alta ou baixa;

Promover o deslocamento de óleos de alto ponto de congelamento em dutos aquecidos em casos de paradas prolongadas, programadas ou em situações de emergência, por produto que permita o reinício da operação do duto, pois o congelamento do óleo pode implicar perda do duto ou altos custos para o reinicio de sua operação;

Acompanhar as condições de dutos hibernados sob sua jurisdição verificando a pressão de inertização e drenando água porventura acumulada em seu interior;

Acompanhar a injeção de produtos inibidores de corrosão quando utilizados; Planejar e executar as operações de passagem de raspadores no interior do duto; Operar adutoras de suprimento de água para a instalação e cuidar do correto tratamento de

água potável e de resfriamento de equipamentos; Operar caldeiras, para geração de vapor para aquecimento, ou fornos de forma segura; Trocar informações operacionais com outros órgãos da companhia ou de diferentes

companhias envolvidos na operação: o Atender ao definido nos procedimentos mútuos de operação e protocolos de

responsabilidade; o Dar sempre a informação mais correta e fidedigna possível; o Manter comportamento profissional e ético nesse relacionamento; o Formalizar adequadamente as informações para as concessionárias e atender

prontamente suas solicitações de segurança, quando envolverem serviços em linhas de transmissão ou subestações elétricas de alta tensão da instalação, principalmente nos serviços com linhas ou equipamentos energizados;

Treinar adequadamente os operadores nas atividades normais da operação e principalmente naquelas relacionadas a emergências na instalação. Todos os operadores devem ser treinados no acesso, dispor de mapas atualizados e conhecer a locação das válvulas de bloqueio ao longo dos dutos para atuação em caso de emergências, pois o pessoal de manutenção das pistas dos dutos nem sempre estará disponível;

Operar os painéis de manobra das subestações elétricas de alta tensão e das estações de distribuição de energia elétrica em média e baixa tensão da instalação;

Acionar o Plano de Emergência da instalação quando necessário; Dar condições para que os equipamentos, energizados ou que contenham vapores explosivos

ou tóxicos, possam ser submetidos à manutenção de forma segura, com o apoio do órgão de segurança industrial. Emitir a respectiva Permissão de Trabalho e acompanhar os serviços. Atenção deve ser dada aos serviços que serão realizados à noite, fins de semana ou feriados quando o contingente da instalação é mais reduzido. Especial atenção deve ser dada aos serviços que envolvam o corte a quente ou solda elétrica de tubulações. Essas operações produzem fagulhas que podem provocar uma explosão ou incêndio em caixas subterrâneas e canaletas, que contenham vapores explosivos ou resíduos inflamáveis, situadas próximas ao local do serviço e, muitas vezes, esquecidas na análise de perigo do serviço que se concentra apenas na tubulação ou no equipamento.

As principais características de um gerente de operações de um sistema de dutos são:

Conhecimento físico e hidráulico do sistema; Conhecimento das especificações dos produtos movimentados e das incompatibilidades entre eles; Conhecimento do valor econômico dos produtos movimentados e das condições comerciais dos

contratos de transporte; Experiência em operação de equipamentos; Experiência em medição;


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Capacidade de inspirar, treinar e conduzir pessoas; Capacidade de liderar equipes; Capacidade de atuar e liderar em situações anormais e de emergência; Conhecimento do valor da operação para os resultados do empreendimento; Voltado para resultados; Organização; Autoconfiança e desenvoltura; Capacidade de analisar risco e perigo, notadamente de novas operações; Capacidade de redação de manuais e procedimentos; Clareza e facilidade de comunicação; Comportamento ético e profissional.

As principais características de um operador de dutos são:

Conhecimento básico e/ou prático em: o Hidráulica e fenômenos que ocorrem

em transferências dutoviárias; o Especificações dos produtos; o Medição o Operação de equipamentos em geral; o Análise de perigo de operações; o Leitura de desenhos e fluxogramas; o Matemática; o Redação de relatórios; o Informática;

Adaptação às condições de estresse do trabalho em regime de turno;

Capacidade de agir em situações anormais ou de emergência;

Capacidade de trabalhar só ou em equipe; Facilidade em aprender e disposição para

treinar; Capacidade de descrição de eventos; Senso de limpeza e organização; Disposição e força física; Comportamento sério.

Além destas, os operadores dos Centros de Controle em dutos controlados por SCADA devem ter:

Capacidade de trabalhar com tecnologia sofisticada;

Boa formação técnica e de informática; Capacidade de pensamento analítico/crítico e

abstrato; Capacidade de resolução de problemas; Bom julgamento e capacidade de tomar

decisões;

Boa comunicação e capacidade de redação; Facilidade de relacionamento interpessoal; Conhecimento das necessidades dos clientes

e das condições contratuais que devem ser atendidas;

Perfil psicológico adequado para trabalho de alta responsabilidade e sujeito à tensão, em ambiente confinado.

11.3 SISTEMAS DE DUTOS DE LÍQUIDOS 11.3.1 Polidutos Os dutos que transportam mais de um produto são genericamente designados como polidutos. Nesses, para que sejam preservadas as especificações de cada produto, as movimentações são realizadas de forma seqüencial, em bateladas (“batches”) segregadas, isto é, somente um produto está sendo entregue, mesmo que existam vários produtos transitando no interior do duto. As bateladas máximas são decorrentes da capacidade de armazenamento do produto nas instalações de produção e recebimento. Dessa maneira, entre a entrada do produto no duto até sua chegada no ponto de destino, existe um lapso de tempo que é função das dimensões físicas do duto e da vazão de transferência. Após iniciada, uma operação de transferência de um produto deve ser executada integralmente para que se possa iniciar a transferência de outro produto. Na região de contato físico entre duas bateladas de produtos diferentes existe uma zona de contaminação, denominada interface, onde as características do fluido são intermediárias entre as características dos produtos adjacentes. Esta contaminação, que é o resultado do excesso de um produto no outro, ocorre durante todo o tempo em que os produtos estejam em contato e pode provocar uma degradação de qualidade ou valor. Observa-se que o comprimento da interface é crescente com a distância percorrida no duto, porém a taxa de crescimento é maior no início da transferência e diminui gradualmente com a distância percorrida.


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Os princípios básicos para a definição da seqüência de produtos a serem transferidos são:

a) Os produtos adjacentes devem ter densidades as mais próximas possíveis, pois diferenças acentuadas de densidade provocam o aparecimento de forças gravitacionais desbalanceadas que tendem a aumentar a contaminação, principalmente em dutos de perfil muito acidentado, que apresentem trechos com grandes inclinações em relação à horizontal, pelo efeito de laminação. Quando o trecho for em subida e o produto mais denso for o deslocado ou quando o trecho for em descida e o produto mais denso for o deslocador ocorre sua penetração no produto menos denso;

b) Os produtos adjacentes devem ter viscosidades as mais próximas possíveis, pois diferenças acentuadas de viscosidade provocam um grande incremento no mecanismo de transferência de momento, acarretando perda de simetria da distribuição de concentrações ao longo da interface e seu aumento;

c) Os produtos adjacentes devem ser os mais compatíveis entre si, isto é, aqueles que permitam as maiores contaminações mútuas.

Visando reduzir ao máximo a degradação de produtos procura-se transferi-los em bateladas que tenham um volume suficiente para absorver parte ou toda a interface, ficando ainda os produtos dentro das suas especificações. A vazão de transferência deve ser a maior possível, pois a taxa de crescimento da interface é menor no regime de fluxo turbulento. Não se deve nunca operar no regime de fluxo laminar ou de transição (Número de Reynolds<4000). Quando estes princípios não puderem ser atendidos, ou o volume da batelada for pequeno, usa-se um selo de um produto de características intermediárias entre eles. O volume do selo deve ser tal que permita a sua detecção e sua adição, total ou parcial, aos produtos transferidos sem comprometer suas especificações. Em casos extremos, usa-se a separação física entre os produtos transportados usando-se esferas ou raspadores de separação especiais entre eles, com o conseqüente custo adicional e complexidade operacional e logística envolvida. Procura-se estabelecer um ciclo de movimentação de modo a se transferir os produtos dentro de uma determinada seqüência de bateladas, que se repete após um determinado período de tempo, visando facilitar a execução e o acompanhamento sistemático das operações e simplificar a programação. Dependendo das quantidades a movimentar, do tamanho das bateladas, dos produtos a movimentar e da compatibilidade entre eles, um produto pode aparecer mais de uma vez no ciclo de movimentação. Os principais fatores que influenciam o ciclo de movimentação são:

Produtos movimentados: o Número de produtos e volumes a movimentar; o Contaminações admissíveis entre produtos adjacentes, que determinam as bateladas mínimas a

transportar; o Necessidade de “lavagem” do duto, ou seja, aumento da batelada do produto deslocador para

diminuir os vestígios de um produto anterior, antes da transferência de determinados produtos de especificação muito rigorosa;

o Densidades e viscosidades dos produtos que definem a seqüência de movimentação e o eventual uso de selos;

o Alterações nas especificações de produtos ou redução de eventuais folgas de especificação nos produtos transportados;

o Introdução de novos produtos; Capacidades de armazenamento:

o Instalações de produção; o Instalações de recebimento; o Eventuais reduções de capacidade por acidentes com tanques ou paradas programadas para

limpeza interna e manutenção; Características do duto:

o Volume do duto; o Inversão do sentido de fluxo; o Vazão e tempo de transferência nos dois sentidos de fluxo; o Paralisações de transferência para manutenção corretiva ou preventiva ou atendimento da

demanda horo-sazonal contratada; o Deficiências de projeto que aumentam a interface:

Existência de “loops” de diâmetros diferentes em trechos do duto;


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Falta de duplo bloqueio na conexão de linhas de produtos diferentes e uso de válvulas com deficiências de vedação;

Existência de trechos mortos entre a linha principal e as válvulas de bloqueio das derivações, principalmente quando estes trechos forem longos e o diâmetro das derivações for grande. Problema muito comum causado por “pianos de válvulas” utilizados para simplificação do projeto de parque de tanques;

Uso de válvulas manuais nos pontos de corte de produtos, principalmente quando a troca de produtos é feita sem a paralisação da transferência;

Passagem da interface através de filtros, o que favorece a laminação e o aumento da interface;

Fatores operacionais: o Descumprimento de um item; o Contaminação de grandes volumes de produto, com a conseqüente redução de espaço para

formação ou recebimento das bateladas; o Atrasos motivados por falhas de energia elétrica ou falta de espaço; o Emergências;

Variações no consumo: o Flutuações normais o Sazonalidade de demanda; o Flutuações anormais:

Aumentos de preço; Crises econômicas; Greves; Estados de emergência por inundações, secas, etc.

o Diferentes tendências de crescimento ou redução da demanda para os diversos produtos movimentados;

Variações na produção: o Elenco de insumos disponíveis, com diferentes rendimentos em produtos finais; o Política de estoques de segurança; o Paradas totais ou parciais das instalações de produção, programadas ou de emergência; o Estratégia de produção visando à maximização de determinados produtos em detrimento da

produção de outros; Fatores externos a área de influência do duto:

o Necessidade de aumento da produção e das transferências para atendimento de outras regiões; o Necessidade de aumento da produção e das transferências para atendimento às exportações;

Custo operacional: o Custos de energia:

Demanda máxima contratada; Limitações horo-sazonais da demanda Conservação de energia para redução de custos;

o Redução de custos de pessoal de operação: Simplificação de operações; Redução do número de trocas de produtos.

Para a determinação do ciclo de movimentação segue-se o seguinte procedimento:

Definição da seqüência ótima de transferência em função da compatibilidade entre produtos; Avaliação dos volumes de interface gerados; Avaliação das bateladas mínimas de cada produto em função das contaminações permissíveis pela folga

de especificações e dos volumes esperados de interface; Avaliação das bateladas máximas de cada produto em função da capacidade de armazenamento das

instalações de produção e armazenamento. A produção ou a retirada de produto durante o tempo da transferência não são consideradas para efeitos de aumentar a batelada máxima, ficando como folga para eventualidades;

Determinação da faixa de variação do período do ciclo de movimentação para cada produto em função das bateladas mínimas e máximas, do consumo de cada produto e da freqüência do produto no ciclo de movimentação;

Determinação da faixa de variação do período do ciclo de programação, considerando como limite inferior o máximo dos períodos mínimos para cada produto e como limite superior o mínimo dos períodos máximos. Adoção de um valor nesta faixa;


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Determinação do volume das bateladas; Cálculo da utilização do duto, levando em conta as inversões de fluxo, caso existam, determinando a

folga do duto, isto é, o tempo de parada de transferência. Ajuste, caso exista inversão do sentido de fluxo, do volume das bateladas do produto deslocador; Ajuste do volume das bateladas dos produtos que aparecem mais de uma vez no ciclo de movimentação

para garantir o consumo no intervalo de recebimento das bateladas, levando em conta as inversões do sentido de fluxo, caso existam, e o tempo de paralisação da transferência, garantindo que estejam entre as bateladas mínima e máxima do produto.

Normalmente, a inversão do sentido de fluxo é realizada conjugada à transferência do produto que tem a maior movimentação, pois geralmente este tem a maior capacidade de armazenamento disponível. Nas paradas programadas de transferência deve-se evitar mais de um produto no interior do duto. 11.3.2 Programação Esta etapa pode ser executada de forma descentralizada em sistemas simples, como por exemplo, um duto singelo movimentando apenas um produto, ligando apenas duas instalações, uma de produção e uma de recebimento. Cada ponta executa a programação e planeja suas operações, com mínima coordenação entre elas. Entretanto, em sistemas complexos, com diversas instalações de produção e de recebimento, interligadas por diversos dutos que movimentam um ou mais insumo, um ou mais produtos intermediários, para processamento em outra instalação de produção, ou um ou mais produtos finais e com conexões com outros modais de transporte (aquaviário, ferroviário, rodoviário), normalmente, esta programação é feita de forma centralizada, por pessoal experiente e especializado, reunido em equipes multidisciplinares. Há necessidade de intensa coordenação e de um fluxo de informações bem definido. Este deve ser o menos burocratizado possível visando agilizar as decisões, porém o suficiente para permitir que os fatos e informações importantes sejam registrados por escrito, para permitir o acompanhamento das operações e a avaliação do seu desempenho. Geralmente são utilizados modelos de otimização, usando programação linear, cuja função objetivo é o melhor resultado econômico global do sistema e não o melhor resultado para uma instalação em particular. O ciclo de programação inicia-se com a validação das premissas do modelo de simulação para a próxima programação e termina com a análise dos erros e acertos das previsões para a última programação efetuada. Essa validação e análise são realizadas, normalmente, em reuniões com a participação de representantes de todos os órgãos envolvidos. Normalmente, são entradas do modelo de otimização:

Previsões de mercado a ser atendido para cada produto final em cada ponto de saída do sistema, com base em informações dos clientes ou em estatísticas;

Previsões de recebimento de insumos em cada ponto de entrada do sistema com base nas informações dos fornecedores;

Previsões de valor econômico dos insumos e produtos finais; Capacidade máxima de produção de cada instalação de produção; Rendimentos em produtos finais de cada instalação de produção para cada insumo disponível; Limitações operacionais temporárias, decorrentes de manutenção corretiva, de instalações de produção,

dos dutos e seus equipamentos; Plano de parada para manutenção preventiva de instalações de produção, de dutos e de tanques; Estoques de insumos e produtos intermediários e finais; Espaço em tanques de insumos e produtos intermediários e finais; Eventuais restrições nas conexões com outros modais de transporte; Penalidades econômicas contratuais por não atendimento do mercado contratado.

As saídas do modelo de otimização dependem do grau de detalhamento do sistema simulado e devem ser analisadas para verificação de sua coerência. Geralmente, informam, no mínimo, a alocação dos insumos disponíveis para cada instalação de produção, a produção de cada produto final em cada instalação de produção e as movimentações entre cada ponto de produção ou recebimento.


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Estas informações são transformadas na programação geral do sistema pelas equipes multidisciplinares especializadas e cada instalação de produção e recebimento executa a programação e o planejamento de suas atividades locais. Normalmente a programação, tem visão de prazo mais longo (anual, semestral ou trimestral), sendo o primeiro mês mais firme e com maior incerteza para os outros meses, visão de prazo médio (mensal), sendo a primeira semana mais firme e visão de curto prazo (semanal), sendo o primeiro dia mais firme. A visão de longo prazo objetiva detectar, com certa antecipação, os pontos de estrangulamento do sistema que impossibilitariam o atendimento ao mercado, permitindo a tomada de decisão por ação preventiva antes da ocorrência do problema. Nessa programação, são de suma importância a experiência e a vivência das pessoas envolvidas, para que os possíveis problemas sejam detectados. Normalmente, é feita somente em quantidades de produtos a movimentar e pontos de origem e destino. A visão de médio prazo já detalha os ciclos de movimentação, como acima descrito, no caso de dutos que movimentam mais de um produto. É a base para o pessoal de operação de cada instalação de produção e recebimento executar a programação de suas atividades locais. Diariamente, é feito o acompanhamento dos estoques de cada instalação de produção e recebimento, estabelecendo-se os níveis de produção e consumos dos insumos e produtos finais do sistema. Esse acompanhamento, aliado ao acompanhamento diário da execução das ordens de movimentação, é importante para a tomada de decisão de alteração da programação no curto prazo. Em situações de emergência, é importante a participação do pessoal mais experiente da programação, desde o início da emergência até o seu fim, principalmente pela noção de conjunto do sistema que estas pessoas possuem, para que boas decisões de como enfrentar a emergência possam ser tomadas no menor período de tempo possível, bem como para analisar as conseqüências da emergência no abastecimento do mercado e as alternativas para minimizá-las. Nessas situações o fluxo de informações deve ser ampliado e estas devem ser as mais completas e fidedignas possíveis para permitir a perfeita avaliação da situação pelos responsáveis pela programação. 11.3.3 Execução das Operações A boa execução das operações dos dutos é o ponto nevrálgico de qualquer sistema complexo. A operação deficiente de um sistema deste tipo, mesmo que haja uma excelente programação, pode gerar enormes prejuízos por perda ou degradação de produtos por contaminação, pelo não cumprimento de quantidades e prazos programados ou por acidentes que afetem a segurança operacional. 11.3.3.1 Recomendações Gerais A seguir, são apresentadas recomendações gerais para a boa execução das operações de um poliduto, situação operacional de maior complexidade e que podem ser facilmente adaptadas à operação de dutos que movimentem apenas um produto:

Manter rigoroso controle e registro sobre o rastreamento das bateladas de produtos sendo transferidos. Esse controle deve ser feito em base horária por medição confiável dos volumes de produtos expedidos e recebidos. Deve-se também atualizar, sempre, o cálculo do momento de chegada nos pontos de corte da interface entre as bateladas;

Manter rigoroso controle e registro do nível de pressões no duto. Este nível deve ser adequado aos produtos que estão sendo transferidos de modo a se garantir que não sejam ultrapassadas as pressões máximas de trabalho dos diversos trechos do duto. O produto deve ser mantido em pressões acima da sua pressão de vapor, de modo a não permitir a formação de bolsões de vapor no duto, com a conseqüente quebra da coluna de líquido e escoamento em “meia cana”. Nesse caso, com produtos de baixa pressão de vapor, pode até haver a penetração de ar, em gaxetas de hastes de válvulas, no interior do duto, pois este fica com uma pressão manométrica negativa. Normalmente, esse controle é feito pela colocação ou retirada de operação de bombas, modificação da rotação das bombas, quando o sistema permitir, e/ou por atuação em válvulas controladoras. Neste último caso, deve-se cuidar para não aumentar a contrapressão além do necessário, pois pode implicar diminuição excessiva da vazão e elevação do nível de pressões para valores indesejados com gastos de energia mais elevados;

Manter a máxima vazão possível dentro dos limites operacionais do sistema para os produtos sendo movimentados, principalmente se houver interfaces no duto;


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Evitar ao máximo as paralisações de bombeamento, principalmente quando existirem diversos produtos no duto;

Manter rigoroso controle e acompanhamento dos produtos existentes nos diversos trechos de linhas internas de recebimento, principalmente das que podem transferir mais de um produto;

Manter rigoroso controle e registro dos níveis dos tanques que estão recebendo produtos a fim de evitar a ocorrência de derrame por enchimento excessivo, bem como para atualizar o cálculo do instante de mudança de tanque recebedor (cambagem);

Nas instalações automatizadas, manter rigoroso controle dos pontos de ajuste (“set-points”) dos instrumentos detectores da propriedade base de corte, atualizando-os para os valores do próximo produto a receber;

Evitar, quando possível, nos alinhamentos internos, os trechos mortos de ramais de outros produtos, deslocando estes trechos com o produto que está sendo recebido;

Manter atualizados os manuais de operação e os desenhos básicos das instalações; Dispor de um plano detalhado para atendimento a emergências que deverá ser periodicamente revisado

e atualizado (em conjunto com órgão de segurança), ou quando houver modificações no sistema, testando-o regularmente;

Manter abertas as válvulas de bloqueio dos equipamentos de proteção contra sobre-pressão (válvulas de segurança), bem como adequar o alinhamento da sua descarga de acordo com o produto que está sendo recebido;

Inspecionar frequentemente os equipamentos e instalações. Na ocorrência de qualquer anormalidade que possa afetar o seu desempenho, providenciar reparo imediato. Deve ser dada especial atenção às válvulas de bloqueio que mantenham separados produtos diferentes e às válvulas do ponto de corte. As válvulas de bloqueio ao longo do duto devem ser testadas e operadas, com fechamento total ou parcial, pelo menos uma vez por ano;

Manter o duto com o menor nível de incrustação interna possível pela passagem de raspadores (“pigs”) sempre que a análise do nível de pressão no duto, associado à vazão de operação, assim o indicar;

Realizar limpeza freqüente dos filtros de linha que operem com mais de um produto, sempre que a análise da sua pressão diferencial, associada à vazão de operação, assim o indicar, pois excessiva sujeira favorece o efeito de laminação;

Manter estreito contato com o órgão de programação, informando-o continuamente do andamento da execução das operações e de quaisquer anormalidades ou emergências que vierem a ocorrer. Nos casos em que equipamentos ou instalações tenham que ser retirados de operação, procurar acertar com o órgão de programação a melhor época ou período;

Manter rigoroso acompanhamento das demandas elétricas utilizadas, evitando operar acima da demanda contratada, principalmente nos casos de faturamento horo-sazonal, colocando ou retirando de operação as bombas, conforme as necessidades ou ajustando sua rotação se o sistema permitir, evitando executar o controle de pressão e vazão por perda excessiva em válvulas controladoras;

Manter rigoroso acompanhamento do consumo de combustível de acionadores do tipo motor diesel, motor ou turbina a gás e de caldeiras ou fornos;

Manter-se alerta, principalmente quando houver indicação de sistemas de detecção de vazamentos, quanto a quedas repentinas da pressão de operação, tanto na origem como no destino, principalmente se isto for acompanhado de aumento da vazão na origem e redução da vazão na chegada, pois podem significar vazamentos ou rompimento do duto que geram pulso negativo de pressão. Este pulso se desloca na velocidade do som no conjunto duto/meio fluido. Notar que pode haver um intervalo de tempo entre as variações observadas na origem e no destino, função dos tempos para que a onda de pressão percorra as distâncias a montante e jusante do ponto de vazamento. Este intervalo de tempo, se devidamente registrado, pode dar uma indicação da região de ocorrência do vazamento. Mesmo que não existam interfaces no interior do duto manter rigoroso controle e registro dos volumes expedidos e recebidos, obtidos em base horária por medição confiável para que, por comparação, possam ser detectados vazamentos. Havendo suspeita de vazamento, paralisar a transferência (filosofia “NA DÚVIDA, PARE A OPERAÇÃO”) e tentar encontrar o ponto de ocorrência, por inspeção na pista e ou por estimativas com base nas vazões e pressões nos extremos do duto. Fechar as válvulas de bloqueio do duto a montante e a jusante do vazamento. Todos os operadores devem conhecer a locação das válvulas e os seus acessos. Acionar o plano de emergência.

Dispor de um sistema de comunicações confiável, exclusivo para uso do órgão de operações e independente do sistema de comunicações administrativo. Devem também estar disponíveis sistemas alternativos em caso de falha do sistema principal;


Operação

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Manter todas as estações informadas quando da realização de serviços de manutenção em equipamentos ou instalações que impeçam a transferência de produtos. Somente partir ou desligar bombas após receber ordem expressa do controle central e confirmar o pronto a operar com as outras estações. Verificar o correto alinhamento e a real abertura de válvulas antes de informar às outras estações que a transferência pode ser iniciada;

Evitar a ocorrência de golpes de pressão no duto provocados por fechamento muito rápido de válvulas de bloqueio ou desligamento inoportuno de bombas que podem provocar abertura dos dispositivos de proteção contra alta pressão do duto, com a conseqüente perda ou degradação dos produtos transferidos;

Realizar as operações de corte de produtos ou de sangria de produtos de forma adequada; Nos dutos de perfil muito acidentado, deve-se ter especial atenção quando se estiver transferindo

produtos com densidades muito diferentes pela possibilidade de ocorrência de laminação entre eles com o aumento considerável da contaminação. Nesses casos, atentar também para a possibilidade de ocorrência do “efeito tubo em U”, no caso de paradas de transferência com as interfaces no interior do duto;

Executar as operações de mudança de produto no ponto de origem de maneira a evitar, ou tornar mínimo, o período de fluxo simultâneo dos dois produtos, principalmente quando estas mudanças são efetuadas sem a paralisação da transferência. Especial atenção deve ser dada ao deslocamento com o novo produto dos trechos mortos das linhas de sucção e descarga das bombas que não estiverem operando, quando o arranjo da estação de bombas for em paralelo. A má execução destas operações é responsável por grande parte da contaminação observada no início do duto;

Partir e parar as bombas de acordo com as instruções do fabricante no que tange à pressão mínima de sucção, sistemas de lubrificação, retorno automático da descarga para a sucção (“leak-off”) etc.. Verificar vazamentos pelo selo e juntas das bombas, hastes de válvulas, flanges, etc.. Evitar a criação de golpes de pressão por abertura ou fechamento muito rápido de válvulas de bloqueio.

Como cada sistema tem as suas particularidades, além dessas recomendações gerais devem ser seguidas as recomendações específicas dos manuais de operação preparados pela firma projetista do mesmo. 11.3.3.2 Operações de Corte e Sangria de Produtos São as operações que se executam em polidutos quando da chegada no ponto de recebimento das interfaces contaminadas entre as bateladas de produtos diferentes, para que estas sejam encaminhadas a diferentes tanques de armazenamento (corte) ou da retirada de parte da batelada de um produto em ponto intermediário do duto, após a passagem da interface por este ponto (sangria). São operações críticas, pois delas depende essencialmente a qualidade dos produtos, sendo a operação de corte mais crítica, pois deve ser executada no pequeno período de tempo de passagem da interface. 11.3.3.2.1 Operações de Corte As pessoas diretamente envolvidas nestas operações têm que saber exatamente o que fazer e como fazer, pois a margem de erro é muito pequena. Estas operações têm que ser planejadas, ou seja, as linhas internas da instalação de recebimento, os tanques, as válvulas de bloqueio e a grandeza da propriedade base no instante de corte devem ser previamente definidas. Os materiais e equipamentos necessários para a operação de corte devem ser previamente definidos e estocados próximo ao ponto de corte, local onde será realizada a operação. Os instrumentos de detecção de interfaces, se utilizados, devem ser frequentemente inspecionados, testados, aferidos e calibrados por meio de padrões. Observando-se qualquer irregularidade, providenciar reparo ou substituição. O ponto de corte deve ser dotado de boa iluminação, principalmente se o corte for baseado em retirada de amostras de linha, pois estas operações ocorrem dia e noite. O ponto de corte deve ter comunicação permanente com a sala de controle. As pessoas responsáveis pela execução dos cortes têm que ser permanentemente informadas da hora prevista para a chegada da interface. Nunca um corte deve ser executado por um único operador, pois em caso de acidente ou mal súbito, o operador pode não executar a operação o que acarretará grandes prejuízos. Os operadores envolvidos na operação de corte devem estar plenamente capacitados para realizá-la sozinhos em caso de acidente ou mal súbito do outro. Os operadores responsáveis pela operação de corte devem estar no ponto de controle uma hora antes da chegada prevista da interface. Qualquer anormalidade que impossibilite a execução da operação de corte, e que for detectada antes da chegada da interface, deve ser prontamente comunicada à sala de controle. Ajustar o instrumento de detecção de interface para os produtos a cortar, se este existir. Deve ser executado o alinhamento entre o tanque que irá receber o produto deslocador e o ponto de corte, pela abertura das válvulas


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nesse percurso, com exceção das válvulas do duplo bloqueio junto ao ponto de corte. Normalmente, uma dessas válvulas é de operação manual e a outra motorizada. Fechar o dreno entre estas válvulas, se existir. Com a válvula manual fechada testar o funcionamento da válvula motorizada abrindo-a e fechando-a pelo menos uma vez. Distribuir convenientemente os materiais e equipamentos levados para o ponto de corte, bem como os formulários para registro dos valores da propriedade base para o corte em função do tempo. No mínimo meia hora antes da hora prevista para a chegada da interface, iniciar a leitura dos instrumentos de detecção da interface, ou a amostragem da linha, espaçadas de 5 em 5 minutos, anotando os valores. Ao serem iniciadas as leituras, mantendo fechada a válvula motorizada, abrir a de operação manual. Neste momento, se as condições permitirem, reduzir a vazão de transferência por atuação em válvulas de controle de modo a se ter maior tempo para a operação de corte. A válvula motorizada da linha que está recebendo o produto deslocado pode ser fechada parcialmente com o objetivo de diminuir o seu tempo de fechamento. Dez minutos antes da hora estimada de chegada da interface, o intervalo das leituras ou da retirada de amostras deve ser reduzido para um minuto, anotando os valores. Estando o valor da propriedade base para o corte no valor estipulado, abrir a válvula motorizada da linha de recebimento do produto deslocador. Após, iniciar sua abertura, fechar a válvula motorizada da linha de recebimento do produto deslocado. Completadas essas operações, fechar a válvula de operação manual da linha de recebimento do produto deslocado. Abrir o dreno entre o duplo bloqueio dessa linha, se existir, recolhendo o produto drenado. Continuar anotando os valores da propriedade base para o corte, a intervalos de um minuto, até que esta se estabilize. No caso do corte ser efetuado por retirada de amostras da linha, os operadores têm que ter muita prática, pois a decisão é baseada, muitas vezes, em grandezas subjetivas tais como cor, cheiro, aparência, facilidade de evaporação, diferenças ao tato e até mesmo a tonalidade do ruído, cuja avaliação depende essencialmente da sensibilidade do operador. O tanque recebedor da parcela correspondente à zona de contaminação da interface deve ser o maior possível para evitar a contaminação de seu conteúdo. Sendo os tanques recebedores de pequena capacidade, pode-se tentar enviar a zona de contaminação para todos os tanques simultaneamente ou coletar a zona de contaminação em um tanque de mistura separado e, após, misturá-la aos produtos dos tanques recebedores em condições controladas. Dá-se preferência ao segundo método, pois é muito difícil saber-se quais as quantidades da zona de contaminação que cada tanque recebeu na primeira hipótese. Neste caso, terão que ser realizadas duas operações de corte para a mesma interface, ou seja, corte da linha de recebimento do produto deslocado para a linha de recebimento do tanque de mistura e desta para a linha de recebimento do produto deslocador, valendo as recomendações anteriores. Quando do uso de selos de pequeno volume entre duas bateladas irão ocorrer duas (sem tanque de mistura) ou quatro (com tanque de mistura) operações de corte em um pequeno intervalo de tempo. 11.3.3.2.2 Operações de Sangria São válidas as mesmas recomendações feitas para a operação de corte no que tange ao planejamento da operação e detecção da passagem da interface. Deve-se iniciar a sangria do produto logo após a passagem da interface pelo ponto de extração e a completa estabilização da propriedade base. Esta deve ser realizada em vazão compatível com o tempo de passagem da batelada pelo ponto de sangria e interrompida quando se atingir o volume previsto para a retirada. Evitar vazão excessiva na sangria, pois pode causar o aumento da interface pela redução da vazão da linha principal a jusante do ponto de sangria. A central de operação deve ser avisada do início e do término da operação de sangria, para que esta não seja confundida com vazamentos ou rompimento do duto. 11.4 SISTEMAS DE GASODUTOS Em condições normais de operação, o suprimento de gás para os gasodutos sofre pequenas variações no tempo. Por outro lado, a demanda pode apresentar grandes variações no tempo, dependendo do mercado atendido. Essas variações podem ser horárias, diárias (principalmente em fins de semana) e sazonais (variações climáticas ou maior consumo quando do beneficiamento de produtos agrícolas em época de safra). Variações na situação geral da economia podem, também, influenciar o nível de atividade industrial, provocando alteração do perfil de demanda (criação ou eliminação de terceiro turno à noite, por exemplo). Cada mercado apresenta um perfil característico de demanda, dependendo do número de consumidores atendidos, do tipo de utilização do gás (residencial, comercial ou industrial) e do regime contínuo ou intermitente de consumo (picos em horas de cozimento de refeições, partida de grandes equipamentos nas primeiras horas de


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um dia útil, desligamento de equipamentos durante a noite). Notar que não se pode aplicar o conceito de diversidade (não simultaneidade dos picos individuais) quando se conta com um pequeno número de consumidores. Variações importantes na demanda podem ser provocadas por grandes consumidores em paradas programadas de plantas petroquímicas ou de fertilizantes, nas quais o gás é insumo no processo produtivo e também consumido como energético, ou por operação intermitente de usinas termoelétricas de reserva no sistema elétrico onde o gás é usado como fonte de energia. Quando o mercado é predominantemente industrial, o sistema de transporte tem que ter capacidade de atender as variações de demanda sem que a pressão nos pontos de entrega caia a níveis abaixo dos garantidos nos contratos de transporte de gás natural. 11.4.1 Programação O gás natural é considerado um só produto com apenas uma especificação de poder calorífico mínimo, mesmo que tenha várias origens com composição diferente. Normalmente, os sistemas de gasodutos não dispõem de sistemas de armazenamento de gás, a não ser o empacotamento do gás nos dutos pelo aumento do nível de pressão. Desse modo, a programação de sistemas de gasodutos é mais simples e normalmente feita em base semanal, de forma centralizada, envolvendo a previsão de consumo dos principais consumidores e companhias de distribuição de gás canalizado, a oferta de gás dos pólos produtores e a verificação da capacidade de empacotamento no sistema e seu uso. 11.4.2 Execução das Operações A seguir, são apresentadas recomendações gerais para a operação de um sistema de gasodutos, sem repetir as comuns com dutos de líquidos:

Operar na maior pressão possível nos pontos de recebimento e na descarga de estações de compressão intermediárias;

Acompanhamento da pressão nos pontos de recebimento e entrega; Acompanhar o nível de empacotamento do gasoduto em base horária; Utilizar os períodos de menor consumo (noites, fins de semana e feriados) para aumento do

empacotamento do gasoduto para atendimento dos períodos de maior demanda (dias úteis); Estimar o tempo de sobrevivência do sistema em casos de demanda excessiva ou falha de suprimento,

acionando o plano de cortes de consumidores, normalmente preparado pelo departamento comercial, para preservar o atendimento do consumo prioritário, quando necessário;

Controlar a composição do gás recebido e entregue: o Análise periódica em linha ou o Retirada de amostra diária (no mínimo) e sua análise por cromatografia gasosa:

Em cada corrente gasosa; A jusante de pontos de mistura de correntes gasosas;

A partir da composição, calcular o poder calorífico superior do gás recebido e entregue em cada ponto de entrada e saída do sistema;

Medição dos volumes recebidos e entregues em cada ponto de entrada e saída do sistema; o Leitura diária dos medidores de volume com computador de vazão; o Troca diária das cartas de registro de medidores de vazão sem computador de vazão, leitura

dessas cartas e cálculo do volume diário entregue; Calcular a energia (base do faturamento) recebida e entregue em cada ponto de entrada e saída do

sistema; Acompanhar a eficiência do gasoduto para detectar o nível de condensação de líquidos em dutos que

transportam gás rico (alto teor de hidrocarbonetos mais pesados que o etano) e decidir pela passagem de esferas para sua retirada;

Controlar o nível de líquido nos coletores de condensado (“slug-catchers”) em dutos que operem em fluxo bifásico, principalmente quando do recebimento dos bolsões de líquidos deslocados por esferas, para evitar inundar acima do permitido o vaso de entrada de unidades de processamento de condensado;

Acompanhamento da calibração de medidores em linha e dos medidores de volume;


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Acompanhar a formação de líquido condensado pelo efeito Joule-Thompson em estações de redução de pressão, que operem com alto diferencial de pressão, nos pontos de entrega ou de alimentação de ramais de baixa pressão ajustando os aquecedores para evitar baixas temperaturas;

Evitar alívio de gás para a atmosfera, instalando queimadores provisórios para queima controlada do gás na despressurização de dutos;

Manter a temperatura na saída de estações de compressão nos níveis recomendados para diminuir a perda de pressão no gasoduto, colocando ou retirando de operação os resfriadores, normalmente a ar, forçado por ventiladores com acionamento elétrico;

Partir e parar compressores de acordo com as instruções do fabricante no que tange à pressão mínima de sucção, máxima razão de compressão, rotação mínima e máxima, sistemas de lubrificação, etc.. Verificar vazamentos no compressor, bombas de lubrificação, bombas de líquido de refrigeração, hastes de válvulas, flanges, etc..

Como cada sistema tem as suas particularidades, além dessas recomendações gerais devem ser seguidas as recomendações específicas dos manuais de operação preparados pela firma projetista do mesmo. 11.4.3 Tempo de Sobrevivência e Empacotamento Inicialmente, para melhor compreensão dos conceitos que serão apresentados, seguem-se as definições de alguns termos básicos utilizados:

Demanda Média (DM): valor médio anual do consumo diário do mercado atendido pelo gasoduto; Demanda Máxima Horária (DMH): maior valor observado ou previsto para o consumo do mercado

atendido pelo gasoduto, no período de uma hora; Capacidade Máxima de Transporte (CMT): vazão diária do gasoduto, em regime permanente,

considerando-se na origem a pressão máxima de operação e no destino a pressão mínima de entrega do gás. É diretamente proporcional ao diâmetro D e inversamente proporcional ao comprimento L conforme a equação (11.1).

5.05.2 / LDCMT (11.1)

Empacotamento (E): quantidade de gás contida no gasoduto em uma dada condição de operação. É função do perfil de pressões ao longo do gasoduto. É diretamente proporcional ao diâmetro D e ao comprimento L conforme a equação (11.2).

LDE 2 (11.2)

Fator de Utilização (FU): relação entre a demanda média do mercado e a capacidade máxima de transporte do gasoduto. Mede a utilização da capacidade instalada;

CMTDMFU / (11.3)

Fator de Carga (FC): relação entre a demanda média e a demanda máxima horária. Mede a flutuação de demanda do mercado atendido pelo gasoduto. É uma característica individual de cada mercado;

DMHDMFC / (11.4)

Tempo de Sobrevivência (TS): tempo para que se atinja a pressão mínima em qualquer ponto de entrega de gás, contado a partir do momento da ocorrência de uma perturbação transiente no fluxo, seja por diminuição do suprimento ou por aumento de demanda. É função das condições no momento da ocorrência, sendo máximo quando a pressão na origem for igual à pressão máxima de operação do gasoduto;

Será analisado agora, um sistema constituído por um pólo de suprimento, um gasoduto e um único centro de consumo, localizado no final do gasoduto. O sistema não dispõe de armazenagem de gás, contando apenas com a capacidade do gasoduto em ceder o gás armazenado pela redução do perfil de pressões. Admite-se que o gasoduto está operando em regime permanente, com vazão igual à demanda média do mercado. No tempo zero, quando o empacotamento é EI, o sistema passa a atender continuamente um consumo igual à demanda máxima horária, sem que o suprimento de gás seja alterado. Como a retirada é maior que a entrada de gás no gasoduto, o nível de pressões sofre um abaixamento ao longo do tempo até atingir, no tempo de sobrevivência, a pressão mínima de entrega de gás no destino, quando o empacotamento é EF.


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A pressão no ponto de entrega sofre, inicialmente, queda abrupta pela variação brusca da demanda. A despressurização do gás acumulado começa então a aumentar paulatinamente a vazão, do final para o início do gasoduto, e a variação da pressão de entrega com o tempo vai diminuindo gradativamente. A figura 11.1 permite visualizar o acima descrito:

Figura 11.1: Tempo de Sobrevivência TS e Variação do Empacotamento

A quantidade de gás retirada do gasoduto é a diferença dos empacotamentos EI e EF e corresponde à variação de consumo multiplicada pelo tempo de sobrevivência. Com esta consideração e com as equações (11.3) e (11.4) pode-se deduzir que:

CMTFUFC

EFEITS

.).1/1(

(11.5)

Da equação (11.5) pode-se inferir qualitativamente que:

a) Para fator de carga igual a 1, ou seja, demanda máxima horária igual à demanda média, o tempo de sobrevivência é infinito, o que é lógico, pois o gasoduto continua a operar no regime permanente;

b) Para um gasoduto operando na capacidade máxima de transporte, o tempo de sobrevivência é nulo por já se estar operando na pressão mínima de entrega e, portanto, com empacotamento inicial igual ao final;

c) Para um mesmo fator de carga, quanto maior o fator de utilização menor o tempo de sobrevivência; d) Para um mesmo fator de utilização, quanto menor o fator de carga menor o tempo de sobrevivência; e) Quanto maior o empacotamento na condição inicial, ou seja, quanto maior a pressão na origem do

gasoduto, maior o tempo de sobrevivência; f) Um aumento da pressão mínima de entrega, após a entrada em operação do gasoduto, resultará num

maior empacotamento na condição final e, portanto em um menor tempo de sobrevivência do que o do projeto original;

g) É possível atender, por determinados períodos de tempo, demandas maiores que a capacidade máxima de transporte, quando o fator de carga for menor que o fator de utilização. Esses períodos decrescem com o aumento do fator de utilização.

A determinação do tempo de sobrevivência não é tão simples como aparenta a equação (11.5), pela dificuldade de se definir o empacotamento final, pois não se conhecem os perfis de pressões e vazões ao longo do gasoduto na condição final. Estes dependem das características individuais de cada gasoduto (diâmetro, comprimento, perfil geométrico e rugosidade interna) e do gás que está sendo transportado (densidade e viscosidade), sendo necessário o uso de um simulador de gasodutos operando em regime transiente. Evidentemente, um sistema de transmissão estará operando de modo ótimo se apresentar altos fatores de carga e de utilização. Na maioria dos casos, tem-se que atender mercados com demandas que podem sofrer grandes variações, o que implica baixos fatores de carga e, consequentemente limitações na utilização máxima do gasoduto, dependendo do tempo de duração dos picos de demanda. O perfil de demanda é uma característica do mercado a ser atendido e, normalmente, não se pode alterá-lo. Para atender essas variações de demanda, a grande maioria dos sistemas de transmissão de gás conta apenas com a capacidade de empacotamento de gás nos dutos pela variação do perfil de pressões. Essa capacidade só existirá na fase de operação se for prevista na fase de planejamento e projeto, pela limitação do fator de utilização no seu dimensionamento. Recomenda-se o valor de 0,9 para o fator máximo de utilização.

Pressão Máxima de Operação

Pressão Mínima de Entrega

Condição Final (EF)

Condição Inicial (EI) t=0

t=TS

Pre

ssã

o

Comprimento

DMH

Pressão Mínima

De

ma

nda

DM

t=0 t=TS

Pre

ssã

o d

e

entr

eg

a

Tempo


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Para se ter, então, tempos de sobrevivência adequados, sob o ponto de vista operacional, pode-se concluir que:

a) É conveniente que, na contratação de novos consumidores para os sistemas de gasodutos que só disponham de armazenamento no próprio gasoduto, a nova demanda média seja limitada a um adequado fator máximo de utilização da capacidade máxima de transporte do sistema;

b) Deve-se sempre operar o gasoduto na maior pressão possível no ponto de suprimento de gás; c) Deve-se garantir a menor pressão possível nos pontos de entrega; d) Deve-se evitar o aumento da pressão mínima de entrega acima do valor considerado no projeto original,

em dutos já em operação, para permitir a entrada de novos consumidores que assim o solicitem. e) É desejável, sob o ponto de vista operacional, que os contratos de transporte prevejam penalidades para

baixos fatores de carga, em base diária, mensal e anual, ou que ofereçam incentivos, via menor preço do serviço, para os usuários com altos fatores de carga.

Agora, serão comparados os tempos de sobrevivência (TS1 e TS2) de dois gasodutos, que tenham diâmetros (D1 e D2) e comprimentos (L1 e L2) diferentes, mas que operem com o mesmo gás natural e os mesmos fatores de carga e de utilização, nas mesmas pressões e temperaturas médias na condição inicial e nas mesmas pressões e temperaturas médias na condição final. Nessas condições, com o uso das equações (11.1), (11.2) e (11.5) pode-se provar que:

5,1

1

2

5,0

2

1

1

2

L

L

D

D

TS

TS (11.6)

Da equação (11.6) pode-se inferir qualitativamente que:

a) Para linhas de mesmo diâmetro com comprimentos diferentes, que operem à mesma pressão média e com os mesmos fatores de carga e de utilização máximo, quanto maior o comprimento maior o tempo de sobrevivência;

b) Para linhas de mesmo comprimento com diâmetros diferentes, que operem à mesma pressão média e com os mesmos fatores de carga e de utilização máximo, quanto maior o diâmetro menor o tempo de sobrevivência.

Estas conclusões, aparentemente, não são intuitivas, pois ocorrem maiores perdas de pressão em gasodutos mais longos ou de menor diâmetro e, consequentemente, a pressão mínima de entrega deveria ser atingida mais rapidamente. Entretanto, a intuição é válida somente quando se trabalha com variações absolutas de vazão, o que não é o caso dessa equação que foi desenvolvida com base em variações de vazão relativas à capacidade máxima de transporte, que são diferentes para cada gasoduto. 11.5 PASSAGEM DE RASPADORES A passagem de raspadores (“pig’s”) no interior do duto para sua limpeza interna, para a retirada de bolsões de ar ou água ou para a sua inspeção interna, frequentemente, é necessária. Estas operações têm que ser bem planejadas e executadas, pois se o raspador ficar retido por qualquer motivo pode ser necessário retirar o duto de operação para sua remoção. Deve haver um procedimento escrito que:

Defina o responsável geral pela operação; Defina a finalidade da operação e os pontos de lançamento e recebimento; Defina o tipo de raspador adequado para a finalidade; Garanta a verificação de que o raspador pode se deslocar livremente por todo o trecho do duto entre o

lançamento e recebimento; Garanta o teste de abertura e fechamento e da vedação das válvulas das câmaras de lançamento e

recebimento; Defina a necessidade e o tipo dos dispositivos de rastreamento da posição do raspador ao longo do

trecho a ser percorrido; Defina os pontos de controle da passagem do raspador; Defina o controle da velocidade do raspador para que opere na faixa de velocidade recomendada pelo

seu fabricante, principalmente em dutos de gases ou no deslocamento de líquido por gás;


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Defina o pessoal e os meios de comunicação necessários; Defina os eventuais pontos de coleta de produtos químicos utilizados e seu destino; Defina o destino dos resíduos coletados nas câmaras de recebimento; Defina o destino do produto drenado ou “ventado” das câmaras de lançamento e recebimento;

Nunca se deve tentar adicionar ao raspador artefatos (como por exemplo, um pedaço de corrente) visando causar barulhos que facilitem a detecção da passagem do raspador pelos pontos de controle, pois estes podem se soltar ficando perdidos no interior do duto ou impedir o fechamento de válvulas na manobra de recebimento do raspador. É recomendável que uma amostra dos resíduos coletados na câmara de recebimento seja enviada para análise química, pois é fonte de indicação dos processos corrosivos que possam estar acontecendo no duto. 11.6 EFEITO “TUBO EM U” Anteriormente, foi mencionado o efeito de laminação quando se desloca um produto por outro com densidade diferente. Quando um deles for água, o que ocorre geralmente no condicionamento do duto (após a construção, antes ou após reparos), é grande a possibilidade de ocorrência da laminação, pois normalmente as transferências de água obrigam a uma redução da vazão por limitações de potência dos acionadores das bombas. Mesmo que a laminação não tenha acontecido durante o deslocamento inicial, pode vir a ocorrer quando de uma parada prolongada da transferência, muito comum nas primeiras operações de um duto, pois o produto mais denso tende a migrar para os pontos baixos do duto e o mais leve tende a migrar para os mais altos até que a pressão das colunas, de cada lado do ponto baixo, se equilibrem, conforme mostra a figura 11.2, na situação de duto parado.

1

h h

2

3 4

1 2

3

- -

+

+ -

Duto Parado Duto Deslocado

0P hP

Figura 11.2: Efeito “Tubo em U” Ao se reiniciar a transferência, as colunas se deslocam provocando um diferencial de pressão nos pontos altos pela diferença de densidades, como mostra a figura 11.2 na situação de duto deslocado, que deve ser vencido pela pressão fornecida pela bomba. Em trechos de perfil muito acidentado, podem-se formar muitos “tubos em U”, cada um exigindo uma pressão diferencial, cuja soma a bomba não consegue vencer, passando a operar em “shut-off”, ou seja, com vazão igual a zero, ocorrendo o bloqueio do duto. Pode até ocorrer abertura dos equipamentos de proteção contra sobrepressão nos casos em que sua pressão de ajuste for menor que a pressão de “shutt-off” da bomba. Nessa situação, é necessária a drenagem do fluido mais denso nos pontos baixos, com drenos que devem ser instalados, pois normalmente não existem por questões de segurança, e o duto pode ficar sem condições de operar por prolongado período de tempo, trazendo sérias dificuldades para o atendimento do mercado. Nos casos de água sendo deslocada por gás ou ar, ou vice-versa, este efeito é muito mais pronunciado e os cuidados precisam ser redobrados. 11.7 BOLSÕES DE AR EM DUTOS A presença de ar em um duto pode causar problemas operacionais, principalmente no início de sua operação, tais como danos a bombas, válvulas e tubos, como também causar irregularidades em instrumentos de medição. O ar em um duto pressurizado provém das seguintes fontes básicas:

Falha da retirada do ar durante o condicionamento do duto;


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Da água do enchimento durante o condicionamento, quando inadequadamente desaerada. A água bruta captada de rios ou lagos contém cerca de 2% de ar em volume;

Do próprio produto transportado que pode ter uma quantidade de ar dissolvido; Entrada em equipamentos por operação inadequada (bombas operando com baixos níveis de sucção em

tanques atmosféricos), linhas internas não adequadamente deslocadas após reparo, ou entrada por engaxetamento de hastes de válvulas, quando a pressão manométrica for negativa (escoamento em “meia cana” ou transientes de pressão).

O ar migra rapidamente para a geratriz superior do duto (região de locação preferencial dos “vent’s”) e ao longo do perfil nos trechos inclinados, com velocidade que depende da inclinação do trecho, se acumulando nos pontos altos do perfil. Nesses pontos, causa uma restrição na área de escoamento, aumentando a perda de carga e o consumo de energia, podendo causar corrosão interna do duto ou acessórios de tubulação. Com o tempo, com mais ar entrando no duto, estes bolsões de ar tendem a crescer, podendo acontecer:

Parada total do fluxo pelo “efeito tubo em U” com o aumento da dimensão do bolsão, se a dinâmica do sistema for tal que o ar não possa ser continuamente removido pelo aumento da velocidade devido à restrição da área de escoamento e carreado pelo fluxo de produto;

Deslocamento súbito do bolsão pelo aumento da velocidade devido à restrição da área de escoamento, situação com maior probabilidade de acontecer. A mudança rápida de velocidade quando o bolsão é deslocado e depois parado em outro ponto alto, pode e frequentemente causa pulso de pressão alta que pode danificar seriamente válvulas e acessórios de tubulação e até mesmo o rompimento do duto.

Em dutos que transportem produtos tóxicos ou inflamáveis, a única solução é passar raspadores, com alta capacidade de vedação, com a freqüência necessária, indicada por corrosão de corpos de prova localizados em pontos altos do duto ou por acompanhamento da perda de pressão associada à vazão de operação. Em dutos que não transportem produtos tóxicos ou inflamáveis, como uma adutora, por exemplo, são instaladas nos pontos altos do perfil válvulas automáticas para a liberação do ar ou até mesmo permitir a sua entrada quando ocorrer vácuo no duto. 11.8 DEPÓSITO DE ÁGUA EM DUTOS Os produtos transportados podem apresentar teor de água livre ou emulsionada por contaminação em navios, por falhas no controle de qualidade dos centros produção ou por contaminação nos centros de expedição. Durante os períodos de parada, em operação intermitente, ou mesmo durante as transferências em baixas vazões esta água tende a decantar, acumulando-se ao longo da geratriz inferior da tubulação e migrar para os pontos baixos do duto, provocando corrosão interna e maior perda de carga, pela redução da área de escoamento. No caso de produtos líquidos, o tempo necessário para que haja a separação é função da agitação prévia a que o produto esteve submetido. Para agitação moderada, a separação se dá em poucas horas. Dependendo da velocidade de escoamento, os depósitos de água no interior da linha podem ser permanentes ou não. Altas velocidades de escoamento podem arrastar a água acumulada. Existe uma velocidade crítica, acima da qual se dá o arraste de água. Abaixo desta velocidade, os depósitos de água são permanentes. Esta velocidade crítica para arraste de água não está relacionada com o número de Reynolds e sim com o diâmetro interno da tubulação. Quanto maior o diâmetro interno, maior a velocidade crítica. O simples fato de que um escoamento se dê no regime turbulento não significa que os depósitos de água serão arrastados. É necessário que a velocidade crítica seja superada. Uma visão, em termos qualitativos, do mecanismo de arraste de um depósito de água em um duto pelo produto sendo transferido é a seguinte:

Havendo escoamento em velocidade suficiente formam-se ondulações na interface produto-água; Em velocidades maiores ocorre a formação de gotas a partir das cristas dessas ondulações, sendo que

essas gotas ainda podem retornar à água acumulada devido ao seu grande tamanho; Em velocidades ainda maiores, formam-se gotas de menor tamanho e quando a velocidade supera a

velocidade crítica o tamanho das gotas é tão pequeno que elas são carreadas pelo produto, eliminando-se o leito de água após certo período de tempo.


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Para dutos transferindo líquidos, existe modelo matemático [1] que permite estimar esta velocidade crítica e o tamanho máximo da gota de água para que haja o carreamento em função do diâmetro do duto, das massas específicas do produto e da água, da viscosidade dinâmica do produto e da tensão interfacial produto/água. O modelo matemático não fornece o tempo necessário para que a água acumulada em um ponto do duto seja totalmente carreada pelo fluxo do produto, entretanto acredita-se que quanto maior for a relação entre a vazão de transferência e a vazão crítica, maior será a vazão de carreamento de água e, portanto, menor o tempo. Nos sistemas que somente possam operar em vazões abaixo da crítica, a única solução é passar raspadores com a freqüência necessária, indicada por corrosão de corpos de prova localizados em pontos baixos do duto ou por acompanhamento da perda de pressão associada à vazão de operação. Quando da passagem de raspadores, deve-se cuidar para que os tanques que recebam o fluido transportado tenham condições de repousar o tempo suficiente para que o volume de água recebido decante e possa ser drenado dos tanques, principalmente quando o fluido for insumo para uma unidade de processo. 11.9 CONDICIONAMENTO E DESATIVAÇÃO DE DUTOS As atividades para o condicionamento, desativação ou reativação de dutos, geralmente, são multidisciplinares envolvendo outros órgãos além do órgão de operação, tais como segurança e meio-ambiente, engenharia, manutenção e também fornecedores de equipamentos e serviços. No entanto, o órgão de operação deve coordenar estas atividades, pois sofrerá diretamente as conseqüências de um condicionamento mal feito nas instalações e tem a responsabilidade da garantia do perfeito isolamento do duto e sua desgaseificação no caso de desativação. 11.9.1 Condicionamento Em um conceito amplo, condicionamento é o conjunto de atividades prévias necessárias para deixar o duto em condições apropriadas para iniciar uma das seguintes atividades: pré-operação, operação, teste hidrostático, manutenção, inspeção por “pig” ou hibernação. Normalmente, o duto é entregue pelo construtor limpo internamente, totalmente cheio de água e purgado de ar. A primeira atividade do condicionamento é a pressurização do duto para a realização de um teste de estanqueidade e todos os vazamentos e defeitos encontrados devem ser reparados. Após esse teste, inicia-se a retirada da água deslocando-a pelo produto a ser transportado que tenha a densidade mais próxima da água. Não é uma operação a ser tentada sem o devido preparo. Tem que ser bem planejada. É recomendável que se use um raspador com boa capacidade de selagem entre o produto e a água. Essa operação deve ser feita na maior vazão possível, principalmente em dutos de perfil acidentado com trechos de pronunciada inclinação com a horizontal, para evitar a laminação do produto deslocador na água, principalmente se não for usado o raspador. Ocorrendo a laminação, o produto deslocador pode chegar ao ponto de descarte de água antes do previsto e causar poluições ou acidentes, com ou sem incêndios. Nunca se deve ter o ponto de descarte desguarnecido. Também devem ser tomadas as precauções necessárias para se evitar interrupções no fluxo, pois pode ocorrer o “efeito tubo em U” anteriormente mencionado quando se tentar reiniciar o deslocamento. É recomendável que se faça uma inspeção visual nos trechos com produto para detecção de vazamentos em hastes ou flanges de válvulas, no decorrer da operação de retirada de água. Cuidados especiais devem ser tomados quando o produto deslocador for gás, pois a possibilidade de ocorrer estes problemas é muito maior. No caso de se usar gás inerte (nitrogênio) com boa característica secante, fornecido em carretas refrigeradas e com aquecedores para sua vaporização, deve-se cuidar para que o aço do duto não seja submetido a temperaturas muito baixas, em caso de descontrole na vaporização, o que pode fragilizá-lo. Os pontos de descarte de água devem ser aprovados pelas autoridades de meio-ambiente, que podem exigir algum tipo de tratamento da água antes do descarte. Devem ter facilidades para registro de pressão e vazão e devem dispor de meios de controle da vazão de descarte. Devem ter facilidades provisórias para queima do gás, previamente acordada com os órgãos de meio-ambiente, quando este for o produto deslocador. Nesse caso, a linha de descarte de água deve ser bem suportada e ter a extremidade voltada para cima, nunca para baixo, para que as forças geradas pelo jato de gás, quando de sua chegada, sejam contrabalanceadas pela reação do suporte.


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Um ponto interessante a notar é que quando o produto deslocador for gás, o registro de pressão mostra exatamente o perfil invertido do duto, o que permite acompanhar a locação da interface água/produto ao longo de seu deslocamento. Quando a pressão disponível de gás for menor que a pressão da coluna de água, aproveitando-se da pequena diferença de pressão da coluna de gás, é possível realizar a operação deslocando a água por trechos entre válvulas de bloqueio do duto, desde que locadas de tal modo que a coluna de água entre elas seja menor que a pressão disponível de gás, com uma folga adequada. Esta solução foi usada no condicionamento do gasoduto entre o Rio de Janeiro e Volta Redonda, onde uma diferença de cota da ordem de 700 metros (cerca de 70 bar de coluna de água) foi vencida com uma pressão disponível de apenas 28 bar na refinaria, com 3 válvulas de bloqueio convenientemente locadas e previstas na fase de projeto do duto, com os pontos de descarte de água ligados ao “by-pass” destas válvulas. Nos gasodutos mais modernos, para evitar-se a presença de água que provoca corrosão do aço do tubo em contato com o dióxido de carbono, quase sempre presente no gás, cujo produto de corrosão é o famoso “pó preto” que se acumula no duto e filtros, gerando a necessidade limpeza freqüente, tem-se colocado algumas vezes como obrigação do construtor a entrega do duto limpo, seco e cheio de ar. Este é deslocado pelo gás a ser transportado com um bolsão de gás inerte (normalmente nitrogênio) entre eles e um ou mais raspadores entre o bolsão e o gás. Neste caso, são necessários cuidados especiais para limitar a velocidade do raspador, que tende a disparar, dentro da faixa indicada pelos fabricantes pela aplicação de contrapressão controlada. No caso da inspeção por raspador especial, com equipamentos de inspeção e registro de dados, normalmente constituído de dois ou três módulos ligados entre si, o condicionamento passa pela verificação da possibilidade física do equipamento ser lançado e recebido pelas instalações existentes e transitar livremente ao longo de todo o trecho a ser inspecionado. Em dutos mais antigos, muitas vezes é necessário investir-se na adaptação das instalações para permitir este tipo de inspeção. Os dutos mais modernos já são projetados e construídos para esta possibilidade. No caso do condicionamento para teste hidrostático ou manutenção a situação é a inversa do condicionamento para a operação, valendo as mesmas observações. No caso do condicionamento para manutenção que envolva corte a quente ou soldagem é também necessária a inertização do duto e a emissão da Permissão de Trabalho como anteriormente mencionado. 11.9.2 Desativação Permanente (abandono) Para a desativação permanente de um duto, é necessário desenvolver um procedimento escrito que preveja, no mínimo, que:

a) Todas as instalações que operavam no transporte de produto, líquido ou gasoso, inflamável ou tóxico a serem abandonadas devam ser totalmente desconectadas de todas as fontes de produto, tais como outros dutos, estações de medição, linhas internas, linhas de tomadas de pressão e demais acessórios;

b) Todas as instalações que operavam no transporte de produto inflamável ou tóxico a serem abandonadas devam ser totalmente purgadas do produto líquido e seu vapor, ou do produto gasoso, com um gás inerte (nitrogênio é muito usado) e ter todos os antigos pontos de conexão hermeticamente selados. O gás inerte deve ser mantido com pequena pressão manométrica positiva. Deve-se garantir que a atmosfera no interior da instalação não é explosiva caso seja utilizado um processo de soldagem para a selagem dos antigos pontos de conexão;

c) A purga com ar das instalações, quando o produto transportado era gasoso, seja utilizada apenas caso todas as precauções sejam tomadas para se garantir que não existam líquidos em seu interior, e que, se utilizada, sejam tomadas as devidas precauções para garantir que uma mistura explosiva não esteja presente após a purga, antes da selagem dos antigos pontos de conexão;

d) As instalações devam ser desligadas do sistema de proteção catódica e que devam ser feitas as devidas verificações para se garantir que não estejam influenciando negativamente o sistema de proteção catódica de outros dutos próximos que continuem em operação.

Notar que os órgãos reguladores da atividade e de meio-ambiente, no âmbito federal, estadual ou municipal podem exigir outras providências além das acima citadas.


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11.9.3 Desativação Temporária (hibernação) Para a desativação temporária de um duto que se pretenda recolocar em operação no futuro, é necessário desenvolver um procedimento escrito que preveja, no mínimo, que:

a) Todas as instalações que operavam no transporte de produto, líquido ou gasoso, inflamável ou tóxico a serem hibernadas sejam totalmente isoladas de todas as fontes de produto, tais como outros dutos, estações de medição, linhas internas, linhas de tomadas de pressão e demais acessórios;

b) Todas as instalações que operavam no transporte de produto inflamável ou tóxico a serem hibernadas devam ser totalmente purgadas do produto líquido e seu vapor, ou do produto gasoso, com um gás inerte (nitrogênio é muito usado) e ter todos os antigos pontos de conexão hermeticamente selados. O gás inerte deve ser mantido com pequena pressão manométrica positiva. As instalações que devam permanecer gaseificadas para permitir o seu retorno ao serviço podem ficar com uma pequena quantidade de gás no seu interior, desde que esta quantidade não represente nenhum perigo potencial e não contenha contaminantes corrosivos tais como água, dióxido de carbono ou gás sulfídrico. Nestes casos, devem ser mantidos em serviço os detectores de gás ou incêndio da instalação e também o sistema de parada de emergência, que pode ter que sofrer algum ajuste pela baixa pressão do gás remanescente;

c) As instalações devam ser mantidas ligadas ao sistema de proteção catódica e que devam ser feitas as devidas inspeções e manutenções periódicas, com os relatórios e registros devidos, como se o duto estivesse em serviço efetivo.

Notar que os órgãos reguladores da atividade e de meio-ambiente, no âmbito federal, estadual ou municipal podem exigir outras providências além das acima citadas. 11.9.4 Retorno de Dutos Hibernados à Operação Para o retorno à operação de um duto temporariamente desativado, é necessário desenvolver um procedimento escrito que preveja, no mínimo, que:

a) Todos os registros do sistema de proteção catódica e de manutenção do período em que esteve desativado sejam revistos para avaliar e garantir que sua condição de integridade tenha sido preservada nesse período;

b) Todas as conexões da instalação devam ser restauradas e ter as válvulas de bloqueio testadas; c) Todos os equipamentos de proteção (alarmes e válvulas de segurança) sejam verificados e ajustados; d) A instalação seja novamente condicionada para o retorno ao serviço; e) Todas as instalações que ficaram hibernadas por longos períodos de tempo sejam progressivamente

pressurizadas e submetidas à inspeção visual em cada nível de pressão atingido antes de novo aumento de pressão;

f) As instalações que serão reativadas sofram um teste de estanqueidade e que todos os vazamentos e defeitos detectados sejam reparados antes das instalações entrarem em serviço efetivo.

Notar que os órgãos reguladores da atividade e de meio-ambiente, no âmbito federal, estadual ou municipal podem exigir outras providências além das acima citadas.

11.10 PERDAS NO TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO DE PRODUTOS Normalmente, em todas as movimentações de produtos, observam-se diferenças entre o volume expedido e recebido. Estas diferenças podem ser para mais (sobras) ou para menos (faltas). As perdas e sobras são geradas pelas mais diversas causas. Algumas delas geram sistematicamente perdas reais, outras geram perdas ou ganhos aparentes de produto, que embora fictícios, são importantes na análise do problema, pois podem exagerar ou esconder as perdas verdadeiras de um sistema. As principais fontes de perdas e sobras são listadas a seguir:

Causas Físicas: o Derrame de produtos no enchimento de tanques; o Vazamentos:

Dutos (corrosão interna e externa, ação de terceiros); Linhas internas; Hastes de válvulas de bloqueio; Perdas em vent’s e drenos;


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Selos mecânicos de bombas; Juntas e gaxetas; Fundos de tanques de armazenamento;

o Respiração, deslocamento e enchimento de tanques com produtos voláteis; o Contaminação, degradação; o Evaporação; o Descarga para a atmosfera em equipamentos de proteção contra pressão excessiva; o Armazenamento em tanques:

Tipo de tanque inadequado; Inexistência ou má regulagem de válvulas de pressão e vácuo;

o Necessidades de processo (queima em tochas); o Recuperação de produtos em sistemas de drenagem inexistente ou inoperante; o Contração ou expansão de volume em mistura de produtos; o Incêndio; o Roubo;

Causas Escriturais: o Em instrumentos:

Trenas, prumos, réguas e varas de sondagem defeituosas ou não aferidas; Termômetros defeituosos ou não aferidos; Densímetros defeituosos ou não aferidos;

o Em equipamentos: Tabelas volumétricas de arqueação de tanques inadequadas por:

Flexão das chapas de fundo dos tanques em operação; Alteração do peso do teto flutuante por desgaste ou por introdução de água

pluvial ou produto nas câmaras de flutuação; Alteração do ponto de referência de sondagem por ocasião de manutenção; Depósitos de borras e material sólido no ponto de sondagem;

Passagem de produto em válvulas de bloqueio mal vedadas; Turbinas e medidores volumétricos defeituosos ou não aferidos;

o Por falha de operação: Desproporção entre tanques expedidores e recebedores; Dutos, ou linhas internas, não completamente cheios antes ou depois de cada

transferência; o Por falha humana:

Sondagens mal efetuadas; Amostras mal tiradas; Erro de leitura nas trenas, prumos ou réguas, termômetros, densímetros e

equipamentos de medição automática; Erro de anotação das leituras; Erro de cálculo; Erro de leituras em tabelas para a conversão de valores de densidade em função da

temperatura; Emprego de tabelas incorretas para a conversão de valores de densidade em função da

temperatura; Erros de digitação nas transmissões de dados; Erros de lançamentos contábeis.

A maioria destas causas é dependente da atitude das pessoas frente ao problema. É necessária ampla conscientização de todos para que estas perdas sejam realmente reduzidas aos valores mínimos possíveis. Ressalte-se a importância da apuração imediata quando ocorrer qualquer perda ou sobra anormal, pois é mais fácil verificar sua origem quando o acontecimento ainda está na memória de todos. Persistindo a ocorrência, é necessária verificação profunda dos procedimentos utilizados, com a realização de acompanhamento constante, às vezes até diário, até que seja descoberta e eliminada sua causa. Normalmente, o controle de perdas e sobras é realizado por um órgão central, independente dos órgãos que executam as operações, pois estes são os diretamente responsáveis pela geração destas diferenças. As principais funções deste órgão central são:


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Estabelecimento de limites mensais e semestrais de diferença relativa para cada tipo de insumo ou produto movimentado, a serem utilizados como indicadores para a detecção de eventuais anormalidades, nos diversos tipos de operação de expedição e recebimento do sistema;

Investigação das causas de diferenças anormais de insumos ou produtos; Assistência técnica aos órgãos operacionais sobre medição e métodos de controle quantitativo; Acompanhamento na confecção, supervisão e controle das tabelas volumétricas dos tanques de

armazenamento; Validação de programas de computador utilizados na apuração de quantidades; Auditoria dos sistemas de medição e controle de quantidade dos órgãos operacionais; Elaboração e normalização dos métodos de medição e cálculo de quantidades; Padronização de equipamentos de medição; Avaliação de reclamações de clientes sobre medição e apuração de quantidades; Elaboração de relatórios periódicos sobre as diferenças observadas no sistema e em cada órgão

operacional. No caso específico da indústria do petróleo, as perdas reais de petróleo e seus derivados assumem valores apreciáveis, pois, em média, perde-se em torno de 3% entre a boca do poço e o consumidor, com a distribuição percentual mostrada na tabela 11.1. .

Tabela 11.1: Distribuição das Perdas - Indústria do Petróleo Dos campos de produção às refinarias 26,7%

Durante o processamento 43,3%

Das refinarias aos terminais 13,3%

Nos terminais 10,0%

Na distribuição 6,7%

11.11 GERENCIAMENTO DO FATOR HUMANO A ocorrência de um erro humano na operação de um sistema de dutos pode provocar eventos indesejáveis que venham a gerar erros de medição, contaminação de produtos, poluições ou danos físicos às instalações, ao pessoal de operação das instalações ou a pessoas da comunidade. Estes eventos têm alto custo para a companhia, que além do lucro cessante, da necessidade de repor as instalações, das reclamações de clientes ou perda de faturamento, do custo das perdas de produto e do custo de restauração do meio ambiente, tem que arcar com custos legais, indenizações, multas, perdas de imagem e perdas de participação no mercado. Os gerentes, muito freqüentemente, acreditam que trabalhadores podem ser selecionados, treinados e motivados para operar adequadamente qualquer sistema. Portanto, eles acreditam que os erros humanos são os resultados de descuido ou estupidez e que a única maneira de reduzi-los é punir as partes culpadas quando os erros acontecem. Já os gerentes mais esclarecidos, se dão conta de que, em suas instalações, apenas uma pequena fração de erros humanos é produto de trabalhadores descuidados ou ineptos e que muitos erros são cometidos por empregados produtivos, cuidadosos, habilitados e com bons propósitos. Estes gerentes, em vez de simplesmente acusar o trabalhador envolvido, tentam identificar as causas básicas do erro na real situação de trabalho e implementar as ações corretivas apropriadas. Qualquer tarefa que deva ser executada por um ser humano é uma oportunidade para a ocorrência de um erro. Uma tarefa não é executada exatamente da mesma maneira por pessoas diferentes e mesmo por uma só pessoa, mas pequenas variações nesta execução são, usualmente, sem conseqüência. Somente quando algum limite de aceitabilidade for ultrapassado é que a variação é considerada um erro humano. Qualquer discussão de erro humano deve considerar as ações específicas e os limites envolvidos em uma tarefa em particular. Assim, uma definição prática de erro humano é qualquer ação (ou falta de ação) que coloque o sistema com que o ser humano interage em uma situação que exceda os limites de tolerância estabelecidos para aquele sistema. Somente 15 a 20% dos erros humanos são atribuíveis às características internas do ser humano, não relacionadas com uma situação de trabalho. Portanto, a grande maioria (80 a 85%) dos erros humanos está relacionada com as condições de trabalho, sob controle direto dos gerentes, pois envolvem as tarefas, os equipamentos, os procedimentos e o ambiente de trabalho.


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A Engenharia dos Fatores Humanos (Ergonomia) é o projeto de equipamentos, operações, procedimentos e ambientes de trabalho que sejam compatíveis com as capacidades, limitações e necessidades dos trabalhadores. É um vital complemento às outras disciplinas de engenharia que visam, primordialmente, otimizar o desempenho de equipamentos e instalações e/ou minimizar custos de capital ou operacional, com pouca ou nenhuma consideração de como o equipamento será realmente operado, inspecionado ou mantido. Qualquer coisa que afete o desempenho de um trabalhador ao executar uma tarefa é considerada um Fator Configurador de Desempenho (FCD). Os FCD’s podem ser divididos em três classes:

a) Externos: que agem sobre o indivíduo, podendo ser:

Característicos da Situação: Característicos da Tarefa, Equipamento e Procedimentos:

Aspectos arquitetônicos do lugar de trabalho;

Ambiente (temperatura, umidade, qualidade

do ar, iluminação, nível de ruído, vibrações,

limpeza, etc.);

Duração da jornada / Períodos de descanso;

Trabalho em turno;

Disponibilidade/adequação de equipamentos

especiais, ferramentas e suprimentos;

Dimensionamento da força de trabalho;

Estrutura organizacional (autoridade,

responsabilidade, canais de comunicação,

etc.);

Ações de supervisores, colegas e

representantes de sindicato;

Políticas da instalação;

Procedimentos escritos e não escritos; Comunicação escrita ou oral; Avisos e cuidados; Métodos de trabalho/práticas; Atividades passo a passo X dinâmicas; Comunicação e estrutura da equipe; Capacidade de percepção; Capacidade física (velocidade, força, etc.); Capacidade de previsão; Interpretação/tomada de decisão Complexidade (carga de informação); Memorização de curto e longo prazo; Capacidade de cálculo; Realimentação (conhecimento dos

resultados); Fatores de interface (projeto de

equipamentos de controle, teste e processo, auxílios ao trabalho, ferramentas, etc.);

Relacionamento entre mostradores e controles;

Criticidade da tarefa; Freqüência/repetição;

b) Internos: que agem dentro do indivíduo:

Treinamento/Habilidade; Prática/Experiência; Conhecimento dos padrões requeridos de

desempenho; Estresse (Tensão mental ou corporal); Inteligência; Motivação/Atitude no trabalho; Personalidade; Estado emocional; Saúde/Condição física; Cultura; Identificação com o grupo; Influências da família, outras pessoas ou

agentes externos; c) Tensionadores: a interação entre os FCD’s internos e externos cria tensões no trabalhador que executa

a tarefa. Embora a tensão tenha usualmente uma conotação negativa, alguma tensão é realmente necessária para que o ser humano funcione em seu desempenho máximo. Quando existe um bom balanceamento entre os FCD’s internos e externos experimenta-se uma tensão facilitadora que promove


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o bom desempenho. Por outro lado, o desbalanceamento dos FCD’s internos e externos pode criar uma tensão tal que deteriora o desempenho. Os tensionadores podem ser:

Fisiológicos: Psicológicos:

Longa duração da tensão; Fadiga; Dor ou desconforto; Fome ou sede; Extremos de temperatura; Deficiência de oxigênio; Exposição química; Vibrações; Nível de ruído; Restrição ao movimento; Movimentos repetitivos; Falta de exercício físico; Rompimento do ciclo de 24

horas entre períodos de sono e de vigília.

Início súbito da tarefa; Alta velocidade da tarefa; Carga de trabalho pesada na tarefa; Alto risco na tarefa; Ameaças (de falha, de perda do emprego, etc.); Trabalho monótono, degradante ou sem sentido; Longos períodos de vigilância sem a ocorrência de

eventos; Reforço negativo; Privação de sentidos; Distrações (ruído, reflexos, movimento, etc.); Orientações inconsistentes; Falta de reconhecimento, benefícios e

recompensas; Motivos conflitantes sobre o desempenho no

trabalho. A estratégia básica é reduzir a freqüência de erros humanos, aumentando o rendimento do fator humano pela identificação e eliminação de situações causadoras de erro, pela aplicação dos princípios da ergonomia ao equipamento que deve ser operado ou mantido, aos procedimentos que regulam as tarefas de trabalho que devem ser executadas e ao próprio ambiente de trabalho. Pela identificação e eliminação das causas, os gerentes podem melhorar os FCD’s e reduzir dramaticamente a freqüência de erros humanos. Como alguns erros humanos irão, inevitavelmente, ocorrer é necessário desenvolver maneiras para detectá-los e minimizar seus efeitos. A seguir são listadas algumas situações causadoras de erro:

Procedimentos deficientes; Conhecimento insuficiente; Etiquetagem e auxílios visuais inadequados; Realimentação inadequada; Comunicação inadequada; Violação de estereótipos populacionais; Excessiva sensibilidade de controles; Tarefas mentais excessivas; Ferramental inadequado; Limpeza e arrumação do local de trabalho; Falhas em controles por computador; Restrições físicas no local de trabalho; Aparência em detrimento da funcionalidade; Arranjo físico inadequado;

Instrumentação inadequada, inoperante ou com erro;

Prioridades conflitantes (produção X segurança);

Equipamentos e sistemas de proteção fora de operação ou “by-passados”;

Discrepância entre políticas e práticas; Possibilidade de erro em operações muito

repetidas; Vigilância de longa duração sem eventos:

o Primeiros 30 minutos: 100% da atenção;

o Uma hora após: 50% da atenção; o Duas horas após: 10% da atenção;

A implementação da estratégia básica para a redução de erros humanos envolve os seguintes elementos: Rever os sistemas de controle, os equipamentos de processo e o ambiente de trabalho à luz da correta

aplicação dos princípios da ergonomia; Prover instruções e procedimentos claros e precisos; Realizar treinamentos relevantes para as tarefas a serem executadas; Criar mecanismos de detecção e correção de erros humanos; Criar meios de os trabalhadores alcançarem suas necessidades sociais e psicológicas.

Deve-se enfatizar a importância do treinamento no local de trabalho dos procedimentos e conhecimento do processo sob controle para a retenção e/ou ampliação do conhecimento dos trabalhadores. Este treinamento deve


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ser freqüente, periódico, porém sem ser previsível. Deve ser aplicado pelo supervisor direto dos trabalhadores e abranger a revisão das práticas para a realização das tarefas, casos do tipo E SE ACONTECER... O QUE FAZER e simulações de situações anormais. Os procedimentos de investigação de acidentes e das ocorrências do tipo “POR UM TRIZ” (aquelas que não se transformaram em um evento indesejável apenas por sorte ou por uma conjunção favorável de fatores) devem visar determinar a causa real do incidente, para que se possa evitar sua recorrência, e não a simples busca de um culpado ou bode expiatório. Destaca-se que a importância da disseminação dessa informação para todos os grupos de operação no local do incidente e para os outros locais da instalação e da companhia onde podem acontecer incidentes similares. Estima-se que as melhorias introduzidas pela aplicação dos princípios da ergonomia no projeto de equipamentos e procedimentos reduzirão a probabilidade de ocorrência dos erros humanos de acordo com a tabela 11.2, sendo que os potenciais de redução mostrados não são diretamente aditivos nem multiplicativos.

Tabela 11.2: Potencial de Redução do Erro Humano

Melhoria Potencial de Redução

Projeto ergonômico de controles, mostradores e equipamentos 2 a 10

Procedimentos escritos e “check-lists” bem projetados 3 a 10

Modificação de controles e mostradores que violem os fortes estereótipos da população

Acima de 10

Modificação da etiquetagem de válvulas para indicar claramente sua função e seu estado em operação normal

4 a 6

Prática freqüente das respostas apropriadas a emergências potenciais ou outras situações anormais

2 a 10

Para o sucesso dessa estratégia, é essencial que os trabalhadores sejam envolvidos em todas as oportunidades possíveis, pois seria um contra-senso gerencial ignorar o seu conhecimento, que é uma fonte valiosa que já existe em qualquer companhia. Os trabalhadores são os que melhor podem identificar as causas que prejudicam seu desempenho. Irão suportar com entusiasmo tal estratégia se não forem penalizados por falar a verdade e apontar problemas reais que, muitas vezes, passariam despercebidos pelos gerentes até o momento da ocorrência de um erro humano que provoque um evento indesejável. Ao final, os gerentes devem reconhecer e aceitar sua responsabilidade para identificar e eliminar as situações causadoras de erro e, também, reconhecer que muitos erros humanos são conseqüências da situação de trabalho e não descaso dos trabalhadores. O termo “erro humano” deve apenas transmitir o mesmo senso de culpa ou resposta emocional que o termo “falha de equipamento”, principalmente quando se pretende implantar uma filosofia de segurança operacional do tipo: “NA DÚVIDA, PARE A OPERAÇÃO”. REFERÊNCIAS

[1] M. Wicks, J.F. Fraser, Internal Corrosion of Crude Oil Pipelines, American Institute of Chemical Engineers – 67th Annual Meeting, Washington, D.C., December, 1974.

LEITURAS ADICIONAIS

[1] S. Kumar, Gas Production Engineering, Gulf Publishing Co., 1987. [2] D.K. Lorenzo, A Manager’s Guide to Reducing Human Errors – Improving Human Performance in the Chemical Industry, Chemical Manufacturers Association, 1990. [3] John L. Kennedy, Oil and Gas Pipeline Fundamentals, PennWell Publishing, 1993.


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