Centro Universitário São Camilo – Espírito Santo

Curso: Tecnologia em Petróleo e Gás

Disciplina: Produção e Distribuição de Gás Natural

Professor: Wellington Barbosa Junior

Estação de Transferência de Custódia

Alunos do 4º período:

-203967, Amanda Diniz Peixoto;

-204064, Leticia Biancardi;

-203963, Washington José de Oliveira.

Cachoeiro de Itapemirim-ES

Novembro de 2012

Amanda Diniz Peixoto

Leticia Biancardi

Washington José de Oliveira

Estação de Transferência de Custódia

Trabalho apresentado para avaliação do rendimento escolar da disciplina de Produção e Distribuição de Gás Natural do curso de Tecnologia em Petróleo e Gás, do Centro Universitário São Camilo, ministrado pelo professor Wellington Barbosa Junior.

Cachoeiro de Itapemirim

Novembro de 2012

Conteúdo1. Introdução.........................................................................................................................4

2. Estação de Transferência de Custódia......................................................................5

3. Módulo de Recebimento e Filtragem..........................................................................5

4. Módulo de Aquecimento................................................................................................6

5. Módulo de Redução e Controle de Pressão.............................................................7

6. Sistema de Medição de Vazão......................................................................................8

7. Considerações Finais.....................................................................................................9

8. Referências.....................................................................................................................10

1. Introdução

O gás natural é considerado uma fonte de energia mais limpa que os derivados do petróleo e o carvão. Por motivos econômicos e ambientais, seu consumo vem aumentando, tanto para uso industrial como para uso veicular e doméstico.

No entanto, o gás natural não vem pronto para o uso. Precisa passar por diversos processos até estar especificado para o consumo, eliminando contaminantes, líquidos e substâncias sólidas que estejam associados neste gás.

Após o tratamento do gás, ele é transportado por dutos até as Estações de Transferência de Custódia, onde passará por novos processos e passará para a custódia do distribuidor.

4

2. Estação de Transferência de Custódia

Popularmente conhecido como "City-Gate", refere-se a um sistema, ou ponto de entrega, em que o gás passa de uma linha principal de transmissão para um sistema de distribuição local.

Os  pontos de entrega de gás  natural têm a função de filtrar, regular a pressão de fornecimento, aquecer o gás natural retirado do gasoduto de transporte e medir a vazão que permitirá calcular a quantidade de energia entregue ao consumidor final.

Os pontos de entrega de gás natural seguem um padrão de fabricação. Os PEs são montados em módulos, chamados de SKIDS, sendo um de filtragem, um de aquecimento, um de regulagem (onde há a diminuição de pressão para o consumidor), um sistema de medição para transferência de custódia e um módulo de controle de vazão.

O ponto de entrega tem por finalidade condicionar o gás natural para medição e venda de acordo com as temperaturas, pressões e vazões estabelecidas nos contratos de compra e venda.

3. Módulo de Recebimento e Filtragem

O skid de filtragem, primeiro no fluxo de processo no ponto de entrega, está dimensionado para 100% da vazão de projeto da instalação e tem três finalidades fundamentais:

Reter as impurezas sólidas; Reter líquidos; Bloquear a entrada de gás natural na instalação.

O gás natural retirado passa por skid de filtragem com dois "scrubbers" horizontais que separam e acumulam sólidos e líquidos (retenção total de partículas sólidas maiores que 5 µm e líquidas maiores que 8 µm).

O skid de filtragem é composto por diversos equipamentos, dentre eles:

Válvula de bloqueio remoto; Filtros combinados; Transmissor e indicador de temperatura; Transmissor e indicador de pressão; Válvula de segurança contra sobre pressão; Transmissor e indicador de pressão diferencial.

5

Os filtros combinados são equipamentos que combinam, em um só dispositivo, dois mecanismos de filtragem:

Filtragem por efeito ciclone, onde o gás entra pela parte superior lateral de um filtro em forma de cone, formando um vórtice, forçando as partículas sólidas para a parte inferior do filtro, enquanto o gás sobe pelo vórtice e sai pelo topo. Este filtro possui um by pass, para que o gás passe em caso de manutenção, sem prejudicar o fornecimento de gás.

Filtragem por cartucho, em que o gás é filtrado por uma barreira física, onde a finalidade principal é reter líquidos. Quando a válvula by pass é aberta, as barreiras também impedem a passagem de sólidos. São instalados dois equipamentos, que intercalam o funcionamento, um filtrando enquanto o outro é regenerado, garantindo a continuidade do sistema.

4. Módulo de Aquecimento

O skid de aquecimento, segundo no fluxo de processo do ponto de entrega, tem a finalidade controlar a temperatura de saída do gás e evitar a formação de hidratos. Este aquecimento é necessário devido a redução de pressão, que diminui a temperatura. Aquecendo antes de reduzir a pressão, obtém-se facilmente a temperatura definida no contrato de fornecimento.

O sistema possui dois aquecedores, um em cada tramo, funcionando simultaneamente, onde cada aquecedor tem a capacidade de operar na vazão máxima do projeto do ponto de entrega e fornecer até 50% do calor requerido a essa vazão, evitando que o cliente tenha seu consumo limitado por falha operacional em um dos tramos.

Na entrada de cada tramo de aquecimento há uma válvula manual, cujo objetivo é isolar o tramo em caso de qualquer falha operacional. Após a passagem pela válvula de passagem manual, o gás segue na linha do tramo de aquecimento até a válvula de três vias, que regula as vazões do gás para o aquecedor e para o by-pass do aquecedor, de forma a manter a temperatura de fornecimento do gás do Ponto de Entrega em 20ºC. Caso a temperatura de saída do gás do Ponto de Entrega não possa ser mantida a 20ºC, por alguma anormalidade ou parada de um dos aquecedores, a entrega de gás aos consumidores não é interrompida, e o gás continuará sendo entregue, porém a uma temperatura inferior, que poderá chegar a 5ºC.

A corrente de gás aquecida é misturada à corrente de gás não aquecida. A temperatura da mistura é lida pelo termoelemento do controlador de temperatura. Caso a temperatura atinja 55ºC, o controlador de pressão reduz a pressão do sinal enviada às válvulas de controle, fechando a entrada de gás para o aquecedor.

As linhas de saída dos dois tramos se conectam e o fluxo é direcionado ao módulo de redução de pressão.Nesta linha, há um indicador local de pressão e um indicador local de temperatura. A temperatura de saída do módulo de aquecimento varia entre 25ºC e 50ºC.

6

5. Módulo de Redução e Controle de Pressão

No módulo de regulagem, a pressão da linha principal é reduzida até a pressão de fornecimento contratada com o consumidor. É composto por, no mínimo, dois ramais, sendo que um fica em condição de reserva automática (hot stand-by), podendo entrar em operação de forma imediata e automática, no caso de manutenção ou falha no sistema principal. Os tramos são similares, porém, possuem set-points de pressão de saída diferentes. Dessa forma, o tramo com maior set-point está sempre em operação, fazendo o controle da operação a jusante, enquanto o tramo com menor set-point fica em hot stand-by.

As tomadas de pressão são feitas em pontos a jusante dessas válvulas. 

Os principais componentes do módulo regulador de pressão são os seguintes:

Válvula de bloqueio manual: É o elemento instalado em pontos estratégicos da rede, com o objetivo propiciar o isolamento de uma parte do sistema para que possa ser efetuado um serviço de manutenção ou facilitar a drenagem de impurezas acumuladas.

Válvula de bloqueio automático: Situa-se na entrada do ramal. Com fechamento por alta pressão, esta válvula limita a pressão máxima do ramal, desabilitando-o em caso de falha das válvulas controladoras de pressão. É um dispositivo de proteção recomendado pela norma, que atua rapidamente caso ocorra uma anormalidade no setor em que estiver instalado, caso ocorra um aumento excessivo de pressão, devido a falha no regulador de pressão, ou do aumento exagerado do fluxo de gás, decorrente do rompimento da tubulação. Essa válvula possui rearme manual, o que impede a reabertura caso a pressão retorne às condições normais de operação, obrigando a presença de um operador na área para avaliar a causa do fechamento.

Válvula controladora de pressão: É utilizada para manter os níveis de pressão dentro de uma faixa satisfatória. Como a válvula de bloqueio automática, pode ser acionada diretamente ou por piloto. No acionamento direto, o grau de abertura da válvula é obtido pelo equilíbrio entre as forças que atuam no conjunto mola-diafragma, e quanto maior a pressão, menor a abertura, o que compatibiliza o fluxo de gás passante com a demanda desse combustível. Em geral, cada ramal de regulagem de pressão possui duas válvulas controladoras em série, que operam com valores diferenciados. A primeira, é do tipo falha-abre, e em caso de falha, abre-se completamente, permitindo que a seguinte assuma o controle da pressão. A segunda, é do tipo falha-fecha, e em caso de falha, interrompe o fluxo de gás.

Válvula de retenção: Instalada na saída do tramo, tem a função de impedir o refluxo de gás no tramo, evitando fechamento indevido da válvula de bloqueio, por elevação da pressão a jusante.

O tramo hot stand-by (tramo B), em termos de equipamentos e configuração, é exatamente igual ao tramo de operação (tramo A). A diferença entre os dois

7

tramos está no fato de a válvula reguladora do tramo B estar ajustada em 1 kgf/cm2

abaixo do set-point da válvula reguladora do tramo A.

6. Sistema de Medição de Vazão

Tem o objetivo de executar a medição fiscal para transferência de custódia do gás natural enviado para a distribuidora. Por se tratar de medição fiscal, exige um nível de confiabilidade alto, o que requer um planejamento consistente do setor de manutenção.

Após a redução de pressão, o gás passa por um cromatógrafo, que tem a função de determinar periodicamente a composição do gás natural que está sendo entregue, possibilitando, assim, a correção de pressão, vazão e temperatura, necessárias para a determinação da quantidade de energia fornecida ao cliente.

Em seguida é enviado ao módulo de medição par a aferição da vazão a ser entregue. O módulo de vazão do ponto de entrega é composto por três tramos de medição, sendo um reserva e dois ativos, cada um dimensionado para 50% da vazão máxima do projeto. Na entrada de cada tramo existe uma válvula que pode ser acionada por botoeira local ou remotamente, tendo sua condição operacional ( aberta ou fechada) indicada. Cada tramo possui um retificador de fluxo, uma placa de orifício com um computador de vazão acoplado e um medidor de temperatura. o gás proveniente do sistema de redução de pressão passa primeiro pelo retificador que tem a função de estabilizar o perfil de fluxo direcionado a placa de orifício, que contém um transmissor de vazão, um transmissor tipo multivariável (pressão diferencial, pressão estática, e temperatura) e um transmissor de pressão diferencial adicional para operação em dual range.

Após a passagem pela placa ocorre a tomada de temperatura. O sistema de medição é a última etapa do processo do Ponto de Entrega. Após a medição os três tramos se unem compondo a linha de envio do gás ao cliente.

8

7. Considerações Finais

Fica evidenciado que o gás natural, apesar de já ter passado por vários processos de especificação para distribuição ao consumidor final, há ajustes a se fazer, pois, durante o transporte em dutos pode ocorrer o arraste de materiais sólidos e líquidos.

Mesmo sendo em pequena quantidade, pode interferir na qualidade do gás, ficando clara a necessidade de se equipar a estação de transferência de custódia com equipamentos de filtragem, aquecimento, regulagem de pressão e controle e medição. Assim, o distribuidor, e, principalmente o consumidor, tem a certeza de estar recebendo um produto com as especificações especificadas em contrato.

9

8. Referências

Lannes Junior, Ayr. Abordagem de Manutenção Centrada em Confiabilidade: Estudo de caso em um ponto de entrega de gás natural de uma empresa de transporte de petróleo. [Internet]. Dissertação de mestrado. Niterói, 2010. Disponível em: http://www.bdtd.ndc.uff.br/tde_arquivos/14/TDE-2011-12-01T133324Z-3130/Publico/Dissertacao%20%20Ayr%20Junior.pdf. Acesso em 23/11/2012.

Brito, José M. C.; Camargo, Paulo R. C.; Silvares, Adriano; Garcia, Claudio B. Avaliação do Sistema de Aquecimento de Pontos de Entrega de Gás Natural de Petrobrás por Meio de Simulação Dinâmica. [Internet]. Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis - IBP. 2010. Disponível em: http://dc338.4shared.com/doc/f2HRjH-d/preview.html. Acesso em 23/11/2012.

Vaz, Célio Eduardo Martins; Maia, João Luiz Ponce; Santos, Walmir Gomes dos. Tecnologia da Indústria do Gás Natural. [Internet]. Disponível em: http://www.blucher.com.br/livro.asp?Codlivro=04213. Acesso em 25/11/2012.

10