Ref.: Curso do IBP
O transporte na fase gasosa pode ser realizado a alta pressão, comprimido a 230kgf/cm2, e a temperatura ambiente, através de barcaças ou de caminhões tanques, quando o volume demandado é pequeno e a distância envolvida é relativamente curta.
Para grandes volumes e em regime de operação contínua, o ideal é utilizar-se de gasodutos que operam a pressão de 120kgf/cm2, por ser econômico e confiável.
A principal razão de se liquefazer o gás natural é o de reduzir o seu volume em até 600 vezes, pois para armazená-lo em sua forma original, necessitaria de enormes reservatórios, como cavernas em subsolos ou mesmo tanques de armazenagens telescópicas de grandes dimensões.
O transporte do gás na forma liquefeita é atrativo para longa distância, principalmente por mar, pois possibilita o armazenamento deste GNL próximo às áreas de consumo, permitindo assim atender os picos de demanda de uma forma otimizada, evitando desta maneira que a rede de gasoduto seja dimensionada para suportar esta demanda máxima, o que causaria a sua sub utilização na maior parte do tempo.
O gás natural liquefeito pode ser transportado através de frotas de navios ou de caminhões adequados.
A liquefação do gás natural é obtida através de resfriamento (-160°C), pois para liquefazê-la através de pressurização, deveria ser aplicada uma pressão elevada, o que tornaria o processo custoso e perigoso.
O armazenamento do GNL é feito em tanques criogênicos a temperatura externa ambiente , o que exige um sistema complexo para manutenção da temperatura e manipulação do gás nesta condição.
Para atender a demanda brasileira de gás natural, há a necessidade de transportá-los a grande distância, sendo assim, estudos técnicos/econômicos devem ser realizados para poder indicar quais os sistemas mais adequados de transporte, o que envolve a análise dos seguintes aspectos:
Características do Gás Natural ;
Distância Envolvida;
Trajeto;
Demanda;
Custo do Gás;
Custo de Investimento;
Custo Financeiro;
Meio Ambiente;
Segurança;
Prazo de Implantação.
O gás natural depois de processado torna-se inodoro e como é capaz de se tornar explosivo em condições ambientes, quando estiver associado a uma fração de 5% a 14% da mistura com o ar. Por uma questão de segurança, acrescenta-se uma substância odorante para que possa ser identificado pelo olfato, em caso de vazamento, mesmo que esteja em uma concentração bastante inferior ao que poderia causar a sua ignição.
Na distribuição é obrigatório o uso do odorante, e no transporte, depende da área a ser transpassada.
O sistema de manuseio de gás natural deve constar de pelo menos um terminal de recebimento, que além de ser viável, sob o ponto de vista econômico, deve apresentar confiabilidade e segurança.
Para tanto, deve estar interligado ao sistema de gasoduto, e de preferência estar próximo de grandes centros de consumo. Em assim sendo, favorece a sua adoção como reservatório para atendimento dos picos de demanda, ou seja, comportaria como um pulmão que atenderia o sistema nos momentos de aumento de consumo temporário.
Como o GNL encontra-se a temperatura de -160° C, torna-se obrigatório a sua vaporização para que possa ser utilizado. Isto pode ser feito, usando-se a água do mar ou o próprio gás que se encontra na forma de vapor, que é empregado como combustível no sistema de aquecimento. Também é verificada e corrigida a sua propriedade calorífica.
Ref.: Curso do IBP
Os sistemas de armazenagem de GNL de grande porte estão localizados à beira mar, para poderem facilitar o recebimento dos metaneiros, que são navios de grande capacidade e apropriados para transporte do GNL a grandes distâncias.
Os metaneiros têm capacidade para transportar até 135.000 m3 de GNL e as paredes do tanque, do tipo sanduíche, são formadas basicamente por: liga de alumínio, isolante a base de poliuretano e aço, e são dimensionados para conservar a temperatura de resfriamento do GNL. As turbinas dos navios são acionadas pelo próprio gás transportado que se vaporiza devido a troca de calor com o ambiente, e consume aproximadamente 0,2 a 0,25 % do volume transportado/dia.
Como referência, são apresentadas as dimensões básicas de um metaneiro:
Comprimento 274m, boca 42m, pontal 26m, calado com o navio carregado 11,3m.
O gasoduto é o meio mais conveniente para realizar o transporte ininterrupto de gás natural "on shore" e para distribuí-los aos consumidores finais.
Os sistemas de transporte de gás por duto envolvem os seguintes segmentos principais:
A rede de tubulação é formada por peças cilíndricas de aço ou de polietileno (esta é adotada em rede de distribuição), de seção circular, que são interconectadas entre si. A seção dos dutos é projetada para atender o fluxo do gás, e a espessura da parede para suportar a pressão de operação e os demais esforços solicitantes sobre o mesmo.
Como a tubulação é o componente de maior custo do sistema, são estudados soluções com o objetivo de diminuir o consumo deste material. No caso do material ser ferroso, é adicionado um sistema de eletrodos para efetuar a proteção galvânica, e assim evitar a ocorrência de corrosão, e também com este propósito, e para diminuir o atrito do gás com a parede interna do duto, é colocado sobre a mesma uma tinta epoxy. Ao longo do trajeto são, distribuídos válvulas de bloqueio automático, para facilitar tanto a manutenção preventiva como para isolar trechos quando ocorrer o rompimento do duto.
Nos locais onde existem obstáculos geográficos estes dispositivos também são colocados.
No transporte por dutos, para manter o nível de pressão pré-estabelecido e compensar as perdas de carga causadas pelo consumo e pelo atrito do gás com a parede interna do próprio duto, são dimensionados e distribuídos vários sistemas de compressão por turbinas a gás ou motores elétricos ao longo da rede.
São compostas por válvulas de redução de pressão, de bloqueio automático e/ou alívio de pressão, são instaladas nos pontos de entrega com o objetivo de adequar a pressão para o uso, ou seja, limitar a pressão entre a máxima e a mínima contratada. As estações que possuem medidores de vazão também servem para registrar o volume de gás consumido.
Os medidores de vazão existentes no mercado são do tipo turbina, placa de orifício e ultra-sônicos, e devem ser selecionados de tal forma a ser compatível com a pressão e a vazão a ser medida.
Dependendo do grau de importância da rede, o sistema de supervisão e controle pode ser relativamente simples ou complexo, ou seja, as informações das grandezas monitoradas e os acionamentos dos comandos podem ser disponíveis somente no local, ou serem também à distância, como os sistemas SCADA, que além de tele-supervisionar a rede, possibilita interferir em sua configuração através de comandos acionados remotamente.
As principais características a serem atendidas no projeto, além das considerações estabelecidas nas normas técnicas são:
Vazão Mínima, Vazão Máxima, Capacidade do Reservatório (pulmão), Demanda Sazonal, Fator de Utilização, Fator de Carga e Tempo de Sobrevivência.
Para obter informações sobre os dispositivos do sistema, clique com o botão do lado esquerdo do mouse sobre o mesmo.
Tipos de Arranjos Físicos da Rede e das Estações de Compressores e de Medições.
Ref: Curso do IBP
Normas:
ABNT - Associação de Brasileira de Normas Técnicas
NBR-12712 - Projeto de Sistemas de Transmissão e Distribuição de Gás Combustível
AGA - American Gas Association
AGA - Report n° 3 - Manual of Petroleum Measurement Standards
AGA - Report n° 7 - Measurement of Gas by Turbine Meters
AGA - Report n° 8 - Compressibility and Super-compressibility for Natural Gas e Other Hydrocarbon Gases
ANSI - American National Standard for Industry
B - 31.8 - Gas Transmission and Distribution Piping Systems
B - 16.104 - Leakage Testing
ASME - American Society of Mechanical Engineer
B - 16.5 - American National Standards for Piping, Pipe Flanges, Fitting and Valves
Entrada Típica de Consumidores Residenciais e Comerciais
Ref. Petrobrás
Módulo com Válvula Monitora, que garante a continuidade, porém necessita de parada para manutenção.
Ref. Petrobrás
Módulo By Pass, garante a continuidade de fornecimento.
Ref. Petrobrás
Módulo de Medição com Medidor Tipo Placa de Orifício
Ref. Petrobrás
Módulo de Medição com Medidor Tipo Turbina
Ref. Petrobrás
Desenhos combinando os módulos típicos de entradas com módulos de medição
Ref. Petrobrás
Ullman: Natural Gás
H. B. Bradley: Petroleum Engineering Handbook. Society of Petroleum Engineers
D. L. Katz et all: Handbook of Natural Gas Engineering
Muravyov, et all: Development and Exploitation of Oil and Gas Fields
Lepsch: Curso sobre Gás Natural
Comgás: Book do Gás Natural
NBR 12712: Projeto de Sistemas de Transmissão e de Distribuição de Gás Combustível.
É o elemento inserido em pontos estratégicos da rede, com o objetivo de propiciar o isolamento de uma parte deste sistema, para que possa ser efetuada a sua manutenção ou facilitar a drenagem de impurezas acumuladas.
Tipos de válvulas utilizados:
Válvula Tipo Esfera, Válvula Tipo Macho, Válvula Tipo Globo e Válvula Tipo Borboleta.
É um dos dispositivos de proteção recomendado pela norma, que atua rapidamente caso ocorra uma anormalidade no setor em que se encontra instalado, decorrente do aumento excessivo da pressão (falha no regulador de pressão) ou do aumento exagerado do fluxo de gás (rompimento da tubulação).
A válvula de alívio de pressão normalmente é aplicada como retaguarda para a válvula de bloqueio automático, pois a sua graduação de atuação é superior a de atuação desta.
A válvula de segurança tem uma função similar ao de alívio de pressão, ou seja, a de atuar quando um determinado nível de pressão pré-estabelecido é ultrapassado, diferindo somente pela vazão de escoamento. Na válvula de segurança esta vazão é superior, pois somente fecha caso a pressão diminua para um valor abaixo do disparo, enquanto que na válvula de alívio é restabelecida assim que a pressão retorne ao valor de disparo.
Esta válvula é utilizada para manter os níveis de pressão dentro de uma faixa satisfatória, e similarmente 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 obtido entre as forças que atuam no conjunto mola-diafragma, quanto maior a pressão menor a abertura, o que compatibiliza o fluxo do gás passante com a demanda deste combustível.
O piloto é um dispositivo secundário que permite um controle mais preciso do perfil da pressão.
É adotada em Estação Reguladora de Pressão que possui a configuração By Pass, para permitir que haja a seletividade entre as válvulas de bloqueio.
O filtro tem como função primordial reter as partículas sólidas em suspensão e o vaso coletor aprisionar as substâncias liquefeitas, que são purgadas manualmente para o ambiente.
Os medidores de vazão adotados para faturamento são dos seguintes tipos: placa de orifício, turbina e fole.
O medidor tipo placa de orifício, por não possuir peças móveis, é de fácil manuseio e instalação, porém somente pode ser aplicado para vazões relativamente pequenas e apresenta uma incerteza que normalmente não é quantificada.
O do tipo turbina, em contrapartida é mais precisa (± 1,0%) e suporta uma faixa de pressão maior, porém é mais frágil, podendo ser danificada quando da passagem de materiais particulados ou na presença de condensado. Por ser econômico e impreciso, o medidor do tipo fole é empregado na medição em baixa pressão.