SISTEMA DE TRANSPORTE POR DUTOS PIPELINE TRANSPORTANTION S YSTEM Carolina Coelho de Freitas1, Isadora Siepierski2; Marina Santos Ribeiro de Ferreira 3; Marcelo Bonsanto Deriz4; Patrícia Pereira Cruz 5 Rafael Costa dos Santos4 (Orientador) Centro Universitário de Belo Horizonte, Belo Horizonte, MG 1
[email protected] ;
4
[email protected] ;
5
2
[email protected];
3
[email protected];
[email protected];
6
[email protected]
R ESUMO f alha de uma tubulação pode trazer diversos prejuízos para a população e propriedades próximas próximas ao local ESUMO: A falha da mesma. A área de risco associada ao dano vai depender do modo de falha da tubulação, tempo de ignição, condições ambientais no ponto de falha e condições meteorológicas. Algumas falhas são independentes do tempo tais como: interferências mecânicas de terceiros, terremotos, pressão, etc. Outras são dependentes do tempo, como corrosão e falha por fadiga. Visando mitigar tais falhas, as empresas realizam análises de riscos e planos de emergência. P ALAVRAS -CHAVES: Tubulação, risco, falhas. ABSTRACT : The failure of a pipe can bring many losses to the population and properties near the site of the same. The area of risk associated with the damage will depend on the failure mode of the pipe, ignition timing, environmental conditi condition ons s at the point point of failur failure e and weathe weatherr conditi conditions ons.. Some Some failur failures es are indep independ endent ent of time: time: mecha mechanic nical al interference of third parties, earthquakes, pressure. Others are time-dependent, time-dependent, such as corrosion and fatigue failure. To mitigate these failures, companies conduct risk analysis and contingency plans. EYWORDS: Pipe, risk, failure. K EYWORDS
___________________________ _________________________________________ ____________________________ ____________________________ _____________________ _______
1 INTRODUÇÃO
desenvolvimento de tubos à base de aços especiais,
O petróleo é considerado um produto perigoso e seu tran transp spor orte te e manu manuse seio io ofer oferec ecem em risc riscos os ao meio meio ambiente e à segurança humana, isto é, no caso da libera liberaçã ção o deste deste produ produto to há possib possibili ilida dade de de danos danos mater materiai iaiss e huma humanos nos,, enfer enfermi mida dades des ou até morte morte,, resu resultltan ante te da expo exposi siçã ção o de pess pessoa oas, s, anim animai aiss ou vegetai etaiss
a
agen gentes tes
ou
cond ondiçõ ições
amb ambien ientais ais
potencialmente perigosas (SERPA, 1999). A primeira linha de dutos de que se tem registro no Brasil data de 1942. Esta ligava a Refinaria
com maior resistência e menor peso. Assim sendo, o desg desgas aste te do mate materi rial al dest destes es duto dutoss mais mais anti antigo gos, s, associad associado o a possívei possíveiss problema problemass advindo advindoss do meio externo, como erosão e colapso do terreno onde estão situ situad ados os,,
pode podem m
prov provoc ocar ar
dano danoss
à
tubu tubula laçã ção, o,
resul resultan tando do em vazam vazamen entos tos de óleo, óleo, o que que torna torna a atividade de transporte petrolífero uma fonte de graves impactos ambientais. Acidentes ocorrem constantemente constantemente na atividade petrolífera, tais como o ocorrido em 4 de junho de 2003 em um dos terminais da Petrobrás no Litoral do estado
Experimental de Aratu ao Porto de Santa Luzia, na
de São Paulo. Este vazamento mobilizou o trabalho de
Bahia. Nesta época os dutos eram feitos de cobre e
500 pessoas na contenção de manchas. Pelo menos
tinha tinha pouca pouca resis resistên tênci cia a à corro corrosã são. o. Entre Entretan tanto, to, a
15 mil litros de petróleo vazaram no canal de São
evoluçã evolução o da tecnolog tecnologia ia metalúr metalúrgica gica tem permitido permitido o
Sebastião.
O
acidente
ocorreu
durante
o
e-xacta,, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH. e-xacta Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
desca descarre rregam gament ento o do produ produto to do navio navio norue norueguê guêss
dos dutos dutos,, o aço aço é larga largame ment nte e utili utiliza zado, do, pois sua sua
Nordic Marita no píer Sul do Tebar (Terminal Marítimo
resistência às intempéries e às altas pressões permite
Almirante Almirante
A
construi construirr tubulaçõe tubulaçõess de milhares milhares de quilôme quilômetros tros.. A
quantidade de produto vazado ficou estimada entre 40
união mais usual entre os tubos de aço é feita por meio
e 60 mil litros de óleo. A razão do acidente se deu
de soldas.
Barroso), Barroso),
da
Petrobrás/Transpe Petrobrás/Transpetro. tro.
devid evido o a probl oblema emas na conex onexã ão do braço aço de carregamento carregamento entre o navio e os tanques do terminal. A operação foi interrompida no momento do incidente.
3 FALHA
Outro acidente ocorrido em 4 de novembro de 2000,
A falha é normalmente reconhecida como a ocorrência ocorrência
quando uma falha de manobra provocou o rompimento
de um incidente em qualquer porção do sistema de
no casco do navio Vergina II, vazando 86 mil litros de
duto dutoss e esta esta libe libera ra de mane maneir ira a não não inte intenc ncio iona nal,l,
óleo, as manchas de óleo atingiram 21 praias do Litoral
quantidades significativas do produto transportado. O
Norte orte do estado ado de São Paulo aulo.. Os desastre stress
termo termo quant quantida idades des signif significa icativ tivas as é utili utiliza zado do para para
relacionados
distinguir a diferença entre uma falha e um pequeno
com
vazamentos
de
óleo
são
resp respon onsá sáve veis is por por gast gastos os de milhõ ilhões es de reai reaiss na
vazamento de petróleo.
remediação, além de degradarem o meio ambiente. Por
Quando os produtos transportados são extremamente
isso, quando ocorre um vazamento num duto, o mais
tóxi tóxico cos, s, entã então o se deve deve leva levarr em cons consid ider eraç ação ão a
importante importante é sua imediata detecção e alarme. A parada
possibilidade de ocorrência de pequenos vazamentos,
de bombas bombas e o fecham fechament ento o rápido rápido de válvu válvulas las de
bem como a possibilidade de falha do sistema. Dessa
bloqueio é que evitarão o desastre, sendo o tempo de
forma, todos os modos de falha devem ser
detec detecçã ção o do vazam vazament ento o um fator fator de fund fundam ament ental al
considerados.
relevância. O objetivo deste trabalho é analisar e modelar os riscos e dano danoss à soci socied edad ade e caus causad ados os pela pelass falh falhas as nas nas
3.1 MODOS DE FALHAS EM DUTOS
tubulações de dutos de petróleo, propiciar um estudo
O conceito de falhas em dutos restringe-se a situações
das das falh falhas as e dos dos fato fatore ress caus causad ador ores es dest destas as,, que que
em que que ocorr ocorre e vazame vazamento nto sign signifi ifica cativ tivo o do produ produto to
dependem ou não do tempo, mas que geram perigo ao
transportado pela tubulação, de forma não intencional.
meio em que vivemos.
Gera Geralm lmen ente te os pequ pequen enos os vaza vazame ment ntos os devi devido do à operação operação dos equipam equipamento entoss não são conside considerados rados,, exceto em caso em que a toxicidade do produto seja de
2 TIPOS DE DUTOS
extrema relevância.
Os dutos dutos são classificad classificados os em dois tipo: Oleoduto Oleodutoss
Apesar de ser um dos modais com maior segurança segurança
quando transportam líquidos, ou seja, petróleo e seus
para transporte de produtos perigosos, as tubulações
derivados e Gasoduto quando transportam gás.
eventualmente podem apresentar falhas. Geralmente
Foi Foi cons constr truí uído do na Pens Pensililvâ vâni nia a (EUA (EUA)) o prim primei eiro ro
vazamentos vazamentos de derivados de petróleo estão associados
oleoduto com 2 polegadas de diâmetro feito de ferro
a acidentes de grandes proporções, seja pelo impacto
fundido com extensão de 8 km e ligava um campo de
econômico, ambiental ou social vinculados.
produção a uma estação de carregamento de vagões.
O Gráfico 1 mostra as principais causas de ocorrências
Nos tempos de hoje dentre os materiais constituintes
de vazamen vazamentos tos em dutos. dutos. É interess interessante ante notar, que
e-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH. e-xacta, Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
3
mesmo com as ações mitigadoras, a corrosão é a
ou ainda em situações em que há exposição à pressão,
caus causa a mais mais freq freque uent nte e dos dos vaza vazame ment ntos os.. Erro Erross na
temp temper erat atur uras as
escavação (interferência de terceiros) e forças naturais
inicialmente consideradas, causando assim fadiga do
também são significativos.
material ou da solda.
Os prin princi cipa pais is modo modoss de falh falha a que que gas gasodut odutos os e
As falhas humanas ou operação incorreta dos
oleoduto oleodutoss apresent apresentam, am, segundo segundo Esfordet Esfordet al. (2004), (2004),
equipa equipame mento ntoss também também podem podem ocas ocasion ionar ar danos danos à
são devido a fatores que podem ser agrupados em
tubulação. Entretanto, com o crescente conhecimento
cinco categorias: (1) Georiscos; (2) Corrosão e fadiga;
da indústria na operação das instalações de transporte
(3) Falha humana ou operação incorreta; (4) Ação de
de petróleo e derivados, este tipo de falha tem sido
terceiros; e (5) Roubos e sabotagens.
reduzido, sendo assim cada vez menos responsável
ou
carr carreg egam amen ento toss
supe superi rior ores es
às
por acidentes. Os acidentes que ocorrem devido à ação de terceiros, são, são,
na
gran rande
maior aioria ia,,
dese esencade adeado ados
por
escavações ou obras civis realizadas nas áreas onde as tubulações se encontram. As intervenções podem não causar vazamentos ou problemas imediatos, mas os possíveis danos aparecem com o decorrer dos anos, devido à fadiga do material ou redução das condições de operação. Já os roubos e sabotagens, apesar de também serem fatores de risco às tubulações, ocorrem
Gráfico 1 – Principais causas de vazamento
em menor proporção.
Fonte: PHMSA -Significant Pipeline Incidents, 20022009.
Os
3.1.1 FALHAS POR GEORISCOS
geori eorisscos aos quais as
subm submet etid idas as
são devi devido do a
tubulaçõ lações es estão tão
fato fatore ress
geot geotéc écn nicos icos,,
hidr hidrol ológ ógic icos os ou açõe açõess tect tectôn ônic icas as.. Send Sendo o que que os problemas vinculados a ações tectônicas, no caso do Bras Brasilil,, não não apre aprese sent ntam am rele relevâ vânc ncia, ia, esta estand ndo o
às
tubulações tubulações sujeitas, predominantemente, predominantemente, a influência influência de
inu inundações
e
movimentaç tação
do
ter terreno
(VASCONCELLOS; OLIVEIRA, 2006). Os dutos estão submetidos a dois tipos de corrosão: interna – geralmente devido a produtos corrosivos em contato com água, ou em situações de falta de uso -, e externa – em casos de revestimento inapropriado ou proteçã proteção o catódic catódica a ineficie ineficiente nte (CONSE (CONSERVA RVATION TION OF CLEAN AIR AND WATER IN EUROPE, 1998). Já a fadiga, pode ocorrer devido ao tempo de uso do duto,
Os riscos geológicos/geotécnicos podem ser definidos como situações de perigo, perdas ou danos – tanto ao homem homem quan quanto to à sua sua propr propried iedade ade -, em funç função ão da possibilidade de ocorrência de processos geológicos. O impac impacto to caus causado ado por por vazam vazament entos os de produ produtos tos em eventuais rupturas é avaliado na análise quantitativa de risco de dutos. Acidentes de origem geológica/geotécnic geológica/geotécnica a geralmente geralmente aprese apresent ntam am grand grandes es preju prejuíz ízos os assoc associad iados os.. Como Como afet afetam am maio maiore ress
trec trecho hoss da tubu tubula laçção, ão,
caus causam am
vazam vazamen entos tos maiore maiores, s, majo majoran rando do a área área ating atingida ida e expondo ao risco o meio ambiente e a população. Além disso, as rupturas devido à movimentação do terreno demand demanda a um maior maior tempo tempo para para recom recompos posiçã ição o das cond condiç içõe õess da inst instal alaç ação ão,, inte interr rrom ompe pend ndo o assi assim m a
e-xacta,, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH. e-xacta Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
operação por longos períodos (PORTER et al., 2004). Os georis georiscos cos podem podem ser ser divid dividido idoss em três três grupos grupos,, sendo determinados pela sua origem:
temperatura podem acelerar os efeitos da corrosão. É preciso verificar também se há existência de suportes para a sustentação do duto em algum local, já que os suportes podem se tornar um ponto preferencial para
(a) (a) Tect Tectôn ônic icos os:: devi devido do ao movi movime ment nto o do solo solo,,
ocorrência de corrosão, ou seja, um ponto de acesso
ruptur ruptura, a, lique liquefaç fação, ão, erupç erupções ões ou tsuna tsunami miss
para para a corr corros osão ão uma uma vez vez que que os supo suport rtes es pode podem m
causados por movimentação de placas;
promover um mecanismo de perda de revestimento ou
(b) Hidrot Hidrotécn écnico icos: s: ocasi ocasiona onado doss por por inund inundaç ações ões,, erosão de margens ou grandes precipitações;
da tinta tinta do duto, duto, como como também também podem podem apris aprision ionar ar umidade junto à parede.
(c) (c) Geoté Geotécn cnico icos: s: causad causados os por desliz deslizam amen ento to de
Algumas medidas para prevenir a tubulação tubulação da
terra, terra, compa compacta ctação ção do solo, solo, subs subsidê idênc ncias ias,,
corrosão atmosférica podem ser realizadas, uma das
soerguimento do solo, entre outros.
medidas mais utilizadas para prevenir os efeitos deste
3.1.2 FALHAS POR CORROSÃO
tipo de corrosão é o devido isolamento do metal do ambiente agressivo. Entretanto é verídico que nenhum
A corrosão é um dos principais causadores causadores de falhas e
revestimento está livre de falhas e, por esta razão, o
acidentes em dutos, visto que esta causa perda de
poten potencia ciall de corro corrosã são o nunc nunca a será será comp complet letam ament ente e
espe espess ssur ura a na pare parede de da tubu tubula laçã ção o e com com isso isso a
remov removid ido. o. A reduç redução ão deste deste poten potenci cial al depend depende e de
integridade estrutural é reduzida, aumentando assim o
alguns fatores principais, tais como a boa qualidade do
risco de falhas. A falha por corrosão será detalhada a
reve revest stim imen ento to e da sua sua apli aplica caçã ção, o, a qual qualid idad ade e do
partir da análise da corrosão externa - atmosférica e
programa de inspeção do duto e da qualidade das
corrosão por metal aterrado - e corrosão interna.
possíveis correções do mesmo.
3.1.2.1 CORROSÃO ATMOSFÉRICA
3.1.2.2 CORROSÃO INTERNA
A corrosão é uma das maiores geradoras de prejuízos
A corrosão interna é causada causada pela reação entre a parte
no que diz respeito às perdas de materiais. Apesar de
interna da parede do duto com o produto que está
grande parte da tubulação que está implantada para o
sendo transportado. Os fatores que determinam como
transporte de petróleo estar enterrada, esta condição
sedará a corrosão interna podem ser de forma mais
não dá imunidade diante dos fenômenos corrosivos aos
simples estudados quanto à corrosividade do produto e
duto dutos, s, assi assim m eles eles não não estã estão o isen isento toss da corr corros osão ão
a proteção interna.
atmosférica. Esta se baseia na mudança química no material do duto resultante da interação do material com a atmosfera. É preciso verificar as condições de isolam isolament ento o do duto duto enter enterrad rado, o, pois pois é possí possível vel que que ocorra a acumulação de umidade junto à parede do mesmo, permitindo assim que a corrosão se inicie e prossiga sem que seja notada.
A corrosividade corrosividade do produto pode ser classificada classificada em: extre extrema mame mente nte corro corrosiv sivo o - carac caracter teriza izada da por uma uma corrosão rápida e danosa -, corrosividade do produto mediamente corrosivo - é aquela em que o dano à parede do duto ocorre com baixa taxa de corrosão -, corrosividade sob condições especiais - só ocorre sob certas circunstâncias como, por exemplo, a presença
O tipo de atmosfera é um item que afeta no estudo da
de CO2 ou água salgada nos dutos – e corrosividade
corrosão atmosférica como um todo, uma vez que de
do produto nula - é aquele em que a possibilidade de
acor acordo do com com a com compos posição ição quím químic ica, a, umid umidad ade e e e-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH. e-xacta, Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
5
reação entre o produto a ser transportado e o material
tub tubulaç lação,
do duto é muito baixa.
informações sobre o duto quando este for equipado
A proteção interna pode se proceder de várias
separar rar
esta estass
imp impurez rezas
e
obter ter
com sensores eletrônicos.
maneiras. O revestimento interno é uma boa maneira de prev preven ençã ção o da corr corros osão ão,, quan quando do o prod produt uto o transportado for incompatível com o material do duto,
3.1.2.3 CORROSÃO DE METAIS ENTERRADOS
que em geral são ligas de aço, pode ser usado um
Quand Quando o se tratar tratar de dutos dutos metál metálico icoss enter enterrad rados os e
material de revestimento compatível com este produto,
sujeitos à corrosão, fatores como a proteção catódica,
visando assim evitar um contato que possa iniciar o
condição de revestimento, corrosividade do solo, idade
proc proces esso so corr corros osiv ivo o na pare parede de inte intern rna a do duto duto.. A
do sistema dutoviário, fluxo de corrente de outro metal
prote proteçã ção o inter interna na també também m pode pode ser ser viabil viabiliz izada ada por por
enterrado e interface AC (corrente alternada) devem
intermédio de inibidores que podem ser injetados ao
ser rigorosamente levados em conta no que se refere
produto transportado para reduzir ou inibir a reação de
aos fenômenos corrosivos.
corrosão, por meio de agentes limpadores da parede
Na maio maiori ria a dos dos caso casoss que que envo envolv lvem em a prot proteç eção ão
interna do duto, estes são comumente chamados de
catódica, esta pode ser aplicada para prover a proteção
Pigs igs. A Figu igura 1 ilu ilustra tra a inje injeçção de Pigs igs em
de uma tubulação de aço enterrada. Sua análise se dá
tubulações.
de acord acordo o com a exist existênc ência ia ou não não das das cond condiçõ ições es mínimas requeridas para a proteção do sistema, tais como: a existência suficiente de força eletromotiva para gerar qualquer potencial de corrosão, e a realização de provas ou testes durante períodos apropriados para garantir que o sistema está funcionando corretamente. A boa qualidade qualidade do revestimento revestimento também reduz o potencial corrosivo quando se trata de dutos metálicos enter enterrad rados os uma uma vez que que estes estes sofrem sofrem os mesmo mesmoss
Figura 1 – Injeção de Pigs em Tubulações
efeitos tratados na seção anterior. Quando se trata da
Fonte:
corrosividade do solo, este deve ser classificado em função de sua resistividade, que é um dos principais fatores para avaliar o potencial de corrosão do solo.
Medidas operacionais operacionais e monitoramento monitoramento interno do duto
Entretanto, algumas situações especiais podem existir
também são eficazes para promover a proteção interna
em função da evidên idênccia de alta lta ativ tividad idade e de
do duto duto da corro orrossão, ão, essa essass medid edidas as incl inclue uem m o
microorganismos ou, raramente, baixo pH, que podem
monitoramento por meio de sondas ou sensores que
promover a oxidação do aço.
podem continuamente transmitir medidas elétricas que indiquem um potencial de corrosão. Para as situações onde onde o produ produto to é norma normalm lment ente e compa compatív tível el com com o material do duto, mas algum tipo de impureza pode ter sido introdu introduzido zido,, medidas medidas operaci operacionai onaiss tais como como a inje injeçã ção o de Pigs Pigs pode pode ser ser feit feita a a fim fim de limp limpar ar a
No que diz respeito à idade do sistema dutoviário os dutos são geralmente projetados para uma vida útil de aproximadamente trinta anos em tese, mas a medida que que os anos anos pass passam am,, os ris riscos cos de falh falha a de um dete etermin rminad ado o duto ten tendem a aum aumenta entar, r, se faz nece necess ssár ário io infe inferi rirr que que um duto duto com com maio maiorr temp tempo o
e-xacta,, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH. e-xacta Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
operacional pode ser mais seguro ou ter uma taxa de
ciências dos materiais, mas o projeto estrutural tem que
falha menor do que um duto mais novo (isso depende
ser baseado numa análise macro das tensões e das
também de acordo com as concepções de projeto do
resistências, pois em geral não se conhece a micro
sistema), desta forma, a idade do duto não pode ser
geometria da peça (TUPIASSÚ; MEGGIOLARO, 2004).
considerada unicamente como indicador confiável ou de fenômenos corrosivos ou de qualquer outra falha do duto, isso no que tange a indicação de confiabilidade
O estudo detalhado das técnicas de dimensionamento e de cálculo de dano no que diz respeito à fadiga se faz necessário uma vez que:
ou de risco do sistema. Para Para o fluxo fluxo de corre corrente nte origin originado ado de outro outro metal metal enter enterrad rado o na vizinh vizinhan ança ça de um duto duto enter enterrad rado, o, a prese presenç nça a deste deste metal metal pode pode ser ser uma uma nova nova fonte fonte de risco, risco, pois pois pode pode interf interferi erirr na proteç proteção ão catód catódica ica do
- A maior maioria ia das das falhas falhas mecânic mecânicas as que que ocorr ocorrem em na prática é causada por fadiga, mas o trincamento é lento, gradual e aditivo, gerando um dano restrito à região crítica da peça;
sist sistem ema a de duto dutoss ou mesm mesmo, o, quan quando do a prot proteç eção ão
- A geração e a propagação de uma trinca por fadiga
catódica é inexistente, pode estabelecer uma célula de
normalmente não provocam mudanças evidentes nem
corrosã corrosão o galvânic galvânica, a, causand causando o assim assim a corrosão corrosão no
na forma nem no comportamento global da estrutura.
sistema.
A detecção do dano devido á fadiga é trabalhosa trabalhosa e,
Algumas Algumas medidas podem ser tomadas para minimizar minimizar
como de maneira geral não há aviso prévio de falha
os efeito efeitoss desta desta inter interfe ferên rência cia,, tais tais como como o uso de
eminente, pode ocorrer fratura súbita da peça, quase
ânodos ânodos distribu distribuídos ídos,, juntas juntas de isolamen isolamento, to, escudos escudos
que que insta instanta ntane neam ament ente. e. Assim Assim as falha falhass por por fadiga fadiga
elétricos e células de polarização.
podem gerar consequências catastróficas e devem ser evitadas
a
qualquer
custo
nas
estruturas
poten potencia cialm lmen ente te perigo perigosa sas, s, atrav através és de um plano plano de
3.1.3 FALHAS POR FADIGA
gara garant ntia ia de segu segura ranç nça a estr estrut utur ural al base basead ado o num num
A fadiga é uma falha mecânica causada causada principalmente principalmente pela aplicaç aplicação ão repetida repetida de carregam carregamento entoss variáve variáveis, is,
programa periódico de inspeção e de avaliações de integridade.
cuja cuja carac caracter terís ístic tica a princ princip ipal al é caus causar ar a geraç geração ão ou
Os principais fatores que influenciam a fadiga em dutos
apropagação paulatina de uma trinca, até a eventual
são: são: a frequ frequênc ência ia dos acident acidentes es e a magn magnitu itude de da
fratura da peça. A fadiga é um problema local, que
pres pressã são o
depende muito dos detalhes da geometria e do material
comp compre ress ssor ores es,, válv válvul ulas as de cont contro role le e Pigs Pigs são são
do ponto mais solicitado da peça e da carga atuante, e
possíveis causas destas variações de pressão e dos
que
ciclos de fadiga no qual está submetido um duto.
gera era
falhas lhas
loc localiz alizad adas as,,
progr ogress essiva ivas
e
oper operac acio iona nal. l.
Oper Operaç açõe õess
de
bom bombas, bas,
acumuladas. São São mecân mecânica icass as falhas falhas cuja cuja causa causa primá primária ria é o
4 RISCO
carregamento carregamento de serviço. A fadiga é o tipo de falha que geralmente domina a vida útil das estruturas quando
O risco devido a uma determinada atividade pode ser
ascomponentes dinâmicas das cargas de serviço não
ente entend ndid ido o com como o pote potenc ncia iall de ocor ocorrê rênc ncia ia de
são são despr desprezí ezíve veis is quant quanto o às estát estática icas. s. O estud estudo o da
consequências indesejadas decorrentes da realização
fadi fadiga ga é mult multid idis isci cipl plin inar ar,, uma uma vez vez que que os micr micros os
da ativ ativid idad ade e cons consid ider erad ada. a. Os risc riscos os pode podem m ser ser
meca mecani nism smos os de trin trinca came ment nto o são são estu estuda dado doss nas nas
classificados em duas categorias: riscos aceitáveis e
e-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH. e-xacta, Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
7
riscos inaceitáveis.
6.1 MONITORAMENTO DE VAZAMENTOS
Uma característica relativa aos Acidentes Maiores, ou
Os desastres relacionados com vazamentos de óleo
seja, aqueles que geram danos de maiores proporções, proporções,
são responsáveis por milhões de reais em gastos em
é a sua sua baixa baixa probab probabili ilida dade de de ocorr ocorrên ência cia.. Porém Porém,,
sua remediação, além de impactarem o meio ambiente.
quando ocorrem, geralmente são bastante elevadas as
Para tanto, quando ocorre um vazamento em um duto,
suas consequências danosas às pessoas e ao meio
o mais importante é sua imediata detecção e alarme. A
ambiente.
parada de bombas e o fechamento rápido de válvulas de bloqueio evitarão o desastre, sendo o tempo de detec detecçã ção o do vazam vazament ento o um fator fator de fundam fundament ental al
5 CONSEQUÊNCIAS DAS FALHAS
relevância.
A avaliação da integridade integridade e do Risco dos dutos são tare tarefa fass muit muito o comp comple lexa xas, s, devi devido do à exis existê tênc ncia ia de diversos cenários na qual os dutos podem falhar. A
6.1. .1.2 PRINCIPAIS MÉTODOS
fal falha
VAZAMENTOS
de
um
duto
pode ode
ocasio asion nar
dife iferen rentes tes
consequências, as quais dependerão do lugar de onde ocorreu a falha. Por exemplo, se em um duto que transporta petróleo ocorrer uma falha perto de um rio,
DE
DETECÇÃO
DE
Os principa principais is métodos métodos de detecçã detecção o de vazamen vazamentos tos estão explicitados nos tópicos a seguir.
as consequências mais severas serão as ambientais. No entanto, se a falha de um duto que transporta gás ocorre perto de uma cidade, as consequências sociais e econ econôm ômica icass serão serão de maior maiores es relev relevânc ância. ia. Dess Desse e modo, os estudos de Risco não só devem analisar as cons conseq equê uên ncias cias
gera gerad das
pela pelass
inte interr rrup upçõ ções es
do
transporte do petróleo e pela necessidade necessidade de reparo da integridade da tubulação, mas também, seus aspectos ambientais, econômicos e sociais.
6.1.2.1 MÉTODOS ACÚSTICOS Os sensores acústicos detectam vazamentos através da energi energia a acús acústic tica a gerada gerada pelo pelo esca escape pe do fluíd fluído. o. Porém rém, a detec tecção ção de sina inais é afetad etada a pela ela interferência de ruídos acústicos gerados por válvulas e compressores. Devido aessa limitação da escala de dete detecç cção ão,,
gera geralm lmen ente te
os
sen sensore soress
acús acústitico coss
(microfones) são instalados ao longo da tubulação.
Análises Análises de acidentes reais envolvendo envolvendo dutos revelam que as principais consequências relacionadas às falhas
6.1.2.2
são explosões e incêndios.
MÉTODOS
QUE
UTILIZAM
SENSORES
INFRAVERMELHOS
6 AÇÕES MITIGADORAS
Alguns vazamentos vazamentos podem ser detectados através da
A fim de se evitar acidentes, acidentes, algumas ações mitig itigad ador oras as já são são de pres presen ença ça obri obriga gató tóri ria a em refi refina nari rias as,,
pode podend ndoo-se se
cita citarr
como omo
exemp xemplo loss:
Monitoramento de vazamentos, Análise de Riscos e Plano de Ação de Emergência.
identificação identificação de mudanças mudanças de temperatura temperatura em torno da tubu tubula laçã ção. o. São São util utiliz izad ados os sens sensor ores es remo remoto toss que que monitoram metano e etano na atmosfera através de seu espec espectro tro infra infrave verm rmelh elho. o. Este Este métod método o pode pode ser ser usado através de patrulha em veículos, helicópteros helicópteros ou sistemas portáteis, tendo a capacidade de cobrir vários quilômetros da tubulação em um mesmo dia.
e-xacta,, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH. e-xacta Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
ausência.
6.1.2.3 MÉTODO DE PRESSÃO NEGATIVA Os sens sensore oress de press pressão ão são são usado usadoss para para detec detectar tar vazamentos usando os métodos de ondas de pressão negativa e de gradiente de pressão. Quando ocorre um vazam vazament ento o com uma queda queda de press pressão ão no local local é gerada uma onda de pressão negativa que se propaga a mont montan ante te e a jusa jusant nte e do loca locall do vazam azamen ento to.. Teoricamente, esta onda desloca-se com a velocidade do som, apresentando apenas uma diminuição gradual, devi devido do ao atri atrito to.. Usua Usualm lmen ente te são são util utiliz izad ados os dois dois transdutores de pressão instalados nas extremidades das seções para calcular a posição do vazamento com razoáve razoávell precisão precisão.. Em cada seção, observa observa-se -se uma
6.1.2.4 MUDANÇAS DE PRESSÃO OU FLUXO Nesta técnica, a qual é uma combinação das duas anteriormente citadas, assume-se que a ocorrência do vazamento está ligada a uma alta taxa de mudança da pressão e do fluxo a montante e a jusante. Se em determinado período a taxa de variação for maior que um padrão padrão defin definido ido,, o alarm alarme e de vazam vazament ento o será será acionado. Este método pode ser aplicado apenas ao escoamen escoamento to de fluídos fluídos incomp incompress ressívei íveiss em estado estado estac estacion ionári ário, o, caso caso contrá contrário rio pode pode levar levar a alarm alarmes es falsos. Somente vazamentos maiores são detectados.
queda da pressão, a qual é o reflexo da passagem da onda onda,, pode podend ndo o ser ser segu seguid ida a de uma uma recu recupe pera raçã ção o parcial, ou seja, um transitório. Neste tipo de detecção
6.1. .1.2.5 2.5
SISTEMAS
BASEADOS
EM
MODELAGEM
MATEMÁTICA
deve-se ter o cuidado de filtrar os dados, pois alguns procedim procedimento entoss normais normais da operaçã operação o da tubulaçã tubulação, o,
Esta técnica modela matematicamente matematicamente o fluxo do fluído
bombas e fechamento de válvulas podem gerar uma
na tubulação. Para realizar a modelagem são utilizadas
onda de pressão negativa. O método de ondas de
as equações de conservação de massa, conservação
pressão negativa também é conhecido como método
de momento, conservação de energia e as equações
transitório de pressão.
de estad tado do flu fluído ído. Este gru grupo de equaçõ ações diferenciais não lineares é resolvido através de técnicas computacionais, dentre as quais temos as diferenças
6.1.2.4 BALANÇO DE VOLUME OU MASSA Esta técnica consiste em realizar a medição do volume/ massa de entrada no duto e subtrair o volume/ massa de saída. Se esta diferença atingir um valor maior que uma determin determinada ada tolerânc tolerância ia estabel estabelecid ecida a (2% para líquidos e 10% para gases), gera-se então um alarme de vazamento. Os alarmes falsos podem ocorrer devido à dependência da taxa de fluxo com os parâmetros do fluído (temperatura, pressão, densidade e viscosidade),
finita itas,
os
elementos
cara caraccterí terísstic ticas,
a
finitos,
rep reposta osta em
o
método
freqü eqüência cia
das e
a
discretização espacial. O método requer que o fluxo, a pressão e as temperaturas sejam medidas à montante e à jusante da tubulação paraassim usar estes valores como condição de contorno para estimar as variáveis ao longo da tubulação. Os vazamentos são detectados pelas discrepâncias entre as variáveis calculadas e as medições reais.
para aumentar a eficiência do sistema são realizadas
O vazamento é detectado através de análise estatística
med mediçõe içõess regu regula lare ress das das vari variáv ávei eiss ao long longo o da
de medidas de pressão e fluxo. Se a queda no valor
tubulação ou estas podem ser preditas por um modelo
médio de uma medida for maior que um nível definido o
de cálculo. Este método não fornece a localização do
alarme é ativado.
vaza vazam mento ento ele ele apen apenas as ind indica ica sua sua pres presen ença ça ou
Este sistema detecta mudanças no fluxo e na pressão
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9
da tubulação através de medidas disponíveis e calcula
Segu Segund ndo o o Inst Instititut uto o Amer Americ ican ano o de Enge Engenh nhei eiro ross
a prob probab abililid idad ade e de vaz vazamen amento to,, seu seu tam tamanho anho e
Químico Químicoss (AIChE (AIChE
localização aproximada. É realizado um registro das
Engine ineers),
variações causadas por mudanças operacionais e com
desenv desenvolv olvim imen ento to de uma uma estim estimati ativa va quali qualitat tativa iva ou
isto a taxa de alarmes falsos é baixa, pois o mesmo
quantitativa do risco de uma determinada instalação
será gerado apenas quando um determinado padrão de
com base em uma avaliação de engenharia, utilizando
muda mudanç nças as de flux fluxo o e pres pressã são o ocor ocorre rer. r. O sist sistem ema a
técnicas específicas para a identificação dos possíveis
monitora constantemente a tubulação e adapta-se a
cenários
essas mudanças nos instrumentos de medida através
consequências associadas.
de sua capacidade de aprendizado.
a
de
- American American Institu Institute te of Chemical Chemical análise
de
acide identes,
risco
suas
consiste
frequências ias
no
e
No que que diz diz resp respei eito to ao gere gerenc ncia iame ment nto o de risc riscos os segundo a CMA (Chemical Manufactures Association),
6.2 ANÁLISE
DOS
RISCOS
PREDOMINANTES
DAS
FALHAS
este é definido como o programa ou atividade que reúne a aplicação de princípios de gerência e técnicas de aval avalia iaçã ção o de ris riscos cos para para ajud ajudar ar a gara garan ntir tir a
Após anos de experiência experiência na área de dutos, algumas
segu segura ranç nça a das das inst instal alaç açõe ões, s, prot proteg egen endo do os seus seus
empre empresa sass do setor setor estab estabele elece ceram ram um conjun conjunto to de
funcionários, o público externo, o meio ambiente e o
atividades que procuram aumentar a segurança dos
patrimônio da empresa, tudo isso a fim de se evitara
dutos através de tratamentos específicos a cada agente
inte interr rrup upçã ção o da prod produç ução ão.. Segun egundo do o AIChE IChE,, a
agressor. agressor. Assim, um procedimento coerente de análise
aplicação
de risco deve seguir esta mesma linha de raciocínio.
proce procedim diment entos os e prátic práticas as de análi análise, se, avali avaliaç ação ão e
DeveDeve-se se sempre sempre levar levar em consid considera eraçã ção o todas todas as
cont contro role le de risc riscos os com com o obje objetitivo vo de prot proteg eger er os
atividades que influenciam na segurança do duto, seja
funcionários e outros, deverá se proceder para impedir
de maneira favorável ou desfavorável, mesmo quando
a interrupção de processos industriais essenciais ao
dado ados
desenvolvimento da sociedade.
de
um
determ termin ina ado
event ento
não
estã estão o
sistemática
de
gerenciamento,
disponíveis. O risco normalmente está relacionado com a quantia estimada em dinheiro relativa aos prejuízos provocados
6.3 PLANO DE AÇÃO DE EMERGÊNCIA
por por uma uma falh falha a do sist sistem ema. a. Nest Neste e caso caso,, é prec precis iso o
Um Plano de Ação de Emergência (PEA) tem como
levarem consideração o valor equivalente a todas as
objetivo estabelecer procedimentos a serem adotados
form formas as de conse onsequ quên ênci cia a de falh falha, a, sej sejam elas elas
em situações de emergência que possam ocorrer em
operacionais, operacionais, ambientais, pessoais ou públicas. públicas. Assim, Assim,
redes de distribuição de petróleo. Estes procedimentos
pode-se considerar a definição de risco em um trabalho
defi defin nem açõe açõess imed imedia iata tass e efic eficaz azes es visa visand ndo o à
de engenharia como o produto da consequência da
pres preser erva vaçã ção o de vida vidas, s, mini minimi miza zaçã ção o de impa impact ctos os
falha falha pela pela frequênc frequência ia de acidentes acidentes.. Dessa Dessa maneira, maneira,
ambi ambien enta tais is,,
conside iderando
minimização de perdas patrimoniais, de instalações e
o
risco
como
uma
função
da
que
prot proteç eção ão
às
comu comuni nida dade dess
poss ossam afetar etar
as
vizi vizinh nhas as,,
consequência de uma falha, verifica-se que este não
outr outra as
ativ tividad idade es
das
pode ser qualificado como uma propriedade constante.
comunidades e da refinaria. Dessa forma, o PAE deve
Seu valor pode se alterar de acordo com o trecho do
se basear nos resultados obtidos no estudo de análise
duto e, principalmente, de acordo com o tempo.
e avaliação de riscos, quando realizado, e na legislação vigente. e-xacta,, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH. e-xacta Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
Um
plan planej ejad ador or
de
emer emergê gên ncias cias
nece necess ssitita a
ter ter
O sist sistem ema a de duto dutoss tem tem muit muita a impo import rtân ânccia nas nas
consciência que o planejamento de emergência é um
empres empresas as petro petrolíf lífera erass e de trans transpo porte rtess em todo todo o
processo contínuo, cíclico, iniciando com a prevenção e
mundo e suas características têm formas e funções
inclu incluind indo o a pronti prontidã dão, o, a respos resposta ta e a recup recupera eraçã ção o
difere diferente ntes. s. Porém Porém,, por por sofre sofrerem rem altas altas tensõ tensões es,, os
(CCPS, 1995),o qual pode ser considerado conforme
desgaste desgastess causados causados nos seus revestim revestimento entos, s, sejam sejam
presente na Figura 2.
naturais ou não, não podem ser evitados, mas sim reduzidos. Através de ações mitigadoras mitigadoras é possível prever quais são são os possí possívei veiss risco riscoss e monit monitorá orá-lo -los, s, diminu diminuind indo o assim as chances de futuros acidentes. Dessa forma, alguns cuidados preventivos devem ser tomados nesse tipo tipo de inst instal alaç ação ão,, semp sempre re visa visand ndo o os melh melhor ores es
Figura 2- Quatro fases do gerenciamento de emergência. Fonte: CCPS, 1995
resultados e à segurança dos trabalhadores.
7 CONCLUSÃO ___________________________ _________________________________________ ____________________________ ____________________________ _____________________ _______
REFERÊNCIAS CAMERI CAMERINI, NI, D.; OLIVE OLIVEIRA, IRA, F.; CAMERI CAMERINI, NI, C.; VON DER DER WEID WEID,, J.P. J.P.;; SILV SILVA, A, J.A. J.A.;; FREI FREITA TAS, S, M. Pig Pig detector térmico de vazamentos em gasoduto. Instituto Bras Brasililei eiro ro de Petr Petról óleo eo e Gás Gás – IBP, IBP, Rio Rio Pipe Pipeliline ne Conference& Exposition 2007. CCPS.Guidelines for chemical process quantitative risk analysis.New York: AIChE, 1995. CETESB. Apostila do curso introdução à análise de riscos. São Paulo, 1994. CONSE CONSERVA RVATION TION OF CLEAN CLEAN AIR AND AND WATER WATER IN EUROPE.Methods of prevention, detection and control of spillag spillages es in European European oil pipeline pipelines.B s.Bruss russels, els, May 1998. Report 1/98 Disponível em:
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