Definic¸ ˜ao, composic¸ ˜ao e transporte do Petr ´oleo

O Petr´oleo ´e uma fonte de energia n˜ao renov´avel que foi descoberta a milh˜oes de anos. A partir de ent˜ao o homem passou a utiliz´a-lo para pavimentac¸˜ao de estradas, embalsamarem os mortos, entre tantas outras utilidades (JESUS et al., 2011). A palavra Petr´oleo ´e originada do latim Petroleum, Petra (pedra)+ Oleum (´oleo) que, por sua vez, deriva de um voc´abulo grego que significa ´oleo de rocha. O petr´oleo ´e um l´ıquido natural oleaginoso que ´e formado por uma mistura de hidrocarbonetos que obt´em-se a partir de camadas geol´ogicas, sejam estas continen- tais ou mar´ıtimas (THOMAS, 2004). O petr´oleo bruto possui em sua composic¸˜ao uma cadeia de hidrocarbonetos, cujas frac¸˜oes leves formam os gases e as frac¸˜oes pesadas o ´oleo cru. ´E uma complexa mistura l´ıquida de compostos orgˆanicos e inorgˆanicos em que predominam os hidro- carbonetos, desde os alcanos mais simples at´e os arom´aticos mais complexos. A distribuic¸˜ao destes percentuais de hidrocarbonetos ´e que define os diversos tipos de petr´oleo existentes no mundo (WISNIEWSKI, 2010).

Tabela 1 – Composic¸˜ao do Petr´oleo

Elemento Percentagem em peso (%)

Carbono 83,9 a 86,8

Hidrogˆenio 11,4 a 14,0

Enxofre 0,06 a 9,00

Nitrogˆenio 0,11 a 1,70

Oxigˆenio 0,5

Metais (Fe, Ni, V etc. ) 0,30

Fonte: Adaptada pelo autor (NETO; GURGEL, 2007. p. 11)

Embora conhecido desde os prim´ordios da civilizac¸˜ao humana, somente em meados do s´eculo XIX tiveram in´ıcio a explorac¸˜ao de campos e a perfurac¸˜ao de poc¸os de Petr´oleo. A partir de ent˜ao, a ind´ustria petrol´ıfera teve grande expans˜ao, principalmente nos Estados Unidos e na Europa. Apesar da forte concorrˆencia do carv˜ao e de outros combust´ıveis considerados nobres naquela ´epoca, o petr´oleo passou a ser utilizado em larga escala, especialmente ap´os a invenc¸˜ao dos motores a gasolina e a ´oleo diesel (PAFFENBARGER, 1997).

Existem duas etapas de transporte do Petr´oleo: a primeira que ´e de transportar o petr´oleo desde o poc¸o at´e as refinarias, e a segunda que consiste em transportar os seus derivados at´e o consumidor final (SILVA, 1999). Para isso, se faz necess´ario um bom planejamento junta- mente com a log´ıstica, analisando qual modal mais aceit´avel e que poder´a garantir o melhor custo/benef´ıcio para a empresa e seus clientes, o que ir´a depender em muitas ocasi˜oes das car- gas e produtos a serem transportados, a distˆancia, os pontos de fabricac¸˜ao e de distribuic¸˜ao, entre v´arios outros fatores. Os modais de transporte s˜ao: o ferrovi´ario, o a´ereo, o dutovi´ario, o hidrovi´ario e o rodovi´ario (JESUS, 2011).

Dutovia ´e a designac¸˜ao gen´erica de uma instalac¸˜ao constitu´ıda por tubos ligados entre si para o transporte de determinados produtos. Pode ser definida ainda como uma tubulac¸˜ao destinada a conduzir a grandes distˆancias produtos ou materiais. A dutovia deve ser constitu´ıda de trˆes elementos essenciais: os terminais, com os equipamentos de propuls˜ao dos produtos, os tubos e as juntas de uni˜ao destes (DUTOVIA, 2017).

Segundo Cardoso (2004),

Oleoduto ou, simplesmente duto, ´e o nome gen´erico dado `as tubulac¸˜oes utilizadas para transportar grandes quantidades de petr´oleo e derivados. Consiste no meio mais econˆomico e seguro de movimentac¸˜ao de cargas l´ıquidas derivadas de petr´oleo, atrav´es de um sistema que interliga as fontes produtoras, refinarias, terminais de armazenagem, bases distribuidoras e centros consumidores. A an´alise dos custos de transporte por este modal indica expressiva vantagem econˆomica, permitindo- se a reduc¸˜ao de custos com fretes que influenciam os prec¸os finais dos derivados, diminuic¸˜ao do tr´afego de caminh˜oes e vag˜oes-tanque e o aumento da seguranc¸a nas estradas e vias urbanas.

Como vantagens, o transporte dutovi´ario se apresenta como mais confi´avel de todos, pois existem poucas interrupc¸˜oes para causar variabilidade nos tempos e os fatores meteorol´ogicos n˜ao s˜ao significativos. Al´em disso, os danos e perdas de produtos s˜ao baixos. Como desvantagem est´a a lentid˜ao na movimentac¸˜ao dos produtos, o que inviabiliza seu uso para o transporte de perec´ıveis.

Na ind´ustria de Petr´oleo, uma das grandes preocupac¸˜oes na produc¸˜ao e transporte ´e a perda de carga ou queda de press˜ao, que est˜ao associadas aos altos custos do escoamento. Isto ocorre em virtude do atrito com as paredes internas do duto e do efeito de viscosidade dos fluidos. Visto que um dos principais obst´aculos na utilizac¸˜ao de ´oleo pesado ´e a sua viscosidade relati- vamente elevada, tornando dif´ıcil o seu transporte, aumentando o custo de refino. Ao longo de seu escoamento, esta mistura pode desenvolver v´arios padr˜oes ou regimes e esses podem apre- sentar diferentes configurac¸˜oes, pois est˜ao relacionadas com as condic¸˜oes operacionais, carac- ter´ısticas do sistema de transporte e das propriedades f´ısicas das fases de escoamento (VARA, 2001). A t´ecnica de Fluidodinˆamica Computacional (CFD) vem sendo amplamente utilizada para compreender e descrever o escoamento multif´asico, como por exemplos, estudos realiza- dos por Ghosh et al. (2010), Balakhrisna et al. (2010), Ghosh; Das e Das (2011), Kaushik et al. (2012), Gadelha et al. (2013), Jiang et al. (2014), entre outros. O conhecimento da simulac¸˜ao fluidodinˆamica computacional ´e considerado de grande importˆancia, pois pode for- necer informac¸˜oes para controlar e garantir um projeto seguro e eficiente nos processos que envolvem o escoamento (GARIMELLA et al., 2005).

Existem diversas t´ecnicas que s˜ao empregadas para o transporte de ´oleos pesados em dutos. Dentre elas pode-se citar:

i) Isolamento t´ermico: consiste em um pr´e-aquecimento do ´oleo a uma temperatura que permita transportar o ´oleo sem excessiva press˜ao de bombeio. Essa t´ecnica tem sido instalada em um n´umero pequeno de dutos. Muitas dessas linhas foram constru´ıdas para prevenir a formac¸˜ao de hidratos ou para permitir bombear ´oleos crus muito viscosos;

ii) Aquecimento externo: essa t´ecnica tem como finalidade o aquecimento externo do duto, bombeando um l´ıquido (´oleo) quente atrav´es de uma linha concˆentrica ou por meio de aqueci- mento. ´E uma t´ecnica que proporciona calor e reaquecimento ao duto, al´em de ser um m´etodo caro para instalar e est´a limitada a curtas distˆancias;

iii) Produc¸˜ao fria: ´e constitu´ıda por m´etodos que melhoram as caracter´ısticas do ´oleo sem a adic¸˜ao de calor. Consiste basicamente em duas etapas, a primeira etapa trata em misturar 90% de ´oleo pesado com 10% de uma soluc¸˜ao de surfactante dilu´ıda para formar emuls˜oes. A segunda etapa ´e agregada mais ´agua na mistura para proporcionar uma emuls˜ao transport´avel contendo pr´oximo de 65 % de ´oleo pesado;

iv) Elevac¸˜ao artificial: essa t´ecnica consiste em transmitir energia ao fundo do poc¸o para suprir a energia natural do reservat´orio, quando esta n˜ao ´e suficiente para vencer a press˜ao da coluna hidrost´atica. Os mais utilizados s˜ao: bombeio mecˆanico, bombeio centr´ıfugo submerso e g´as lift;

v) Injec¸˜ao de ´agua (core flow): consiste em injetar ´agua no duto, para criar uma configurac¸˜ao anular onde o ´oleo ocupa o centro do duto e a ´agua as partes laterais, convertendo-se como uma esp´ecie de lubrificante que reduz a queda de press˜ao, assegurando um transporte mais econˆomico. Esta t´ecnica torna-se atrativa n˜ao s´o no transporte, como tamb´em na elevac¸˜ao de ´oleos pesados (VARA, 2001).

De acordo com Prada (1999), cada uma dessas t´ecnicas tem suas limitac¸˜oes, devido `as condic¸˜oes dos reservat´orios e/ou as propriedades dos fluidos que s˜ao injetados.