Com a procura mundial de g´as natural e a cria¸c˜ao de novas infraestruturas, a manuten¸c˜ao e o controlo da rede de g´as revelam-se fulcrais. Pode mesmo afirmar-se que se torna imperioso assegurar o controlo das condutas de g´as natural, uma vez que muitos dos fluidos transportados apresentam periculosidade [1, 23]. Dadas a complexidade e a importˆancia da rede de g´as natural, a uma grande escala, s˜ao impostos requisitos como o de controlar toda a rede de gasodutos; criar planos operacionais de cada gasoduto; atender `as oscila¸c˜oes das demandas do mercado; ter acesso ao mapeamento da rede e `a sua localiza¸c˜ao exata e ao conhecimento dos trˆamites associados `a sua constru¸c˜ao e `as particularidades do meio envolvente para a modela¸c˜ao da rede, onde a simula¸c˜ao de gasodutos ´e muitas vezes utilizada para dar resposta a estas necessidades [24].
Para controlar e modelar toda a opera¸c˜ao da rede de g´as natural, ´e imperativa a uti- liza¸c˜ao da tecnologia de simula¸c˜ao de condutas [24], no sentido que permite prever o comportamento dos sistemas sob condi¸c˜oes diferentes. Assim, acompanhando o esquema
Figura 2.4: ˆAmbito da modela¸c˜ao. Adaptado de [25].
da Figura 2.4, a simula¸c˜ao apresenta v´arias vertentes, uma das quais assenta na proje¸c˜ao, constru¸c˜ao e inicializa¸c˜ao das redes de g´as que, nestes casos, auxilia na sele¸c˜ao das estru- tura da rede; dos parˆametros da geometria das condutas, no caso de serem conhecidos os parˆametros de fornecimento e procura de g´as; para al´em da localiza¸c˜ao, da instala¸c˜ao e da quantidade dos principais elementos reguladores da rede. Outra vertente prende- -se com a simula¸c˜ao de cen´arios operacionais; a an´alise operacional de todo o sistema, abrangendo a contribui¸c˜ao dos diversos elementos presentes na rede; a monitoriza¸c˜ao das redes, incluindo o conhecimento de perfis de press˜ao/caudal; e a aferi¸c˜ao da sensibilidade do sistema. Um outro ˆambito da simula¸c˜ao prevˆe a dete¸c˜ao de fugas, o que se revela essencial para o funcionamento seguro dos gasodutos, como uma capacidade de resposta r´apida em caso de emergˆencia.
H´a um vasto leque de simuladores no mercado mundial, de entre os quais SIMONE, da LIWACOM; Win Flow, da GreGGENGINEERING; SYNERGI, da DNV GL; Atmos SIM, da ATMOS International; PipelineStudio, da Energy Solutions; PIPEPHASE, da Schneider Electric; PSIpipelines, da PSI; OLGA, da Schlumberger; entre outros. Alguns permitem o acesso a dados de um sistema de recolha como o SCADA e podem ser usados com a finalidade de dete¸c˜ao de fugas. Para al´em dos benef´ıcios dos sistemas de simula¸c˜ao j´a mencionados, destacam-se a possibilidade de efetuar simula¸c˜oes em casos extremos, que, na pr´atica, seriam arriscados de implementar; aumentar da rentabilidade do sistema e tornar o transporte e o armazenamento mais econ´omicos, com a gest˜ao de custos; prevenir acidentes, minimizando as perdas devidas a esses acidentes; estimar n´ıveis de caudal; e
simplificar e acelerar as tarefas relativas ao funcionamento dos gasodutos [24, 25, 26, 27, 28].
Em suma, o controlo, a modela¸c˜ao e a simula¸c˜ao das redes de g´as natural promovem a rentabilidade, asseguram a opera¸c˜ao a n´ıveis m´aximos permitidos e a m´ınimos exigidos nos pontos de entrega, melhoram o desempenho ambiental e contribuem para a vigilˆancia de falhas.
Apesar do rigor na elabora¸c˜ao dos projetos das condutas, na sua conce¸c˜ao, atendendo `
a implementa¸c˜ao das normas de seguran¸ca na instala¸c˜ao, n˜ao se exclui totalmente a probabilidade da ocorrˆencia de falhas [3]. A manuten¸c˜ao das estruturas ´e um passo importante para evitar falhas [12], acidentes ou deteoriza¸c˜ao.
Causas de acidentes/deteriora¸c˜ao
Ao longo do percurso realizado pelo g´as, desde os pontos de abastecimento at´e aos consu- midores finais, h´a vastos quil´ometros de condutas (na sua grande maioria soterradas) que transportam fluidos perigosos [29]. Estas infraestruturas sofrem a¸c˜oes internas e externas que est˜ao sumariadas na Tabela 2.1. Em Portugal, 65% dos sinistros d˜ao-se por escava¸c˜oes ou s˜ao causados por terceiros e a principal causa das fugas na rede de g´as natural s˜ao as obras na via p´ublica [22]. Como noticiado pelo Correio da manh˜a, em setembro de 2016, ocorreu o encerramento de uma esta¸c˜ao de metro, em Lisboa, devido ao rebentamento de uma conduta de g´as provocado por obras realizadas na via p´ublica [40].
Com o passar do tempo, a eficiˆencia das condutas decresce, devido ao dep´osito de res´ıduos, o que origina um aumento da fric¸c˜ao do tubo [2, 4, 41]. As obstru¸c˜oes ou bloqueios das condutas podem ser totais ou parciais (ver Figura 2.5), sendo estas ´ultimas as mais comuns [4].
Consequˆencias da rutura das condutas
Um dos problemas mais dif´ıceis de solucionar e que afeta a seguran¸ca do transporte de g´as nos gasodutos prende-se com o vazamento originado pela rutura das condutas [34]. Uma manuten¸c˜ao adequada ´e fulcral, na preven¸c˜ao de fugas no meio envolvente [12], uma vez
Fontes das causas Causas Exposi¸c˜oes adicionais Defeitos de fabrico [2, 3, 30,
31, 32, 33]
Falhas nas soldagens [16]
Falhas na instala¸c˜ao [30, 31,
32]
Falhas na manuten¸c˜ao [16,
32]
Corros˜ao das estruturas [1,
2, 3, 5, 6, 16, 29, 34]
Learn et al. [30] distinguem corros˜ao ex-
terna
Deteriora¸c˜oes externas [2, 5,
31] Fontes externas
Estragos provocados por
terceiros [1, 30, 35]
Nomeadamente pelo Homem [3, 36, 37] Por exemplo, negligˆencia no uso de uma escavadora, nas proximidades das condu- tas [3, 31] Acidentes naturais [2, 33, 37] Terramotos [1, 30, 38] Inunda¸c˜oes [38] Deslizamento de terras [3, 32, 38] Tsunamis [38]
Envelhecimento das estrutu- ras [6]
Sivathanu [39] refere que o envelheci-
mento se d´a rapidamente
Corros˜ao [1, 2, 5, 6, 16, 29,
32, 34]
Learn et al. [30] e Turkowski et al. [3]
distinguem corros˜ao interna
Fissuras [2]
Indexa¸c˜ao de hidrog´enio [2,
3] Fontes internas
Dep´osito de res´ıduos [4]
Varia¸c˜oes bruscas de press˜ao
[3, 11, 16, 30, 32, 34]
Tabela 2.1: Fontes e causas de acidentes/deteriora¸c˜ao de condutas.
que estas fugas s˜ao a causa natural mais comum em acidentes com condutas de g´as [1]. As falhas referidas na subsec¸c˜ao anterior, na sua globalidade, podem gerar as consequˆencias indicadas na Figura 2.6.
No sentido de complementar o esquema apresentado, salienta-se o facto de se poderem gerar grandes explos˜oes quando as falhas se d˜ao perto de fontes de igni¸c˜ao [11]; Blasi et al.
(a) Bloqueio parcial estendido
(b) Bloqueio parcial discreto
Figura 2.5: Exemplos de bloqueios de acordo com a distribui¸c˜ao e a forma [4].
Consequˆencias das falhas Perda de energia [42] Perda econ´omica [2, 6, 10, 12, 13] [37, 42, 43] [44, 45, 46] Nuvens de gases perigosos [37] Risco de explos˜ao [3, 11] Polui¸c˜ao ambiental [3, 10, 13, 42] [44, 45, 46] [47, 48] Liberta¸c˜ao de substˆancias nocivas Danos nas propriedades adjacentes [2, 3, 46] Danos em seres vivos [3, 42, 47, 48] Danos em pessoas [3, 6, 42, 49] Falhas no abastecimento [2, 3] Gastos de repara¸c˜ao [2, 3, 32] Perda de mat´eria [2, 3, 44]
Figura 2.6: Consequˆencias de ruturas nas condutas.
[43] mencionam que a polui¸c˜ao ambiental se d´a num curto espa¸co de tempo. Turkowski et al. [3] acrescentam ainda que os danos s˜ao proporcionais `a intensidade e dura¸c˜ao das falhas e que o recultivo dos solos adjacentes `as falhas, e danificados por estas, pode as- cender a v´arios milh˜oes de euros. Relativamente `a distribui¸c˜ao dos dados apresentados na Figura 2.6, depreende-se que a polui¸c˜ao ambiental ´e uma das mais referidas consequˆencias
das falhas, sendo que a perda econ´omica ´e a mais destacada entre os autores lidos. Estas consequˆencias advˆem de falhas que levam a fugas, podendo estas ser devastadoras. Se- gundo P´ublico [50], em Taiwan, o rebentamento de uma conduta de g´as provocou diversas explos˜oes e estragos, numa ´area de trˆes quil´ometros quadrados. Em julho de 2016, cerca de 500 pessoas foram evacuadas do centro de Londres, devido a uma fuga de g´as [51]. Dado o cariz e a nocividade das fugas e o enfoque desta tese, na sec¸c˜ao seguinte, estas s˜ao exploradas em pormenor.