IBP3104_10 PADRONIZAÇÃO DE PROCEDIMENTOS E REGISTROS DA ATIVIDADE DE ARQUEAÇÃO DE TANQUES CILÍNDRICOS VERTICAIS NO BRASIL

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1

DSc, Químico – TRANSPETRO

2

Engenheiro Mecânico – TRANSPETRO

3

Mestre, Engenheiro Eletrônico – PETROBRAS

4

Mestre, Engenheiro Mecânico – PETROBRAS

5

Mestre, Engenheiro Mecânico – PETROBRAS

6

Mestre, Engenheiro Eletricista – PETROBRAS

7

Engenheiro Mecânico – PETROBRAS

8

PHD, Engenheiro Mecânico – FUNDAÇÃO CERTI

PADRONIZAÇÃO DE PROCEDIMENTOS E REGISTROS

DA ATIVIDADE DE ARQUEAÇÃO DE TANQUES CILÍNDRICOS

VERTICAIS NO BRASIL

Elcio Cruz de Oliveira

, Cleuber Wudson Torres Queiroz

, André Ferreira

,

Marcelo Sasso

, Carlos Eduardo Chaves

, Ricardo Robertson

, Walter Lucio

G. Cantarino

, Maurício de Campos Porath

, Renato Ferreira Lazari

PADRONIZAÇÃO DE PROCEDIMENTOS E REGISTROS DA ATIVIDADE DE ARQUEAÇÃO DE TANQUES CILÍNDRICOS VERTICAIS NO BRASIL

Copyright 2010, Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis - IBP

Este Trabalho Técnico foi preparado para apresentação na Rio Oil & Gas Expo and Conference 2010, realizada no período de 13 a 16 de setembro de 2010, no Rio de Janeiro. Este Trabalho Técnico foi selecionado para apresentação pelo Comitê Técnico do evento, seguindo as informações contidas na sinopse submetida pelo(s) autor(es). O conteúdo do Trabalho Técnico, como apresentado, não foi revisado pelo IBP. Os organizadores não irão traduzir ou corrigir os textos recebidos. O material conforme, apresentado, não necessariamente reflete as opiniões do Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis, seus Associados e Representantes. É de conhecimento e aprovação do(s) autor(es) que este Trabalho Técnico seja publicado nos Anais da Rio Oil & Gas Expo and Conference 2010.

Resumo

Tanques de armazenamento não são cilindros perfeitos. Existem muitas variáveis que podem mudar o seu formato tanto na etapa inicial de construção quanto ao longo do tempo, durante a sua utilização. Por esta razão, periodicamente, estes reservatórios necessitam ser calibrados (arqueados), a fim de se garantir a exatidão das medições, através de tabelas de correção volumétricas. Esta atividade pode ser executada por diferentes metodologias; entretanto, todas ainda incipientes, sem padronização e desatualizadas quanto à forma de processamento e registro das tabelas de arqueação emitidas no Brasil. O objetivo desse trabalho é apresentar um aplicativo padronizado para registro e processamento dos dados de arqueação de tanques, emissão do certificado de arqueação e da tabela volumétrica, baseados nos métodos descritos na norma ISO-7507.

Abstract

Storage tanks can not be considered perfect cylinders. The shape of the tanks can present deformation in the construction or during its operation by several reasons. For that reason, it is necessary to calibrate periodically the tanks to ensure reliability in the measurements. Tank calibration can be carried out by different approaches: volumetric, geometric or both methods. However, there is a gap between the Brazilian calibration procedures and the International Standards. The purpose of this work is present a standardized system that register and process tank calibration data and issue a volumetric table, considering all methods described in ISO-7507 series.

1. Introdução

O volume transferido na venda de produtos na indústria de petróleo pode ser medido por uma estação de medição (EMED), ou pode ser determinado pelo desnível do tanque expedidor.

Apesar da EMED apresentar uma incerteza [1] bem menor, em algumas movimentações o volume é apurado através da medição de desnível do tanque. Além disso, este método é utilizado quando a EMED encontra-se fora de operação, o que o torna de grande importância econômica para as partes envolvidas nesta transação. Outra aplicação importante é no controle de inventário da refinaria e na preservação do produto quanto a vazamentos. Para que essa transação comercial seja o mais transparente possível e haja confiança entre as partes, é necessário determinar as capacidades dos reservatórios utilizados para a transferência dos produtos, através de arqueação dos tanques. Esse processo deve seguir regulamentos e normas nacionais e internacionais relacionados à metrologia legal.

A execução da atividade de arqueação de tanques para fins de metrologia legal é hoje no Brasil atribuição dos Órgãos Metrológicos Estaduais, também conhecidos como IPEM – Institutos de Pesos e Medidas, membros da Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade – INMETRO (RBMLQ-I). Não há, no entanto, hoje padronização dos procedimentos de medição, assim como, do processamento e apresentação dos resultados, sendo isso uma das potenciais causas de divergências nas operações de transferência de custódia envolvendo dados de tabelas volumétricas geradas por instituições de diferentes estados. O estudo dos métodos, hoje normalizados em nível internacional, e sua implementação, além dos cálculos de incerteza associados a cada método, foram integrados a uma aplicação via WEB que será descrita nesse trabalho.

2. Metrologia Legal

A metrologia legal originou-se da necessidade de se assegurar um comércio justo, sendo uma de suas mais importantes contribuições para a sociedade o aumento da eficiência do comércio, através da confiança nas medições e na redução dos custos das transações comerciais.

A Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML) descreve o termo metrologia legal como “parte da metrologia que trata das unidades de medida, métodos de medição e instrumentos de medição em relação às exigências técnicas e legais obrigatórias, as quais têm o objetivo de assegurar uma garantia pública do ponto de vista da segurança e da exatidão das medições”. (OIML, 2003, acesso em 20-06-03)

2.2. Metrologia Legal no Brasil

O Brasil é detentor de sólida tradição metrológica, sob a égide do Sistema Métrico, atual Sistema Internacional de Unidades (SI), adotado oficialmente pela Lei Imperial nº. 1157, de 1862. A partir dessa lei, as atribuições metrológicas foram delegadas às municipalidades, que passaram a dispor de padrões de medidas indispensáveis aos serviços de calibração e verificação.

Com a Lei 5966 de 1973, foi instituído o Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Sinmetro), com a finalidade de formular e executar a política nacional de metrologia, normalização industrial e certificação de qualidade de produtos industrializados, e ainda instituiu o Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Conmetro)

O Inmetro celebra convênios de cooperação técnica e administrativa com os órgãos integrantes da RBMLQ-I tendo o objetivo de delegar a execução das atividades e a pactuação dos resultados a serem alcançados com a implementação deste convênio.

O Inmetro também trabalha para assegurar que a metrologia legal seja uniformemente aplicada através do mundo, realizando um papel ativo em cooperação com o Mercado Comum do Sul (Mercosul) e a OIML.

A elaboração da regulamentação se baseia geralmente nas recomendações da OIML a qual o Brasil está filiado. Na figura 1, é possível compreender como funciona a referência internacional dentro da metrologia legal.

Figura 1. Modelo de Campo de Ação da Metrologia Legal

2.3. Atividades de Metrologia Legal

Historicamente, “a metrologia legal foi originada com a necessidade de assegurar transações comerciais fiáveis, sob o ponto de vista metrológico” (IPQ, 2001, p.27). Assim sendo, o objetivo principal é proteger os indivíduos e o ambiente das consequências de medições incorretas.

Dentre as atividades de metrologia legal, merecem destaque pelo propósito do presente trabalho, a regulamentação e o controle metrológico. Estão sujeitos à regulamentação e ao controle metrológico os instrumentos de medição e medidas materializadas utilizados nas atividades econômicas (comerciais) e nas medições que interessem à incolumidade das pessoas nas áreas da saúde, da segurança; e do meio ambiente e os produtos pré-medidos.

Para exercer este controle o Governo expede leis e regulamentos. Os regulamentos estabelecem métodos de ensaios, erros máximos, rotinas de calibração e a gama de procedimentos de natureza compulsória a que devem satisfazer os fabricantes, importadores e detentores dos instrumentos de medição a que se referem.

A elaboração de regulamentos técnicos metrológicos, de caráter compulsório, é baseada nas recomendações internacionais da OIML.

O Brasil é filiado a OIML, como país membro, participando do processo de elaboração destas recomendações, que também são a base para harmonização da regulamentação junto ao Mercosul.

De acordo com o Vocabulário Internacional de Metrologia Legal (VIML), a apreciação técnica de modelo corresponde ao “exame do modelo de um instrumento de medição ou medida materializada com vistas a sua aprovação”.

Logo, a aprovação de modelo conforme o VIML, “é a decisão reconhecendo que o modelo de um instrumento de medição ou medida materializada satisfaz às exigências regulamentares”.

As verificações metrológicas são um conjunto de operações compreendendo o exame, marcação de selagem e a emissão de um certificado que comprove as condições metrológicas e o adequado funcionamento do instrumento de medição ou sistema de medição ou medida materializada que satisfaça às exigências regulamentares, correspondentes ao conjunto de operações destinadas a averiguar o desempenho do modelo aprovado.

Em função do status podem ser classificadas como:

a) Inicial: primeira verificação, seguido da aprovação de modelo e antes da instalação e/ou primeira utilização. b) Periódica: verificação efetuada em intervalos de tempo pré-determinados, segundo procedimentos

estabelecidos por regulamentos.

OIML

DIRETORIA DE METROLOGIA LEGAL

RBMLQ-I INMETRO

INDÚSTRIA COMÉRCIO SERVIÇOS

P PRROOTTEEÇÇÃÃOODDOO C COONNSSUUMMIIDDOORR SSEEGGUURRAANNÇÇAA M MEEIIOO A AMMBBIIEENNTTEE S SAAÚÚDDEE

c) Eventual: efetuadas a qualquer momento, a pedido do usuário, ou por decisão das autoridades competentes. 2.4. Cenário Atual

Cabe assim ao Inmetro, através da Diretoria de Metrologia Legal (Dimel), observar a competência conforme atribuído pelas leis nº 5966 de 1973 e nº 9933 de 1999 e pela Resolução nº 11, de 12 de dezembro de 1988, do Conmetro, organizar e executar as atividades de metrologia legal no Brasil.

Para exercício de sua missão e tendo em vista garantir eficiente e eficaz cobertura de todo o extenso território brasileiro, a estrutura de execução da metrologia legal conta, além desta Diretoria do Inmetro, com órgãos metrológicos estaduais aos quais foram delegadas as atividades operacionais de verificação metrológica e de supervisão de instrumentos de medição. A atuação da RBMLQ-I, em perfeita sintonia com a política e as estratégias ditadas pelo Inmetro para a atividade de metrologia legal, nelas incluídas as prescrições normativas, a forma de atuação, o orçamento e a fonte de recursos é fator primordial para a melhor consecução da missão desta Autarquia, na garantia metrológica das medições de interesse à proteção do cidadão e à consolidação de um mercado de livre e justa concorrência.

3. Métodos de Arqueação de Tanques

Para harmonização internacional das práticas de metrologia legal em tanques, atmosféricos ou pressurizados, projetados para armazenagem de líquidos e que podem ser utilizados para medição de quantidade, em volume ou massa, a Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML) emitiu em 2008 a última revisão da recomendação OIML R71, Fixed Storage Tanks: General Requirements.

A OIML R71 é um modelo regulatório que estabelece as características metrológicas de instrumentos de medição e especifica métodos e equipamentos para verificar sua conformidade.

Seu conteúdo foi proposto pelo subcomitê técnico da OIML TC 8/SC 1 Static volume and mass measurement. As principais recomendações da OIML R 71 são relacionadas a:

- classificação e descrição dos tanques utilizados para armazenamento conforme sua forma, ponto de referência de medição, meios utilizados para medição de nível, tipos de líquidos armazenados e condições de uso;

- a unidade de medida será definida pelo Sistema Internacional de Unidades (SI); - as características técnicas dos tanques de armazenamento;

- características metrológicas dos tanques; - controle metrológico

- informações adicionais para tipos específicos de tanques.

Para garantir a conformidade legal de um tanque de armazenamento o controle metrológico, realizado por órgão nacional autorizado (no Brasil, o INMETRO), deve incluir: a aprovação dos desenhos de projeto com relação às características metrológicas; uma verificação inicial que consiste em um exame in situ, arqueação (calibração), verificação periódica ou uma rearqueação em serviço.

Como procedimentos de arqueação de tanque de armazenamento, a OIML R71 recomenda a utilização dos métodos normalizados pela ISO (International Organization for Standardization) através da série 7507 de normas descrita na tabela abaixo e que serão detalhadas na Tabela 1:

Tabela 1. Normas que descrevem as metodologias de arqueação de tanques

NORMA TÍTULO VERSÃO

ISO 7507-1 Petroleum and liquid petroleum products - Calibration of vertical cylindrical tanks - Part

1: Strapping Method 2003

ISO 7507-2 Petroleum and liquid petroleum products - Calibration of vertical cylindrical tanks - Part

2: Optical reference- line method 2005

ISO 7507-3 Petroleum and liquid petroleum products – Calibration of vertical cylindrical tanks –

Part 3: Optical Triangulation Method 2006

ISO 7507-4 Petroleum and liquid petroleum products – Calibration of vertical cylindrical tanks –

Part 4: Internal Electro Optical Distance Ranging Method 2010

ISO 7507-5 Petroleum and liquid petroleum products – Calibration of vertical cylindrical tanks –

Part 5: External Electro Optical Distance Ranging Method 2000

3.1. Métodos definidos pela ISO-7507

A arqueação de um tanque é a determinação de características do mesmo para que o volume de produto contido no seu interior possa ser determinado com uma incerteza aceitável. Através da medição de parâmetros internos e externos do tanque, determina-se a tabela de arqueação, que é uma tabela contendo pares: “nível de produto” x “volume de produto”. Medindo-se o nível de produto no tanque, procura-se por este valor na tabela de arqueação e lê-se o volume correspondente.

De acordo com a OIML, os métodos de arqueação se classificam em geométrico, volumétrico e da combinação do geométrico e do volumétrico.

Nos métodos geométricos são obtidas medidas diretas ou indiretas de dimensões externas ou internas do tanque, de volumes-mortos negativo (acessórios tais como misturadores, serpentinas de aquecimento) e positivo (bocas de visita, válvulas), espessura de chapa e teto flutuante. Os métodos geométricos são o cintamento aplicado a tanques cilíndricos horizontais e verticais, esferas e esferóides; o método ótico com linha de referência aplicado a tanques cilíndricos verticais; e o método ótico por triangulação que se aplica a tanques cilíndricos verticais, esferas e esferóides.

Para aplicação do método geométrico, o tanque não deve apresentar deformações que impeçam obter as medidas e executar interpolações.

O método volumétrico consiste em determinar a capacidade interna do tanque, inserindo ou retirando um determinado volume de líquido não-volátil, utilizando-se normalmente a água.

Os métodos geométrico e volumétrico podem ser combinados. É comum a calibração da parte cilíndrica utilizando o método geométrico e fundo utilizando o método volumétrico. A seleção do método de calibração depende da capacidade nominal do tanque, do formato do tanque, do posicionamento e das condições de uso.

Um dos procedimentos de arqueação de tanques aprimorados pelo INMETRO e baseados nas normas internacionais é o método de cintamento que consiste na medição das circunferências dos anéis do tanque com trena adequada, em posições dispostas no centro, a 20% acima e abaixo do cordão de solda de cada anel. As medidas são realizadas percorrendo o costado do tanque de baixo para cima. A dimensão interna do tanque é obtida descontando-se a espessura da chapa de cada anel. As espessuras das chapas do costado do tanque são medidas com medidor ultrassônico. Primeiramente, é medida a altura de referência do tanque, que é a distância da boca de medição até a mesa de medição, utilizando a trena de profundidade e o peso de prumo. A seguir, é medida a altura total do tanque, o mais próximo possível da vertical utilizando uma trena de profundidade e um peso de prumo.

A altura de cada anel do costado do tanque deve ser medida em mais de dois pontos da circunferência devendo ser considerada a média dessas medidas como a altura do anel. Para tanques soldados, a medição deve ser feita da metade do cordão de solda inferior até a metade do cordão superior.

O cálculo da circunferência média, para cada nível, deve ser realizado com no mínimo duas repetições, e os ressaltos de solda devem ser considerados. A circunferência média externa corrigida é a média dos três (ou dois) níveis corrigidos do anel, enquanto que a circunferência média interna corresponde ao valor acima subtraído das correções para as espessuras das placas, revestimentos internos e pintura. Para calcular o volume do tanque, é necessário corrigir o seu volume pelo fator de inclinação do tanque e depois subtrair todos os volumes mortos, que são as cabeças de rebite e as tubulações internas ao tanque.

O segundo método é conhecido como Método de Linha de Referência Ótica e consiste em medir a circunferência do tanque usando um dispositivo ótico. A principal diferença entre este método e o método de cintamento está no procedimento para determinar o diâmetro do tanque em anéis diferentes do primeiro anel. O diâmetro de referência é medido no primeiro anel pelo método manual de cintamento, e os desvios dos anéis superiores são medidos em pontos horizontais e verticais predeterminados utilizando o método ótico. Os pontos horizontais são determinados dividindo-se a circunferência do tanque em estações, conforme figura 2, e os pontos verticais estão posicionados também a 20% acima e abaixo do cordão de solda do anel. Em cada estação o prumo ótico é posicionado, e um carrinho com uma régua percorre o costado do tanque de baixo para cima indicando para o prumo ótico os desvios encontrados nos diversos pontos do costado.

Conforme o método de cintamento deve-se medir a altura de referência do tanque utilizando a trena de profundidade e prumo com peso. A seguir, é medida a altura total do tanque o mais próximo possível da vertical usando uma trena de profundidade e o prumo.

Antes da tomada das leituras óticas, deve-se determinar a circunferência de referência no primeiro anel do tanque. Em seguida, marcam-se, nas chapas ao redor da linha de referência, a posição onde ficarão as estações de medição (figura 2). O número de estações é determinado conforme a circunferência do tanque. As estações de medição devem ficar espaçadas igualmente ao redor do tanque. Nenhuma vertical de medição deve ficar a menos de 300 mm de uma união vertical entre chapas. Elas devem ficar o mais próximo possível do tanque.

Figura 2. Posicionamento das estações ao redor do tanque

Outro método é o de Triangulação Ótica que da mesma forma que o método de referência ótica, requer a medição de uma circunferência de referência no primeiro anel pelo método manual de cintamento, e também a marcação de pontos horizontais e verticais no costado do tanque. A diferença está no instrumento que mede os desvios nos anéis superiores. Um teodolito, posicionado aproximadamente a iguais distâncias ao longo de um círculo concêntrico do tanque mede, a partir da circunferência de referência, duas linhas de visada que são tomadas tangencialmente ao costado do tanque em pontos a 20% acima e abaixo do cordão de solda de cada anel.

A primeira medida vertical deve ser feita na mesma altura que a circunferência de referência. Esta medida determina o ângulo de referência. O teodolito é então ajustado em ângulo para cima na próxima estação. A fim de prever qualquer correção na inclinação do tanque, o ângulo vertical, para cada par de medidas, não deve ser mudado durante a medição.

O método EODR (electro-optical distance ranging) é semelhante ao método de triangulação ótica. A capacidade do tanque é determinada pela média dos raios das circunferências medidas pelo instrumento, considerando-se os volumes mortos. No EODR interno, o instrumento deve considerando-ser posicionado próximo ao centro do tanque. São definidas duas linhas imaginárias horizontais por anel (20% acima do cordão de solda e 20% abaixo do cordão de solda) e os pontos a serem medidos ao longo dessas linhas são definidos de acordo com o perímetro do tanque. São registrados os ângulos horizontais e verticais, além da distância inclinada. No EODR externo é necessário o posicionamento de bases ao longo do perímetro do tanque que serão as referências relativas para a realização das medições.

O método do cintamento é comumente utilizado e com equipamentos de baixo custo. Como desvantagem pode-se citar o trabalho excessivo, pelo número de medições a pode-serem realizadas em torno dos tanques e pela dificuldade no posicionamento adequado da trena ao redor dos tanques. Além disso, outros fatores de impacto nesse método são a segurança e os erros na leitura dos instrumentos de medição.

Os métodos óticos são, provavelmente, os mais fáceis de se implementar. São necessários poucos profissionais para montar os dispositivos e realizar as leituras em campo, o que torna os custos mais baixos. A desvantagem principal está na determinação da circunferência de referência. Erros nessa medição podem causar grande prejuízo nos resultados da arqueação.

Algumas vantagens dos métodos EODR são a possibilidade da medição da distância inclinada entre o instrumento e o ponto medido no costado do tanque, necessidade de apenas uma pessoa para fazer as medições, rapidez e maior confiabilidade nas medidas.

O método volumétrico, a priori, é a forma mais exata de se determinar volumes mortos, imperfeições no costado e no fundo, além de medida do teto flutuante. Sua grande desvantagem é o tempo e a estrutura que tem que ser disponibilizada para sua realização. Além disso, é necessário o acompanhamento da variação da temperatura e dos fatores medidor que está sendo utilizado como referência.

A escolha do método de arqueação depende de vários fatores: tanque com teto flutuante ou teto fixo, condição de medir internamente, existência de isolamento térmico, tanque soldado ou rebitado, número de anéis de contraventamento. Qual seja o método escolhido, é muito importante considerar a regulamentação vigente, se os instrumentos utilizados foram submetidos ao controle metrológico do Inmetro, tempo, custos e segurança envolvida. 8 1 5 2 3 7 6 4

4. Sistema para Padronização de Procedimentos e Registros de Arqueações de Tanques

Uma das possíveis causas de discordâncias entre os resultados de arqueações de um mesmo tanque realizadas por instituições diferentes é o uso de diferentes metodologias de cálculo para determinação da tabela volumétrica. A aplicação desenvolvida pela equipe do Centro de Metrologia e Instrumentação da Fundação CERTI visa uniformizar os procedimentos matemáticos através da centralização do processamento dos resultados de medição em um servidor do INMETRO.

4.2. Funcionalidades

Tanto o aplicativo quanto os resultados das arqueações são centralizados em um servidor do INMETRO e disponibilizados para as instituições da RBMLQ-I através da internet. A instalação do aplicativo no servidor se dá através de exigência de um certificado de segurança SSL. Para que os requisitos de segurança e inviolabilidade dos dados possam ser atendidos, o acesso ao sistema, que se ocorre através de um navegador convencional, é controlado por nome de usuário e senha (Figura 3), sendo os privilégios de cada usuário definidos pelo administrador do sistema no INMETRO.

Figura 3. Tela de acesso ao sistema

Atualmente a aplicação prevê o processamento dos resultados de medição de arqueações de tanques cilíndricos verticais pelos métodos descritos nas partes 1, 2, 4 e 5 da norma ISO 7507. No entanto, a extensão para outros tipos de tanques está prevista em trabalhos futuros. A entrada dos resultados de medição se dá diretamente no sistema através de formulários e, em etapas de preenchimento com grande volume de dados, através de arquivos em formato CSV preenchidos em planilha de cálculo. O certificado de arqueação é gerado em formato HTML podendo ser impresso em arquivo PDF. Duas das funcionalidades inovadoras do sistema serão descritas a seguir.

• Estimativa da incerteza de medição específica para cada medição

Uma característica importante do programa é a estimativa da incerteza de medição de cada método de arqueação, permitindo a consideração de características específicas do tanque e das condições físicas destes. Assim, por exemplo, a incerteza da tabela volumétrica de um tanque com desvio de forma elevado será maior que a incerteza para um tanque com forma mais próxima da ideal. Além disso, a incerteza de medição é apresentada para cada ponto da tabela volumétrica (Figura 4). Vale a pena ressaltar que as tabelas de arqueção atuais apresentam um único valor fixo de incerteza, 0,2 %.

Entre as fontes de incerteza consideradas na estimativa de incerteza são: incerteza da calibração dos instrumentos de medição, incerteza da correção da temperatura, incerteza das correções de carga hidrostática e do volume deslocado por teto/selo flutuante, desvios de forma do tanque e incerteza da determinação dos volumes do lastro e de volumes mortos e adicionais.

Devido à complexidade do modelo matemático da medição realizada pelo método da norma ISO 7507-5 (medição externa com estação total), optou-se nesse caso por determinar a incerteza de medição por simulação (Método de Monte Carlo).

Figura 4. Tabela volumétrica com incerteza de medição

• Cálculo do volume do lastro por integração numérica

Existem basicamente dois métodos para a determinação do lastro de um tanque: o método volumétrico e o método geométrico. No método volumétrico, ou método por enchimento, quantidades conhecidas de um líquido (tipicamente água) são despejadas no interior do tanque até que o nível atinja a mesa de medição (nível zero). O volume total de líquido transferido para o tanque corresponde ao volume do lastro.

Em algumas situações o método volumétrico se torna logisticamente inviável, principalmente pela necessidade de tratamento posterior do líquido utilizado na medição. Nesses casos o método geométrico encontra aplicação. Aqui o fundo do tanque é determinado por levantamento topográfico com auxílio de um dispositivo de geração de plano óptico e uma escala milimetrada. Originalmente o volume do lastro era obtido a partir dos pontos medidos através de interpolação manual de curvas de nível e integração com o auxílio de planímetro. Esse método de cálculo apresenta uma baixa reprodutibilidade devido à grande influência do técnico no momento da interpolação das curvas de nível. Para minimizar esse problema desenvolveu-se um algoritmo de interpolação e integração numérica que permite a determinação do volume do lastro diretamente a partir dos pontos obtidos no levantamento topográfico.

A entrada dos resultados do levantamento topográfico se dá através de um arquivo em formato CSV. O arquivo-padrão a ser preenchido em planilha eletrônica está disponível para download diretamente do sistema (Figura 5). Após o preenchimento o usuário realiza o upload do arquivo. A partir disso o sistema determina o lastro, considerando o volume do mesmo na tabela volumétrica. Além disso, o sistema automaticamente detecta a presença de eventuais irregularidades do fundo do tanque acima da mesa de medição e realiza a correção das mesmas.

Figura 5. Entrada de dados relativos ao lastro 4.3. Desenvolvimento

A partir do levantamento de requisitos técnicos e da especificação definida pelas equipes do INMETRO e da Fundação CERTI realizou-se a modelagem do sistema em linguagem UML. Por ser uma linguagem livre e específica para a programação de aplicações WEB, optou-se pela implementação do sistema em PHP.

A definição dos algoritmos de cálculo representou a etapa central do desenvolvimento. Os mesmos foram desenvolvidos com o auxílio de planilhas eletrônicas e MATLAB. Depois de validados, esses algoritmos foram implementados em linguagem PHP e integrados ao sistema.

O sistema final foi submetido a uma validação rigorosa. Os dados de referência foram gerados através de cálculos manuais, com o auxílio de planilha eletrônica e, no caso do cálculo do lastro, através de sistema CAD. A validação foi documentada em relatório.

5. Conclusão

O trabalho desenvolvido auxilia na padronização do processo de arqueação de tanques no Brasil, que é atribuição do Inmetro, permite o controle dos certificados de arqueação e dados dos tanques arqueados, além de que evita a implementação errônea ou parcial dos métodos. Os procedimentos e cálculos de incerteza implementados estão de acordo com as normas internacionais, tendo sido validados em campo e comparados entre si. A possibilidade de acesso via WEB facilita o registro das informações pelo prestador de serviço de arqueação, que pode cadastrar e enviar os dados de qualquer lugar que possua acesso a internet. Os dados cadastrados são avaliados pelo Inmetro que em seguida emite o certificado de arqueação em conjunto com a tabela volumétrica. Considera-se que a partir da conclusão desse processo, o Brasil poderá ser referência internacional na gestão de arqueação de tanques.

6. Agradecimentos

Gostaríamos de registrar um agradecimento ao apoio oferecido pelos colegas:

Paulo Cesar Cardoso (Abastecimento da Petrobras), Eloy Migliorini e Sérgio Zeschotko (REPAR), Carlos Eduardo (TECUB) e Felipe Reis (TECAM).

7. Referências

[1] Guide for the expression of the uncertainty of measurement – ISO GUM, INMETRO, 2003.

[2] ISO 7507-1, Petroleum and liquid petroleum products – Calibration of vertical cylindrical tanks – Part 1: Strapping Method, 2003.

[3] NDT-51, Arqueação de tanques de armazenamento de petróleo, de derivados e de álcool, 1997. [4] NIE-DIMEL-21, Procedimentos Gerais para Arqueação de Tanques, 1998.

[5] OIML International recommendation 71: Fixed Storage tanks General Requirements, 2008.

[6] ISO 7507-2, Petroleum and liquid petroleum products – Calibration of vertical cylindrical tanks – Part 2: Optical Reference Line Method, 2005.

[7] ISO 7507-3, Petroleum and liquid petroleum products – Calibration of vertical cylindrical tanks – Part 3: Optical triangulation Method, 2006.

[8] ISO 7507-4, Petroleum and liquid petroleum products – Calibration of vertical cylindrical tanks – Part 4: Internal Electro Optical Distance Ranging Method, 2010.

[9] ISO 7507-5, Petroleum and liquid petroleum products – Calibration of vertical cylindrical tanks – Part 5: External Electro Optical Distance Ranging Method, 2000.