UNIVERSIDADE CIDADE DE SÃO PAULO – UNICID
FELIPE DO NASCIMENTO
JONATHAN FERREIRA BRAGA DA SILVA MICHAEL DOS REIS SANTOS
RENAN TELES CRUZ
AVALIAÇÃO DA EXECUÇÃO E CRITÉRIOS DE PROJETO DE
UMA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE GÁS
2019
FELIPE DO NASCIMENTO
JONATHAN FERREIRA BRAGA DA SILVA MICHAEL DOS REIS SANTOS
RENAN TELES CRUZ
AVALIAÇÃO DA EXECUÇÃO E CRITÉRIOS DE PROJETO DE
UMA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE GÁS
Trabalho de conclusão de curso de Engenharia Civil da Universidade Cidade de São Paulo, como requisito parcial para obtenção do diploma de graduação.
Turma: 10C Orientador:
Professor Dr. José João Pires de Oliveira
2019
FELIPE DO NASCIMENTO
JONATHAN FERREIRA BRAGA DA SILVA MICHAEL DOS REIS SANTOS
RENAN TELES CRUZ
AVALIAÇÃO DA EXECUÇÃO E CRITÉRIOS DE PROJETO DE
UMA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE GÁS
Trabalho de conclusão de curso de Engenharia Civil da Universidade Cidade de São Paulo, como requisito parcial para obtenção do diploma de graduação.
SÃO PAULO 2019
Dedicamos esse trabalho primeiramente a Deus que nos deu o fôlego de vida e força para prosseguir nesse período dedicado.
Dedicamos também aos nossos familiares pelo apoio para que chegássemos até o fim.
Agradecemos a Deus pela força que nos deu em momentos que pensamos em desistir e nos permitiu que chegássemos até aqui, aos nossos familiares por sempre nos apoiarem e aos professores pela dedicação.
Resumo
O gás é um combustível de origem fóssil resultante da decomposição de matéria orgânica no interior da terra, assim como o petróleo, é um combustível relativamente limpo que produz níveis de emissão de poluentes mais baixos comparado a outros combustíveis como diesel, gasolina e GLP - Gás Liquefeito de Petróleo (conhecido como gás de cozinha).
Um combustível de uso relativamente novo, que a partir dos anos 80 houve a expansão de seu uso e conhecimento de seu potencial que até então era indesejado, em sua maior parte era descartado ou queimado, apenas encarecendo a extração do petróleo.
Sendo um combustível de origem natural, o gás como o petróleo é um tipo de recurso natural não renovável, portanto um tipo de energia finita que necessita de cuidados para preservação do recurso para o uso das gerações futuras. Como vantagens do gás natural, pode-se destacar que é um combustível econômico comparado aos outros tipos de combustíveis, é fornecido de forma continua 24 horas por dia e 365 dias por ano e em caso de vazamento o gás natural sendo mais leve que o ar se dissipada rapidamente na atmosfera.
Após a extração do gás natural, o mesmo é transportado por meio de dutos, conhecido como gasodutos que são tubos de grande diâmetro com capacidade de transportar um grande volume do fluido, um meio de transporte econômico e de confiança que por meio de sistema de dutos transporta o fluido de um ponto a outro, os tubos geralmente são construídos de aço ou polietileno e seu trajeto pode ser por meio terrestre ou marítimo até a City Gates, que são estações de recebimento, tratamento e entrega de gás que a partir desse ponto o gás passa a pertencer às concessionárias de cada estado do país.
Nas áreas urbanas o gás é distribuído por tubulações no caso do gás natural e em botijões que são recipientes próprios para armazenagem no caso do gás GLP. No Brasil são utilizadas normas ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, que determinam diretrizes para a instalação tanto de tubulações como de equipamentos alimentadas por gás, para redes de instalações internas residências têm a norma NBR 15526/2016, para redes de instalações internas não residências temos a norma NBR 15358/2017 e para instalação de equipamentos alimentados a
gás de uso residencial temos a norma NBR 13103(2015), é exigido um laudo de estanqueidade, o registro da liberação da utilização da rede, e as ART’S (Anotação de Responsabilidade Técnica) do responsável técnico da elaboração do projeto, execução e instalação, o dimensionamento da rede é feito baseado a um levantamento e estudo de consumo do empreendimento a fim de não haver falta de distribuição de gás principalmente nos horários de pico, os materiais devem ser próprios para cada tipo de gás (gás natural ou GLP) de acordo com a norma NBR 15526(2016).
O estudo de caso foi desenvolvido a partir do acompanhamento de duas obras de implantação de sistemas de tubulações distintas, Caso 1 e Caso 2, sendo assim possível ter uma visão ampla do assunto abordado. Foram feitas visitas técnicas in loco e registro fotográfico de todas as etapas acompanhadas da execução por partes dos autores.
O Caso 1 refere-se à adequação de um sistema de tubulações já existente para receber GN, onde o mesmo era alimentado por baterias de gás GLP, foi acompanhado a distribuição do ramal interno, montagem da tubulação, análise e vistoria das linhas de distribuição a fim de atender os critérios de instalação estabelecidos pela norma NBR 15526(2016).
No Caso 2 foi feito o acompanhamento em uma edificação onde a tubulação da mesma se encontrava bastante comprometida, constado por meio do teste de estanqueidade, foi acompanhado o processo construtivo de uma nova rede de tubulação desde as linhas internas até a instalação da prumada individual no edifício, também foi acompanhada a preparação e a montagem dos regulados de pressão de primeiro e segundo estágio.
As duas etapas foram concluídas como projetado e o gás GN passou a ser distribuído pela concessionária responsável, foram analisadas algumas irregularidades na execução do projeto, porém identificamos que antes quando o empreendimento era abastecimento pela distribuidora de gás GLP o índice de irregularidades nos critérios de instalação interna para gás combustível era bem maior.
Palavras-Chaves: Gás Natural, Gasoduto, Rede de distribuição, Tubulação Extração
Abstract in English
Gas is a fuel of fossil origin resulting from the decomposition of organic matter inside the earth, as well as oil, is a relatively clean fuel that produces emission levels of lower pollutants compared to other fuels such as diesel, gasoline and LPG - Liquefied Petroleum Gas (known as cooking gas).
A relatively new-use fuel, which from the 1980s there was the expansion of its use and knowledge of its potential that until then was unwanted, for the most part was discarded or burned, only by making oil extraction more expensive.
As a fuel of natural origin, gas like oil is a type of natural resource that is not renewable, therefore a type of finite energy that needs care to preserve the resource for the use of future generations. As advantages of natural gas, it can be noted that it is an economical fuel compared to other types of fuels, it is supplied continuously 24 hours a day and 365 days a year and in case of leakage natural gas being lighter than air dissipated quickly in the atmosphere.
After the extraction of natural gas, it is transported by means of pipelines, known as pipelines that are large diameter pipes capable of carrying a large volume of fluid, an economical and reliable means of transport that by means of t duct system ransporta fluid from one point to another, the pipes are usually constructed of steel or polyethylene and its path can be by land or sea to city gates, which are gas receiving, treatment and delivery stations that from that point the gas passes the perte concessionaires in each state of the country.
In urban areas the gas is distributed by pipes in the case of natural gas and in canisters that are containers suitable for storage in the case of LPG gas. In Brazil, ABNT standards are used - Brazilian Association of Technical Standards, which determine guidelines for the installation of both pipes and gas-powered equipment, for internal housing facility networks have nbr 15526/2016, for internal non-residence facility networks we have nbr 15358/2017 standard and for the installation of equipment fed to residential gas we have nbr 13103 standard (2015), a report of watertightness, the record of the release of network use, and ART'S (Technical Responsibility Note) of the technical responsible for project preparation, execution and installation, the network sizing is done based on a survey and consumption study in order to lack gas distribution mainly at peak times, materials should be suitable for each type of gas (natural gas or LPG) according to NBR 15526(2016).
The case study was developed from the monitoring of two works of implementation of distinct pipe systems, Case 1 and Case 2, thus being possible to have a broad view of the subject addressed. Technical visits were made on site and photographic record of all stages accompanied by execution by parts of the authors.
Case 1 refers to the adequacy of an existing piping system to receive GN, where it was powered by LPG gas batteries, the distribution of the internal extension, pipe assembly, analysis and inspection of the distribution lines was monitored in order to meet the installation criteria established by NBR 15526(2016).
In Case 2, the monitoring was carried out in a building where the pipe was very compromised, contained through the watertightness test, the construction process of a new pipe network was monitored from the internal lines to the installation of the individual prumada in the building, was also accompanied the preparation and assembly of the first and second stage pressure regulated.
In Case 2, the monitoring was carried out in a building where the pipe was very compromised, contained through the watertightness test, the construction process of a new pipe network was monitored from the internal lines to the installation of the individual prumada in the building, was also accompanied the preparation and assembly of the first and second stage pressure regulated.
The two steps were completed as designed and GN gas began to be distributed by the concessionaire responsible, some irregularities were analyzed in the execution of the project, but we identified that before when the project was supplied by the lpg gas distributor the irregularities index in the internal installation criteria for fuel gas was much higher.
Lista de figuras
Figura 01 - Extração de energia fóssil...20
Figura 02 - Composição química do metano...20
Figura 03 - Participação do GN na oferta primária de energia no mundo em 2006...21
Figura 04 - Participação do GN na produção mundial de energia elétrica em 2006..21
Figura 05 - Bacia sedimentares, com interesse para exploração e produção...28
Figura 06 - Mapa de perspectividade das bacias terrestres brasileiras...28
Figura 07 - Produção terrestre de gás natural no ultimos 10 anos...29
Figura 08 - Produção de gás natural, em terra, por estado do Brasil em 2017...30
Figura 09 - Evolução das reservas no brasil nos ultimos 10 anos...30
Figura 10 - Gasoduto terrestre de Taubaté...31
Figura 11 - Gasoduto offshore...31
Figura 12 - Sistemas de gasodutos...33
Figura 13 - Rede malhada...33
Figura 14 - Exemplo de desenho de Macrolocalização (Duto em vermelho) ...37
Figura 15 - Vazamento proveniente da quebra de uma bolsa de ferro fundido...42
Figura 16 - Exemplo de City Gates ...42
Figura 17 - Furo direcional (MND) ...43
Figura 18 - Exemplo de instalação interna...45
Figura 19 - Prumada individual (Gás liquefeito de petróleo - GLP) ...45
Figura 20 - Tubo ventilado (Tubo luva) ...47
Figura 21 - Ventilação mínima forro...48
Figura 22 - Exemplo de rede de distribuição interna ...51
Figura 23 – Localização do condomínio ...52
Figura 24 - Parte estrutural do muro agredida ...53
Figura 25 – Montagem da tubulação ...54
Figura 26 – Isolamento da tubulação com fita de polietileno ...55
Figura 27 – Inserção da tubulação e compactação do solo ...55
Figura 28 – Interferências na área externa ...56
Figura 29 – Ponto de instalação da válvula geral de bloqueio (VGB) ...57
Figura 30 – Ponto de interligação geral do prédio ...58
Figura 31 – Tubulação rasa e caixa de inspeção próximo ...59
Figura 33 – Conexão feita por compressão ...60
Figura 34 – Pontos de interligação ramal externo e interno ...61
Figura 35 – Ramal interno parado próximo ao ponto de interligação ...61
Figura 36 – Quadro de distribuição ...62
Figura 37 – Tubulação embutida parada ...62
Figura 38 – Conectores soldados e vedados com fita ...63
Figura 39 – Válvula em fácil acesso ...64
Figura 40 – Tubulação isolada com fita de polietileno ...64
Figura 41 – Tubulação reparada ...65
Figura 42 – Demarcação das interferências ...65
Figura 43 – Localização do condomínio 2 ...66
Figura 44 – Manômetro de baixa pressão ...67
Figura 45 – Ponto de teste ...67
Figura 46 – Válvula de fácil acesso ...68
Figura 47 – Ponto de consumo ...69
Figura 48 – Acesso com cadeira suspensa ...70
Figura 49 – Distribuição no quadro geral ...70
Figura 50 – Regulador de primeiro estágio ...71
Figura 51 – Abrigo do regulador ...72
Lista de tabelas e quadros
Tabela 1 - Reserva de gás natural no mundo...22
Tabela 2 - Afastamento mínimo na instalação de tubos ...47
Tabela 3 - Quantidade mínima de dispositivo(s) de segurança ...49
Tabela 4 - Condições de acionamento do dispositivo de segurança ...50
Lista de abreviações e siglas
ºC – Graus Celsius 2D – Duas dimensões
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas ANP - Agência Nacional de Petróleo
ART - Anotação de Responsabilidade Técnica
BP StatisticalReviewof World Energy – Revisão estatísticas da energia mundial DRI - Distribuição de ramal interno
EPC - Engineering, Procurementand Construction (Engenharia, aquisições e construção)
EPE - Empresa de Pesquisa Energética
FEED - Front EndEngeneening Design (Frente e Projeto de Engenharia) FGV - Fundação Getúlio Vargas
FIRJAN – Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro GLP - Gás Liquefeito de Petróleo
GN - Gás Natural
GPS - Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global)
IEA - Internacional Energy Agency
kgf/cm² - Quilos gramas força por centímetros quadrados Km2– Quilômetros quadrados
KPa - Kilo pascal m³ - Metros cúbicos Mm - Milímetro
Mmca – Milímetro de coluna d’água MM - Milhão
m³ - Metros cúbicos
MND - método não destrutivo NBR – Norma Brasileira PCI - Poder Calorífico Inferior PE - Pressão de entrada PS - Pressão de saída
USP – Universidade de São Paulo VGB - Válvula Geral de Bloqueio
Sumário 1.0 Introdução ... 17 2.0 Objetivo ... 18 2.1 Objetivo geral ... 18 2.2 Objetivo específico ... 18 3.0 Metodologia ... 19 4.0 Revisão bibliográfica ... 20 4.1 Origem do natural do gás ... 20 4.1.1 Vantagens do gás natural ... 23 4.1.2 Desvantagens do gás natural ... 24 4.2 Tipos de gases ... 24 4.2.1 Gás Liquefeito do Petróleo (C3H3) ... 24 4.2.2 Gás Acetileno (C2H2) ... 24 4.2.3 Gás Natural (CH4) ... 25 4.3 Extração do Gás Natural ... 25 4.3.1 Extração no Brasil ... 27 4.4 Transporte do gás natural ... 31
4.4.1 Fases do projeto do gasoduto ... 34
4.4.2 Projeto conceitual ... 35
4.4.3 Projeto básico ... 35
4.4.4 EPC (Engineering, Procurement and Construction) ... 37
4.4.5 Projeto executivo ... 39
4.4.6 Montagem e execução ... 39
4.4.7 Materiais ... 39
4.5 Impacto ambiental ... 41
4.5 City gates ... 42
4.6 Dutos em áreas urbanas ... 42
5.0 Estudo de caso ... 52
5.1 Caso I ... 52
5.1.1 1º Passo: Instalação do ramal D.R.I (Distribuição do ramal interno) ... 52
5.1.1.2 Processo construtivo da D.R.I ... 53
5.1.2 2º Passo: Construção do Ramal Interno ... 57
5.1.2.1 Processos construtivos do ramal interno ... 57
5.1.3 3º Passo: Adequação de instalação interna ... 62
5.2 Caso 2 ... 66
5.2.1 1º Passo: Teste de estanqueidade das tubulações existentes. ... 66
5.2.2 2º Passo: Construção das linhas de distribuição (tubulações) ... 67
5.2.3 3º Passo: Construção da prumada ... 69
5.2.4 4º Passo: Instalação dos reguladores ... 71
6.0 Conclusão ... 73
1.0 Introdução
Os produtos produzidos têm a necessidade de serem transportados a fim de que possam chegar ao seu destino de comercialização intermediário ou mesmo final. Assim sendo, especialistas costumam realizar avaliações a respeito do modal mais apropriado levando em consideração características de cada modal no que se refere agilidade, eficiência e segurança além do custo benefício para esse tipo de serviço.
O transporte é dividido basicamente em cinco modais, sendo eles: rodoviário, aéreo, ferroviário, aquaviário e dutoviário. Cada modal irá transportar respectivos produtos dentro de suas características no que se refere à via de utilização, tempo de transporte, dentre outros aspectos. Segundo o site geografia opinativa, o percentual aproximadamente dos modais no Brasil são: rodoviário 58%, ferroviário 25%, aquaviário13%, aeroviário 0,4 % e dutoviário 3,60%. (JESUS, 2017)
Nos últimos anos, tem havido um aumento do consumo de gás natural nas áreas domésticas, automotrizes e industriais devido à substituição do óleo diesel, gasolina e GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) que são combustíveis que produzem um nível mais elevado de emissão, pelo gás natural. Este é um combustível relativamente limpo que produz níveis de emissão de poluentes mais baixos, produzindo dessa forma, menos impactos ambientais.
No que se refere ao gás natural, após a sua extração, o transporte inicial é realizado por dutos (modal dutoviário), que são tubos de relativo diâmetro, com grande capacidade de suportar alta demanda, conhecidos como gasoduto. Estes propiciam a interligação da área de produção ao ponto de entrega, que são as concessionárias que fazem as suas respectivas entregas nas áreas urbanas, industriais e automotrizes por meio de tubulações ou mesmo utilizando-se de condicionamento próprios.
2.0 Objetivo 2.1 Objetivo geral
Compreender o sistema de transporte e distribuição de gás natural por meio de uma avaliação referente às etapas de execução da obra e projeto em especial de uma linha (trecho) de gasoduto destinada a distribuição de gás natural em área urbana.
2.2 Objetivo específico
Entender os processos construtivos de um ramal de distribuição de gás natural;
Analisar os processos de instalação de reguladores de pressão gás;
Compreender os processos construtivos de uma linha de distribuição interna de gás natural;
Compreender os critérios normativos ABNT para instalação de gases combustíveis
3.0 Metodologia
O trabalho constitui em geral em avaliar criticamente o processo de distribuição do gás natural desde a sua extração até o consumidor final.
Para tal, em uma primeira etapa será realizada uma revisão (pesquisa) bibliográfica por meio de artigos, livros especializados, monografias, dissertações e teses que possibilitem a explicação e compreensão dos aspectos citados.
Ainda, serão consultadas normas específicas quanto ao projeto e instalações das tubulações de gás a ser transportado desde o momento de extração até à concessionária responsável por abastecer determinada região.
Em uma segunda etapa, será realizada uma avaliação quanto à execução e projeto de um ramal (linha) de distribuição de gás em instalações domésticas referente a uma determinada concessionária responsável pela distribuição na cidade.
Enfim a partir da revisão bibliográfica e do estudo de caso realizado, serão realizadas avaliações finais no intuito de se concluir a respeito dos métodos de execução e aspectos de projeto referentes a um sistema de distribuição de gás em área urbana.
4.0 Revisão bibliográfica 4.1 Origem do natural do gás
O gás natural é um combustível fóssil, não renovável, encontrado em reservatórios subterrâneos tanto em terra quanto em mar. É definido como sendo a parcela do petróleo que se encontra na fase gasosa ou em solução nas condições de reservatório e que permanece no estado gasoso nas condições atmosféricas (BRAGA et al., 2005; PARO, 2005; SANTOS et al., 2007). Conforme figura 1.
Figura 1 - Extração de energia fóssil (FGV ENERGIA, 2014)
Sua composição é dada por uma mistura variada de hidrocarbonetos leves, em principal o metano (CH4), etano (C2H6), propano (C3H8) e butano (C4H10), podendo ser encontrado na forma associada, em poços petrolíferos e, principalmente, na forma não associada, em reservatórios de gás, onde a exploração se torna mais favorável (BRAGA et al., 2005; FERREIRA, 2006; PARO, 2005).
Inicialmente, sem a descoberta da rica fonte de energia era considerado um subproduto indesejado, pois se era necessário se tomar muitas medidas de segurança que encareciam o processo de extração do petróleo, com isso sua maior parte era descartada ou queimada, somente a partir dos anos 80 que se expandiu o consumo o gás natural se tornou uma fonte de energia. (FIRJAN, 2018)
Segundo o estudo Key World Energy Statistics, publicado pela Internacional Energy Agency (IEA) em 2008, a produção mundial mais que dobrou, ao passar de 1,227 bilhões de metros cúbicos (m³) para 3,031 bilhões de m³, o gás natural ocupa a terceira posição na matriz energética mundial (abaixo de carvão e derivados de petróleo) e ocupou do quarto para o segundo lugar dentre as principais fontes produtoras da energia elétrica, sendo superado apenas pelo carvão conforme as figura 3 e 4. (IEA, 2008 apud ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, 2008)
Figura 3 - Participação do GN na oferta primária de energia no mundo em 2006 (IEA, 2008 apud ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, 2008)
Figura 4 - Participação do GN na produção mundial de energia elétrica em 2006 (IEA, 2008 apud ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, 2008)
Esse crescimento está relacionado a uma busca por uma fonte de energia alternativa menos poluente ao meio ambiente, de acordo com o BP Statistical Reviewof World Energy 2008, as reservas provadas mundiais no final de 2007 eram suficientes para o abastecimento mundial durante os próximos 60 anos. Isto representa um decréscimo em relação às projeções com base na conjuntura de 2005, que apontavam para 66 anos.
As reservas totais provadas no mundo eram, ao final de 2007, de 177,36 trilhões de m3. O Oriente Médio liderava o ranking mundial, com 73,2 trilhões de m3, correspondentes a 41,3% do total. Beneficiado pelos recursos existentes no Irã e pela intensificação das atividades de exploração nos últimos 20 anos, a região superou a tradicional Europa e antiga União Soviética, que hoje detém 33,5% de participação, diante dos 42,2% de 1987, conforme registra o BP Statistical Reviewof World Energy 2008. A América do Norte, outra região tradicional entre as maiores do ranking, também reduziu sua participação no período: de 9,5% para 4,5%. A tabela 1 mostra os países com maiores reservas de gás natural.
Tabela 1 - Reserva de gás natural no mundo
FONTE: (BP Statistical Reviewof World Energy, 2008)
Países Trilhões m³ % 1 Rússia 44,65 25,20 2 Irã 27,8 15,70 3 Catar 25,6 14,40 4 Arábia Saudita 7,17 4,00 5 Emirados Árabes 6,09 3,40 6 Estados Unidos 5,48 3,40 7 Nigéria 5,3 3,0 8 Venezuela 5,15 2,90 9 Argélia 4,52 2,50 10 Iraque 3,17 1,80 40 Brasil 0,36 0,20 Outros 41,57 23,50 Total 177,36 100
4.1.1 Vantagens do gás natural
Segundo o site da companhia potiguar de gás (Potigás) entre as vantagens do gás natural para a sociedade e a indústria se destacam as seguintes:
Econômico, custo reduzido comparado a outros combustíveis; Sua queima gera uma grande quantidade de energia;
Proporciona maior eficiência de queima; Combustão é facilmente regulável; Admite grande variação do fluxo;
Economiza vapor ou eletricidade para aquecimento – não é necessária a atomização;
Requer fácil adaptação das instalações existentes; exige menor investimento em armazenamento/uso de espaço, pois não necessita estocagem;
Fornecido continuamente 24h/dia – 365 dias/ano; Simplifica os controles;
Proporciona menor custo de manutenção, manuseio do combustível e de outros custos operacionais;
Prolonga a vida útil dos equipamentos;
Reduz a corrosão e não causa incrustações nos equipamentos;
Eleva o nível de segurança pessoal e patrimonial reduzindo inclusive custos de seguros;
Proporciona ganhos econômicos e financeiros, pois não requer estoque e seu pagamento ocorre após o consumo;
Reduz problemas de poluição e controle do meio ambiente evitando gastos com sistemas antipoluentes e com tratamento de afluentes;
Melhora a produtividade e a quantidade em vários processos produtivos aumentando a competitividade externa dos produtos;
Proporciona maior segurança sendo mais leve que o ar, em caso de
vazamento o gás se dissipa rapidamente na atmosfera, diminuindo o riso de explosões e incêndios, além disso, para que o gás natural se inflame, é preciso que seja submetido a uma temperatura superior a 620 graus centígrados (o álcool se inflama a 200ºC e a gasolina a 300ºC);
4.1.2 Desvantagens do gás natural
Dentre as desvantagens do gás natural se destacam: (FOGAÇA, 2019) Apresenta risco de asfixia, incêndio e explosão;
Tende a se acumular nas partes mais elevadas em ambientes fechados; Energia não renovável, portanto finita;
Em caso de fogo em locais com influência de oxigênio poderá ser gerado monóxido de carbono que é altamente toxico
4.2 Tipos de gases
4.2.1 Gás Liquefeito do Petróleo (C3H3)
O gás GLP em sua maior parte é extraído do refino do petróleo, composto pela mistura do propano com butano, com um aspecto homogêneo e incolor sem odor, que passa por um processo de odorização para sua comercialização, normalmente armazenado em cilindros e comercializado em residências unifamiliar, indústria, comércio entre outros (DIAS, 2016)
Aplicações
Climatização e esterilização de ambientes comerciais (hotéis, padarias, hospitais, etc.);
Fundições e corte da solda; Queima e secagem de cerâmica; Moldagem e acabamento de vidros; Secagem de grãos;
Queima de ervas daninhas; Fabricação de borrachas; Fabricação de papel;
4.2.2 Gás Acetileno (C2H2)
O gás Acetileno é composto pela reação básica entre o contato da água e o carbureto ou carbeto de cálcio, é um gás Alcino (uma ligação tripla entre carbonos) incolor, instável, altamente combustível com um odor ácido, usado em maçarico altamente inflamável e sua chama podendo chegar a 3000Cº, é armazenado em
cilindro com um revestimento interno de um material poroso para segurança (SOUZA, 2019)
Aplicações
Junto ao oxigênio, o acetileno é usado como gás combustível em maçaricos de solda, corte aquecimento localizado, têmpera localizada, limpeza a fogo de aço, decapagem de concreto e outros processos onde é exigida uma chama com alta temperatura;
Soldar alumínio, reparar radiadores e soldar por brasagem tubulações metálicas com a alta temperatura de 2000ºC que o acetileno é capaz de produzir sendo queimado no ar;
O acetileno é capaz de chegar 3166ºC quando queimado com oxigênio puro, sendo capaz de controlar a temperatura da chama e a quantidade de calor com a proporção entre oxigênio e o acetileno;
O acetileno produz chama carburante (maior concentração de acetileno); neutra (1:1) ou oxidante (maior contração de oxigênio);
4.2.3 Gás Natural (CH4)
O Gás natural como visto anteriormente, em sua maior parte comporto por metano, é um gás mais leve que o próprio ar, fornecido geralmente por tubulação conhecido como gasodutos que vamos ver com mais detalhes nos próximos tópicos desse trabalho. (FIRJAN, 2018)
Aplicações
O gás natural é usado como um combustível alternativo mais barato; A pouca quantidade de calor fornecida o faz uma alternativa mais pobre
em relação ao propano para o aquecimento;
Pode ser utilizado com o ar para aplicações de brasagem e soldagem. 4.3 Extração do Gás Natural
A extração do gás natural pode ou não esta associada ao petróleo, que pode ser feita tanto em bacias terrestres como bacias marítimas, sendo sua produção feita em seis etapas sendo elas exploração, explotação, produção e processamento em campo, beneficiamento, transporte, armazenamento e distribuição. O processo de
extração do gás natural é simples. Como as suas jazidas se encontram na parte do subsolo, utilizam-se poços de perfuração para transportá-lo a superfície por meio de dutos. Na maioria dos poços a pressão do gás natural é suficiente para conduzi-lo para fora e transportar por tubulações de coleta. Depois de ser processado o gás natural é comprimido e distribuído. (ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, 2008)
Segundo o caderno FGV (Fundação Getúlio Vargas) energia de novembro de 2014, no Brasil foram produzidos em média 77,2 MMm³/dia de Gás Natural, sendo 56,6 MMm³/dia em mar e 20,6 MMm³/dia em terra. Em agosto de 2014, a produção total atingiu 90,9 MMm³/dia, dos quais 23,5 MMm³/dia em terra e 67,4 MMm³/dia em mar.
A primeira etapa para extração é a parte de exploração é conhecida como prospecção que é o processo de localização e estudo do solo, pois existem variações nesse processo que podem acabar com o desperdício da mão de obra e prejuízo financeiro tendo em vista que a extração pode ocorrer que o gás natural não seja encontrado na suposta bacia para isso, especialista vem criando novas técnicas que reduzem gastos e aumentam a eficácia. (LOPES, 2014)
Por meio de equipamentos como gravímetros, magnetômetros, farejadores e sismólogos os especialistas identificam essas bacias nas superfícies, porém antes de determinar o local que será perfurado, os especialistas estudam a natureza da formação do solo, a profundidade que se encontra e o tamanho do possível depósito do gás, é feito o mapeamento e o processamento geológico antecipadamente as perfurações para que reduza os riscos de uma possível falha na extração do gás se deparando com apenas solo e a falta do produto que se deseja extrair. (LOPES, 2014)
Após os estudos sobre o local e o solo, vem à segunda etapa que é a explotação, que consiste na instalação de toda infraestrutura para perfuração dos poços, colocação das cabeças de vedação, válvulas, comando remotos e todos os materiais que permitem a produção, em bacias marítimas são feita por plataformas marítimas, marcações por meio de GPS e bóias posicionadas sobre a água, caso seja feita em terra, por meio de sondas de perfuração é feito um primeiro poço para análise de sucesso sobre aquele campo e a viabilidade daquela exploração do petróleo e do gás conseqüentemente. (ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, 2008)
A terceira etapa consiste na produção, o processamento que é a separação do petróleo caso o gás seja associado e o transporte ate a área de armazenamento, na quarta etapa é feito o processamento, onde se retira as frações pesadas e se comprime o gás para terra ou para a estação de tratamento, a quinta etapa é feito o transporte e o armazenamento (não existe no Brasil, comum apenas em países de clima frio, formando um estoque regulador para o inverno), e por fim a ultima etapa que é o transporte para o consumidor final. (ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, 2008)
4.3.1 Extração no Brasil
A extração de petróleo e gás natural se iniciou em 1941 no estado da Bahia, no campo de Candeias na Bacia do Recôncavo, hoje se pode dizer que existem 242 campos terrestres que se distribuem em 10 bacias sedimentares que fazem com que a produção de petróleo chegue a 130 mil barris/dia e 22 milhões de m3/ dia de gás natural (EPE – Empresa de Pesquisa Energética), os campos mais produtivos de petróleo e gás natural se encontram nas bacias do Recôncavo e do Solimões, a maior parte das reservas de petróleo e gás no Brasil encontra-se em bacias marítimas. (FIRJAN, 2018)
Segundo a Empresa de Pesquisa Energética no país com cerca de 8 milhões de km2 de área, 7 milhões km2 são de áreas de depósitos sedimentares, 5 milhões de km2 estão em terra, divididos em 53 bacias sedimentares sendo que 25 possuem atividades de exploração e produção de petróleo e gás natural, onde apenas 5 são consideradas maduras, conforme figura 5. (FIRJAN, 2018)
Um estudo feito pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) aponta por meio de análises geológicas exploratórias das bacias, as áreas com grandes possibilidades de possuir hidrocarbonetos (petróleo e gás natural) segundo esse estudo as bacias terrestres com maior concentração dos minérios são as do Parnaíba e do Solimões, e nas áreas costeiras as expectativas apontam para as bacias do Potiguar, Sergipe, Alagoas, Recôncavo e Espírito Santo-Mucuri além das expectativas intermediárias de descoberta nas partes sul da bacia do São Francisco e do Paraná. (FIRJAN, 2018)
Esse estudo aponta também a capacidade dessas bacias e as respectivas áreas que não são exploradas de bacias maduras conforme figura 6, levando em conta os riscos que podem causar na perfuração dos poços e as dimensões
volumétricas, concluindo que as bacias Recôncavo, Sergipe, Alagoas, Solimões, Parnaíba, Potiguar e Espírito Santo-Mucuri, possuem o maior potencial petrolífero. (FIRJAN, 2018)
Figura 5 - Bacia sedimentares, com interesse para exploração e produção (EPE, 2018 apud FIRJAN 2018)
Segundo o EPE, as regiões nordeste, norte e sudeste são as dominantes na exploração de petróleo e gás natural, a Bahia é considerada o berço da exploração com uma grande escala de produção, logo após a descoberta de petróleo na periferia de Salvador e o acumulo comercial na bacia do Recôncavo, em Candeias foi construída a Refinaria Landulpho Alves Mataripe (RLAM) posteriormente no ano de 1953 à criação da Petrobras, no estado de Minas Gerais a bacia de São Francisco vem recebendo grandes investimentos nos blocos de licitações da ANP ( Agência Nacional de Petróleo) , com o destaque da aquisição de 22 mil quilômetros de sísmica 2D e perfuração de 30 poços exploratórios resultando na descoberta de extensões de recursos de gás natural não convencional, no estado do Amazonas, se concentra a segunda maior reserva de brasileira de gás natural, no país foi o estado pioneiro na exploração e produção com atividades iniciadas no ano 1917 e com as primeiras perfurações em 1925 na bacia do Amazonas, é o terceiro maior produtor de petróleo e o maior produtor de gás natural terrestre, no estado do Espírito Santo é considerado uma grande potência na produção de petróleo e gás natural no país, possuindo 13 terminais portuário e mais 5 em projeto, responsável por 8% da produção, possui 49 campos de produção, no estado do Maranhão possui 6,3 bilhões de m3 de reserva de gás natural, no seu território possui a bacia do Parnaíba a segunda maior produtora terrestre de gás natural no Brasil correspondendo a 7% da produção brasileira, no Rio Grande do norte se concentra apenas 2% da produção brasileira de petróleo e gás natural. A figura 7 mostra a produção de gás bruta por região nos últimos 10 anos por região.(FIRJAN 2018)
Figura 7 - Produção terrestre de gás natural no ultimos 10 anos (ANP, 2018 apud FIRJAN 2018)
Segundo a ANP no Brasil a maior parte da produção de gás natural está no estado do Amazonas, conforme mostra a figura 8 e também a evolução das reservas conforme figura 9.
Figura 8 - Produção de gás natural, em terra, por estado do Brasil em 2017 (ANP, 2018 apud FIRJAN 2018)
4.4 Transporte do gás natural
O gás natural pode ser transportado em pequenas distancias e quantidades, por meio de barcaças ou caminhão-feixe por transporte rodoviário, mas para o transporte de maiores distancias e grandes volumes e operação continua, são transportadas por gasodutos que proporciona economia e é confiável, o gasoduto é um tipo de transporte que emprega sistemas de dutos, que em sua maior parte são constituídos de tubos ou cilindros, que são preparados para um determinado tipo de transporte, formando uma linha composta por dutos que movimentam produtos de um ponto a outro (RODRIGUES, 2009) tubos esses que recebem sua classificação de acordo seu material (aço, polietileno, ferro e outros), ou referente ao seu trajeto que pode ser marítimo, terrestre ou aéreo (TERZIAN, 2005). As figuras 10 e 11 mostram dutos terrestres (onshore) e marítimos (offshore).
Figura 10: Gasoduto terrestre de Taubaté (WEBDUTOS SOFTWARE ENGENHARIA, 2010)
O transporte do gás natural por meio do gasoduto é considerado complexo devido a sua integração entre sistemas, devido os equipamentos que são anexados, tais como válvulas, unidades de compressão, estações de bombeamento, estação de distribuição e todos os requisitos de uma instalação física em que precisam ser monitoradas as especificações dos produtos, conforme figuras 12 e 13 (ARRUDA, 2006).
Um sistema de gasoduto possui os seguintes elementos: trechos de dutos, válvulas, compressores e acidentes (cotovelos, curvas e etc.). Segundo Sreeter e Wylie (1982) o sistema do gasoduto simples pode ser divido em:
Série:
Um tipo de rede onde os trechos são lineares, os dutos são interligados uns aos outros podendo ser de tamanho igual ou diferente e a perda de carga total desse sistema é igual à soma das perdas de cada trecho
Paralelo:
Um tipo de rede onde se tem a combinação de dois trechos de dutos ou mais que são interligados e o seu escoamento são divididos entre os trechos de dutos e depois unificados.
Ramificado:
Nesse tipo de rede, apresentam um único sentido de escoamento, sendo da tubulação principal para as extremidades, porém nesse tipo de rede existe uma dependência ao duto principal, para fazer uma manutenção em um determinado trecho, todo o ramal ficará sem gás. (LEANCASTRE, 1972)
Malhada:Não é um tipo de rede considerada simples, formada por tubulações que formam anéis ou blocos onde seu abastecimento tem uma maior flexibilidade para atender a demanda. (PORTO, 2006)
Figura 12 - Sistemas de gasodutos (PAIVA, 2014)
Em um projeto de gasoduto ou uma rede de distribuição de gás natural, se consideram outros fatores como questões políticas, físicas, ambientais e econômicas, após definição da rota da linha de fluxo do gás desde o recebimento até o consumidor se levam em consideração alguns elementos que compõem o gasoduto, assim como a natureza e o volume de gás que será transmitido, o tipo de terreno que será atravessado, a rota de distribuição, comprimento e diâmetro do duto, a compressibilidade do gás, a temperatura, perda de carga, além de parâmetros matemáticos representando o escoamento. (ARAKAKI, 2017)
Figura 13 - Rede malhada (PAIVA, 2014)
Na montagem de uma estrutura de abastecimento de gás, necessariamente se deve identificar a rota e seus pontos de interligação do reservatório até o consumidor final, pois o ideal seria que o percurso fosse uma reta, porém com
diversas variações ambientais, geológicas não é possível traçar uma linha reta. (ARAKAKI, 2017)
Na maioria das descobertas, o local está afastado e em regiões (offshore) fazendo com que se construa um gasoduto marítimo que liga a um gasoduto terrestre, onde uma construção desse tipo se torna cara tendo em vista que o gasoduto marítimo é mais caro que o gasoduto terrestre. (ARAKAKI, 2017)
Os gasodutos em sua maior parte são de aço que medem normalmente de 10 a 32 polegadas de diâmetro, e o gás é transportado por pressões muito altas (15 a 100 kgf/cm²) para uma redução no volume do gás e conseguir uma força adequada para movimentá-lo. Para manter o nível de pressão adequada, o gás precisa ser comprimido periodicamente, fazendo com que sejam instalados compressores estacionários a cada 80 a 160 km ao longo do gasoduto. (SENAI RN, 1997)
4.4.1 Fases do projeto do gasoduto
Para esse tipo de projeto, a indústria de petróleo e gás motiva grandes operadoras e prestadoras de serviços a criarem padrões e procedimentos para cada área, pois um empreendimento para esse campo de atuação possui um retorno em longo prazo, estima que entre 15 e 20 anos (RAMOS, 2006). Smith (2000) define cinco fases do projeto:
Análise do negócio da empresa;
Estudo de viabilidade técnica e econômica; Engenharia básica;
Implementação e operação/avaliação.
No mercado de engenharia brasileiro, essas fases são divididas em: Projeto conceitual (primeira fase e a segunda fase)
Projeto Básico
EPC (Engineering, Procurementand Construction), que se define como a etapa que compreende a engenharia de detalhamento, a gestão de suprimentos, a construção, a montagem e o comissionamento do empreendimento (RAMOS, 2006).
4.4.2 Projeto conceitual
É realizado pela instituição patrocinadora, pela empresa cliente ou pela concessionária com sua equipe de desenvolvimento, nessa fase é determinada a viabilidade comercial do projeto por meio da capacidade de gerar o aumento do faturamento e por meio da análise de custo do empreendimento. (PESTANA E SANTO, 2011)
4.4.3 Projeto básico
Nessa fase, geralmente é contratada uma empresa de engenharia para a elaboração das especificações dos equipamentos e do modo de operação e de cada componente. (PESTANA E SANTO, 2011)
Durante essa fase, executa-se o FEED (Front End Engeneening Design) que é o melhoramento dos detalhes e os ajustes antes de iniciar o projeto, o FEED é definido como a engenharia de pré detalhamento, que deve atingir 25% da engenharia de detalhamento do empreendimento. (RAMOS, 2006)
Para os dutos, são elaborados documentos para quatro fases: Critérios gerais; Duto; Proteção catódica; e Revestimento. (PESTANA E SANTO, 2011)
Na implantação do gasoduto, o projeto básico é marcado pela definição da Diretriz do Duto e a Faixa de Domínio. Conforme NBR 12.712, “Diretriz é a linha básica do caminhamento do gasoduto” e “Faixa de Domínio é a área de terreno ao longo da Diretriz do gasoduto situado fora da área urbana, legalmente destinada a sua área de instalação e manutenção, ou faixa destinada, pela autoridade competente, ao gasoduto na área urbana”. (PESTANA E SANTO, 2011)
Na escolha da Diretriz, são elaborados os documentos descritivos de estudo aero fotográficos, após os estudos um relatório de análise de possíveis localizações do gasoduto que tem como finalidade propor o melhor trecho. (ARRUDA, 2006)
Feita a escolha da Diretriz do duto, as próximas etapas a serem executadas são:
Licença de instalação – Autorizações obtidas com órgãos federais, estaduais, municipais e com o proprietário da terra onde será instalado o gasoduto, o responsável por essas autorizações é a concessionária.
Levantamento de interferências cadastrais – O levantamento das interferências que existem no trecho do gasoduto, por meio de desenhos e documentos das instalações, junto ao órgão público, empresas privadas.
Levantamento de interferências não cadastradas – Devido algumas instalações sem informações oficiais, essas interferências são detectadas por meio de visitas de campo.
Após o levantamento das interferências, é feita a classificação da localização do duto. Segundo NBR 12.712 “a Classe de Locação é o critério fundamental para o cálculo da espessura da parede do gasoduto, a determinação da pressão de ensaio e a distribuição de válvulas intermediárias” (PESTANA E SANTO, 2011)
Definida a Diretriz, Faixa de Domínio, Classe de Locação e o FEED de um gasoduto, vem à elaboração dos seguintes documentos:
a) Documentos gerais:
Lista de documentos;
Memorial descritivo de estudos aerofotogramétricos; Especificações de padronização de planta;
Desenho de macrolocalização, como mostra na figura 14; Desenho de padronização de simbologia para fluxograma; Desenho de tipos de cerca;
b) Documentos específicos do duto:
Memorial Descritivo das Instalações;
Memória de Cálculo do dimensionamento mecânico do gasoduto; Especificações de requisitos adicionais às normas utilizadas; Especificação de procedimento de estocagem de tubos;
Especificação de proteção e restauração da Faixa de Domínio;
Especificação de locação, instalação e montagem de provadores de corrosão; Fluxograma de engenharia;
Desenho de planta e perfil;
Desenho de detalhes típicos de cruzamento; Desenho de detalhes típicos de travessia;
Folhas de Dados, Desenhos e Requisições de Material de tubos, válvulas, juntas de isolamento elétrico e lançador/recebedor de PIG.
c) Documentos para a contratação da proteção catódica:
Memorial descritivo de serviços para implantação do sistema de proteção catódica.
d) Documentos para a contratação do revestimento interno/externo: Especificação de revestimento de junta;
Especificação de revestimento interno de tubos;
Especificação de revestimento externo de válvulas e conexões enterradas.
Figura 14 - Exemplo de desenho de Macrolocalização (Duto em vermelho) (RODRIGUES, 2009) 4.4.4 EPC (Engineering, Procurement and Construction)
Essa é a etapa que compreende a engenharia de detalhamento, gestão de suprimentos, construção, montagem e o comissionamento do empreendimento (RAMOS, 2006), essa etapa é feita pela empresa que vence a licitação e antes de ser iniciada, deve se verificar se as seguintes informações foram geradas: (PESTANA E SANTO, 2011)
Objetivos do projeto para organização patrocinadora; Estratégia de execução do projeto;
Definição dos fornecedores; Plano de contratações;
Estimativa de custo do projeto; Estudo de ciclo do projeto;
Descrição do processo com fluxogramas; Planos de locação (preparação de terrenos); Especificações de materiais;
Plano de segurança, meio ambiente e saúde (SMS); Especificação de equipamentos;
Escopo de trabalho definido para as disciplinas de engenharia;
Cronograma de engenharia, suprimentos, construção, montagem e comissionamento.
O EPC começa com um relatório analítico da consistência do projeto, com o objetivo de apontar as inconsistências nos documentos relacionados do projeto básico. A norma Petrobras N 464 H, lista os procedimentos a serem feitos: (PESTANA E SANTO, 2011)
Inspeção de recebimentos de materiais; Armazenamento e preservação de materiais; Elaboração de projeto executivo;
Locação e marcação da faixa de domínio da pista; Abertura de pista;
Terraplanagem, supressão vegetal e desmonte da rocha; Transporte, distribuição e manuseio de tubos;
Curvamento de tubos;
Revestimento externo com concreto; Soldagem;
Revestimento externo; Abaixamento e cobertura Travessias e cruzamentos; Sinalização de faixa de domínio;
Limpeza, enchimento e calibração; Teste hidrostático;
Condicionamento
Montagem e instalação de complementos; Emissão de documentos conforme construído 4.4.5 Projeto executivo
Nessa fase são elaborados os procedimentos executivos, toda documentação do gasoduto. Todo componente para montagem deve estar registrado por um corpo técnico. (PESTANA E SANTO, 2011)
4.4.6 Montagem e execução
As principais etapas da montagem do gasoduto são: Identificação da Faixa de domínio e abertura de pista; Inspeção de tubos;
Desfile de tubos; Curvamento de tubos; Soldas;
Inspeção das soldas; Revestimento do duto;
Aplicação de métodos construtivos; Abertura de vala;
Abaixamento do duto; Cobertura do duto.
Os principais métodos de construção dos gasodutos são: Perfuração a trado; Cravação; Túnel; Tubo via com pontilhão e galeria; Furo direcional. (PESTANA E SANTO, 2011)
4.4.7 Materiais
O quadro 1 informa os principais materiais, normas, características de aceitação
Material Norma de fabricação Identificação Características de aceitação
Tubo API Spec 5L
- Fabricante - Diâmetro - Espessura - Material - N° de identificação - N° de ordem - Espessura, ovalizarão e diâmetro conforme a API Spec 5L
- Chanfro e ortogonalidade conforme norma
- Empenamento conforme norma
- Estado das superfícies conforme especificações - Estado do revestimento conforme especificações Flanges ASME B 16.5 ou MSS SP-44 - Tipo do flange - tipo da face - Especificação e grau do material - Diâmetro nominal - Classe de pressão - Diâmetro do furo - Diâmetro interno
- Espessura do bisel conforme especificações
- Acabamento da face de contato
- Dimensões conforme norma
Conexões ASTM ou ASME
- especificação completa do material - Diâmetro - Classe de pressão ou espessura - Tipo e marca do fabricante
- Dimensões conforme norma e especificações
- Condições de acabamento conforme especificações
Válvulas API Spec 6D
- Em plaquetas, conforme
especificação do projeto
- Características dos internos conforme especificações - Classe ANSI conforme especificado
Material Norma de fabricação Identificação Características de aceitação Juntas de Vedação ASME B 16.20 - Material - Tipo de junta e material de enchimento - Diâmetro - Classe de pressão - Padrão dimensional de fabricação
- Dimensões e tipo conforme especificação dos flanges - Dureza conforme norma
Parafusos e porcas ASTM - Especificação - Tipo - Dimensão - Dimensões conforme especificações - Acabamento conforme especificações.
Quadro 1 - Principais materiais do projeto de dutos (PESTANA E SANTOS, 2011)
4.5 Impacto ambiental
Embora o gás natural tenha suas vantagens por ser um gás mais limpo com baixo teor de poluição, os riscos que ele pode causar provem do seu transporte.
Todo empreendimento proveniente de engenharia civil ou mecânica tende a causar efeitos no meio ambiente, sendo ele em área urbana ou rural, a implantação de gasodutos geram impactos ambientais, as concessionárias e os distribuidores vêm por meio de estudos visando a melhor escolha do local para implantação da obra e o tipo de tubulação, porém pouco se relata sobre os impactos que são causados provenientes das manutenções e dos vazamentos em áreas urbanas. (MOSCARDI et al.2006)
Podemos dizer também que leva algum risco para locais fechados quando se a o vazamento podendo causar explosões, conforme figura 15 que relata por meio de imagem ultrassonográfica um vazamento de gás no interior do solo.
Figura 15 - Vazamento proveniente da quebra de uma bolsa de ferro fundido (INGAA, 2003) 4.5 City gates
Segundo a ANP no Brasil na maior parte o gás natural quando dentro dos gasodutos é de propriedade da Petrobrás, são transportados em uma elevada pressão ate a City Gates que são estações de entrega e recebimento do gás natural onde é feita a transferência de custodia e o gás natural passa a ser da concessionária do respectivo estado.
Segundo o site da empresa Gascat, a City Gates é um ponto de embarque de distribuição urbana do gás natural até o consumidor final é composto por diversos skids para variadas finalidades, tais como, regulagem de pressão, filtração, medição, aquecimento e etc. Conforme figura 16
Figura 16 – Exemplo de city gate (GASCAT, 2019) 4.6 Dutos em áreas urbanas
A distribuição do gás natural nas áreas urbanas é construída por tubulações (dutos) que são projetados conforme uma determinada demanda, por meio de uma
linha de condutos dimensionados conforme projeto em maior parte e construído com tubos de polietileno que são predominantes em áreas urbanas, que atende as residências e comércios, podendo ser executado em vias ou calçadas, na concepção dos dutos subterrâneos para expansão da rede nos centros urbanos e utilizados o método não destrutivo (MND) é feito um estudo de sondagem para mapeamento de possíveis interferências que possam existir no subsolo, tais como, rede de água, esgoto, fibra ótica, cabos elétricos dentre outros para se definir o trajeto de onde se irá passar a rede e evitar possíveis incidentes, não gerando conflitos com redes já existentes. (MAIS ENERGIA, 2012)
Esse método possui a vantagem de precisão na execução da obra, otimização do prazo de entrega, mínimo impacto no trânsito, isso porque com esse método se aplica máquinas especiais (perfuratriz) com o método de perfuração direcional, onde e aberto duas valas de acesso em duas extremidades para que se execute um furo horizontal com exatidão por onde se passará a tubulação conforme figura 17, assim evitando um perímetro extenso de grandes valas que ocorre no método destrutivo, que conseqüentemente exige a escavação com máquinas, remoção do pavimento e reestruturação do pavimento após a obra.(MAIS ENERGIA, 2012)
Os tubos são instalados por meio da máquina (perfuratriz) que são lançadas no mínimo a um metro de profundidade e nas travessias é feita uma proteção mecânica, são revestidas por um tubo protetor contra as cargas externa, no perímetro urbano é instalada uma placa de concreto sobre a rede para proteger de possíveis impactos decorrentes da escavação, conforme figura 17. (MAIS ENERGIA, 2012)
4.7 Rede interna de gás residencial e comercial
Segundo a NBR 15526 (2016) uma rede de distribuição de gás de rua (canalizado) atende uma unidade residencial ou comercial, é necessária em primeiro lugar a construção do ramal (DRI) para interligação da rede externa, onde também e instalado uma válvula de bloqueio (VGB) na calçada (subterrâneo) a uma distância de 40 cm da linha do terreno para acesso da concessionária. Recomenda-se que o abrigo do regulador de pressão de primeiro estágio ou único estagio seja instalado na linha do terreno ou no máximo 3,00 m de distância desse alinhamento internamente, em residências unifamiliares (casas) um regulador de primeiro estágio atende uma pressão de trabalho necessária de 220 a 280 mmca (2,16 a 2,75 KPa), porém em instalações prediais e necessário os reguladores de primeiro e segundo estagio, com pressão de 7,5 kPa (764,8 mmca) que transfere para segundo estágio reduzindo para a pressão de trabalho 220 a 280 mmca (2,16 a 2,75kPa) pois em prédios a demanda e mais solicitada exigindo maior pressão e vazão.
Em instalações prediais pode ser feito uma prumada (tubulação) coletiva ou individual, é estabelecido pela norma critérios mínimos exigíveis para o projeto e execução de redes de distribuição interna para gases combustíveis em instalações residências, que não exceda a pressão de operação de 150 kPa (1,53 kgf/cm²), podem ser abastecidos tanto por canalização de rua mas também pode ser abastecida por uma central de gás (GLP) cilindros que são armazenados no condomínio em um local especificado por um responsável técnico, conduzindo o gás desta central até os pontos de utilização por meio de tubulações a norma é aplicável para residências, comércios ou outros lugares que usem em seu interior aparelhos alimentados por gás, como, (forno, fogões, aquecedores de água entre outros). (NBR 15526, 2016)
Para o uso e instalações internas a norma recomenda que o responsável providencie documentos como, projeto e memorial de cálculo indicando os materiais utilizados, o diâmetro das tubulações, comprimento das tubulações, tipos e localização de válvulas e acessórios conforme figura 18 exemplificando uma instalação interna e figura 19 demonstrando uma prumada.
Figura 18 – Exemplo de instalação interna (USP, 2017)
Figura 19 - Prumada individual (Gás liquefeito de petróleo-GLP) (TIGREGÁS, 2019)
Ainda é exigido um laudo de estanqueidade, o registro da liberação da utilização da rede, e as ART’S (Anotação de Responsabilidade Técnica) do responsável técnico da elaboração do projeto, execução e instalação, ensaio de estanqueidade e inspeção e manutenção, deve ser realizado inspeções periódicas na rede interna com intervalo máximo de 5 anos ou de acordo com definição de autoridade competente. A inspeção é realizada com objetivo de manter as condições de operação e de segurança, verificando todos os componentes do conjunto. (NBR 15526, 2016)
O material utilizado na instalação (tubos, conexões, elementos para interligação, válvulas de bloqueio, reguladores de pressão, medidores, manômetros,
filtros e dispositivos de segurança), deve possuir resistência físico-química adequada a sua utilização, ser compatível com o tipo de gás utilizado GN (Gás Natural) ou GLP (Gás Liquefeito do Petróleo). (NBR 15526, 2016)
Para o dimensionamento deve ser feito o levantamento de consumo de gás, pois e importante para o dimensionamento da rede para que no pico do consumo não haja a falta na distribuição do gás, levando em consideração os aparelhos que serão utilizados, para determinar o consumo máximo instantâneo da rede. Para o consumo máximo instantâneo deve-se levar em consideração o PCI (Poder Calorífico Inferior) considerado uma simultaneidade do uso dos aparelhos e aumento da demando no futuro. A pressão interna dentro das unidades habitacionais devem ser de no máximo de 7,5 kPa e o dimensionamento deve ser realizado para atender a máxima vazão necessária (NBR 15526, 2016)
Após o levantamento do consumo deve ser estudado o traçado da rede e projetado um isométrico (desenho) para a leitura do traçado da rede, de modo que as tubulações devem ser instaladas em locais com ventilação permanente, a rede jamais poderá ser instalada em ambientes confinados, caso haja vazamento o gás não se acumule no local e possa se dissipar no ar, assim evitando possíveis incidentes, é necessário que tenha fácil acesso para manutenção e compatibilização com os demais projetos. A instalação interna pode ser feita aparente, embutida nas paredes ou enterrada, É proibida a instalação em dutos em atividade, reservatórios de água, compartimento de equipamentos elétricos, elementos estruturais, entre outros especificados na norma. É proibido à utilização de tubulações de gás como condutor ou aterramento elétrico, também proibida a dobra de tubos rígidos nas instalações de rede interna, deve-se manter os afastamentos mínimos exigidos pela NBR conforme tabela 2. (NBR 15526, 2016)
Para tubulações que inevitavelmente precisem passar por um lugar confinado há alguns critérios, a tubulação deve passar pelo interior de um tubo (tubos ventilados, tubo-luva) conforme figura 20, que vá de uma extremidade a outra tendo suas saídas para a atmosfera e que precisa ter resistência adequada a sua utilização, fora a edificação, ser estanque em toda extensão, proteção contra corrosão e quando em alguns casos a tubulação precise passar por dentro de um
forro, é necessária uma ventilação mínima no forro para que não haja o acumulo do gás conforme figura 21. (NBR 15526, 2016)
Tabela 2 - Afastamento mínimo na instalação de tubos
Tipo Rede em paralelo
b
mm
Cruzamento de rede b
mm Sistemas elétricos de potencia em
baixa tensão isolados em eletrodutos não metálicos a
30 10 (com isolante)
Sistemas elétricos de potência em baixa tensão isolados em eletrodutos metálicos ou sem eletrodutos a
500 c
Tubulação de água quente e fria 30 10
Tubulação de vapor 50 10
Chaminés 50 50
Tubulação de gás 10 10
Outras tubulações (água pluviais,
esgoto) 50 10
a Cabos telefônicos, de TV e de tele controle não são considerados sistemas de potência. Considerar um afastamento suficiente para permitir a manutenção.
c Nestes casos a instalação elétrica deve ser protegida por eletroduto numa distância de 500 mm para cada lado e atender à recomendação para sistemas elétricos de potência em eletrodutos em cruzamento
FONTE: (NBR 15526, 2016)
Figura 21 - Ventilação mínima forro (COMGÁS, 2014)
Na fixação dos tubos quando de cobre os suportes ou abraçadeiras metálicas não pode obter formação da pilha galvânica decorrente da aproximação de dois metais diferentes, usando um elemento plástico apropriado para fazer o isolamento. Sendo proibida a instalação apoiada, amarrada ou fixada em tubulações já existentes, também incluindo instalações elétricas. (NBR 15526, 2016)
Para tubulações enterradas, deve manter-se o afastamento de outras instalações existentes e estruturas de no mínimo 30 cm. Sua profundidade deve ser definida com 30 cm para locais não sujeitos a trafego de veículos e 50 cm em locais sujeitos a trafego de veículos. Os acoplamentos dos elementos que compõem a rede interna podem ser executados através de rosca, solda, compressão e flange. (NBR 15526, 2016)
A norma exige que toda rede obtenha válvulas de bloqueio e que estejam de fácil acesso, manual que permita a interrupção do suprimento do gás combustível na edificação, em cada unidade habitacional. As válvulas devem ser identificadas e instaladas em lugares ventilados. Ainda deve haver um local para regulagem e medição do gás, através de medidores que são selecionados para atender e quantificar a vazão prevista máxima. (NBR 15526, 2016)
Os reguladores devem ser instalados quando a necessidade de regulagem de primeiro e segundo estágio na rede interna da edificação, quando a pressão da rede (ramal) interna é maior que a pressão de trabalho do aparelho alimentado a gás. O local de regulagem e medição deve estar no interior ou exterior da edificação,
possibilitar leitura, inspeção, manutenção, e estar protegido quanto a ataque de terceiros. (NBR15526, 2016).
Os dispositivos de segurança devem ser instalados para garantir a integridade e a segurança na operação da rede de gás interna, devem no mínimo ser previstos os dispositivos de segurança conforme tabela 3.
A válvula de alívio e a válvula de bloqueio por sobre pressão devem ser ajustadas conforme tabela 4.
Tabela 3 - Quantidade mínima de dispositivo (s) de segurança
Pressão de entrada (PE) (montada no regulador de pressão) Pressão de saída (PS) ( Jusante do regulador de pressão) Quantidade mínima de disposto de segurança Tipos de dispositivos de segurança PE ≤ 150 kPa Fornecimento direto para o aparelho a gás ou outro regulador O - 150 kPa ≤ PE ≤ 700 kPa Fornecimento direto para o aparelho a gás 1 Bloqueio de sobrepressão ou duplo diagrama Fornecimento para outro regulador 1 Alívio pleno ( se Q ≤ 10 m3/h GN ou ≤ 12 kg/h GLP ) ou bloqueio de sobrepressão ou limitador de pressão PE ≤ 700 kPa PS ≤ 1,5 bar 2 Bloqueio de sobrepressão + monitor ou bloqueio de sobrepressão + limitador de pressão FONTE: (NBR 15526, 2016)
De acordo com a NBR 15526 (2016) redes internas aparentes devem ser pintadas de amarela para identificação, exceto quando a necessidade de harmonia arquitetônica pode ser pintada de outra cor, porém deve conter identificação com a palavra “GÁS” no máximo a cada 10 m.
Tabela 4 - Condições de acionamento do dispositivo de segurança. Pressão de saída (PS) ( jusante do
regulador de pressão
Pressão máxima de acionamento do dispositivo de segurança kPa
PS < 7,5 kPa PS x 3 (limitado a 14,0 kPa)
7,5 < PS < 35 kPa PS x 2,7 ( limitado a 94,5 kPa)
PS > 35 kPa PS x 2,4
FONTE: (NBR 15526, 2016)
Para que seja garantida a qualidade da montagem/construção da tubulação, deverá ser realizado um teste de estanqueidade, antes de comissionar à rede, para o teste de estanqueidade é feito para encontrar a possibilidade de ocorrer vazamentos e observar a resistência sobre a pressão de operação da rede. Aconselha primeiramente que faça uma inspeção visual rigorosa. As etapas devem ser feitas com gás parado ou ar comprimido.
Os aparelhos de consumo a gás devem ser instalados de acordo com a norma NBR 13103 (2015) sendo ligados por meio de válvulas de bloqueio individual para cada aparelho assim podendo ser retirada sem interromper o abastecimento dos outros aparelhos da rede. Na necessidade de conversão para outro gás combustível é feita a verificação do dimensionamento da rede existente se é adequada à utilização desse gás substituto. Caso negativo deve-se procurar a fazer novamente a rede de distribuição interna. A figura 22 mostra um exemplo de distribuição de uma rede interna em uma residência.
