55963850 Manual Projetos Petrobras

REVISION INDEX

REV

DESCRIPTION AND/OR AFFECTED SHEET

ITEM

1 Critérios para Projetos Básicos de Processo 1.1 Dados Gerais de Projeto

1.1.1 Sistema de Unidades

1.1.2 Condições Normal, Standard e Petrobrás 1.1.3 Dados de Tubulação 1.1.4 Equações Usuais 1.1.5 Dados meteorológicos 1.2 Terminologia, Padronização 1.2.1 Terminologia 1.2.2 Padronização 1.3 Propriedades Físicas do Gás 1.4 Propriedades Físicas do óleo 1.5 Propriedades Físicas Gerais

1.6 Critérios de Cálculo de Escoamento de Líquidos 1.6.1 Linhas em Plantas de Processo

1.6.2 Oleodutos

1.7 Critérios de Cálculo de Escoamento de Gases 1.7.1 Velocidade de Escoamento

1.7.2 Velocidade de Erosional 1.7.3 Escoamento Sônico 1.7.4 Perda de Carga

1.7.4.1 Linhas na Planta de Processo 1.7.4.2 Gasodutos

1.8 Escoamento Bifásico

1.9 Critérios de Projeto de Bombas Centrifugas Horizontais 1.9.1 Altura Manométrica

1.9.2 NPSH 1.9.3 Potência 1.9.4 Potência

1.10 Critérios de Projeto de Bombas Verificais de Incêndio 1.10.1 Vazão 1.10.2 Altura Manométrica 1.10.3 Sistema de Diesel 1.10.4 Localização 1.10.5 Caising

1.10.6 Sistema de Hipoclorito de Sódio 1.10.7 Alimentação

1.10.8 Potência

1.10.9 Vazão Mínima da Bomba 1.10.10 Bomba no Submarino 1.10.11 Bomba Reaproveitadas

1.11 Critérios de Projeto de Sistemas de Combate a Incêndio 1.11.1 Sistema Fixo de água

1.11.2 Sistema de Espuma 1.11.3 Sistema de CO2

1.11.4 Sistema de Halon 1.11.5 Paredes Corta-Fogo

1.12 Critérios de Projeto de Processo de Vasos Horizontais 1.12.1 Tempo de Residência

1.12.2 Eliminador de Névoa 1.12.3 Níveis de Operação/Alarme 1.12.4 Tanques de Estocagem 1.12.5 Internos

1.12.6 Fator de Surge (API-14E)

1.12.7 Principais Recomendações de Projeto

1.13 Critérios de Projeto de Processo de Vasos Verticais 1.13.1 Tempo de Residência

1.13.2 Eliminador de Névoa 1.13.3 Recomendações de Projeto

1.14 Critérios de Cálculo de Temperatura de Despressurização 1.14.1 Material para Baixas Temperaturas

1.15 Critérios de Cálculo de Tempo de Despressurização 1.16 Critérios de Sistemas de Alivio

1.16.1 Dimensionamento da Rede de Alivio 1.16.2 Alivio de Líquidos

1.17 Critérios de Sistemas de Despressurização 1.17.1 Critérios

1.18 Critérios de Projeto de Flare 1.18.1 Introdução 1.18.2 Flare Scrubber 1.18.3 Gás de Purga 1.18.4 Linha de Descarga 1.18.5 Queimador Multitocha

1.19 Critérios de Análise de Radiação Térmica 1.19.1 Introudção

1.19.2 Critérios de Posicionamento de Lança 1.19.3 Heat-Shield

1.20 Critérios de Projeto de Trocadores de Calor 1.21 Critérios de Projeto de Válvulas de Controle 1.21.1 Critérios

1.21.2 Válvulas de Controle para Linha de Overboard ou recirculação 1.21.3 Válvulas de Controle para Oleodutos

1.21.4 Bloqueios e By-Pass 1.21.5 Classe de Vazamento

1.22 Dispositivos de Alivio de Pressão 1.22.1 Válvulas de Alivio/Segurança 1.22.1.1 Introdução 1.22.1.2 Ajuste/Sobrepressão/Contra-Pressão 1.22.1.3 Recomendações de Projeto 1.22.1.4 Discos de Ruptura 1.22.1.5 Exposição ao Fogo 1.22.1.5.1 Critérios

1.22.1.5.2 Cálculo da Vazão Devido ao líquido (Área Molhada) 1.22.1.5.3 Cálculo da Taxa de Formação de Vapor

1.22.1.5.4 Vazão devido ao gás 1.22.1.5.5 Área da PSV 1.23 Orifícios de Medição 1.23.1 Medição

1.23.2 Orificios de Restrição

1.24 Critérios de Projeto para Trabalhos com H2S

1.25 Critérios de Projeto de Sistemas de Drenagem 1.25.1 Drenagem Aberta

1.25.2 Drenagem Fechada 1.25.3 Skids

1.25.4 Sump 1.25.5 Caisson

1.26 Critérios de Projeto de Lançador/Recebedor de PIGs 1.27 Critérios de Projeto de Classificação de áreas 1.28 Critérios de Projeto para Sistemas de Shut-Down 1.29 Critérios de Projeto para Sistemas de Lay-Out

1.30 Critérios de Utilização de HTM (Hot Tapping Machine) 1.31 Sistema de Produtos Químicos

1.31.1 Anti-Espumante 1.31.2 Inibidor de Parafina 1.31.3 Inibidor de Corrosão 1.31.3 Inibidor de Corrosão 2 Normas Utilizadas 2.1 Normas Petrobrás 2.2 Normas API 2.3 Normas NFPA 2.4 Especificações Técnicas 2.5 Normas PORTOMARINST 2.6 Normas PORTOMATEC

2.7 Normas de Sociedades Certificadoras 2.8 Normas de Instrumentação

2.9 Normas para Uso de H2S

2.10 Normas DOE 3 Entidades Internacionais

4 Classificação/Certificação

4.1 Entidades Classificadoras/ceritifcadoras reconhecidas noBrasil 4.2 Documentos de Processo a serem apresentados

4.3 Sociedades Classifcadoras das embarcações da Petrobrás 5 Programas Utilizados

1 CRITÉRIOS PARA PROJETOS BÁSICOS DE PROCESSO

Para a elaboração do Projeto Básico, deve-se sempre procurar atender a todas as normas vigentes, sempre com o objetivo de atender aos critérios de processo e de segurança das Sociedades Classificadoras/Certificadoras.

Este documento tem por finalidade informar as principais fontes de consulta e critérios utilizados para a elaboração dos Projetos de Engenharia Básica da disciplina de PROCESSO na E & P BC, referentes aos Sistemas de Produção Offshore.

1.1 Dados Gerais de Projeto 1.1.1 Sistema de Unidades

O sistema de unidades utilizadas no DEPRO está definido pelo Procedimento Departamental Interno PDP-070.

Unidades Mecânicas e Métricas

GRANDEZA NOME DA UNIDADE SIMBOLOGIA

Aceleração Metro por segundo por segundo m/s2

Aceleração Angular Radiano por minuto rad/min

Ângulo Plano Radiano rad

Área Metro quadrado m2

Comprimento Metro m

Comprimento Polegada in (2)

Fluxo de Massa (líquido ou gases) Quilograma por hora Kg/h (1)

Fluxo de Massa (vapor d’água) Tonelada por hora t/h (1)

Força Newton N

Frequência Hertz Hz

Massa Quilograma Kg

Massa Tonelada t (1)

Massa Específica Quilograma por metro cúbico Kg/m3

Nível de Potência Decibel db

Potência, fluxo de energia Watt W

Pressão/Tensão Pascal Pa

Quantidade de matéria mol mol

Tempo Segundo s

Tempo Minuto min (1)

Tempo Hora h (1)

Tempo Dia d (1)

Trabalho, energia, quantidade de calor Joule J

Vazão Volumétrica (gases a “y” °C e “x”kPa)

Metro cúbico por hora a y graus

Celcius e x quilo Pascal m

3_{/h (*)}

Vazão Volumétrica (gases a a 0 °C e 1,033 kgf/cm 2 abs)

Metro cúbico por hora Nm3_{/h (*)}

Vazão Volumétrica (Líquido) Metro cúbico por hora m3_{/h (1)}

Velocidade Metro por segundo m/s

Velocidade Angular Radiano por segundo rad/s

Viscosidade Cinemática Milímetro quadrado por segundo mm2_/s

Viscosidade Dinâmica Pascal segundo Pa.s

Unidades Térmicas

GRANDEZA NOME DA UNIDADE SÍMBOLOGIA

Calor Específico Joule por quilograma por Kelvin J/Kg.K

Capacidade Térmica Joule por Kelvin J/K

Coeficiente de Transmissão de calor Joule por metro por metro e por hora e

por Kelvin

J/m2_.h.K

Temperatura (Absoluta) Kelvin k

Temperatura (Tradicional) Graus Celcius °C

(1) Unidades aceitas para uso com o SI sem restrição de prazo (2) Usar somente para diâmetro nominal de tubo de condução (pipe) (*) Não faz parte do sistema SI

Principais Conversões Utilizadas

GRANDEZA CONVERSÃO Ângulo 1° = π/180 rad Comprimento 1 milha=5280 ft = 1609 m 1 micro (µ) = 10-6 _m Densidade 1 g/cm3 _{= 62,43 lbm/ft}3 1 lbm/ft3 _{= 0,01602 g/cm}3 Energia 1 cal=4,1688 J 1kcal=3,986 BTU 1 BTU = 778 ft lbf = 252 cal 1 BTU/lbmol = 1,8 cal/mol 1 BTU/lbmol °R = 1 cal/mol °K 1 BTU/h ft2o_{F = 5,67 W/m}2 _°C 1 BTU/h ft2 _{= 317 kW/m}2 Massa 1 lbm = 453,6 Kg 1 kg = 2,2 lbm Potência 1 HP = 745,7 W = 1,014 CV = 550 ft lbf/s 1 W=1 J/s 1 kW = 1,341 HP Pressão 1 Pa = 9,869x10-6 atm

1 atm = 14,69 lbf/in2 _{= 1,033 kgf/cm}2 _{= 101,325 kPa= 1,013 bar}

1 kgf/cm2 _{= 98,09 kPa}

1 bar = 0,9869 atm = 1,020 kgf/cm2 _{- 14,50 lbf/in}2 _{= 10}5 _Pa

Vazão 1 m3/h = 4,403 GPM (am)= 150,97 BPD (am)

1 GPM (am) = 34,29 BPD (am) Viscosidade 1 cP = 0,01 Poise = 0,01 g/cm s 1 cP = 6,72 x10-4 _{lb/ft s} Volume 1 bbl = 42 gal = 0,159 m3 1 ft3 _{= 35,31 m}3 _{= 7,48 gal} 1 gal = 3,785 l

Principais Fatores Utilizados

FATOR DESCRIÇÃO VALOR

gc Fator de Aceleração da Gravidade 32,2 ft lbm/ s2 lbf = 9,81 m kg/ s2 kgf

R Constante Universal dos Gases 1,987 cal/mol °K = 82,05 atm cm3 _{/mol °K = 1545 ft lbf /}

lbmol °R = 1,986 BTU/lbmol °R = 83,14 cm3 _bar

/mol °K = 8,314 J/mol °K = 10,73 psia ft3 _{/ lbmol °R}

Peso Molecular do Ar 28,82 kg/kgmol = 28,82 lbm/lbmol Massa Específica da Água a 4 °C 1 g/cm3 _{= 62,431 lbm/ft}3

1.1.2 Condições Normal, Standard e Petrobrás

Para a padronização de condições de escoamento, existem 3 sistemas hoje utilizados na Petrobrás:

CONDIÇÃO TEMPERATURA (°°°°C) PRESSÃO (atm)

NORMAL 0 1

STANDARD 15,5 1

PETROBRÁS 20 1

Principais Fatores de Conversão entre os sistemas:

Vol (Standard) = 1,0549 xVol (Normal) Vazão (Nm3_{/d) = 37,32 x Vazão (SCFD)}

V (SCFD) = 37,25 V (Nm3/D)

1.1.3 Dados de Tubulação

As tabelas do livro Tabelas e Gráficos para Projetos de Tubulações de Pedro Silva Telles, apresentam tabelas com dados de tubulação (diâmetro,peso,área, etc.) normalizados pelas ANSI e API.

1.1.3.1 Filtros

As telas metálicas são especificadas em geral, pelo mesh, que é o número de aberturas em cada polegada linear, contadas a partir do centro de qualquer fio até um ponto existente exatamente 1 pol. Especificam-se também pela abertura, em polgadas ou em milímetros, entendida como a abertura ou o espaço livre que existe entre os fios.

1.1.4 Equações Usuais - °°°°API

°

=











 −

API

d

141 5

131 5

60 60

,

,

d 60/60 - densidade do óleo - Raio Hidráulico

Rh

=



_



D



_

 −

d

4

D - diâmetro interno da tubulação externa d - diâmetro interno da tubulação interna

- Relação entre tubos

N

D

d

=













2 N - número de tubos

D - diâmetro interno do tubo maior d - diâmetro interno do tubo menor

- RGO

RGO = Volume de gás em m3 _{/ Volume de óleo em m}3 - RGLI (Razão de gás lift)

- ppm 1 ppm = 1mg/l

% =

g

ml

100

% =

ppm

10

4

- Associação em Série de Tubulações

L

Li

d

d

n 5 5 1











 =













∑

- Associação em Paralelo de Tubulações

F

=

∑

F

=

∑

F

=

∑

F

n

∑

_{1 2}

....

e Q = Q1 + Q2 + ... Qn - NPSHd

NPSH

_d

=



_



Pe Pa Pv

+

−



_

 ± −

S

h

_fs

δ

NPSHd - energia disponível no flange de sucção (mca) Pe - pressão manométrica efetiva no reservatório de sucção

Pa - pressão atmosférica

Pv - pressão de vapor do líquida na temperatura de bombeamento

S - desnível da sucção em relação ao nível mínimo (altura estática de sucção) (+) - nível de líquido acima da linha de centro da bomba

(-) - nível de líquido abaixo da linha de centro da bomba hfs- somatório de perdas de carga na sucção, inclusive entrada da tubulação

δ - peso específico do fluido

Condição para não haver cavitação: NPSHd > NPSHr Na prática: NPSHd ≥≥≥ NPSHr + 2 ft de líquido ≥

- Altura manométrica

(

)

(

)

(

)

H

=

D S

−

+

P P

_d

−

_s

+

h h

_fs

+

_fd

+

h h

_e

+

_i

D - altura estática de descarga S - altura estática da sucção

Pd - Pressão manométrica do reservatório de descarga

Ps - Pressão manométrica no reservatório de sucção

hfs - Perda de carga na linha e acessórios de sucção

hfd - Perda de carga na linha e acessórios de descarga

he - Perda de carga na saída da tubulação para o reservatório

hi - Perda de carga localizada na entrada - Perdas de Carga Localizadas

Método do Coeficiente de Resistência:

F

k v

g

_c

=

×

×

∑

2

2

v - velocidade do fluido na tubulação k - coeficiente de resistência Crane: Apêndice A-26

Perry - Pág. 5-53 tabela 5-19 - 5a _edicão

Método do Comprimento Equivalente:

F

f

L

v

g

e c

=

×

×

×

∑

2

2

f - fator de atrito Le - comprimento equivalente v - velocidade - Potência Cedida c

P

=

δ

×

Q H

×

75

Pc - potência útil cedida ao fluido (CV)

Q - vazão de fluido (m3_/s)

δ - peso específico do fluido (kgf/m3₎

- Potência Absorvida Pela Bomba Pabs = Pc/η η = rendimento do motor (%/100) - Viscosidade µ = ν x d µ - Viscosidade dinâmica (cP) ν - Viscosidade Cinemática (cst) d - densidade

1.1.5 Dados Meteorológicos

Foi adotado o Sistema Internacional de unidades (SI) e as recomendações da UNESCO-IOC (Intergovernmental Oceanographic Comission) e da WMO (World Meteorological Organization).

Convenções Adotadas:

Ventos e Ondas: A direção indica de onde vêm o vento ou a onda (norte verdadeiro) Correntes: A direção indica para onde a corrente vai (norte verdadeiro)

PRESSÃO (kPa)

Máxima Absoluta 1030,0 Média 1014,0 Mínima Absoluta 1001,0

VENTO

Os valores de vento correspondem às médias de 10 minutos de duração em m/s referenciados à altura de 10 m acima do nível do mar.

Através da equação abaixo, velocidades em 10 min e altura de 10 m são transformadas em velolcidades médias num tempo t (até 3600 s) e altura de Z m.

Vt

V

t

=











 ×

+

×



×



_





_

























600

1 05

1 227 0 296

0 9

45

,

,

,

tanh ,

log

Onde:

Vt - velocidade média num período de t segundos V600 - velocidade média em 600 segundos (10 minutos) t - períoido de tempo (s)

V

_z

=

V

_10m

×



_



z



_



0 13

10

, Onde:

Vz - velocidade média do vento a Z metros

V10m - velocidade média a 10 metros

VELOCIDADE DO VENTO (m/s)

PERÍODO DE RETORNO (ANOS)

DIREÇÃO 1 10 20 30 50 100 N 20,87 27,20 29,10 30,22 31,62 33,52 NE 19,88 25,06 26,61 27,52 28,67 30,23 E 14,02 18,03 19,23 19,94 20,82 22,03 SE 15,00 19,92 21,40 22,26 23,35 24,83 S 16,15 21,68 23,35 24,32 25,54 27,20 SW 21,22 29,23 31,63 33,04 34,81 37,22 W 15,56 22,07 24,02 25,16 26,60 28,55 NW 11,41 16,91 18,55 19,51 20,72 22,36

ONDAS Termos:

Nível Médio da Maré: é a média do nível da água em um ponto dado, sendo computada em um período de tempo longo, comparado com o período da onda, porém um período curto comparado com a maré.

Elevação da Crista: Elevação máxima para uma onda individual Elevação do Cavado: Elevação mínima para um onda individual

Altura da Onda Cavado-Crista: Diferença entre um máximo (crista) e o mínimo que o antecede (cavado)

ALTURA MÁXIMA DE ONDAS HMAX (m)

PERÍODO DE RETORNO (ANOS)

DIREÇÃO 1 10 30 50 100

HMAX HS HMAX HS HMAX HS HMA

X HS HMAX HS N/NE 8,1 4,4 9,9 5,3 10,8 5,8 11,2 6,0 11,7 6,3 E 7,6 4,1 9,2 4,9 9,9 5,3 10,3 5,5 10,7 5,8 SE/S/SW 9,5 5,1 11,8 6,3 12,9 7,0 13,5 7,2 14,2 7,6 W/NW 5,9 3,2 7,8 4,7 8,7 4,7 9,1 4,9 9,6 5,2

HMAX - Altura máxima da Onda (m)

HS - Altura Significativa da Onda (H 1/3)(m) é a altura média do terço superior das maiores ondas em registro.

HMAX = 1,86 HS

ALTURA INDIVIDUAL (m) x DIREÇÃO

DIREÇÃO N NE E SE S SW W NW

ALTURA MÉDIA 1,04 1,08 1,13 1,16 1,25 1,31 1,24 1,01

% 3,3 38,6 24,5 17,7 8,3 5,9 1,2 0,5

ALTURAS SIGNIFICATIVAS (m) x DIREÇÃO

DIREÇÃO N NE E SE S SW W NW

ALTURA MÉDIA 1,65 1,77 1,85 1,90 2,07 2,23 2,08 1,67

% 3,2 35,9 24,5 19,0 9,3 6,3 1,3 0,5

CORRENTE (m/s)

PROFUNDIDADE (%) PERÍODO DE RETORNO (ANOS)

1 10 20 30 50 100 SUPERFÍCIE 1,02 1,26 1,33 1,37 1,42 1,48 20 1,02 1,26 1,33 1,37 1,42 1,48 80 0,45 0,52 0,53 0,54 0,55 0,57 95 0,39 0,45 0,46 0,47 0,48 0,50 100 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Os dados de corrente são específicos para cada campo os valores acima referem-se ao Campo de Garoupa (1980/1981)

UMIDADE RELATIVA DO AR (%)

Máxima Absoluta 100 %

Média 86 %

Mínima Absoluta 43 %

TEMPERATURA DO AR (°°°°C) (Bulbo Seco)

Máxima Absoluta 36,0 °C Média 25,2 °C Mínima Absoluta 14,0 °C

Valores característicos mensais

TEMPERATURA (°°°°C)

MESES MÍNIMA MÉDIA MÁXIMA

JAN 22,0 26,7 33,0 FEV 24,0 27,5 34,0 MAR 22,0 28,0 33,0 ABR 20,0 27,4 33,0 MAI 17,0 25,1 31,0 JUN 18,0 23,6 29,0 JUL 17,0 22,6 30,0 AGO 14,0 21,8 29,0 SET 19,0 23,2 31,0 OUT 16,0 24,0 33,0 NOV 18,0 25,2 36,0 DEZ 20,0 26,1 32,0

Para maiores detalhes sobre dados ambientais, consultar a Especificação Técnica de Dados Ambientais do CENPES/DIPREX (ET-XXXX.XX-1200-941-PPC-001).

1.2 Terminologia e Padronização

Para a execução do projeto básico de processo há alguns itens que devem ser previamente definidos: - Terminologia

- Padronização

1.2.1 Terminologia

Pressão e Temperatura de Projeto são as condições de pressão e temperatura simultâneas mais severas

que podem ocorrer em serviço normal.

Qualquer condição simultânea de pressão e temperatura é permitida, desde que não constitua uma condição mais severa que as condições de projeto.

Vasos operando entre 15°°°°C e 400°°°°C devem ser projetados para uma temperatura de pelo menos 30 °°°°C acima do valor máximo de temperatura de operação.

Para vasos operando abaixo de 15 °°°°C, devem ser projetados para o valor mínimo de temperatura de

operação esperado.

Pressão e Temperatura de operação de um vaso são as condições de operação nos quais o vaso vai trabalhar. Eventualmente, podem ocorrer várias condições diferentes de trabalho.

Pressão Máxima Admissível de Trabalho (MAWP ou PMAT), a pressão no topo do vaso, corroído, na sua posição normal de operação, que acarreta na parte mais solicitada uma tensão igual à tensão admissível do material, na temperatura considerada, considerando eficiência de juntas soldadas.

Pressão de Ajuste do Dispositivo de Alívio de pressão‚ o valor de pressão no topo do vaso que vai ocasionar a abertura do dispositivo. Este valor deve ser no máximo, igual à MAWP e no mínimo, igual à pressão de projeto.

1.2.2 Padronização

Para a padronização de simbologia de fluxogramas a norma N-58.

Para padronização de identificação de linhas a norma ET-200.03.

Para a padronização de identificação de equipamentos a norma N-1521.

Para a padronização de identificação e simbologia de instrumentos a norma N-901.

Para a padronização de material para tubulação a norma ET-200.03.

1.3 Propriedades Físicas do Gás

As propriedades do gás podem ser calculadas a partir da composição através da planilha PROPGAS ou do simulador HYSIM a partir da composição do gás.

1.4 Propriedades Físicas do óleo

Na tabela abaixo constam dados de viscosidade, °API, e BSW dos óleos da Bacia de Campos:

SAÍDA DO 1°°°° ESTÁGIO SAÍDA DO 2°°°° ESTÁGIO

BSW °°°°API VISCOSIDADE (cst) °°°°API VISCOSIDADE (cst)

17 °°°°C 38 °°°°C 50 °°°°C 17 °°°°C 38 °°°°C 50 °°°°C PPG-1 - - 366,7 105,5 59,2 21,3 353,9 100,5 56,1 PCP-1 - - - 23,0 198,0 64,0 38,0 PCP-2 - - - 23,0 187,0 61,5 36,7 PVM-1 10,0 20,7 - 106,0 67,0 21,7 - 102,0 67,0 PVM-2 1,0 23,6 - 78,0 57,0 23,6 - 78,0 57,0 PVM-3 - - - 24,0 169,0 55,6 33,0 PNE(94) - - - 23,2 198,0 - 37,4 PGP-1 4,4 27,0 - 18,4 15,2 29,0 - 16,5 12,9 PNA-1 - 22,6 68,0 30,6 20,8 25,6 66,8 29,2 29,7 PNA-2 - 24,1 76,6 28,8 18,3 25,4 68,5 27,8 18,2 PCH-1 12,0 19,5 560,0 140,0 74,0 20,0 462,0 118,0 63,5 PCH-2 - 18,6 1048 271,7 107,5 19,7 852,6 197,0 100,0 SS-15 - 24,4 45,5 23,9 17,5 25,8 43,2 22,9 16,8 SS-11 18,0 21,6 - 63,8 42,2 25,9 - 44,5 33,5 PNOR (94) - - - 22,8 175,0 - 36,7 PPM-1 - 18,3 823 193,5 99,3 24,8 443,0 63,5 117 SS-19 - 23,5 85,2 34,0 22,1 24,9 74,6 30,0 19,5 SS-17 2,0 32,0 27,3 14,7 10,9 - - - - SS-18 0,2 - - - - 28,9 - 16,6 11,8 PSUL(91) - 26,3 58,5 - 18,9 27,6 153,0 - 32,6 SS-28 28 16,3 - 192,0 121,0 19,8 - 72,0 46,0 SS-08 - - - 27,8 - 31,9 22,1 SS-06 - 24,0 103,1 36,2 22,4 25,4 94,9 35,0 22,0 PSUL(94) - - - 25,2 89,1 - 23,7 RJS-412 - - - 26,0 - 23,9 16,2 RJS-373 - - - 27,2 43,9 13,3 9,4 MRL-03 - - - 19,7 523,0 134,8 71,3 MRL-06 - - - 20,3 - 130,0 70,0 MARLIM - - - 19,1 - 164,0 81,0

1.5 Propriedades Físicas Gerais FLUIDO PM G Tc (°°°°C) Pc (bars) Cp Cv K Ar 29 0,5871 -141 38 0,2410 0,1725 1,40 n-C1 16 0,5530 -82 46 0,5271 0,403 1,307 CO2 44 1,5170 31 74 0,205 1,1599 1,28 H2O 18 1 374 221 Álcool Met. 32 0,793 240 80 Álcool Et. 46 0,789 243 64 Gasolina 0,75 Glicol 62 1,125 n-Octano 114 0,70 296 25 Petróleo 0,80 Querosene 0,78/0,82 PM = Peso Molecular G = Densidade Tc = Temperatura Crítica Pc =Pressão Crítica

Cp = Capacidade Molar a Presão Constante Cv = Capacidade Molar a Volume Constante K = Fator Adiabático

1.6 Critérios de Cálculo de Escoamento de Líquidos 1.6.1 Linhas em Plantas de Processo

O anexo 1.6 fixa o comprimento equivalente para os acidentes.

A norma API 14E na seção 2.3 fixa os seguintes critérios para escoamento monofásico por diferencial de pressão:

LIMITE DE VELOCIDADE (ft/s) - (m/s) RECOMENDAÇÃO

< 15 (4,5) Evitar flasheamento em válvulas

> 3 (0,9) Evitar Depósitos

O artigo da revista Chemical Engineering Dec. 23, 1974. fixa os seguintes valores de velocidade em ft/s (m/s):

< 2 3”a 10” 10”a 12”

ÁGUA VEL (ft/s) - (m/s) VEL (ft/s) - (m/s) VEL (ft/s) - (m/s)

Sucção de Bomba 1 a 2 - 0,3 a 0,6 2 a 4 - 0,6 a 1,2 3 a 6 - 0,6 a 1,8

Descarga de Bomba (longa) 2 a 3 - 0,6 a 0,9 3 a 5 - 0,6 a 1,5 4 a 7 - 1,2 a 2,1

Descarga de Bomba (Curta) 4 a 9 - 1,2 a 2,7 5 a 12 - 1,5 a 3,6 8 a 14 - 2,4 a 4,2

Alimentação de Boiler 4 a 9 - 1,2 a 2,7 5 a 12 - 1,5 a 3,6 8 a 14 - 2,4 a 4,2 Drenos 3 a 4 - 0,9 a 1,2 3 a 5 - 0,6 a 1,5 - Slop - 3 a 5 - 0,6 a 1,5 4 a 7 - 1,2 a 2,1 HIDROCARBONETOS LÍQUIDOS Sucção de Bomba 1,5 a 2,5 -0,45 a 0,76 2 a 4 - 0,6 a 1,2 3 a 6 - 0,6 a 1,8

Header de descarga (longo) 2,5 a 3,5-0,76 a 1,06 3 a 5 - 0,6 a 1,5 4 a 7 - 1,2 a 2,1

Header de descarga (curto) 4 a 9 - 1,2 a 2,7 5 a 12 - 1,5 a 3,6 8 a 15 - 2,4 a 4,5

Drenos 3 a 4 - 0,9 a 1,2 3 a 5 - 0,6 a 1,5 - ÓLEOS VISCOSOS Sucção de Bomba Viscosidade Média - 1,5 a 3 - 0,45 a 0,9 2,5 a 5 - 0,7 a 1,5 Óleo Combustível - 0,4 a 0,75 - 0,12 a 0,22 0,5 a 1 - 0,15 a 0,3 Descarga Curta - 3 a 5 - 0,9 a 1,5 4 a 6 - 1,2 a 1,8 Drenos 1 - 0,3 1,5 a 3 - 0,45 a 0,9 - 1.6.2 Oleodutos

O programa OLEODUTO, executa cálculos de perda de carga e dimensionamento de diâmetro de oleodutos.

1.7 Critérios de Cálculo de Escoamento de Gases 1.7.1 Velocidade de Escoamento

A norma API-14E fixa o seguinte:

V

z Q T

di

P

g

=

× ×

×

×

60

2 Vg - Velocidade de gás (ft/s) di - diamâmetro interno (pol)

Q - vazão MMSCFD (14.7 psia e 60 °F) T - temp oper. (°R)

P - pressão de operação (psia) z - fator compressibilidade

- A norma API 14 E fixa velocidade de 60 ft/s (18,2 m/s) em função do ruído. O programa Perda executa este cálculo.

A revista Chemical Engineering Dec 23, 1974 limita algumas velocidades para gás e vapor:

DIÂMETRO VAPOR SATURADO VAPOR SUPERAQUECIDO OU GÁS

BAIXA MÉDIA ALTA

VEL (ft/s) - (m/s) VEL (ft/s) - (m/s) VEL (ft/s) - (m/s)

<2” 45 a 100 - 13,7 a 30 40 a 80 - 12,2 a 24,3 30 a 60 - 9,1 a 18m2 3” a 4” 50 a 110 - 15,2 a 33,5 45 a 90 - 13,7 a 27,4 35 a 70 - 10,6 a 21,3 6” 60 a 120 - 18,2 a 36,5 50 a 120 - 15,2 a 36,5 45 a 90 - 13,7 a 27,4 8” a 10” 65 a 125 - 19,8 a 38,1 80 a 160 - 24,3 a 48,7 65 a 125 - 19,8 a 38,1 12” a 14” 70 a 130 - 21,3 a 39,6 100 a 190 - 30 a 57,9 80 a 145 - 24,3 a 44,1 16”a 18” 75 a 135 - 22,8 a 41,1 110 a 210 - 33,5 a 64 90 a 160 - 27,4 a 48,7 20” 80 a 140 - 24,3 a 42,6 120 a 220 - 36,5 a 67 100 a 170 - 30 a 51,8

TIPO DE ESCOAMENTO VEL (ft/s) - (m/s)

Escoamento Bifásico 35 a 75 - 10,6 a 22,8

Sucção de Compressor 75 a 200 - 10,6 a 61

Descarga do Compressor 100 a 250 - 30 a 76

Entrada de Turbina a Vapor 120 a 320 - 36,5 a 97,5

Entrada de Turbina a Gás 150 a 350 - 45 a 106

Descarga de válvula de alívio 0,5 Vc (Velocidade Sônica)

1.7.2 Velocidade de Erosional

O cálculo da velocidade erosional para líquidos, gases ou fluidos bifásico é definido segundo a API-14E:

Ve

C

m

=

ρ

C SERVIÇO

100 Serviço não Contínuo

125 Serviço Contínuo Ve- Velocidade Erosional (ft/s)

C - Constante empírica

ρm - massa específica nas condições de operação (lbm/ft3)

1.7.3 Escoamento Sônico Velocidade Sônica:

V

k g

R T

M

c

=

c

×

×

×

k

C

C

p v

=

Para fluxo isotérmico, k = 1

Se a pressão na saída P2 diminui, a vazão aumenta até atingir a velocidade sônica. Isto ocorre no seguinte

contorno, daí a limitação de Darcy (fonte: apostila CENPRO - Prof. Rotava)

∆P

P

ou

P

P

≥

≤

0 4

2

1 2 1

,

P1 - Pressão na entrada P2 - Pressão na saída

O cálculo do número de Mach segue o critério da API-RP-521, item 5.4.3.1., podendo ser feito também pelo programa PERDA.

Para redes de alívio o número de Mach normal deve ser 0,2 e não deve ultrapassar a 0,5. (API).

Mach

W

P D

T

k M

SI

=

×

×

×











 ×

×













−

1 702 10

5 2

,

( )

Mach

W

P D

T

k M

S INGL

=

×

×

×











 ×

×













−

11 61 10

2 2

,

( .

)

W - vazão do gás (kg/s) ou (lbm/s) P - pressão dos gás (kPa abs) ou (psia) D - diâmetro da tocha (m) ou (ft) k - Cp/Cv (fator adiabático) M - peso molecular

1.7.4 Perda de Carga

1.7.4.1 Linhas na Planta de Processo

A norma API-14E fixa os seguintes critérios para gases:

PERDA DE CARGA EQUAÇÃO Densidade (Apostila Rotava)

<10% da pressão inicial Equação de FANNING Da entrada ou da Saída >10% da pressão inicial Equação de WEYMOUTH Média para 10%P1<∆P<40%P1

P1 - Pressão na entrada

f Darcy = 4xfFanning

Equação do fator de atrito COLEBROOK E WHITE (gerou gráfico de MOODY):

1

2

3 7

2 51

10

f

D

R

e

f

= −

+

×

















log

,

,

ε

f - fator de atrito ε - rugosidade do tubo D -diâmetro do tubo Re - Número de Reybolds

O gráfico de MOODY conduz a erros de aproximadamente 10%. Escoamento Laminar: Re < 2000

f = 64/Re para regime laminar

Escoamento de Crítico: 2000 < Re < 4000. Para efeito de escoamento, considerar este regime como turbulento.

Equação de FANNING geral:

∆P

f

L v

D

f Fanning Fanning

=

×

×

×

×

2

_ρ

2 ∆P - Perda de carga

ρ - Massa específica do fluido L - Comprimento equivalente v - Velocidade

D - Diâmetro interno da tubulação f Fanning - fator de atrito de Fanning

Equação de FANNING para líquidos segundo API-14E:

∆P

f

Q

S

d

l l i

=

0 00115

×

×

×

2 5

,

∆P - Perda de Carga (psi/100 ft) f - fator de atrito de Moody Ql - Vazão de líquido BPD

Sl - Densidade do líquido (água =1)

di - diâmetro interno (pol)

Re =

ρ

×

×

µ

l f l

l

d

V

ρl - Massa específica do líquido (lbm/ft3)

df - diâmero interno do tubo (ft)

Vl -Velocidade no tubo (ft/s)

µl - Viscosidade do líquido (lbm/ft s) = (cP/1488)

Equação de FANNING para gases segundo API-14E:

∆P

S

L f

z T Q

P d

g g i

=

× ×

× × ×

×

×

×

1000

14 9

_,

5 Qg - Vazão de gás (MMCFD a 14,7 psia, 60 F) Sg - Densidade do gás T - Temperatura (°R) P - Pressão de operação (psia) di - diâmetro interno (pol) ∆P - Perda de carga (psi) f - fator de atrito

f

d V

_{i g g} g

=

×

×













+

0 021

0 0025

0 38

,

,

,

ρ

µ

Vg - Velocidade média (ft/s) µg - Viscosidade do gás (cP)

Equação de WEYMOUTH para gases:

(

)

Q

P

P

D

d T L z

o

=

×

−

×

× × ×

640 11

1 2 2 2 163

,

P1 - Pressão na entrada (psi)

P2 - Pressão na saída (psi)

D - diâmetro (pol) d - densidade do gás em relação ao ar T - temperatura da tubulação (°R) Qo- vazão do gás (SCFH) L - comprimento (ft) z - fator de compressibilidade

Qo - vazão na condição standard (ft3/h) Eficiência de Escoamento (Panhandle)

EFICIÊNCIA CONDIÇÃO DO TUBO

1,00 Tubulação nova, sem acidentes, sem mudanças de diâmetros ou elevações

0,95 Para condições de operação muito boas

0,92 Para condições médias de operação, normalmente utilizada

0,85 Para condições ruins de operação

A seguinte tabela 2.4 da API-14E fixa valores aceitáveis de perda de carga em linhas monofásicas de gás:

Perda de Carga em linhas monofásicas de gás

PRESSÃO DE OPERAÇÃO (psig) PERDA DE CARGA ACEITÁVEL (psi/100 ft)

0 -100 0,05 - 0,19

101 - 500 0,2 - 0,49

501 - 2000 0,5 - 1,2

Estes critérios aplicam-se a linhas curtas (conexão de 2 componentes à mesma pressão, etc.), fluxo monofásico.

O Programa PERDA executa cálculos de perda de carga e velocidade erosional em linhas de escoamneto monofásico para líquidos e gases.

1.7.4.2 Gasodutos

O cálculo simplificado de perda de carga em gasodutos é feito pelos programas GASODUTO. Um valor usual para eficiência de gasodutos é 0.7.

Uma equação simplificada para cálculo de gasodutos:

(

)

Q

T

P

P

P

D

d

f

L z T

O O O

=

×

×

−

×

×

× × ×













3 22

1 2 2 2 5 12

,

d - densidade do gás em relação ao ar nas condições standard d - M/Mar

L - comprimento equivalente em milhas (1 milha = 5280 ft) To - Temperatura Standard (520 °R)

Po - Pressão Standard (14,7 psi)

T - Temperatura média da tubulação (°R) z - fator de compressibilidade

R - constante universal dos gases

Qo - vazão volumerica em SCFH (Standard)

D - diâmetro (pol) P - pressão (psia) M - Peso molecular

1.8 Escoamento Bifásico

A norma API-RP-14E recomenda seguinte equação (DARCY) para escoamentos bifásicos:

∆P

f W

d

_{i m}

=

×

×

×

0 000336

2 5

,

ρ

∆P - Perda de carga (psi/100 ft) di - diâmetro interno (pol)

f - fator de atrito do gráfico de MOODY W - Vazão total de líquido e gás (lbm/h)

W

=

3180

×

Q

_g

×

S

_g

+

14 6

,

×

Q

_l

×

S

_l Qg - Vazão de gás (SCFD)

Sg - Densidade do gás (ar=1)

Ql - Vazão de líquido (BPD)

Sl - Densidade do líquido (água = 1)

ρ

_m

S

l

P

R S

g

P

P R z T

=

×

×

+

×

×

×

×

+

× ×

12409

2 7

198 7

,

,

P - Pressão de operação (psia) Sl -Densidade do líquido (água =1)

Rgl - Razão gás/líquido (ft3/barril nas condições Standard)

T - Temperatura de operação (°R)

Sg -Densidade do gás (ar=1) nas condições Standard

z - fato de compressibilidade Área Erosional:

A

z R

T

P

V

gl e

=

+

×

×

×

9 35

21 25

,

,

A - Área (in2_{/1000 bpd)}

1.9 Critérios de Projeto de Bombas Centrifugas Horizontais 1.9.1 Altura Manométrica H = (D-S) + (Pd-Ps) + (hfs+hfd) + he + hi D - Desnível da descarga S - Desnível da sucção Pd- Pressão da descarga Ps- Pressão da sucção

hfs - Perda de carga da sucção

hfd - Perda de carga da descarga

he - perda de carga na saída

hi - perda de carga na entrada 1.9.2 NPSH

Critério do CENPES/DIPREX/SINPRO: Para hidrocarbonetos, Pv =P vaso.

NPSH

d

P

P

P

S h

e a v fs

=



_



+

−



_

 ± −

δ

Pv - Pressão de vapor

Pe - pressão manométrica na entrada

Pa - pressão atmosférica

δ - peso específico do líquido

S - desnível da sucção em relação ao nível mínimo hfs - perda de carga na sucção 1.9.3 Potência - Potência Cedida

P

c

=

Q H

×

×

δ

75

Pc - potência cedida Q - vazão (m3_/s) δ -peso específico (kgf/m3) H - altura manometrica (mca)

- Potência do Motor

Pot

P

c

=

η

1.9.4 Potência

Para bombas de incêndio, a potência deve ser calculada nos 3 pontos definidos pela NFPA 20: operação, 150% da vazão, 0% da vazão. A potência será o maior valor.

1.9.5 Vazão Mínima da Bomba

A vazão mínima da bomba é definida pelo fabricante como sendo um percentual do BEP, o ponto de maior eficiência. Para cada modelo de bomba existe um percentual. Obtido este percentual na curva da bomba obtém-se o valor de vazão de maior eficiência. Com estes dois dados, calcula-se a vazão mínima da bomba.

1.10 Critérios de Projeto de Bombas Veriticais de Incêndio Normas Utilizadas: - MODU CODE - NFPA 20 - ET-3000.00-5400-940-PDD-001 - N-2059 - N-2080

O acionamento pode ser a diesel, elétrico ou misto.

Deve haver pelo menos uma bomba de água (específica ou não), capaz de substituir qualquer uma das bombas de água para combate a incêndio.

1.10.1 Vazão

A vazão da bomba‚ a vazão da maior requerida pelos bicos somada a vazão de 2 linhas de mangueira de 1 1/2" na posição mais desfavorável. A autonomia deve ser de 24 horas.

A margem de segurança adotada pelo CENPES/DIPREX/SINPRO é de 30% devido às incertezas do projeto básico.

1.10.2 Altura Manométrica

O cálculo da altura manométrica de bombas verticais deve levar em conta os seguintes itens: Segundo a N-2080, são os seguintes os critérios de pressão mínima:

LOCAL PRESSÃO (kgf/cm2

g)

Heliponto 5 no canhão

Bicos Aspersores 2,1

Hidrantes 5

Perdas na Linha 10 a 15 mca

OBS:

O MODU-CODE define o valor de pressão em sistemas que contenham espuma, no caso o heliponto, de 7,14 kgf/cm2

Informações do fabricante WORMALD RESMAT: Proprocionadores de Linha:

Em proporcionadores de linha normalmente o valor de pressão a jusante do proporcionador deve ser 65% do valor da pressão a montante do mesmo. A faixa de pressão de trabalho é de 75 psi (5,3 kgf/cm2

g) até 200 psi

(14 kgf/cm2

g). Neste tipo de proporcionador a pressão mínima de entrada é de 5,27 kgf/cm2g.

Canhões Monitores:

Em canhões monitores, a pressão mínima de entrada na entrada é de 50 psi (3,51 kgf/cm2 g).

Nos sistemas de aplicação de espuma, os canhões monitores podem ser utilizados coms as seguintes opções de injeção de espuma:

- no corpo do próprio esguicho

- com sistema de proporcionadores de linha - através de tanques diafragma

- sistema de inhjeção de espuma através de bombas de engrenagem com proporiconadores em linha tipo “P” Os canhões monitores com esguicho podem ser utilizados com qualquer equipamento do sistema de desagem, desde que a vazão e a pressão da solução de espuma estejam dentro dos limites projetados.

Principais Elevações das Plataformas Semi-Submersíveis da RPSE:

PLATAFORMA CALADO DE EMERGÊNCIA CALADO DE OPERAÇÃO MAIN DECK

SS-5 50597 SS-6 15850 23771 50374 SS-8 6706 21336 42062 SS-11 10060 13676 32920 SS-15 13960 18400 39720 SS-17 15240 16764 a 17678 33000 SS-18 15444 20000 30000 SS-19 12262 24579 39800 Dimensões em milímetros

Cavado Máximo: 40% da onda máxima Ho - Altura de onda (m) Ho (m) % Tempo ≥ 2 72,4 >3 1,7 <3 88,3 14,5 (centenária) 9,5 (Projeto)

Segundo a NFPA-20, a submergência do 2o _{impelidor deve ficar a não menos que 3 m abaixo do nível}

d'água a 150 % da capacidade.

Segundo o MODU-CODE, o calado a ser considerado ‚ o menor calado em operação, que pode ser o de operação ou de sobrevivência (calado no caso de tempestades). O sistema de combate a incêndio deve estar operacional em qualquer condição operacional.

O uso do calado de trânsito é válido apenas para unidades de perfuração.

Quando for o caso, o calado a ser considerado deve ser o de pull-in (conector instalado nos flutuadores). Neste caso, os flutuadores ficam submersos a 2,5 m.

A submegência mínima da bomba deve ser definida pelo fabricante e não pela NFPA. Isto é feito para evitar formação de vórtex.

Para efeitos de certificação e classificação, ela é feita para a plataforma operar num determinado local, que no nosso caso é na Bacia de Campos.

A norma NFPA deve ser utilizada apenas para dimensionar a bomba. A NFPA não é mandatória para regular uma plataforma.

1.10.3 Sistema de Diesel

Caso sejam utilizadas bombas a diesel, o critério de cálculo do volume do tanque dos mesmos é:

NFPA-20 CENPES

1 gal/HP/8h = 0,125 gal/h/HP = 5,07 l/kW/8h = 0,473 l/h/kW 0,16 kg/h/HP Massa especifica do diesel em torno de 843 kg/m3

Expansão: 5% Sump: 5%

1.10.4 Localização

A localização deve ser tal que as bombas sejam instaladas em áreas seguras e afastadas dos equipamentos de processo.

Devem ser previstas também partida manual do local e estações remotas.

1.10.5 Caising

Caisings são estruturas que têm como função principal, a proteção da coluna do eixo de bombas verticiais de captação de líquidos contra os esforços oriundos das ondas e correntes do mar e ventos. No caso de captação de água do mar, os caisings também têm a função de garantir que a água seja captada num nível de profundidade isento de contaminação por produtos que possam acidentalmente ser descartados pela plataforma.

O cálculo do diâmetro interno do caising de bombas verticais é definido segundo o seguinte critério: - Deve ser fixado um valor de inclinação construtiva quando da montagem do caising. Se for garantido alinhamento, este dimensionamento deve ser somente pelo diâmetro de passagem da bomba. Pode-se fixar o valor de inclinação de montagem em 1%.

A altura do caising é fixada normalmente 1 metro abaixo do bocal de sucção da bomba, devido à injeção de hipoclorito. Normalmente no fundo do caising é colocado um crivo com o objetivo de evitar a entrada de objetos grandes que poderiam danificar a bomba.

Não há nenhuma norma que faça referência à exigência de haver comprimento adicional além do bocal de sucção da bomba para o comprimento do caising.

1.10.6 Sistema de Hipoclorito de Sódio

Para proteção das bombas de água de incêndio e de captação de água do mar contra a incrustação devido à água do mar deve ser feita a injeção constante de hipoclorito de sódio na sucção das mesmas. A concentração média de injeção é de 0,5 ppm quando em injeção contínua. Para efeitos de projeto devemos considerar a concentração de 1 ppm.

A concentração do hipoclorito comercial é de 12 %. No caso de bombas verticais a injeção é feita por gravidade.

Normalmente, para bombas de combate a incêndio é feito teste semanal da bomba. Neste caso o hipoclorito é injetado na concentração de 2600 ppm por 5 minutos, sendo que o hipoclorito comercial deve ser diluído a 1%.

O fabricante deve recomendar a concentração máxima de hipoclorito que o material utilizado na bomba suporte.

Quando a operação é contínua esta concentração deve ser de 0,5 ppm. O CENPES adota em seus projetos 3 ppm.

1.10.7 Alimentação

Quando houverem duas bombas elétricas, ambas devem estar interligadas ao barramento principal e de emergência, devendo existir a opção de selecionar a que barramento devem estar interligadas. Quando houver bomba elétrica e a diesel, a elétrica ficará no barramento principal, podendo estar também no barramento de emergência. A bomba a diesel será a bomba reserva.

1.10.8 Potência

A potência deve ser calculada nos 3 pontos definidos pela NFPA: operação, 150% da vazão, 0% da vazão. A potência será o maior valor.

1.10.9 Vazão Mínima da Bomba

A vazão mínima da bomba é definida pelo fabricante como sendo um percentual do BEP, o ponto de maior eficiência. Para cada modelo de bomba existe um percentual. Obtido este percentual na curva da bomba obtém-se o valor de vazão de maior eficiência. Com estes dois dados, calcula-se a vazão mínima da bomba.

1.10.10 Bomba no Submarino

A válvula de bloqueio da caixa de mar XV é classificada.

Para efeitos de projetos que façam interligações a partir de derivação da mesma, no caso de falha de algum sistema a posição da válvula é a posição em que ela estiver no momento (aberta ou fechada): para evitar vazamento da caixa de mar (no caso de estar fechada) ou interrupção de água de incêndio (no caso de estar aberta).

1.10.11 Bomba Reaproveitadas

No caso de usar bombas de outros sistemas, não contar com margem de segurança de projeto (65% da AMT a 150% da vazão), pois a bomba já não tem a mesma performance inicial.

1.11 Critérios de Projeto de Sistemas de Combate a Incêndio 1.11.1 Sistema Fixo de água

Para a definição do sistema fixo de água de combate a incêndio em plataformas de produção, necessário definir os seguintes itens:

- vazão e altura manométrica das bombas de incêndio - localização das bombas

- diâmetro das linhas

- extensão de proteção (quantidade de área isoladas) - quantidade de bombas

- alimentação das bombas

- quantidade de bicos aspersores e fusíveis plugues por equipamento - localização de hidrantes

- quantidade de hidrantes - tanque de espuma do heliponto

As taxas de aplicação de água nos equipamentos de processo a serem protegidos contra incêndio são as seguintes:

LOCAL TAXA (l/min/m2₎

Superfícies não Isoladas 10,2

Superfícies Isoladas 6,1

Estrutura suporde de equipamento 4,1

Cabeça dos poços (pres. estática máx. de 42 kgf/cm2_{) 378,5/poço}

Q Taxa Área

=

×

Q - Vazão de aplicação (l/min) Área - Área a proteger (m2)

A quantidade e localização de hidrantes é determinada em função da extensão da área a proteger, de modo que qualquer ponto de risco seja simultaneamente alcançado por 2 jatos de hidrantes distintos. Uma das linhas deve ter um lance de mangueira de 1 1/2" de 15 m e o outro hidrante deve ter dois lances de mangueira de 1 1/2" de 15 m.

A localização e definição da rede de fusível plugue é definida pela norma API 14C.

É considerada como área de proteção a maior área separada por paredes corta-fogos ou situada em extremidades da plataforma, não sendo considerada simultaneidade de eventos.

O CENPES adota o critério de a partir de 15 metros não haver simultaneidade de eventos, mesmo que sejam 2 equipamentos adjacentes.

As tabelas abaixo fornecem os principais tipos de bicos aspersores utilizados e os respectivos fatores k:

Q

b

= ×

k

P

k - fator do bico (métrico ou inglês) P -Pressão na saída do bico (barg) ou (psig)

Qb - Vazão no bico (l/min) ou (GPM)

k

_met

=

14 4

,

×

k

_ing

n

Q

Q

_b

=

n - número de aspersores

V

_real

= ×

n Q

_b

RESMAT (unidades métricas)

TIPO FATOR DIÂMETRO

(mm) MV-15 25,7 6 MV-19 36,6 7 MV-25 42,9 8 MV-33 56,6 9 MV-46 78,9 11

Os ângulos de descarga são: 80°, 95° , 110°, 125°, 140°, 160°. A rosca ‚ 1/2" BSP.

BUCKA SPIERO

TIPO FATOR (inglês)

16 1,17 18 1,83 21 2,13 24 3,82 28 4,09 32 5,56 34 6,91

Os ângulos de descarga são: 65°, 80°, 95°, 110°, 125°, 140°. A rosca ‚ 1/2" BSP.

1.11.2 Sistema de Espuma

Não existe exigência do sistema de combate a incêndio por espuma ser um sistema fixo.

Para heliponto, a N-2080 utiliza os seguintes critérios: - taxa de aplicação: 6l/min/m2

- área=0,75x B2_{, sendo B o maior comprimento da maior aeronave a pousar}

- taxa de concentração de espuma: 3% - tempo de aplicação: 10 minutos

- pressão do canhão no canhão do heliponto: 5 kgf/cm2 g

De acordo com a norma NFPA-11, item 1-10.3.6, a pressão mínima necessária no canhão monitor para garantir a boa fiormação de espuma é de 3,5 kgf/cm2

g (50 psig). Os catálogos de canhões monitores da

RESMAT cofimam este valor de pressão mínima nos canhões. OBS:

O MODU-CODE define o valor de perssão em sistemas que contenham espuma, no caso o heliponto, de 7,14 kgf/cm2 _g.

Informações do fabricante WORMALD RESMAT: Proprocionadores de Linha:

Em proporcionadores de linha normalmente o valor de pressão a jusante do proporcionador deve ser 65% do valor da pressão a montante do mesmo. A faixa de pressão de trabalho é de 75 psi (5,3 kgf/cm2

g) até 200 psi

(14 kgf/cm2 g). Neste tipo de proporcionador a pressão mínima de entrada é de 5,27 kgf/cm2 g.

Canhões Monitores:

Em canhões monitores, a pressão mínima de entrada na entrada é de 50 psi (3,51 kgf/cm2 g).

Nos sistemas de aplicação de espuma, os canhões monitores podem ser utilizados coms as seguintes opções de injeção de espuma:

- no corpo do próprio esguicho

- com sistema de proporcionadores de linha - através de tanques diafragma

- sistema de inhjeção de espuma através de bombas de engrenagem com proporiconadores em linha tipo “P” Os canhões monitores com esguicho podem ser utilizados com qualquer equipamento do sistema de desagem, desde que a vazão e a pressão da solução de espuma estejam dentro dos limites projetados.

Tabela de Categoria de Heliponto

CATEGORIA DE HELIPONTO MAIOR COMPRIMENTO DO HELICÓPTERO(B)

H1 (H500, B212, S76) Até (exclusive) 15 m

H2 (S58, S61, SA330J) De 15m até 24 m

Para dosagem da espuma utiliza-se proporcionador de linha do tipo Venturi, cujos modelos encontram-se abaixo:

RESMAT

TIPO VAZÃO ENTRADA CANHÃO TANQUE

l/min GPM (in) (in) (in)

PL-150 185 49 1 ½ ½ 1 ½ PL-250 284 75 1 ½ ½ 1 ½ PL-350 379 100 2 ½ ½ 2 ½ PL-550 568 150 2 ½ 1 2 ½ PL-650 644 170 2 ½ 1 2 ½ PL-700 698 185 2 ½ 1 2 ½ PL-750 757 200 2 ½ 1 2 ½ PL-950 946 250 2 ½ 1 2 ½ PL-1100 1136 300 2 ½ 1 3 PL-1300 1325 350 2 ½ 1 3 PL-1500 1514 400 2 ½ 1 3 PL-1700 1703 450 3 1 ¼ 4 PL-1900 1893 500 3 1 ¼ 4 PL-2100 2082 550 3 1 ¼ 4

1.11.3 Sistema de CO2

O dióxido de carbono, CO2 , é um gás incolor, inodoro, inerte, eletricamente neutro, utilizado para extinção

do fogo. O método de extinção do fogo é pela redução de concentração do oxigênio, do vapor combustível ou de ambos. O CO2 é 1,5 vezes mais pesado do que o ar.

Nos sistemas de combate a incêndio por CO2 existe a possibilidade de 2 tipos de combate:

A faixa de temperatura para o material é de -29 a 59 °C.

- Alagamento Total

No alagamento total, o combate ‚ feito descarregando o CO2 num espaço fechado. O alagamento total

pode ainda ser superficial ou arraigado. No caso de incêndio superficial, há combustão de líquidos, gases e sólidos inflamáveis. No incêndio arraigado, os sólidos envolvidos continuam a queimar, mas sem chamas, mesmo depois de serem apagados.

No incêndio superficial, utilizam-se os fatores de inundação da tabela 2.3.3 do NFPA 12. O tempo de descarga considerado para atingir a densidade recomendada‚ 1 minuto segundo item 2.5.2.1 da mesma norma. A taxa de concentração é de 34%. Caso se deseje concentrações maiores, usar fator de correção, gráfico 2.3.4 da NFPA 12.

Tabela de Fator de Inundação 2.3.3 da NFPA-12

Volume (m3_{) Fator de Volume (m}3_{/kg) Fator de Volume (kg/m}3_{) Massa de CO}

2 (kg) Até 3,96 0,86 1,15 - 3,97 a 14,15 0,93 1,07 4,5 14,16 a 45,28 0,99 1,01 15,1 45,29 a 127,35 1,11 0,90 45,4 127,36 a 1415,0 1,25 0,80 113,5 Acima de 1415,0 1,38 0,77 1135

Para taxa de concentração de incêndio arraigado, utilizam-se fatores de inundação da tabela 2.4.2.1 da NFPA 12 e o tempo de descarga ‚ de 7 minutos, sendo que a concentração deve chegar a 30% em 2 minutos.

Tabela 2.4.2.1 da NFPA-12 Concentração

Final (%) Fator de Volume (m3_/kg) Fator de Volume _(kg/m3₎ Tipo de Risco

50 0,62 1,60 Áreas elétricas secas (0 a 2000 ft3₎

50 0,75 1,33 Espaços maiores que 2000 ft3

60 0,50 2,00 Área de estocagem, dutos 75 0,38 2,66 Áreas de estocagem, coletores

No somatório de vazões básica e adicional devido a possibilidade de vazamento de CO2, caso a

quantidade adicional de CO2 seja maior do que a quantidade básica, o cálculo da quantidade de CO2 deve

ser feito considerando-se aplicação local, pelo método do volume, segundo item 3.5.3.1. A taxa de descarga considerada, de 1 lbm/min/ft3 _{de volume suposto, podendo ser reduzidas a 0.25 lbm/min/ft}3_{, se o}

volume tiver um piso fechado e for definido parcialmente por paredes contínuas.

Normalmente, este método de volume‚ é comendado para riscos compostos de objetos tridimensionais que não são fáceis de medir em termos de área superficial.

- Aplicação local

O CO2‚ descarregado sobre o material em combustão. O método de cálculo é definido segundo item 3.5.3.1

da NFPA 12.

No caso de aplicado local, para sistemas de alta pressão, a quantidade de CO2 necessária deve ser

acrescida de 40%, para garantir descarga em 30 segundos. Este aumento não é necessário para a parte de alagamento total em sistemas combinados de aplicação local e alagamento total.

No caso de aplicação local pelo método de volume, a taxa de descarga considerada é de 1 lbm/min/ft3

de volume suposto, podendo ser reduzida a 0.25 lbm/min/ft3, se o volume tiver um piso fechado e for definido parcialmente por paredes contínuas.

Normalmente, este método de volume é recomendado para riscos compostos de objetos tridimensionais que não são fáceis de medir em termos de área superficial.

O tempo recomendado para exposição do sistema protegido ao CO2 deve ser de 20 minutos.

O CO2 deve ser armazenado em cilindro, havendo dois tipos básicos:

- Alta Pressão

As condições de armazenamento são 850 psi (58,6 bar) e 21 °C (70°F). A pressão mínima no bico deve ser 300 psi. A pressão média de fluxo deve ser 750 psi (51,7 bar).

- Baixa Pressão

As condições de armazenamento são 300 psi (20.7 bar) a -18 °C (0°F). A pressão mínima no bico deve ser de 150 psi. A pressão média de fluxo deve ser 300 psi (20.7 bar).

O cilindro mestre tem válvula com acionamento automático e o cilindro com válvula escrava‚ acionada devido ao fluxo de CO2 dos outros cilindros.

A tabela 1.10.4.4(a) da NFPA-12 fornece o diâmetro dos orifícios de descarga.

As tabelas 1.10.4.4.(b) (c) da NFPA-12 fornecem uma tabela com a taxa de descarga de cada orifício. A localização dos cilindros deve ser perto da área a proteger mas não tão perto que os coloquem em risco. Caso haja risco individual de área próximas, deve-se considerar eventos simultâneos.

O estoque mínimo deve ser o suficiente para abranger o maior risco protegido ou maior grupo de

risco que serão protegidos simultâneamente.

Onde houver necessidade de proteção contínua, devem ser previstos tantos sistemas de reserva quanto necessários e permanentemente conectados a rede principal, pronto para serem utilizados.

Normalmente, o acionamento do sistema de CO2 só é‚ feito quando da confirmação de 2 sensores de

fumaça. O sinal de apenas um sensor deve alarmar no painel de fogo e gás. Após a detecção, um sinal é enviado ao painel devendo haver retardo de 20 segundos.

Nas área não-habitadas, o acionamento deve ser automático e nas área habitadas deve ser manual. Placas de aviso devem ser colocadas nas área protegidas e suas proximidades. Deve também ser providenciado alarme sonoro e/ou visual para informar o acionamento do sistema. É recomendável ter disponível aparelhos de respiração independentes para fins de resgate.

A norma NBR 9441 define o sistema de detecção (sensores de fumaça) e alarme de incêndio. Sua localização deve ser não menos que 0,15 m da parede lateral ou, em casos específicos, na parte lateral, a distancia entre 0,15 a 0,30 m do teto.

Para área fechadas, a localização dos bocais de descarga deve ser tal que a descarga do CO2 não

distribua desnecessariamente líquidos inflamáveis ou crie nuvens de poeira que possa aumentar o incêndio. Para aplicação local, os bicos suspensos devem ser instalados perpendiculares ao risco e centralizados acima da área a ser protegida, podendo também ser instalados a ângulos entre 45° e 90°.

Deve haver sistema de alívio no manifold. Para o sistema de alta, a válvula de alívio deve ser calibrada para a faixa de 2400 a 3000 psi. O sistema de baixa deve ter o alívio calibrado para 450 psi.

1.11.4 Sistema de Halon

Há 2 tipos de Halon: Halon 1211 e Halon 1301.

A norma que rege o Sistema de Halon 1301 é a NFPA12A o Halon 1211 á a NFPA-12B.

O Halon 1301 é o CBrF3 (Bromo-trifluoro-metano), um gás incolor, inodoro, elétricamente inativo, efetivo

na extinção de incêndios. A exitinção do fogo se dá por meio de uma inibição da reação química do combustível com o oxigênio. O efeito de refrigeração ou diluição do oxigênio do vapor combustível é mínimo.

Segundo o Protocolo de Montreal, o Halon 1301 foi considerado uma substância que depleta a camada de ozônio, num acordo assinado em setembro de 1987.

O material de tubulação deve ter faixa de trabalho de -30 a 60 °C. As condições de estocagem são:

Halon 1211:

150 ± 10 psi a 70° Fou 360 ± 20 psi a 70° F

A pressão de vapor do Halon 1211 é 25 psig a 70 °F.

A pressão de projeto deve ser para 130 F (55C). A reposicão deve ser de 20 em 20 anos. A pressão de projeto mínima do orifício é de 30 psig.

O tempo de descarga é de 10 segundos.

Taxa de concentração segundo a tabela 2.3.2.2 da NFPA-12B

COMBUSTÍVEL CONCENTRAÇÃO MÍNIMA (%V)

Acetona 5,0 Benzeno 5,0 Etanol 5,0 Etileno 8,6 Metano 5,0 n-Heptano 5,0 Propano 5,8

Caso a concentração não esteja tabelada, deve ser testada a concentração e acrescida de 20% (fator de segurança).

A concentração mínima é 5%.

A concentração de projeto é a de teste acrescida de10%. No caso de inundação total, a concentração é de 4%.

Como a concentração é muito afetada pela temperatura, utilizar a mínima temperatura antecipada. Halon 1301:

360 psi ± 5% a 70 °F (pressão interna de 600 psi) 600 psi ± 5% a 70 °F (pressão interna de 1000 psi) A pressão de vapor do Halon 1301 é de 199 psi a 70° F. O teste deve ser feito de 5 em 5 anos.

A temperatura de projeto é de 130 °F.

A concentração máxima é de 10% em áreas normalmente habitadas. Nesta concetração, a área deve ser rapidamente evacuada.

Concentração de 10 a 15% é utilizada em áreas normalmente não-habitadas com tempo de fuga de 30 segundos.

Em concetrações maiores que 15%, evitar a entrada de pessoas.

Taxa de concentração segundo tabela 2.3.2.1 da NFPA-12A

COMBUSTÍVEL CONCENTRAÇÃO MÍNIMA (%V)

Acetona 7,6 Benzeno 5,0 Etanol 11,1 Etileno 13,2 Hidrogênio 31,4 Metano 7,7 n-Heptano 6,9 Propano 6,7

Concentração mínma de projeto é de 5%.

Para concentração de projeto considerar fator de segurança de 10%. O tempo de descarga é de 10 segundos.

A tabela 2.5.2 da NFPA-12A dá a quantidade de Halon necessária à extinção em função do volume.

Os gráficos A.1.9.4.(b)(c) da NFPA-12A demonstram como a pressão interna gerada no sistema é dependente da densidade de enchimento e da temperatura. O enchimento deve ser feita da densidade de 70 lbm/ft3 _.

1.11.5 Paredes Corta-Fogo

As paredes externas das acomodações e da sala de controle adjacentes com área de processo, estocagem, etc, devem ser no mínimo uma parede A60. Uma parede A0 pode ser utilizada conjugada com uma cortina d'água numa taxa de aplicação de 6,1 l/min/m2 _{(ABS, American Bureau of}

Shipping)

A área da cabeça dos poços deve ser separada de área de processo por paredes A0. As zonas de risco são definidas da seguinte forma:

A partir de uma distancia de 15 m entre equipamentos, não deve haver simultaneidade de eventos. O espaçamento entre equipamentos deve ser no mínimo o da rota de fuga, 1,20 m.

1.12 Critérios de Projeto de Processo de Vasos Horizontais

O criério de cálculo utilizado é fixado pela norma API-12J.

1.12.1 Tempo de Residência

A norma API 12 J fixa tempos de residência no projeto de vasos bifásicos °°°°API Tr (min)

> 35 1

20<API<30 1 a 2

10<API<20 2 a 4

Para vasos trifásicos, a API-12J define

°°°°API > 35 °°°°API < 35

3 a 5 min T> 100 F 5 a 10 min T> 80 F 10 a 20 min T > 60 F 20 a 30 min

Por prática, o CENPES/DIPREX/SINPRO tem utilizado os seguintes valores de tempo de residência: Vasos Bifásicos °°°°API Tr (min) Em Geral 1 a 2 °API>40 1,5 25<°API<40 3 °API<25 5

TIPO DE FLUXO Tr (min)

Espumoso 2 a 3 Espuma Severa 5 - Vasos Trifásicos °°°°API Tr (min) >35 3 <35 5