ENGENHARIA DE DUTOS
PROGRAMAÇÃO ACADÊMICA - 2018-19
Apresentação
O curso de Engenharia de Dutos foi criado pela PUC-Rio em dezembro de 1999, sendo pioneiro no Brasil e formado cerca de 270 alunos, dos quais um grande contingente proveniente de empresas atuantes no segmento de dutos em geral. O programa foi montado com forte interação entre professores e profissionais altamente qualificados da indústria com o objetivo de formar especialistas para atuar nas diversas áreas associadas ao transporte dutoviário de petróleo e gás, incluindo projeto, construção e montagem, operação e manutenção e garantia de integridade de sistema de dutos. Reconhecido no país pela qualidade e por estar intimamente associado a diversas atividades e linhas de pesquisas da Universidade na área de dutos, assim como a prestação de serviços em simulação de escoamento de líquido e gás na malha dutoviária brasileira, projetos, avaliação de integridade, pigging e instrumentação por fibras ópticas. Destaque-se ainda que o Departamento de Engenharia Mecânica, através de alguns professores responsáveis pelo curso, teve, juntamente com a Petrobras, fundamental papel na formação e no desenvolvimento das atividades do Centro de Tecnologia em Dutos - CTDUT, localizado nos Campos Elíseos, em Duque de Caxias, distante cerca de 35 km da Universidade.
Objetivo
Formar especialistas para atuar nas diversas áreas associadas ao transporte dutoviário de petróleo e gás incluindo projeto, construção, montagem, operação e manutenção.
Programa
A versão 2018 tem duração de 18 meses em três semestres letivos consecutivos, com carga horária total de 360 horas. Além dos professores da Universidade, participam das aulas cerca de 27 professores colaboradores e palestrantes, especialistas de destaque nas respectivas áreas no país. Normalmente, as aulas no campus acontecem às 6as.feiras, de 8 h às 17h30min (90 min de intervalo para almoço às 11h30min). As seguintes disciplinas compõem o programa — as duas primeiras no primeiro semestre: março-julho (2018), as duas seguintes no segundo semestre: agosto-dezembro (2018) e as duas últimas no terceiro semestre: março-julho (2019)). Os seminários são parte da formação, ocorrendo ao longo dos três semestres com cerca de sete apresentações por semestre.
! Escoamento em Dutos ! Projeto Mecânico de Dutos ! Tópicos em Projeto de Dutos
! Avaliação de Integridade de Equipamentos, Tubulações e Dutos ! Operação de Dutos
! Tópicos em Construção e Montagem de Dutos ! Seminários em Engenharia de Dutos
Monografias
Para obtenção do Certificado oficial de Especialista em Engenharia de Dutos no nível de Pós-Graduação Lato Sensu, o aluno deve preparar uma monografia sob a orientação de um professor acadêmico. O trabalho segue o padrão da Universidade, sugerindo-se um limite em torno de 50 páginas. O tema deve ser submetido e aprovado pelo orientador, normalmente até o mês de dezembro do ano em curso. Cópias definitivas devem ser entregues à CCE para emissão dos Certificados até o final do ano subseqüente. Maiores informações sobre o processo de execução e orientação do trabalho são concedidas aos alunos no decorrer do segundo semestre letivo.
Visitas Técnicas
Entre o segundo e o terceiro semestre estão programadas visitas técnicas a uma ou duas empresas atuantes no segmento de dutos, como a Tenaris-Confab em São Paulo, às salas de controle da Transpetro e TBG, assim como os laboratórios do CTDUT, no Rio de Janeiro. Para alunos CCE os custos de transporte e hospedagem estão incluídos no valor da inscrição. Portanto não há, para esses alunos, custos adicionais além da alimentação e eventual transporte local. Havendo disponibilidade de espaço, alunos de graduação e pós-graduação da Universidade podem participar dessas visitas também. Visitas estão, contudo, sujeitas à confirmação por parte das empresas a serem visitadas.
Perfil de Saída
O aluno formado pelo programa deverá estar apto a trabalhar na área de dutos, devendo adquirir conhecimentos gerais e específicos para entender, discutir e tomar decisões em assuntos que englobam as fases de viabilidade e projeto detalhado, construção e montagem, operação e manutenção de um duto solitário ou de uma rede de dutos. O campo de atuação e de conhecimento inclui as seguintes áreas: i- escoamento de óleo e gás, através do estudo e da aplicação de conceitos básicos de mecânica dos fluidos e transferência de calor para analisar e simular escoamentos compressíveis e incompressíveis em dutos; ii- projeto de viabilidade econômica de dutos e considerações de impacto ambiental; iii- projeto e montagem, considerando o caminho ótimo e as possibilidades de controle de operação; iv- análise de tensões em dutos sob pressão interna e externa, assim como projeto segundo normas nacionais e internacionais vigentes; v- materiais para dutos e sua fabricação, com ênfase na seleção de dimensões ótimas para o transporte seguro; vi- integridade estrutural de dutos e correlações entre os métodos e ferramentas de inspeção e meios de reparo de dutos com o risco que contenham danos por corrosão, mossas, trincas por fadiga e corrosão sob tensão; vii- corrosão, sua redução e proteção; viii- equipamentos auxiliares; ix- saúde e meio ambiente aplicados às atividades dutoviárias.
Observação
O programa das disciplinas segue, em linhas gerais, aquele indicado. Contudo, a critério da Comissão Acadêmica, mudanças poderão ocorrer eventualmente.
Programa das Disciplinas
A- Primeiro Semestre
ESCOAMENTO EM DUTOS - 60 horas
Objetivo. Propiciar ao aluno a oportunidade de: i- compreender conceitos básicos de mecânica dos
fluidos e transferência de calor; ii- conhecer os princípios físicos fundamentais do escoamento viscoso compressível e incompressível em dutos; iii- familiarizar com a análise e modelagem de escoamentos em dutos e iv- capacitar para a operação e projeto de instalações industriais, com ênfase especial para o setor de petróleo e gás.
Programa
! Conceitos básicos de mecânica dos fluidos ! Escoamento viscoso em dutos
! Perdas localizadas em dutos ! Introdução a bombas centrífugas
! Aplicações de escoamento viscoso em dutos ! Introdução ao escoamento compressível ! Escoamento compressível em dutos ! Projeto de gasodutos
! Introdução à transferência de calor
! Transferência de calor em dutos – Garantia de escoamento ! Introdução ao Escoamento Multifásico
! Projetos aplicados em dutos
Bibliografia. Stuckenbruck, S. Escoamento em Dutos, Notas de aula, PUC-Rio, 2018; Menon, E.S.
Gas Pipeline Hydraulics, CRC Press, 2005; Mohipour, M., et al. Pipeline Design & Construction,
ASME Press, 2006.
Professor. Sidney Stuckenbruck, PhD. Engenheiro mecânico, 1966, MS Engenharia Mecânica,
1969, PhD Engenharia Mecânica, 1973. Professor de Engenharia Mecânica da PUC-Rio. Atua nas áreas de mecânica dos fluidos e transferência de calor, modelagem matemática de sistemas em geral, escoamentos permanentes e transientes mono e multifásicos, engenharia de petróleo e desenvolvi-mento de simuladores numéricos para movimentação e transporte de hidrocarbonetos em reservatórios de petróleo, assim como de gás e líquidos em dutos em geral, desde 1980.
PROJETO MECÂNICO DE DUTOS - 60 horas
Objetivo. Propiciar ao aluno a oportunidade de: i- compreender conceitos básicos de resistência dos
materiais aplicada a vasos de pressão e principalmente a dutos; ii- conhecer os principais materiais para dutos e os diversos processos para sua fabricação e soldagem; iii- familiarizar-se e aplicar as principais normas de projeto para dutos em terra, offshore e risers flexíveis.
Programa
! Empreendimentos dutoviário ! Análise de tensões em dutos ! Aços para dutos
! Projeto segundo normas
! Processos de fabricação de tubos para dutos ! Projeto de dutos terrestres
! Projeto de dutos offshore
Bibliografia. Freire, J.L.F. (Org) Projeto Mecânico de Dutos, Notas de aula, PUC-Rio, 2018;
Mohipour, M., et al. Pipeline Design & Construction, ASME Press, 2006; ASME, Normas de
Projeto: ASME B31.3, B31.4 e B31.8; Freire, J.L.F. (Org) Engenharia de Dutos, Ed. ABCM, 2009.
Professor. José Luiz de França Freire, PhD. Engenheiro Mecânico e MSc, PUC-Rio,1973, PhD,
Iowa State University, 1979. Professor de Engenharia Mecânica da PUC-Rio, membro do Optical Committee, Executive Board e Presidente (2004-2005) da Society for Experimental Mechanics-SEM, Bethel, Connecticut, USA. Consultor especialista nas áreas de avaliação de integridade estrutural de equipamentos e dutos, inspeção baseada em risco, projeto mecânico, elementos finitos, fratura, análise experimental de tensões, medição de tensões residuais e análise de falhas.
B- Segundo Semestre
TÓPICOS EM PROJETO DE DUTOS - 45 horas
Objetivo. Propiciar ao aluno a oportunidade de: i- conhecer técnicas para a análise da viabilidade
técnica e econômica de dutos; ii- conhecer os princípios básicos que norteiam a engenharia de traçado; iii- familiarizar-se com a análise e modelagem do mecanismo de corrosão em dutos e com os métodos utilizados para sua redução e proteção e iv- principalmente, capacitar o aluno a entender e selecionar sistemas de proteção catódica.
Programa
! Engenharia de traçado - onshore
! Engenharia de traçado - offshore - Dados meteoceanográficos ! Engenharia de traçado - offshore - Dados geofísicos e geotécnicos ! Equipamentos para uso submarino
! Corrosão onshore
! Corrosão de dutos e equipamentos offshore ! Proteção catódica
! Revestimentos - onshore ! Revestimentos - offshore ! Dutos Flexíveis
Bibliografia. Freire, J.L.F. et al. Tópicos em Projeto de Dutos, Notas de aula, PUC-Rio, 2018;
Mohipour, M., et al. Pipeline Design & Construction, ASME Press, 2006; Dutra, A.C. e Nunes, L.P.
Proteção Catódica, Ed. Interciência, 3.ed, 1999; Freire, J.L.F. (Org) Engenharia de Dutos, Ed.
ABCM, 2009.
Professor. José Luiz de França Freire, PhD. Engenheiro Mecânico e MSc, PUC-Rio,1973, PhD,
Iowa State University, 1979. Professor de Engenharia Mecânica da PUC-Rio, membro do Optical Committee, Executive Board e Presidente (2004-2005) da Society for Experimental Mechanics-SEM, Bethel, Connecticut, USA. Consultor especialista nas áreas de avaliação de integridade estrutural de
equipamentos e dutos, inspeção baseada em risco, projeto mecânico, elementos finitos, fratura, análise experimental de tensões, medição de tensões residuais e análise de falhas.
AVALIAÇÃO DE INTEGRIDADE DE EQUIPAMENTOS, TUBULAÇÕES E DUTOS - 60 horas
Objetivo. Propiciar ao aluno a oportunidade de: i- compreender conceitos básicos de integridade
estrutural de equipamentos e dutos que estão em operação e contêm danos; ii- familiarizar-se com os principais procedimentos de fitness for purpose, ou adequação ao uso, e iii- conhecer os principais métodos para inspeção baseada em risco e sua aplicação a equipamentos e dutos, visando a determinação de prazos ótimos de inspeção, que levem em consideração a eficiência da técnica de inspeção, a segurança da instalação, do ambiente e da sociedade e a obediência às normas vigentes.
Programa
! Aspectos gerais da integridade de estruturas, equipamentos e dutos ! Fator de segurança, confiabilidade e fator de resistência remanescente ! Análise de tensões
! Materiais, mecanismos de danos, critérios de resistência ! Noções sobre projeto contra a fadiga e a fratura frágil ! Integridade estrutural de dutos (mecânica da fratura) ! Integridade estrutural de dutos (fadiga e creep) ! Adequação ao uso
! Inspeção baseada em risco ! Ensaios não-destrutivos ! Análise de falhas
Bibliografia. Freire, J.L.F. Integridade Estrutural de Equipamentos e Dutos, Notas de aula,
PUC-Rio, 2018; Mohipour, M. et al. Pipeline Design & Construction, ASME Press, 2006; Freire, J.L.F. (Org) Engenharia de Dutos, Ed. ABCM, 2009; ASME, Normas de Projeto: ASME B31.3, B31.4 e B31..8; Normas e Publicações para a Adequação ao Uso – API 571, API 579, API 580, API 581, DNV RP-F101, ASME B31.G.
Professor. José Luiz de França Freire, PhD.
C- Terceiro Semestre
OPERAÇÃO DE DUTOS - 60 horas
Objetivo. Propiciar ao aluno conhecimentos sobre: i- equipamentos utilizados na operação de dutos,
ii- bombas e compressores normalmente utilizados nas operações de dutos, iii-equipamentos para medição de vazão e pressão, iv – automação de dutos, v – conceitos sobre sistemas de distribuição urbana de gás e vi- utilização de simuladores como Pipeline Studio e Stoner Pipeline Simulator na simulação termo-hidráulica de dutos, inclusive em redes.
Programa
! Classificação e características gerais das bombas
! Desempenho de bombas e determinação de ponto de trabalho ! Turbobombas: especificação e seleção
! Classificação e características gerais de compressores ! Compressores: especificação e seleção
! Simulação termo-hidráulica de líquidos em dutos ! Simulação termo-hidráulica de gases em dutos ! Instrumentação para gases e líquidos
! Sistemas de automação para dutos ! Detecção de vazamentos
! Medição de vazão em oleodutos e gasodutos ! Conceitos de distribuição urbana de gás
Bibliografia. De Falco, R., Mattos, E.E. Bombas Industriais, Ed. Interciência, 1998; Pinheiro, J.
Medição de Vazão, Notas de aula, PUC-Rio, 2005; Pires, L.F. Simulação Termohidráulica de Dutos,
Professor. Luís Fernando A. Azevedo, PhD. Engenheiro Mecânico, 1978, Mestre em Engenharia
Mecânica, 1981, PUC-Rio, PhD em Engenharia Mecânica, 1985, Universidade de Minnesota. Professor de Engenharia Mecânica da PUC-Rio. Pesquisador na área de mecânica dos fluidos e transferência de calor, atuando no estudo de problemas envolvendo escoamentos turbulentos, escoamentos multifásicos, garantia de escoamento em dutos e métodos ópticos para medição e visualização de escoamentos.
TÓPICOS EM CONSTRUÇÃO E MONTAGEM DE DUTOS - 45 horas
Objetivo. Apresentar fundamentação teórica e normas associadas a aspectos práticos na construção e
montagem de dutos, permitindo que o aluno possa compreender os vários procedimentos e técnicas aplicados na construção e montagem de dutos.
Programa
! Construção e montagem ! Fundamentos de soldagem ! Soldagem em campo - offshore
! Teste hidrostático e condicionamento de dutos ! Ensaios não destrutivos
! Pigging
! Gestão de empreendimentos em dutos ! Gestão de risco
! Visitas a empresas atuantes no segmento de dutos
Bibliografia. Bott I.S. et al. Tópicos em Construção e Montagem de Dutos, Notas de aula, PUC-Rio,
2014; Mohipour, M. et al. Pipeline Design & Construction, ASME Press, 2006; Freire, J.L.F. (Org)
Engenharia de Dutos, Ed. ABCM, 2009.
Professor. Ivani de S. Bott, PhD. Física/UFRJ, 1974, MSc. Programa de Engenharia de Materiais e
Metalurgia/Coppe-UFRJ, 1977, PhD. Engenharia de Materiais e Metalurgia/Sheffield Hallam University, 1987. Professora Associada do Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia da PUC-Rio, atua na área de soldagem e caracterização mecânica e micro estrutural de aços API para aplicação em dutos, coordena projetos relacionados à construção e montagem de dutos.
D- Nos Três Semestres
SEMINÁRIOS EM ENGENHARIA DE DUTOS - 10 horas/semestre
Objetivo. Propiciar ao aluno contato com especialistas em diversas áreas de interesse em projeto,
construção, montagem, operação e manutenção de dutos em geral, cobrindo, sobretudo, as áreas de engenharia, economia e meio ambiente. Por vezes as palestras tratam de estudos de casos envolvendo aspectos problemáticos associados à falhas de projeto e operação ou meio ambiente, com ênfase nas áreas de petróleo, gás e etanol.
Responsável. Sidney Stuckenbruck, PhD.
