UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
PROJETO A VEZ DO MESTRE
A LOGISTICA DO GÁS NATURAL: DO POÇO AO CONSUMIDOR FINAL
Por: Alexander Lazaroni Rodrigues
Orientador
Prof. ALEKSANDRA SLIWOWSKA BARTSCH
Rio de Janeiro
2010
CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
PROJETO A VEZ DO MESTRE
A LOGISTICA DO GÁS NATURAL: DO POÇO AO CONSUMIDOR FINAL
Apresentação de monografia à Universidade Candido
Mendes como condição prévia para a conclusão do Curso
de Pós-Graduação “Lato Sensu” em Engenharia de
Produção.
Por: Alexander Lazaroni Rodrigues.
AGRADECIMENTOS
A Deus, que me inspira e dá forças;
Aos Professores do Instituto A Vez do
Mestre, pela atenção, disponibilidade e
capacitação técnica;
Aos colegas da turma de Engenharia de
Produção,
respeito;
pelo
estímulo,
amizade
e
DEDICATÓRIA
A minha esposa Alyne, e a nossa filha Guilhermina.
Amo muito vocês.
RESUMO
Expõe-se o trabalho de conclusão de curso “A Logística do Gás Natural: Do
Poço ao Consumidor Final”. O objetivo deste trabalho é demonstrar as etapas pelas
quais o gás natural passa até chegar ao seu ponto final para o consumo das
indústrias, comércios, residências e etc., além de demonstrar as diferentes formas
de transportes, tanto no estado gasoso, através dos gasodutos, quanto na forma
comprimida, utilizando-se da tecnologia do chamado “Gasoduto Virtual”, e na forma
liquefeita para transportes através dos mares e oceanos aonde não há viabilidade de
construção de gasodutos. Também foi exposta a vantagem para o meio-ambiente da
utilização deste combustível. Para descrever informações, características e evolução
da utilização do gás natural como fonte alternativa de energia foi pesquisada em
empresas distribuidoras de gás-natural, além da PETROBRÁS, Agência Nacional do
Petróleo – ANP, INTERNET, livros especializados e periódicos publicados em
congressos.
OBJETIVO GERAL
Será apresentada nesse trabalho, as principais formas dos mecanismos de
transporte, armazenamento e distribuição do gás natural para suas diversas
aplicações.
SUMÁRIO
Capítulo I – INTRODUÇÃO
7
Capítulo II – TRATAMENTO E PROCESSAMENTO DO GÁS NATURAL 10
2.1. Tratamento do Gás Natural
10
2.2. Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGN)
Capítulo III – CONTROLE DE QUALIDADE PARA COMERCIALIZAÇÃO 13
3.1. Composição do Gás Natural Comercial
13
3.2. Análise do Gás Natural
17
3.3. Odorização
17
Capítulo IV – TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO
20
4.1. Transporte
20
4.2. Distribuição
21
Capítulo V – GÁS NATURAL LIQUEFEITO (GNL)
23
5.1. Características do Sistema de GNL
23
5.2. Unidades de Liquefação
24
Capítulo VI – GASODUTO VIRTUAL
6.1. Benefícios
26
27
Capítulo VII – MEIO AMBIENTE
30
7.1. Legislação Ambiental
30
7.2. O Gás Natural e o Meio Ambiente
31
CONCLUSÃO
32
7
INTRODUÇÃO
•
Descrever o tratamento e processamento do gás natural pós-extração.
•
Explicar o controle de qualidade do gás natural para comercialização.
•
Explicar a importância da odorização, quanto às questões de segurança no
transporte e utilização do produto.
•
Identificar os principais tipos e formas de transporte e distribuição em
diferentes fases.
•
Apontar os benefícios da utilização do gás natural para o meio-ambiente.
•
Demonstrar o transporte e distribuição de gás natural para localidades que
não possuem rede de gasodutos, “Gasoduto Virtual”.
8
CAPÍTULO I
O que é gás natural?
O gás natural é um combustível fóssil encontrado em rochas porosas no
subsolo, podendo estar associado ou não ao petróleo. (www.gasenergia.com.br)
•
Associado - É aquele que, no reservatório, está dissolvido no óleo ou sob a
forma de capa de gás. Neste caso, a produção de gás é determinada
diretamente pela produção do óleo. Caso não haja condições econômicas
para a extração, o gás natural é reinjetado na jazida ou queimado, a fim de
evitar o acúmulo de gases combustíveis próximos aos poços de petróleo. O
gás natural não associado é mais interessante do ponto de vista econômico,
devido ao grande acúmulo de propano e de hidrocarbonetos mais pesados.
(www.gasenergia.com.br)
•
Não Associado - É aquele que, no reservatório, está livre ou junto a
pequenas quantidades de óleo. Neste caso, só se justifica comercialmente
produzir o gás. As maiores ocorrências de gás natural no mundo são de gás
não associado. (www.gasenergia.com.br)
Sua formação é o resultado da degradação da matéria orgânica de forma
anaeróbica (fora do contato com o ar), matéria orgânica esta oriunda de quantidades
extraordinárias de microorganismos que, nos tempos pré-históricos, se acumulavam
nas águas litorâneas dos mares da época. Essa matéria orgânica foi soterrada a
grandes profundidades e, por isto, sua degradação se deu, normalmente, fora do
contato com o ar, a grandes temperaturas e sob fortes pressões. É composto por
gases inorgânicos e hidrocarbonetos saturados, predominando o metano e, em
menores quantidades o propano e o butano, entre outros.
Geralmente apresenta baixos teores de contaminantes como o nitrogênio,
dióxido de carbono, água e compostos de enxofre. O gás natural permanece no
estado gasoso, sob pressão atmosférica e temperatura ambiente.
Semelhante ao petróleo, o gás natural precisa ser tratado e processado para
enquadrá-lo às especificações técnicas para sua comercialização.
9
Uma vez extraído do subsolo, o gás natural deve ser transportado até as
zonas de consumo, que podem estar perto ou bastante distante. O transporte, desde
as jazidas até estas zonas, é realizado através de tubulações de grande diâmetro,
denominadas gasodutos. Quando o transporte é feito por mar e não é possível
construir gasodutos submarinos, o gás é carregado em navios metaneiros. Nestes
casos o gás é liquefeito a 160 graus abaixo de zero reduzindo seu volume 600 vezes
para poder ser transportado. No porto receptor, o gás é descarregado em plantas ou
terminais de armazenamento e regasificação.
Mais leve que o ar, o gás natural dissipa-se facilmente na atmosfera em caso
de vazamento. Para que se inflame, é preciso que seja submetido a uma
temperatura superior a 620°C. A título de comparação, vale lembrar que o álcool se
inflama a 200°C e a gasolina a 300°C. Além disso, Sua queima produz uma
combustão limpa, melhorando a qualidade do ar, pois substitui formas de energias
poluidoras como carvão, lenha e óleo combustível. Por questões de segurança, o
gás natural comercializado é odorizado com enxofre.
O gás natural é usado como combustível para fornecimento de calor, geração
de eletricidade e de força motriz; como matéria-prima nas indústrias siderúrgica,
química, petroquímica e de fertilizantes. Na área de transportes é utilizado como
substituto do óleo diesel, gasolina e álcool. Tais fatores permitem a utilização quase
irrestrita do produto em vários segmentos, atendendo as determinações ambientais
e contribuindo de forma eficaz e eficiente no controle dos processos, segurança e
qualidade. Desta forma, o gás natural participa direta ou indiretamente da vida de
toda a população.
Entre as principais vantagens destaca-se a econômica: para obter o mesmo
desempenho de qualquer quantidade de gás, o gasto em dólares é 10% maior com
óleo combustível e 85% maior com óleo diesel industrial, desconsiderando nesses
valores os custos de transporte, estocagem e distribuição, que no caso do gás
natural são bem mais baixos.
Embora exista no Brasil desde 1940, foi apenas na década de 80, com a
exploração da Bacia de Campos, no estado do Rio de Janeiro, que o país entrou de
fato na era do gás natural. Disponível por meio de uma rede de gasodutos em franca
expansão, o gás natural vem galgando um espaço cada vez mais relevante na
matriz energética brasileira.
10
Por ser um combustível fóssil, formado a milhões de anos, trata-se de uma
energia não renovável, portanto finita.
O GN tem um amplo espectro de aplicações. Suas principais utilizações tem
sido como combustível industrial, comercial, domiciliar e residencial, e na
recuperação secundária de petróleo em campos petrolíferos, através de sua
reinjeção. Também é utilizado como matéria-prima nas indústrias petroquímica
(plásticos, tintas, fibras sintéticas e borracha) e de fertilizantes (uréia, amônia e seus
derivados), e para redução do minério de ferro na indústria siderúrgica.
Uma outra forma de utilização de GN é como combustível na geração de
eletricidade, seja em usinas termelétricas, sejam em unidades industriais,
instalações comerciais e de serviços, em regime de cogeração (produção combinada
de vapor e eletricidade). O gás natural é a terceira maior fonte de energia primária
no mundo, somente superado pelo petróleo e pelo carvão.
O uso do GN nas residências, seja para cocção, seja para calefação, além da
segurança e praticidade, tem a vantagem de substituir o GLP (derivado de petróleo
importado pelo Brasil), que exige complexa infra-estrutura de transporte e
armazenamento.
Nos segmentos de transporte coletivo e de cargas, a utilização do GN assume
importância na redução de agentes poluentes.
11
CAPITULO II
TRATAMENTO E PROCESSAMENTO DO GÁS NATURAL
2.1.
Tratamento do Gás Natural
O gás natural extraído em poços, normalmente encontra-se associado com
outras substâncias, apresentando assim uma composição, que depende da região
em que está sendo produzido.
Normalmente, é feito o tratamento para eliminar as substâncias indesejáveis
ou para adequar o gás natural as características técnicas especificadas para o
consumo. Este procedimento tem como objetivo evitar que ocorram problemas
durante a produção, no transporte ou no próprio uso do produto.
O tratamento pode ser feito diretamente no poço de produção ou em plantas
centralizadas e específicas. No caso de gases altamente ácidos, o tratamento é feito
diretamente no poço, onde são desidratados, para evitar danos ao duto.
As principais substâncias indesejáveis que devem ser eliminadas são:
•
Água - O condensado de água forma hidratos sólidos, que junto aos
hidrocarbonetos ou gás sulfídrico, propiciam que ocorram perdas de pressão
no duto e inclusive haja a corrosão do mesmo.
•
Hidrocarbonetos Pesados - Se o gás natural contém elevada concentração
de hidrocarbonetos C2+, a retirada do gás liquefeito de petróleo GLP e do
condensado são economicamente importantes, pois possuem melhor valor de
mercado. Sob o aspecto técnico, poderá haver a necessidade de que seja
feita a redução na concentração destes elementos, para se adequar o índice
Wobbe e o valor calorífico, aos valores especificados. Os hidrocarbonetos
pesados, mesmo em baixa concentração, podem condensar-se nos dutos,
vindo a causar problemas nas tubulações, principalmente às de polietileno, ou
nas peças internas dos dispositivos de controle e de medição.
•
Gás Sulfídrico - A combinação gás sulfídrico com a água pode acarretar a
corrosão do duto, contribuindo para que haja o rompimento do mesmo. A
remoção desta substância, somente é conseguida em plantas de tratamento.
•
Dióxido de Carbono - A combinação do dióxido de carbono com a água
pode causar danos a tubulações de aço carbono. Gás natural com quantidade
12
significativa de CO2 deve ser tratado, aumentando a concentração do metano
e conseqüentemente o seu poder calorífico.
•
Enxofre - Gás que contém gás sulfídrico também pode conter enxofre em
forma de vapor. Os gases obtidos em determinadas regiões, tais como no
Canadá, Alemanha e Estados Unidos, possuem alto teor de enxofre, que
dependendo da pressão, temperatura e da própria composição do gás, pode
se precipitar e conseqüentemente bloquear o duto. A combinação enxofre +
água causa corrosão em duto metálico.
•
Mercúrio - O gás natural normalmente contém vários miligramas de mercúrio
por metro cúbico, o que são considerados excessivos, pois atacam os metais
não ferrosos dos trocadores de calor das plantas criogênicas, dos medidores
e das válvulas de controle, e também é tóxico, o que exige a retirada deste
elemento.
•
Outros Componentes - Substâncias tais como o nitrogênio e os
hidrocarbonetos cíclicos devem ser retirados, para que o gás torne-se
adequado para o consumo.
2.2.
Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGN)
O GN é previamente separado da fase líquida (condensado de gás natural) e
da água livre presente na corrente de hidrocarboneto no equipamento específico
para essa operação de separação chamada coletor. Após a primeira separação, o
gás recebe a injeção de um produto químico, cujo objetivo é retirar a água presente
na fase vapor através de um processo de absorção. No caso de uma UPGN, o
produto usado é o monoetilenoglicol (MEG). A solução aquosa de glicol é separada
e vai então alimentar o sistema de regeneração de glicol. O gás, agora isento de
água livre e água na fase vapor, é refrigerado no sistema de refrigeração a propano,
quando ocorre então aproximadamente metade da condensação total obtida na
unidade. A outra metade da condensação ocorre na torre de absorção, através do
uso de um liquido de absorção (solvente) em contracorrente com o GN resfriado. O
que não é absorvido constitui-se no gás residual que sai pelo topo da torre de
absorção. O produto de fundo é o óleo rico, constituído pelo liquido de absorção
(chamado óleo de absorção) e pela fração do GN que foi condensada na
refrigeração ou absorvida na torre de absorção. Como na absorção, um teor muito
13
alto de etano é incorporado ao óleo rico, parte deste componente é retirado na torre
de desetanização, que fica após a torre de absorção, gerando então um gás residual
rico em etano no topo e um óleo rico desetanizado no fundo. Em uma torre de
destilação o óleo rico é fracionado em liquido de gás natural (LGN) que sai pelo topo
da torre e em óleo de absorção isento de GN, chamado de óleo pobre, que sai pelo
fundo da torre, após receber calor no forno para utilização nos refervedores das
torres da unidade. Após perder calor nos refervedores das torres, e ser resfriado
com água e óleo rico frio, o óleo pobre retorna às torres de absorção e
desetanização, num sistema fechado, para novamente absorver LGN do gás natural.
O LGN separado que sai pelo topo da torre fracionadora vai então alimentar a torre
desbutanizadora para ser separado em GLP, que sai pelo topo da torre, e gasolina
natural, que sai pelo fundo. Após a retirada de componentes que transmitem
corrosividade ao GLP no sistema de tratamento caustico e após a odoração
necessária, o produto é então escoado para as esferas de armazenamento,
enquanto a gasolina natural vai para os tanques de C5+.
GRAP
GRSP
LGN
GLP
C3
GN
ÁGUA
ÓLEO RICO
CONDENSADO
ÓLEO
DESETANIZADO
ABSORÇÃO
Figura – 01: Fluxograma simplificado da UPGN
ÓLEO
POBRE
C5+
14
CAPÍTULO III
CONTROLE DE QUALIDADE PARA COMERCIALIZAÇÃO
3.1.
Composição do Gás Natural Comercial
A composição comercial do gás natural é variada e depende da composição
do gás natural bruto, do mercado atendido, do uso final e do produto gás que se
deseja. Apesar desta variabilidade da composição, são parâmetros fundamentais
que determinam a especificação comercial do gás natural o seu teor de enxofre total,
o teor de gás sulfídrico, o teor de gás carbônico, o teor de gases inertes, o ponto de
orvalho da água, o ponto de orvalho dos hidrocarbonetos e o poder calorífico.
Serão apresentadas a seguir as normas para a especificação do Gás Natural
a ser comercializado no Brasil, de origem interna e externa, igualmente aplicáveis às
fases de produção, de transporte e de distribuição desse produto, determinadas pela
Agência Nacional do Petróleo – ANP na Portaria N.º 41, de 15 de Abril de 1998. O
Gás Natural deverá atender a especificações apresentadas na Tabela 1 (pág. 15).
Além de obedecer aos índices da Tabela 2 (pág.16), o produto deve estar
sempre livre de poeira, água condensada, odores objetáveis, gomas, elementos
formadores de goma, glicóis, hidrocarbonetos condensáveis, compostos aromáticos,
metanol ou outros elementos sólidos ou líquidos que possam interferir com a
operação dos sistemas de transporte e distribuição e à utilização pelos
consumidores.
O gás natural pode ser transportado sem odorização, exceto quando
requerido por normas de segurança aplicáveis, porém, é obrigatória a presença de
odorante na distribuição.
A determinação das características do produto far-se-á mediante o emprego
de normas da American Society for Testing and Materials (ASTM) e da International
Organization for Standardization (ISO), segundo os Métodos de Ensaio listados a
seguir:
15
•
ASTM D 1945 - Standard Test Method for Analysis of Natural Gas by Gas
Chromatography;
•
ASTM D 3588 Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and Relative
Density (Specific Gravity) of Gaseous Fuels;
•
ASTM D 5454 - Standard Test Method Water Vapor Content of Gaseous
Fuels Using Electronic Moisture Analyzers;
•
ASTM D 5504 - Standard Test Method for Determination of Sulfur Compounds
in Natural Gas and Gaseous Fuels by Gas Chromatography and
Chemiluminescence;
•
ISO 6326 - Natural Gas - Determination of Sulfur Compounds, Parts 1 to 5;
•
ISO 6974 - Natural Gas - Determination of Hydrogen, Inert Gases and
Hydrocarbons up to C8 - Gas Chromatography Method;
Para adquirir as características comerciais desejadas o gás natural bruto
passa por tratamento em uma Unidade de Processamento de Gás Natural – UPGN,
que efetua a retirada de impurezas e a separação dos hidrocarbonetos pesados.
Como podemos ver na Tabela 2 – Produtos Comercializáveis, que apresenta
os principais produtos derivados dos hidrocarbonetos e sua classificação geral, os
hidrocarbonetos mais pesados originam produtos de alto valor comercial. Sendo
assim, o gás natural comercializado é composto basicamente por Metano e as
quantidades de Etano e Propano presentes são apenas suficientes para elevar o
poder calorífico e alcançar o valor desejado, uma vez que o poder calorífico do
Etano 1,8 vezes maior que o do Metano e o do Propano é mais de 2,6 vezes
superior ao do Metano.
16
Tabela 1 – Especificação para o Gás Natural Comercializado no Brasil
Obs.: (1) - Limites especificados são valores referidos a 20ºC a 101,33 kPa (1 atm),
exceto onde indicado.
(2) - Para as Regiões Norte e Nordeste, admite-se o valor de 3,5.
(3) - Para as Regiões Norte e Nordeste, admite-se o valor de 6,0.
(4) - Para as Regiões Norte e Nordeste, admite-se o valor de - 39.
Fonte: Agência Nacional do Petróleo – ANP, Regulamento Técnico ANP N.º 001/98.
17
Tabela 2 – Produtos Comercializáveis
18
Fonte: GAS ENGINEERS HANDBOOK
19
3.2.
Análise do Gás Natural
A determinação do nitrogênio, dióxido de carbono e hidrocarbonetos C1 a C5
e C6+ presentes na composição do gás natural, é feita por cromatografia gasosa,
utilizando um arranjo com manobra/reversão de fluxo de três colunas, configurado
conforme mostrado no item 8.1.2. As três colunas são conectadas por meio de três
válvulas de seis saídas para manuseio da injeção da amostra e reversão de fluxo
para um detector por condutividade térmica (TCD), que é utilizado para
quantificação, podendo também ser utilizado um detector de condutividade térmica
associado com um detector de ionização de chama. São usadas colunas do tipo
empacotadas ou micro-colunas que permitam análises rotineiras do composto
mencionado acima. O cromatógrafo possui duas entradas, uma para gás de ensaio e
outra para a mistura de gases de referência (gás padrão). O sistema analisa o gás
para ensaio de forma contínua e com amostragem automática em tempo prédefinido pelo operador, não podendo esse intervalo entre as análises ser superior a
90 minutos. O cromatógrafo realiza calibração automática uma vez por dia.
Esquemático do Cromatógrafo
20
3.3.
Odorização do Gás
Com relação ao odorante, devemos destacar a sua importância no gás. De
acordo com a regulamentação da ANP através da portaria nº 4 de 15 de abril 1998
que estabelece no seu item 3.3 e 3.4 do anexo intitulado "Regulamento Técnico ANP
no 01/98" que "o gás natural pode ser transportado sem a odoração, exceto quando
requerido por normas de segurança aplicáveis. É obrigatório, no entanto, a presença
de odorante na distribuição".
Portanto, a sua principal finalidade é, além de garantir a segurança do
sistema e dos consumidores, facilitarem, através do seu odor característico, a
identificação de um eventual vazamento na rede e/ou em qualquer ponto de
consumo.
De que consiste o odorante e quais são as suas principais características do
produto?
Ele é basicamente constituído de compostos orgânicos sulfurados, formados
pela família das Mercaptanas, Sulfetos e Heterocíclico Sulfurado. Suas principais
características são:
•
Possui um odor específico e persistente, que não se confunde com outros
odores encontrados;
•
Fácil de manipular e de se homogeneizar ao gás;
•
Não-tóxico nas concentrações adicionadas no gás;
•
Ser miscíveis ao gás e volátil nas condições de distribuição;
•
Ser quimicamente não reativo a vários tipos de solo e contaminantes.
No Brasil, a Mercaptana é o composto químico mais utilizado e geralmente se
usa como mistura. Atualmente a composição empregada pela maioria das
distribuidoras de gás canalizado é constituída de três Mercaptanas com a
predominância da t-butil Mercaptana, cuja proporção é a seguinte: TBM ~77%, IPM
~14% e NPM ~5,5% respectivamente.
O quadro abaixo indica as propriedades físico-químico das Mercaptanas:
Mercaptanas
Abreviação
Formula
PM
TBM
(CH3)3C-SH
90
PE °C PF °C
64
1,10
21
t-butil-Mercaptana
I
-propil-Mercaptana
IPM
(CH3)2CH-SH
76
52
-130
n-propil-Mercaptana
NPM
C3H7-SH
76
67
-113
A taxa de odorização no gás natural varia em cada país e, no Brasil, em
função da composição do gás, as concessionárias adotaram como taxa, uma
concentração de 16 - 25 mg/Nm3 de odorante por m3 de gás.
Assim, pode-se observar que ele é um poluente que, na sua composição
química, conta com um teor de Enxofre.
Para fins de combustão, como ocorre na maioria dos casos, não há
necessidade de remoção, porém, para fins de produção industrial, dependendo de
cada caso, talvez haja. O processo de remoção é bastante complexo e requer
grande investimento, sobretudo quando se utiliza hidrogênio como absorvedor.
Na aplicação em GNV, o maior problema é a presença de umidade no gás
que, sob condições específicas, pode formar um ácido poderoso, que ataca os
componentes internos dos equipamentos e pode comprometer a vida útil dos
mesmos.
O ideal é dispor de um desumidificador apropriado, à base de sílica que
garantiria um gás seco e com mínimo de custo. Isto na pratica não ocorre.
22
CAPITULO IV
TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO
4.1.
Transporte
O transporte por gasodutos é a solução mais amplamente utilizada. Gasoduto
é um duto (uma tubulação) para conduzir o gás natural. Que nele é introduzido sob
pressão. Por meio de compressores. Nos Estados Unidos. Por exemplo. Existem
hoje cerca de 500 mil km de dutos, atendendo a quase 50 milhões de clientes.
23
Por força do fluxo, há uma perda de energia por atrito, e a pressão vai caindo
ao longo da tubulação, sendo necessária uma estação de compressão (de distância
em distância) para elevar a pressão e permitir a continuidade do fluxo do produto.
Nos dutos de transporte de longa distância, as pressões usuais podem atingir
de 100 a 150 kg/cm2 logo após a estação de compressão, caindo, ao longo do duto,
até cerca de 30 a 40 kg/cm2, quando haverá outra estação de compressão.
Este
ciclo pode se repetir várias vezes, permitindo atingir distâncias praticamente
ilimitadas.
A operação do gasoduto é modernamente feita à distância, sendo monitorada
por instrumentos ao longo da tubulação, seja com a utilização de comunicação por
satélites, seja com fibras óticas na faixa de domínio do gasoduto (as quais são
também utilizadas para comunicação de interesse geral). Esta instrumentação
acompanha a evolução da pressão na tubulação (para identificar a eventual perda
de gás para a atmosfera) e também mede o fluxo que passa ao longo dela, inclusive
as saídas nos pontos de entrega aos distribuidores (city-gates), para fins de
faturamento.
Nestas estações de medição e controle de pressão, normalmente não há
operadores. Através do sistema de comunicação à distância, tudo é controlado da
estação central de acompanhamento. No caso de um acidente, válvulas automáticas
bloqueiam o trecho afetado.
Mesmo assim, continuamente, são feitas inspeções terrestres e aéreas ao
longo dos dutos, por pessoal especializado, para constatação de qualquer eventual
ação de terceiros que possa colocar em risco a integridade física das instalações.
Também
são
realizadas
periódicas
inspeções
internas
por
equipamentos
instrumentados (pigs), que percorrem toda a tubulação, registrando eletronicamente
qualquer anomalia. As operações de recuperação de algum dano nos dutos são
relativamente fáceis, desde que a empresa responsável disponha de razoável
flexibilidade.
O espaçamento entre as estações de compressão resulta de avaliações
econômicas, mas varia na faixa de 150 a 600 km. Freqüentemente, adota-se um
diâmetro grande, para o fluxo inicial previsto, com um espaçamento maior das
estações de compressão. À medida que o volume a transportar cresce com o
aumento da demanda, introduzem-se estações intermediárias de compressão.
24
De acordo com a ANP - Agência Nacional do Petróleo, o transporte de gás
natural canalizado só pode ser realizado por empresas que não comercializam o
produto, ou seja, que não podem comprar ou vender GN, com exceção dos volumes
necessários
ao
consumo
próprio.
Desta
forma,
as
transportadoras
se
responsabilizam exclusivamente pelos serviços de transporte até os pontos de
entrega.
Além dos gasodutos de transporte, existem os de transferência e de
distribuição. Os gasodutos de transferência são de uso particular do proprietário ou
explorador
das
facilidades,
conduzindo
a
matéria-prima
até
o
local
de
processamento ou utilização. De forma semelhante, os gasodutos de distribuição
levam o gás canalizado recebido das transportadoras até os usuários finais.
4.2.
Distribuição
A distribuição é a etapa final do sistema de fornecimento. É o momento em
que o gás chega ao consumidor para uso industrial, automotivo, comercial ou
residencial. Nesta fase, o gás já deve estar atendendo a especificação técnicas,
conforme a Portaria ANP nº 104, de 8 de Junho de 2002, com pressões reduzidas,
entre 2 e 4 bar para o segmento industrial e automotivo e 22 mbar para segmento
comercial e residencial, odorizado e, praticamente, isento de contaminantes, para
não causar problemas aos equipamentos onde será utilizado como combustível ou
matéria-prima.
De acordo com a Constituição Federal e a Lei Nº 9.478, a distribuição de gás
canalizado com fins comerciais junto aos usuários finais é de exploração exclusiva
dos Estados, exercida diretamente ou através de concessõe
25
CAPÍTULO V
GÁS NATURAL LIQUEFEITO (GNL)
A tecnologia para liquefação do gás foi desenvolvida na primeira metade do
Século XX, com o intuito de extrair hélio do ar. Na década de quarenta, esta
tecnologia foi adaptada pela indústria americana de gás natural, inicialmente para
armazenar quantidades substanciais de gás em espaço pequeno, tendo em vista as
variações diárias e sazonais da demanda. Em 1959, a primeira carga de gás natural
liquefeito (GNL) foi transportada dos Estados Unidos para a Inglaterra em navio
especialmente preparado para este produto. O êxito desta viagem conduziu à
construção da primeira unidade de GNL na Argélia, no início da década de 60.
O transporte entre o local de produção e o de recepção é feito em navios
especialmente construídos para este propósito.
A produção, transporte e regaseificação do GNL são operações que exigem
elevados investimentos, além de perdas de 10 a 15% do gás durante o processo,
muito mais que um transporte equivalente por gasoduto (perdas entre 1 e 2%). Isto
faz com que a escolha do GNL fique restrita aos casos em que gasodutos não são
praticáveis tecnicamente (travessias de mares profundos), ou onde as distâncias de
transporte tornem os gasodutos antieconômicos. Na atual tecnologia, a partir de 4
26
mil quilômetros, os custos de um sistema de GNL tornam-se compatíveis com os de
transporte em gasodutos.
5.1.
Características do Sistema de GNL
Um projeto de GNL é na realidade uma seqüência de atividades que vão
desde o reservatório de gás até o usuário final. Abaixo será demonstrado um resumo
do que sejam os principais elos desta cadeia: produção do gás, liquefação,
transporte marítimo, regaseificação no destino e distribuição.
5.2.
Unidade de Liquefação
O elemento central de um projeto de GNL é a unidade de liquefação, onde a
temperatura do gás natural é reduzida a -161º C, ponto em que ele se torna líquido,
27
com uma redução de volume de cerca de 600 vezes. Esta instalação, construída em
locais de bom calado (mínimo 14 m), em baía abrigada e o mais próximo possível
dos campos produtores, compõe-se basicamente de uma unidade de tratamento, do
conjunto de trocadores de calor e dos tanques de armazenagem.
A unidade de tratamento destina-se a remover as impurezas existentes no
gás vindo dos campos, como gás carbônico, enxofre, nitrogênio, mercúrio e água,
além do condensado. O processo inclui a separação do gás liquefeito de petróleo
(GLP), basicamente propano e butano, que poderá ser vendido como produto final
ou reinjetado no GNL.
O conjunto de trocadores de calor, peça principal da liquefação, funciona
segundo o mesmo princípio de um refrigerador doméstico. Um gás refrigerante (em
geral, uma mistura de metano, etano e propano) é pressurizado e em seguida
expande-se através de uma válvula (efeito Joule-Thompson), extraindo calor do gás
natural que chega aos trocadores de calor. Há diferentes tipos de trocadores, mas
quase todas as instalações dividem-se em conjuntos paralelos (LNG trains), capazes
de liquefazer de 2 a 2,5 mtpa cada um. Os mais recentes "trens de liquefação"
tendem a ter dimensões bem maiores, como a terceira unidade de Ras Laffan, no
Qatar, inaugurada em março/2004 com capacidade de 4,7 mtpa.
O gás natural liquefeito é a seguir armazenado em tanques capazes de
mantê-lo a -161º C até o embarque. Em razão do elevado custo desta
armazenagem, sua capacidade é calculada por sofisticados processos que levam
em conta a produção da unidade, o número e tamanho dos navios, riscos de atraso
e outras variáveis.
Os terminais para desembarque do gás situam-se junto aos centros de
consumo, em locais de águas profundas e abrigadas. Seus principais elementos são
os tanques de estocagem e os regaseificadores, além dos equipamentos
complementares.
A capacidade dos tanques de estocagem pode ir de pouco mais que a carga
de um navio (caso de Huelva, na Espanha, com 160 mil m3 de armazenagem, para
navios de 135 mil m3), até valores muito maiores, quando, além de absorver a carga
dos navios, o terminal propõe-se a servir de balanceador de picos de consumo e
estoque estratégico. Neste último caso está o terminal de Sodegaura, na baía de
28
Tóquio, capaz de armazenar 2,7 milhões m3, vinte vezes a carga de um navio
padrão.
Os regaseificadores podem usar água do mar para reaquecer o GNL, ou
vapor quando há uma termelétrica nos arredores, como é muito freqüente. Neste
caso, a expansão do gás ao se vaporizar poderá acionar turbinas, capazes de
adicionar alguma potência à termelétrica. Há ainda uma possibilidade de usar o frio
liberado na regaseificação para indústria de alimentos.
29
CAPÍTULO VI
GASODUTO VIRTUAL
Para abastecer os mercados de gás natural, os postos, empresas e indústrias
deveriam estar localizadas perto do gasoduto, caso contrário se tornaria inviável
investir em um ramal com uma grande extensão. Até mesmo grandes localidades
com potencial significativo de consumo de gás não poderiam usufruir deste
combustível em função de suas distâncias em relação aos gasodutos existentes.
Este era um grande problema encontrado pelas distribuidoras de gás. Com o
objetivo de resolver este gargalo do mercado, algumas empresas desenvolveram
uma nova opção tecnológica: o fornecimento do gás natural através do gasoduto
virtual que tem a grande virtude de permitir dispor do gás natural nas regiões não
atendidas pelos gasodutos convencionais.
O gasoduto virtual é um sistema que permite o transporte de gás natural por
meio de carretas e módulos acoplados a plataformas móveis, onde este gás é
comprimido em cilindros que são transportados em caminhões, balsas ou
plataformas ferroviárias. Quando o produto chega ao local de destino, o módulo é
conectado a uma estação de descompressão e, assim, o gás está pronto para ser
consumido. A grande vantagem é que a quantidade de gás natural transportada
varia de acordo com as necessidades pré-estabelecidas pelo cliente. Em suma,
sistemas versáteis são apoiados em comprimentos modulares de compressão de
gás natural, estações de regulagem de pressão e no sistema de transporte
propriamente dito.
Para cada projeto existe um estudo de dimensionamento específico, onde
devem ser estabelecidas previamente as quantidades de gás a serem consumidas
pela região.
Atualmente, podem ser encontradas no segmento de Gasodutos Virtuais
algumas empresas, onde cada uma delas possui características particulares, como
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tipo de cilindro, capacidade de armazenamento e transporte, forma de compressão,
forma de carregamento, descarregamento e abastecimento.
Entretanto, todas elas se prestam ao objetivo de fazer chegar ao cliente
remoto à possibilidade de utilização do gás natural antes da existência de um
gasoduto convencional.
Exemplos de caminhões com diferentes tecnologias de transporte do Gasoduto
Virtual
6.1.
Benefícios
Nas localidades onde não existe o gás natural, o mercado fica limitado a
trabalhar ou desenvolver produtos e serviços com as fontes de energias encontradas
na região, não acompanhando assim as novas tecnologias.
Estas que, por sua vez, podem ser mais econômicas, emitem níveis de
emissões menores e possuem qualidade e confiabilidade maior. Com a possibilidade
da utilização do gás natural no mercado local, que é uma fonte de energia
alternativa, os empreendedores podem desenvolver produtos e serviços mais
competitivos em relação à concorrência interna e externa, alavancando desta forma
a penetração em novos mercados.
O Gasoduto Virtual gera a flexibilidade para escolha de localização industrial
mais adequada, possibilitando usufruir as vantagens geográficas com a conseqüente
obtenção de melhor relação custo-benefício.
Além de encorajar a concorrência direta, o GN incentiva de forma indireta o aumento
da competição, pois permite disponibilizar ao mercado bens que normalmente não
viriam a ser desenvolvidos na região.
31
Esta nova tecnologia pode permitir o aumento do número de postos de GNV
no País, com um custo de investimento relativamente reduzido, sendo importante
ressaltar que esta tecnologia se aplica também em outros seguimentos de mercado,
cuja dispersão da demanda não viabiliza o abastecimento de dutos (condomínios,
centros comerciais e pequenas indústrias).
Os usuários de veículos movidos a GNV serão beneficiados com a maior
autonomia durante as viagens pelo interior do País, com a disponibilidade do gás,
mesmo em locais não servidos por gasodutos convencionais.
A utilização do gasoduto virtual não deve ser encarada como uma alternativa fixa e
definitiva, e sim, uma forma mais rápida de levar o gás natural para as localidades
onde não existe viabilidade técnica ou econômica para a chegada de um gasoduto
convencional.
O Gasoduto Virtual deve cumprir o seu papel de “Abridor de Fronteiras”,
consolidando o consumo do gás natural e preparando a região para o futuro
recebimento do gasoduto convencional, depois de comprovada a sua viabilidade.
Atingido este objetivo, o sistema de Gasoduto Virtual poderá ser deslocado para
uma nova região a ser desenvolvida.
O gasoduto virtual pode ser utilizado estrategicamente para dar os primeiros
contatos do novo produto, gás natural, com o mercado. Isso proporciona a
antecipação de receitas a futuros clientes durante um curto espaço de tempo e
quando o gasoduto estiver implantado a tecnologia e todo o investimento em
transporte no gasoduto virtual pode ser direcionado a outras novas regiões que
serão futuros centro de consumo com aproveitamento total dos equipamentos.
Mesmo com o elevado investimento inicial nos equipamentos de transporte e
produção para manipular o gás natural, o projeto gera uma economia de escala na
produção, por ser uma energia mais barata. Estudos revelam que o investimento é
rapidamente pago pela economia gerada na substituição da energia elétrica pelo gás
natural, devido ao grande volume de GN utilizado.
Segundo a GASNET (2004), no Brasil, alguns projetos de “GasodutosVirtuais” já demonstraram a viabilidade da implantação, dentre estes projetos
destacam-se:
a) Tramontina: A empresa foi pioneira nesse setor, localizada na cidade de
Carlos Barbosa (RS), a logística percorre 35 quilômetros para fornecer 4 mil
m³ de gás natural por dia. Esse sistema pioneiro teve sua extinção após 1 ano
32
e 1 mês de funcionamento resultante de uma demanda que viabilizou a
construção dos dutos para atender a empresa.
b) Sucos Kiki: Outra empresa que está em pleno funcionamento, localizada na
cidade de Engenheiro Coelho, a 106 quilômetros da estação de compressão
em Salto (SP). Foram investidos cerca de R$ 2,5 milhões para receber 1
milhão de m³ de gás por mês e faz sua própria logística, comprando o
combustível da empresa concessionária Gás Natural SPS.
33
CAPÍTULO VII
MEIO-AMBIENTE
7.1.
Legislação Ambiental
Proteção ambiental é matéria tratada na Constituição Federal e na legislação
da União, dos Estados e dos Municípios. A Constituição Federal de 1988 em vigor
estabelece, em seu capítulo especial sobre meio ambiente, o direito das pessoas a
um ambiente ecologicamente equilibrado e saudável, estabelecendo ainda, como
competência da União, dos Estados, do Distrito Federal e dos Municípios, a proteção
ao meio ambiente e o combate à poluição.
A primeira lei federal que disciplinou a matéria, de modo sistemático e
moderno, foi a de número 6.938/81, que estabeleceu uma Política Nacional de Meio
Ambiente, a ser exercida por um Sistema Nacional de Meio Ambiente, composto por
agências federais e municipais, e institucionalizou o CONAMA - Conselho Nacional
de Meio Ambiente, responsável pela elaboração das normas federais operacionais
de controle ambiental.
Entre as novidades relevantes de 1981, surge o conceito de "responsabilidade
objetivo" ou "sem culpa", seguindo o exemplo dos Estados Unidos e de alguns
países europeus, bem como a atribuição ao Ministério Público de poderes e
responsabilidades específicas para o ajuizamento das chamadas ações civis
públicas.
Em 1985, os poderes do Ministério Público foram significativamente
ampliados para efeito de condução direta das ações civis ou da atuação como fiscal
da Lei, especialmente quanto às ações relativas à responsabilidade por danos
causados ao meio ambiente (Lei 7.347/85).
O Ministério Público pode exigir a recuperação do meio ambiente alterado, a
indenização por danos ambientais comprovados ou a cessação das atividades
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nocivas, o que pode acarretar o fechamento da empresa poluidora ou a aplicação de
multa diária enquanto persistir a conduta lesiva.
O poluidor e seus sucessores, bem como qualquer um que tenha contribuído
para o dano, são considerados responsáveis perante a lei.
Trata-se do Princípio da Responsabilidade Solidária, consagrado no artigo
1.518 do Código Civil, que especifica que os responsáveis responderão, individual
ou conjuntamente pelo pagamento do total da indenização devida.
No âmbito criminal, recentemente, o Governo Federal editou a Lei 9.065/98,
que dispõe sobre as sanções penais, bem como administrativas aplicáveis às
condutas e atividades lesivas ao meio ambiente, não revogando as demais leis que
tipificam crimes ambientais.
7.2.
O Gás Natural e o Meio-Ambiente
O gás natural está entre os energéticos que tem menor potencialidade para
impactar o meio ambiente. Sua sintonia ecológica é a maior entre os combustíveis.
Seu estado natural gasoso e sua baixa densidade proporcionam uma rápida
dissipação na atmosfera sem impregnar organismos minerais, vegetais ou animais.
A ausência de compostos sulfurosos e nitrogenados em sua composição
proporciona uma combustão livre da emissão de SO2 e com a menor taxa de
emissão de NO2 entre os combustíveis. Como é um combustível no estado gasoso
sua combustão se processa da forma mais completa e a emissão de CO é
baixíssima. Além das reduzidas emissões destes compostos, a emissão de CO2 é
reduzida relativamente ao trabalho útil produzido devido à maior eficiência dos
processos, o que garante ao gás natural uma posição de destaque nos esforços pela
redução da emissão de gases do efeito estufa.
Sobre outro aspecto, o desenvolvimento de sistemas tecnológicos avançados
atende demandas de serviços diversos contribuindo para a redução dos impactos
ambientais do atendimento energético em geral devido à suas elevadas eficiências e
economias, que reduzem a relação combustível /produto final.
A alta qualidade do gás natural como energético é decorrente de suas
propriedades químicas e físicas. Como o produto comercial é limpo de impurezas os
gases resultantes de sua combustão podem entrar em contato direto com produtos e
processos sem contaminá-los e a evacuação dos gases de exaustão pode ser
35
realizada com o máximo aproveitamento do calor (temperaturas em torno de 100ºC)
sem o risco de formação de ácidos. O estado gasoso propicia um nível de controle
nos processos de combustão que permite garantir a elevada qualidade de produtos
e processos mais sofisticados.
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CONCLUSÃO
O trabalho procurou mostrar como o gás natural é encontrado na natureza,
suas características, suas vantagens e aplicações, o tratamento, processamento, o
controle da qualidade e odorização para sua comercialização. Assim como no futuro
o gás natural pode ser formar como a maior fonte de energia do mundo, como
mostra os noticiários , esse pesquisa veio agregar para que esse fato se torne
realidade.
O transporte, em sua forma convencional, através de malhas de gasodutos.
Em navios metaneros, aonde o gás é liquefeito através do resfriamento da
temperatura à -161ºC (GNL). Também é transportado através de rodovias e ferrovias
quando na forma comprimida (GNC) em módulos para abastecimentos de
localidades onde não há gasoduto convencional, também chamado de “Gasoduto
Virtual”.Com a expectativa que o gás natural se torne a fonte de energia principal do
mundo, exponho com esse trabalho um modo de transporte que possa melhorar o
transporte de gás natural, que ainda tem muito para melhorar.
Devido à crescente preocupação em relação a questões ambientais é citado neste
trabalho o benefício do gás natural para o meio-ambiente., que o contrario das
outras fontes de energia, não agride o meio ambiente, com isso podemos ter um
mundo melhor para que o nossos filhos,possam ,ser criados melhor. Esse trabalho
mostra o beneficio do gás natura ao meio ambiente.
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REFERÊNCIAS
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materiais, distribuição física. 1. Ed. São Paulo: Atlas, 1993.
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CARDOSO, Luiz Cláudio dos Santos. Logística do Petróleo - Transporte e
Armazenamento. 1. Ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2004.
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Janeiro, 2009. Recebidos em agosto / setembro / outubro 2009.
•
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http://www.gasenergia.com.br >. Acessos em setembro / 2009
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Disponível
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Acesso em: setembro / 2009.
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MARTINEZ, José António; ABREU, Parcy Louzada de. Gás Natural: o
combustível do novo milênio. Porto Alegre: Plural Comunicação, 2003
38
•
PARAÍBA (Estado). Companhia Paraibana de Gás – PBGAS. Paraíba, 2009.
Disponível em: <http://www.pbgas.pb.gov.br/gasnat.shtml>. Acesso em:
agosto / setembro /2009.
•
RODRIGUES, Bruno. Gasoduto Virtual: Uma Alternativa para Expansão
do Uso do Gás Natural. São José do Rio Preto/SP, UNIP, 2007.
•
SOBRINHO, C. A., Uso de "Dispensers" e Carreta Feixe para
Abastecimento de Veículos com Gás natural, 1. ed. IBP Instituto Brasileiro
de Petróleo, Rio de Janeiro, RJ, 1999.
•
THOMAS, José Eduardo. Fundamentos de Engenharia de Petróleo. 2. Ed.
Rio de Janeiro: