UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU PROJETO A VEZ DO MESTRE

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1 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

2 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.

3 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, pelo estímulo, amizade e respeito;

4 DEDICATÓRIA A minha esposa Alyne, e a nossa filha Guilhermina. Amo muito vocês.

5 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.

6 OBJETIVO GERAL Será apresentada nesse trabalho, as principais formas dos mecanismos de transporte, armazenamento e distribuição do gás natural para suas diversas aplicações.

7 SUMÁRIO Capítulo I INTRODUÇÃO 7 Capítulo II TRATAMENTO E PROCESSAMENTO DO GÁS NATURAL Tratamento do Gás Natural Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGN) Capítulo III CONTROLE DE QUALIDADE PARA COMERCIALIZAÇÃO Composição do Gás Natural Comercial Análise do Gás Natural Odorização 17 Capítulo IV TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO Transporte Distribuição 21 Capítulo V GÁS NATURAL LIQUEFEITO (GNL) Características do Sistema de GNL Unidades de Liquefação 24 Capítulo VI GASODUTO VIRTUAL Benefícios 27 Capítulo VII MEIO AMBIENTE Legislação Ambiental O Gás Natural e o Meio Ambiente 31 CONCLUSÃO 32

8 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.

9 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. ( 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. ( 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. ( 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.

10 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.

11 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.

12 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

13 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 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

14 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 ÓLEO DESETANIZADO ÓLEO POBRE C5+ CONDENSADO ABSORÇÃO Figura 01: Fluxograma simplificado da UPGN

15 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 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:

16 15 ASTM D 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 Standard Test Method Water Vapor Content of Gaseous Fuels Using Electronic Moisture Analyzers; ASTM D Standard Test Method for Determination of Sulfur Compounds in Natural Gas and Gaseous Fuels by Gas Chromatography and Chemiluminescence; ISO Natural Gas - Determination of Sulfur Compounds, Parts 1 to 5; ISO 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.

17 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 Fonte: Agência Nacional do Petróleo ANP, Regulamento Técnico ANP N.º 001/98.

18 Tabela 2 Produtos Comercializáveis 17

19 Fonte: GAS ENGINEERS HANDBOOK 18

20 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 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

21 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 PE C PF C TBM (CH 3 ) 3 C-SH ,10

22 21 t-butil-mercaptana I -propil-mercaptana IPM (CH 3 ) 2 CH-SH n-propil-mercaptana NPM C 3 H 7 -SH 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 mg/nm 3 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.

23 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.

24 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.

25 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 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

26 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

27 26 mil quilômetros, os custos de um sistema de GNL tornam-se compatíveis com os de transporte em gasodutos 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 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,

28 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 m 3 de armazenagem, para navios de 135 mil m 3 ), 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

29 28 Tóquio, capaz de armazenar 2,7 milhões m 3, 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.

30 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

31 30 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.

32 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 Gasodutos- Virtuais 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

33 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.

34 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

35 34 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 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 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 SO 2 e com a menor taxa de emissão de NO 2 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 CO 2 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

36 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.

37 36 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.

38 37 REFERÊNCIAS BALLOU, Ronald H. Logística empresarial: transporte, administração de materiais, distribuição física. 1. Ed. São Paulo: Atlas, CARDOSO, Luiz Cláudio dos Santos. Logística do Petróleo - Transporte e Armazenamento. 1. Ed. Rio de Janeiro: Interciência, Companhia Distribuidora de Gás do RJ CEG [documentos interno]. Rio de Janeiro, Recebidos em agosto / setembro / outubro GASENERGIA. Artigos diversos. Rio de Janeiro, Disponível em: < >. Acessos em setembro / 2009 Gás Natural São Paulo Sul S.A. Política Meio Ambiental. Sorocaba/SP. Disponível em: < Acesso em: setembro / MARTINEZ, José António; ABREU, Parcy Louzada de. Gás Natural: o combustível do novo milênio. Porto Alegre: Plural Comunicação, 2003

39 38 PARAÍBA (Estado). Companhia Paraibana de Gás PBGAS. Paraíba, Disponível em: < 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, 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, THOMAS, José Eduardo. Fundamentos de Engenharia de Petróleo. 2. Ed. Rio de Janeiro: