PROJETO RENEST: ARRANJO & TUBULAÇÃO

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1 Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Mecânica Coordenadoria de Estágio do Curso de Engenharia Mecânica CEP Florianópolis SC - BRASIL estagio@emc.ufsc.br RELATÓRIO DE ESTÁGIO 2/3 (segundo de três) Período: 25/09/2008 a 31/10/2008 PROJETO RENEST: ARRANJO & TUBULAÇÃO chemtech - A Siemens Company Nome do aluno: Agaci Junio Lavor Pereira Nome do supervisor: Cesar Augustus Coelho Tavares Professor orientador: Antonio Carlos Ribeiro Nogueira Rio de Janeiro, 31 de outubro de 2008.

2 CONTEÚDO 1. INTRODUÇÃO DISPOSIÇÃO DAS CONSTRUÇÕES EM UMA INSTALAÇÃO INDUSTRIAL (Layout) SEQÜÊNCIA DAS ETAPAS PARA ESTUDO DO LAY-OUT Listagem das atividades básicas Cálculo das áreas para cada atividade Diagrama de bloco de circulação de materiais Direções ortogonais básicas Disposição geral das áreas Traçado de ruas para subdivisão de áreas Faixa de passagem de tubulações Fixação dos níveis de projeto DISPOSIÇÃO DENTRO DAS ÁREAS DE PROCESSO Recomendações para disposição dos equipamentos Cotas de elevação dos equipamentos Faixa de tráfego e de passagem das tubulações Distâncias, larguras e alturas recomendadas Facilidade para montagem, operação e manutenção Drenagem Unidades a céu aberto ou dentro de prédios Alocação do projeto Renest Discussões e Considerações Finais Bibliografias e Referências

3 1. INTRODUÇÃO O projeto Renest utiliza o software PDMS que é um sistema com ambiente totalmente integrado, que permite o gerenciamento automático tanto da parte gráfica do projeto quanto dos dados. Por se tratar de uma base de dados centralizada, possibilita que usuários atuem apenas em sua área de interesse, garantindo assim a consistência e integridade de todos os dados do projeto. Em tubulação uma poderosa seleção de ferramentas permite auxiliar na criação, análise e documentação de redes de tubulação logicamente interconectadas. Toda a alocação do projeto está sendo modelada no PDMS, por isso é necessário que se conheça muito bem a seqüência das etapas para o estudo do layout. Com esse intuito este relatório abordará o estudo da disposição das construções em uma instalação industrial e é de fundamental importância para um entendimento macro do projeto. 3

4 2. DISPOSIÇÃO DAS CONSTRUÇÕES EM UMA INSTALAÇÃO INDUSTRIAL (Lay-out) Nas indústrias de processo, onde as interligações dos equipamentos de processo são feitas por tubulações, a disposição das construções e dos equipamentos estão intimamente ligados com o traçado das tubulações. O estudo do layout de uma instalação industrial é uma das etapas mais importantes e decisivas do projeto global SEQÜÊNCIA DAS ETAPAS PARA ESTUDO DO LAY-OUT Listagem das atividades básicas LISTAR, TANTO AS ATIVIDADES-FIM, COMO AS ATIVIDADES DE APOIO: Unidades de processo (quantas forem) Áreas de armazenagem (matéria prima, produtos intermediários e produtos finais) Utilidades: casa de força, subestações elétricas, tratamento de água e de efluentes, torre de resfriamento etc. Áreas de recebimento, de manuseio de matérias primas e de despacho de produtos finais. Oficinas, almoxarifados, laboratórios, casas de controle etc. Escritório e outros prédios administrativos Cálculo das áreas para cada atividade Diagrama de bloco de circulação de materiais Direções ortogonais básicas AS FINALIDADES DAS DIREÇÕES ORTOGONAIS É ORIENTAR: - o traçado das ruas e avenidas - limites de áreas de processamento e de armazenagem - diques, valas de drenagem etc. - o alinhamento de prédios e bases de equipamentos - o traçado das tubulações horizontais 4

5 Planta de Arranjo Geral. 5

6 Disposição geral das áreas Seguindo as orientações das direções ortogonais e buscando os trajetos mais curtos, faz-se, em função do diagrama de blocos de circulação, a distribuição das áreas no terreno. TUBULAÇÕES QUE DEVEM TER O TRAJETO MAIS CURTO POSSÍVEL: Fluxos de grande vazão Fluxos de alta pressão e/ou altas temperaturas Tubos de materiais de alto custo NAS DISPOSIÇÃO DAS ÁREAS TAMBÉM DEVE SER CONSIDERADO: Natureza do subsolo do terreno. Topografia do terreno Locais de abastecimento de água e de despejo de água e outros efluentes Local de abastecimento de energia elétrica Direção dos ventos predominantes Traçado de ruas para subdivisão de áreas Deve-se procurar garantir que qualquer ponto do terreno tenha Sempre dois caminhos de acesso (evitar bloqueio em caso de acidente) Faixa de passagem de tubulações Podem ser: Em trincheiras (pipe-way tubovias) Elevadas (pipe-rack pontes de tubulação) Devem ser paralelas e adjacentes às ruas Fixação dos níveis de projeto FATORES QUE INTERFEREM Terraplanagem (minimizar os movimentos de terra e compensar os aterros com cortes cota econômica) Drenagem das águas pluviais Necessidades das linhas de sucção de bombas 6

7 2.2. DISPOSIÇÃO DENTRO DAS ÁREAS DE PROCESSO A disposição dos equipamentos dentro da unidade de processo deve estar de acordo com a seqüência de fluxo da instalação Recomendações para disposição dos equipamentos 1. Dispor as máquinas e equipamentos em linhas paralelas. 2. Colocar os equipamentos de grande porte na parte central da área de processo. 3. Para diminuir o comprimento das tubulações, aproximar os equipamentos interligados, mas não esquecer a flexibilidade das tubulações. 4. Os equipamentos de grande risco potencial (como é o caso de fornos) devem ficar sempre no limite da área e longe dos outros equipamentos. 5. As bombas são dispostas em filas às margens das pontes de tubulação, onde fique garantido acesso para montagem e manutenção. 6. Se possível agrupar bombas, compressores e outras máquinas em galpões cobertos. 7. Os permutadores de calor deverão ser colocados próximos às ruas ou passagens, com a saída dos feixes tubulares para fora. 8. As válvulas de controle deverão ficar em locais de fácil acesso Cotas de elevação dos equipamentos Como regra geral todos os equipamentos devem ser colocados na menor cota de elevação possível ELEVAÇÕES MÍNIMAS RECOMENDADAS (em relação ao piso da unidade) Tipo de Equipamento Bombas, turbinas, compressores etc. Altura (m) 0,3 Vasos horizontais diversos 1 a 1,3 Permutadores de calor 1 a 1,5 Torres e vasos verticais 1,2 NADA DEVE HAVER A MENOS DE 0,15m DO PISO, INCLUSIVE DRENOS. 7

8 CASOS QUE OBRIGAM A INSTALAÇÃO DE EQUIPAMENTOS EM BASES ELEVADAS Necessidade de colocar a tubulação de saída do equipamento em suporte elevado. Necessidade de aumentar o valor do NPSH (net positive suction head). Necessidade de escoamento por gravidade. Necessidade de termo-sifão. Planta de Alocação 8

9 ELEVAÇÕES DA PLANTA MOSTRADA NA FOLHA ANTERIOR Vista a partir do limite sul Vista a partir do limite oeste 9

10 Faixa de tráfego e de passagem das tubulações Normalmente, dentro das áreas de processo, as tubulações são organizadas em suportes elevados (ponte de tubulações - pipe-rack ) localizados na parte central da área. As faixas de passagem de tubulações servem também como via de trânsito no interior da área de processo Distâncias, larguras e alturas recomendadas Distâncias, larguras e alturas livres Valores usuais (m) Distâncias mínimas entre: (ver Nota 1) 1. Torres e outros vasos grandes 2,0 a 4,0 2. Trocadores de calor (de parede a parede) 0,75 a 1,0 3. Vasos em geral 1,0 a 2,0 4. Bases de bombas (ver Nota 2) 0,9 a 1,5 5. Fornos até qualquer local sujeito a vazamento 15,0 (min.) 6. Distância livre atrás da tampa desmontável de trocadores de calor 1,2 a 1,5 Vão entre suportes principais de tubulações elevadas 6,0 Larguras livres para tráfego: 1. Embaixo de pontes principais de tubulações elevadas 4,8 a 6,0 2. Idem secundárias 3,0 a 4,0 3. Plataformas e passagens de acesso de pessoas 0,8 a 1,0 Alturas livres para tráfego: 1. Embaixo de pontes principais de tubulações elevadas 4,0 a 5,0 2. Idem secundárias 3,0 a 3,5 3. Acima de plataformas e passagens de acesso de pessoas 2,1 Nota 1 Essas distâncias valem também como distâncias livres mínimas entre um equipamento e uma parede, coluna ou qualquer outro obstáculo. Nota 2 Excetuam-se bombas pequenas, montadas em base única, com acesso livre por dois lados, pelo menos. 10

11 Facilidade para montagem, operação e manutenção Devem ser previstas amplas facilidades para acesso e manobra de caminhões, guindastes e outros aparelhos de levantamento e locomoção. Corte transversal em uma unidade de processo Em frente aos permutadores de calor deverá ser deixado espaço suficiente para retirada dos feixes tubulares Os trocadores de calor com linha de centro superior a 3,5 m acima do piso devem ter um meio permanente (estrutura com calha, monovia etc.) para remoção do feixe tubular 11

12 Devem ter acesso garantido, por meio de escadas ou plataformas quando não forem acessíveis do solo, os seguintes equipamentos: Válvulas de controle ou de segurança. Válvulas de operação manual, de 4 ou maiores, operadas com freqüência. Peças figura 8, de 4 ou maiores. Bocas de visita em geral, situadas a mais de 3,0 m do solo Resfriadores a ar Instrumentos de leitura local e tomadas de amostra Janelas de observação Queimadores e sopradores de fuligem. As plataformas sempre devem ter dois acessos por lados opostos; um dos acessos pode ser uma escada vertical (escada de marinheiro) Drenagem A drenagem é feita por gravidade, com caimentos adequados na pavimentação, conduzindo para caixas ou valas de coletas. Se os fluidos circulantes forem inflamáveis, tóxicos ou perigosos, a drenagem dos despejos e vazamentos deverá ser completamente separada da drenagem pluvial. As áreas onde possam ocorrer despejos ou vazamentos de fluidos perigosos serão circundadas com muretas de contenção Unidades a céu aberto ou dentro de prédios Por motivos econômicos e de segurança a grande maioria das instalações industriais são montadas a céu aberto. 12

13 Alocação do projeto Renest Adminsitração UDA Unidade de Destilação Atmosférica. UCR Unidade de Coqueamento Retardado. HDT-D Unidade de Hidrotratamento de Diesel. HDT-N Unidade de Hidrotratamento de Nafta de Coque. UGH Unidade de Geração de Hidrogênio. URE Unidade de Recuperação de Emxofre. UTAA Unidade de Tratamento de Águas Ácidas. CAFOR e Subestações. Torre de Resfriamento. ETA Estação de Tratamento de Águas. Esferas. Tanques. Interligações (Tubovia). Planta de alocação geral do projeto Renest 13

14 3. Discussões e Considerações Finais É fundamental que se conheça bem os mecanismos para a disposição da construção industrial, entre os vários benefícios destacam-se: otimização do processo, facilidade de manutenção, operação e montagem, economia de material, etc. Concomitantemente ao conhecimento do Layout, o uso do PDMS para a representação 3D do projeto permite uma série de benefícios. Entre eles temos: - Maior consistência dos dados do próprio projeto e das interfaces desse projeto com os projetos parciais, resultando em um produto final com menor margem de erros. - Maior facilidade e velocidade para a realização de revisões no projeto, com maior garantia de consistência nas alterações de todos os dados afetados pela revisão. - Menor prazo para a execução do projeto, devido à redução no tempo de duração de cada uma de suas etapas, bem como devido à maior facilidade de tratamento das interfaces entre os diversos projetos parciais. - Permite uma excelente visualização da instalação antes mesmo de ela existir fisicamente. Essa visualização possibilita a eliminação de eventuais interferências físicas entre os diversos componentes da instalação, bem como a prévia correção de falhas e introdução de melhorias no arranjo de instalação. 14

15 4. Bibliografias e Referências Telles, P. C. S. Tubulações Industriais - Materiais, Projeto e Montagem. Editora LTC, 10ª Edição. Telles, P. C. S. Tabelas & Gráficos. Editora LTC, 6ª Edição. AMERICAN NATIONAL STANDARD INSTITUTE (ANSI). ANSI B Normas Petrobras N-1674C Projeto de Arranjo de Refinaria de Petróleo. N-0076 Materiais de Tubulação para Tubulações de Refino e Transporte. N-0075 Abreviaturas para os Projetos Industriais. NBR Representação de Projetos de Arquitetura. 15