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

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1 1 UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU PROJETO A VEZ DO MESTRE TRANSPORTE DE GÁS NATURAL Por: MIRIA REGINA SILVA FIGUEIREDO Orientador: Prof.: JORGE TADEU VIEIRA LOURENÇO Rio de Janeiro 2010

2 2 UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU PROJETO A VEZ DO MESTRE TRANSPORTE DE GÁS NATURAL

3 3 DEDICATÓRIA Dedico à minha mãe Célia, que sempre me incentivou a continuar, ao meu irmão Nilo Paulo, ao meu namorado André e aos meus queridos amigos colegas de classe, Flávia Bauer de Oliveira, Gelton Campos, Leandra Astulla e Rodolpho Gama.

4 4 AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus, pelo dom da vida, por estar comigo em todos os momentos. Podemos até rejeitar o amor de Deus, mas não podemos impedi-lo de nos amar! (Lutero).

5 5 RESUMO O presente trabalho teve por finalidade analisar a importância da conformidade do gás e os impactos que um gás fora de especificação pode trazer a cadeia logística. Neste trabalho também será destacado o transporte como principal elemento propulsor deste processo e apresentação de dados sobre a história do Gás Natural e seu crescimento no Brasil.

6 6 METODOLOGIA Para a elaboração desta monografia a metodologia adotada foi à pesquisa bibliográfica. Utilizou-se como fonte de consulta livros, trabalhos publicados, artigos de revistas e jornais e publicações eletrônicas que abordaram o tema em análise.

7 7 SUMÁRIO INTRODUÇÃO CAPÍTULO I - ELEMENTO TRASNPORTE TRANSPORTE DE GÁS NATURAL Componentes de um Gasoduto Transportadoras em atividade no Brasil CAPÍTULO II - GÁS NATURAL ESPECIFICAÇÃO DO GÁS NATURAL Especificação do gás natural para transferência Especificação do gás natural para transporte DESVIOS DA QUALIDADE DO GÁS NOS GASODUTOS Tipos de Ocorrência Falha de processamento injeção de gás não conforme Contaminação nos sistemas de compressão carreamento de óleo de máquinas com lubrificação por perdas Contaminação por particulados sólidos Pó Preto e Pó Amarelo Impactos da injeção de contaminantes e/ou gás não conforme nos gasodutos e instalações associadas Principais Causas Apontadas Segurança para o Cliente Final Aspectos Legais e Contratuais Flexibilidade Sanções Impacto na Integridade Recomendações 34

8 8 4. CAPÍTULO III - PRINCIPAIS AÇÕES DEVERES DOS ENVOLVIDOS Processador Carregador Transportador MONITORAMENTO DA QUALIDADE DO GÁS NOS GASODUTOS Estabelece a emissão de dois documentos diários Certificado de Qualidade do Gás Pontos de Recebimento Responsabilidade do Carregador Análise de todas as características da especificação Boletim de Conformidade do Gás Pontos de Recebimento com ocorrência de mistura Pontos de Entrega de vazão superior a 400 mil m³/dia e sujeito a diferentes origens de gás Responsabilidade do Transportador Análise das características principais Itens da Especificação Teor de metano, etano, propano, butano e mais pesados Teor de CO2, O2 e inertes (N2 + CO2) Poder Calorífico Superior Índice de Wobbe Número de Metano Ponto de Orvalho de Hidrocarbonetos Teor de H2S, Enxofre Total 37

9 Ponto de Orvalho de Água AÇÕES MITIGADORAS PARA MINIMIZAR O IMPACTO NA CADEIA LOGÍSTICA DO GÁS Injeção de gás não conforme por falhas de processamento Contaminação por Óleo Lubrificante Contaminação por Pó Preto Contaminação por Pó Amarelo 38 CONCLUSÃO 39 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 45

10 10 INTRODUÇÃO O gás natural é um combustível fóssil, encontrado na natureza de maneira semelhante ao petróleo - em reservatórios profundos no subsolo - e resulta da degradação anaeróbica da matéria orgânica, podendo estar associado ou não ao petróleo. Sua composição pode variar dependendo do fato do gás estar associado ou não ao óleo, ou de ter sido ou não processado em unidades industriais. A composição básica inclui metano, etano, propano e hidrocarbonetos de maior peso molecular (em menores proporções). Normalmente, ele apresenta baixos teores de contaminantes como nitrogênio, dióxido de carbono, água e compostos de enxofre. O primeiro passo para explorar o gás natural é verificar a existência de bacias sedimentares portadoras de rochas reservatórias ricas na acumulação de hidrocarbonetos, através de testes sísmicos. Caso o resultado das pesquisas seja positivo, dará início a perfuração de um poço pioneiro para comprovar o nível da acumulação. Em seguida, através de testes de formação e perfuração de poços de delimitação, será possível constatar a viabilidade da jazida para fins comerciais. A última etapa é mapeamento do reservatório, que será encaminhado para o setor de produção. Semelhante ao petróleo, o gás natural precisa ser tratado antes de sua comercialização. Com base nos mapas do reservatório, é definida a curva de produção e a infraestrutura necessária para a extração. Assim que o GN (Associado e Não Associado) é retirado de uma jazida, passa por vasos depuradores para separar as partículas líquidas (água e hidrocarbonetos líquidos) e sólidas (pó, produtos de corrosão). Se o nível de resíduos de enxofre estiver em excesso, o gás passa por unidades de dessulfurização. Depois, o gás é transferido para as Unidades de Processamento do Gás Natural (UPGN). Parte do gás natural

11 11 pode ser aproveitado para estimular a recuperação do petróleo através dos métodos de reinjeção de gás. Nas UPGN's, o gás natural passa por algumas etapas até estar pronto para comercialização. Inicialmente, é desidratado para retirar o vapor d'água existente, e em seguida, sofre um processo de absorção com refrigeração ou de turbo expansão, com a finalidade de separar as frações pesadas, atendendo às exigências do mercado e do meio ambiente. O resultado final é a produção de gás natural residual (metano e etano), gás natural liquefeito (propano e butano - também conhecido como gás de cozinha) e C5+ (gasolina natural - transportada para as refinarias para futuro processamento). De acordo com a Lei Nº da Constituição Federal, 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. No estado gasoso, o transporte do gás natural é feito por meio de dutos ou, em casos muito específicos, em cilindros de alta pressão (como GNC - gás natural comprimido). Existem três tipo de gasodutos: os de transporte, os de transferência e os 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. O gás é comprimido em gasodutos na estação inicial de compressão com pressões entre 70 e 150 kgf/cm2, e ao longo do duto a pressão vai diminuindo até atingir valores da ordem de 30 a 40 kgf/cm2 onde é recomprimido e assim pode ser transportado economicamente para grandes distâncias. No estado líquido (como GNL - gás natural liquefeito), pode ser transportado por meio de navios, barcaças e

12 12 caminhões criogênicos, a -160ºC, e seu volume é reduzido em cerca de 600 vezes, facilitando o armazenamento. Nesse caso, para ser utilizado, o gás deve ser revaporizado em equipamentos apropriados. A distribuição é a etapa final do sistema, quando o gás chega ao consumidor, que pode ser residencial, comercial, industrial (como matéria-prima, combustível e redutor siderúrgico) ou automotivo. Nesta fase, o gás já deve estar atendendo a padrões rígidos de especificação e praticamente isento de contaminantes, para não causar problemas aos equipamentos onde será utilizado como combustível ou matéria-prima. Quando necessário, deverá também estar odorizado, para ser detectado facilmente em caso de vazamentos. 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 às 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. Principais usos do Gás Natural: Gás domiciliar - No uso em residências, o gás natural é chamado de "gás domiciliar". É um mercado em franca expansão, especialmente nos grandes centros urbanos de todo País. As companhias distribuidoras estaduais têm planos de grande ampliação de suas redes, e o aumento do consumo de gás domiciliar demanda investimentos expressivos em conversões e em recebimento e adaptações nas residências. Gás veicular - No uso em automóveis, ônibus e caminhões, o gás natural recebe o nome de "gás veicular", oferecendo vantagem no custo por quilômetro rodado. Como é seco,

13 13 o gás natural não provoca resíduos de carbono nas partes internas do motor, aumentando a vida útil do motor e o intervalo de troca de óleo e, do outro, reduz significativamente os custos de manutenção. Indústria - Utilizado como combustível, o gás natural proporciona uma combustão limpa, isenta de agentes poluidores, ideal para processos que exigem a queima em contato direto com o produto final, como, por exemplo, a indústria de cerâmica e a fabricação de vidro e cimento. O gás natural também pode ser utilizado como redutor siderúrgico na fabricação de aço e, de formas variadas, como matéria-prima: na indústria petroquímica, principalmente para a produção de metanol, e na indústria de fertilizantes, para a produção de amônia e uréia. Geração Termelétrica - O Gás Natural também tem grande utilização para a geração de energia, através das Usinas Termelétricas (UTEs), que geram energia elétrica a partir da queima de um combustível (óleo, lenha, gás natural, nuclear etc). A construção de UTE s a gás natural teve grande impulso em 2000, com o lançamento do PPT (Plano Prioritário de Termelétricas) pelo governo federal. No caso das usinas que se utilizam de turbinas a gás, a queima do combustível resulta na liberação de gases quentes que, ao se expandirem dentro da turbina, provocam a rotação de suas paletas, gerando energia. Esse processo é conhecido como ciclo simples. Em conjunto com o processo de Geração Termelétrica de energia, há o processo de Co-geração, que vem a ser a geração simultânea de energia e calor. Os gases liberados da combustão do ciclo simples podem ser aproveitados para a geração de vapor. Ao passarem por uma caldeira recuperadora de vapor (HRSG - Heat Recovery Steam Generator), o calor dos gases aquece a água existente na caldeira, provocando o aparecimento de vapor d 'água. Parte do vapor é resfriado, voltando ao estado líquido, e direcionado de volta ao processo. A parte restante pode ser utilizada na geração de energia elétrica, ou como insumo em outros

14 14 processos, tais como a retificação dos derivados de petróleo. O ciclo combinado é o que proporciona maior eficiência energética a uma termelétrica. Nesse caso, o vapor d água é quase todo voltado para a geração de energia elétrica. A indústria do gás natural nasceu nos Estados Unidos na segunda metade do século XIX, sendo inicialmente utilizado na indústria em substituição ao gás obtido do carvão. O grande impulso da indústria do gás natural decorreu aperfeiçoamento tecnológico da fabricação de tubos sem costura longitudinal e da solda elétrica para a construção de tubulações. Com o término da segunda guerra mundial, foi criada a rede de transporte nacional a partir de dois grandes gasodutos construídos entre o Texas e a Costa Leste. Na década seguinte, praticamente todo o território dos Estados Unidos era abastecido pela rede nacional de distribuição de gás natural. O consumo americano atual é de cerca de 1,6 bilhões de metros cúbicos por dia. A utilização do GN no Brasil era inicialmente para atender as indústrias baianas em 1940 e só em 1997, com a elaboração do Protocolo de Quioto (painel de Mudanças Climáticas), o GN ganhou seu espaço, isto porque suas taxas de emissão de gases de efeito estufa eram bem menores que as fontes de energia concorrentes, como carvão e derivados do petróleo. A sensata e coerente opção de utilizar o gás natural como fonte de energia está calcada no fato de ser um combustível limpo, um produto sem restrições ambientais e que reduz significativamente os índices de poluição. O combustível do futuro, como já está sendo chamado, colabora diretamente para a melhoria da qualidade de vida nas grandes metrópoles. Utilizado como matéria-prima nas indústrias siderúrgica, química, petroquímica e de fertilizantes, o gás natural fornece calor, gera eletricidade e força motriz. Na área de transportes tem a capacidade de substituir o óleo diesel, a gasolina e o álcool, participando assim, direta e indiretamente da vida de toda a população.

15 15 Para a entrega de GN ocorrer de forma eficaz é necessário contar com um sistema eficiente de transporte. Além disso, ele deve estar especificado, segundo as normas da ANP (Agência Nacional do Petróleo), órgão que regula e estabelece a especificação do gás natural, de origem nacional ou importado, a ser comercializado em todo o território nacional. Para garantir a conformidade do GN na cadeia logística fez-se necessário a elaboração de um plano de ação para garantia de entrega de gás especificado capaz de antecipar-se às demandas do crescente mercado, empreendendo esforços que garantam que este crescimento esteja acompanhado da qualidade do produto entregue. A premissa do plano é garantir a entrega de gás especificado, se não atender à qualidade, interrompe-se o fornecimento. Para o bloqueio acontecer é necessário que os todos os agentes do processo funcionem em sincronia. O Processador deve: Identificar e informar ocorrência; Avaliar criticidade; Iniciar redução ou bloqueio, conforme matriz de responsabilidade e procedimentos mútuos de operação. O Carregado dever: Solicitar manutenção da entrega desconforme, se identificar que interrupção provocará impactos ainda maiores; Notificar agentes. O Transportador deve: Promover bloqueio no ponto de recepção do gasoduto, conforme matriz de responsabilidade e procedimentos mútuos de operação;

16 16 sistema. Promover bloqueio nos pontos de entrega, se necessário para manter o controle do A não interrupção do fornecimento pode implicar diversos problemas: Conseqüências para os clientes Chegada de frentes líquidas nos clientes finais implicando em risco de acidentes; Contingência forçada às distribuidoras, que correm para promover cortes seletivos em seus clientes (ex: postos de GNV); Impactos de desempenho e introdução de riscos em processos sensíveis; Aumento da insegurança dos consumidores de gás natural; Impacto direto nos consumidores de GNV formação de hidrato; Conseqüências para o Transportador: Condensação nas instalações do transportador: Risco operacional nas drenagens de condensado não estabilizado; Impacto no sistema de instrumentação; Aceleração do processo de deterioração dos gasodutos e demais equipamentos: Corrosão; Redução da espessura dos dutos; Pó preto; Limitações da capacidade operacional; Conseqüências para a Empresa: Imprevisibilidade das conseqüências sobre os consumidores o condensado vai se acumulando em pontos baixos e se movimenta quando há mudança de regime de consumo;

17 17 Acarreta pagamento de multas e concessão de descontos aos clientes; Descumprimento da Lei-9847 ficando sujeita a autuações e multas (R$ 20 mil a R$ 5 milhões); Coloca a companhia em situação de não conformidade junto à ANP; Impacto nos sistemas de medição para faturamento; Prejuízo da imagem da empresa por vender produto não conforme; Penalidades e danos maiores a imagem da empresa em caso de acidente; Com o monitoramento da qualidade de gás nos gasodutos é possível garantir controle da qualidade do produto transportado, obtenção de parâmetros necessários para a medição da vazão: densidade, fator de compressibilidade (dependentes da composição química) e cálculo do Poder Calorífico Superior (PCS), para fins de conversão em energia e para faturamento. Além desses fatores também é possível estabelece a especificação do gás natural, de origem nacional ou importado, a ser comercializado em todo território nacional. Estabelece a emissão de dois documentos diários: Certificado de Qualidade do Gás: Pontos de Recebimento; Responsabilidade do Carregador; Análise de todas as características da especificação; Boletim de Conformidade do Gás: Pontos de Recebimento com ocorrência de mistura; Pontos de Entrega de vazão superior a 400 mil m³/dia e sujeito a diferentes origens de gás;

18 18 Responsabilidade do Transportador; Análise das características principais; Os itens de especificação do gás natural são: Teor de metano, etano, propano, butano e mais pesados; Teor de CO2, O2 e inertes (N2 + CO2); Poder Calorífico Superior; Índice de Wobbe; Número de Metano; Ponto de Orvalho de Hidrocarbonetos; Teor de H2S, Enxofre Total; Ponto de Orvalho de Água; Considerando que o Gás Desconforme não pode ser disponibilizado no mercado, os termos de referência para os projetos de novas plantas deverão considerar backup e/ou modularização permitindo flexibilidade em caso de falha. É necessário um plano de investimentos para adequação das plantas existentes. Além disso, elaborar um procedimento operacional para bloqueio do gás desconforme junto aos pontos de recebimento com os respectivos planos de contingência. No decorrer deste trabalho, abordaremos a fundo o papel dos gasodutos e a conformidade do GN na cadeia logística.

19 19 CAPÍTULO I ELEMENTO TRASNPORTE O transporte tem evoluído notoriamente propiciando ao ser humanos a superação de distâncias. Antes da Revolução Industrial, os transportes e as comunicações eram obsoletos, porém o avanço na modernidade dos transportes transformou a noção de distância. A diminuição dos custos e a capacidade de transporte permitiram reduzir cada vez mais a relação distância x tempo. O Sistema de transporte objetiva transportar carga, passageiros e serviços. É extremamente relevante analisarmos os gastos logísticos para realizá-lo, pois ele absorve percentuais significativos dos custos logísticos. De acordo com (SARACENI, 2006, p. 8) Somente o profissional que conheça os diversos modais de transporte existentes é capaz de decidir sobre qual o meio mais adequado à movimentação de sua carga. Ao observarmos países desenvolvidos ou em desenvolvimento, notamos a grande influência que o Sistema de Transportes exerce como fator de: possibilidade de aumento da competição no mercado; redução dos custos das mercadorias; garantia da economia de escala de produção. O Sistema de Transportes, ao executar suas atividades, contribui das seguintes formas: Acesso populacional a padrões sociais mais elevados; Disponibilidade de bens para a população; Estabilização nos preços das mercadorias; Concorrência benéfica entre os produtores; Flexibilidade para a localização da Produção.

20 20 Segundo (BALLOU, 2010, p.114) Quando não existe um bom sistema de transporte, a extensão do mercado fica limitada às cercanias do local de produção. A menos que os custos de produção sejam muito menores que num segundo ponto de produção, a ponto de a diferença desses custos contrabalançar os custos de transporte para servir o segundo mercado, não há grande margem para competição de mercado ocorrer. Entretanto com melhores serviços de transporte, os custos de produtos postos em mercado mais distantes podem ser competitivos com aqueles de outros produtores que vendem nos mesmos mercados. É preciso ter uma visão sistêmica, envolvendo conhecimento e planejamento para organizar um sistema de transporte. Será feita a escolha de um serviço oferecido ou a seleção de um modal considerando características do serviço. 2.1 TRANSPORTE DE GÁS NATURAL O transporte de gás natural pode ser feito na forma liquefeita ou gasosa. A forma mais utilizada é por meio de gasodutos de alta pressão, comprimido a 120kgf/cm 2 Para (MAIA; SANTOS; VAZ, 2008, p.89) Em casos muito específicos, o gás natural pode ser transportado em cilindros de alta pressão. Esse sistema é chamado de transporte de Gás Natural Comprimido (GNC) e se aplica a pequenos volumes movimentados a curtas distâncias (por meio de caminhões-feixe) ou volumes maiores com a utilização de cilindros embarcados em barcaças ou navios especiais. Para aplicações de movimentação de grandes volumes, em relação a grandes distâncias entre produtores e consumidores, existe também a possibilidade de transporte marítimo de gás natural na fase líquida. No estado líquido (Gás Natural Liquefeito GNL), o gás tem seu volume reduzido em cerca de 600 vezes, podendo ser transportado mais facilmente por meio de navios, barcaças ou caminhões criogênicos, a uma temperatura de -160 C. Nesse caso, para ser utilizado, o gás deve ser novamente vaporizado em equipamentos apropriados.

21 21 De acordo com a Agência Nacional do Petróleo - ANP, 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 Componentes de um Gasoduto (SALGADO, 2007, p.34-36) já havia destacado a importância do transporte via gasoduto e seus componentes: O transporte do GN por gasoduto é o meio mais conveniente para realizar o abastecimento ininterrupto de gás natural GN através da distribuição aos consumidores finais. Os sistemas de transporte de gás por duto envolvem os seguintes segmentos principais: A Rede de Tubulação, formada por peças cilíndricas de aço ou de polietileno, que são interconectadas entre si. A seção dos dutos é projetada para atender o fluxo do gás, e a espessura da parede para suportar a pressão de operação e os demais esforços solicitantes sobre o mesmo. Como a tubulação é o componente de maior custo do sistema, são estudados soluções com o objetivo de diminuir o consumo deste material. No caso do material ser ferroso, é adicionado um sistema de eletrodos para efetuar a proteção galvânica, e assim evitar a ocorrência de corrosão, e também com este propósito, e para diminuir o atrito do gás com a parede interna do duto, é colocado s1-obre a mesma uma tinta epoxy. Ao longo do gasoduto há válvulas de bloqueio automático, para manutenção preventiva e isolar trechos no caso de ruptura. A Estação de Compressão é necessária no transporte por dutos, para manter o nível de pressão pré-estabelecido e compensar as perdas de carga causadas pelo consumo e pelo atrito do GN com o próprio duto. Por isso são alocados sistemas de compressão por turbinas a gás ou motores elétricos ao longo da rede. A Estação de Redução de Pressão e de Medição está composta por válvulas de redução de pressão, de bloqueio automático e/ou alívio de pressão. Esse tipo de estação é instalada em cada ponto de entrega com o objetivo de adequar a pressão para o uso. Os medidores de vazão também

22 22 servem para registrar o GN consumido. Os medidores de vazão existentes no mercado são do tipo turbina, placa de orifício e ultra-sônicos. O Sistema de Supervisão e Controle pode ser relativamente simples ou complexo, ou seja, as informações das grandezas monitoradas e os acionamentos dos comandos podem ser disponíveis somente no local, ou serem também à distância, como os sistemas SCADA, que além de telesupervisionar a rede, possibilita interferir em sua configuração através de comandos acionados remotamente Transportadoras em atividade no Brasil TRANSPETRO: Criada em 12 de junho de 1998, a Petrobras Transporte S. A. Transpetro atua nas áreas de transporte marítimo, dutoviário e na operação de terminais de petróleo e derivados. Entre suas atividades previstas estão os serviços de transporte e armazenamento de combustíveis através de dutos, terminais e embarcações, bem como a construção e operação destas instalações. TSB: Criada em 23 de março de 1999, a Transportadora Sulbrasileira de Gás - TSB é o consórcio responsável pela construção e administração do Gasoduto Uruguaiana-Porto Alegre, com 615 km de extensão. Seu principal objetivo é suprir a necessidade de gás natural do Estado do Rio Grande do Sul e interligar os sistemas de gasoduto do Brasil, Argentina e Bolívia, beneficiando também as regiões Sul e Sudeste do território nacional. TBG: Constituída em 18 de abril de 1997, a Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia- Brasil S/A - TBG é a responsável pela administração nacional do Gasbol, o maior da América Latina, com km de extensão em solo brasileiro e 557km, na Bolívia. O principal objetivo é transportar o gás natural da Bolívia para os Estados do Mato

23 23 Grosso do Sul, São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, beneficiando indiretamente Rio de Janeiro e Minas Gerais.

24 24 CAPÍTULO II GÁS NATURAL Para (MAIA; SANTOS; VAZ, 2008, p.15) O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos que existe na fase gasosa ou em solução no óleo, nas condições de reservatório, que permanece em estado gasoso nas condições atmosféricas de pressão e temperatura. Seu componente principal é o metano. Ele é encontrado em rochas porosas no subsolo, acompanhado sempre por petróleo. De origem fóssil, é formado a partir da decomposição natural da matéria orgânica fóssil (vegetal ou animal) no interior da Terra, por bactérias anaeróbicas, ou por degradação do carvão submetido à alta temperatura e pressão, ou ainda por alteração térmica dos hidrocarbonetos fluidos. Essa matéria orgânica foi submersa a grandes profundidades e, por isto, sua degradação aconteceu fora do contato com o ar, a altas temperatura e pressão ou da alteração térmica dos hidrocarbonetos líquidos. 3.1 ESPECIFICAÇÃO DO GÁS NATURAL Existem duas especificações para o gás natural, a primeira refere-se a garantir a qualidade do gás para transferência entre o sistema de produção e o de processamento de gás, e a segunda refere-se ao atendimento à legislação em vigor que estabelece os requisitos da qualidade do gás para comercialização.

25 Especificação do gás natural para transferência Esta especificação depende somente de requisitos técnicos para transferência entre a unidade produtora e a unidade de processamento, e os requisitos estabelecidos pelo sistema que receberá o gás: Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGN). O gás natural, quando proveniente das instalações de produção, não apresenta a qualidade necessária para que seja utilizado tanto interna como externamente a essas instalações. O condicionamento do gás natural visa seu enquadramento as características necessárias (qualidade requerida) para que sua transferência ocorra no mercado consumidor, sem comprometer a integridade das instalações de produção e dos gasodutos. Entre as principais características consideradas em uma especificação técnica tem-se: ponto de orvalho de hidrocarbonetos; ponto de orvalho da água ou teor de umidade; teor de gás sulfídrico; teor de dióxido de carbono Especificação do gás natural para transporte A especificação do gás natural, para fins de comercialização no Brasil, é estabelecida pela ANP, (ver quadro I: Tabela de especificação do Gás Natural (1)). A Resolução ANP n 16, de 17 de junho de 2008, estabelece a especificação do gás natural, de origem nacional ou importado, a ser comercializado em todo o território nacional. No seu conteúdo está previsto o envio de dados de análise da qualidade do gás natural realizada tanto pelo carregador como pelo transportador. Conforme previsto no Art. 5, o carregador deve enviar à ANP, até o 15 dia do mês subseqüente àquele a que se referirem os dados enviados, um sumário estatístico dos Certificados de Qualidade. O envio poderá ser

26 26 feito para o endereço eletrônico carregadorgn@anp.gov.br ou por expedição de mídia eletrônica transportável em correspondência registrada para o edifício sede da ANP com atenção à Superintendência de Biocombustíveis e de Qualidade de Produtos (SBQ). Ainda com respeito a informações, de acordo com o Art. 9, tanto o carregador quanto o transportador deverão manter sob sua guarda os Certificados de Qualidade e Boletins de Conformidade, respectivamente, pelo prazo mínimo de doze meses a contar da data de emissão, e torná-los disponíveis à ANP sempre que solicitados. Quadro I: Tabela de especificação do Gás Natural (extração, ANP, 2010). CARACTERÍSTI CA Poder calorífico superior (4) Índice de Wobbe (5) Número de metano, mín. (6) UNIDAD E LIMITE (2) (3) Norte kj/ m³ a kwh/m³ 9,47 a 10,67 kj/m³ a anota r (3) Nordes te Centr o- Oeste, Sudest e e Sul NBR a ,72 a 11, a MÉTODO AST M D ISO Metano, min. % mol. 68,0 85, Etano, Max. % mol. 12,0 12, Propano, Max. % mol. 3,0 6,

27 27 Butanos e mais pesados, Max. % mol. 1,5 3, Oxigênio, máx. (7) % mol. 0,8 0, Inertes (N2+CO2), Max. % mol. 18,0 8,0 6, CO2, máx. % mol. 3, Enxofre Total, máx. (8) Gás Sulfídrico (H2S), Max. Ponto de orvalho de água a 1atm, máx. (9) Ponto de orvalho de hidrocarbonetos a 4,5 MPa, máx. (10) Mercúrio, (11) máx. MG/m MG/m ºC ºC µg/m³ anota r DESVIOS DA QUALIDADE DO GÁS NOS GASODUTOS A alta qualidade do gás natural como energético é decorrente de suas propriedades químicas e físicas. Como o produto comercial é limpo de impurezas e com baixo índice de compostos sulfurosos os gases resultantes de sua combustão podem entrar em contato direto

28 28 com produtos e processos sem contaminá-los e a evacuação dos gases de exaustão pode ser realizada com o máximo aproveitamento do calor (temperaturas em torno de 100 ºC) sem o risco de formação de ácidos e a conseqüente corrosão dos trocadores de calor e das chaminés. Por outro lado, seu estado gasoso propicia um nível de controle nos processos de combustão que permite garantir a elevada qualidade de produtos e processos mais sofisticados. Em alguns casos particulares a promoção de uma atmosfera oxidante ou redutora (sem oxigênio livre) no ambiente de processos é desejada e a aplicação de uma chama oxidante e redutora a gás atende à necessidade. Conseqüências ao Cliente: Possibilidade de condensação ou chegada de frentes líquidas em suas instalações (Risco de acidentes); Contingência forçada às distribuidoras, que correm para promover cortes seletivos em seus clientes (ex: postos de GNV); Impactos de desempenho e introdução de riscos em processos sensíveis. Aumento da insegurança dos consumidores que, entre outros motivos, optaram pelo gás natural pela sua imagem de combustível limpo e seguro. Conseqüências ao Transportador: Possibilidade de condensação nas instalações do transportador. Aceleração do processo de deterioração dos gasodutos e demais equipamentos (corrosão, redução da espessura dos dutos, pó preto e limitações da capacidade operacional) Conseqüências à Empresa Responsável:

29 29 Gera dificuldades em estimar as conseqüências e informá-las ao mercado, que nesse momento deseja ter informações precisas. Acarreta pagamento de multas e concessão de descontos aos clientes. Coloca a companhia em situação de desconformidade junto à ANP, ficando sujeita a autuações e multas (R$ 20 mil a R$ 5 milhões). Pode prejudicar os sistemas de medição para faturamento. Atualmente o gás comercializado atende em boa parte do tempo a especificação, mas com base nas ocorrências de líquidos e suas conseqüências nos Sistemas de Transporte e com base nas reclamações dos clientes, pode-se afirmar que ainda há uma expressiva ocorrência de gás não conforme Tipos de Ocorrência Falha de processamento injeção de gás não conforme: Contaminação nos sistemas de compressão carreamento de óleo de máquinas com lubrificação por perdas Contaminação por particulados sólidos Pó Preto e Pó Amarelo O pó preto consiste principalmente de carepas de laminação, resíduos de solda e outros produtos de corrosão que foram formados durante as fases de construção e comissionamento dos dutos. Carepas de laminação e resíduos de solda consistem principalmente de magnetita e ferro. Estes materiais estão em contato elétrico condutivo um com o outro, onde o ferro elementar está polarizado anodicamente. O pó preto é um possível indicador de desgaste dos dutos, também traz risco à operação pelo travamento de válvulas, aumento da demanda de manutenção rotineira,

30 30 desgaste de equipamentos, e pode ser inflamável caso contenha sulfeto de ferro, aumentando o risco de acidentes por ocasião de passagem pig. Para evitar ou minimizar a formação de pó preto é de grande importância que água livre ou gás úmido não sejam introduzidos no gasoduto. É necessário que a introdução de gás não desidratado nos gasodutos não ocorra em caso de falha de processamento. É importante também realizar monitoramento online do ponto de orvalho de água na entrada dos gasodutos. O problema de deposição de enxofre é um fenômeno recente nos gasodutos. Nos últimos 10 anos, este processo de formação e deposição do enxofre começou a exigir mais atenção e observação. No transporte do gás natural podem ser encontradas variadas substâncias nos dutos sob a forma líquida, gasosa ou sólida, nas condições operacionais dos dutos, essas impurezas estão geralmente presentes em quantidades pequenas. As impurezas mais comuns de serem encontradas na composição do gás natural são: o sulfeto de hidrogênio, a água (na forma de vapor), o sulfeto de carbonila, aromáticos (ex: benzeno), e mercaptanas. A formação de enxofre pode ocorrer tanto por reações químicas como por processo de sublimação, ou seja, o enxofre presente na forma gasosa é convertido para sua forma sólida por um mecanismo específico ou por uma série de mecanismos ao longo do duto. O aparecimento do enxofre elementar no sistema de transporte de gás natural demonstrou ser um processo que tem o potencial de causar sérios impactos na continuidade da operação e na segurança de sistemas de alta pressão no suprimento de gás para todos os consumidores. Foi observado que a presença do enxofre elementar vem crescendo nas malhas de transporte de gás natural. Esse aumento pode ser explicado por dois principais fatores:

31 31 O aumento da pressão operacional nos dutos, necessitando de maior queda de pressão nos pontos de entrega; Uma maior quantidade de manifestações do problema da deposição de enxofre pelos clientes. A formação e a presença do enxofre elementar no gás natural podem trazer sérias conseqüências na produção do gás, no processamento, e no transporte. As conseqüências da presença do enxofre elementar podem ir desde uma perturbação nos valores de medição obtidos até a interrupção completa de suprimento de gás ou falha de equipamentos. Pode-se minimizar o problema controlando a redução de pressão e assegurando o menor índice de presença de contaminantes. Para a temperatura, é recomendável mantê-la alta e para minimizar a variação de pressão é proposto usar dois estágios de redução de pressão. Como o mecanismo de formação do pó amarelo ainda não é dominado, antes de executar qualquer ação, é recomendado diminuir o período entre inspeções de válvulas nos locais onde o pó amarelo já foi identificado Impactos da injeção de contaminantes e/ou gás não conforme nos gasodutos e instalações associadas Transporte de produto não conforme; Formação de meio ácido corrosivo (compromete a integridade dos dutos); Bloqueio de linhas, válvulas e equipamentos (risco de interrupção no fornecimento); Comprometimento da segurança operacional Principais Causas Apontadas Primeira: Dependência de energia elétrica das UPGN s é responsável por 70% das parada não programadas;

32 32 Segunda: falta de alternativa de fornecimento nas paradas, programadas ou não, das plantas de processamento. A malha dutoviária nacional é segmentada por regiões, sem redundância de fornecimento ou capacidade de armazenamento, assim, na falha de uma planta: ou se continua o fornecimento com gás não conforme; ou cortar-se o suprimento Segurança para o Cliente Final Expectativa do Mercado Consumidor: receber um combustível ecológico, seguro e limpo. Se o produto apresenta frações condensáveis, líquidos ou pó preto, tem-se uma mudança que pode adicionar riscos ao sistema Aspectos Legais e Contratuais Especificação do Gás Natural: Todos os atores da cadeia do gás - importadores, processadores, comercializadores, transportadores e distribuidores, que operam no País devem observar o disposto na Resolução 16 ANP, quanto à especificação do gás. Estabelece, ainda, que o produto deva ser isento de: poeira, água condensada, odores objetáveis, gomas, elementos formadores de goma, glicóis, 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 Flexibilidade O artigo 2º, parágrafo único da Resolução 16 ANP, flexibiliza a comercialização e o transporte do gás natural não especificado desde que atendas as seguintes condições: Entrega por duto dedicado;

33 33 Acordo entre todas as partes envolvidas; Respeite os limites de emissão estabelecidos pelo órgão ambiental com jurisdição na área. A necessidade de simultaneidade das condições acima inviabiliza a sua aplicação numa Malha de Transporte Sanções A Lei de 1999 estabelece sanções aos infratores das normas que regulam as atividades relativas à indústria do petróleo e abastecimento nacional de combustíveis, considerado de utilidade pública. Art. 3º. A pena de multa será aplicada na ocorrência das infrações e nos limites seguintes: XI - comercializar petróleo, seus derivados básicos e produtos, gás natural e condensado, e álcool etílico combustível com vícios de qualidade ou quantidade, inclusive aqueles decorrentes da disparidade com as indicações constantes do recipiente, da embalagem ou rotulagem, que os tornem impróprios ou inadequados ao consumo a que se destina ou lhes diminuam o valor: Multa - de R$ ,00 (vinte mil reais) a R$ ,00 (cinco milhões de reais Art. 18. Os fornecedores e transportadores de petróleo e seus derivados, de gás natural e condensado, bem assim de álcool etílico combustível, respondem solidariamente pelos vícios de qualidade ou quantidade, inclusive aquelas decorrentes da disparidade com as indicações constantes do recipiente da embalagem ou rotulagem, que os tornem impróprios ou inadequados ao consumo a que se destinam ou lhes diminuam o valor Impacto na Integridade

34 34 Os padrões internacionais de monitoração e controle da corrosão consideram, para uma gasoduto de transporte, uma vida útil superior a 75 anos, devido: Custos e Impactos Ambientais de Implantação de novos dutos; Impactos Ambientais para Abandono de dutos velhos; Aos riscos que dutos corroídos expões às comunidades vizinhas; Confiabilidade e continuidade operacional. Substituições de trechos nos primeiros 30 anos é evidência de má Gestão da Integridade Recomendações Considerando que o gás não conforme não pode ser disponibilizado no mercado: Os Termos de Referência para os projetos de novas Plantas deverão considerar backup e/ou modularização permitindo flexibilidade em caso de falha; É necessário um Plano de Investimentos para adequação das Plantas existentes; Deverá ser elaborado um procedimento operacional para bloqueio do gás não conforme junto aos Pontos de Recebimento com os respectivos Planos de Contingência.

35 35 CAPÍTULO III PRINCIPAIS AÇÕES Elaboração de um plano de garantia da entrega do gás especificado, objetivando estruturar um sistema de garantia de qualidade do gás natural, resultado da implantação do plano de ação para garantia de entrega de gás especificado. A premissa desta ação é garantir a entrega de gás especificado, se não atender à qualidade, interrompe-se o fornecimento. Além da interrupção da entrega de gás, quando necessário, o plano de garantia da entrega do gás especificado também possui outros objetivos: Atingir um novo patamar para o gás natural; Antecipar-se às demandas do crescente mercado, empreendendo esforços que garantam que este crescimento esteja acompanhado da qualidade do produto entregue Analisar investimentos necessários para aumentar a confiabilidade, flexibilidade e segurança das plantas existentes; Elaborar procedimento operacional para bloqueio da entrega do gás não especificado. 4.1 DEVERES DOS ENVOLVIDOS Para que o plano de garantia funcione sem interrupções, torna-se imprescindível a definição dos papéis de cada um dos envolvidos neste processo Processador É papel do processador identificar e informar a ocorrência, avaliar a criticidade e promover o bloqueio, se necessário Carregador É papel do carregador acionar plano de garantia e notificar os agentes.

36 Transportador É papel do transportador promover bloqueio no ponto de recepção do gasoduto e nos pontos de entrega. Tabela 2: Cadeia logística do gás natural (extração ANP, 2010). AN Carregador Estado Produtor Medição Medição Processador Transportador Distribuidor Importador PONTO DE RECEBIMENTO PONTO DE ENTREGA 4.2 MONITORAMENTO DA QUALIDADE DO GÁS NOS GASODUTOS Objetivos principais: Controle da qualidade do produto transportado Obtenção de parâmetros necessários para a medição da vazão: densidade, fator de compressibilidade (dependentes da composição química). Cálculo do Poder Calorífico Superior (PCS), para fins de conversão em energia e para faturamento. Regulamentação: Resolução ANP Nº 16, de 17 de junho de 2008: Estabelece a especificação do gás natural, de origem nacional ou importado, a ser comercializado em todo território nacional Estabelece a emissão de dois documentos diários: Certificado de Qualidade do Gás:

37 Pontos de Recebimento Responsabilidade do Carregador Análise de todas as características da especificação Boletim de Conformidade do Gás: Pontos de Recebimento com ocorrência de mistura Pontos de Entrega de vazão superior a 400 mil m³/dia e sujeito a diferentes origens de gás Responsabilidade do Transportador Análise das características principais Itens da Especificação Teor de metano, etano, propano, butano e mais pesados; Teor de CO2, O2 e inertes (N2 + CO2); Poder Calorífico Superior Índice de Wobbe; Número de Metano; Ponto de Orvalho de Hidrocarbonetos Teor de H2S, Enxofre Total Ponto de Orvalho de Água; 4.3 AÇÕES MITIGADORAS PARA MINIMIZAR O IMPACTO NA CADEIA LOGÍSTICA DO GÁS Injeção de gás não conforme por falhas de processamento Praticar corretamente o Plano de Garantia de Entrega de Gás Especificado.

38 Contaminação por Óleo Lubrificante Utilização de filtros de maior eficiência na descarga de compressores e compressores com selagem a seco Contaminação por Pó Preto Adoção de práticas de engenharia: revestimento interno, filtros nos pontos de entrega, secagem e inertização no comissionamento Contaminação por Pó Amarelo Aumento da freqüência das rotinas de inspeção e limpeza dos reguladores de pressão e realização de testes com aquecedores catalíticos para o gás de acionamento de válvulas.

39 39 CONCLUSÃO Os transportes são parte do sistema empresa e, por isso, estão interligados com os demais, para realizar as atividades de escoamento e auxiliar na distribuição dos produtos. Como representam grande parte dos custos das empresas, os transportes precisam ser estudados com cautela, seus parâmetros devem ser observados para que as firmas não percam seu lucro no fim da cadeia. Isto é algo que na prática ocorre com freqüência, pois parâmetros como peso, fragilidade, dimensão e compatibilidade não são observados e levam a excesso de manuseio, avarias no produto e conseqüente perda de vendas. O gás natural é composto principalmente por metano, com proporções variadas de etano, propano, butano, hidrocarbonetos mais pesados e também CO2, N2, H2S, água, ácido clorídrico, metanol e outras impurezas. Os maiores teores de carbono são encontrados no gás natural não- associado. Gás Natural - Características Gás Natural não Associado Denomina-se gás não associado quando é encontrado sozinho em reservatórios. Gás Natural Associado recebe essa denominação quando é encontrado no mesmo reservatório que o petróleo bruto. O termo associado é usado quando o gás natural é encontrado em reservatórios que contêm proporções significativas de petróleo Características importantes do gás natural são os baixos índices de emissão de poluentes, em comparação a outros combustíveis fósseis, rápida dispersão em caso de vazamentos, os baixos índices de odor e de contaminantes. Ainda, em relação a outros combustíveis fósseis, o gás natural apresenta maior flexibilidade, tanto em termos de transporte como de aproveitamento. Baixo custo, queima limpa e alta disponibilidade. O gás natural é produzido, muitas vezes juntamente com o petróleo, através da extração nas bacias sedimentares da crosta terrestre. Ao chegar à superfície ele é tratado para

40 40 remoção de impurezas, como água e outros gases. A seguir ele é transportado por gasodutos para as zonas de consumo e refino. O gás natural é composto por diversos hidrocarbonetos de variados pesos moleculares. O gás encontra-se em equilíbrio com o óleo na temperatura e pressão do reservatório. Em condições diferentes destas, pode haver formação de uma fase líquida. Normalmente o gás passa por processamento para que sejam removidos os hidrocarbonetos de maior peso molecular (maiores pontos de ebulição), para evitar que se formem líquidos nos gasodutos de transporte. A formação de líquidos nos gasodutos pode facilitar acumulação de contaminantes e aumentar perda de carga e causar erosão em equipamentos como válvulas, compressores e 12 turbinas. O condensado de gás natural ainda apresenta risco à operação por ser um líquido instável, já que é formado em um processo brusco de condensação. Hidrocarbonetos de baixo ponto de ebulição e alta pressão de vapor ficam dissolvidos na fase líquida. Estes, quando drenados dos gasodutos, podem sofrer uma expansão brusca e reagir com oxigênio do ar resultando em explosão. Quando o gás passa por processamento adequado, seu ponto de orvalho sofre grande depressão, ficando bem distante das condições de pressão e temperatura dos dutos de transporte. Desta forma, quando ocorrem falhas no processamento e o gás é alinhado para os gasodutos de transporte, pode haver condensação. Plantas elétricas e algumas indústrias podem utilizar o gás natural diretamente, captado dos gasodutos. Residências e pequenas indústrias adquirem o gás de empresas distribuidoras. As empresas distribuidoras adicionam substância odorante ao gás por medida de segurança, para facilitar a identificação de vazamentos. Ao longo de 98, foram produzidos no País 10,3 bilhões de m3 de gás, 5,1% a mais que em 97. Do volume total produzido no ano passado, 8 bilhões de m3 são de gás não associado

41 41 e 2,3 bilhões de m3 de gás associado. Os campos marítimos foram responsáveis por 64% da produção de gás (6,6 bilhões de m3), enquanto os terrestres responderam por 36% (3,7 bilhões de m3). A reavaliação das reservas de gás feita em 1998 e a ausência de novas descobertas de médio e grande porte levaram as reservas totais de GN a atingir a marca de 409,8 bilhões de m3, com o decréscimo de 5,9% em relação ao volume de 97. Desse total, 225,9 bilhões de m3 (55,1%) referem-se ao volume provado e 183,9 bilhões de m3 (44,9%) à soma das reservas prováveis e possíveis. Com volume de 26,5 bilhões de m3, o campo de Leste de Urucu(AM) lidera a lista dos 20 campos com maiores reservas provadas de gás, onde se concentram 76,9% do volume total. Em seguida, vem o campo de Marlim (Bacia de Campos), que tem 23,7 bilhões m3 de gás. Mais de 50% das reservas totais de gás, ou seja, 205,8 bilhões de m3 estão localizadas na Bacia de Campos e o restante, 49,8%, distribuído nas demais unidades operativas da Petrobras. A maior parte das reservas totais de gás está localizada no offshore, onde se concentram 252,6 bilhões de m3. Grande parte das reservas está localizada em lâmina d'água superior a m. Devido a estas vantagens de ordem econômica, ambiental e de segurança, o consumo de gás natural aumentou significativamente nos últimos anos. E vai crescer ainda mais. Estima-se que o crescimento médio anual entre 2009 e 2013 será de 6%. A participação do gás natural na matriz energética nacional deverá atingir 12% até Vantagens Macroeconômicas: Diversificação da matriz energética; Fontes de importação regional; Disponibilidade ampla, crescente e dispersa;

42 42 Redução do uso do transporte rodo-ferro-hidroviário; Atração de capitais de riscos externos; Melhoria do rendimento energético; Maior competitividade das indústrias; Geração de energia elétrica junto aos centros de consumo; Não exige gasto de energia com o aquecimento para a queima; Aumento da oferta de empregos; Elimina o custo da estocagem; Vantagens Ambientais de Segurança: Não apresenta restrições ambientais; Reduz a emissão de particulados; Redução do desmatamento; Composição química constante, sem compostos pesados; Dispensa a manipulação de produtos químicos perigosos; Elimina o tratamento de efluentes dos produtos da queima; Melhoria da qualidade do ar nas grandes cidades; Baixíssima presença de contaminantes; Não emissão de particulares (cinzas); Não exige tratamento dos gases de combustão; Rápida dispersão de vazamentos; Emprego em veículos automotivos, diminuindo a poluição urbana;