A CONFIABILIDADE NO PROJETO DE ESTAÇÕES DE MEDIÇÃO E REDUÇÃO DE PRESSÃO PARA GÁS NATURAL

Transcrição

1 A CONFIABILIDADE NO PROJETO DE ESTAÇÕES DE MEDIÇÃO E REDUÇÃO DE PRESSÃO PARA GÁS NATURAL Julio Cézr Almeid1, 2; Guilherme Cmrgo Mcieski3, Edurdo Pnek4 1 Compnhi Prnense Gás COMPAGAS, Gerênci Operções j.cezr@compgs.com Universid Ferl do Prná - UFPR, Deprtmento Engenhri Mecânic j.cezr@ufpr 3 Compnhi Prnense Gás COMPAGAS, Gerênci Engenhri guilherme.mcieski@compgs.com 4 Compnhi Prnense Gás COMPAGAS, Gerênci Operções edurdo.pnek@compgs.com 2 RESUMO O presente rtigo discute plicção dos conceitos d confibilid no processo projeto estções redução e medição pressão gás nturl, s quis são convencionlmente utilizds em res distribuição gás nturl cnlizdo. Estudos st nturez necessitm do histórico flhs dos componentes e cessórios envolvidos, motivo pelo qul o referido trblho é ncordo em prâmetros e ddos opercionis d COMPAGAS empres responsável pel distribuição gás nturl no Estdo do Prná e que contempl, n tulid, um mlh proximd 700 km extensão. Consirndo proposição txs flhs constntes, ou mis especificmente o uso d distribuição exponencil, se fz um nálise d confibilid estimd ds referids estções, objetivndo fornecer o leitor um visão gerl no contexto do projeto e té mesmo d mnutenção sses dispositivos. Plvrs-chve: confibilid, res distribuição gás nturl, COMPAGAS. 1. INTRODUÇÃO sistem medição do gás, cujo objetivo é O objetivo ste rtigo é enftizr computr o consumo volumétrico gás pr plicção dos conceitos d confibilid no um termindo consumidor finl. Com isso processo projeto estções medição e e como s mlhs distribuição são redução pressão (EMRPs) e estções normlmente disposts o longo rodovis, redução mbs venids e rus um termind região ou convencionlmente utilizds em res loclid, po-se firmr que s ERPs são distribuição gás nturl. Tis sistems, locds em locis on se sej redução num contexto gerl, corresponm um loclizd d pressão termindo trecho conjunto equipmentos e dispositivos d mlh em nálise, enqunto que s EMRPs montdos num orm seqüencil, com o são objetivo principl exercer funções consumidores finis, visndo com isso não controle e proteção do sistem distribuição pens redução pressão do sistem pr medinte um redução qud os níveis níveis pressão qudos, como tmbém pressão sejdos. medição finl do gás consumido. pressão (ERPs), No cso ds EMRPs, locds junto à entrd dos Esss po-se stcr presenç dicionl um

2 condições pom ser observds esquemticmente trvés d figur 01. Figur 01 Posição esquemátic ERPs e EMRPs em relção um mlh distribuição gás nturl Visndo vlidr referid propost tubulção projetdos e fbricdos cordo utilizm-se ddos opercionis e histórico com pdrões e especificções ditdos em flhs d norms correlts sobre o ssunto. A figur 2 pel present o fluxogrm um EMRP típic, distribuição gás nturl no Estdo do com dois trmos, utilizd ns mlhs Prná, sul do Brsil. A COMPAGAS tém, distribuição d COMPAGAS. Um estção tulmente, um re distribuição d ste tipo po, em virtu do espço orm 700 km extensão, operndo em consirdo e d vzão máxim envolvid, pressões nominis 35, 17, 7 e 4 br, e presentr vrições qunto su disposição tenndo clientes dos segmentos industril, físic comercil, resincil, utomotivo e necessrimente, mtéri-prim. configurção em gerl. d COMPAGAS, re empres distribuição responsável e/ou tmnho, em ms relção não su Notr que pr o cso um ERP, 2. CONCEPÇAO DAS ESTAÇÕES DE vlem os mesmos componentes e cessórios, MEDIÇÃO E REDUÇÃO DE PRESSÃO exceto pel eliminção do medidor vzão e Um EMRP correspon um d plc limitdor vzão. conjunto cessórios e componentes

3 3. O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DA COMPAGAS Um sistem distribuição gás nturl cnlizdo normlmente é composto por trechos tubulções e mis cessórios que recebendo o gás dos gsodutos trnsmissão trvés dos pontos entreg, permitem su distribuição té os consumidores finis. Pr o cso específico d COMPAGAS, qul não difere form significtiv ds mis empress distribuidors gás do Brsil, tem-se s linhs principis ou linhs lt pressão que operm 35 br e/ou 17 br; s linhs lteris ou linhs médi e bix pressão que operm 7 br e 4 br, respectivmente; e s linhs distribuição finl, s quis tmbém operm em pressões 4 br, ms presentm Figur 2 Fluxogrm típico um EMRP pdrão COMPAGAS um configurção corrênci dos diferencid menores diâmetros em tubulções envolvidos pr fornecimento os 01 - válvul bloqueio mnul; 02 - indicdor pressão (PI); 03 - filtro linh tipo cesto; 04 - válvul bloqueio utomático (XV); 05 - válvul reguldor pressão (PCV); 06 - válvul livio pressão (PSV); 07 - medidor vzão com equipmento corretor vzão; 08 - válvul retenção; 09 - figur oito; e 10 - plc limitdor vzão. consumidores. A figur 3 tem por objetivo ilizr ess concepção. Ao longo sss mlhs, existem ind diversos cessórios e componentes dicionis com objetivos bem finidos, entre s quis se pom stcr s válvuls bloqueio rmis e clientes, os sistems terrmento e proteção ctódic, o sistem odorizção d mlh, lém evintemente, ds ERPs e EMRPs, objeto principl do presente estudo.

4 5. METODOLOGIA A MATRIZ GRAU DE CRITICIDADE Nem todo dispositivo formdo por um conjunto componentes present um mesmo nível criticid, ddo que termindo item po presentr diverss funções requerids, s quis não presentm evintemente mesm importânci pr o conjunto globl. Determindos itens pom Figur 3 Esquem do sistem ser clssificdos como críticos, enqunto que distribuição gás nturl cnlizdo d outros como redundntes ou ocsionis. COMPAGAS Nesse contexto, sugere-se utilizção um ferrment complementr, signd como 4. ANÁLISE DE FALHAS Flh é um conceito fundmentl qundo se trblh com confibilid. Segundo Sivini [2006], flh é diminuição totl ou prcil d cpcid sempenho um sistem. Po tmbém ser finid como o término d cpcid um item sempenhr um função requerid. mtriz criticid, prtir d qul é possível tribuir-se vlores (Crit) pr cd tipo flh pssível ocorrênci. Tis vlores form tribuídos form dptd, prtir ds proposts Ako [1996] n form: C rit F1. F2. F3. F4 Pr o cso ds estções do tipo ERP (01) ou EMRP se fz um nálise qulittiv dos principis tipos flhs que possm vir on os termos F1 à F4 corresponm os ocorrer em cd um dos cessórios ou prâmetros influênci consirdos. componentes presentes nesss estções. Esse Conjuntmente à tbel 1, intificm- levntmento é corrente do histórico ds se os grus criticid clculdos prtir flhs (bnco ddos) ocorrids o longo d equção (01) pr cd tipo flh dos últimos z nos em equipmentos st vinculd os principis componentes d nturez estção. n COMPAGAS. resultdos. mlh distribuição d A tbel 1 present esses Destc-se ind que vlorção tribuíd pr s flhs tmbém corre d experiênci dquirid o longo dos últimos

5 nos operção e mnutenção d re Crit 3,5 criticid ceitável distribuição d COMPAGAS. F1 influênci provocd pel flh, sendo: 6. CONFIABILIDADE O contexto d confibilid está 5,0 Flh com perd totl Flh com perd consirável Flh com perd função diretmente ssocido um constnte procur pel redução d probbilid F2 brngênci d influênci exercid sobre o sistem, sendo: flhs com um corresponnte diminuição custos. Segundo ABNT NBR 5462 [1994], confibilid um item Dus ou mis influêncis grves Um influênci grve sempenhr form qud o seu Influênci não muito grve propósito especificdo, por um termindo correspon F3 freqüênci (estimd) d ocorrênci d flh, sendo: período à su tempo probbilid e sob condições corrênci d nturez preterminds. Alt possibilid ocorrênci Possibilid norml ocorrênci probbilístic do problem, um termind Pequen possibilid ocorrênci distribuição Em probbilid ve ser F4 dificuld n prevenção d flh, seleciond pr cd estudo cso em sendo: específico. Sistems mecânicos em gerl são, 2,5 Prevenção pouco provável Prevenção possível Fácil prevenção entretnto, melhor representdos no estudo d confibilid medinte o uso d distribuição Weibull ou d distribuição exponencil, sendo ess últim mis simplificd em corrênci consirr um tx flhs Como referênci, consirou-se ind seguinte escl pr vlorção d ( ) constnte pr os elementos envolvidos. Tl proposição, por fcilitr em muito o criticid: equcionmento mtemático do problem, é Crit > 12 criticid centud; utilizd 12 Crit < 8,0 criticid mord; como referênci no presente trblho. 8,0 Crit < 3,5 criticid norml; e

6 F2 F3 F4 Crit Hste emperrd Não fechmento integrl d esfer Pssgem gás pós fechmento d válvul 4,5 Não brir pós o fechmento 3,38 Vzmento pel hste Vzmento pel gxet Filtro tipo cesto Item Entupimento 1 Rompimento d mlh do elemento filtrnte 1 Vzmento entre tmp e o corpo do filtro Abertur sem vrição pressão n linh 6,0 Pssgem gás pelo respiro d tmp 2,25 Pssgem diret do gás 4,5 Desclibrção n pressão juste (mol/piloto) 2,5 15,0 Fechmento for do set regulgem 2,5 22,5 Não funcionmento com vrição pressão 5,0 16,88 Fechmento inqudo 4,5 Pssgem do gás pós cionmento d XV Pssgem gás pelo respiro d tmp Desclibrção n pressão juste (mol/piloto) 2,5 15,0 Desclibrção no piloto 10,13 Vzão insuficiente n entrd do piloto Aumento pressão à jusnte d PCV 13,5 Fechmento d válvul 5,0 22,5 Válvul reguldor pressão (PCV) Válvul bloqueio F1 Válvul bloqueio Válvul lívio utomático (XV) pressão (PSV) Tbel 1 Tipos flhs dos principis componentes EMRPs e ERPs Tipo flh

7 Medidor com eletrocorretor Su Trvmento do inx 2,5 11,25 Trnsmissão mgnétic trvd 10,13 Trvmento do medidor 5,0 22,5 Dnos mecânicos Flt precisão ns medições 10,13 Erros medição 6,75 função confibilid (R(t)) correspon à relção: quis os sistems estão combindos em série ou em prlelo, crcterizndo com isso os chmdos sistems mistos ou sistems em (02) R (t ) e t série-prlelo. Um sistem em série com n componentes present um conexão 6.1. Sistems série-prlelo form que flh qulquer componente Segundo Foglitto [2009], sistem é todo conjunto interconectdos segundo componentes um conjunto funções form confiável. contexto, 2 (03) n Pr um sistem em prlelo, com n componentes, todos os componentes vem flhr pr que o sistem flhe, fvorecendo estudo confibilid finl do sistem. Assim: relizdo 1 componentes do sistem vem fzer prte do ser finição R(t ) e t. e t... e t. quis Mtemticmente, tem-se: concepção pretermind, form relizr um Nesse individul resulte n flh todo o sistem. torn-se ftor fundmentl pr obtenção resultdos stisftórios em termos confibilid. Evintemente tmbém que o nível tlhe representção do sistem pen ds informções disponíveis em relção às txs flhs dos componentes individuis, o que tmbém po servir bse pr justificr um bnco ddos corresponnte. As representções utilizds no presente trblho contemplm situções ns R (t ) 1 1 e t... 1 e t. (04) 1 n 7. MODELO MATEMÁTICO - EMRPs A prtir ds estções pdronizds d COMPAGAS, efetivou-se um nálise tlhd ds mesms visndo à obtenção digrms blocos e seus corresponntes molos mtemáticos. Num primeir nálise, se consirou pens os componentes

8 e cessórios que obtiverm grus com: criticid mordo ou crítico (Ccrit > 8,0), RT 1 R3 ( R456 ) R7 RT 2 R3 ( R456 ) ddo que s mis situções presentm um R456 1 (1 R4 R5 )(1 R6 ) influênci supostmente pequen pr o sistem, mesmo no cso eventuis flhs. O digrm blocos d figur 4 De form similr, o digrm ilustr o molo senvolvido pr o cso blocos corresponnte um ERP po ser um estção tipo EMRP, tomndo por crido prtir d simples eliminção do referênci os componentes nteriormente medidor vzão com equipmento eletro- scritos e n propost criticid tomd correção. por referênci. 8. Sendo: TAXAS DE FALHAS DE COMPONENTES 3 - filtro linh tipo cesto; Pr qulquer que sej distribuição 4 - válvul bloqueio utomático (XV); consird 5 - válvul reguldor pressão (PCV); distribuição exponencil ser reltivmente 6 - válvul livio pressão (PSV); simples, 7 - medidor vzão com equipmento conhecimento ds txs flhs individuis corretor vzão. todos os componentes contempldos no sistem. no estudo, torn-se e pesr imprescindível d o Tis vlores pom ser obtidos prtir ensios, bncos ddos, históricos flhs e/ou outrs situções similres, não sendo, porém, tão simples serem obtidos pr dispositivos e componentes mecânicos, ddo nturez e complexid ds vriáveis Figur 4 Digrm blocos pr um envolvids, EMRP típic Pdrão COMPAGAS tempertur, como: sobrecrgs, cbmentos superficiis, processos fbricção, montgem, etc. Mtemticmente, cheg-se : REMRP 1 1 RT 1. 1 RT 2 tis Em hvendo, porém, um rzoável (05) período tempo pr os registros e compnhmentos ds flhs ocorrids nos componentes (bnco ddos), é possível

9 consirr que exist credibilid ceitável qunto o uso sses ddos pr intificção A figur 6 ilustr, por exemplo, um ds txs flhs corresponntes. Nesss gráfico d confibilid estimd pr s circunstâncis, mlh distribuição d EMRPs pdrão COMPAGAS consirndo o COMPAGAS por contemplr trechos período um no operção contínu. tubulções com mis quinze nos Evinte que prtir sse tipo nálise operção, tornou-se fonte qud pr o torn-se possível efetivr estudos pr levntmento dos ddos necessários pr o melhori dos respectivos sistems, como prosseguimento do presente estudo. tmbém, pr previsões e progrmções Esses vlores são stcdos, n form tx flhs (consirds supostmente períodos mnutenção qudos pr o equipmento em nálise ou estudo. constntes), n tbel 3. O uso um EMRP com trmo único, por exemplo, fornece resultdos bem Tbel 3 Txs flhs proximds - menos componentes e cessórios ds EMRPs confibilid estimd. Supondo condição pdrão COMPAGAS 5000h funcionmento, por exemplo, se Componente ou Acessório ( )x10-4/h Filtro linh 0,7716 Válvul bloqueio utomátic 0,2120 Válvul reguldor pressão 0,1450 Válvul lívio pressão 0,2320 Medidor (turbin ou rottivo) 0,1120 significtivos no contexto d obtém ptmres n orm 60% em termos confibilid, contr um expecttiv 87% pr o cso d EMRP convencionl com dois trmos Confibilid estimd ds EMRPs pdrão COMPAGAS De posse dos digrms blocos corresponntes às estções pdrão COMPAGAS, como tmbém ds respectivs txs flhs presentds n tbel 3 tornse possível efetivr estimtivs cerc d confibilid esperd pr cd tipo Figur 6 Confibilid estimd pr s EMRPs típics d COMPAGAS equipmento em específico.

10 9. CONCLUSÕES estudo estções redução e medição Os resultdos obtidos monstrm pressão, ms tmbém spertr o interesse que, mesmo form simplificd, os dos leitores qunto plicções st nturez conceitos d confibilid pom fzer prte em sistems equivlentes. d grn miori projetos dos sistems mecânicos em gerl. Dificulds inerentes o tipo distribuição (fdp) ser consird n nálise, como tmbém, cerc ds txs flhs dos componentes envolvidos pom e vem, se for o cso, serem estimds num primeiro momento, tl form que o profissionl envolvido tenh subsídios pr direcionr e melhorr seus estudos subsequentes. A prátic do registro ds flhs ocorrids no trnscorrer termindos períodos operção sses componentes tornr-se-á vlios com o pssr do tempo, fvorecendo em muito s cisões serem tomds futurmente. Especificmente pr o cso d distribuição gás nturl cnlizdo no Brsil, os estudos senvolvidos ind não são significtivos em corrênci não pens ds dimensões ds mlhs existentes, como tmbém do número profissionis técnicos voltdos pr esse mercdo. Com isso, o presente trblho tem por 10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT NBR Confibilid e mntenbilid. Associção Brsileir Norms Técnics, ALMEIDA, J. C. Um metodologi projeto bsed n confibilid plicção à res distribuição gás cnlizdo. 1999, 155p. Dissertção Mestrdo, Universid Ferl Snt Ctrin, Progrm Pós Grdução em Engenhri Mecânic. Florinópolis-SC. AKAO, Y. Introdução o sdobrmento d qulid. Fundção Christino Ottoni, FOGLIATTO, F. S., RIBEIRO, J. L. D. Confibilid e Mnutenção Industril. Cmpus-Elsevier, SIVINI, P. G. L. Desenvolvimento bnco ddos confibilid: um plicção em estções redutors pressão gás nturl. Mestrdo, 2006, 103p. Universid Dissertção Ferl objetivo não pens presentr como Pernmbuco, Progrm Pós Grdução em referid metodologi po ser utilizd no Engenhri Produção. Recife-PE. contexto d plicção d confibilid no