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 [email protected] RELATÓRIO DE ESTÁGIO 1/3 (primeiro de três) Período: 14/07/2008 a 25/09/2007 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, 25 de setembro de 2008.

2 Índice 1. A Empresa O Projeto Renest Área de atuação na Empresa Desenvolvimento Introdução Proposta de atividade Metodologia Atividades realizadas Levantamento de Quantitativos de Projeto: Visão Geral Quantitativos Off-Site tubulação Lista de Materiais Verificação de inconsistências do banco de dados do PDMS Discussões e Considerações Finais Bibliografias e Referências...15

3 1. A Empresa Fundada em 1989 com capital 100% nacional, a Chemtech é uma empresa de consultoria e prestação de serviços em engenharia e TI que alia um profundo conhecimento de processo ao domínio das mais modernas soluções tecnológicas, garantindo ao cliente sempre a melhor solução. A empresa acredita na engenharia nacional e nos profissionais brasileiros e quer, cada vez mais, contribuir para o desenvolvimento sustentável e o crescimento do Brasil. Hoje a Chemtech é líder brasileira no fornecimento de soluções de otimização para as indústrias de processos, atuando em diversos países, como Alemanha, Estados Unidos, Rússia, Japão, Cingapura, Tailândia, Arábia Saudita, França, África do Sul, Canadá e Espanha. Em 2001, passou a fazer parte do grupo Siemens, mantendo sua liderança, padrão mundial de qualidade, marketing share definido, linha de soluções e gestão independente. Tudo isso aliando sua agilidade à solidez do grande grupo econômico Siemens. Em junho de 2008 a Chemtech ganhou o prêmio de Melhor Empresa para se Trabalhar na América Latina; em julho foi reconhecida como melhor empresa para se trabalhar no Brasil TI e Telecom; em agosto foi eleita a melhor empresa para se trabalhar no Rio de Janeiro e conquistou o bicampeonato ao ser eleita pela Revista ÉPOCA a Melhor Empresa para se Trabalhar no Brasil por duas vezes consecutivas ( ). Hoje são mais de 1000 funcionários na Chemtech que contam com uma excelente infra-estrutura espacial e de equipamentos para desenvolvermos de seus trabalhos. Mas nem sempre foi assim. Para chegar até aqui, muitos obstáculos foram superados. E a motivação teve três fios condutores: a vontade de crescer, a certeza de que tudo daria certo e a persistência para não desistir nas primeiras dificuldades. Dessa forma, o que era o sonho de três engenheiros químicos recém-formados pelo IME (Instituto Militar de Engenharia) tornou-se realidade. Foi assim que Rubião, Geraldo e João fundaram em outubro de 1989, dois anos depois de formados, a Chemtech. 1

4 2. O Projeto Renest A Chemtech está participando de um dos maiores projetos de engenharia realizado na história do país, a construção da Refinaria Abreu e Lima (Rnest), em Pernambuco. A Rnest será construída no município de Ipojuca, a 45 km de Recife, no estado de Pernambuco, no Complexo Industrial e Portuário de Suape, onde foram realizados grandes investimentos de infra-estrutura. A obra é uma parceria entre Brasil e Venezuela e será construída numa área total de m² por uma empresa binacional, tendo a Petrobras 60% de participação acionária na empresa. Os 40% restantes serão da estatal venezuelana PDVSA. O empreendimento tem o início da operação prevista para o segundo semestre de 2010 e vai processar mais de 200 mil barris de petróleo por dia (33 milhões de litros). Esta será a primeira unidade no Brasil capaz de refinar 100% de petróleo pesado, que representa cerca de 80% de todo o petróleo produzido no Brasil. Além disso, o óleo pesado custa cerca de quinze dólares a menos que o óleo Brent, padrão de petróleo leve com preço tabelado na Grã-Bretanha, o que garantirá vantagens econômicas consideráveis ao Brasil, já que a refinaria venderá diesel, derivado de maior rentabilidade no país. A Chemtech será responsável pelas fases de FEED (Front-End Engineering Design) e Detalhamento do projeto, além de fornecer assistência técnica à 2

5 construção e montagem da refinaria. A empresa ainda fará a emissão das requisições de compra de equipamentos não-críticos e a elaboração de pareceres técnicos. Hoje são quase 400 funcionários envolvidos diretamente no projeto, ocupando 6 andares do prédio da Chemtech. No ápice, estima-se que cerca de 500 profissionais estarão trabalhando no projeto, que é o maior já realizado na história da empresa. CEMPES Projeto Básico UOP HALDOR TOPSUE Renest Pré-detalhamento (FEED) CHEMTECH Detalhamento CHEMTECH Divisão de trabalho do projeto A equipe do projeto é dividida em diversas disciplinas de engenharia como elétrica, instrumentação, telecom, civil, automação, SMS, mecânica, arranjo & tubulação, segurança, processo, qualidade, planejamento e suprimento, que atuam de forma integrada. O desafio da equipe da Chemtech é identificar inconsistências na documentação dos projetos básicos e elaborar um projeto de pré-detalhamento que possibilite o levantamento mais apurado dos quantitativos de materiais, equipamentos, sistemas e serviços técnicos a serem desenvolvidos nas fases seguintes. O próximo passo será elaborar um projeto 3

6 detalhado para aquisição de equipamentos e de sistemas a serem adquiridos antecipadamente pela Petrobras. 3. Área de atuação na Empresa A área de atuação do estágio é na disciplina de arranjo & tubulação, cuja finalidade é o estudo de arranjo de tubulação; levantamento de materiais; plantas de arranjo e dimensões gerais de "Pipe-racks", estruturas e tubovias; diagramas de cargas de tubulações em pipe-racks, tubovias e estruturas; definição dos sistemas de pintura e do isolamento para todas as tubulações. 4. Desenvolvimento 4.1. Introdução Este trabalho tem por finalidade descrever as principais atividades realizadas durante o estágio curricular, disciplina obrigatória do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina, de acordo com as atividades propostas pela área de atuação, procurando aplicar no ambiente de trabalho tanto os conhecimentos adquiridos na universidade como os adquiridos dentro da própria empresa Proposta de atividade O estagiário trabalhará no projeto Renest na disciplina de Arranjo & Tubulação. O levantamento de quantitativos de materiais como: válvulas, flanges, conexões, tubos, etc.; a elaboração de listas de materiais; a utilização do software PDMS para modelagem de componentes estruturais, equipamentos, linhas de tubulação; elaboração de isométricos e especificação de componentes; fazem parte de suas atividades Metodologia A metodologia utilizada no projeto segue os passos do FEED (Front-End Engineering Design), ou pré-detalhamento que representa um grande avanço em todo o processo. O FEED desenvolve o projeto básico, antes de chegar ao detalhamento e fornece 4

7 uma estimativa mais precisa do valor do empreendimento. De um modo geral o FEED tem os seguintes objetivos: 1. Identificar inconsistências na documentação do projeto básico; 2. Elaborar projeto básico complementar; 3. Elaborar projeto de pré-detalhamento que possibilite o levantamento mais apurado dos quantitativos de materiais, equipamentos, sistemas e serviços técnicos a serem desenvolvidos nas fases seguintes; 4. Elaborar projeto detalhado para aquisição dos equipamentos e de sistemas a serem adquiridos antecipadamente. 5. Atividades realizadas 5.1. Levantamento de Quantitativos de Projeto: Visão Geral Os quantitativos de equipamentos, matérias e serviços devem ser feitos o mais cedo possível. Isso permite uma estimativa mais precisa do valor dos componentes do projeto e a antecipação dos pedidos de compra, que é sempre um processo demorado, principalmente quando esses componentes forem de difícil fornecimento. Os quantitativos são baseados na documentação fornecida no projeto básico e para o projeto RNEST são organizados por unidades que pertencem aos sistemas On- Site e Off-site. Para a disciplina de tubulação o On-Site é composto por tubulações que interligam sistemas de tubulações ou equipamentos no espaço físico definidos pelas unidades de processo, normalmente delimitadas pelo limite da bateria. O Off-Site por tubulações que interligam sistemas de tubulações ou equipamentos no espaço físico fora das unidades de processo. Sistemas On-Site -Torre de Resfriamento; -Destilação Atmosférica; (1) -Áreas de Produtos Químicos; -Coqueamento Retardado; (2) -Sistema de Tratamento de Condensado; -Hidrotratamento de Diesel; (3) -Sistema de Vapor; -Hidrotratamento de Nafta Petroquímica; (4) -Sistema de Ar Comprimido; -Unidade de Geração de Hidrogênio. (5) -Subestações das áreas de Tancagem e Sistemas Off-Site Transferência; -Interligações; -Sistema de Tocha; -Tancagem; -Sistema de Segurança. 5

8 Figura 1: Localização das Unidades On-Site Quantitativos Off-Site tubulação A realização deste quantitativo, bem como o de todos de outras unidades, foram realizados com base nos seguintes passos: 1. Levantamento de isométricos; 2. Leitura dos isométricos; 3. Preenchimento de planilhas. 6

9 O levantamento de isométricos foi realizado por projetistas experientes tendo como referência o projeto básico. Nos isométricos encontramos informações como: comprimento dos tubos; número de conexões (pipe fittings), flanges, válvulas, parafusos, juntas, etc. e especificação de material através do TAG da linha 1. A especificação de material é fundamental para o levantamento de quantitativo, pois são normas específicas que detalham todos os materiais para as tubulações das diversas classes de serviços, onde cada classe é caracterizada principalmente por um determinado fluido, em determinadas condições de pressão e de temperatura. As especificações devem conter pelo menos as seguintes informações. 1. Sigla indicativa da especificação. 2. Classes de fluidos a que se destina a especificação. 3. Faixas de variação de pressão e de temperatura. 4. Materiais das tubulações. 5. Margem para corrosão adotada (ou revestimento). 6. Tubos: especificações de material, processos de fabricação, espessuras adotadas para os diversos diâmetros, sistemas de ligação adotados. 7. Válvulas: tipos empregados para bloqueio (gaveta, macho, esfera, etc.); para regulagem (globo, agulha, diafragma, etc.); para retenção; com indicações completas dos materiais de construção, da carcaça e do mecanismo interno; processos de fabricação; tipos de extremidades; classe de pressão nominal; tipos de castelo; de movimentação de haste; tipo de mecanismo interno; etc. 8. Flanges e conexões flangeados: tipo, especificação de material, processos de fabricação aceitáveis, classe de pressão nominal e faceamento. 9. Conexões para solda ou rosqueadas: tipo, especificação de material, processo de fabricação, classe de pressão nominal, espessura e tipo de extremidades. 10. Parafusos ou estojos e porcas: tipo e especificação de material. 11. Juntas: tipo, espessura e especificação de material. 1 O TAG da linha é um conjunto de valores que trazem as seguintes informações: diâmetro nominal, tipo de fluido, área, número da linha, especificação de material e, quando necessário, tipo de isolamento e espessura do isolamento. Ex: 10 -HC Ba (diâmetro nominal fluido área - nº da linha - especificação de material). 7

10 A N-0076 Materiais de Tubulação para Tubulações de Refino e Transporte, de propriedade da Petrobras, padroniza os materiais para tubulações metálicas nas classes de pressão 125, 150, 250, 300, 600, 900, 1500 e 2500, tubulações de PVC da classe 15 e tubulações de PEAD na classe PN-16. Está foi a norma utilizada para a especificação dos componentes. Com os isométricos feitos os seguintes itens foram levantados para o preenchimento das planilhas: Válvula Globo Válvula Esfera Válvula Retenção Válvula Gaveta Curva 90 Curva 45 Tê Tampão (CAP) Redução concêntrica Redução excêntrica Flange de Pescoço Flange de orifício Flange sego 8

11 Modelo de planilha de quantitativo: LINHA CLASSE MATERIAL DIÂM. SCH COMPR. MPOL UNIT. TUBO FLANGES CLASSE PRESSAO UNIT. FLANGES CURVAS 90 0 UNIT. NÚMERO LINHA ASTM pol LINHA m kg/m kg un PSI kg kg un kg kg un kg kg un kg kg un kg kg un kg kg CURVAS 90 0 TÊS UNIT. TÊS REDUÇÕES UNIT. REDUÇÃO CURVAS 45 0 UNIT. CURVAS 45 0 TAMPÕES UNIT. Tampões Exemplo de aplicação: Isométrico: Linhas (TAG): 3"-HC Bc 3"-HC Bd 9

12 Do isométrico acima retiramos as seguintes informações: Linha 1 Linha 2 TAG da linha: 3"-HC Bc TAG da linha: 3"-HC Bd Comprimento linha: mm Comprimento linha: 5830 mm Diâmetro da linha: 3 Diâmetro da linha: 3 Flanges Pescoço: 3 Flanges Pescoço: 3 Tês: 1 Tês: 0 Reduções: 1 Reduções: 1 Curva 90: 1 Curva 90: 2 Curva 45: 2 Curva 45: 0 Tampão (CAP): 0 Tampão (CAP): 0 No TAG da linha temos a sigla indicativa da especificação de material (as duas letras no final) e, utilizando a N-0076, retiramos as informações para a especificação dos componentes levantados para cada linha. Assim temos: Linha 1 Linha 2 Classe do tubo: 150 psi Classe do tubo: 150 psi Material do tubo: API 5L Gr B PSL 1 Material do tubo: API 5L Gr B PSL 1 Schedule: 40 Schedule: 160 Peso* tubo: 11,28 kg/m Peso tubo: 21,32 kg/m Classe do Flange: 150 psi Classe do Flange: 150 psi Peso do Flange: 4,6 kg Peso do Flange: 4,6 kg Peso Tês: 3,07 kg Peso Tês: 6,28 kg Peso Redução: 1,02 kg Peso Redução: 20,7 kg Peso curva 90: 1,85 kg Peso curva 90: 3,78 kg Peso curva 45: 0,92 kg Peso curva 45: 1,89 kg Peso Tampão (CAP): 0,68 kg Peso Tampão (CAP): 1,74 kg * Os pesos foram retirados do Software PipeData Pro Assim com essas informações levantadas o preenchimento da planilha estará completo. 10

13 5.2. Lista de Materiais Após o levantamento de quantitativos do Off-Site uma Lista de Materiais foi elaborada com informações mais detalhadas sobre os componentes. Estes foram agrupados por material conforme suas especificações técnicas. Por exemplo: Para tubos. DESCRIÇÃO DO MATERIAL: TUBO EM AÇO CARBONO API 5L Gr. B, C/C OU S/C, DIMENSÕES CONFORME ANSI/ASME B Diâmetro Tipo Quantidade (m) 6 SCH 40 - PC ESP 0,375" - PC 5000 Para Flanges. DESCRIÇÃO DO MATERIAL: FLANGES PESCOÇO EM AÇO CARBONO, ASTM A105, PADRÃO ANSI/ASME B16.5. Diâmetro Tipo Quantidade (unidades) 6 150# - SCH # - SCH Para Curva 90. DESCRIÇÃO DO MATERIAL: CURVA 90 EM AÇO CARBONO, ASTM A 197 GALVANIZADO, CONFORME ANSI/ASME Diâmetro Tipo Quantidade (unidades) 4 CURVA 90 -SCH CURVA 90 -SCH A lista de materiais permite quantificar de forma mais precisa o valor dos componentes, auxiliando assim na estimativa de custo de projeto. 11

14 5.3. Verificação de inconsistências do banco de dados do PDMS 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. As aplicações do PDMS são desenvolvidas para utilizar dados de especificação durante a seleção dos componentes da tubulação, a partir de um banco de dados do Catálogo, de forma a garantir a consistência e conformidade do projeto aos padrões estabelecidos. É importante, portanto, que os bancos de dados do Catálogo da Tubulação sejam mantidos de forma adequada, bem estruturada e correta. Com o objetivo de manter essa consistência um conjunto de especificações de componentes de tubulação foram analisados e corrigidos. Exemplo de correções: 1º. ERRADO: BOCA DE LOBO COM REFORCO ESP 0.438" CORRETO: BOCA DE LOBO COM REFORÇO SCH 60 2º. ERRADO: CURVA 45 GRAUS RL ESP 0.438" PC AC ASTM A234 WPB CONF ASME B16.9 CORRETO: C45 RAIO LONGO,, 0.375", PC, ASTM A106 GR B, (SEM REVEST), ASME B º. ERRADO: TUBO PL SC SCH 160 AC ASTM A106 B CONF ASME B36.10 CORRETO: TUBO XXS, PC, ASTM A672 GR. B60 CL 22, (SEM REVEST), CC, ASME B 36.10, 12

15 Nos três exemplos o valor das espessuras dos componentes estão erradas, além disso, no 2º e 3º a norma para fabricação é a ASME B As correções foram feitas com o auxílio de normas específicas que detalham todos os materiais para as tubulações das diversas classes de serviços. 13

16 6. Discussões e Considerações Finais Os quantitativos permitem uma estimativa dos custos dos equipamentos, materiais e serviços do projeto e; devem ser realizados o mais cedo possível para que o pedido de compra dos componentes ou materiais de difícil obtenção sejam feitos com antecedência. Assim, atrasos no início da montagem são evitados. É importante salientar que os isométricos utilizados para o levantamento de quantitativos sejam feitos por projetistas experientes, isto garante maior confiabilidade nos dados obtidos. Concomitante ao levantamento de quantitativos, o uso de softwares especializados para a representação gráfica (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

17 7. 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 CONFORJA Normas Petrobras N-0076 Materiais de Tubulação para Tubulações de Refino e Transporte. N-0075 Abreviaturas para os Projetos Industriais. N-2668 Válvulas Industriais. N-2793 Tubos de Condução para Refino e Transporte. N-2794 Conexões de Tubulação para Instalações de Refino e Transporte. N-2795 Flanges de Tubulação para Instalações de Refino e Transporte. N-2796 Estojos e Porcas para Flanges de Tubulação para Instalações de Refino e Transporte. 15