Trabalho Gás Armazenamento Gás Natural na Fase Líquida

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UNIVERSIDADE ESTACIO DE SÁ
ENGENHARIA DE PETRÓLEO
ERUDÍLIO BARRETO JÚNIOR
GEANNE BALDAM DA COSTA 
GUSTAVO FERREIRA DE SANTANA CONCEIÇÃO
JOÃO BATISTA DE OLIVEIRA NÓBRIGA
ARMAZENAMENTO DO
GÁS NATURAL NA FASE LÍQUIDA
MACAÉ
2018
ERUDÍLIO BARRETO JÚNIOR
GEANNE BALDAM DA COSTA 
GUSTAVO FERREIRA DE SANTANA CONCEIÇÃO
JOÃO BATISTA DE OLIVEIRA NÓBRIGA
ARMAZENAMENTO DO
GÁS NATURAL NA FASE LÍQUIDA
Trabalho apresentado à disciplina Gás Natural II, complementar à nota da avaliação II, referente ao curso de graduação em Engenharia de Petróleo na Universidade Estácio de Sá
Orientador: Prof. André Aleixo Manzela
MACAÉ
2018
ERUDÍLIO BARRETO JÚNIOR
GEANNE BALDAM DA COSTA 
GUSTAVO FERREIRA DE SANTANA CONCEIÇÃO
JOÃO BATISTA DE OLIVEIRA NÓBRIGA
ARMAZENAMENTO DO
GÁS NATURAL NA FASE LÍQUIDA
Trabalho apresentado à disciplina Gás Natural II, complementar à nota da avaliação II, referente ao curso de graduação em Engenharia de Petróleo na Universidade Estácio de Sá
Aprovado pelo Prof. André Aleixo Manzela em ____ de ________________de 2018
Prof. André Aleixo Manzela
Universidade Estácio de Sá
Aos familiares e aos nossos professores por todo o apoio prestado nessa graduação
AGRADECIMENTOS
Agradecemos a Deus por ter nos dado força para superar todos os desafios ao longo dessa trajetória.
Aos professores que, direta ou indiretamente, participaram de nosso caminho para o sucesso. 
E aos nossos colegas estudantes, que sempre estavam dispostos a nos ajudar com suas vastas opiniões e sugestões.
 “Falta de tempo é desculpa daqueles que perdem tempo por falta de métodos”
Albert Einstein.
RESUMO
 A exploração e produção de gás natural offshore aumentou nos últimos anos, mas uma logística de transporte e armazenamento muitas vezes inadequada pode resultar em uma perda de dinheiro, principalmente se falando do gás natural, quando o mesmo é queimado acima do planejado nos flares das plataformas. O objetivo é apresentar características de armazenamento que possam ser utilizadas para sanar este problema, como transferir o gás natural produzido para plataformas novas e transformá-lo em líquido para melhorar a estocagem e as medidas de segurança adotadas no armazenamento de GLP. Só em 2016, foram queimados mais de 1.4 milhões de m³ de gás. Com o dinheiro da venda deste gás pode-se comprar novas plataformas, investir em novas tecnologias e perfurar mais poços. 
Palavras-chaves: Gás Natural ; Transporte ; Armazenamento ; Offshore
ABSTRACT
 The exploration and production of offshore natural gas has increased in recent years, but often inadequate transport storage logistics can results in a loss of money, especially if it is natural gas, when it is burnt above planned levels on the platform’s flares. The goal is to present techniques that can be used to solve this problem, such as transferring natural gas to new platforms and transforming it into liquid for better storage and transportation. Only in 2016, more than 1.4 million m³ of gas were burned. With the money from the sale of this gas you can buy new platforms, invest in new technologies and drill more wells. 
 Keywords: Natural Gas ; Transport ; Storage ; Offshore
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	10
2.	GÁS NATURAL LIQUEFEITO (GNL)	11
2.1. CARACTERIZAÇÕES DE SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO..........................................................11
2.2 SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO.......................................................................................................................11
3.	USOS DO GÁS NATURAL NO BRASIL	17
3.1. PROJETOS DE GNL NO BRASIL....................18
4.	CONCLUSÕES	19
Referências........................................................................................................................20
APêNDICE A - LISTA DE Exercícios.............................................................................21
INTRODUÇÃO
O gás natural é um combustível de origem fóssil, composto por hidrocarbonetos, sendo quase 90% de metano. Esse combustível é considerado mais seguro e limpo, mas apresenta dificuldades no seu transporte e armazenamento, por ser gasoso à temperatura ambiente.
 Uma solução encontrada foi a liquefação do gás natural a pressão ambiente, pois dessa forma o combustível ocupa ainda menos volume e o seu sistema de armazenamento não tem os mesmo riscos relacionados à altas pressões,quando comparado com o Gás Natural Comprimido. 
 O presente texto trata da definição de Gás Natural Liquefeito (GNL) e as caracterizações dos sistemas de armazenamento do gás natural liquefeito .
 O objetivo desse trabalho é apresentar a caracterização dos principais sistemas existentes de armazenamento para uma possível escolha do sistema mais atrativo para algum determinado uso, em pequena escala e falar sobre o uso e projetos desse gás no Brasil . 
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GÁS NATURAL LIQUEFEITO
 O gás natural é uma energia de origem fóssil, mistura de hidrocarbonetos leves entre os quais se destaca o metano (CH4), que se localiza no subsolo da terra e é procedente da decomposição da matéria orgânica espalhada entre os extratos rochosos. Tal e como é extraído das jazidas, o gás natural é um produto incolor e inodoro, não é tóxico e é mais leve que o ar.Tanto o gás natural quanto o gás manufaturado não têm cheiro, eles são odorizados para que sejam percebidos em caso de escapamentos. Além disso, o gás natural é uma energia carente de enxofre e a sua combustão é completa, liberando como produtos da mesma o dióxido de carbono (CO2) e vapor de água, sendo os dois componentes não tóxicos, o que faz do gás natural uma energia ecológica e não poluente (Abegás, 2017).
CARACTERIZAÇÕES DOS SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO
 Através de pesquisas foi possível a caracterização de cada sistema encontrado no mercado com relação às suas principais características, como material, vantagens e desvantagens, eficiência, dentre outras. De acordo com a abrangência de assuntos abordados, esse trabalho não se aprofunda muito em nenhum deles, deixando o leitor com uma visão geral sobre os sistemas apresentados.
SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO
 Os sistemas de armazenamento podem ser classificados com relação a três critérios diferentes: sistema de contenção do tanque, posição do tanque em relação ao solo e características de projeto. As classificações são apresentadas na Tab.(1) e mais bem detalhadas a seguir.
O sistema de contenção simples consiste em um tanque de parede dupla, em que a parede interna é de algum material resistente a temperaturas criogênicas como, por exemplo, o aço inoxidável, uma camada intermediária de material isolante, por exemplo, a perita, e uma parede externa projetada para suportar as cargas externas, construída geralmente de aço carbono.
2
Em caso de rompimento do tanque interno do sistema de contenção simples, o tanque externo não consegue conter o GNL, sendo necessário um dique ao redor do tanque para a contenção do líquido em caso de vazamentos.
Tabela 1. Resumo das principais classificações de tanques de armazenamento.
	Classificação
	
	Sistema de
contenção
	Simples
	Dupla
	Completa
	“Membrane
type”
	Posição em relação
ao solo
	Tanque de
superfície
	Tanque semi-
enterrado
	Tanque enterrado
	Sistema de
caverna
	Características de
projeto
	“Suspended
deck”
	“Roof inner
insulation”
	
	
Com relação ao sistema de contenção, são possíveis quatro configurações distintas. Esses tipos de contenção são apresentados na Fig. (1).
Figura 1. Sistemas de contenção simples, dupla e completa (“single”, “double” e “full” containment). (TOKYOGAS, 2007).
O sistema de contenção dupla é constituído de um tanque de parede dupla, semelhante ao do sistema de contenção simples. A diferença desses dois sistemas é que na contenção dupla, há uma parede de concreto pré-esforçado ao redor do tanque, garantindo contenção do GNL em caso de vazamentos. Essa parede de concreto não é capaz de conter o vapor devido à evaporação do GNL.
O sistema de contenção completa consiste de um tanque de parede dupla como nos outros dois sistemas, mas sua principal diferença é a existência de paredes externas de concreto pré-esforçado e um domo também de concreto, formando um tanque externo, capaz de conter não apenas o gás natural na fase líquida, mas também o vapor formado. Esse sistema deve ser capaz de resistir a choques e abalos sísmicos.
Os sistemas de contenção dupla e completa necessitam de menor área para serem construídos, já que se eliminou a construção de um dique ao redor destes.
Outra classificação é de acordo com a posição em relação ao solo, em que são possíveis quatro configurações: tanque de superfície, tanque semi-enterrado, tanque enterrado e sistema de armazenamento em cavernas.
Os tanques de superfície são aqueles localizados completamente acima do nível do solo, podendo ser construídos sobre uma base elevada de concreto ou em uma base de concreto colocada diretamente no solo. Esse tipo de tanque deve ser protegido contra choques causados por veículos e deve ser colocado longe de muros e cercas elétricas. Além disso, devem ser projetados para suportar diversos tipos de cargas externas como terremotos, rajadas de vento, vibrações, dentre outros.
Os tanques semi-enterrados são aqueles em que as paredes do tanque estão abaixo do nível do solo e o teto está no nível do solo, sendo apenas uma parte visível. Esse tipo de tanque é mais seguro que o tanque de superfície, pelo fato de estar parcialmente abaixo do solo.
O concreto reforçado é utilizado na construção desse tipo de tanque por ser um material que suporta compressões elevadas, que no caso desse tanque são causadas pela água e pala terra na parte em que ele está enterrado. Além do concreto são utilizados um material isolante, que diminui a troca de calor com o meio externo, e uma membrana metálica, que é responsável pela contenção do líquido.
A EN 1437 (European Norms) considera o tanque semi-enterrado como a maneira mais segura de armazenamento do GNL. Uma das vantagens com relação à segurança é que no caso de um terremoto não ocorre amplificação de abalos sísmicos pelo fato de o tanque estar parcialmente enterrado.
Além dessa vantagem, a área necessária para a construção desse tanque requerida pela norma é menor que a área para sistemas de superfície. A Fig. (2) mostra um esquema típico de um tanque semi-enterrado.
 
Figura 2. Sistema semi-enterrado de armazenamento (TOKYO GAS, 2007).
Os tanques enterrados são aqueles localizados completamente abaixo do nível do solo. Suas características são semelhantes às dos sistemas semi-enterrados, mas agora o teto também está sofrendo compressão, este também deve ser construído de concreto reforçado. A Fig. (3) apresenta uma vista aérea de um tanque enterrado.
	Figura 3. Visão superior de um sistema enterrado de armazenamento (TOKYO GAS, 2007).
Existe ainda um quarto sistema, não tão explorado, que é o armazenamento em cavernas. Esse sistema consiste na preparação de uma caverna para que esta possa armazenar o GNL, sendo que alguns materiais são colocados no interior das paredes da caverna para que se garanta o armazenamento. Junto à rocha coloca-se o concreto, depois o material isolante, que é uma espuma de poliuretano flexível (PUF), e, por último, uma membrana ondulada de aço inoxidável, responsável pela contenção do GNL.
Os sistemas de armazenamento ocupam áreas diferentes dependendo de sua localização. A Fig. (4) mostra uma comparação entre o espaço ocupado por cada sistema e a área útil de armazenamento do GNL.
 
 Figura 4. Espaço necessário para armazenamento – comparação entre os diversos sistemas (GEOSTOCK, 2005).
A última classificação a ser considerada é com relação à característica do teto do tanque de armazenamento, que pode ser de dois tipos: “roof inner insulation type“ e “suspended deck type”.
O primeiro é um domo metálico com sistema de isolamento interno. Já o segundo, é constituído por um teto de alumínio suspenso por cabos, fixos no teto externo. Dessa forma, a altura do teto interno pode ser ajustada para facilitar a limpeza e manutenção do tanque.
De acordo com a classificação apresentada, podem-se classificar os diversos tipos de tanques de armazenamento. Como exemplo, o tanque apresentado na parte esquerda da Fig. (5), pode ser classificado como um tanque de superfície de base elevada, com contenção completa e teto do tipo “suspended deck”, enquanto o tanque da parte direita é
classificado como um tanque de superfície com base de concreto, contenção completa e teto do tipo “roof inner insulation”.
 Figura 5. Exemplo de tanque de superfície com contenção complete e algumas características de projeto (Munko, 2007).
USOS DO GÁS NATURAL 
 O gás natural pode ser utilizado como combustível em diversas aplicações e setores da economia. Serão listados a seguir os principais setores que podem utilizar ou já utilizam o gás natural como combustível.
Consumo de Gás Natural no
Brasil por setor (2007)
TRANSFORMAÇÕES
SETOR COMERCIAL +
 
PÚBLICO 
5%
ENERGÉTICO 
RESIDENCIAL
TRANSPORTES 
INDUSTRIAL
NÃO ENERGÉTICO
35%
32%
10%
1% 
16%
1% Atualmente no Brasil, ainda são poucos desenvolvidos alguns setores para o uso do gás natural como, por exemplo, a indústria, setor em que seriam necessários diversos investimentos em infra-estrutura de transporte e distribuição do gás natural. Além disso, ainda existe elevado risco para viabilizar esse tipo de investimento. A Fig.(7) apresentar o gráfico do uso do gás nos diversos setores da economia brasileira. Pode-se notar a partir do gráfico que o setor que mais utiliza o gás natural é a indústria.
 Figura 7. Consumo do gás natural no Brasil por setor (BEN, 2007 - adaptado)
Na indústria, o gás natural é utilizado como combustível para aquecimento direto, calor de processo, para geração de força motriz, como matéria-prima nos setores químicos, petroquímico e de fertilizantes, como redutor siderúrgico e para geração de eletricidade.
No setor comercial, o gás natural é utilizado como combustível para aquecimento de água, condicionamento de ar e aquecimento de ambientes, para cocção em restaurantes e hotéis, em pequenos fornos de panificadoras e em lavanderias em instalações comerciais ou hospitalares.
 No comércio e serviços, ele substitui com vantagens o GLP o óleo diesel e a lenha (em padarias e restaurantes). Como combustível veicular o gás natural é utilizado em automóveis, ônibus, caminhões, substituindo a gasolina,
álcool e o óleo diesel. Seu uso automotivo também diz respeito às atividades de instalações de abastecimento nos postos de serviço e estações de compressão. Os postos de gás natural foram difundidos com a ampliação do número de carros que utilizam o GNV como combustível. O GNV nada mais é do que o gás natural na sua forma comprimida. O uso de gás natural como combustível de veículos em grandes centros urbanos é fundamental para a diminuição das emissões.
A cogeração é ideal para uso em empresas ou indústrias que necessitam simultaneamente de energia mecânica, frio, calor e eletricidade. Esse processo consiste na geração de mais de um tipo de energia a partir de um único combustível, por exemplo, o gás natural.
PROJETOS DE GNL NO BRASIL
 Mesmo com tantas incertezas, o Brasil continua atraindo projetos de construção de plantas de GNL. O desafio, no entanto, é atrair utilização incremental aos terminais de GNL, coadunando diferentes e, às vezes, convergentes interesses, de forma a se evitar investimentos desnecessários.Ainda assim, existem projetos em análise de viabilidade técnico-econômica no país e uma tendência de se construir outras capacidades de regaseificação, mesmo que as existentes não estejam sendo plenamente utilizadas, principalmente no Norte e no Nordeste. 
 Dentre os atuais projetos de GNL anunciados, podemos mencionar a usina termelétrica Porto de Sergipe, acordada pela GE e Centrais Elétricas de Sergipe (CELSE), que promete ser a maior e mais eficiente usina a gás do país. O projeto, que tem como investidores as empresas Golar Power e a EBrasil Eletricidade, poderá chegar a 1.516 MW de energia, o suficiente para atender 15% da demanda por energia do Nordeste, e tem início das operações previstas para 2020. Além de estimular o desenvolvimento econômico local, o projeto também pode fazer diferença do ponto de vista ambiental, dado que GNL é uma opção muito mais limpa do que o óleo combustível, o diesel ou o carvão, usados hoje em dezenas de termelétricas no país. 
 Outros projetos de GNL em andamento são as usinas Novo Tempo e Rio Grande, da Bolognesi Energia, que inicialmente estava planejada para começar a atividades em 2019, mas encontra com desenvolvimento em atraso devido à desvalorização do real e devido a cenários econômicos desfavoráveis. Recentemente foi concebido um prazo de até o final de agosto de 2017 para que se prove a viabilidade das duas termelétricas, que pretende somar 2,5 GW à capacidade. No mais, a Total adquiriu 50% de duas plantas de energia na Bahia, acesso à capacidade do terminal de GNL da Bahia e aos gasodutos da Petrobras, além da Petrobras anunciar desinvestimentos na TEGUA e Pecém. Outras empresas com interesses no mercado brasileiro de GNL e com possibilidade de investimentos são: Kogas, Mitsui, Norsk Hydro e LDCs.
 Segundo a EPE (2017), boa parte dos problemas tem a ver com a competitividade dos projetos, seja de GNL, seja de gás natural, uma vez que estes são custosos e difíceis de serem colocados em pé. A EPE acredita, assim como a Petrobras, que em algum momento haverá o cruzamento do mercado de longo prazo e o mercado spot de GNL, no que diz respeito a preços. O que os leva a afirmar isso é a entrada dos projetos norteamericanos e australianos em linha, e adicionalmente, grandes descobertas na África (Namíbia e Tanzânia) com promissores reservatórios vocacionados para gás, que deverão ser monetizados via GNL. O que proporcionará um incremento considerável da oferta de GNL no mundo, congregando os preços para o mercado spot.
CONCLUSÕES
O gás natural chega em residências por meio empresas que são autorizadas pelo governo para poder fazer a distribuição do gás. É um tipo de combustível que causa menos impacto na natureza e pode ser produzido a partir de produtos naturais. Sua distribuição é permanente. O valor da conversão pode variar de acordo com a distribuidora. Uma desvantagem é que ele possui um contrato de exclusividade com uma companhia de gás. No final, o que vale mesmo são as necessidades e disponibilidades, considere todos os aspectos, desde a instalação até o custo em longo prazo, a empresa que irá prestar sua assistência técnica, atendimento, para fazer a melhor escolha.
ht
REFERÊNCIAS
Composição Gás Natural. Disponível em: http://www.abegas.org.br/Site/?page_id=11 acessado em: 09/10/2017.
Gás Natural. Disponível em: http://brasilescola.uol.com.br/geografia/fontes-gas-natural.htm. Acessado em: 09/10/2017.
Gás Natural Residual. Disponível em:http://www.petrobras.com.br/pt/produtos-e-servicos/produtos/domesticos/gas-natural-residencial/. Acessado em 09/10/2017.
Gás Natural. https://www.gasnaturalfenosa.com.br/br/1285084449756/inicio.htmlAcessado em 09/10/2017.
APÊNDICE A - LISTA DE EXERCÍCIOS
1) O gás natural possui algumas vantagens em relação aos combustíveis fósseis, como petróleo e carvão mineral. Cite 1 vantagem referente à cada aspecto:
a) Ambiental:
b) Econômico:
c) Segurança do Trabalho:
a)Ambiental: O gás natural emite menos gases de efeito estufa em sua combustão.
b) Econômico: Proporciona maior durabilidade aos equipamentos em que é utilizado, diminuindo custos com manutenção e reposição.
c) Segurança do Trabalho: possui menor densidade que o ar, o que facilita sua dispersão em caso de vazamento nas usinas.
2) Quais as vantagens para população e sociedade sobre o uso de gás natural como combustível para residências?
É econômico, custo reduzido comparado a outros combustíveis;
Sua queima gera uma grande quantidade de energia;
Grande variedade de aplicações. Além do uso como combustível e pode também ser usado na refrigeração de ambientes, aparelhos de ar condicionado e refrigeradores a gás
Proporciona maior segurança: não exige estocagem e em caso de um eventual vazamento, sendo o gás natural é mais leve que o ar, dissipa-se- mais facilmente que o GPL;
Não é tóxico;
3) O gás natural é uma fonte de energia bastante versátil, que pode ser utilizada tanto nas indústrias quanto em residências. Indique 1 aplicações do gás natural nas residências?
Residencial: o gás de cozinha, conhecido como GLP, é também um subproduto do gás natural.
4) Qualquer fogão poder ser convertido para gás encanado?
Depende do modelo, antes de adquirir o fogão, pergunte o vendedor, consulte o manual do produto ou pesquise na internet para saber se este fogão tem a possibilidade de realizar esta conversão. Na maioria a possibilidade de conversão do fogão de gás LP para natural
5)Conversão do fogão de gás LP para natural como é feito?
Uma das partes mais importantes da conversão do fogão de gás LP para natural são as peças que devem ser adequadas e específicas para o seu tipo de fogão. São os chamados kits de peças que são devidamente fornecidos pelo fabricante, produzidas para que o gás funcione perfeitamente bem com o Gás Natural.Nunca deve se usar uma peça diferente de tentear adaptá-la para aquele modelo de fogão. Então, preste atenção, se a pessoa que irá fazer o serviço começar a falar sobre adaptar peças, não concorde e chame outro profissional. Geralmente a peça a ser substituída é somente os bicos injetores.