Uso Normas API - Petrobras

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PETROBRASBR
 SIMPÓSIO DE ENGENHARIA DE 
INSTALAÇÕES DE SUPERFÍCIE DA E&P-BC 
 
 
O Uso de Normas API nos Projetos Básicos da GEINP. 
 
Ricardo Ventura, GEINP/GEIN-NNE 
 
 
Este trabalho foi preparado para apresentação no Simpósio de Engenharia de Instalações de 
Superfície da E&P-BC, realizado pela Petróleo Brasileiro S.A. - PETROBRAS, de 27 de setembro a 
01 de outubro de 1999, em Macaé/RJ, sob a coordenação conjunta da GEREC/GDRH e 
GEPRO/GEINP. Seu conteúdo está sujeito a correções pelo(s) autor(es) a qualquer tempo. Os 
conceitos apresentados e as análises e opiniões emitidas não refletem necessariamente o 
pensamento da comissão organizadora do evento, sendo de responsabilidade exclusiva do(s) 
autor(es). O conteúdo deste trabalho é CONFIDENCIAL, de circulação e divulgação restrita ao âmbito 
da PETROBRAS. A permissão para cópia é limitada a um resumo de, no máximo, 300 palavras. As 
ilustrações não podem ser copiadas ou reproduzidas sem autorização prévia. 
 
1. RESUMO 
 
O trabalho pretende dar uma visão 
panorâmica do vasto conjunto de normas do 
American Petroleum Institute (API), apontando 
as diversas áreas de atuação e seus campos de 
aplicação. Serão também selecionadas algumas 
normas, descrevendo-se sucintamente seu 
escopo, dando algumas dicas úteis e apontando 
algumas aplicações típicas para a atividade de 
execução de projeto básico na Geinp. Estas 
normas selecionadas são aquelas as quais teve-
se a oportunidade de consultar durante a 
execução de projetos de instalações industriais, 
para esclarecimentos de dúvidas técnicas ou 
para a consolidação de conceitos. 
Espera-se que este conjunto de normas seja 
melhor conhecido e mais utilizado pelo corpo 
técnico da Geinp responsável não só pelo projeto 
básico, mas também pelo pessoal especializado 
em assistência técnica. 
2. Introdução 
A atividade de projeto em geral, e de projeto 
básico em particular, tem algumas das seguintes 
características: 
• é tipicamente de execução não rotineira, 
onde freqüentemente a criatividade e a 
subjetividade são necessárias para uma 
adequada análise técnica; 
• é importante analisar bem o processo e as 
instalações físicas da planta, de modo que a 
solução adotada tenha montagem e 
operação realizáveis; 
Aliado à estas características, um 
embasamento teórico também é importante para 
que as Solicitações de Estudos e Projetos 
(SEPs) emitidas pelos órgãos operacionais da 
Petrobras (NUPROs) sejam bem atendidas. 
Para atender as características acima, uma 
ferramenta útil é o uso de normas técnicas. 
Existe um grande número de associações 
nacionais e estrangeiras que emitem normas, 
recomendações, especificações e boletins, 
voltados para a indústria do petróleo. Dentre 
estas instituições podemos citar o American 
Petroleum Institute (API) como uma das 
associações mais ativas nesta área. Os 
documentos técnicos emitidos pelo API são, 
via de regra, claros, com informações precisas 
e objetivas, com um texto linear, ou seja, com 
princípio, meio e fim, bastando ter 
conhecimentos básicos de inglês. 
3. Descrição das normas API 
O conjunto das normas API abrange os 
seguintes campos de atuação da indústria do 
petróleo: 
• equipamentos de produção; 
• segurança e combate a incêndio; 
• manual de medição; 
• equipamentos de segurança e anti-
poluentes; 
• sistemas de despressurização; 
• material para treinamento; 
• vasos e tanques; 
• controle de processos; 
• equipamentos mecânicos; 
• instalações e equipamentos elétricos; 
• estruturas offshore; 
• válvulas e cabeças de poços; 
• equipamentos de perfuração; 
• completação de poços; 
• tubos plásticos; 
• produção submarina; 
• inspeção de equipamentos. 
 
O Uso de Normas API nos Projetos Básicos da GEINP 2 
As áreas de atuação, como se pode ver, são 
bastante diversificadas. Além disso a abordagem 
dos assuntos enfocados é detalhada. 
Os documentos técnicos emitidos vêm na 
forma de boletins, normas, publicações, 
recomendações práticas e especificações 
técnicas. O catálogo de 1998 do API relaciona 
327 itens oficialmente emitidos pelo instituto, isto 
sem contar com o manual de medição - Manual 
of Petroleum Measurement Standards - que é um 
conjunto de publicações com 19 capítulos ao 
todo. 
4. Algumas normas em particular 
Ao se desenvolver um projeto básico, 
deparam-se com dúvidas, onde sempre se 
procuram metodologias de cálculo, critérios 
de dimensionamento, filosofias de segurança 
em instalações industriais, redundâncias, 
enfim dicas para não se reinventar a roda a 
cada Sep. 
A seguir foram escolhidas algumas 
normas, onde são dadas informações úteis 
para qualquer executante de engenharia 
básica. Estes exemplos servirão para mostrar 
a excelente qualidade das normas API. 
4.1 Área de processo: 
* API RP 520 - Sizing, selection and 
installation of pressure-relieving devices in 
refineries. Part I - sizing and selection. 
Descreve em detalhes os principais tipos 
de válvulas de segurança e discos de ruptura, 
com seus acessórios. 
Define cálculos de dimensionamento de 
válvulas de segurança para as seguintes 
condições operacionais: 
 
• líquidos; 
• gases em fluxo não-crítico; 
• gases em fluxo crítico; 
• fluidos em fase de equilíbrio líquido/vapor. 
 
 
A tabela a seguir foi extraída da norma API RP 520. Ela mostra algumas condições operacionais que 
podem ocorrer numa planta de separação óleo/água/gás, bem como o critério de cálculo da válvula 
de segurança. 
 
 
Item da Norma Condição Operacional Alivio de Líquidos Alivio de Gases 
1 Saída bloqueada Máxima vazão possível na 
entrada do equipamento 
Máxima vazão de gases 
na entrada mais os gases 
gerados na condição de 
alívio 
11 Ruptura de tubo em 
trocadores 
Máxima vazão do fluido de 
maior pressão, numa área 
2X a área do tubo rompido
Idem critério para líquidos 
14 Expansão hidráulica Método do ap. C Não se aplica 
15 Exposição ao fogo Método do ap. D Método do ap. D 
 
 
 
 
* API RP 521 – Guide for pressure-relieving and 
depressuring systems. 
Aplicável a sistemas de despressurização. É 
uma norma complementar à API RP 520. 
No seu item 2, analisa as principais 
ocorrências que podem levar a uma 
sobrepressão. Por exemplo, numa planta típica 
de separação óleo/gás/água: 
• abertura/fechamento errado de válvulas de 
bloqueio; 
• válvulas de retenção com vazamento; 
• falha em utilidades (energia elétrica, ar 
comprimido, água de resfriamento e de 
aquecimento, combustíveis, etc.); 
• falha mecânica/elétrica em equipamentos; 
• ruptura de tubos em trocadores de calor; 
• transientes de pressão ( golpes de ariete ); 
• fogo. 
 
 
 
No seu item 3, analisa o cálculo da 
capacidade de alívio das válvulas de 
segurança para: 
• saída bloqueada; 
• falha em válvulas de controle; 
• expansão hidráulica – explica melhor que o 
apêndice C da API RP 520; 
• exposição ao fogo – tem as informações do 
apêndice D da API RP 520, acrescidas de 
alguns outros dados; 
• falha mecânica em trocadores de calor - 
explica como calcular a vazão de fluido que 
contaminará o lado de menor pressão; 
• sistemas de alívio (blowdown) – sistema 
calculado para aliviar a planta em até 15 
minutos. O objetivo da despressurização é 
aliviar a pressão interna dos vasos, de modo 
que, numa exposição ao fogo, a tensão na 
parede do vaso não atinja valores de 
escoamento ou de ruptura do casco do vaso. 
 
O Uso de Normas API nos Projetos Básicos da GEINP 3 
Os itens 4 e 5 enfocam os sistemas de 
despressurização, com as seguintes 
configurações: 
• descarga de gases para a atmosfera; 
• descarga de gás para queimador; 
• drenagens. 
 
*API RP 14E – Recomended practice for design 
and installation of offshore production platform 
piping systems. 
Dá dicas para sistemas de bombeio e 
cálculos de perda de carga de tubulações em 
plataformas de produção offshore. Tem as 
seguintes características: 
• dimensiona diâmetro de linhas para líquidos, 
gases e gás/líquido, em função da 
velocidade recomendada e da perda de 
carga aceitável; 
•calcula espessura de parede de tubos e 
define necessidade de análise de 
flexibilidade segundo a ANSI B31.3; 
• orienta na seleção de válvulas, inclusive com 
cálculos de perda de carga em função de 
vazão e Cv de válvulas de controle; 
• informa sobre flanges e conexões; 
• dá detalhes para linhas específicas (cabeça 
de poço, linhas de produção, manifolds, 
utilidades, alívio, drenos, etc.) 
4.2 Área de segurança: 
* API RP 14 C – Recommended practice for 
analysis, design, installation and testing of basic 
surface safety systems for offshore production 
platforms. 
Fornece requisitos de projeto, instalação e 
testes de sistemas de segurança em plataformas 
de produção. A filosofia de segurança é baseada 
em dois níveis de proteção (dois sistemas) 
independentes, e em complemento aos 
dispositivos de controle para operação normal da 
planta. 
O apêndice A faz uma análise completa de 
segurança, enfocando os seguintes 
equipamentos: 
 
• linhas de produção; 
• linhas de produção submarinas; 
• poços satélites; 
• linhas de injeção na cabeça do poço; 
• linhas-tronco (headers); 
• vasos de pressão; 
• vasos atmosféricos; 
• vasos com chama interna; 
• bombas; 
• compressores; 
• tubulações; 
• trocadores casco/tubos. 
 
* API RP 500/505 – Recommended practice 
for classification of locations for electrical 
installations at petroleum facilities classified as 
Class I, Division 1 and Division 2/Class I, Zone 
0, Zone 1 and Zone 2. 
Estas duas normas são irmãs siamesas. 
Definem critérios para classificação de áreas 
para instalar equipamentos elétricos 
adequados à área. A única diferença entre 
elas é que a 500 classifica as áreas como 
Divisões 1 e 2 e a 505 classifica as áreas 
como Zonas 0, 1 e 2 . 
Esta classificação é feita individualmente 
por equipamento, nas seguintes instalações 
de petróleo: 
• sondas terrestres e marítimas; 
• instalações de produção terrestres e 
marítimas; 
• instalações de transporte de petróleo. 
 
O apêndice D de ambas as normas fornece 
método alternativo para classificação de 
áreas, que leva em conta a taxa de vazamento 
para o meio ambiente e a volatilidade do fluido 
despejado. 
4.3 Área de equipamentos 
* API SPEC 12J – Specification for oil and gas 
separators 
Fornece requisitos de projeto, fabricação e 
testes de separadores gás/óleo e 
gás/óleo/água. Baseia-se na lei de Stokes 
para calcular a velocidade de ascensão do gás 
dentro do óleo – isto serve para calcular o 
diâmetro do vaso. 
Algumas curiosidades da API 12J: 
• no item C.1.7 recomenda tempos de 
residência aplicáveis a separadores 
bifásicos; 
• no item C.2.2 recomenda tempos de 
residência aplicáveis a separadores 
trifásicos. Afirma que para calcular o 
volume útil do vaso, devem ser 
descontadas as câmaras de óleo e de 
água. 
 
* API PUBL 421 – Monographs on refinery 
environmental control - management of water 
discharges – design and operation of oil-water 
separators. 
Fornece projeto e operação de separadores 
água/óleo – as conhecidas caixas API – pelo 
princípio da diferença de densidades entre óleo e 
água, para retirar gotículas de óleo da água 
produzida. 
São analisados dois tipos de separadores: 
• a caixa API convencional; 
• os separadores de placas paralelas. 
 
* API STD 2000 – Venting atmospheric and low-
presure storage tanks. 
 Aplicável para cálculo de respiros de tanques 
atmosféricos e tanques de baixa pressão. 
Analisa as causas de sobrepressão/vácuo, 
O Uso de Normas API nos Projetos Básicos da GEINP 4 
define os cálculos de dimensionamento de 
respiros, bem como seus diferentes tipos. 
As causas de sobrepressão/vácuo em 
tanques são: 
• enchimento/esvaziamento; 
• variações climáticas ( temperatura, vento, 
chuva, etc. ) 
• exposição ao fogo; 
• circunstâncias diversas devido à falha de 
equipamentos, instrumentos ou erro 
operacional. 
Para o cálculo da capacidade de respiro, a 
norma analisa o vácuo formado pela saída de 
líquidos e pela contração do gás devido à queda 
de temperatura do ambiente. Analisa também a 
sobrepressão em função do enchimento de 
líquidos e da expansão dos gases pela subida de 
temperatura externa. Finalmente enfoca a 
sobrepressão por exposição ao fogo. 
 
 
5. OUTRAS FONTES DE CONSULTA 
 
Além das normas API, existem outras boas 
fontes de consulta, que podem subsidiar a 
execução de projetos básicos. Como sugestão 
seguem abaixo algumas indicações: 
• as especificações técnicas (Ets) da Getinp; 
• as normas da Petrobras; 
• manual de projeto feito pela Ana Chan; 
• normas de organismos nacionais e 
internacionais, como, por exemplo, ABNT, 
NFPA, ASME, ABV, BS, IEC, ISO, e outras. 
6. DICAS FINAIS 
6.1 Uma das vantagens das normas API em 
relação à algumas outras instituições é que 
elas são escritas de forma clara, precisa e 
direta. 
6.2 As normas da Petrobras são também uma 
excelente fonte de informações, além de 
estarem escritas em português. Não se 
esqueça delas. 
6.3 Quando for consultar uma norma pela 
primeira vez, vá no índice procurar onde está 
exatamente o ponto específico para 
esclarecer a dúvida. Não queira entender 
toda a norma de uma vez só, pois isto pode 
trazer confusão. Em suma, vá entendendo a 
norma aos poucos. 
6.4 Concluindo: o uso rotineiro de normas 
técnicas, não só do API, como também da 
Petrobras e de outros organismos 
internacionais, é um hábito enriquecedor, que 
faz crescer o conhecimento técnico e a 
experiência do profissional de projetos.