Monografia Tubovia Metálica de Travessia

LEANDRO GARCIA LAPROVITERA

TUBOVIA METÁLICA DE TRAVESSIA

São Paulo 2015

LEANDRO GARCIA LAPROVITERA

TUBOVIA METÁLICA DE TRAVESSIA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Mecânica, da Universidade Paulista campus Marquês, como requisito à obtenção do título de Bacharel.

Orientação: Prof. David Julio da Costa.

São Paulo 2015

LEANDRO GARCIA LAPROVITERA

TUBOVIA METÁLICA DE TRAVESSIA

Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgada adequada à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica e aprovado em sua forma final pela Coordenação do Curso de Engenharia Mecânica, da Universidade Paulista Campus Marquês.

São Paulo, XX de XX de 2015.

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Professor orientador: David Julio da Costa Universidade Paulista

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Prof. Eng. Naval André Pinheiro Universidade Paulista

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Prof(a). Universidade Paulista

DEDICATÓRIA

Dedico a conclusão deste curso à Deus, a todos da minha família, aos meus amigos e professores que me ajudaram e fizeram parte da minha vida nesses período de amadurecimento e aprendizado.

AGRADECIMENTOS

À Deus pela saúde e força para continuar batalhando.

Agradeço a minha família por me apoiar desde o começo deste curso e nas dificuldades

passadas por esta jornada de aprendizado.

Aos meus amigos e colegas que me ajudaram nos trabalhos e na conclusão do curso.

Aos professores e a todos que me incentivaram, sempre me ajudaram e passaram muitos

conhecimentos.

RESUMO

O projeto Tubovia Metálica de Travessia foi realizado de acordo com a necessidade

especial de uma obra de construção de um gasoduto utilizado para abastecimento

energético do Uruguai, que será feito a partir da importação de Gás Natural Liquefeito

(GNL), por meio de navios metaneiros.

O projeto consiste em uma estrutura metálica de travessia, construída a partir de

chapas de aço carbono e perfis metálicos de aço carbono, que será utilizada

temporariamente para realizar o puxamento de 3 km do gasoduto através de uma rua

de acesso ao canteiro central da obra, que se encontra em um ponto estratégico de

Montevideo - Uruguai

Palavras-chave: Gás Natual Liquefeito. Gasoduto. Estrutura Metálica.

1. INTRODUÇÃO

Obra de construção e montagem do Gasoduto GNL Del Plata, Montevideo, Uruguai.

Este projeto de gasoduto, simultaneamente com o projeto de regasificação de gás natural,

permitirão a diversificação da matriz energética do Uruguai, pois se trata de um combustível

disponível em mercado mundial, com múltiplos fornecedores e mais barato e eficiente comparado

com outros combustíveis fósseis como petróleo e carvão. O transporte do mesmo será realizado

por meio de navios metaneiros, e conta com 15 km de gasoduto até a interligação em outro

gasoduto existente, sendo 3 km off-shore (trecho subaquático) e 12 km on-shore (trecho terrestre).

A Tubovia Metálica de Travessia é um projeto de detalhamento de engenharia importante para a

construção do trecho off-shore, que permitirá a passagem dos 3 km de gasoduto por baixo da rua

principal de acesso ao canteiro central da obra.

Figura 1 – Rota Gasoduto GNL Del Plata Fonte: Biblioteca pessoal.

Figura 2 – Navio Metaneiro. Fonte: Biblioteca pessoal.

Figura 3 – Porto de navios Metaneiros. Fonte: Biblioteca pessoal.

1.1 OBJETIVO

Este trabalho de conclusão do curso de Engenharia Mecânica visa o projeto e o cálculo necessário

para a execução desta tarefa de uma obra real, buscando atender às expectativas do cliente, além

de agregar conhecimentos principalmente em projeto de estruturas metálicas e resistência dos

materiais ao aluno.

1.2 CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA E JUSTIFICATIVA

1.2.1 GAS NATURAL LIQUEFEITO (GNL)

O gás natural é a terceira fonte energética mais importante do mundo. Esse combustível de origem fóssil, composto principalmente por hidrocarbonetos (carbono e hidrogênio), é encontrado no estado físico gasoso. No entanto, o processamento do gás natural pode originar outros combustíveis, como, por exemplo, o gás natural liquefeito, também chamado de GNL.

A obtenção do gás natural liquefeito se dá através da purificação do gás natural, em que a matéria-prima (gás natural) é submetida a uma temperatura de -162 °C, tendo seu volume reduzido em aproximadamente 600 vezes. Durante esse processo, ocorre a condensação, ou seja, a passagem do estado gasoso para o líquido.

Após esse procedimento, o gás natural liquefeito é produzido, sendo composto principalmente por metano e, em menores proporções, por etano, propano, entre outros componentes encontrados no gás natural. Esse combustível incolor e inflamável deve ser armazenado e transportado de forma segura, visto que os riscos de acidentes são altos.

O transporte entre o local de produção ao centro consumidor é realizado em navios adaptados. O primeiro registro de tal feito é de 1959, quando um navio estadunidense exportou GNL para o Reino Unido. O êxito desse processo impulsionou a produção e exportação e, atualmente (2015), existem cerca de 150 navios em operação. Os principais produtores mundiais de GNL são: Indonésia, Argélia, Malásia, Qatar, Austrália, Brunei, Nigéria, Trinidad e Tobago, Omã e Líbia.

O GNL é empregado como combustível nas indústrias, veículos pesados e automóveis de passeio. Porém, para receber esse combustível, os automóveis devem passar por adaptações em locais credenciados, onde ocorrerá a instalação de um sistema formado por um reservatório, indicador de nível do reservatório e um vaporizador.

Entre os benefícios gerados pela utilização do gás natural liquefeito estão: facilidade de armazenagem, sua combustão libera menos gases poluentes, ele é bastante energético, muito eficaz, além de ser mais barato que o álcool e a gasolina.

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Figura 4 – Produção de gás natural mundial (bilhões m³).

Fonte: ANP – Agência Nacional de Petróleo (2007).

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1.2.2 CONSTRUÇÃO E MONTAGEM DE DUTOS TERRESTRES

Duto é a designação da ligação de tubos destinados ao transporte de petróleo, seus derivados ou gás natural. Eles são classificados em oleodutos, quando transportam líquidos, ou seja, petróleo e seus derivados e em gasodutos quando transportam gases. (ANP, 2008).

Os dutos são usados para transporte de líquidos desde a Antiguidade, os chineses usavam bambu; os egípcios e os astecas, material cerâmico; e os romanos, chumbo. O primeiro duto para transporte de hidrocarbonetos, com duas polegadas de diâmetro, foi construído em ferro fundido e ligava um campo de produção a uma estação de carregamento de vagões a uma distância de 8km na Pensilvânia, em 1865. (Sant’ana, 2006)

O escoamento de petróleo e derivados entre as fontes de produção, refinarias e centros de consumo pode ser realizado através de navios, caminhões- tanque e dutos. Entretanto, os oleodutos, gasodutos e polidutos são geralmente o meio mais econômico para transportar grandes volumes de petróleo, derivados e gás natural por grandes distâncias. (Martinez, 2003).

O processo de construção e montagem de dutos consiste na ligação de vários tubos de comprimento e diâmetro variável. Após a confecção do duto, este é enterrado a cerca de 1 metro de profundidade.

As fases da construção e montagem de dutos consistem em atividades de aerolevantamento, pré-comunicação, cadastramento físico e jurídico, projeto básico, estudo de impacto ambiental, obtenção das licenças prévia, de instalação e operação e nas atividades de construção e montagem propriamente ditas. (PETROBRAS, 2008).

Figura 5 – Abaixamento de duto terrestre (side boom ). Fonte: Biblioteca pessoal.

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1.2.3 PRINCIPAIS ATIVIDADES DE UMA OBRA DE DUTOS

A construção e montagem de dutos propriamente dita tem entre suas

principais atividades, as quais serão descritas a seguir:

Avaliação da construção;

Mobilização;

Locação e Marcação da Faixa de Domínio e da Pista;

Desmonte de rochas;

Limpeza (Retirada da camada superficial do solo);

Nivelamento da faixa;

Transporte e estocagem de tubos e materiais;

Abertura e Preparação da Vala;

Distribuição de tubos na Faixa de Domínio;

Curvamento;

Soldagem;

Inspeção após Soldagem;

Ensaio não-destrutivo;

Revestimento Externo Anticorrosivo;

Revestimento Externo com Concreto;

Abaixamento do duto na vala;

Cobertura ou Preenchimento;

Tie-in;

Fabricação;

Proteção Catódica;

Limpeza da faixa de domínio;

Recuperação e Revegetação;

Sinalização e Proteção dos Dutos e Válvulas de bloqueio;

Teste hidrostático;

Limpeza Interna e Inspeção;

Condicionamento; Desmobilização de equipamento e pessoal.

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1.2.4 CONSTRUÇÃO E MONTAGEM DE DUTOS SUBAQUÁTICOS

Dutos subaquáticos: são aqueles nos quais a maior parte da tubulação está submersa (geralmente no fundo do mar). Esse método é muito utilizado para o transporte da produção de petróleo de plataformas marítimas para refinarias ou tanques de armazenamento situados no continente e para atravessar baías ou canais de acesso a portos.

Figura 6 – Duto subaquático. Fonte: ENI company (2008).

No projeto do Gasoduto GNL Del Plata, os 3km de dutos subaquáticos serão puxados para o mar por uma balsa, de acordo com o projeto realizado por uma empresa inglesa especializada.

Os trechos a serem puxados devem ser fixados juntamente com tubos de PEAD para flutuabilidade. Os mesmos são o principal foco do nosso projeto de Tubovia Metálica de Travessia, que permitirá que a tarefa seja realizada.

Figura 7 – Exemplo de puxamento de duto subaquático . Fonte: http://www.guiasjc.com.br

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1.2.5 PROJETO DE PUXAMENTO

Figura 8 – Balsa para puxamento dos dutos subaquáti cos. Fonte: Biblioteca pessoal.

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Figura 9 – Cabeça de puxe dos dutos subaquáticos. Fonte: Biblioteca pessoal.

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1.2.6 PROJETO DE FLUTUABILIDADE

Figura 10 – PEAD de flutuabilidade e suportes. Fonte: Biblioteca pessoal.

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Figura 11 – Arranjo de flutuabilidade. Fonte: Biblioteca pessoal.

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Figura 12 – Roletes para puxamento. Fonte: Biblioteca pessoal.

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1.3 ESTRUTURA DE PROJETO

1.3.1 FABRICAÇÃO

Figura 13 – Processo de fabricação Fonte: Biblioteca pessoal.

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Figura 14 – Processo de fabricação Fonte: Biblioteca pessoal.

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Figura 15 – Processo de fabricação Fonte: Biblioteca pessoal.

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Figura 16 – Processo de fabricação (Detalhe 03) Fonte: Biblioteca pessoal.

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Figura 17 – Processo de fabricação (Detalhe 04) Fonte: Biblioteca pessoal.

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Figura 18 – Processo de fabricação (Detalhe 05) Fonte: Biblioteca pessoal.

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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Figura 19 – Perfis metálicos IPN norma europeia. Fonte: www.celsa.com

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Figura 20 – Perfis metálicos angulares norma europe ia. Fonte: www.celsa.com

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Figura 21 – Lista de Materiais para compra.

Fonte: Biblioteca pessoal.

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REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10520: informação e documentação:

apresentação de citações em documentos. Rio de Janeiro: ABNT, 2002a.

______. NBR 14724: informação e documentação: trabalhos acadêmicos: apresentação. Rio de

Janeiro: ABNT, 2005.

______. NBR 6023: informação e documentação: referências: elaboração. Rio de Janeiro: ABNT,

2002b.

______. NBR 6024: informação e documentação: numeração progressiva das seções de documento

escrito: apresentação. Rio de Janeiro: ABNT, 2003a.

______. NBR 6027: informação e documentação: sumário: apresentação. Rio de Janeiro: ABNT,

2003b.

http://www.gassayago.com.uy

http://www.gnls.com.uy

NAVIO METANEIRO - http://www.wikipedia.org

GNL - http://www.brasilescola.com

DUTOS - http://www2.dbd.puc-rio.br

PERFIS - http://www.celsa.com