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Dissertações de Mestrado Defendidas: 2011

Uma Metodologia Monte Carlo para Projeto de Gasodutos e Carbodutos.

Autor: Anderson Penavilla de Oliveira.
Orientador: José Luiz de Medeiros, Ofélia de Queiroz Fernandes Araújo.
Laboratório: H2CIN

Resumo

No último século, o Brasil experimentou intenso desenvolvimento econômico caracterizado por diversas transformações, entre elas a urbanização, industrialização e aumento da demanda energética. Isto fez com que houvesse crescimento acelerado do consumo de combustíveis para transporte e produção de energia, o que, por sua vez, trouxe maiores taxas de emissões atmosféricas de CO2, um dos gases do efeito estufa, cuja produção é inerente à própria industrialização.

O descarte ambientalmente correto de CO2, embora ainda considerado de forma incipiente no País, requererá, cedo ou tarde, a implantação de gasodutos conhecidos como carbodutos, dutos de transporte de CO2 supercrítico, partindo das inúmeras zonas de produção para as poucas conhecidas zonas de destinação.

Grandes vazões de combustível e de CO2 são demandadas e processadas a cada dia, e para deslocar tais vazões tem sido necessário criar, expandir e restaurar meios de transportar estes fluidos por longas distâncias. Um dos combustíveis, cada vez mais presente na matriz energética, é o gás natural, para o qual gasodutos constituem o meio mais seguro e econômico de transportar grandes vazões por grandes quilometragens a partir das zonas de produção. No caso do CO2, carbodutos garantem não somente o benefício ambiental, mas também por representar a alternativa mais econômica para deslocá-lo como fluido supercrítico a locais de injeção em distantes zonas de produção de petróleo e gás.

O projeto adequado e otimizado de gasodutos e carbodutos deve permitir custos razoáveis de construção e operação confiável durante anos sem a necessidade de compressores boosters e investimentos extras. Isto requer que as condições e premissas do serviço sejam bem acessadas pelos projetistas, incluindo-se aí previsões de crescimento futuro do tráfego de fluido.

Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto de gasodutos e carbodutos unindo o software Pipeline Studio®, utilizado para as simulações de escoamentos, e o software Microsoft Excel para o tratamento de dados, de modo a obter diâmetro, investimento e custo anual atendendo com probabilidade de sucesso conhecida a um quadro estocástico de demandas compatível com um possível horizonte de vários anos.

De acordo com a ferramenta, para um gasoduto de 475 km de extensão com uma vazão média de 3 milhões m³/d e desvio padrão de 1 milhão m³/d, um diâmetro de 18" corresponde a uma probabilidade de sucesso do empreendimento de 85,06%. O Investimento neste caso será de 187.439.140 dólares com Custo Anual de 23,893 milhões de dólares/ano.

Para outro gasoduto com 600 km de extensão e uma vazão média de 4 milhões m³/d com desvio padrão de 1 milhão m³/d, um diâmetro 18" corresponde a probabilidade de sucesso de 84,48%, com Investimento de 228.749.800 dólares e Custo Anual de 29, 222 milhões de dólares/ano.

Assim como nos gasodutos, foi possível utilizar a ferramenta para carbodutos, neste caso, um carboduto de 500 km de extensão e 2 milhões de m³/d de gás carbônico com desvio padrão de 1 milhão de m³/d, resultou para um diâmetro comercial de 14" uma probabilidade de sucesso de 93,03%, com um Investimento de 153.765.800 dólares e Custo Anual de 19,865 milhões de dólares/ano.

Como produto do trabalho, têm-se uma metodologia computacional simples e robusta voltada para o projeto de gasodutos e carbodutos de forma a obter dutovias eficientes, otimizadas e econômicas.