The Transportation of Natural Gas

The eficiente and effective movement of natural gas from producing regions to consumption regions requires an extensive and elaborate transportation system. Em muitos casos, o gás natural produzido a partir de um determinado poço terá que percorrer uma grande distância para chegar ao seu ponto de utilização. O sistema de transporte do gás natural consiste numa complexa rede de gasodutos, concebida para transportar rápida e eficientemente o gás natural desde a sua origem, para áreas de elevada procura de gás natural. O transporte de gás natural está intimamente ligado ao seu armazenamento: caso o gás natural a ser transportado não seja imediatamente necessário, pode ser colocado em instalações de armazenamento para quando for necessário.

Existem três tipos principais de gasodutos ao longo da rota de transporte: o sistema de coleta, o sistema de gasodutos interestaduais e o sistema de distribuição. O sistema de coleta consiste em gasodutos de baixa pressão e pequeno diâmetro que transportam o gás natural bruto da cabeça do poço para a planta de processamento. Caso o gás natural de um determinado poço tenha altos teores de enxofre e dióxido de carbono (gás azedo), deve ser instalado um tubo de coleta de gás azedo especializado. O gás azedo é corrosivo, pelo que o seu transporte da cabeça do poço para a instalação de adoçamento deve ser feito com cuidado. Rever o tratamento e processamento do gás natural.

Os tubos podem ser caracterizados como interestaduais ou intra-estaduais. Os gasodutos interestaduais são semelhantes aos do sistema rodoviário interestadual: eles transportam gás natural através dos limites do estado, em alguns casos claros em todo o país. Os gasodutos interestaduais, por outro lado, transportam gás natural dentro de um determinado estado. Esta seção abrangerá apenas os fundamentos dos gasodutos interestaduais de gás natural, porém os detalhes técnicos e operacionais discutidos são essencialmente os mesmos para os gasodutos interestaduais.

Dutos Interestaduais de Gás Natural

Dutos Interestaduais de Gás Natural

Source: Laboratório Nacional de Tecnologia Energética, DOE

A rede interestadual de gasodutos de gás natural transporta o gás natural processado das instalações de processamento em regiões produtoras para aquelas áreas com alta demanda de gás natural, particularmente grandes áreas urbanas povoadas. Como pode ser visto, a rede de gasodutos estende-se por todo o país.
Os gasodutos interestaduais são as ‘auto-estradas’ do transporte de gás natural. O gás natural que é transportado por gasodutos interestaduais viaja a alta pressão no gasoduto, a pressões entre 200 e 1500 libras por polegada quadrada (psi). Isto reduz o volume do gás natural transportado (em até 600 vezes), bem como a propulsão do gás natural através do gasoduto.

Esta secção abrangerá os componentes do sistema de gasodutos interestaduais, a construção de gasodutos e a inspecção e segurança dos mesmos. Para mais informações sobre gasodutos interestaduais em geral, clique aqui para visitar o website da Interstate Natural Gas Association of America.

Pipelines Components

Interstate Pipelines consistem em uma série de componentes que garantem a eficiência e confiabilidade de um sistema que fornece uma fonte de energia tão importante durante todo o ano, vinte e quatro horas por dia, e inclui uma série de componentes diferentes.

Dutos de Transmissão

Dutos em Trânsito

Fonte: Duke Energy Gas Transmission Canada

Dutos de transmissão podem medir de 6 a 48 polegadas de diâmetro, dependendo de sua função. Certas secções de tubos componentes podem mesmo ser compostas por tubos de pequeno diâmetro, tão pequenos quanto 0,5 polegadas de diâmetro. No entanto, esta tubagem de pequeno diâmetro é normalmente utilizada apenas em sistemas de recolha e distribuição. Os tubos de transmissão principal, o tubo principal de um determinado sistema, têm normalmente entre 16 e 48 polegadas de diâmetro. Os gasodutos laterais, que fornecem gás natural de ou para a linha principal, têm normalmente entre 6 e 16 polegadas de diâmetro. A maioria dos principais gasodutos interestaduais tem entre 24 e 36 polegadas de diâmetro. O próprio gasoduto em si, comumente chamado de “linepipe”, consiste em um forte material de aço carbono, projetado para atender aos padrões estabelecidos pelo American Petroleum Institute (API). Em contraste, alguns dutos de distribuição são feitos de plástico altamente avançado, devido à necessidade de flexibilidade, versatilidade e facilidade de substituição.

Dutos de transmissão são produzidos em usinas siderúrgicas, que às vezes são especializadas para produzir apenas dutos. Existem duas técnicas de produção diferentes, uma para tubos de pequeno diâmetro e outra para tubos de grande diâmetro. Para tubos de grande diâmetro, de 20 a 42 polegadas de diâmetro, os tubos são produzidos a partir de chapas de metal que são dobradas em forma de tubo, com as extremidades soldadas para formar uma seção de tubo. Os tubos de pequeno diâmetro, por outro lado, podem ser produzidos sem problemas. Isto envolve o aquecimento de uma barra metálica a temperaturas muito altas, depois a perfuração de um buraco no meio da barra para produzir um tubo oco. Em ambos os casos, o tubo é testado antes de ser enviado da aciaria, para garantir que possa cumprir os padrões de pressão e resistência para o transporte de gás natural.

O tubo de linha também é coberto com um revestimento especializado para garantir que não corrói uma vez colocado no solo. O objectivo do revestimento é proteger o tubo da humidade, que provoca corrosão e ferrugem. Há uma série de diferentes técnicas de revestimento. No passado, os oleodutos eram revestidos com esmalte de alcatrão de carvão especializado. Hoje em dia, os tubos são frequentemente protegidos com o que é conhecido como epóxi de ligação por fusão, o que dá ao tubo uma cor azul clara perceptível. Além disso, a protecção catódica é frequentemente utilizada; que é uma técnica de passagem de corrente eléctrica através do tubo para evitar a corrosão e a ferrugem.

Estações compressoras

Como mencionado, o gás natural é altamente pressurizado ao passar por um gasoduto interestadual. Para assegurar que o gás natural que passa por qualquer gasoduto permanece pressurizado, é necessária a compressão periódica deste gás natural ao longo do tubo. Isto é realizado por estações compressoras, normalmente colocadas a intervalos de 40 a 100 milhas ao longo do gasoduto. O gás natural entra na estação compressora, onde é comprimido por uma turbina, motor ou motor.

A Estação Compressora

Source: Duke Energy Gas Transmission Canada

Compressores de turbina ganham sua energia usando uma pequena proporção do gás natural que eles comprimem. A própria turbina serve para operar um compressor centrífugo, que contém um tipo de ventilador que comprime e bombeia o gás natural através do gasoduto. Algumas estações compressoras são operadas usando um motor elétrico para girar o mesmo tipo de compressor centrífugo. Este tipo de compressão não requer o uso de nenhum gás natural da tubulação, porém requer uma fonte de eletricidade confiável nas proximidades. Os motores a gás natural alternativos também são utilizados para alimentar algumas estações de compressão. Estes motores assemelham-se a um motor de automóvel muito grande, e são alimentados a gás natural do gasoduto. A combustão do gás natural alimenta os pistões na parte externa do motor, que serve para comprimir o gás natural.

Além de comprimir o gás natural, as estações compressoras geralmente também contêm algum tipo de separador de líquido, muito parecido com os utilizados para desidratar o gás natural durante o seu processamento. Normalmente, estes separadores consistem em depuradores e filtros que capturam quaisquer líquidos ou outras partículas indesejadas do gás natural no gasoduto. Embora o gás natural em gasodutos seja considerado gás “seco”, não é raro que uma certa quantidade de água e hidrocarbonetos se condense fora do fluxo de gás enquanto em trânsito. Os separadores de líquidos nas estações de compressão garantem que o gás natural na tubulação seja o mais puro possível e normalmente filtram o gás antes da compressão.

Estações de medição

Além de comprimir o gás natural para reduzir seu volume e empurrá-lo através da tubulação, estações de medição são colocadas periodicamente ao longo dos gasodutos interestaduais de gás natural. Estas estações permitem às companhias de gasodutos monitorizar o gás natural nas suas condutas. Essencialmente, estas estações medem o fluxo de gás ao longo do gasoduto e permitem às companhias de gasodutos “acompanhar” o gás natural à medida que este flui ao longo do gasoduto. Estas estações dosadoras utilizam medidores especializados para medir o gás natural à medida que este flui através do gasoduto, sem impedir o seu movimento.

Válvulas

Uma Válvula de Solo

Fonte: Duke Energy Gas Transmission Canada

Dutos inter-estaduais incluem um grande número de válvulas ao longo de todo o seu comprimento. Estas válvulas funcionam como gateways; normalmente são abertas e permitem que o gás natural flua livremente, ou podem ser usadas para parar o fluxo de gás ao longo de uma determinada secção da tubagem. Há muitas razões pelas quais uma tubulação pode precisar restringir o fluxo de gás em certas áreas. Por exemplo, se uma secção da tubagem necessitar de substituição ou manutenção, as válvulas em ambas as extremidades dessa secção da tubagem podem ser fechadas para permitir o acesso seguro dos engenheiros e das equipas de trabalho. Estas válvulas grandes podem ser colocadas a cada 5 a 20 milhas ao longo do gasoduto e estão sujeitas a regulação por códigos de segurança.

Estações de Controlo e Sistemas SCADA

As empresas de gasodutos naturais têm clientes em ambas as extremidades do gasoduto – os produtores e processadores que introduzem o gás no gasoduto, e os consumidores e as empresas de gás locais que retiram o gás do gasoduto. Para gerir o gás natural que entra no gasoduto, e para garantir que todos os clientes recebam a entrega atempada da sua parte deste gás, são necessários sistemas de controlo sofisticados para monitorizar o gás à medida que este percorre todas as secções do que poderia ser uma rede de gasodutos muito extensa. Para realizar esta tarefa de monitoramento e controle do gás natural que passa pelo gasoduto, estações centralizadas de controle de gás coletam, assimilam e gerenciam os dados recebidos das estações de monitoramento e compressor ao longo do gasoduto.

Pipeline Control Station

Source: Duke Energy Gas Transmission Canada

A maior parte dos dados recebidos por uma estação de controle é fornecida por sistemas de Supervisão de Controle e Aquisição de Dados (SCADA). Estes sistemas são essencialmente sofisticados sistemas de comunicação que realizam medições e recolhem dados ao longo da tubulação (geralmente em uma estação de medição ou compressor e válvulas) e os transmitem para a estação de controle centralizada. A vazão através da tubulação, o estado operacional, as leituras de pressão e temperatura podem ser todos usados para avaliar o estado da tubulação a qualquer momento. Estes sistemas também funcionam em tempo real, o que significa que há pouco tempo de atraso entre as medições feitas ao longo da tubulação e sua transmissão para a estação de controle.
Os dados são retransmitidos para uma estação de controle centralizada, permitindo aos engenheiros da tubulação saber exatamente o que está acontecendo ao longo da tubulação em todos os momentos. Isto permite reações rápidas a falhas de funcionamento do equipamento, vazamentos ou qualquer outra atividade incomum ao longo da tubulação. Alguns sistemas SCADA também incorporam a capacidade de operar remotamente determinados equipamentos ao longo do gasoduto, incluindo estações compressoras, permitindo aos engenheiros de um centro de controle centralizado ajustar imediata e facilmente as vazões no gasoduto.

Construção de gasodutos

Como aumenta o uso de gás natural, aumenta também a necessidade de ter infra-estrutura de transporte para suprir o aumento da demanda. Isto significa que as empresas de gasodutos estão constantemente avaliando o fluxo de gás natural através dos EUA, e construindo gasodutos para permitir o transporte de gás natural para aquelas áreas que estão mal servidas.

Surveying the Right-of-Way

Source: Duke Energy Gas Transmission Canada

Construir gasodutos de gás natural requer muito planejamento e preparação. Além da construção efetiva do gasoduto, vários processos de licenciamento e regulamentação devem ser concluídos. Em muitos casos, antes de iniciar os processos de licenciamento e de acesso à terra, as empresas de gasodutos de gás natural preparam uma análise de viabilidade para assegurar que existe uma rota aceitável para o gasoduto que proporcione o menor impacto ao meio ambiente e à infra-estrutura pública já existente.

Assumindo que uma empresa de gasodutos obtenha todas as licenças necessárias e satisfaça todos os requisitos regulamentares, a construção do gasoduto pode começar. É concluído um levantamento exaustivo do traçado pretendido, tanto aéreo como terrestre, para garantir que não surjam surpresas durante a montagem efectiva da conduta.

Instalar uma conduta é muito semelhante a um processo de linha de montagem, com secções da conduta a serem completadas em fases. Primeiro, o caminho da tubulação é limpo de todos os impedimentos removíveis, incluindo árvores, rochas, escovas e qualquer outra coisa que possa proibir a construção. Uma vez que o caminho da tubulação tenha sido suficientemente aberto para permitir o acesso do equipamento de construção, seções de tubulações são dispostas ao longo do caminho pretendido, um processo chamado de “amarrar” a tubulação. Estas secções da tubagem têm normalmente de 40 a 80 pés de comprimento e são específicas para o seu destino. Ou seja, certas áreas têm requisitos diferentes para o material de revestimento e espessura do tubo.

‘String’ o tubo

Source: Duke Energy Gas Transmission Canada

Após o tubo estar no lugar, as valas são escavadas ao lado do tubo disposto. Estas valas são tipicamente de 1,5 a 1,5 m de profundidade, pois os regulamentos exigem que a tubulação esteja pelo menos 30 polegadas abaixo da superfície. Em certas áreas, porém, incluindo travessias de estrada e corpos de água, a tubulação é enterrada ainda mais profundamente. Uma vez escavadas as valas, a tubulação é montada e contornada. Isto inclui soldar as secções da tubagem juntas numa tubagem contínua, e dobrá-la ligeiramente, se necessário, para se ajustar ao contorno do trajecto da tubagem. O revestimento é aplicado nas extremidades dos tubos. O revestimento aplicado em um moinho de revestimento normalmente deixa as extremidades da tubulação limpas, para não interferir na soldagem. Finalmente, todo o revestimento da tubulação é inspecionado para garantir que esteja livre de defeitos.

Embora a tubulação seja soldada, dobrada, revestida e inspecionada, ela pode ser rebaixada para dentro das valas previamente escavadas. Isto é feito com equipamento de construção especializado atuando para elevar o tubo de forma nivelada e baixá-lo para a vala. Uma vez baixada ao solo, a vala é cuidadosamente enchida, para garantir que o tubo e o seu revestimento mantenham a sua integridade. O último passo na construção da tubulação é o teste hidrostático. Este consiste em água corrente, a pressões superiores às que serão necessárias para o transporte de gás natural, ao longo de todo o comprimento do tubo. Isto serve como um teste para assegurar que a tubulação é suficientemente forte, e ausente de qualquer vazamento de fissuras, antes que o gás natural seja bombeado através da tubulação.

Lowering Pipe

Source: Duke Energy Gas Transmission Canada

Laying pipe across streams or rivers can be achieved in one of two ways. A travessia de corte aberto envolve a escavação de valas no chão do rio para abrigar a tubulação. Quando isso é feito, a própria tubulação é normalmente equipada com um revestimento de concreto, o que garante que a tubulação permaneça no fundo do rio e acrescenta um revestimento de proteção extra para evitar qualquer vazamento de gás natural para a água. Alternativamente, pode ser utilizada uma forma de perfuração direccional, na qual é perfurado um “túnel” sob o rio através do qual a tubagem pode ser passada. As mesmas técnicas são usadas para travessias de estrada – ou uma vala aberta é escavada e substituída quando a tubulação é instalada, ou um túnel pode ser perfurado por baixo da estrada.

Após a tubulação ter sido instalada e coberta, são feitos grandes esforços para restaurar o trajeto da tubulação ao seu estado original, ou para mitigar quaisquer impactos ambientais ou outros que possam ter ocorrido durante o processo de construção. Estes passos muitas vezes incluem a substituição do solo superficial, cercas, canais de irrigação e qualquer outra coisa que possa ter sido removida ou perturbada durante o processo de construção. Para mais informações sobre a construção de gasodutos, visite o site daInterstate Natural Gas Association of America.

Inspecção e Segurança de Gasodutos

Porco – Ferramenta de Inspeção de Gasodutos

Fonte: Duke Energy Gas Transmission Canada

A fim de garantir a operação eficiente e segura da extensa rede de gasodutos de gás natural, as companhias de gasodutos inspecionam rotineiramente seus dutos quanto à corrosão e defeitos. Isto é feito através do uso de sofisticados equipamentos conhecidos como “porcos inteligentes”. Os porcos inteligentes são dispositivos robóticos inteligentes que são impelidos por dutos para avaliar o interior da tubulação. Os porcos inteligentes podem testar a espessura e circularidade da tubulação, verificar sinais de corrosão, detectar vazamentos mínimos e qualquer outro defeito ao longo do interior da tubulação que possa impedir o fluxo de gás ou representar um potencial risco de segurança para a operação da tubulação. O envio de um porco inteligente por uma conduta é adequadamente conhecido como ‘pigging’ da conduta.

Além da inspecção com porcos inteligentes, existem várias precauções e procedimentos de segurança para minimizar o risco de acidentes. Na verdade, o transporte de gás natural é uma das formas mais seguras de transporte de energia, principalmente devido ao fato de a infra-estrutura ser fixa e enterrada no subsolo. Segundo o Departamento de Transportes (DOT), os gasodutos são o método mais seguro de transporte de petróleo e gás natural. Embora haja mais de 100 mortes por ano associadas a linhas de transmissão elétrica, de acordo com o Escritório de Segurança de Dutos do DOT em 2009, houve 0 mortes associadas a dutos de transmissão e 10 mortes associadas a sistemas de distribuição. Para saber mais sobre segurança de gasodutos, visite o Escritório de Segurança de Gasodutos do DOT.

Uma poucas das precauções de segurança associadas a gasodutos de gás natural incluem:

• Patrulhas Aéreas – Aviões são utilizados para garantir que nenhuma atividade de construção esteja ocorrendo muito perto do traçado do gasoduto, particularmente em áreas residenciais. A construção e escavação não autorizadas são a principal ameaça à segurança dos gasodutos, segundo a INGAA
• Detecção de fugas – O equipamento de detecção de gás natural é periodicamente utilizado pelo pessoal dos gasodutos na superfície para verificar a existência de fugas. Isto é especialmente importante em áreas onde o gás natural não é odorizado.
• Marcadores de gasodutos – Os sinais na superfície acima dos gasodutos de gás natural indicam a presença de gasodutos subterrâneos ao público, para reduzir a possibilidade de qualquer interferência com o gasoduto.
• Amostragem de Gás – A amostragem de rotina do gás natural nos gasodutos garante a sua qualidade, podendo também indicar corrosão do interior do gasoduto, ou o influxo de contaminantes.
• Manutenção Preventiva – Envolve o teste de válvulas e a remoção de impedimentos superficiais à inspecção dos gasodutos.
• Resposta de Emergência – As empresas de tubulação têm equipes de emergência extensivas que treinam para a possibilidade de uma ampla gama de potenciais acidentes e emergências.
• O Programa One Call – Todos os 50 estados instituíram o que é conhecido como programa de “uma chamada”, que fornece escavadeiras, equipes de construção e qualquer pessoa interessada em escavar o solo ao redor de uma tubulação com um único número de telefone que pode ser chamado quando qualquer atividade de escavação estiver planejada. Esta chamada alerta a empresa construtora do gasoduto, que pode sinalizar a área, ou mesmo enviar representantes para monitorar a escavação. O número nacional de 3 dígitos para uma chamada é “811”

Embora grandes gasodutos interestaduais de gás natural transportem gás natural das regiões de processamento para as regiões consumidoras e possam servir diretamente grandes usuários atacadistas, como clientes industriais ou de geração de energia, é o sistema de distribuição que realmente fornece gás natural para a maioria dos clientes varejistas, incluindo usuários residenciais de gás natural.