GNL e Transporte de Gás Natural - SEEDS



GEPEA –Grupo de Energia do Departamento de Engenharia de Energia de Automação Elétricas da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

RELATÓRIO TÉCNICO

GEPEA / 14

ASPECTOS TECNOLOGICOS DO GNL E DO TRANSPORTE DO GÁS NATURAL

Equipe :

Geraldo Francisco Burani

Luiz Claudio Ribeiro Galvão

Miguel Edgar Morales Udaeta

Christian Slaughter

São Paulo, Janeiro de 2003

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO 3

2. O TRANSPORTE DO GÁS NATURAL 3

2. 1 Componentes de um Gasoduto 4

2.2 Transportadoras em atividade no Brasil 5

2.3 O Gás Natural Veicular 5

3. O GÁS NATURAL LIQUEFEITO (GNL) 6

3.1 Unidade de Liquefação 7

3.2 Navios Criogênicos 8

3.3 Terminal de Regaseificação 9

3.4 Mercados para o GNL 10

4. ASPECTOS TECNOLOGICOS NO TRANSPORTE DE GÁS 11

4.1 Os Tubos de Aço sem Costura 12

4.2 Os avanços Tecnológicos em Novos Materiais 13

4.3 Novas Tecnologias de Fabricação/Processos 14

4.4 Tipos de cilindros. 14

5. PERSPECTIVAS NO GNL – O PROJETO DE SUAPE 15

6. CONCLUSÃO 16

7. BIBLIOGRAFIA 16

1. INTRODUÇÃO

O transporte de gás natural, no Brasil, é feito exclusivamente através de gasodutos. Nesse sentido, são responsáveis pelo transporte as empresas TBG – Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S.A, Transportadora Sulbrasileira de Gás – TSB e a Transpetro.

O transporte de gás natural liquefeito por navios criogênicos, extremamente importante para países como o Japão e Coréia, até hoje não foi utilizado pelo país devido a diversos problemas tanto técnicos como econômicos. Realidade esta, que começa a mudar em virtude de diversos fatores.

Frente à crescente importância do gás natural na matriz energética nacional, o governo, através da Petrobrás, têm aplicado cada vez mais recursos em pesquisas relacionadas com o gás natural.

A perspectiva para os próximos anos é de acelerado crescimento do setor e, junto a ele, medidas governamentais que acompanhem as mudanças.

Nesse sentido, este trabalho apresenta questões relacionadas ao transporte na Industria do Gás natural e inclui elementos relativos ao GNL –Gás Natural Liquefeito.

2. O TRANSPORTE DO GÁS NATURAL

O gás natural pode ser transportado na forma gasosa ou liquefeita. O transporte na fase gasosa pode ser realizado a alta pressão, comprimido a 230kgf/cm2, e a temperatura ambiente, através de barcaças ou de caminhões tanques, quando o volume demandado é pequeno e a distância envolvida é relativamente curta. Para grandes volumes e em regime de operação contínua, o ideal é utilizar-se de gasodutos que operam a pressão de 120kgf/cm2, por ser econômico e confiável.

O transporte do gás na forma liquefeita é atrativo para longa distância, principalmente por mar, pois possibilita o armazenamento deste GNL próximo às áreas de consumo, permitindo assim atender os picos de demanda de uma forma otimizada, evitando desta maneira que a rede de gasoduto seja dimensionada para suportar esta demanda máxima, o que causaria a sua sub utilização na maior parte do tempo. O gás natural liquefeito pode ser transportado através de frotas de navios ou de caminhões adequados. A liquefação do gás natural é obtida através de resfriamento (-160°C), pois para liquefazê-la através de pressurização, deveria ser aplicada uma pressão elevada, o que tornaria o processo custoso e perigoso.

O gás natural no Brasil é transportado, exclusivamente, por gasodutos. A Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S.A. - TBG é a empresa responsável pela operação, em solo brasileiro, do gasoduto Bolívia-Brasil. São mais de três mil quilômetros de dutos que se estendem de Santa Cruz de La Sierra, na Bolívia, até a localidade de Canoas, na Grande Porto Alegre, cruzando, em seu traçado, os estados de Mato Grosso do Sul, São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.

Com capacidade de transporte para até 30 milhões de m³/dia, a TBG atua disponibilizando o combustível às companhias distribuidoras de cada estado, de forma que estas possam atender ao mercado consumidor. Em São Paulo, a distribuição será realizada pela Gás Brasiliano Distribuidora Ltda., Gás Natural São Paulo Sul S/A e pela Comgás. As duas primeiras estão em fase de instalação. A Comgás, por possuir um grande complexo instalado já começou suas atividades de fornecimento de gás natural. A distribuição é dividida em residencial, industrial, comercial e veicular. Há, ainda, planos para a expansão da rede de distribuição. Na área comercial e residencial, o crescimento está se incrementando cada vez mais, principalmente na região metropolitana e na cidade de São José dos Campos.

O potencial de crescimento é enorme e a Comgás vai criar programas específicos de venda para cada segmento de mercado (comercial e residencial), preparando-se, ainda, para cumprir a meta mínima estabelecida no contrato de concessão - alcançar 70 mil novos consumidores em cinco anos. Com o gás vindo da Bolívia, o segmento da geração de energia elétrica usando o gás natural já vem sendo estudado pela concessionária.

De acordo com a Agência Nacional do Petróleo - ANP, o transporte de gás natural canalizado só pode ser realizado por empresas que não comercializam o produto, ou seja, que não podem comprar ou vender GN, com exceção dos volumes necessários ao consumo próprio. Desta forma, as transportadoras se responsabilizam exclusivamente pelos serviços

de transporte até os pontos de entrega.

Além dos gasodutos de transporte, existem os de transferência e de distribuição. Os gasodutos de transferência são de uso particular do proprietário ou explorador das facilidades, conduzindo a matéria-prima até o local de processamento ou utilização. De forma semelhante, os gasodutos de distribuição levam o gás canalizado recebido das transportadoras até os usuários finais.

2. 1 Componentes de um Gasoduto

O transporte do GN por gasoduto é o meio mais conveniente para realizar o abastecimento ininterrupto de gás natural –GN através da distribuíção aos consumidores finais. Os sistemas de transporte de gás por duto envolvem os seguintes segmentos principais:

• A Rede de Tubulação, formada por peças cilíndricas de aço ou de polietileno, que são interconectadas entre si. A seção dos dutos é projetada para atender o fluxo do gás, e a espessura da parede para suportar a pressão de operação e os demais esforços solicitantes sobre o mesmo. Como a tubulação é o componente de maior custo do sistema, são estudados soluções com o objetivo de diminuir o consumo deste material. No caso do material ser ferroso, é adicionado um sistema de eletrodos para efetuar a proteção galvânica, e assim evitar a ocorrência de corrosão, e também com este propósito, e para diminuir o atrito do gás com a parede interna do duto, é colocado sobre a mesma uma tinta epoxy. Ao longo do gasoduto há válvulas de bloqueio automático, para manutenção preventiva e isolar trechos no caso de ruptura.

• A Estação de Compressão é necessária no transporte por dutos, para manter o nível de pressão pré-estabelecido e compensar as perdas de carga causadas pelo consumo e pelo atrito do GN com o próprio duto. Por isso são alocados sistemas de compressão por turbinas a gás ou motores elétricos ao longo da rede.

• A Estação de Redução de Pressão e de Medição está composta por válvulas de redução de pressão, de bloqueio automático e/ou alívio de pressão. Esse tipo de estação é instalada em cada ponto de entrega com o objetivo de adequar a pressão para o uso. Os medidores de vazão também servem para registrar o GN consumido. Os medidores de vazão existentes no mercado são do tipo turbina, placa de orifício e ultra-sônicos.

• O Sistema de Supervisão e Controle, pode ser relativamente simples ou complexo, ou seja, as informações das grandezas monitoradas e os acionamentos dos comandos podem ser disponíveis somente no local, ou serem também à distância, como os sistemas SCADA, que além de tele-supervisionar a rede, possibilita interferir em sua configuração através de comandos acionados remotamente.

2.2 Transportadoras em atividade no Brasil

TRANSPETRO: Criada em 12 de junho de 1998, a Petrobras Transporte S. A. - Transpetro atua nas áreas de transporte marítmo, dutoviário e na operação de terminais de petróleo e derivados. Entre SUas atividades previstas estão os serviços de transporte e armazenamento de combustíveis através de dutos, terminais e embarcações, bem como a construção e operação destas instalações.

TSB: Criada em 23 de março de 1999, a Transportadora Sulbrasileira de Gás - TSB é o consórcio responsável pela construção e administração do Gasoduto Uruguaiana-Porto Alegre, com 615 km de extensão. Seu principal objetivo é suprir a necessidade de gás natural do Estado do Rio Grande do Sul e interligar os sistemas de gasoduto do Brasil, Argentina e Bolívia, beneficiando também as regiões Sul e Sudeste do território nacional.

TBG: Constituída em 18 de abril de 1997, a Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S/A - TBG é a responsável pela administração nacional do Gasbol, o maior da América Latina, com 2.593 km de extensão em solo brasileiro e 557km, na Bolívia. O principal objetivo é transportar o gás natural da Bolívia para os Estados do Mato Grosso do Sul, São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, beneficiando indiretamente Rio de Janeiro e Minas Gerais.

2.3 O Gás Natural Veicular

O Gás Natural Veicular (GNV) é um combustível gasoso cujas propriedades químicas se adaptam bem à substituição dos combustíveis tradicionais para motores que funcionam através da ignição por centelhamento, sejam motores de quatro tempos (ciclo Otto) ou motores de dois tempos. Estes motores usam em geral a gasolina como combustível, porém no Brasil também são comuns os motores que utilizam álcool hidratado (etanol).

Os Postos de Serviço recebem o produto através da linha de abastecimento proveniente da concessionária de gás canalizado local, comprimem o GNV em instalações providas de compressores, e disponibilizam o produto para o usuário em "dispensers" similares a bombas de gasolina ou álcool hidratado.

No Brasil, a idéia original era de se utilizar o GNV como substituto do óleo diesel para a propulsão da frota de veículos pesados nos centros urbanos. Esta frota é composta por micro ônibus, ônibus e caminhões de diversos. Esta idéia deu lugar a uma maior difusão do uso de GNV na frota de veículos leves, em função algumas dificuldades inerentes ao mercado de GNV como substituto do óleo diesel, tais como: pequena diferença entre o preço do óleo diesel e do GNV e pouca disponibilidade em território nacional de Postos de Serviço com capacidade específica para atender à frota.

3. O GÁS NATURAL LIQUEFEITO (GNL)

A tecnologia para liquefação do gás foi desenvolvida com o intuito de extrair hélio do ar. Esta tecnologia foi adaptada pela indústria americana de gás natural, inicialmente para armazenar quantidades substanciais de gás em espaço pequeno, tendo em vista as variações da demanda. A primeira unidade de Gás Natural Liquefeito foi construído na Argélia no início dos anos 60. A partir da Argélia, o GNL chegou inicialmente à Inglaterra, depois à França e outros países europeus. No final da década, uma unidade construída no Alasca iniciou o abastecimento do Japão, que se tornou ao longo do tempo o maior importador da GNL, absorvendo 60% da produção mundial, que chegou a 82,5 milhões de toneladas em 1998. O mercado americano, por outro lado, que era inicialmente considerado o maior consumidor potencial de GNL, não se desenvolveu: até 2000 apenas 2% da produção mundial fluem para aquele país.

Existem dez países importadores de GNL, e outros dez que são produtores. Nestes estão operando dezesseis plantas, seis abastecendo a Europa e dez o Extremo Oriente (Japão, Coréia e Taiwan). A figura 1 abaixo mostra a localização das dezesseis unidades produtoras.

Figura 1. Centros Produtores de GNL

O transporte entre o local de produção e o de recepção é feito em navios especialmente construídos para este propósito. Cerca de cem deles estão em operação, e outros vinte em construção.

A produção, transporte e regaseificação do GNL são operações que exigem elevados investimentos, além de perdas de 10 a 15% do gás durante o processo, muito mais que um transporte equivalente por gasoduto (perdas entre 1 e 2%). Isto faz com que a escolha do GNL fique restrita aos casos em que gasodutos não são praticáveis tecnicamente (travessias de mares profundos), ou onde as distâncias de transporte tornem os gasodutos antieconômicos. Na atual tecnologia, a partir de 4 mil quilômetros, os custos de um sistema de GNL tornam-se compatíveis com os de transporte em gasodutos. Um projeto de GNL é na realidade uma seqüência de atividades que vão desde o reservatório de gás até o usuário final.

Na figura 2, apresenta-se um resumo do que sejam os principais elos da cadeia’de atividades vinculadas ao GNL: produção do gás, liquefação, transporte marítimo, regaseificação no destino e distribuição.

Figura 2. Cadeia Produtiva Vinculada ao GNL

3.1 Unidade de Liquefação

O elemento central de um projeto de GNL é a unidade de liquefação, onde a temperatura do gás natural é reduzida a -161º C, ponto em que ele se torna líquido. Esta instalação, construída em locais de bom calado (mínimo 14 m), em baía abrigada e o mais próximo possível dos campos produtores, compõe-se basicamente, como se vê na figura 3, de uma unidade de tratamento, do conjunto de trocadores de calor e dos tanques de armazenagem.

A unidade de tratamento destina-se a remover as impurezas existentes no gás vindo dos campos, como gás carbônico, enxofre, nitrogênio, mercúrio e água, além do condensado. O processo inclui a separação do gás liquefeito de petróleo (GLP), basicamente propano e butano, que poderá ser disposto como produto final ou reinjetado no GNL.

O conjunto de trocadores de calor, peça principal da liquefação, funciona segundo o mesmo princípio de um refrigerador doméstico. Um gás refrigerante (em geral, uma mistura de metano, etano e propano) é pressurisado e em seguida expande-se através de uma válvula (efeito Joule-Thompson), extraindo calor do gás natural que chega aos trocadores de calor. Há diferentes tipos de trocadores, mas quase todas as instalações dividem-se em conjuntos paralelos (LNG trains), capazes de liquefazer de 2 a 2,5 Mtpa cada um.

Figura 3. Processo de Liquefação do Gás Natural

O gás natural liquefeito é a seguir armazenado em tanques capazes de mantê-lo a -161º C até o embarque. Em razão do elevado custo desta armazenagem, sua capacidade é calculada por sofisticados processos que levam em conta a produção da unidade, o número e tamanho dos navios, riscos de atraso e outras variáveis.

O custo de uma instalação de liquefação, inclusive facilidades portuárias, tem variado constantemente com as inovações tecnológicas e as pressões de mercado. Hoje o investimento por tonelada de capacidade está na casa de US$ 250,00.

3.2 Navios Criogênicos

Os navios que levam o GNL das unidades de liquefação aos pontos de regaseificação dispõem de reservatórios isolados, capazes de suportar a temperatura do gás durante o transporte, não havendo refrigeração na viagem (Ver Fig. 4). Há uma perda que, mesmo nos mais moderno navios, vai a 0,1% ao dia. Além disto, o GNL é normalmente usado como combustível, e uma pequena parte volta com o navio para manter os tanques frios.

Figura 4. Navio Metaneiro

Há dois tipos básicos de transportadores de GNL, o que armazena o gás em esferas (o tipo Moss Rosenberg), e os que têm tanques nas posições convencionais de petroleiros (o tipo membrana, ou Technigaz). Ambos estão em operação e construção, não havendo diferenças substanciais de custo inicial ou operação. A capacidade usual por navio é de 125 a 135 mil m3, capazes de transportar 55 a 60 mil toneladas de GNL. Durante muitos anos os estaleiros japoneses dominaram a construção destes barcos, mas hoje eles estão sendo feitos também na Finlândia, Itália, França e Coréia do Sul. A frota mundial está com cerca de cem navios operando e vinte em construção, a um custo por unidade da ordem de US$ 225 milhões.

3.3 Terminal de Regaseificação

Os terminais para desembarque do gás situam-se junto aos centros de consumo, em locais de águas profundas e abrigadas (Ver Fig. 5). Seus principais elementos são os tanques de estocagem e os regaseificadores, além dos equipamentos complementares, conforme mostra a figura 6.

Figura 5 Terminal Metaneiro de Huelva (Espanha)

A capacidade dos tanques de estocagem pode ir de pouco mais que a carga de um navio (caso de Huelva, na Espanha, com 160 mil m3 de armazenagem, para navios de 135 mil m3), até valores muito maiores, quando, além de absorver a carga dos navios, o terminal propõe-se a servir de balanceador de picos de consumo e estoque estratégico. Neste último caso está o terminal de Sodegaura, na baía de Tóquio, capaz de armazenar 2,7 milhões m3, vinte vezes a carga de um navio padrão.

Figura 4. Esquema de um Terminal para Regaisificação do GNL

Os regaseificadores podem usar água do mar para reaquecer o GNL, ou vapor quando há uma termelétrica nos arredores, como é muito freqüente. Neste caso, a expansão do gás ao se vaporizar poderá acionar turbinas, capazes de adicionar alguma potência à termelétrica. Há ainda uma possibilidade de usar o frio liberado na regaseificação para indústria de alimentos.

Os custos para construção de um terminal de regaseificação variam muito, como se deduz das diferenças na capacidade de estocagem. Um terminal na Turquia, para 255 mil m3, custou US$ 250 milhões, mas há planos para construir mais um terminal no Japão, com investimentos acima de US$ 2 bilhões.

3.4 Mercados para o GNL

O mercado consumidor atual de GNL pode ser dividido em três áreas: Extremo Oriente (Japão, Coréia e Formosa), Europa e Estados Unidos. Estes mercados desenvolveram-se de formas diferentes, resultando, em preços diferentes de venda. Pode-se dizer que não há um mercado global de GNL, e sim mercados regionais.

O Japão, impulsionado pela sua reduzida oferta interna de energia, por razões ambientais e de espaço físico (uma termelétrica a gás natural ocupa uma área bem menor que uma nuclear equivalente) lidera por ampla margem o consumo de GNL –mais de 48 milhões de toneladas (Mt) em 1998, para um total mundial de 82,5 Mt. Com a relativa estagnação da economia do país nos últimos anos, e a recente crise asiática, o crescimento do mercado japonês de GNL reduziu-se sensivelmente, mas deve situar-se num patamar de 4% ao ano nos próximos anos.

A Coréia, que vinha crescendo aceleradamente até 1997, chegando a consumir mais de 9 Mt nesse ano, reduziu este valor em 1 Mt em 1998 e deverá reduzir ainda mais em 1999. Espera-se, porém, uma retomada vigorosa. Taiwan, o terceiro consumidor (4 Mt em 1998) é o que mais deve crescer proporcionalmente, com alguns esperando quatro vezes mais em 2015. A Índia já tem contratos para futura importação de GNL, e a China deverá segui-la em breve. Como um todo, o mercado asiático, que consumiu 62 Mt em 1998, poderá chegar a mais de 100 Mt em 2010.

A Europa, diferentemente da Ásia, tem possibilidades de ser abastecida por gasodutos vindos de zonas produtoras externas (especialmente Norte da África e Sibéria), e conta ainda com reservas internas consideráveis. Desta forma, o GNL encontra competição intensa, obrigando à prática de preços menores. Menos de um décimo do mercado de gás europeu é hoje suprido por GNL, e um patamar de 20 Mtpa não deve ser muito ultrapassado nos próximos anos.

A capacidade produtora, compatível com este consumo, hoje concentrada na Argélia e Líbia, está sendo aumentada para 30 Mtpa com as recentes instalações em Trinidad Tobago e Nigéria, e novos mercados, como o sul-americano, deverão demorar algum tempo a se desenvolver. No Brasil há dois projetos conhecidos, o do Suape, em Pernambuco, um empreendimento da Petrobrás e Shell, e outro em Pecém, no Ceará, que envolve a British Gas e a Amoco. Estas companhias estrangeiras são participantes, respectivamente, da planta da Nigéria e da de Trinidad Tobago.

Os Estados Unidos, iniciadores da tecnologia do GNL, foram inicialmente vistos como o melhor mercado para o produto na década de 70. Expectativas que não se concretizaram, pelo menos até o fim do século passado, pois esse mercado teve apenas 1% atendido pelo GNL, forçando a paralisação de dois dos quatro terminais de regaseificação existentes. Nos últimos anos, entretanto, vêm-se registrando ligeiro aumento no consumo, inclusive com cargas esporádicas extra-contratuais.

Pela descrição que feita até aqui, pode-se verificar que se trata de três áreas com comportamentos diversos, o que tem influência direta nos preços. Em 1998, o valor de venda do gás no Extremo Oriente era cerca de 25% superior ao da Europa, e de quase 50% em relação ao americano. Ou seja o GNL ainda não se comporta como "commodity" global, a não ser segmentado em regiões.

4. ASPECTOS TECNOLOGICOS NO TRANSPORTE DE GÁS

A expansão das redes de gás já é uma realidade. Do ponto de vista tecnológico, o que viabiliza tal investimento é, entre outras coisas a melhora nos materiais utilizados.

Há, basicamente três tipos de materiais usados nos dutos das redes: ferro fundido, que com o desenvolvimento de novos materiais, tornou-se obsoleta; aço carbono, utilizado para transportar o gás a altas pressões e; PEAD, sendo que as tubulações feitas deste polímero são usadas onde se desenvolvem baixas pressões.

Um exemplo é a CEG (Companhia Distribuidora de Gás do Rio de Janeiro), que é uma das pioneiras no uso de tubos de polietileno (PEAD) nas linhas de distribuição de gás no país, sendo que a tubulação empregada na renovação e implantação das redes, foram tubos de baixa e média pressão, de 20mm a 200mm de diâmetro. Grande parte da rede de gás canalizado no Rio de Janeiro é muito antiga, com mais de 50 anos, e por isso a CEG vem fazendo obras de renovação e modernização desta rede. Até 2005, dos 2.278 km de rede que a CEG possui, 800 km serão substituídos, com tubulação de PEAD –melhor qualidade e maior flexibilidade, pois possibilita aumento da capacidade e realização de manutenções esporádicas.

4.1 Os Tubos de Aço sem Costura

A expansão do mercado da Indústria de Gás Natural, implica necessariamente na utilização em larga escala de Tubos de Aço Sem Costura, elemento de condução e armazenamento mais seguro e confiável por possuir plena homogeneidade em suas propriedades mecânicas, em virtude da isenção de qualquer tipo de solda ao longo de toda sua extensão, agregando um grande diferencial com relação ao aspecto da segurança.

Os Tubos de Aço Sem Costura possuem, basicamente, quatro principais aplicações dentro do ciclo do mercado do Gás Natural:

• A primeira se inicia na prospeção do Gás Natural, com a utilização de Tubos de Perfuração;

• A segunda aplicação se caracteriza como Tubos de Condução, conhecidos como Gasodutos, para transporte e distribuição do Gás Natural. O gasoduto parte do campo de produção e conduze o Gás Natural aos grandes mercados consumidores, ramificando-se através de pontos específicos localizados ao longo de sua extensão, chamados de City Gates. Dos City Gates, iniciam-se as redes de distribuição de Gás Natural, pelas quais será entregue ao seu consumidor final (industrial, comercial, residencial, automotivo e termelétrico);

• A terceira aplicação é para o segmento de termogeração, que se divide em dois setores distintos – termelétricas e cogeração;

• A quarta aplicação refere-se aos reservatórios de Cilindros de Aço, voltados ao Mercado do Gás Natural Veicular (GNV), produzidos a partir de Tubos de Aço Sem Costura Laminados a Quente.

O processo atual de fabricação de Tubos de Aço Sem Costura, no Brasil, obteve grandes avanços tecnológicos, garantindo uma evolução de qualidade do produto associada ao aumento da produtividade.

No caso dos cilindros leves para GNV (e também para GLP), mais genericamente chamados de cilindros leves para o transporte de gases comprimidos e gases liquefeitos sob pressão, são hoje possíveis, e já utilizados, basicamente devido ao progresso em três áreas correlatas à tecnologia de produção de cilindros, tais são: Novos materiais; Novas tecnologias de fabricação/processos e; Ampliação das possibilidades de análise estrutural

4.2 Os avanços Tecnológicos em Novos Materiais

Materiais Metálicos

Os materiais metálicos, de uma forma geral, experimentaram um grande desenvolvimento ao longo das décadas de 60, 70 e 80. Os de interesse específico para a fabricação de cilindros para gases comprimidos, as ligas de aço e as ligas de alumínio, tiveram como principal força motriz em seu desenvolvimento as necessidades crescentes de materiais para uso oceânico, tais como construção de navios, plataformas de petróleo, submarinos com fins militares e de pesquisa, etc.

No tocante as ligas de aço, a busca por materiais com alta tensão de escoamento, alta tenacidade à fratura, resistência à corrosão, boas características de soldabilidade (mecânicas e microestruturais), entre outras propriedades, propiciou o surgimento ao longo das décadas de 60 e 70 dos aços da série HY (alta tensão de escoamento), dos aços tipo Cortem, aços de ultra-alta resistência e os inoxidáveis do tipo Maraging. Estes aços embora possuindo elevada resistência mecânica e tensão de escoamento, por exemplo o aço HY-150 tem uma tensão de escoamento de 1030 MPa e tensão máxima de 1140 MPa e o aço Maraging 300 tensão de escoamento de 2100 MPa e tensão máxima de 2200 MPa, boa resistência à corrosão e corrosão sob tensão, ainda apresentavam deficiências quanto a soldabilidade e tenacidade à fratura. Para solucionar estas deficiências aprofundaram-se os estudos dos mecanismos de fratura e principalmente das inter-relações entre a microestrutura do material e suas propriedades mecânicas, o que resultou no surgimento dos aços microligados e passíveis de serem "projetados a atender determinadas propriedades mecânicas". Assim surgiram diferentes ligas, propriedades e tratamentos termo-mecânicos, situação em que simplesmente tornou-se impossível padroniza-se os aços na forma tradicional (nome e formulação química específica). Com isso diferentes ligas são produzidas visando à mesma finalidade, porém por processos e tecnologias diferentes, inclusive patenteadas –as vezes uma mesma liga atinge diferentes propriedades por força de transformações termo-mecânicas específicas.

No caso das ligas de alumínio, os grandes avanços foram nas décadas de 60 e 70, impulsionados também pela área aeroespacial. São desta época as ligas mais conhecidas das séries 2XXX, 5XXX, 6XXX e 7XXX segundo designação da American Aluminum. São exemplos de uso na área de cilindros as ligas AA-6061 e AA-6010.

Materiais Compostos (Plásticos Reforçados)

Materiais compostos são os materiais obtidos a partir de fibras estruturais na forma de filamentos contínuos, tecidos ou picados, impregnados por uma matriz que pode ser metálica, cerâmica ou plástica (termoplástico, termofixo ou elastômero). Quando a matriz é plástica tem-se o "plástico reforçado", que é o material composto de interesse na fabricação de cilindros. Como material de uso estrutural o plástico reforçado surgiu na década de 60, tendo sua primeira aplicação nas cascas dos motores dos foguetes Polaris e o uso não militar do material composto deu-se no fim da década de 70, início da de 80, através da fabricação e comercialização de cilindros de alumínio reforçados com fibras para equipamentos de respiração autônoma.

4.3 Novas Tecnologias de Fabricação/Processos

Materiais metálicos

Um grande avanço ocorreu nos materiais metálicos, não só na formulação de novas ligas, mas na obtenção destas. Assim processos inicialmente dispendiosos e restritos a pesquisa, passaram a ser empregados comercialmente na fusão das novas ligas, como por exemplo a fusão à vácuo (VIM) e a fusão e refino à vácuo (VIM e VAR). Na transformação destas matérias primas para a obtenção de cilindros com e sem costura, processos como extrusão inversa a morno seguida de laminação a frio, estampagem profunda, repuxo a quente, soldas à "laser" e "eletron beam", todas realizadas com total controle da microestrutura objetivada, através de controles de temperaturas, tempos, tamanho de grão, tipo, forma e dispersão de intermetálicos, controle de textura, entre outros parâmetros, tornaram possível a fabricação dos cilindros usando de fato todas as propriedades inerentes à liga escolhida.

Materiais compostos

O uso de materiais compostos é mais intenso –desconsiderando a redução significativa do custo das fibras de reforço, devido a dois fatores básicos:

• Melhoria do processo de fabricação das fibras de reforço, que tornaram as variações de propriedades extremamente pequenas, aumentando portanto a confiabilidade e a performance, e ao desenvolvimento de novas resinas que aumentaram o desempenho do composto final, quer do ponto de vista mecânico, como do térmico e químico;

• Desenvolvimento de processos de manufatura de alta produção, que tornou a fabricação de componentes em plástico reforçado menos artesanal. No tocante a produção de cilindros, equipamentos de bobinamento de fios contínuos de alta velocidade e produtividade são hoje possíveis graças aos avanços da eletrônica digital. Estes fatores aliados ao embasamento teórico do comportamento de estruturas não isotrópicas, propicia a fabricação de cilindros muito leves e resistentes em plástico reforçado.

4.4 Tipos de cilindros.

Com o uso dos materiais, processos e análise estrutural acima mencionados, cinco tipos de cilindros são hoje possíveis de serem fabricados:

a) Cilindros metálicos, mantendo a configuração tradicional, são fabricados com novas ligas de aço ou alumínio, e apresentam redução de peso em torno de 10%, quando comparados aos seus congêneres tradicionais;

b) Cilindros metálicos com plástico reforçado somente na porção cilíndrica, neste caso teoricamente haveria uma redução de espessura do cilindro metálico de 50%, o que acarretaria em uma redução de peso de quase 50% (reduziria 50% do metal e agregaria o peso do reforço), entretanto por problemas construtivos a redução observada está entre 25 e 30%, comparando-se com o equivalente metálico;

c) Cilindros de alumínio totalmente revestidos por plástico reforçado, aqui um cilindro de alumínio sem costura, com paredes finas, é integralmente revestido por fibras enroladas tanto helicoidalmente como circunferencialmente. A redução de peso aqui obtida chega a 50% ou mais, quando comparado com cilindros de aço;

d) Cilindros plásticos totalmente revestidos por plástico reforçado : neste caso temos um cilindro plástico, normalmente fabricado em termoplástico, totalmente revestido por fibras enroladas como no caso anterior. Aqui o cilindro interno tem função somente de tornar o cilindro final impermeável ao gás, enquanto no caso anterior o cilindro interno também participa estruturalmente. A redução de peso aqui obtida está entre 60 e 80%, quando comparado com cilindros de aço;

e) Cilindros em plástico reforçado sem material impermeável interno, nestes cilindros o próprio material composto confere as características de impermeabilidade necessárias. As reduções de peso estão na mesma ordem de grandeza do cilindro anterior.

Devido à qualidade e ao baixo peso, e ao custo competitivo com os cilindros em aço, os cilindros em plástico totalmente revestidos por plástico reforçado devem ter sua presença cada vez maior no segmento do gás metano veicular, e de forma mais lenta, porem irreversível também nos gases industriais e sem dúvida nenhuma no segmento do GLP. Ouso dos cilindros de aço e alumínio tenderão a ficar restritos a usos estacionários ou situações específicas.

5. PERSPECTIVAS NO GNL – O PROJETO DE SUAPE

O projeto de construção de um terminal de regaseificação surgiu de uma iniciativa da Petrobras e da Shell em 1998. No início deste ano, as duas companhias constituíram uma empresa chamada GLN do Nordeste, com o objetivo de executar o empreendimento. Cada uma delas detem 50% das ações da nova firma.

Juntas, a Petrobras e a Shell investiram US$ 5 milhões para fazer os projetos básicos do terminal, desde a parte de engenharia e meio ambiente, até o estudo de viabilidade econômica.

O projeto prevê a importação de gás feita em navios criogênicos, que transportarão o produto, em estado líquido e congelado. No terminal, o GNL será regaseificado e depois distribuído através dos gasodutos da Petrobras para outros Estados como o Ceará e o Rio Grande do Norte.

O terminal de regaseificação de Pernambuco começaria a ser construído em 2002. A expectativa é de que as operações sejam iniciadas em janeiro de 2005.

Para o Governo estadual, o terminal, junto com a Termopernambuco, terá condições de transformar o Estado no principal pólo distribuidor de energia da região. Inicialmente, a produção está estimada em 4 milhões de metros cúbicos de gás por dia, ou 1 milhão de toneladas do GNL por ano. A estimativa é inferior à capacidade que está sendo projetada em 500 mil toneladas por ano.

O fornecedor do gás ainda não foi definido, mas estão no páreo a Nigéria, Angola, Trinidad-Tobago e a Venezuela. Como a GNL Nordeste –empresa responsável pela construção e operação do futuro terminal é divida ao meio entre Petrobras e Shell, é possível que a Nigéria leve vantagem devido à Shell ter participação acionária na empresa de exploração de gás daquele país.

O gás importado e regaseificado em Suape servirá para complementar a oferta do produto, cuja demanda deve crescer em ritmo acelerado durante os próximos anos. Hoje, são vendidos cerca de 17,5 milhões de m³ por dia, podendo chegar aos 73 milhões de m³ em 2005. Além disso, a expectativa é de que a procura pelo gás natural veicular cresça a taxas de 5% ao ano.

O incremento da demanda será garantido pela entrada em operação das usinas termelétricas projetadas. Em Pernambuco, estariam previstas a térmica da Iberdrola, com capacidade para 480 Megawatt (MW), e a térmica da Chesf no Bongi.

Como o gás regaseificado tem um custo superior ao explorado nas reservas nacionais, o preço cobrado às termelétricas foi fixado em US$ 2,475 por milhão de BTUs (unidade térmica britânica). Para garantir o valor, o gás importado será misturado ao gás nacional. Com a entrada em operação do terminal de Suape, a rede de distribuição do Nordeste terá seu terceiro ponto de alimentação. Hoje, os 1,1 mil quilômetros de dutos são abastecidos por Guamaré (RN) e Pilar (AL).

6. CONCLUSÃO

O aumento da demanda de gás natural no país tem sido a força motriz para a expansão de todo o mercado que gira em torno desta fonte energética. Isso principalmente no momento em que o racionamento de energia foi preponderante durante 2001. Nesse sentido, é natural uma parada relativa no avanço da Industria do Gás Natural, quando há boas novas no enchimento dos reservatórios do sistema preponderantemente hidroelétrico brasileiro.

A expansão das redes de gasodutos, a instalação ou adaptação de máquinas, turbinas, fornos, etc, para funcionarem com o combustível, têm provocado mudanças rápidas no panorama energético do país. Com o aumento da importância relativa do gás natural, torna-se, questão relevante o problema do transporte e distribuição do gás natural.

O que se constata é que o as redes de gasodutos são o meio escolhido para transportar o gás natural no território brasileiro. Isto acontece devido às diversas vantagens deste em relação a outras formas de transporte, como por exemplo em tanques. Porém, quando de distribuição se trata, é bom ter em mente a tecnologia do GNC (gás natural comprimido) através de caminhões criogênicos.

O transporte de gás natural em tanques e na forma de GNL, só é viável em circunstâncias particulares, como é o caso de Suape.

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