2043_AS034_Sistema de Alivio e Tocha

SISTEMA DE ALVIO E TOCHA

Autor: Lencio de Almeida Souza

Este um material de uso restrito aos empregados da PETROBRAS que atuam no E&P. terminantemente proibida a utilizao do mesmo por prestadores de servio ou fora do ambiente PETROBRAS.

Este material foi classificado como INFORMAO RESERVADA e deve possuir o tratamento especial descrito na norma corporativa PB-PO-0V4-00005TRATAMENTO DE INFORMAES RESERVADAS".

rgo gestor: E&P-CORP/RH

Autor: Lencio de Almeida Souza

Ao final desse estudo, o treinando poder:

Reconhecer as caractersticas e funes dos principais componentes do sistema de alvio e tocha;

Compreender a importncia do sistema de alvio e tocha para a segurana das pessoas, do meio ambiente e dos equipamentos nas unidades de processamento de petrleo e gs natural.


Este material o resultado do trabalho conjunto de muitos tcnicos da rea de Explorao & Produo da Petrobras. Ele se estende para alm dessas pginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a experincia de anos de dedicao e aprendizado no exerccio das atividades profissionais na Companhia.

com tal experincia, refletida nas competncias do seu corpo de empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes desafios com os quais ela se depara no Brasil e no mundo.

Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competncia, visando prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a fora de trabalho s estratgias do negcio E&P.

Realizado em diferentes fases, o Alta Competncia tem como premissa a participao ativa dos tcnicos na estruturao e detalhamento das competncias necessrias para explorar e produzir energia.

O objetivo deste material contribuir para a disseminao das competncias, de modo a facilitar a formao de novos empregados e a reciclagem de antigos.

Trabalhar com o bem mais precioso que temos as pessoas algo que exige sabedoria e dedicao. Este material um suporte para esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os que tm contribudo para tornar a Petrobras a empresa mundial de sucesso que ela .

Programa Alta Competncia

Programa Alta Competncia

Esta seo tem o objetivo de apresentar como esta apostila est organizada e assim facilitar seu uso.

No incio deste material apresentado o objetivo geral, o qual representa as metas de aprendizagem a serem atingidas.

Autor

Ao fi nal desse estudo, o treinando poder:

Identifi car procedimentos adequados ao aterramento e manuteno da segurana nas instalaes eltricas;

Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao aterramento de segurana;

Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurana e sua aplicabilidade nas instalaes eltricas.

ATERRAMENTO DE SEGURANA

Como utilizar esta apostila

Objetivo Geral

O material est dividido em captulos.

No incio de cada captulo so apresentados os objetivos especfi cos de aprendizagem, que devem ser utilizados como orientadores ao longo do estudo.

No fi nal de cada captulo encontram-se os exerccios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem.

Os gabaritos dos exerccios esto nas ltimas pginas do captulo em questo.

Para a clara compreenso dos termos tcnicos, as suas

Cap

tu

lo 1

Riscos eltricos e o aterramento de segurana

Ao fi nal desse captulo, o treinando poder:

Estabelecer a relao entre aterramento de segurana e riscos eltricos;

Reconhecer os tipos de riscos eltricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas eltricos;

Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurana e sua aplicabilidade nas instalaes eltricas.

20

Alta Competncia

21

Captulo 1. Riscos eltricos e o aterramento de segurana

A gravidade dos efeitos fi siolgicos no organismo est relacionada a quatro fatores fundamentais:

Tenso;

Resistncia eltrica do corpo;

rea de contato;

Durao do choque.

Os riscos eltricos, independente do tipo de instalao ou sistema, esto presentes durante toda a vida til de um equipamento e na maioria das instalaes. Por isso fundamental mant-los sob controle para evitar prejuzos pessoais, materiais ou de continuidade operacional.

Os choques eltricos representam a maior fonte de leses e fatalidades, sendo necessria, alm das medidas de engenharia para seu controle, a obedincia a padres e procedimentos de segurana.

1.4. Exerccios

1) Que relao podemos estabelecer entre riscos eltricos e aterramento de segurana?______________________________________________________________________________________________________________________________

2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Tcnicas que abordam os cuidados e critrios relacionados a riscos eltricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso:

A) Risco de incndio e exploso B) Risco de contato

( ) Todas as partes das instalaes eltricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possvel prevenir, por meios seguros, os perigos de choque eltrico e todos os outros tipos de acidentes.

( ) Nas instalaes eltricas de reas classificadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteo, como alarme e seccionamento automtico para prevenir sobretenses, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condies anormais de operao.

( ) Nas partes das instalaes eltricas sob tenso, (...) durante os trabalhos de reparao, ou sempre que for julgado necessrio segurana, devem ser colocadas placas de aviso, inscries de advertncia, bandeirolas e demais meios de sinalizao que chamem a ateno quanto ao risco.

( ) Os materiais, peas, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados aplicao em instalaes eltricas (...) devem ser avaliados quanto sua conformidade, no mbito do Sistema Brasileiro de Certifi cao.

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Alta Competncia

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CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo S. Aterramento de sistemas eltricos - inspeo e medio da resistncia de aterramento. UN-BC/ST/EMI Eltrica, 2007.

COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalaes e servios com eletricidade. Curso tcnico de segurana do trabalho, 2005.

Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurana em unidades martimas. Comisso de Normas Tcnicas - CONTEC, 2005.

Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalaes eltricas de baixa tenso. Associao Brasileira de Normas Tcnicas, 2005.

Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteo de estruturas contra descargas atmosfricas. Associao Brasileira de Normas Tcnicas, 2005.

Norma Regulamentadora NR-10. Segurana em instalaes e servios em eletricidade. Ministrio do Trabalho e Emprego, 2004. Disponvel em: - Acesso em: 14 mar. 2008.

NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004.

Manuais de Cardiologia. Disponvel em: - Acesso em: 20 mai. 2008.

Mundo Educao. Disponvel em: - Acesso em: 20 mai. 2008.

Mundo Cincia. Disponvel em: - Acesso em: 20 mai. 2008.

1) Que relao podemos estabelecer entre riscos eltricos e aterramento de segurana?

O aterramento de segurana uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas eltricos.



( B ) Todas as partes das instalaes eltricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possvel prevenir, por meios seguros, os perigos de choque eltrico e todos os outros tipos de acidentes.

( A ) Nas instalaes eltricas de reas classifi cadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteo, como alarme e seccionamento automtico para prevenir sobretenses, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condies anormais de operao.

( B ) Nas partes das instalaes eltricas sob tenso, (...) durante os trabalhos de reparao, ou sempre que for julgado necessrio segurana, devem ser colocadas placas de aviso, inscries de advertncia, bandeirolas e demais meios de sinalizao que chamem a ateno quanto ao risco.

( A ) Os materiais, peas, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados aplicao em instalaes eltricas (...) devem ser avaliados quanto sua conformidade, no mbito do Sistema Brasileiro de Certifi cao.

3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir:

( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalao eltrica.

( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer riscos de choques eltricos.

( V ) Se uma pessoa tocar a parte metlica, no energizada, de um equipamento no aterrado, poder receber uma descarga eltrica, se houver falha no isolamento desse equipamento.

( V ) Em um choque eltrico, o corpo da pessoa pode atuar como um fi o terra.

( F ) A queimadura o principal efeito fi siolgico associado passagem da corrente eltrica pelo corpo humano.

1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a

Para a clara compreenso dos termos tcnicos, as suas defi nies esto disponveis no glossrio. Ao longo dos textos do captulo, esses termos podem ser facilmente identifi cados, pois esto em destaque.

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Alta Competncia Captulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurana

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3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurana

Todas as Unidades de Explorao e Produo possuem um plano de manuteno preventiva de equipamentos eltricos (motores, geradores, painis eltricos, transformadores e outros). A cada interveno nestes equipamentos e dispositivos, os mantenedores avaliam a necessidade ou no da realizao de inspeo nos sistemas de aterramento envolvidos nestes equipamentos.

Para que o aterramento de segurana possa cumprir corretamente o seu papel, precisa ser bem projetado e construdo. Alm disso, deve ser mantido em perfeitas condies de funcionamento.

Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos eltricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque eltrico por contato indireto e de incndio e exploso.

3.1. Problemas operacionais

Os principais problemas operacionais verifi cados em qualquer tipo de aterramento so:

Falta de continuidade; e

Elevada resistncia eltrica de contato.

importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 defi ne o valor de 1Ohm, medido com multmetro DC (ohmmetro), como o mximo admissvel para resistncia de contato.

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Alta Competncia Captulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurana

57

Choque eltrico conjunto de perturbaes de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este percorrido por uma corrente eltrica.

Ohm unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistncia eltrica.

Ohmmetro instrumento que mede a resistncia eltrica em Ohm.


COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalaes e servios com eletricidade Curso tcnico de segurana do trabalho, 2005.






3.5. Bibliografi a3.4. Glossrio

Objetivo Especfi co

Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os insumos para o desenvolvimento do contedo desta apostila, ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, basta consultar a Bibliografi a ao fi nal de cada captulo.

Ao longo de todo o material, caixas de destaque esto presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos.

A caixa Voc Sabia traz curiosidades a respeito do contedo abordado de um determinado item do captulo.

Importante um lembrete das questes essenciais do contedo tratado no captulo.

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Alta Competncia

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COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalaes e servios com eletricidade. Curso tcnico de segurana do trabalho, 2005.






Manuais de Cardiologia. Disponvel em: - Acesso em: 20 mai. 2008.

Mundo Educao. Disponvel em: - Acesso em: 20 mai. 2008.

Mundo Cincia. Disponvel em: - Acesso em: 20 mai. 2008.

1) Que relao podemos estabelecer entre riscos eltricos e aterramento de segurana?

O aterramento de segurana uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas eltricos.



( B ) Todas as partes das instalaes eltricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possvel prevenir, por meios seguros, os perigos de choque eltrico e todos os outros tipos de acidentes.

( A ) Nas instalaes eltricas de reas classifi cadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteo, como alarme e seccionamento automtico para prevenir sobretenses, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condies anormais de operao.

( B ) Nas partes das instalaes eltricas sob tenso, (...) durante os trabalhos de reparao, ou sempre que for julgado necessrio segurana, devem ser colocadas placas de aviso, inscries de advertncia, bandeirolas e demais meios de sinalizao que chamem a ateno quanto ao risco.

( A ) Os materiais, peas, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados aplicao em instalaes eltricas (...) devem ser avaliados quanto sua conformidade, no mbito do Sistema Brasileiro de Certifi cao.

3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir:

( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalao eltrica.

( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer riscos de choques eltricos.

( V ) Se uma pessoa tocar a parte metlica, no energizada, de um equipamento no aterrado, poder receber uma descarga eltrica, se houver falha no isolamento desse equipamento.

( V ) Em um choque eltrico, o corpo da pessoa pode atuar como um fi o terra.

( F ) A queimadura o principal efeito fi siolgico associado passagem da corrente eltrica pelo corpo humano.

1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a

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Alta Competncia

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atribudo a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observao de um fenmeno relacionado com a eletricidade esttica. Ele teria esfregado um fragmento de mbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado o mbar era capaz de atrair pequenos pedaos de palha. O mbar o nome dado resina produzida por pinheiros que protege a rvore de agresses externas. Aps sofrer um processo semelhante fossilizao, ela se torna um material duro e resistente.

Os riscos eltricos de uma instalao so divididos em dois grupos principais:

1.1. Riscos de incndio e exploso

Podemos defi nir os riscos de incndio e exploso da seguinte forma:

Situaes associadas presena de sobretenses, sobrecorrentes, fogo no ambiente eltrico e possibilidade de ignio de atmosfera potencialmente explosiva por descarga descontrolada de eletricidade esttica.

Os riscos de incndio e exploso esto presentes em qualquer instalao e seu descontrole se traduz principalmente em danos pessoais, materiais e de continuidade operacional.

Trazendo este conhecimento para a realidade do E&P, podemos observar alguns pontos que garantiro o controle dos riscos de incndio e exploso nos nveis defi nidos pelas normas de segurana durante o projeto da instalao, como por exemplo:

A escolha do tipo de aterramento funcional mais adequado ao ambiente;

A seleo dos dispositivos de proteo e controle;

A correta manuteno do sistema eltrico.

O aterramento funcional do sistema eltrico tem como funo permitir o funcionamento confi vel e efi ciente dos dispositivos de proteo, atravs da sensibilizao dos rels de proteo, quando existe uma circulao de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema eltrico.

Observe no diagrama a seguir os principais riscos eltricos associados ocorrncia de incndio e exploso:

J a caixa de destaque Resumindo uma verso compacta dos principais pontos abordados no captulo.

Em Ateno esto destacadas as informaes que no devem ser esquecidas.

Todos os recursos didticos presentes nesta apostila tm como objetivo facilitar o aprendizado de seu contedo.

Aproveite este material para o seu desenvolvimento profi ssional!

Uma das principais substncias removidas em poos de petrleo pelo pig de limpeza a parafi na. Devido s baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula nas paredes da tubulao. Com o tempo, a massa pode vir a bloquear o fl uxo de leo, em um processo similar ao da arteriosclerose.

VoC SaBIa??

muito importante que voc conhea os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela!

Importante!

ateno

muito importante que voc conhea os procedimentos especficos para passagem de pig em poos na sua Unidade. Informe-se e saiba quais so eles.

Recomendaes gerais

Antes do carregamento do pig, inspecione o interior do lanador;

Aps a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs;

Lanadores e recebedores devero ter suas

reSUmInDo...

NVEL DE RUDO DB (A) MXIMA EXPOSIO DIRIA PERMISSVEL

85 8 horas

86 7 horas

87 6 horas

88 5 horas

89 4 horas e 30 minutos

90 4 horas


92 3 horas



95 2 horas

96 1 hora e 45 minutos


100 1 hora

102 45 minutos

104 35 minutos

105 30 minutos

106 25 minutos

108 20 minutos

110 15 minutos

112 10 minutos

114 8 minutos

115 7 minutos


VoC SaBIa??


Importante!

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Recomendaes gerais




reSUmInDo...


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112 10 minutos

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SumrioSumrioIntroduo 15

Captulo 1 - Sistema de alvio e tocha Objetivo 171. Sistema de alvio e tocha 19

1.1. Componentes do sistema de alvio e tocha simples 191.1.1. Flare header 201.1.2. Vaso knockout 231.1.3. Selo corta-chama 25

1.2. Componentes do sistema de alvio e tocha complexo 291.2.1. Flare header de baixa e de alta presso 301.2.2. Sistema de purga 321.2.3. Sistema de estagiamento 33

1.3. Exerccios 381.4. Glossrio 401.5. Bibliografia 431.6. Gabarito 44

Captulo 2 - Tipos de flare Objetivos 472. Tipos de flare 49

2.1. Flares verticais, horizontais e inclinados 512.2. Flares com um nico ponto e com mltiplos pontos de queima 542.3. Flares smokeless e non-smokeless 562.4. Flares no assistidos, assistidos por ar, por vapor e por gs combustvel 57

2.4.1. Flares no assistidos 572.4.2. Flares assistidos por ar 572.4.3. Flares assistidos por vapor 592.4.4. Flares assistidos por gs combustvel (endotrmicos) 60


Captulo 3 - Componentes e acessrios do flare Objetivo 673. Componentes e acessrios do flare 69

3.1. Estrutura de sustentao, tubulaes e heatshield 693.2. Acessrios do queimador do flare de um nico ponto (pipe flare) 70

3.2.1. Retentor de chama (flame retention ring) 713.2.2. Defletor de vento (windshield) 713.2.3. Selo de ar (purge reduction seal) 72

3.3. Acessrios do queimador do flare de mltiplos pontos (multiflare) 733.3.1. Flare de mltiplos pontos do tipo estagiado 743.3.2. Flare de mltiplos pontos do tipo tulipa mvel 75

3.4. Piloto e sistema de ignio do piloto 763.4.1. Piloto do flare 773.4.2. Sistema de ignio do piloto 783.4.3. Sistema de monitoramento da chama do piloto 79


Captulo 4 - Ocorrncias e controle operacional do sistema de alvio

e tocha Objetivos 874. Ocorrncias e controle operacional do sistema de alvio e tocha 89

4.1. Ocorrncias operacionais 894.1.1. Arraste de lquido 894.1.2. Deteriorao dos queimadores 914.1.3. Ocorrncia de flashback 914.1.4. Falhas de ignio do piloto 914.1.5. Falhas no sistema de monitoramento do piloto 924.1.6. Falhas no sistema de estagiamento 92

4.2. Controle operacional 934.2.1. Rotinas de inspeo 934.2.2. Cuidados na partida do sistema 954.2.3. Cuidados na parada do sistema 97


15

Introduo

Ao observar uma plataforma de produo de petrleo, um dos pontos que chamam a ateno o flare: mais precisamente, a queima que ocorre no flare. O flare termo em ingls que significa chama, labareda, claro passou a ser tambm a denominao do queimador ou tocha. Esse o equipamento destinado queima dos gases no aproveitados nas unidades de processamento de petrleo e gs natural, normalmente sustentado por uma estrutura de ao, que pode ser uma torre ou uma lana, e posicionado em pontos altos ou com distanciamento seguro das reas operacionais.

A presena de fogo talvez faa pensar que se trate de uma situao de risco. No entanto, a estrutura do flare e a queima que nele ocorre so de vital importncia para a manuteno das condies de segurana da plataforma, das pessoas que ali atuam e do meio ambiente.

Por muitas dcadas, descartes de controle de processo e de alvio de presso foram direcionados para a atmosfera, sem nenhuma queima. A partir da dcada de 1940, em funo da crescente preocupao ambiental e com a segurana, passou-se a converter vents sistemas de descarte que descarregam vapor ou gs na atmosfera, sem combusto em flares de queima contnua, utilizando a combusto para converter vapores e gases inflamveis, txicos ou corrosivos, em combinaes menos inflamveis e poluentes.

Fonte: Petrobras

Flare em plataforma

RESERVADO

16

A queima trouxe a necessidade de equipamentos como pilotos e ignitores de pilotos. Os primeiros foram desenvolvidos para manter uma pequena chama de acendimento inicial do flare ou seu reacendimento, quando ele apagado por falta de gs; os segundos, para permitir o acendimento dos pilotos a uma distncia segura.

A combusto produzia, em muitos casos, a indesejvel fumaa densa e escura. Isso fez com que os fabricantes de flare criassem, no incio da dcada de 1950, os primeiros queimadores sem produo de fumaa (flares smokeless).

Paralelamente ao desenvolvimento tecnolgico dos flares, outros equipamentos foram introduzidos nos sistemas de descarte e alvio de presso, impulsionados pela busca da eficincia final da queima. O conjunto desses equipamentos passou a ser chamado de sistema de alvio e tocha.

Este estudo apresentar os principais equipamentos, os tipos de flare, as ocorrncias operacionais mais significativas e os recursos de controle operacional do sistema de alvio e tocha.

RESERVADO

Cap

tu

lo 1

Sistema de alvio e tocha

Ao final desse captulo, o treinando poder:

Identificar os principais componentes do sistema de alvio e tocha, reconhecendo suas funes.

RESERVADO

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Alta Competncia

RESERVADO

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Captulo 1. Sistema de alvio e tocha

1. Sistema de alvio e tocha

O sistema de alvio e tocha conhecido, tambm, como sistema de flare ou sistema de tocha. Consiste em um conjunto de equipamentos que se destina ao descarte seguro dos gases no aproveitados nas plantas industriais de hidrocarbonetos, utilizando a combusto (queima), para evitar a formao de nuvem inflamvel e poluente.

A segurana das pessoas, da instalao e do meio ambiente est diretamente ligada a esse sistema que, pela queima, evita acmulo de gases e situaes de risco de exploso, contaminao, intoxicao ou incndio nas instalaes e nos locais circunvizinhos.

A larga aplicao dos flares e dos sistemas de alvio e tocha nas indstrias petroqumicas e de hidrocarbonetos, aliada crescente preocupao com o controle operacional, com a preservao do ambiente e com a segurana dos trabalhadores e dos equipamentos, amplia a necessidade de conhecer melhor esses sistemas.

1.1. Componentes do sistema de alvio e tocha simples

O flare no o nico componente do sistema de alvio e tocha. Outros componentes colaboram para a queima dos gases no utilizados. Para compreender melhor, necessrio entender como ocorre o processo.

Os gases direcionados para queima so oriundos dos vasos de processo, por meio dos sistemas de controle de presso (onde vlvulas de controle de presso atuam automaticamente para manter as presses dos vasos de processo dentro das condies operacionais estabelecidas) e dos sistemas de alvio de presso (onde vlvulas de alvio de presso abrem automaticamente, em situaes de emergncia, para evitar sobrepresses nos vasos de processo). Faz-se necessrio, ento, um sistema de alvio para coletar esses gases; efetuar a depurao, retirando as gotculas de lquido arrastadas por eles; e direcion-los, com segurana, at a queima no flare, garantindo que no haja retorno de chama para o sistema.

RESERVADO

20

Alta Competncia

Algumas aplicaes requerem sistemas simples de queima, enquanto outras requerem sistemas de alvio e tocha mais complexos, por vezes, at com dois sistemas paralelos, quando h diferentes presses e vazes de operao envolvidas.

A ilustrao a seguir apresenta um arranjo tpico de sistema de alvio e tocha simples, mostrando o flare header, vaso knockout, selo corta-chama e flare de um nico ponto de queima.

Flare(um nico ponto)

de queima

Flare header

Gs

Selo corta-chama(selo lquido)

Drenagem de lquidos

Vaso knockout(vaso do flare)

Flare header

Gs do processoaliviado para flare

BDVs

Flare headerPSVs

Lquido

Gs

Lquido

PCVs

Arranjo tpico de sistema de alvio e tocha simples

1.1.1. Flare header

Header o termo em ingls que designa toda a tubulao que coleta fluidos vindos de diferentes pontos de origem, direcionando-os para um mesmo destino. O flare header , portanto, a tubulao que coleta os gases aliviados pela planta de processamento de petrleo e gs natural, direcionando-os para a queima no flare, ou seja, a tubulao de despressurizao e alvio para flare, conforme apresentado na ilustrao a seguir.

RESERVADO

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de queima

Flare header

Gs


Drenagem de lquidos


Flare header


BDVs

Flare headerPSVs

Lquido

Gs

PCVs

Lquido


A planta de processamento de petrleo e gs natural um complexo industrial constitudo de vasos, fornos, caldeiras, tanques, tubulaes, vlvulas, bombas, turbinas e compressores, que opera com hidrocarbonetos inflamveis e condies explosivas, em diversos valores de presso, temperatura e vazo, dotado, portanto, de vrios sistemas de segurana. Um deles o sistema de alvio e tocha, utilizado para despressurizao e alvio de gases, tanto em situaes normais de operao, quanto em emergncias.

Os gases direcionados para queima so normalmente oriundos dos sistemas de controle de processo e dos sistemas de alvio de presso, atravs de vlvulas Pressure Control Valve (PCV), Pressure Safety Valve (PSV) e Blow Down Valve (BDV). Essas vlvulas podem operar em etapas do processo em que as presses so relativamente baixas (at 10 kgf/cm2) como, por exemplo, na planta de processamento de leo, ou em altas presses (at 120 kgf/cm2, ou mais), como nas plantas de tratamento e compresso de gs.

A Pressure Control Valve (PCV) a vlvula de controle de presso, utilizada para controle de processo, que atua automaticamente para manter as presses dos vasos dentro das condies operacionais estabelecidas, aliviando o excesso para queima, caso no se possa contar com equipamentos de recuperao de gs.

RESERVADO

22

Alta Competncia

A Pressure Safety Valve (PSV) a vlvula de segurana de presso (utilizada para alvio de presso), que descarrega o gs de um vaso ou tubulao, quando o valor da presso do sistema supera o valor de calibrao da mola da vlvula, previamente definido como limite de sobrepresso do equipamento.

A Blow Down Valve (BDV) tambm uma vlvula de segurana de presso (utilizada para alvio de presso), que descarrega o gs de um vaso ou tubulao, em situaes de paradas emergenciais de equipamento ou de sistema de equipamentos (shutdown). O termo blow down significa ventar derrubando a presso. Essa vlvula opera mais comumente em plantas de compresso de gs. dotada de um tambor de ar comprimido (portanto, pneumtica), do tipo ar fecha, ou seja, a presso de ar mantm a vlvula fechada, de tal modo que ela seja aberta toda vez que falte ar, como resposta a um sinal de shutdown (parada automtica de um sistema operacional em situaes de emergncia).

Todas essas vlvulas descarregam gs para o flare header. As BDVs, principalmente as que operam em altas presses, possuem placas de orifcio instaladas na sua jusante (depois delas, no sentido do fluxo), para permitir a quebra de presso e de vazo, de modo a melhorar as condies de operao desse ponto em diante.

O flare header a tubulao que coleta os gases ali-viados pela planta de processamento de petrleo e gs natural e direciona esses gases para a queima no flare.

O flare header se inicia no ponto de coleta dos gases aliviados pelas PCVs, PSVs e BDVs e termina no flare. Ao longo do flare header, podem estar localizados equipamentos do sistema de alvio e tocha, tais como vaso knockout e selo corta-chama, entre outros.

Importante!

RESERVADO

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1.1.2. Vaso knockout

As gotculas de gua ou de leo carreadas dos vasos de processo pelo gs residual aliviado no so completamente queimadas no flare e geram nuvem de fumaa poluente, resultando em diminuio da eficincia smokeless do flare, ou seja, baixa capacidade do flare de evitar a formao de fumaa. O mesmo acontece com os condensados de vapores de gua e de hidrocarbonetos gerados no prprio sistema de alvio.

Descontroles operacionais podem carrear grandes volumes de lquidos para o flare e derramar leo em chamas no mar, como mostram as ilustraes, a seguir.

VoC SaBIa??

Carreamento de leo no sistema de flare

Derramamento de leo em chamas no mar

O vaso knockout, tambm denominado vaso do flare, o equipamento destinado remoo de lquido contido no gs destinado queima no flare. A sua instalao no sistema de alvio minimiza a possibilidade de queima de lquido e gerao de fumaa no flare.

Fonte: Petrobras

Fonte: Petrobras

RESERVADO

24

Alta Competncia


de queima

Flare header

Gs


Drenagem de lquidos


Flare header


BDVs

Flare headerPSVs

Lquido

Gs

PCVs

Lquido


Funciona da seguinte maneira:

Ao passar pelo interior do vaso knockout, o gs destinado queima no flare sofre expanso e reduo de velocidade, ao ocupar o volume interno do vaso. Esse golpe imposto ao gs, o tempo de sua reteno no interior do vaso (tempo de residncia) e o efeito da gravidade sobre as gotculas de lquido promovem a precipitao dessas gotculas, que se acumulam na parte inferior do vaso e so drenadas pelo fundo.

O termo knockout refere-se ao golpe que faz cair. No caso, refere-se ao golpe promovido pela expanso e reduo de velocidade do gs, que faz as gotculas de lquido se precipitarem.

O tempo de residncia (ou de permanncia do gs no interior do vaso) e a ao da gravidade so importantes para a precipitao do maior nmero de gotculas.

Fonte: Petrobras

Vaso do flare (knockout) vertical

RESERVADO

25


Os vasos verticais so utilizados, principalmente, em sistemas de alvio de menores vazes, pois no possuem volume para armazenamento de lquido durante alvios em alta velocidade.

Nos vasos horizontais, por sua vez, o volume disponvel para armazenamento garante maior capacidade de conteno de lquido, durante grandes vazes de gases aliviados, e o maior tempo de residncia permite que mais gotculas de lquido possam se separar do gs por gravidade.

1.1.3. Selo corta-chama

O selo corta-chama o equipamento cuja principal funo bloquear um possvel retorno de chama da ponteira do flare para o interior das tubulaes e equipamentos. instalado no flare header, entre o vaso knockout e o flare.

Todos os sistemas de flare operam a baixas presses, j que sua finalidade aliviar e queimar os gases na presso atmosfrica, na ponteira do flare. Sendo assim, possvel ocorrer retorno de chama ou oxignio da ponteira, provocando detonaes no interior das tubulaes e equipamentos, principalmente em momentos de baixssimas vazes ou falta de gs. Esse fenmeno chamado flashback.

Vaso do flare (knockout) horizontal

Fonte: Petrobras

RESERVADO

26

Alta Competncia

ateno

Flashback o fenmeno que ocorre em uma mistura inflamvel de ar e gs, quando a velocidade local da mistura torna-se menor que a velocidade da chama, causando o retorno da chama ao ponto de mistura. Isso provoca no sistema de alvio e tocha a queima dentro da ponteira do flare ou das tubulaes do flare header. Esse fenmeno pode, tambm, decorrer do retorno de ar da ponteira do flare nas baixas taxas de queima ou purga.

Os selos corta-chama tambm so chamados vedadores e arrestadores. H vrios tipos de selos, dentre os quais destacam-se o selo lquido e o selo metlico.

Os vedadores lquidos so selos corta-chama que utilizam lquidos, como a gua, para bloquear o retorno de chama. Por suas dimenses, so mais comumente utilizados em sistemas onshore (terrestres), em razo da maior disponibilidade de espao, embora existam, tambm, aplicaes offshore (martimas).

Selo lquido vertical

Fonte: Petrobras

RESERVADO

27


Alm de impedir o retorno de chama e a detonao (flashback), o vedador lquido ou selo lquido permite manter uma ligeira presso positiva no flare header, a montante dele (ou seja, antes dele, no sentido do fluxo). Isso evita ingresso de ar no sistema e impede que fluidos a jusante dele (ou seja, depois dele, no sentido do fluxo) contaminem a seo a montante.

O flame arrestor (arrestador ou capturador de chama) um dispositivo compacto e dotado de inmeras lminas metlicas (de ao inox, por exemplo), tranadas e arrumadas bem prximas umas das outras, que alm de oferecer uma resistncia ao fluxo de gs, mantendo presso positiva no sistema a montante dele, detm a passagem da chama, apagando-a pela dificuldade imposta combusto, j que a chama deve vencer os minsculos labirintos de passagem.

O uso do selo corta-chama tipo flame arrestor em instalaes offshore uma boa opo, em razo da reduzida disponibilidade de espao. importante frisar que no so os nicos tipos de selo existentes. H componentes que podem ser instalados na ponteira do flare, a fim de impedir o ingresso de ar no sistema.

Sada de gs

Gs

Enchimento de lquidoLQUIDO

Extravasamentode lquido

Entrada de Gs

Esquema de selo lquido vertical

RESERVADO

28

Alta Competncia

comum instalar o selo corta-chama do tipo flame arrestor no sistema de vent. Alguns equipamentos das unidades de processamento de petrleo operam na presso atmosfrica, no podendo ter suas tubulaes de alvio interligadas ao sistema de alvio e tocha. So exemplos o slop vessel, o sump caisson e outros tanques atmosfricos. Esses equipamentos so interligados a um sistema de vent atmosfrico, que libera gases residuais para a atmosfera, sem combusto.

Por questes de segurana, a extremidade da tubulao do sistema de vent deve estar em um local bem ventilado e distante de qualquer ponto de ignio. Prximo dessa extremidade costuma-se instalar o flame arrestor, para interromper a propagao de qualquer chama que for gerada no vent.

Importante!

Fonte: Petrobras

Selo corta-chama tipo flame arrestor

RESERVADO

29


1.2. Componentes do sistema de alvio e tocha complexo

Algumas aplicaes requerem sistemas simples de queima, enquanto outras precisam de sistemas de alvio e tocha mais complexos, por vezes at com dois sistemas paralelos, quando h diferentes presses e vazes de operao envolvidas.

A ilustrao a seguir apresenta um arranjo tpico de sistema de alvio e tocha complexo, com dois flares headers (o de baixa e o de alta presso), dois vasos knockout (o de baixa e o de alta presso), sistema de purga, sistema de estagiamento e flare de mltiplos pontos de queima.

Pode-se observar, portanto, dois sistemas de despressurizao e alvio, bastante utilizados nas plataformas martimas de produo, com indicaes de dimetros de tubulaes em cada trecho dos sistemas.

Gs

Lquido

Flare Header

Gs de purga

Fuel gas

1

Low pressure header

8

L.P. Flare K. O. Drum

Flare(mltiplos pontos

de queima)

Tocha de baixa Tocha de alta

Flare Header

8

6

10

14

3 estgio

2 estgio

1 estgio

20

Sistema de estagiamento

Bomba

Dreno para slop vessel

Gs de purgaFuel Gas

126

Flare Header

Bomba


H.P. Flare K. O. Drum

26

High pressure header

Gs

Lquido

Arranjo tpico de sistema de alvio e tocha complexo

RESERVADO

30

Alta Competncia

1.2.1. Flare header de baixa e de alta presso

Em muitas unidades de processamento de hidrocarbonetos so encontrados dois sistemas paralelos de flare header: o de baixa e o de alta presso. Nesses sistemas, conhecidos tambm como sistema de despressurizao e alvio de baixa e sistema de despressurizao e alvio de alta, ou tocha de baixa e tocha de alta, os dois flare headers seguem juntos at o ponto de queima, mas cada um possui a sua ponteira de flare especfica. utilizada, para os dois sistemas, a mesma estrutura de sustentao, que a torre ou lana do flare.

ateno

Se todos os sistemas de flare operam a baixas presses, com a finalidade de aliviar e queimar os gases na presso atmosfrica na ponteira do flare, por que existem dois sistemas de flare header: o de baixa e o de alta presso?

Embora todos os sistemas de flare operem a baixas presses, de modo a aliviar e queimar os gases na presso atmosfrica na ponteira do flare, a existncia de sistemas de baixa e de alta presso se justifica pela origem dos gases despressurizados para queima. Se os gases provm de uma etapa do processo que opera a baixas presses (at 10 kgf/cm2) ou se provm de uma etapa que opera a altas presses (at 120 kgf/cm2, ou mais), as exigncias sero distintas.

Na planta de processamento de leo, os separadores primrios operam a 8 kgf/cm2 e os separadores atmosfricos a 0,5 kgf/cm2. Na planta de processamento e compresso de gs, os vasos operam entre 8 e 120 kgf/cm2 ou mais. As taxas de vazo de despressurizao so diferentes e cada sistema dimensionado para as solicitaes a que estiver submetido.

importante ressaltar ainda que cada BDV instalada para despressurizao de gases a alta presso possui orifcio de restrio a jusante (depois dela, no sentido do fluxo) para quebra de presso e vazo.

RESERVADO

31


Como regra geral, os gases de equipamentos, cuja presso de operao no consiga vencer uma resistncia de 5 psig (0,35 kgf/cm2) na ponteira do flare, devem ser assistidos pelo flare header de baixa presso, dotado de uma ponteira de flare exclusiva. J os gases de equipamentos cuja presso de operao consiga vencer uma resistncia de 5 psig ou mais, na ponteira do flare, so assistidos pelo flare header de alta presso, dotado de ponteira correspondente.

As principais vantagens da existncia de dois flare headers distintos so:

As PSVs de alvio de gases de equipamentos, cuja presso de operao no consiga vencer uma resistncia de 5 psig, na ponteira do flare, tero um flare header adequado. Caso os alvios de gases com maiores presses e vazes fossem feitas por um nico header, essas PSVs teriam sua capacidade de alvio diminuda pela existncia de contrapresso a jusante delas;

Considerando que a vazo do flare header de alta muito maior que a do de baixa, cada ponteira de flare pode ser projetada para a velocidade de sada de gs daquele header, permitindo uma melhor mistura de ar do ambiente e melhor combusto.

O flare header de baixa presso, ou Low Pressure Header, assistido normalmente por um vaso knockout vertical de baixa presso de operao (em torno de 0,3 kgf/cm2), chamado L.P.Flare K.O. Drum, por uma tubulao de injeo de gs de purga, que dispensa o uso de selo corta-chama, e por uma ponteira de flare, chamada tocha de baixa.

O flare header de alta presso, ou High Pressure Header, assistido normalmente por um vaso knockout horizontal de alta presso de operao (em torno de 2,5 kgf/cm2), chamado H.P. Flare K.O. Drum, por uma tubulao de injeo de gs de purga, que dispensa o uso de selo corta-chama, e por um flare de mltiplos pontos, chamado tocha de alta, podendo conter ainda um sistema de estagiamento (operao em estgios, que regula a rea de sada do gs, de acordo com as variaes de vazo).

RESERVADO

32

Alta Competncia

Os lquidos retidos e acumulados nos vasos do flare (vasos knockout) so bombeados para o slop vessel (vaso de despejo).

1.2.2. Sistema de purga

Muitos sistemas de alvio e tocha so dotados de um sistema de purga, que consiste em um suplemento contnuo de gs natural (gs combustvel) introduzido no flare header, para manter presso positiva no sistema de flare e impedir a entrada de oxignio ou chama da ponteira do flare para o interior das tubulaes e equipamentos (flashback).

Uma vantagem que o sistema de purga apresenta tornar desnecessria a instalao de selos corta-chama. Entretanto, algumas situaes podem inviabilizar sua utilizao, como, por exemplo, a necessidade de grandes vazes de purga, principalmente em sistemas de baixas vazes de gs para queima, ou em sistemas com presena predominante de fraes leves de gs aliviado.

Nas plataformas martimas de produo, o sistema de purga bastante utilizado pela grande disponibilidade de gs natural e a grande variao na demanda de gases aliviados para queima, com momentos de altas vazes e momentos de baixas vazes de gases aliviados. Nos momentos de baixas vazes, o suprimento de gs de purga evita o apagamento do flare. O ponto de injeo de gs de purga pode ser observado no sistema do flare.

1.2.3. Sistema de estagiamento

Todo sistema de alvio e tocha opera com vazes irregulares de gases para queima. Os momentos de baixo ou nenhum fluxo de gs para o flare podem ser seguidos de altas vazes de alvio, como nos eventos de segurana, em que vrios vasos de processo so despressurizados. Assim, muitos sistemas de alvio e tocha so dotados de sistema de estagiamento, o que permite acrescentar mais rea de sada ao gs, de acordo com os aumentos de vazo. No sentido inverso, quando a vazo retorna aos valores iniciais, o sistema restringe a rea de sada

RESERVADO

33


do gs para manter vazes e presses adequadas segurana e qualidade da combusto no flare.

O sistema de estagiamento instalado no flare header e composto de um manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas automticas de estagiamento e vlvulas de segurana de alvio de presso.

Tocha de alta

6

10

143 estgio

2 estgio

20

H.P. Flare K. O. Drum

High pressure header

Gs

Lquido

Bomba


Transmissor de Presso(PT)

Manifold

Flare header

Gs de purgaFuel gas

Sistema de estagiamento

Vlvulas de seguranacom pino de cisalhamento

Vlvulas automticasde estagiamento

Valvescontroller

1 estgio

126

26

Arranjo tpico de sistema de estagiamento com 3 estgios

O manifold permite obter trs opes de direcionamento do gs para o flare, atravs de trs tubulaes de diferentes dimetros, que seguem separadas at o final do flare. Observe como funciona:

A tubulao do chamado 1 estgio (de menor dimetro) no possui vlvulas automticas e a tubulao de abertura permanente para o flare. Quando a vazo de gs aliviado aumentada, a restrio ao fluxo provocada por esta tubulao de menor dimetro provoca um aumento de presso no sistema, que sentido pelo transmissor de presso, localizado em um ponto do manifold. O transmissor de presso envia um sinal ao painel de controle (valves controller), que aciona a abertura da vlvula automtica de 2 estgio, localizada na tubulao de dimetro intermedirio;

RESERVADO

34

Alta Competncia

Havendo ainda crescimento de demanda de gs aliviado, o transmissor de presso e o painel de controle acionam a abertura da vlvula automtica de 3 estgio, localizada na tubulao de maior dimetro;

No sentido inverso, quando a vazo retorna aos valores iniciais, o transmissor de presso e o painel de controle acionam o fechamento das vlvulas automticas, primeiro a de 3 e depois a de 2 estgio, ficando o fluxo alinhado somente pela tubulao de abertura permanente para o flare (1 estgio). As vlvulas automticas so pneumticas do tipo borboleta, como mostra a ilustrao a seguir.

Fonte: Petrobras

Vlvula automtica de estagiamento

As vlvulas automticas de 2 e 3 estgios possuem um by-pass, dotado de uma vlvula de segurana com pino de cisalhamento que, nos casos de falha de abertura das vlvulas automticas, aberta pela prpria presso do sistema quando a capacidade limite de suportao do pino atingida, fazendo-o romper e abrir a vlvula. Essa vlvula est representada na ilustrao a seguir:

Fonte: Petrobras

Vlvula de segurana de pino de cisalhamento

RESERVADO

35


ateno

Ao romper-se, o pino de cisalhamento deve ser substitudo pelos tcnicos de operao ou de manuteno, para que a operacionalidade da vlvula de segurana seja restabelecida.

O grfico a seguir apresenta as curvas de presso por vazo para cada estgio do sistema de estagiamento.

1 Estgio

+ 2 Estgio+ 3 Estgio1 Estgio + 2 Estgio

1 Estgio

Q1 Q2 Q3 Vazo

Presso

P1

P2

P3

Curvas de presso por vazo para cada estgio do sistema de estagiamento

1 estgio: o aumento de fluxo no primeiro estgio faz aumentar a presso do sistema at alcanar um valor mximo para este estgio, na presso P1. Neste instante, o transmissor de presso e o painel de controle acionam a abertura da vlvula automtica do 2 estgio, fornecendo capacidade adicional, de modo a fazer a presso do sistema cair para um valor seguro, com dois estgios abertos, na vazo Q1.

1 + 2 estgio: se o fluxo continuar aumentando com o primeiro e o segundo estgios abertos, a presso do sistema vai aumentar at alcanar um valor mximo para esta configurao, na presso P2.

RESERVADO

36

Alta Competncia

Do mesmo modo, o transmissor de presso e o painel de controle acionam a abertura da vlvula automtica do 3 estgio, fornecendo mais capacidade adicional, o que faz cair a presso do sistema para um valor seguro, com trs estgios abertos, na vazo Q2.

1 + 2 + 3 estgio: se o fluxo continuar aumentando com o primeiro, o segundo e o terceiro estgios abertos, a presso do sistema vai aumentar at alcanar P3, na vazo Q3. Essa a vazo mxima de despressurizao prevista para a unidade de processamento, para a qual foi projetado o sistema de alvio e tocha de 3 estgios.

Quando o fluxo diminui, o processo de estagiamento revertido.

A ilustrao a seguir apresenta um flare de mltiplos pontos estagiado (trs estgios). constitudo por trs conjuntos de queimadores (um conjunto para cada estgio). O flare pode estar com apenas um conjunto queimando gs continuamente (1 estgio), com os dois conjuntos (1 e 2 estgio) ou com os trs conjuntos queimando gs continuamente (1, 2 e 3 estgio).

Fonte: Petrobras

Flare de mltiplos pontos, tipo estagiado (trs estgios)

Um sistema offshore de alvio e tocha, contendo vaso do flare (knockout), flare header, manifold de distribuio e vlvulas de estagiamento de 2 e 3 estgios est apresentado na ilustrao a seguir:

RESERVADO

37


Fonte: Petrobras

Manifold

1 estgioVlvulas de estagiamento(2 e 3 estgios)

Tubulaopara flare

Vaso do flare(knockout)

Flare header

Vaso do flare, flare header, manifold e vlvulas de estagiamento

Pode-se observar que a tubulao de 1 estgio no contm vlvula automtica, o que possibilita que haja fluxo contnuo de gs nesse estgio.

RESERVADO

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Alta Competncia

1) Marque com X a alternativa que apresenta os principais equipamentos que compem o sistema de alvio e tocha:

( ) Flare header, vaso knockout, selo molecular e defletor de vento.

( ) Flare header, retentor de chama, vlvula de ignio e flare.

( ) Flare header, vaso knockout, selo corta-chama e flare.

( ) Vaso knockout, selo molecular, flare header e defletor de vento.

2) Complete as lacunas da afirmao a seguir:

O sistema de purga consiste em um suplemento contnuo de _______________, introduzido no __ ____________ para manter presso _____________ no sistema de flare.

3) Correlacione os equipamentos apresentados na coluna da esquer-da sua respectiva definio, na coluna da direita, numerando-a adequadamente:

1 - Flare header ( ) Equipamento designado remoo de lquido contido no gs destinado queima no flare.

2 - Vaso knockout ( ) Selo corta-chama que utiliza lquido, atravs do qual o gs obrigado a pas-sar, para bloquear o retorno de chama.

3 - Vedador lquido ( ) Conjunto de equipamentos locali-zado na extremidade final do flare header empregado na queima de gases aliviados.

4 - Flare ( ) Tubulao que coleta os gases aliviados pela planta de processamento de petrleo e gs natural e direciona esses gases para a queima no flare.

1.3. Exerccios

RESERVADO

39


4) O sistema de estagiamento composto por:

( ) Flare header, manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas de segurana de alvio de presso, transmissor de presso e painel de controle de estgios.

( ) Manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas automticas de estagiamento, vlvulas de segurana de alvio de presso, transmissor de presso e painel de controle de estgios.

( ) Manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas automticas de estagiamento, vlvulas de segurana de alvio de presso e painel de controle de estgios.

( ) Manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas automticas de estagiamento, vlvulas de segurana de alvio de presso, sistema de purga e painel de controle de estgios.

5) Leia as afirmativas e marque verdadeiro (V) ou falso (F):

( ) Gotculas de lquido so separadas do gs pela ao da gravidade e da reduo de velocidade de fluxo imposta ao gs no interior do vaso knockout.

( ) Todos os sistemas de flare operam a baixas presses, pois a finalidade aliviar e queimar os gases na presso atmosfrica, na ponteira do flare.

( ) Ao longo do flare header podem estar localizados os equipamentos do sistema de alvio e tocha, como vaso knockout, selo corta-chama, retentor de chama, defletor de vento e selo de ar.

( ) Os vasos knockouts verticais so destinados principalmente a sistemas de alvio de maiores vazes, pois possuem volume disponvel para armazenamento de lquido durante alvios em alta velocidade.

RESERVADO

40

Alta Competncia

BDV (Blow Down Valve) - vlvula de segurana de presso (utilizada para alvio de presso), que descarrega o gs de um vaso ou tubulao, em situaes de paradas emergenciais de equipamento ou sistema de equipamentos (shutdown).

By-pass - desvio ou derivao de um circuito, geralmente relacionado a sistemas de fluxo.

Depurao - purificao de um corpo ou substncia, referindo-se purificao dos gases aliviados para queima, recolhendo as gotculas de lquido arrastadas por eles.

Flare (queimador) - conjunto de equipamentos sustentado por uma estrutura de ao (uma torre ou uma lana), posicionado em pontos altos ou com distanciamento seguro das reas operacionais, destinado queima dos gases aliviados das unidades de processamento de petrleo e gs natural.

Flare header - tubulao de despressurizao e alvio para o flare, que coleta os gases aliviados pela planta de processamento de petrleo e gs natural e os direciona para a queima no flare.

Flashback - fenmeno que ocorre numa em uma mistura inflamvel de ar e gs, quando a velocidade local da mistura se torna-se menor que a velocidade da chama, causando o retorno da chama ao ponto de mistura. Isso provoca a queima dentro da ponteira do flare, ou das tubulaes do flare header, e pode ser resultado, tambm, do retorno de ar da ponteira do flare, nas baixas taxas de queima ou purga.

Header - tubulao que coleta fluidos, vindos de diferentes pontos de origem e os direciona para o mesmo destino.

Low Pressure Header (header de baixa presso) - flare header de baixa presso, assistido normalmente por um vaso knockout vertical de baixa presso de operao (em torno de 0,3 kgf/cm2), chamado L.P. Flare K.O. Drum (vaso knockout do flare de baixa presso).

Manifold - tubulao de bifurcao de fluxo de gs para diferentes estgios de vazo.

Offshore (em mar) - termo empregado para designar as atividades realizadas no mar, como as operaes martimas de produo de petrleo.

Onshore (em terra) - termo empregado para designar as atividades realizadas no continente (em terra), como as operaes terrestres de produo de petrleo.

PCV (Pressure Control Valve) - vlvula de controle de presso (utilizada para controle de processo), que atua automaticamente para manter as presses dos vasos dentro das condies operacionais estabelecidas, aliviando o excesso para queima, caso no se possa contar com equipamentos de recuperao de gs.

1.4. Glossrio

RESERVADO

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PSV (Pressure Safety Valve) - vlvula de segurana de presso (utilizada para alvio de presso), que descarrega o gs de um vaso ou tubulao, quando a presso do sistema supera a presso de calibrao da mola da vlvula, previamente definida como limite de sobrepresso do equipamento.

Selo corta-chama - selo lquido ou selo do tipo flame arrestor (arrestador) que bloqueia possvel retorno de chama da ponteira do flare para o interior das tubulaes e equipamentos.

Shutdown - parada automtica de um sistema operacional em situaes de emergncia.

Sistema de estagiamento - sistema instalado no flare header, composto de um manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas automticas de estagiamento e vlvulas de segurana de alvio de presso que permitem acrescentar mais rea de sada ao gs, de acordo com os aumentos de vazo. No sentido inverso, voltando a vazo aos valores iniciais, o sistema retira rea de sada do gs, para manter vazes e presses adequadas segurana e qualidade da combusto no flare.

Sistema de purga - tubulao que injeta continuamente gs combustvel no flare header para garantir presses positivas ao longo das tubulaes de alvio e evitar o flashback (detonao no interior das tubulaes pelo retorno de oxignio e chama da regio da ponteira do flare).

Sistema de vent - sistema de descarte que descarrega vapor ou gs na atmosfera sem combusto.

Sistemas de alvio de presso - equipamentos e instrumentos que efetuam a segurana do processo, onde vlvulas de alvio de presso abrem automaticamente, em situaes de emergncia, para evitar sobrepresses nos vasos e equipamentos de processo.

Sistemas de controle de processo - equipamentos e instrumentos que efetuam o controle do processo, onde vlvulas de controle de presso, nvel, temperatura e vazo atuam automaticamente para manter estas essas variveis dentro das condies operacionais estabelecidas.

Slop Vessel (vaso de despejo) - vaso de despejo de lquidos, normalmente gua oleosa, oriundos de vrios pontos da planta de processamento, destinados ao tratamento para descarte no mar, inclusive os lquidos retidos e acumulados nos vasos do flare (vasos knockout).

Sobrepresso - presso acima dos limites de segurana.

Sump caisson - equipamento de descarte de gua produzida com resduos de hidrocarbonetos, que, em forma de tubulo, tem a seo inferior submersa no mar e o fundo aberto para descarte.

Tocha de alta - queimador ou conjunto de queimadores de gases oriundos do flare header de alta presso.

RESERVADO

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Alta Competncia

Tocha de baixa - queimador ou conjunto de queimadores de gases oriundos do flare header de baixa presso.

Valves controller - painel de controle das vlvulas automticas de estagiamento do sistema de flare.

Vlvulas automticas de estagiamento - vlvulas que abrem ou fecham automaticamente, uma aps a outra, de acordo com a demanda de gs de alvio.

Vlvulas de segurana com pino de cisalhamento - vlvulas instaladas na tubulao de by-pass das vlvulas automticas de estagiamento que, nos casos de falha de abertura das vlvulas automticas, so abertas pela prpria presso do sistema, quando esta atinge a capacidade limite de suportao do pino, fazendo-o romper e abrir a vlvula.

Vaso knockout (vaso do flare) - vaso de coleta e drenagem de lquido carreado ou condensado na corrente de gs de alvio.

RESERVADO

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ALVES, Alexandre Chimenti. Flares. Apostila. Petrobras/UN-BC. Rio de Janeiro, 2007.

American Petroleum Institute (API). Guide for Pressure - Relieving and Depressuring Systems. Recommended Practice 521. 4 Ed., Washington, D.C., 1997.

American Petroleum Institute (API). Flare Details for General Refinery and Petrochemical Service. Recommended Practice 537.. 5 ed., Washington, D.C., 2003.

MOTOMURA, Tsukasa. Sistema de Tocha. Apostila. Petrobras/UN-BC. Rio de Janeiro, 2007.

1.5. Bibliografia

RESERVADO

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Alta Competncia

1) Marque com X a alternativa que apresenta os principais equipamentos que compem o sistema de alvio e tocha:

( ) Flare header, vaso knockout, selo molecular e defletor de vento.

( ) Flare header, retentor de chama, vlvula de ignio e flare.

( X ) Flare header, vaso knockout, selo corta-chama e flare.

( ) Vaso knockout, selo molecular, flare header e defletor de vento.

2) Complete as lacunas da afirmao a seguir:

O sistema de purga consiste em um suplemento contnuo de gs natural, introduzido no flare header para manter presso positiva no sistema de flare.

3) Correlacione os equipamentos apresentados na coluna da esquerda sua respectiva definio, na coluna da direita, numerando-a adequadamente:

1 - Flare header ( 2 ) Equipamento designado remoo de lquido con-tido no gs destinado queima no flare.

2 - Vaso knockout ( 3 ) Selo corta-chama que utiliza lquido, atravs do qual o gs obrigado a passar, para bloquear o retorno de chama.

3 - Vedador lquido ( 4 ) Conjunto de equipamentos localizado na extremi-dade final do flare header empregado na queima de gases aliviados.

4 - Flare ( 1 ) Tubulao que coleta os gases aliviados pela planta de processamento de petrleo e gs natural e dire-ciona esses gases para a queima no flare.

4) O sistema de estagiamento composto por:

( ) Flare header, manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas de se-gurana de alvio de presso, transmissor de presso e painel de controle de estgios.

( X ) Manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas automticas de estagiamento, vlvulas de segurana de alvio de presso, transmissor de presso e painel de controle de estgios.

( ) Manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas automticas de es-tagiamento, vlvulas de segurana de alvio de presso e painel de controle de estgios.

( ) Manifold de distribuio, ramais de tubulaes, vlvulas automticas de es-tagiamento, vlvulas de segurana de alvio de presso, sistema de purga e painel de controle de estgios.

1.6. Gabarito

RESERVADO

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5) Leia as afirmativas e marque verdadeiro (V) ou falso (F):

( V ) Gotculas de lquido so separadas do gs pela ao da gravidade e da redu-o de velocidade de fluxo imposta ao gs no interior do vaso knockout.

( V ) Todos os sistemas de flare operam a baixas presses, pois a finalidade aliviar e queimar os gases na presso atmosfrica, na ponteira do flare.

( F ) Ao longo do flare header podem estar localizados os equipamentos do sis-tema de alvio e tocha, como vaso knockout, selo corta-chama, retentor de chama, defletor de vento e selo de ar.Justificativa: o vaso knockout e o selo corta-chama podem estar localiza-dos no flare header, j os demais componentes no.

( F ) Os vasos knockouts verticais so destinados principalmente a sistemas de alvio de maiores vazes, pois possuem volume disponvel para armazena-mento de lquido durante alvios em alta velocidade.Justificativa: na verdade so destinados a sistemas de alvio de menores vases, pois no possuem volume para armazenamento de lquido durante alvios em alta velocidade.

RESERVADO

RESERVADO

Cap

tu

lo 2

Tipos de flare

Ao final desse captulo, o treinando poder:

Identificar os principais tipos de flare;

Correlacionar os tipos de flare s suas principais caractersticas.

RESERVADO

48

Alta Competncia

RESERVADO

Captulo 2. Tipos de flare

49

2. Tipos de flare

Por tudo o que se sabe sobre a importncia da queima dos gases no aproveitados, imagina-se que toda unidade de processamento de petrleo e gs natural possua um queimador de gases aliviados. O que est certo: toda unidade de processamento possui um flare.

Mesmo de longe, pode-se observar o efeito promovido pela chama do flare. Quando esta est muita alta e densa, h indcios de evento anormal no processo, queimando gs em alta vazo, enquanto chamas de pequena intensidade e tamanho, demonstram normalidade operacional e maior aproveitamento de gs produzido. O ideal ter chama apenas no piloto do flare, que um pequeno queimador auxiliar, localizado ao lado da ponteira do queimador principal, que mantm uma pequena chama contnua, para acendimento inicial do flare ou reacendimento, quando o flare apagado por falta de gs.

As ilustraes a seguir mostram o flare queimando gases aliviados em diversas instalaes de processamento (martimas e terrestres).

Fonte: Petrobras

Flare em plataforma fixa (jaqueta)

RESERVADO

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Alta Competncia

Fonte: Petrobras

Flare em navio-plataforma (FPSO)

Fonte: Petrobras

Flare em estao terrestre ou refinaria

Fonte: Petrobras

Flare em terminal de recebimento

RESERVADO

Captulo 2. Tipos de flare

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Como o petrleo continua sendo a fonte de energia mais importante da atualidade, a descoberta de novos campos petrolferos ou o aumento da produo de poos j em funcionamento costuma ser acompanhada com grande interesse pela mdia. Provavelmente, alguma notcia recente nesse sentido pode ser lembrada.

Sempre que ocorre um aumento na produo de leo, verifica

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