A complexidade das operações de dutos
A operação de um duto é uma tarefa complexa e toda ação tem uma consequência. Os controladores de dutos estão sempre aprendendo a tornar suas operações mais seguras e eficientes. É por isso que a maneira como um duto é operado no primeiro dia certamente não será sempre a mesma no futuro.
Um simulador de dutos é uma excelente ferramenta de apoio à decisão quando se trata de operações. Ele pode ajudar não apenas nas tarefas cotidianas, mas também a responder a perguntas importantes para o futuro. As operações de dutos são capturadas em um simulador por meio da configuração e execução do que é chamado de "cenários".
Aqui, exploraremos algumas das principais áreas que a simulação de dutos pode ajudar a otimizar, incluindo:
- Principais tarefas do controlador de dutos
- Transientes versus estado estável
- Dosagem e composição de líquidos
- Operações de pigging
- Esquemas de controle lógico
Principais tarefas do controlador de dutos
Nem sempre é óbvio qual é a melhor maneira de executar uma operação eficientemente sem causar interrupções. Os simuladores de dutos, como o Atmos Simulation (SIM) Suite, podem ajudar imitando as operações exclusivas de um duto e apresentando os resultados, permitindo que o controlador do duto decida informadamente.
Os especialistas da área classificam as operações cotidianas em quatro fluxos de trabalho principais, conduzidos nesta ordem:
- Nomeações - Podemos nos comprometer a transportar algum fluido de A para B?
- Programação - Como o nosso duto pode entregar todas as nomeações acordadas?
- Controle - O que devemos fazer agora e o que acontecerá em seguida?
- Relatórios - O que fizemos?1
Em um intervalo acordado (geralmente dias para líquidos e horas para gases), os remetentes informarão rotineiramente à equipe de nomeações quais fluidos desejam transportar. No entanto, alguns dutos dependem de obrigações contratuais de longo prazo. Há sempre um processo em vigor para acordar quantidades, origens, destinos e tarifas.1
A tomada de decisões pelo pessoal da sala de controle requer excelente consciência espacial sobre o que está acontecendo no duto por meio dos sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA). O treinamento e a experiência são cruciais para os controladores de dutos, algo onde a simulação de dutos pode ajudar por meio de treinamento, avaliações e suporte geral.
Transientes versus estado estável
Em termos gerais, as mudanças nos dutos podem ser divididas em duas subcategorias: mudanças graduais ou mudanças rápidas.1 Um modelo de duto é inicialmente construído e validado em estados estáveis. Quando a base do modelo é sólida, ele pode ser configurado para diferentes cenários operacionais que mudam com o tempo. No Atmos SIM, o mesmo modelo subjacente serve como ponto de partida para esses cenários transitórios.
Composição de lotes e líquidos
Há alguns cenários importantes que ocorrem ao planejar uma operação em lote, incluindo:
- O efeito do agente de redução de arrasto (DRA)
- Uma saída no meio da linha controlada pela pressão no final de uma ramificação curta
- Rastreamento das fontes de um lote que está chegando, seguindo suas origens por meio de pontos de mistura e divisão
- Injetar um lote compressível, como propano, em uma seção plana, observando como o influxo e o efluxo se comportam de forma diferente à medida que se movem pelo duto, em comparação com um lote quase incompressível
Além das mudanças na composição ao longo do tempo, à medida que os lotes se movem ao longo da rota e a mistura de interfaces se forma entre eles, a simulação dos movimentos dos lotes é simples. O Atmos Batch, um módulo do Atmos SIM, garante que os operadores de dutos saibam a localização da cabeça e da cauda de cada lote. Isso pode ser aplicado a produtos com características diferentes, como densidade, viscosidade e outras propriedades.
Essa é uma solução particularmente ideal para dutos longos com grandes mudanças de elevação e bolsões de vapor proeminentes (ou folga) e operações de drenagem e enchimento. Uma série de lotes em um duto pode ser definida no início de um cenário no Atmos Batch, adicionando o agente de redução de arrasto (DRA) para obter os resultados mais precisos.
Figura 1: Lotes e DRA definidos no Atmos Batch
Operações de pigging
Um medidor de inspeção de dutos (PIG) é um dispositivo sólido inserido em um duto. Eles têm vários usos, inclusive limpeza e manutenção, com muitos tipos diferentes. Alguns são dispositivos sofisticados e instrumentados para inspeção em linha, conhecidos como "PIGs inteligentes".
O PIG percorre uma rota, com instrumentação ao longo do caminho para detectá-lo, retê-lo ou removê-lo. Antes da existência dos simuladores de dutos, os operadores lutavam com planilhas para prever o progresso do PIG. Agora, eles podem obter previsões de chegada em minutos, mesmo com vários PIGs presentes no duto ao mesmo tempo, movendo-se em velocidades diferentes.
Figura 2: Vários PIGs em um duto
O Atmos SIM tem recursos especiais que ajudam nas operações de pigging. Ele pode ajudar a melhorar a velocidade estimada, por exemplo, usando o fator de deslizamento (o número com o qual um simulador infere a velocidade do PIG com base na velocidade do fluxo de fluido). O fator de deslizamento de um tipo de PIG em um duto é aprendido automaticamente pelo Atmos SIM durante a operação.
Figura 3: Configuração das propriedades de um PIG no Atmos SIM
Esquemas de controle lógico
A simulação de dutos fornece blocos lógicos para configurar esquemas de controle lógico. Isso ajuda em operações como a configuração de procedimentos de desligamento de emergência (ESD) de uma bomba ou estação de compressão.
Figura 4: Exemplo de blocos lógicos não transitórios
Como os blocos lógicos simples executam sua função imediatamente, é importante criar alguns esquemas para evitar loops infinitos ao tentar simulá-los. O Atmos SIM faz isso permitindo que cada bloco de controle seja executado apenas uma vez em cada etapa do modelo.
Referências
1 “The Atmos book of pipeline simulation”
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Todo duto tem uma sequência de inicialização e um procedimento de desligamento de emergência. O capítulo nove aborda como a análise de picos de pressão com simulação de dutos pode tornar as operações mais eficazes.