Um projeto desenvolvido no Laboratório de Vibrações e Acústica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) está buscando mitigar perdas em refinarias de petróleo causadas pela vibração excessiva nos sistemas de tubulação. Iniciado em outubro de 2019 e patrocinado pela Petrobras, o projeto tem gestão financeira e administrativa da Fundação de Amparo à Pesquisa e Extensão Universitária (Fapeu).

“A Fapeu tem sido muito importante neste projeto, desde o suporte na tramitação até a solução de questões de gerenciamento. Por exemplo, nossa interface com a fundação é realizada de maneira brilhante pela coordenadora do Setor de Projetos, Geórgia Maia Ventura. Trabalhamos online, conectados ao longo do dia, e todos os pedidos são atendidos de maneira excepcionalmente rápida”, destaca o professor Arcanjo Lenzi, coordenador do projeto.

A missão do projeto é desenvolver um procedimento numérico, na forma de um software direcionado às comunidades científicas e técnicas, para uso livre, fácil e gratuito. A ideia era permitir às empresas do setor de óleo e gás, e mesmo a prestadoras de serviços, prever e analisar a pulsação acústica e as vibrações excessivas de tubulações que podem comprometer a produção nas unidades de processo.

“O petróleo bruto, em sua forma natural, não pode ser utilizado de maneira prática em outras aplicações a não ser fornecer energia pelo processo de combustão. Por esta razão, processos de refino são realizados para transformar e refinar o óleo cru em produtos utilizáveis, como o gás liquefeito de petróleo (GLP), querosene, base asfáltica, combustível aeronáutico, gasolina, parafina, entre inúmeros outros produtos”, explica o gerente do projeto, Olavo M. Silva. O hidrotratamento é um desses processos. “No hidrotratamento, o hidrogênio a altas pressões é transportado através de tubos, cilindros e outros componentes situados a partir da descarga de grandes compressores. A pulsação acústica do gás produzida pelo compressor é uma importante fonte de excitação para sistemas de tubulação que transportam o gás pressurizado ao longo de uma refinaria de petróleo”, acrescenta Silva.

Entre outros problemas, essas oscilações podem resultar em trincas, com propagação da fadiga e vazamentos nas conexões flangeadas da tubulação. O custo do reparo em si não representa um prejuízo considerado expressivo pelos operadores. A grande perda está no fato de o conserto exigir a interrupção ou redução da operação na unidade afetada, além do risco de vazamento do óleo.

Simples e rápido

Passados mais de dois anos de trabalho, o principal resultado do projeto foi a definição de um software computacional em código aberto que possibilita a determinação do comportamento vibroacústico de sistemas de compressores alternativos (não exclusivamente), em fase de projeto ou em fase de modificação de sistema. “A metodologia numérica difere do que há em pacotes comerciais, pois inova ao otimizar o processo para a análise apropriada do sistema em questão, aplicando métodos de solução e condições de contorno específicas para o problema”, compara Olavo Silva. “Seu uso será simples, com processamento rápido, possibilitando adaptação direta ao processo de projeto ou mesmo de manutenção. Desta forma, o engenheiro poderá escolher melhor os materiais, a posição de suportes e curvaturas, otimizar trajetórias de tubulações etc.”, acrescenta.

O desenvolvimento do software em código aberto foi realizado através da programação em linguagem de programação Python. Todas as atualizações são disponibilizadas ao público através do repositório GitHub em https://github.com/open-pulse/OpenPulse. O software é livre para uso em empresas, universidades etc., com licença do tipo MIT License em https://github.com/open-pulse/OpenPulse/blob/master/LICENSE.md.

"O desenvolvimento de softwares livres para solução de problemas de engenharia possibilita que empresas nacionais ou mesmo internacionais reduzam seus custos com programas que custam milhares de dólares, propiciando um aumento na qualidade dos produtos desenvolvidos. O fomento a esse tipo de atividade representa retorno imediato à sociedade”, observa Olavo. E assim, com a participação da ciência e da pesquisa, da indústria ao consumidor final, todos saem ganhando.

PROJETO: ANÁLISE DA PULSAÇÃO ACÚSTICA EM TUBULAÇÕES DE UNIDADES / COORDENADOR: Arcanjo Lenzi / arcanjo.lenzi@ufsc.br / UFSC / Departamento de Engenharia Mecânica / CTC / 9 participantes

Veja em animação o funcionamento do sofware clicando aqui 

Foto: Unidade de Hidrotratamento U-2800 na Refinaria Duque de Caxias (Reduc)/Agência Petrobras

* Esta reportagem integra a edição número 13 da Revista da Fapeu que está disponível em https://abre.ai/revistadafapeu