Turbinas – Energia nas plataformas depende de modelos aeroderivados e movidos a gás

Uma plataforma offshore de petróleo funciona como uma ilha artificial em alto-mar, razão pela qual necessita de fornecimento de energia para manter suas operações de exploração e as atividades de apoio. Quem cumpre esse papel são os sistemas de geração.

“Comparando com o que conhecemos em nosso cotidiano, as plataformas offshore têm uma configuração que replica a arquitetura de uma cidade, com fábricas, moradias e sistemas auxiliares”, explica Fernando Martins, vice-presidente da GE para Óleo e Gás na América Latina. Por exemplo: nas plataformas, as indústrias são substituídas por unidades de processamento e as moradias por um sistema de hotelaria, tudo em escala bastante reduzida.

“Assim como as usinas hidrelétricas são as principais fornecedoras de energia elétrica para as cidades brasileiras, no caso das plataformas, sistemas específicos atendem às demandas energéticas”, argumenta Martins. De acordo com ele, a alternativa mais comum às “hidrelétricas” das plataformas são as turbinas a gás, principalmente os modelos aeroderivados que, como o nome denuncia, são adaptações dos equipamentos tradicionais que propulsionam os aviões a jato. Apesar de majoritárias, elas dividem espaço com outras fontes de geração de energia, lista que inclui as turbinas a vapor ou motores alternativos, queimando gás, diesel ou óleo cru.

No caso da GE, embora a empresa tenha uma gama de produtos que cobre faixas de potência de 12.000 MW a 124.000 MW, aplicáveis em plantas de gás natural, estações de compressão e unidades de refinarias e petroquímicas, as turbinas usadas em plataformas offshore precisam se adequar à limitação de espaço. “E a opção mais comum geralmente são os equipamentos que podem ser ativados com combustíveis distintos (diesel e gás natural) e que proporcionam maior eficiência energética”, complementa. No Brasil, de acordo com ele, a aplicação típica são as turbinas de 25 MW, alinhadas com as condições de temperatura e umidade da plataforma.

O engenheiro Toshiwo Yoshilkai, da UTC Engenharia, tem uma opinião similar à de Martins. “A geração de energia nas plataformas é usualmente realizada com geradores acionados por turbinas a gás – produzido pelos poços explorados”, diz. “E não são de pequena potência. Não é rara a presença de quatro desses equipamentos, cada um com 30 MW. Outro detalhe importante é a não geração de vapor nas plataformas, de forma que se utiliza água aquecida pelos gases de descarga das turbinas e também mediante aquecedores elétricos”, explica.

Petróleo & Energia, Welter Benício, Diretor da Divisão de Óleo e Gás da Siemens no Brasil, Turbinas - Energia nas plataformas depende de modelos aeroderivados e movidos a gás
Benício: plataformas da Petrobras devem consumir até 150 turbinas/ano

Além da restrição de espaço, o peso é outro fator determinante na escolha do tipo de turbina. Os dois parâmetros são mandatórios, mas não os únicos. No rol de exigências ainda devem ser citadas a facilidade de manutenção, a confiabilidade e a disponibilidade do equipamento. Para Martins, os modelos aeroderivados não têm concorrência em relação à manutenção, por terem projeto modular e facilidade de reposição de peças. No Brasil, de acordo com ele, a aplicação típica adota os modelos de 25 MW, alinhados com as condições de temperatura e umidade da plataforma. “Fabricamos as turbinas com maiores níveis de eficiência térmica do mercado, acima de 41%, e com capacidade de geração que excede os 40 MW em modelos aeroderivados”, argumenta.

Welter Benício, diretor da Divisão de Óleo e Gás da Siemens no Brasil, complementa as informações de Martins, destacando que, no caso das turbinas, os critérios definidores da escolha do tipo de equipamento, além de espaço e peso disponíveis na plataforma, envolvem informações sobre os tipos de combustíveis disponíveis e a demanda por energia elétrica da instalação. Os equipamentos também precisam apresentar intervalos longos entre manutenções, dada a necessidade de deslocamento dos dispositivos para a terra firme em caso de problemas mais complexos e da alta confiabilidade exigida pelas empresas de exploração de petróleo.

Petróleo & Energia, Turbinas - Energia nas plataformas depende de modelos aeroderivados e movidos a gás
Unidade de serviços da Rolls-Royce em Macaé

Para garantir essa confiabilidade, o especialista da Siemens lembra que as turbinas usadas em plataformas precisam atender às normas aplicáveis a esse ambiente e também às exigências específicas de cada cliente. “Devemos considerar riscos, como incêndios e explosões, assim como a preocupação com o meio ambiente. Dada a aplicação e o local no qual os equipamentos irão operar, deve-se ainda levar em conta projetos que minimizem os tempos de intervenção para manutenção e garantam a alta disponibilidade. A troca de uma turbina na plataforma, por exemplo, não deve demorar mais do que 24 horas”, detalha.

A operação das turbinas não tem segredos para os fabricantes, sendo que a potência total dos conjuntos precisa ser distribuída de forma igualitária entre os diversos equipamentos ativos. Outra iniciativa obrigatória é fazer o rodízio de operação, incluindo o equipamento alocado como backup. “É comum que as plataformas alternem seus conjuntos de turbina-gerador, uma atitude segura para mantê-los sempre operacionais”, explica Sinésio Tenfen, diretor superintendente da Unidade de Energia da Weg. Tais ações, segundo ele, permitem que as condições de desempenho, incluindo o menor consumo de combustível, sejam atendidas. Como os dois requisitos mais importantes para a operação, nesse caso, são a disponibilidade e a confiabilidade, o monitoramento ocupa um espaço especial no projeto de geração de energia em plataformas offshore (ver box).

Parceira dos fabricantes de turbinas, para quem entrega os geradores, a empresa catarinense obtém 50% do seu faturamento no Brasil e sua internacionalização também acontece na área de geradores para turbinas a gás. Tenfen avalia que a Weg deve acompanhar o crescimento dos projetos do setor, principalmente depois do anúncio dos investimentos da Petrobras até 2015.

Com o mercado aquecido, o executivo acredita que os fabricantes de turbinas devem trabalhar muito nos próximos anos. Essa também é a estimativa da Rolls-Royce, que vai investir US$ 120 milhões no Brasil em 2011, somente em projetos ligados ao pré-sal. O mercado de energia já representa, mundialmente, 30% das operações da empresa, somente atrás da área aeronáutica, que ainda abocanha 50% do faturamento da corporação. Por aqui, a empresa atende a Petrobras desde 2001 e afirma ter 35% de sistemas de geração de energia da petroleira em atividade nas plataformas.

Petróleo & Energia, Turbina Industrial, Turbinas - Energia nas plataformas depende de modelos aeroderivados e movidos a gás
Turbina industrial a gás e aeroderivada RB211

Dados da fabricante inglesa indicam que a Petrobras teria comprado 27 pacotes de geração de energia acionados por turbinas a gás, o que superaria os US$ 300 milhõesem negócios. Avedete do processo é a turbina a gás RB211, presente em instalações como a P51 e P53, por exemplo. O índice de nacionalização dos pacotes supera 80%, de acordo com a fabricante, e pode aumentar nos próximos anos, considerando os investimentos no centro de serviços de Macaé-RJ, onde é feito o reparo e a manutenção dos conjuntos, tanto para onshore como offshore. Na avaliação da multinacional, dúzias de turbinas a gás deverão ser adquiridas somente pela Petrobras para exploração do campo de Tupi e de outros do pré-sal durante os próximos cinco anos.

Benício, da Siemens, estima que as plataformas devam absorver entre 100 e 150 novas turbinas a gás até 2021. Com um portfólio geral de equipamentos com potências entre cinco MW e 50 MW, a operação de óleo e gás da transnacional alemã tem um range de equipamentos de 15 MW a 30 MW, gerando energia com eficiência superior a 30%. A produção das turbinas é fruto de uma cooperação entre as unidades industriais da Europa e do Brasil. Embora não informe o nível de nacionalização atual, Benício acredita que o conteúdo local desse tipo de turbina possa chegar a 50%, o que atenderia a uma média – não oficial – exigida dos fabricantes.

Martins, da GE, posiciona o Brasil como um dos principais mercados mundiais de turbinas para aplicação offshore e avalia que mais de 50 unidades estejam sendo adquiridas atualmente pelas empresas de exploração de petróleo. De acordo com ele, a demanda local deve mudar a política de produção dos equipamentos. “No momento, a maioria dos componentes ainda é fabricada no exterior, mas os pacotes de geração serão completamente montados e testados no Brasil”, adianta. “O programa de regionalização da GE prevê que atinjamos níveis cada vez maiores de conteúdo local”, completa.

Petróleo & Energia, Turbinas - Energia nas plataformas depende de modelos aeroderivados e movidos a gás
Nova geração de turboalimentador da ABB

Um dos passos da regionalização é a inauguração da oficina de manutenção e reparo de turbinas aeroderivadas em Petrópolis-RJ, esperada para o final de 2011. O executivo adianta que, com essa infraestrutura, segundo ele, a primeira do gênero na América Latina, a empresa adquire capacidade plena para atingir o mais alto nível de manutenção requerida para os dispositivos. Adicionalmente à oficina, a GE mantém um banco de provas no Rio de Janeiro, para testar os equipamentos, simulando suas condições reais de operação, antes do despacho para a montagem nas plataformas.

As oficinas em terra, aliás, formam um campo avançado para os fabricantes de turbina por um motivo simples: não dá para fazer reparos complexos na plataforma. Martins explica que as intervenções de manutenção devem ser conduzidas onshore para evitar problemas adicionais, caso fosse feita num local sujeito a movimentos. Obviamente, as plataformas já possuem equipamento de reserva (backup), cuja entrada em operação é rápida o suficiente para evitar a possibilidade de parada. E deve-se incluir também nesse raciocínio a presença de grupos geradores, que formam um recurso adicional de redundância no fornecimento de energia em casos pontuais.

As plataformas offshore abrigam mais de um grupo de geradores movidos a diesel, mas não são dispositivos padrão, e sim equipamentos montados em contêineres e que precisam combinar potência, peso e tamanho adequados. A Agrekko, multinacional especializada em sistemas de energia temporários, é uma das empresas que atuam nesse setor. “Nascemos atendendo a indústria de petróleo do Mar do Norte, de forma que nossas soluções foram projetadas para o universo offshore”, explica Diógenes Paoli Neto, diretor da subsidiária brasileira.

Segundo ele, somente em 2009, a Agrekko passou a ter uma concorrente na oferta de grupos geradores embarcados em contêineres de 20 pés. Grande parte de quem oferta soluções com essa potência só consegue ofertar o sistema embarcado em contêineres com pelo menos o dobro do tamanho, inadequados para plataformas, ou com potência máxima de 1.250 kVA, inferior aos 1.500 kVA proporcionados pelo sistema da empresa. Além da pouca disponibilidade de espaço, a própria operação de transporte do contêiner até a plataforma é outra odisseia.

[toggle_simple title=”Empresas investem no monitoramento remoto” width=”Width of toggle box”]

Um dado sozinho significa pouco, mas o conjunto deles ganha o nome de informação, caso dos indicadores apontados pelos fabricantes de equipamentos usados na geração de energia em plataformas offshore. Na GE, Martins lembra que o fabricante oferece um sistema de monitoramento remoto dos equipamentos, permitindo acompanhar a performance deles em tempo real. “Nosso centro remoto de monitoramento opera em tempo integral e mundialmente já supervisiona mais de 630 máquinas”, explica. “Com isso, superamos a marca de 9 milhões de horas acumuladas, além de 1,7 mil recomendações feitas pelos nossos clientes somente até o final de2010.”

A ABB também possui uma base de dados mundial a respeito dos 190 mil turboalimentadores instalados. Com esse conjunto, ela pode dar feedbacks aos clientes, como as orientações a respeito das datas indicadas para a manutenção preventiva. O universo de equipamentos listados não se restringe às plataformas, mas abrange desde operações em mineradoras e siderúrgicas até os sistemas usados em usinas nucleares.

A Siemens lembra que suas turbinas são equipadas com um sistema completo de controle e monitoramento que se comunica com o sistema central de controle da plataforma. “A operação da turbina é completamente automatizada por meio de um mecanismo que controla partidas, paradas e mudanças de carga, assim como sistemas auxiliares que comandam o fornecimento de combustível”, lembra Benício. As turbinas possuem ainda um mecanismo próprio de controle e segurança, integrado ao sistema geral da plataforma. “Para garantir um fornecimento confiável de energia, há necessidade de gerenciamento das cargas geradas pelas unidades embarcadas, que é um sistema adicional”, completa o executivo.

Paoli, da Agrekko, lembra que existe monitoramento remoto de grupos geradores “conteinerizados”, mas a ação dos técnicos em campo, embarcados na plataforma, representa uma solução diária para observar se esses sistemas de backup funcionam adequadamente e se podem ser acionados em caso de emergência.

[/toggle_simple]

 

Esses dispositivos não podem substituir as turbinas, com sua potência média de 25 MW, no caso de plataformas offshore. “Os grupos geradores ficam focados em ações pontuais, caso da produção das bombas submersas de produção de petróleo e de sistemas críticos, como os de processamento de dados”, completa Paoli. Dependendo da capacidade dos grupos geradores, ele avalia que uma plataforma padrão possa adotar de três a quatro desses  conjuntos, direcionados para atender às demandas críticas e pontuais.

Com uma base em Macaé-RJ, a Agrekko tem acompanhado a evolução do setor de óleo e gás. Suas instalações passaram dos 1,8 mil m² para 11 mil m², em sete anos. A locação de grupos geradores não é a única atividade da unidade. Outra atuação da empresa são os testes de banco de carga, que simulam condições reais de operação de uma turbina antes do despacho para as plataformas.

Petróleo & Energia, Rubens Escobar, Gerente geral da Unidade Turbocharging no Brasil, Turbinas - Energia nas plataformas depende de modelos aeroderivados e movidos a gás
Escobar: turboalimentadores são opções às turbinas

“Cada equipamento passa por testes na fábrica, mas mesmo assim é importante avaliá-los novamente antes do despacho e isso tem sido feito simulando as condições de operação. Com isso, podemos criar situações que emulem a demanda de 25 MW para cada conjunto, consumo demandado, por exemplo, por uma cidade de porte médio”, explicou Paoli. Ele destaca que praticamente nenhuma turbina segue para as plataformas sem o teste de banco de carga, principalmente em razão do alto custo do seguro. “Nessa etapa de simulação, o fabricante pode fazer os ajustes finos, evitando erros na ativação dos equipamentos na plataforma”, completa.

Apesar do histórico de aplicação, a opção de turbinas de geração não representa a única alternativa de fonte de energia em plataformas e nos chamados FPSO, navios convertidos para a exploração de petróleo e gásem alto-mar. Aexperiência da ABB comprova isso. O sistema de energia que vai abastecer a P-63 (um FPSO) da Petrobras exigiu uma capacidade nominal para 100 MW de energia, e possui motores a combustão interna equipados com turboalimentadores dessa fabricante. Além do sistema principal de geração de energia, a participação dos turboalimentadores da ABB aparece também nos motores a diesel ou gás para propulsão e em sistemas auxiliares das plataformas, caso dos mecanismos de combate a incêndio, compressão, bombeamento e injeção de gás ou líquidos.

Ex-fabricante de turbinas, a ABB repassou essa divisão à Alstom, abrindo uma nova frente tecnológica. O turboalimentador não é uma tecnologia nova, segundo Rubens Escobar, gerente geral da Unidade Turbocharging no Brasil. “Ele foi sendo aperfeiçoado ao longo do tempo, principalmente em se tratando de eficiência energética, que é um dos diferenciais para aplicação nas plataformas e nos FPSOs”, explica. “A potência de saída do motor, por exemplo, pode ser incrementada em até 75%, além de propiciar a redução de consumo de combustível e da emissão de poluentes.”

O aumento da pressão da mistura dentro do sistema forma uma das características de evolução. Em1960, arazão de pressão atingia o valor de 1,5. Com a nova geração de turboalimentadores A100 da ABB, esse índice chegou a 5,6, em 2010. Quanto mais alta, maior a potência obtida, de forma que a provável razão de pressão de 12, prevista para ser alcançada em breve pelos turboalimentadores de dois estágios, também produzidos pela multinacional, incrementa ainda mais a eficiência dos sistemas que contam com esses equipamentos. Escobar explica que a P-63 deverá adotar um modelo dual fuel, usando tanto óleo como gás como combustível nos motores equipados com turboalimentadores da ABB.

Segundo ele, os turboalimentadores demandam uma manutenção rigorosa, definida e determinada pela fabricante. As recomendações explicitam os limites operacionais e os intervalos de trocas de componentes, de modo que evitam que as altas cargas nos componentes rotativos internos exponham esses dispositivos a danos. “Recomendamos o padrão SIKO de segurança para as manutenções, uma especificação da ABB”, informa. Os procedimentos indicados pelo executivo fazem sentido ao se constatar, por exemplo, que a velocidade das aletas em operação pode chegar a1.750 km/he as temperaturas no turboalimentador podem atingir700°C. A operação expõe cada aleta a uma força centrífuga de até 100 t, formando um ambiente bastante agressivo.

Assim como outros players, a divisão Turbocharging da ABB também se prepara para ampliar o atendimento ao mercado offshore. Além dos três centros de serviços atuais – Santos-SP, Rio de Janeiro-RJ e Manaus-AM –, a empresa deve abrir pelo menos mais um no Nordeste. O da cidade paulista deve se concentrar nos projetos de pré-sal da Bacia de Santos, enquanto o do Rio está focado na produção regional de óleo e gás, e o de Manaus fica com as operações de gás natural e petróleo da Região Norte.

Um Comentário

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado.

Adblock detectado

Por favor, considere apoiar-nos, desativando o seu bloqueador de anúncios