Projeto de lançadores e receptores de pig: parâmetros técnicos-chave

As operações de pigging desempenham um papel fundamental na manutenção e otimização dos sistemas de tubagens na indústria do petróleo e gás. Os sistemas de lançador e receptor de pig (L&R) são os equipamentos utilizados para introduzir e recuperar os pigs, os dispositivos especializados empregues na limpeza, inspeção e manutenção de tubagens. Este artigo aborda os parâmetros técnicos mais relevantes para projetar um lançador e receptor de pig fiável e seguro.

Código de projeto aplicável

Como a estação de pigging e as trampas de pig são equipamentos sob pressão, podem ser projetadas como recipientes sob pressão segundo normas internacionais, principalmente a ASME Secção VIII Divisão 1. No entanto, as tubagens ligadas às trampas são projetadas segundo as regras de projeto de tubagens, o que gera incompatibilidades pelas diferentes classes de material, fatores de projeto e MAWP; sobretudo, a espessura do barril é calculada de forma distinta da tubagem. Este é um problema comum, pelo que o requisito principal de projeto é que o diâmetro interior (ID) do barril menor da trampa coincida com o ID da tubagem.

O código mais adequado para as trampas de pig costuma ser o mesmo da tubagem à qual se ligam:

• ASME B31.3 (EUA): regula o projeto de tubagens de processo.
• ASME B31.4 (EUA): regula o projeto de oleodutos (tubagens de líquidos).
• ASME B31.8 (EUA): regula o projeto de gasodutos.
• ISO 13623:2009: sistemas de transporte por tubagem para a indústria do petróleo e do gás natural.
• BS EN 14161:2011 (Europa): versão modificada (MOD) da ISO 13623:2009 para a indústria do petróleo e do gás natural.
• ISO 13703:2000: projeto e instalação de sistemas de tubagens em plataformas de produção offshore.

Também podem aplicar-se outros códigos de projeto de tubagens não incluídos nesta lista.

Projeto do fecho de abertura rápida

O fecho de abertura rápida (quick opening closure) deve ser projetado em conformidade com a ASME Secção VIII Divisão 1 ou 2, devendo cumprir-se integralmente a cláusula ASME UG-35 para garantir a segurança da operação.

Pressão e temperatura de projeto

A pressão e a temperatura de projeto são parâmetros críticos para a integridade estrutural e a segurança do sistema de lançador e receptor de pig. Devem ser selecionadas a partir da pressão máxima de operação (MOP) e da temperatura da tubagem, incorporando as margens de segurança e os requisitos normativos aplicáveis. Uma seleção correta garante que o sistema L&R suporta as condições de operação da tubagem sem risco de falha nem de comprometer a segurança.

Componentes da trampa de pig a considerar no projeto

O projeto de uma trampa de pig deve considerar cinco grupos de componentes:

• Ligação à tubagem: soldada ou flangeada (flange de ligação principal).
• Barril principal: composto pelo barril menor, o redutor e o barril maior.
• Fecho de abertura rápida: situado no extremo do barril maior, para introduzir ou retirar o pig da trampa.
• Ligações de derivação (bocais): kicker, bypass, balanço, purga, ligação de PSV, respiros e drenos, sinalizador de passagem de pig e ligações de medição de pressão e temperatura.
• Selas e apoios.

1. Ligação à tubagem

Podem projetar-se dois tipos de ligação. Na ligação soldada, o critério principal é que o ID do barril menor coincida com o da tubagem, conforme explicado. Na ligação flangeada, a classe (rating) e a norma das flanges devem coincidir, considerando também um ID de flange equivalente.

2. Barril principal

O diâmetro e a espessura de parede da tubagem são fatores determinantes para definir o tamanho e a configuração do sistema de lançador e receptor de pig. Estes parâmetros condicionam o tamanho do pig e, portanto, a sua capacidade de percorrer a tubagem e cumprir a sua função com eficácia. O sistema L&R deve ser projetado com folga suficiente para que o pig o percorra sem risco de encravar nem de danificar a tubagem ou o próprio equipamento de pigging.

O tamanho do barril menor deve ser igual ao ID da tubagem de ligação, para evitar danos na ferramenta de pig durante o lançamento e a receção.

Para o dimensionamento do barril maior, a prática habitual estabelece um sobredimensionamento de 2 polegadas em relação à tubagem para diâmetros inferiores a 20", e de 4 polegadas para diâmetros superiores a 20". Esta prática não isenta o projetista de calcular e considerar as condições especiais de processo, como o volume de lamas esperado que será recolhido da tubagem e removido pela operação de pigging, além das condições de operação e processo, especialmente em tubagens cujo diâmetro nominal difere do diâmetro real (por exemplo, uma tubagem de 12" cujo diâmetro real é de 12,75").

O comprimento da trampa de pig também deve ser projetado em função dos parâmetros de processo e operação; o fator mais relevante a considerar pelo projetista é o comprimento máximo da ferramenta de pig a utilizar. Como critério geral:

• Lançador: o comprimento do barril menor deve ser igual a metade do comprimento máximo da ferramenta de pig, e o comprimento do barril maior deve ser igual ao comprimento máximo da ferramenta de pig.
• Receptor: o comprimento do barril menor deve ser igual a metade do comprimento máximo da ferramenta de pig, e o comprimento do barril maior deve ser igual ao comprimento máximo da ferramenta de pig.

3. Fecho de abertura rápida

O tipo de fecho do sistema de lançador e receptor de pig é uma decisão de projeto crítica, pois condiciona a facilidade de operação, a segurança e a manutenção. Os tipos de fecho mais comuns são o fecho de abertura rápida, o fecho roscado e o fecho flangeado com parafusos. O tipo escolhido deve garantir uma vedação fiável, ser de manuseamento simples e cumprir os requisitos de segurança e operação necessários.

Situa-se no extremo do barril maior, para introduzir ou retirar o pig da trampa. Os principais requisitos das normas de projeto e de segurança na operação são os seguintes:

• O fecho deve dispor de dois sistemas de intertravamento mecânico independentes que impeçam a sua abertura enquanto estiver sob pressão.
• Deve ser de abertura e fecho rápidos (quick acting closure).
• Deve poder ser operado por um único operador.
• Deve oferecer passagem integral (full bore) na posição de abertura.

4. Ligações de derivação (bocais)

Kicker, bypass, balanço, purga, ligação de PSV, respiros e drenos, e ligações de medição de pressão e temperatura.

Ligações e bocais bem projetados são essenciais para a operação segura e eficiente do lançador e receptor de pig. O sistema deve permitir um respiro controlado de pressão e fluido para garantir a inserção e extração seguras do pig. O sistema de bypass deve, além disso, facilitar um desvio de caudal suave, minimizando os golpes de pressão e o possível dano à tubagem ou ao equipamento de pigging.

O tamanho e a localização das ligações de derivação devem ser definidos consoante o processo e a operação da estação de pigging, refletidos no P&ID.

5. Sinalizador de passagem de pig

Dispositivo utilizado para indicar a passagem do pig pelos pontos de controlo estabelecidos. No lançador situa-se no extremo do barril menor (ponto de ligação com a tubagem); no receptor, no ponto de ligação com o redutor.

Tipo e função do pig

O tipo e a função específica do pig também devem ser considerados ao projetar o sistema de lançador e receptor. Existem diferentes tipos de pig: os pigs utilitários (limpeza e remoção de resíduos), os pigs de inspeção em linha ou ILI (avaliação da integridade da tubagem) e os pigs especiais (para tarefas específicas como vedação ou batching). O sistema L&R deve ser projetado para se adaptar ao tipo de pig concreto e à sua função, garantindo assim o desempenho e a eficiência ótimos.

As ferramentas de pig classificam-se principalmente segundo a sua função:

• Inspeção.
• Manutenção e reparação.
• Renovação / reabilitação.
• Desativação (decomissionamento).

Características de segurança

O sistema de lançador e receptor de pig deve incorporar características de segurança completas: dispositivos de alívio de pressão, intertravamentos e sistemas de paragem de emergência. Estas características protegem os operadores e o equipamento contra os riscos próprios das operações de pigging, como a sobrepressão, o encravamento do pig ou a libertação acidental do conteúdo da tubagem.

Conclusão

Projetar um sistema de lançador e receptor de pig exige considerar cuidadosamente múltiplos parâmetros para garantir operações de tubagem eficientes, fiáveis e seguras. Tendo em conta fatores como a pressão e temperatura de projeto, o diâmetro da tubagem, o tipo e a função do pig, o comprimento do barril, o tipo de fecho, o sistema de bypass e respiro, e as características de segurança, os engenheiros podem desenvolver um sistema L&R robusto e eficaz, adaptado aos requisitos concretos de cada tubagem.

Termos relacionados

• Pig: dispositivo que se desloca pelo interior da tubagem para a limpar, inspecionar ou manter.
• Lançador de pig (pig launcher): equipamento que permite introduzir o pig na tubagem.
• Receptor de pig (pig receiver): equipamento que permite retirar o pig da tubagem no final do seu percurso.
• Trampa de pig (pig trap): conjunto formado pelo barril menor, o redutor e o barril maior onde se aloja o pig antes ou depois do seu percurso.
• Fecho de abertura rápida (quick opening closure): sistema de fecho que permite abrir e fechar a trampa de forma rápida e segura, com intertravamentos de segurança.
• MAWP (Maximum Allowable Working Pressure): pressão máxima de operação admissível.
• MOP (Maximum Operating Pressure): pressão máxima de operação da tubagem.
• Kicker: bocal da trampa através do qual se introduz o fluido motor que impulsiona o pig.

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