O Estado da Arte do FPSO

Victor Alves de Medeiros

Projeto de Graduao apresentado ao Curso

de Engenharia Naval e Ocenica, Escola

Politcnica, da Universidade Federal do

Rio de Janeiro, como parte dos requisitos

necessrios obteno do ttulo de

Engenheiro Naval e Ocenico.

Orientadora: Marta Cecilia Tapia Reyes

Rio de Janeiro

Janeiro de 2015

O Estado da Arte do FPSO

Victor Alves de Medeiros

PROJETO DE GRADUAO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO

DE ENGENHARIA NAVAL E OCENICA DA ESCOLA POLITCNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE

ENGENHEIRO NAVAL E OCENICO.

Examinado por:

Orientadora: Prof. D. Sc. Marta Cecilia Tapia Reyes

Prof. D. Sc. Julio Cesar Ramalho Cyrino

Eng. Naval Jos Maria Hollanda Alvares Pimenta

Prof.D. Sc. Severino Fonseca da Silva Neto

RIO DE JANEIRO, RJ- BRASIL

JANEIRO DE 2015

iii

Medeiros, Victor Alves

O Estado da Arte do FPSO/ Victor Alves de Medeiros

- Rio de Janeiro: UFRJ/ ESCOLA POLITCNICA, 2015

X, 69 p.: il.: 29,7 cm.

Orientador: Marta Cecilia Tapia Reyes

Projeto de Graduao - UFRJ/ POLI/ Engenharia

Naval e Ocenica, 2015.

Referncias Bibliogrficas: p.69.

1.O Estado da Arte 2. FPSO 3. Converso 4. Turret

5. Spread Mooring I. Tapia Reyes, Marta Cecilia. II.

Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola

Politcnica, Curso de Engenharia Naval e Ocenica. III. O

Estado da Arte do FPSO.

iv

AGRADECIMENTOS

Aos amigos Engenheiros Navais da PETROBRAS da rea de Afretamento da ENG-

SUB, principalmente ao Henrique Vaz, Jos Maria Pimenta, Rodrigo Loureiro e Diego Cascelli,

por todo apoio e conhecimentos transmitidos que foram essenciais durante a execuo deste

trabalho.

todos os amigos de faculdade que me ajudaram bastante no curso, principalmente ao

Felipe Mello e Lucas Vivacqua.

orientadora do projeto de graduao Marta Tapia, sem ela o trabalho no alcanaria o

nvel de contedo atingido.

minha me Rogria, por me aturar durante todos esses anos, sempre me tratando com

um amor e carinho incondicional. Ao meu pai Claudio, por me incentivar nos estudos.

todos os meus amigos que estiveram comigo em todos os momentos, sempre

dispostos a contribuir. Em especial ao meu primo Joaquim Medeiros, ao Yuri Alves, Roger

Guimares, Pedro Hugo, Augusto Rgo. E tambm aos amigos de infncia Jlio Tomaz e Diego

Cavalcanti.

v

Resumo do Projeto de Graduao apresentado Escola Politcnica/UFRJ como parte

dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Engenheiro Naval e Ocenico.

O Estado da Arte do FPSO

Victor Alves de Medeiros

Janeiro/2015

Orientadora: Marta Ceclia Tapia Reyes

Curso: Engenharia Naval e Ocenica

O trabalho descreve todos os sistemas encontrados nas diferentes configuraes

que podem se desdobrar um FPSO. So apontadas vantagens e desvantagens de cada

configurao atravs exemplos. Outro fator abordado foram as tendncias nas

tecnologias e dados da frota de FPSOs atual.

vi

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Naval Engineer.

The State of Art of FPSO

Victor Alves de Medeiros

January/2015

Advisor: Marta Ceclia Tapia Reyes

Graduation: Naval Engineering

This paper describes all systems found in different settings of FPSO. Advantages

and disadvantages of each configuration through various examples are cited. Another

factor discussed were trends in technology and data from the current FPSO fleet.

vii

Sumrio

1 INTRODUO.............................................................................................................................. 1

1.1 Histrico ............................................................................................................................. 2

1.2 O trabalho ........................................................................................................................... 3

2 O CASCO DO FPSO ...................................................................................................................... 5

2.1 Navio VLCC antigo Convertido em FPSO ............................................................................ 5

2.2 FPSO Convertido Nova Construo .................................................................................... 8

2.3 FPSO Construdo Nova Concepo ..................................................................................... 9

3 A PLANTA DE PROCESSO .......................................................................................................... 12

4 ANCORAGEM e RISERS: ............................................................................................................ 16

4.1 Configuraes de ancoragem ........................................................................................... 16

4.1.1 Spread Mooring System ............................................................................................ 16

4.1.2 Turret ........................................................................................................................ 16

4.1.3 Layouts de ancoragem .............................................................................................. 22

4.2 Equipamentos da ancoragem ........................................................................................... 24

4.2.1 Fairleads .................................................................................................................. 24

4.2.2 Guincho .................................................................................................................... 25

4.2.3 Mordentes (Chain Stopper): ..................................................................................... 27

4.2.4 Polia direcionadora: .................................................................................................. 28

4.2.5 Paiol de amarras ....................................................................................................... 30

4.3 Equipamentos de risers ................................................................................................... 31

5 MANIPULAO DA CARGA ....................................................................................................... 40

5.1 CARGA E DECARGA NOS TANQUES .................................................................................. 40

5.2 ESTAO DE ALVIO .......................................................................................................... 41

6 SISTEMAS AUXILIARES E OU SEGURANA ................................................................................ 49

6.1 Sistema Inertizao dos Tanques ..................................................................................... 49

viii

6.2 Sistema de Combate a Incndio ....................................................................................... 50

6.2.1 Sistema de combate a Incndio por gua: ................................................................ 50

6.2.2 Sistema Fixo de Combate a Incndio por Gs Inerte ............................................... 51

6.2.3 Sistema de Combate a Incndio Extintores Portteis ............................................ 52

6.3 Sistema de Deteco de Fogo e Gs ................................................................................. 52

6.4 SISTEMA PROPULSIVO ...................................................................................................... 54

7 TENDNCIA NAS TECNOLOGIAS... ............................................................................................ 57

7.1 Casco do FPSO .................................................................................................................. 57

7.2 PLANTA DE PROCESSO ...................................................................................................... 57

7.3 Carga e descarga nos tanques .......................................................................................... 59

7.4 ANCORAGEM e RISERS: .................................................................................................... 59

7.5 OFFLOADING .................................................................................................................... 62

8 Dados e tendncias da frota Mundial ...................................................................................... 64

8.1 Principais empresas .......................................................................................................... 64

8.2 Diferentes Filosofias de engenharias no projeto de FPSO ............................................... 64

8.3 Anlise dos FPSOs que entraram em operao nos ltimos anos ................................... 65

9 CONCLUSES ............................................................................................................................ 68

10 BIBLIGRAFIA .......................................................................................................................... 69

1

1 INTRODUO

O FPSO (Floating Production Storage and Offloading) um sistema flutuante de

explorao de petrleo que rene numa nica unidade as funes de produo,

armazenamento e descarregamento para outros navios. A estrutura flutuante pode ser um

navio novo ou uma converso de um navio antigo.

Figura 1 Modelo de um FPSO

Este sistema de produo flutuante consiste em uma estrutura com instalaes de

produo incorporadas, que recebem petrleo e gs de poos submarinos por meio de

dutos condutores conhecidos como risers.

Os FPSOs esto ganhando terreno, roubando o espao das plataformas semi-

submersveis, por razes de disponibilidade de espao, capacidade de carga e sobre tudo

capacidade de armazenamento.

A principal diferena entre uma plataforma semi-submersvel e um FPSO est na

capacidade de armazenamento de leo, na qual o FPSO representa uma soluo nica.

Esse tipo de sistema se destaca em locais onde no h uma rede de dutos para transporte

do petrleo ou onde a implantao destes se torna invivel tcnica ou economicamente e

h ento a necessidade de estocagem em poos cujas caractersticas ainda so obscuras,

pois possui uma maior flexibilidade quanto aos seus aspectos operacionais.

2

1.1 Histrico

O desenvolvimento das atividades de explorao de petrleo em guas cada vez

mais profundas, produziu a demanda por novos equipamentos e novas tcnicas que

permitissem a pesquisa geolgica, a perfurao de poos submarinos e a explorao destes,

e logicamente o transporte do petrleo da unidade de produo at os locais de

distribuio, e unidades com esses fins comearam a ser construdas, com caractersticas

convenientes de acordo com os parmetros de cada local.

Nas dcadas de 70 e 80, a maior parte das reservas submarinas conhecidas estavam

em profundidades de no mximo 140 metros, e esse tipo de campo era explorado com

sistemas fixos no fundo do mar em que o petrleo geralmente era transportado para a costa

atravs de dutos submarinos. Em 1987, estima-se que as reservas inexploradas estavam

concentradas em torno das bases de produo j estabelecidas, e que cerca de 70% delas

tinhas profundidades menores do que 150 metros e 80% delas estavam num raio de 50 km

de distncia das instalaes existentes, de forma que as unidades fixas supriam bem a

demanda e os sistemas flutuantes tinham um participao limitada.

Os sistemas flutuantes se tornaram realidade em 1974 quando se instalou um FPSO

em guas da Indonsia para explorao do campo Adjurna pela companhia Arco. Poucos

anos depois, em 1977, a companhia Shell ps em servio um FPSO para a explorao do

campo de Castellon na costa mediterrnea da Espanha. Em 1981, entrou em operao o

primeiro FPSO instalado no Brasil, o PP Moraes.

Em estudos feitos em 1994, 40% das reservas inexploradas estavam em

profundidades maiores do que 300 metros, e muitas delas em novas reas como a costa da

frica, locais que no possuam instalaes prximas, o que tornava invivel a construo

de dutos para o transporte do petrleo necessitando assim de capacidade de estocagem dos

sistemas.

Alm disso, as descobertas de grandes reservas submarinas de petrleo diminuram

bastante, de forma que se buscavam meios de se explorar as reservas menores e com

caractersticas geolgicas mais complexas e das quais se conhecia menos.

Com as crises financeiras das dcadas de 80 e 90 e com a queda dos preos de

petrleo, passou-se a priorizar a reduo do custo por barril na produo, e

consequentemente cresceu a procura de solues que viabilizassem e explorao em poos

de menor tamanho no sentido de aumentar o retorno financeiro.

3

Todas essas mudanas no contexto Mundial de explorao martima de petrleo

tornaram os sistemas flutuantes mais atrativos e apresentaram os FPSOs como a

alternativa mais vivel s plataformas.

Isso acontece porque alm de mais baratos e mais simples (diversas etapas de

explorao reunidas numa nica unidade), os sistemas podem ser construdos a partir da

converso de navios tanques j existentes, podem ser reutilizados em outras bacias,

possuem grande capacidade de estocagem e representam menores riscos financeiros na

explorao de poos com parmetros desconhecidos.

1.2 O trabalho

Neste presente trabalho, o autor contou com sua experincia em alguns projetos de

FPSOs Spread Mooring afretados pela PETROBRAS atrelada a uma ampla pesquisa de

outras configuraes para criar um trabalho do estado da arte do FPSO. Trata dos

principais sistemas e equipamentos do FPSO, a evoluo e seus prs e contras

principalmente na construo, instalao e operao. Alm disso, foi dado destaque aos

elementos que configuram o FPSO como uma unidade nica em relao s demais.

Do captulo 2 ao 6, foram tratados os principais sistemas que compem um FPSO.

Foram descritos os tipos de casco empregados, se convertidos, construdos com projeto de

converso, ou construdos com projeto customizado. Outro sistema o da planta de

processos no qual foram descritos os tipos de construo e instalao da planta. O sistema

de carga e descarga nos tanques, onde foram explicadas as configuraes de bombas,

como funciona o sistema que transfere o leo para os tanques e o que transfere dos tanques

para o alvio (offloading). O sistema de ancoragem e risers, onde foram descritos os

principais equipamentos e as variaes de Spread Mooring e Turret do ponto de vista de

engenharia. O sistema de alvio, que faz a transferncia do leo para o navio aliviador,

onde foram descritos os principais equipamentos envolvidos, a evoluo destes e como

funciona a operao. No sistema propulsivo, foram descritos casos em que este sistema

utilizado ou no. Nos sistemas auxiliares de segurana (inertizao dos tanques, combate a

incndio, deteco de fogo e gs) so descritos o funcionamento bsico e seus

equipamentos.

4

No captulo 7, foram descritas tendncias nas tecnologias dos sistemas descritos e a

evoluo de alguns deles. No captulo 8, so apresentados dados e tendncias na frota de

FPSOs.

5

2 O CASCO DO FPSO

Para o desenvolvimento de regies sem infraestrutura submarina, sobretudo em

regies mais afastadas e de grande lmina dgua, onde a instalao de dutos para

exportao de leo muitas vezes se faz invivel, surgiu a necessidade de sistemas que

pudessem armazenar a produo de forma que a mesma fosse escoada de tempos em

tempos por navios aliviadores e nesse contexto desenvolveu-se a explorao de petrleo

com FPSOs.

Desde que surgiram os primeiros FPSOs, o mtodo mais aplicado tem sido o da

converso de navio petroleiro antigo em FPSO, muito em funo das resolues MARPOL

que passaram a restringir o uso de casco singelo. Com o passar do tempo o nmero de

cascos petroleiros a disposio foram ficando escassos, ento surgiram novos projetos para

a construo de FPSO. Abaixo foram descritos os diferentes mtodos de construo.

2.1 Navio VLCC antigo Convertido em FPSO

Este mtodo consiste na aquisio de um casco petroleiro VLCC (Very Large

Crude Carrier) para transform-lo num FPSO atravs de um novo projeto desenvolvido

para a converso. As principais vantagens deste mtodo so o baixo custo e prazo das

obras. As principais modificaes realizadas no casco do navio petroleiro para converso

em FPSO so:

Troca de chapas e incluso de reforos estruturais

Stools (Estruturas de Suportaodos Mdulos/Skids)

Extenso do convs da proa (na configurao Spread Mooring)

Extenso estrutural de suporao do turret na Proa (Para Turret Externo)

Buraco aberto no casco para passagem do turret interno

Suporte para guindastes

Balo de risers com os I-tubes (Configurao Spread Mooring )

Spools de captao de gua do mar

Fair Lead

Paiol de amarras

Bolina Maior

Troca da Superestrutura dependendo do projeto

6

Travamento do leme

Figura 2 - Extenso do convs de proa

Figura 3 - Suporte no costado para os guindastes

Figura 4 Instalao da bolina

As modificaes de converso acima citadas, podem ser divididas por dois fatores

que so o reforamento estrutural e as adaptaes para a operao, a ancoragem e os risers

do FPSO.

7

O reforamento estrutural feito pela troca de chapas, por necessidade de uma

chapa de maior espessura, como feito com a chapa do convs em alguns casos, em razo

do alto peso da planta de processos, ou a troca de uma chapa em razo do nvel de desgaste

em que ela se encontra, aliado a taxa de corroso adotada no projeto, visto que, enquanto

um navio projetado para ficar 5 anos operando sem docar, um FPSO projetado para

ficar cerca de 20 anos . Ou tambm por adicionar reforadores estruturais como borboletas

em regies com acmulo de tenses. Outras modificaes estruturais so a implantao do

balco de risers para a configurao spread mooring, a extenso estrutural na proa para

suportar toda a carga do turret externo, o suporte estrutural para os guindastes e a insero

de stools que vo suportar a planta de processos sobre o convs.

As adaptaes que permitem a operao so extenso do convs da proa para o

carretel do offloading no caso da configurao spread mooring, spools de captao de gua

do mar, o travamento do leme, a troca da bolina por uma maior e a troca da superestrutura

dependendo do projeto. Vale dizer que a instalao das bolinas (figura 4) visa amortecer os

movimentos de roll no casco.

Outros equipamentos instalados que integram o sistema de risers e ancoragem so

os fairleads, o paiol de amarras e os guinchos de pull-in dos risers e da ancoragem.

O casco do tipo convertido o mais comum dentre os FPSOs. Em razo da

resoluo MARPOL, que implementou a obrigao de casco duplo em petroleiros de

maneira gradual, ou seja, os antigos navios de casco singelo vieram entrando em proibio

com o passar dos anos de acordo com a data na qual foi construdo o navio e chegou a

100% de proibio no ano de 2010 quando os petroleiros construdos depois de 1984

entraram em exigncia. Por isso, petroleiros antigos disponveis no mercado por terem

entrado em exigncia esto praticamente extintos e, assim, a vantagem econmica a favor

dos FPSOs convertidos j no mais to acentuada.

8

Figura 5 Relao dos FPSOs operando no Mundo em 2014 quanto a serem convertidos ou no [1]

2.2 FPSO Convertido Nova Construo

O produto final deste mtodo se assemelha ao anterior citado, salientando-se

apenas do fato que por ser uma construo nova, a confiabilidade do mesmo maior e por

isso a manuteno menor que a de um casco antigo convertido. Normalmente opta-se

pela construo do casco do FPSO quando no se tem cascos usados disponveis no

mercado para a converso. A construo pode ser feita usando um projeto de petroleiro em

estaleiros que so internacionalmente reconhecidos pela produtividade na construo de

projetos especficos de determinados cascos, visando reduzir o prazo de construo.

Um exemplo disso o FPSO Cidade de Caraguatatuba, projetado pela MODEC e

encomendado ao estaleiro japons MES (Mistsui Engineering & Shipbuilding). Neste

projeto, a MODEC utilizou a forma do casco de um petroleiro VLCC tradicional (Para se

beneficiar da alta produtividade do MES) e adaptou as facilidades requeridas unidade.

Prova disso, foi o prazo de apenas 9 meses desde o primeiro corte de ao at o lanamento

do casco, j com diversos equipamentos, como se pode ver na figura a seguir. O FPSO ir

No Convertidos

Convertidos

Relao dos FPSOs Operando no Mundo em 2014

9

operar para a PETROBRAS no Pr-sal brasileiro atravs de um contrato de afretamento

com a MODEC.

Figura 6 - FPSO Cidade de Caraguatatuba aps lanamento do casco. Casco construdo a partir de projeto de converso.

Esse tipo de construo pode ser com casco singelo ou casco duplo. A empresa que

requer o FPSO simplesmente escolhe o projeto de petroleiro no qual um determinado

estaleiro tem experincia e constri somente com as modificaes extremamente

necessrias. No projeto do Caraguatatuba, por exemplo, a MODEC no mudou nem o

sistema de carga com praa de bombas do projeto original, o que traria uma vantagem

operacional considervel. Outra caracterstica deste exemplo foi que se manteve a planta

propulsiva no projeto.

2.3 FPSO Construdo Nova Concepo

Existe tambm, a construo de cascos com projeto especfico para serem FPSOs,

como o caso do conjunto de FPSOs Replicantes da PETROBRAS. Estes possuem

uma forma diferente dos cascos de petroleiro, pelo fato de que na fase de projeto foi

decidido no usar uma forma que oferea menor resistncia ao avano (desnecessria para

o FPSO), e sim uma que gere menor quantidade de movimento. Em razo disso, o casco

10

tem a proa achatada e o formato de caixa de sapato como possvel notar na figura

abaixo. Outra caracterstica que o sistema propulsivo no faz parte do escopo deste

projeto.

Figura 7 - FPSO P-66 (Replicante)

importante ressaltar que o principal motivo da PETROBRAS ter optado pela

construo dos cascos em srie denominados Replicantes foi baratear os custos de

produo inerentes ao crescimento da curva de aprendizado a cada nova construo, com

isso, a cada nova construo a experincia do estaleiro maior, diminuindo prazos e

barateando custos. Outro exemplo disso foi a srie de FPSOs: Kizomba A, B e C,

operando na costa africana.

As acomodaes no necessariamente esto localizadas na regio da popa em

FPSOs Novas Construes. Caso esteja na proa, vale lembrar que regulamentos

estatutrios determinam que partes perigosas mantenham-se numa distancia segura das

acomodaes e com isso flare passa ficar localizado na popa.

O casco duplo em FPSO no mandatrio na maioria dos pases, somente nos

EUA e na Austrlia existe proibio de casco singelo em FPSOs, porm por segurana e

tambm facilitar na limpeza dos tanques ele empregado no costado dos projetos

customizados de construo nova.

11

Tendo em vista o que j foi mencionado a respeito das caractersticas de cada tipo

de casco de FPSO, segue a seguir uma tabela, com exemplos, que ilustram as principais

diferenas entes eles. O smbolo representa o tipo de casco que se configura como a

melhor soluo de cada caracterstica.

Figura 8- Tabela criada que compara entre os trs tipos de casco de um FPSO

12

3 A PLANTA DE PROCESSO

Ser abordado neste trabalho os tipos de apoio da planta e como feita a

integrao. A planta de processos em si, de um FPSO, no difere das demais unidades de

produo. Seus equipamentos vo ser dependentes das caractersticas do campo no qual o

FPSO opera e das finalidades da empresa produtora.

No que diz respeito ao projeto de construo e instalao, os mdulos podem ser

concebidos de maneiras diferentes. Geralmente a planta iada em partes, atravs de duas

possibilidades, mdulos ou skids.

Existe outra maneira de fazer a integrao que pelo mtodo jack-deck,

entretanto, este mtodo desenvolvido pela TECHNIP ainda mais conceitual do que

realidade, o mesmo ser mais detalhado na seo 7.2. bom lembrar que a integrao

planta e casco atravs da operao de deck matting realizada em plataformas semi-sub

diferente do mtodo jack-deck, no sendo possvel ser feita em FPSOs.

O mtodo de construo e iamento por mdulos, consiste na construo por grupo

de equipamentos de forma integrada. Para suportar o peso dos mdulos instalado sobre o

convs uma estrutura treliada de multi-apoio que distribui o peso dos mesmos. A maior

vantagem deste mtodo que todos os equipamentos internos a cada mdulo j esto

integrados entre si no momento do Lifting e a maior desvantagem que o projeto fica

limitado a cbrias de grande capacidade devido ao grande peso dos mdulos. A

configurao da planta pode ser dividida em mdulos de boreste e mdulos de bombordo.

Nesta metodologia o Pipe-rack normalmente fica imbutido dentro do mdulo.

Figura 9 Estrutura multi-apoio a esquerda e mdulo iado inteiro a direita

Outra concepo a construo por Pancakes e skids. Os Skids basicamente so

fragmentos do mdulo iados separadamente. Os Pancakes so formados por estruturas de

13

suportao denominadas stools, juntamento com o convs de porta-avies (Aircraft

Deck). A seguir, uma figura que ilustra um pancake.

Figura 10 Ilustrao do Pancake, formado pelos stools e convs de porta-avies

Figura 11 Iamento de Skid

Neste mtodo, o comissionamento no casco mais complexo, pois tem mais unies

de tubulao para serem feitas devido aos skids serem iados separadamente. Em contra

partida, neste mtodo no h necessidade de cbrias de alta capacidade de carga, alm

disso, os pancakes diminuem a interface entre o casco e a planta deixando o convs

principal mais limpo. O layout da planta dividido em Mdulos de boreste, Skids do

Pipe-rack central e Mdulos de Bombordo.A diferenciao da planta por mdulos ou Skids

s existe no momento de construo e integrao. Quando os skids esto instalados no

14

pancake, eles formam grupos delimitados na planta, pertencentes ao mesmo processo e

podem ser referidos como sendo mdulos. Por exemplo, o processo de remoo de CO2

composto por alguns Skids que quando instalados no pancake, formam o mdulo de

remoo de CO2.

Figura 12 Exemplo de planta com Skids

Figura 13 - Convs de Porta-Avies

15

Tanto o mtodo de construo por Pancakes/Skids quanto por Mdulos possuem

vantagens e desvantagens, e, salvo condies que impossibilitem um dos mtodos, como

por exemplo, a ausncia de balsas guindaste capazes de iar os altos pesos dos Mdulos,

notvel que o escolha de um mtodo em detrimento de outro se d mais em funo da

filosofia da empresa do projeto do que as variveis envolvidas.

16

4 ANCORAGEM e RISERS:

Ancoragem e Risers so sistemas que para os FPSOs esto diretamente

relacionados. O sistema de ancoragem , talvez, o sistema que mais diferencia os FPSOs

em relao a outros tipos de plataforma de petrleo e por isso tratado de maneira especial

neste trabalho.

4.1 Configuraes de ancoragem

Existem duas alternativas bsicas de ancoragem e suas implicaes em outros

sistemas sero detalhadas ao longo do trabalho, Turret e Spread Mooring System (SMS).

Para as plataformas do tipo SS, os sistemas de ancoragem so sempre do tipo SMS.

4.1.1 Spread Mooring System

Este um tipo de ancoragem que consiste numa amarrao que fixa as duas

extremidades do navio, proa e popa, e com isso restringe todos os movimentos do navio. A

escolha do aproamento de um FPSO ancorado em SMS feita tendo em vista,

principalmente, os esforos resultantes das condies ambientais sobre o sistema de

ancoragem e o arranjo submarino da locao. No entanto, a definio do aproamento tem

impacto relevante sobre vrios aspectos do projeto que somente sero avaliados em fases

posteriores do empreendimento, como por exemplo, as operaes de alvio. Neste sistema

so utilizadas duas estaes de alvio, uma na proa e outra na popa, alm disso, os navios

aliviadores precisam ter posicionamento dinmico.

A grande vantagem deste sistema no possuir os componentes mecnicos

(estrutura com rolamentos e swivel) necessrios ao sistema turret, que so muito caros e

cuja tecnologia dominada por poucas empresas.

4.1.2 Turret

O turret uma estrutura composta por um corpo central cilndrico, conectado ao

casco de uma embarcao atravs de rolamentos e unies rotativas (Swivel), que permite a

chegada das linhas de amarrao e dos risers num nico ponto. Todos os equipamentos de

ancoragem, descritos mais adiante, assim como aqueles que compem o sistema de

transferncia de fluidos como os manifolds, lanadores/ recebedores de pig, swivel, suporte

dos risers, medio fiscal, injeo qumica e controle subsea encontram-se no compacto

mdulo que o Turret.

17

Este tipo de configurao permite um livre movimento de rotao do navio, de

forma que ele possa se alinhar com a fora ambiental predominante. Essa caracterstica

requer apenas uma estao de offloading na popa do navio, possibilita uma aproximao e

alinhamento seguro do navio aliviador antes e durante a operao de alvio e suporta uma

condio de mar mais adversa como crtica para suspender o offloading. Alm disso, reduz

o impacto de greenwater sobre o convs e equipamentos da planta, pois o greenwater

geralmente passa a ficar restringido a regio da proa. Outra vantagem que qualquer

aproximao de navio de apoio torna-se mais segura, sobretudo com turret interno, pelo

fato de todas as linhas de ancoragem e risers estarem concentradas em um s ponto.

Como desvantagens, pode-se dizer que pelo fato do turret dar certa liberdade de

movimentos ao navio, o desgaste no qual so submetidos os risers torna-se maior nesta

configurao, sobretudo pelo movimentos de pitch. Alm disso, poucas empresas no

mundo detm essa tecnologia, ento uma escolha mais custosa e arriscada.

Existem diferentes configuraes para a instalao do turret ao FPSO. A seguir

ser demonstrado como funciona cada configurao.

Figura 14 Tipos de Ancoragem

4.1.2.1 Turret Externo

Este sistema consiste de uma estrutura fixada na proa ou popa do navio e projetada

para fora do casco, de forma a no permitir interferncia deste com as linhas de

18

ancoragem. Os risers e as linhas de ancoragem passam e so fixados respectivamente, na

parte central do turret, que fixa.

Existe um rolamento entre a parte fixa (ancorada) e a estrutura externa do turret

para possibilitar o giro livre do navio. O swivel de produtos instalado na parte fixa

superior do turret, de onde saem as tubulaes rgidas em direo ao navio.

A estrutura de suportao do turret, construda na extremidade do casco, um local

crtico para falha estrutural pois toda e carga de ancoragem e riser est concentrada ali,

com isso, aplicado em locais com condies de mar calmo a moderado, tem menor

nmero de risers e geralmente menos custoso. No indicado para locais de guas

profundas.

Figura 15 - Detalhe Turret Externo

4.1.2.2 Turret Interno

As observaes para o turret interno so semelhantes ao do externo, salientando-se

apenas que, pelo fato da estrutura estar inserida diretamente no casco da unidade flutuante,

possvel se adequar melhor o projeto de uma estrutura para receber uma grande

quantidade de risers. Ou seja, no existe um brao de ligao entre o turret e o casco do

navio. A sua maior aplicao hoje no projeto de FPSOs que demandam uma grande

quantidade de risers (consequncia de um nmero elevado de poos de produo).

Embora seja uma aplicao incomum e pouco bem vista em turrets, os risers

rgidos foram implementados no FPSO Esprito Santo em turret interno, isso porque nele

19

os movimentos de pitch so reduzidos, resultando numa reduo dos danos causados por

fadiga nos risers.

Figura 16 Ilustrao de Turret Interno

Observaes:

Normalmente existem dois manifolds, sendo um sobressalente abaixo do

swivel para as linhas de produo.

Cada poo produtor necessita de trs linhas (produo, controle e injeo).

4.1.2.3 Turret Desconectvel Interno/Externo

Alguns FPSOs que operam em regies com maior probabilidade de grandes

tormentas ou Icebergs, tem um sistema de ancoragem desconectvel por bia turret

(Turret submersvel), como por exemplo o FPSO BW PIONEER, pioneiro nesta

tecnologia, que opera nos campos de Cascade e Chinook no Golfo do Mxico.

20

Figura 17- Tuttet Interno Desconectvel do FPSO BW Pioneer

O PPSO desconectado do turret em caso de condio adversa e deslocado at um

local abrigado, evitando o risco de ruptura de risers, cabos de ancoragem ou danos na

plataforma. O turret desconectvel pode ser tanto interno quanto externo, como

demonstrado na figura a seguir.

Figura 18- Turret Externo desconectvel do FPSO Cossack Pioneer

O turret desconectvel mais complexo devido aos mecanismos de desconexo e

tem maiores necessidades de manuteno. De acordo com Xia, J. [6], necessita de mais

tripulantes a bordo, planta de propulso, casco duplo e outros requerimentos. O

21

mecanismo de conexo pode demorar alguns dias para ser estabelecido, o que acarreta

mais dias de perda na produo do que os FPSOs spread moooring em reas com

probabilidade de ciclones.

4.1.2.4 Turret Externo com CALM-Yoke

CALM (catenary anchor leg mooring) Yoke consiste de uma monobia conectada

embarcao por meio de um brao rgido articulado no casco denominado Yoke. Foi

utilizada no FPSO PP Moraes aps a ruptura da torre articulada, seu primeiro sistema de

ancoragem.

O sistema consiste de uma monobia, cuja conexo entre esta e o casco atravs

do Yoke, sobre o qual passa a linha de produo ou produto. O conjunto projetado para

receber os risers, seu sistema de ancoragem e os esforos do navio.

4.1.2.5 Turret Externo com Tower-Yoke

uma soluo pouco comum e que vivel apenas para guas rasas. A configurao

semelhante calm-yoke, porm ao invs da monobia utiliza-se uma estrutura rgida

ancorada diretamente ao leito marinho, como uma pequena jaqueta.

A estrutura articulada de conexo no restringe os movimentos de roll nem pitch do

navio, alm disso possui um grande tanque com gua de lastro que funciona como

restaurador de movimentos do navio.

A produo escoada ao navio pela torre atravs de um sistema de swivels

localizados acima do rolamento. O fornecedor SOFEC garante que o sistema pode ser

instalado tanto na proa quanto na popa.

22

Figura 19 - FPSO Bohai Shi Ji ( China ) com Sistema de ancoragem Tower Yoke

4.1.3 Layouts de ancoragem

Os layouts de ancoragem so diferenciados conforme a configurao de ancoragem.

A seguir so explanadas as diferenciaes bsicas.

Sistema SMS

No sistema spread mooring, o layout padro formado por quatro quadrantes de

ancoragem, dois em cada bordo e localizados prximos a proa e popa. Para grande lmina

dgua, geralmente so seis as linhas de ancoragem em cada quadrante. Cada quadrante

possui os equipamentos de ancoragem descritos anteriormente, assim como suas

configuraes.

23

Figura 20 Trilho por onde corre o guincho mvel de ancoragem

Sistema Turret

No sistema Turret, o arranjo padro consiste na chegada das amarrras diretamente no

Turret, por fora dos risers que esto localizados mais para o centro do Turret e dispostas de

maneira circular com mesmo raio em relao ao centro do Turret. O nmero de linhas bem

menor que no sistema SMS.

24

Figura 21 Sistema Turret

4.2 Equipamentos da ancoragem

A seguir, faremos uma listagem dos principais equipamentos presentes no sistema

de ancoragem do FPSO:

4.2.1 Fairleads So polias que direcionam a chegada das amarras aos equipamentos de

tracionamento, quando na sua chegada junto unidade flutuante. Normalmente so

instaladas no casco das unidades no sistema SMS ou na regio inferior do prprio turret.

Na configurao SMS, o modelo de ancoragem tradicional na chegada das amarras

formado por fairleads submersos quando possvel e os mordentes no convs. Os

fairleads instalados abaixo da linha dgua so preferveis por evitar o contato acidental

das amarras com o barco de apoio, porm dependendo da geometria do casco nem sempre

possvel fazer a instalao dos fairleads submersos a r, pois o costado tende a inclinar

nesta regio.

25

O tipo de fairlead mais comum o mvel, sendo o responsvel pelos movimentos

das amarras na direo longitudinal, ao girar em torno de um pino.

Uma soluo inovadora implementada no FPSO Cidade de Ilhabela um

equipamento que faz o papel de uma rtula, preso atravs de uma estrutura de suporte no

costado e permite o movimento das amarras em todas as direes e, alm disso, tem o

mordente imbutido. Sendo assim, os fairleads que esto localizados acima desta rtula no

tem mais a necessidade de prover os movimentos para as amarras e por isso so utilizados

fairleads fixos, que tem a finalidade de direcionar as amarras apenas de maneira axial at o

guincho linear.

Figura 22- Sistema Inovador com mordente acoplado a uma rtula, fairleads fixos e sem paiol de amarras do Cidade de

Ilhabela

No todo turret que possui fairleads, nos turrets externos comum os mordentes

estarem diretamente na chegada das amarras, sem a necessidade dos fairleads.

4.2.2 Guincho

So equipamentos de tracionamento de linhas de ancoragem, de forma a permitir

que estas operem com as suas pretenses de projeto. No caso de sistemas de ancoragem

passivos, onde o ajuste das linhas de ancoragem no se faz necessrio ao longo da vida til

26

operacional devido ao alongamento dos cabos de polister, e tambm para sistemas ativos

principalmente, os guinchos devem estar operacionais e adequadamente mantidos.

Os sistemas de acionamento existentes para guinchos de ancoragem compreendem

as configuraes: eletropneumtico, eletro-hidrulico (atravs de unidade hidrulica de

comando), e finalmente o sistema hidrulico (atravs de unidade hidrulica de fora).

Atualmente os guinchos de ancoragem em grande maioria recebem fora hidrulica de

uma unidade em comum e possuem apenas duas classificaes bsicas:

Guinchos lineares ou Chain Jacks: so guinchos utilizados principalmente

para amarras, executando o recolhimento de comprimentos proporcionais aos

comprimentos dos elos do segmento e de forma no-contnua. Normalmente se usa um

sistema mvel caso se queira que o mesmo seja usado em mais de uma linha de

ancoragem.

Figura 23 -Mordentes perfilados e Guincho linear ao fundo acoplado sobre um mordente no convs principal do FPSO

Cidade de Mangaratiba

Guinchos rotativos ou Windlasses: so guinchos utilizados para amarras ou

cabos de ao, executando o pagamento ou recolhimento de quaisquer comprimentos

necessrios e de forma contnua. Comumente so instalados horizontalmente, tendo como

principal vantagem a possibilidade de acionar da mesma posio mais de uma linha de

ancoragem em diferentes momentos. Entretanto, esta configurao utiliza uma rea de

27

convs muito maior do que com os guinchos lineares e por isso este tipo de guincho no

tem sido mais empregado nos projetos recentes.

Figura 24 - Guincho Rotativo Horizontal (Windlass)

Outra configurao possvel uma hbrida, onde um sistema duplo de pagamento e

recolhimento do guincho possui uma coroa de barbotin para operar com amarras e ainda

um tambor para operar com cabos de ao.

4.2.3 Mordentes (Chain Stopper): O chain stopper, ou mordente, utilizado para travar a amarra na estrutura da

unidade flutuante numa posio que garanta uma tenso predeterminada. Desta forma, a

carga, no topo da linha de ancoragem, transferida para a plataforma. Possui normalmente

um hawse pipe ou tubo guia, e flaps articulados de forma a permitir que a amarra seja

tracionada somente num sentido.

Os projetos mais tradicionais possuem os mordentes sobre o convs usando

amarras de topo robustas e dispensando o uso de Chain Pipe.

Mordentes instalados no ChainPipe

O chainPipe uma tecnologia recente que tem por finalidade reduzir a fadiga sobre

as amarras atravs da implementao do mordente dentro do tubo do chain pipe. Isso

restringe as tenses somente direo axial. Alm disso, o Chainpipe funciona como uma

proteo das amarras contra possveis contatos entre si, com o casco ou com algum barco

de apoio.

28

Antes dos ChainPipes, o modelo de ancoragem na chegada das amarras era

formado por fairleads submersos quando possvel e os mordentes no convs. Os Fairleads

instalados abaixo da linha dgua eram preferveis por evitar o contato acidental das

amarras com o barco de apoio, porm dependendo da geometria do casco, nem sempre

possvel fazer a instalao dos fairleads submersos, pois o costado tende a inclinar nesta

regio.

Um fator crtico do sistema tradicional (sem chain pipe ) a fadiga gerada sobre a

amarra quando esta passa sobre os fairleads, o que contornado com o uso de amarras

robustas.

Figura 25- Chain pipes acoplados aos fairleads

4.2.4 Polia direcionadora:

Esta polia tem o papel de direcionar a amarra do mordente ao paiol de amarras.

Utilizada somente no momento de instalao das linhas. Normalmente utilizada uma

polia mvel por quadrante. Somente utilizada no sistema SMS.

Transversal

A polia direcionadora na transversal o tipo mais comum. Com ela, o guincho

linear mvel corre num trilho junto com a polia tambm mvel ou atravs das polias fixas

percorrendo todo o quadrante de ancoragem, como o caso do FPSO Cidade de Paraty.

29

Figura 26 - Polia direcionadora transversal mvel do FPSO Cidade de Mangaratiba

Longitudinal

Polias direcionadoras no sentido longitudinal fazem parte de projetos mais recentes

que no fazem uso do paiol de amarras. Neste esquema, a polia deve ser obrigatoriamente

mvel. Um Exemplo deste sistema o FPSO Cidade de Ilhabela. A seguir, demonstrado

o esquema de ancoragem com polia direcionadora longitudinal.

Figura 27- Esquema com polia direcionadora na longitudinal

30

4.2.5 Paiol de amarras O Paiol de amarras onde ficam estocadas as amarras de instalao. Normalmente

tem capacidade para cerca de 150m de amarras e usado um paiol por quadrante de

ancoragem. Durante a operao de instalao so utilizados guinchos auxiliares, cabos e

amarras mensageiras para possibilitar o acoplamento com a parte da amarra que j foi

fincada no leito marinho. O barco de apoio faz o trabalho de unir esta parte, no navio,

que j est instalada no mar.

Figura 28- Paiol de amarras antes da instalao

Em projetos recentes como no FPSO Cidade de Ilhabela, no se faz uso do paiol de

amarras. Nesta configurao, a amarra de instalao trazida pelo barco de apoio, ficando

no casco somente a amarra mensageira. A vantagem deste sistema o ganho de rea de

convs com a ausncia do paiol.

31

4.3 Equipamentos de risers

A definio do sistema de ancoragem implica totalmente na configurao dos

risers. Ser abordado neste subcaptulo os layouts padro de cada configurao de riser e

todos os principais equipamentos e sistemas envolvidos.

Layout dos Risers em SMS

No sistema Spread, a chegada dos risers se d pelo costado de bombordo onde os

risers ficam dispostos de forma enfileirada. A primeira interface na chegada dos risers no

navio ocorre na boca de sino que fica localizada no balco de risers inferior.

Figura 29- Chegada dos risers pelo costado de bombordo no Sistema SMS

Layout dos Risers em Turret

O layout dos risers no sistema Turret consiste na chegada do risers alinhados de

maneira circular e concntrica no Turret.

32

Figura 30- I-tubes dentro do turret

Para cada riser que chega no navio, existem equipamentos especficos, como os I-

tubes que tem a funo de guiar eles na chegada ao swivel e a boca de sino que trava eles

junto ao casco.

33

Figura 31 Local de chegada do risers no Turret. Em amarelo possvel notar as bocas de sino

Sistema de Pull-in

Enquanto que dois teros dos danos ocorridos nos riser ocorrem durante a

instalao, fundamental que este sistema seja bem projetado para o tipo de riser que vai

operar. O sistema, normalmente composto por guincho, polia direcionadora e um trolley

que percorre cada slot de riser para realizar o pull-in.

No sistema Turret, a configurao formada por um guincho linear fixo ou mvel.

O guincho fixo faz uso de polias de desvio. O guinchos mvel faz 2 movimentos de

rotao ( sobre ele prprio ou gira junto com uma plataforma) e o movimento de

deslizamento retilneo sobre um trilho. Com isso, ele e capaz de percorrer cada slot de riser

.

34

Figura 32 Guincho mvel de Pull-in no Turrer [6]

Figura 33 Movimentos realizados pelo guincho mvel de pull-in no Turret [6]

No sistema SMS, existem tambm as configuraes de guinchos fixos ou mveis.A

vantagem do guincho fixo que ele possibilita os mdulos de manifold no ocuparem rea

35

de convs e a desvantagem que o guincho esticado por toda a regio de passagem do

trolley de pull-in oferece menor segurana.O guincho de pull-in mvel mais seguro,

porm rouba espaa da planta de processos.

Essas so alternativas que, podem ser atribudas filosofia de cada empresa. Por

exemplo, existem empresas que preferem trabalhar com o guincho do pull-in fixo,

possibilitando os mdulos de manifold ficarem fora do foot-print da planta, enquanto que

outras empresas optam em seus projetos por uma mquina do pull-in que forma um

conjunto mvel incluindo guincho, polia e uma unidade eletro-hidrulica.

I-Tube

Os I-Tubes so estruturas cilndricas presas ao costado que servem para suportar a

boca de sino e alinhar os risers na chegada ao navio.

No sistema Turret, os I-tubes fazem ligao direta da boca de sino ao hang-off no

convs, como mostrado na figura a seguir.

Figura 34- Tpica Interface dos Risers de um FPSO com Turret

No sistema SMS, os I-tubes so curtos e no se estendem por todo o costado.

formado por duas partes localizadas no balco de risers inferior e no balco de risers

36

superior. O balco de risers uma estrutura fixada no costado e que tem a finalidade de

apoiar os I-tubes e suportar toda a carga dos risers.

Figura 35 I- tubes inferiores de risers flexveis (menores) e rgidos (maiores)

Hang-off a operao que faz a conexo do riser com o spool. Spool um tubo rgido por

onde passam os fluidos de produo e injeo que tem a finalidade de fazer a conexo com os

risers.

No caso do FPSO Cidade de Ilhabela, existem os I-tubes comuns que servem para a

passagem de risers flexveis, nos quais o hang-off feito no balco de riser superior e os I-

tubes especiais que guiam os risers rgidos, nos quais o hang-off feito no balco de riser

inferior. Os I-tubes de exportao de gs so os que possuem maior dimetro.

Na figura a seguir, possvel notar em primeiro plano um riser flexvel com hang-

off feito e ao fundo a chegada de um spool vermelho de um riser rgido.

Figura 36 Hang-off no convs

37

Boca de sino (Bellmouth)

A boca de sino um equipamento que instalado de forma conectada ao I-tube que

serve para travar e direcionar os risers na chegada ao navio. Esto presentes em todos os

tipos risers.

Figura 37 - Balco de risers inferior com as bocas de sino j instaladas embaixo

Figura 38 - Balco de risers superior. Detalhe para os I-tubes superiores

38

As linhas dos poos que chegam e saem da plataforma e a linha de exportao e

injeo de gs e gua so equipadas com vlvulas de bloqueio automtico do tipo SDV

(Shut down valve), tanto para os rgidos como para os flexveis.

Figura 39 I-tube com boca de sino j instalada

Manifolds

O manifold consiste em um componente que promove a juno e direcionamento

das diversas tubulaes provenientes da chegada dos risers de produo num nico fluxo

para a planta. Tambm composto por vlvulas que controlam a vazo de cada linha.

No sistema SMS eles ficam distribudos pelo bordo de chegada dos risers, podendo

estar acima do balco de risers ou na rea de convs.

Para possibilitar que os manifolds fiquem numa altura aceitvel acima da regio do

pull-in, o guincho do pull-in deve ser fixo, para que o espao destinado ao pull-in seja

baixo, contendo apenas o cabo transpassado e a polia mvel que se desloca ao longo dele.

Esta configurao bastante vantajosa por no ocupar o foot print da rea de convs, tendo

como desvantagem o cabo de ao com alta tenso fsica estendido pela regio do pull-in,

39

como desvantagem, este sistema demanda um plano de segurana para conter a rea no

momento do pull-in.

No sistema Turret, os manifolds ficam localizados na prpria regio do Turret.

Figura 40- Modelo com mdulos de manifolds destacados em azul sobre o balco de risers

40

5 MANIPULAO DA CARGA

Neste captulo, foi abordada a questo dos sistemas de bombas que promovem a

carga e descarga de leo nos tanques e tambm sobre a estao de alivio do navio, por

onde se localizam todos os equipamentos que vo permitir esta operao.

Uma soluo de engenharia empregada nos FPSOs a de utilizar navios

aliviadores com capacidade de armazenagem de petrleo menor que a do FPSO, o que

possibilita o lastro em leo.

A figura a seguir ilustra a variao total do carregamento antes, durante e depois da

operao de alvio, nela possvel notar que aps a descarga para o navio aliviador, ainda

resta grande parte de leo nos tanques, funcionando como lastro.

Figura 41- Variao do volume de leo carregado considerando carga e descarga ao longo do tempo. Grfico retirado da

referncia [2]

5.1 CARGA E DECARGA NOS TANQUES

O ltimo estgio do leo na planta de processos o tratador eletrosttico que tem

por finalidade de retirar as ltimas partculas de gua remanescentes no leo, de l ele vai

41

para uma bomba de transferncia que direciona o leo para um duto distribuidor

(header) por onde vo ter ramificaes para cada tanque e assim feita a carga dos

tanques.

A exportao do petrleo bruto feita utilizando-se bombas de carga. As

operaes de exportao de petrleo bruto so executadas manualmente e monitoradas

continuamente a partir de uma estao operacional na Sala de Controle Central. Todas as

indicaes de presso, ulagem do tanque de carga, vazes de exportao e posies de

vlvulas de carga podem ser verificadas a partir desse local.

As bombas de carga em navios convertidos, geralmente so bombas centrfugas

verticais acionadas por turbina a vapor e localizadas a r, na praa de bombas

(normalmente 3 bombas de aproximadamente 5000 m/h). Isso porque essa a

configurao mais usual em petroleiros e na converso, este sistema geralmente

reaproveitado para no impactar no prazo da obra.

Em novas construes, geralmente so utilizadas configuraes de uma bomba em

cada tanque, podendo ser do tipo submersa, acionadas por motor hidrulico acoplado. Ou

bombas de eixo longo (deep well) com acionamento por motor eltrico, com o motor

eltrico no convs e o eixo ligando at a bomba no fundo do tanque. Esses tipos de bombas

tem um custo de aquisio maior, porm so mais eficientes, j que possuem mnima perda

na suco. Alm de ser um sistema de controle mais simples e que proporciona menos

tubulaes dentro dos tanques, o que facilita a manuteno.

Um exemplo de FPSO com bombas de carga do tipo submersa so os FPSOs

Convertidos Seo Onerosa, onde o projeto prev a retirada do sistema original

composto por praa de bombas. Como exemplo de sistema com bombas de eixo longo,

pode-se citar os FPSOs Replicantes, de Nova Construo.

Esses sistemas com bombas submersas ou de eixo longo so mais comuns em

petroleiros que possuem planta de gerao eltrica a bordo, pois demandam uma potncia

eltrica maior que o sistema com casa de bombas e muitas vezes essa potncia demandada

no possvel ser suprida em petroleiros com MCP. Nos navios de produtos claros, estes

sistemas so essenciais para acabar com o risco de contaminao da carga, pois trabalham

com diferentes cargas e estas com alto valor comercial.

5.2 ESTAO DE ALVIO

42

Por ser um tipo de plataforma que armazena petrleo, o FPSO possui sistema de

Alvio (Offloading) como um diferencial de outros tipos de plataforma. Dentre os

inmeros fatores que influenciam a concepo do projeto de um FPSO, verifica-se que a

operao de transferncia ocenica de leo fundamental na cadeia produtiva dessa

alternativa de sistema flutuante de produo. Na condio de alvio, o sistema formado

pelo conjunto navio cisterna e navio aliviador submetido ao de ventos, corrente e

ondas, com magnitude e direes de incidncia distintas, o que torna a operao de

offloading delicada. O procedimento operacional consiste das manobras de amarrao,

conexo, transferncia, desconexo e desamarrao.

Os sistemas de descarregamento nos FPSOs podem ser divididos entre as

facilidades de bombeio/ transferncia de leo e as de amarrao do navio aliviador. Seu

projeto de engenharia, fabricao e manuteno devem ser conduzidos de forma a atender

em sua plenitude as operaes de offshore loading em tandem com mangote de

transferncia do tipo flutuante. So apresentados ento os componentes do sistema de

amarrao e do bombeio e transferncia de carga, mostrando desde as configuraes

inicialmente utilizadas em FPSOs at as mais recentemente especificadas, conforme a

figura a seguir.

Figura 42 - Estao de Offloading de Popa de um FPSO de Aproamento Fixo, destacando o carretel do cabo de amarrao esquerda e o carretel do mangote direita.

43

A operao de transferncia de leo (offloading) ser realizada periodicamente,

atravs de mangotes flutuantes, com uma distncia de cerca de 150 metros entre o navio

aliviador e a plataforma. O mangote de transferncia possui carcaa simples reforada ou

dupla e ficar armazenado em carretel. O leo ser bombeado atravs de uma estao de

medio e seguir para o navio aliviador atravs de uma mangueira flexvel (mangote).

O mangote de offloading equipado em uma extremidade com uma vlvula

automtica, que s pode ser aberta depois de estar corretamente conectada ao flange fixo

do navio aliviador.

A transferncia realizada com o sistema de inertizao ligado mantendo a presso

de trabalho e teor de oxignio nos tanques em nveis normais de operao e segurana. Ao

final da operao de transferncia de leo, o mangote passa por um processo de lavagem

para remoo do leo interior. Esse processo consiste no bombeio de gua salgada num

regime de fluxo turbulento, no sentido do FPSO para o navio aliviador. A gua bombeada

para limpeza do mangote retornada ao FPSO e enviada para o slop tank e o mangote

recolhido.

A figura a seguir, ilustra os tipos de conexo do cabo de amarrao hawser feitos,

ressaltando que em ambas extremidades naturalmente encontram-se trechos de amarras

para os mordentes (chafing chains) que permitem o travamento nos mordentes das

embarcaes.

Figura 43 - Amarrao de navio aliviador convencional atravs do arranjo de reboque de emergncia.

44

O cabo de amarrao hawser em si delimita a distncia mxima que o navio

aliviador poder operar do FPSO, sendo a principal barreira de segurana para a proteo

do mangote de transferncia de leo, impedindo a ocorrncia de cargas axiais provocadas

pelo aumento excessivo da distncia relativa.

A distncia determinada pelos setores operacionais seguros, onde o raio central

traado a partir de 150 metros da estao de alvio no FPSO, sendo esta medida a mesma

do comprimento do cabo. Alm destes, h os cabos mensageiros para transferncia do

hawser, as amarras para mordentes e ainda as conexes destes trechos, como ilustra a

figura a seguir.

Figura 44 - Arranjo de cabresteira e amarra para mordente (chafingchain) para transferncia do Cabo de Amarrao Hawser do FPSO para o Navio Aliviador .

Os hawsers da unidade so armazenados pelos carretis dos hawsers, os quais

basicamente podem ser de eixo vertical ou de eixo horizontal. Apesar desta diferena, as

funes so idnticas em ambas as posies, uma vez que dispem de sistema de

posicionamento do cabo (spooling device) para permitir um enrolamento adequado quando

o cabo recolhido. Na figura a seguir podem ser encontrados exemplos de hawser reels

pagando o cabo de amarrao e tambm na situao de cabo totalmente pago, quando uma

amarra conecta a estrutura do carretel ao cabo j enviado.

45

Figura 45 - Carretel de Hawser com eixo na vertical e sistema de posicionamento de cabo.

Na figura a seguir podem ser encontrados exemplos de hawser reels de eixo

horizontal.

Figura 46 - Carretel de Hawser com eixo na horizonal e diviso para estiva da chafing chain .

Em funo do acima exposto, passaram a ser instalados nos FPSOs meios de se

estivar o mangote de transferncia quando no sendo utilizado, bem como as facilidades

para o adequado manuseio nas fainas de conexo com o navio aliviador. O primeiro

sistema do tipo era do tipo calha ou chute, que estivava o mangote no convs principal

do FPSO ao longo de seu comprimento, podendo atender a operaes de transferncia

46

tanto pela proa quanto pela popa. Na figura a seguir podem ser identificadas as estaes de

alvio de popa e de proa com o sistema tipo calha ou chute.

Figura 47 - Estao de Alvio de Popa esquerda e de Proa direita de um FPSO com sistema de estiva e manuseio de

mangote do tipo chute.

A Figura a seguir, ilustra o manuseio do mangote para permitir a conexo com a

tomada da tubulao de carga e posteriormente com o navio aliviador.

Figura 48 - Operao de manuseio e conexo de mangote de transferncia em FPSO com sistema de alvio do tipo calha

ou chute.

47

No entanto, o adequado funcionamento deste tipo de sistema depende de um

projeto de instalao de acordo com o tipo de mangote a ser utilizado e tambm de elevado

nvel de manuteno, principalmente dos roletes dentro da calha (slipway) por onde deve

deslizar o mangote. Por exemplo, nas unidades P-43 e P-48 se esperava inicialmente

operar nas duas estaes e as transferncias entre as estaes (operao chamada change

over) pudessem ser rpidas e prticas. Mas j no primeiro alvio, foram detectadas

interferncias entre os flanges das sees de mangotes com os roletes das slipways, fato

este que impediu a operao pelo sistema principal, tendo sido necessrio utilizar a

conexo de mangote de emergncia. Alm disso, as capas flutuantes para sustentao da

vlvula na extremidade do mangote foram facilmente destrudas.

Com todas as dificuldades acima expostas, passaram a ser especificados sistemas

do tipo carretel de mangote (hose reel), permitindo a estiva do mangote de forma segura,

mas principalmente com capacidade de manuseio mais suave, evitando danos constantes

linha, conforme pode se verificar na figura a seguir.

Figura 49 - Estao de Alvio do tipo Carretel ou Hose Reel

Todo FPSO possui uma estao de medio fiscal do leo que produzido, o que

fundamental para o controle do volume do mesmo. Esta estao fiscaliza o leo antes de

ser carregado nos tanques.

48

No Brasil, a PETROBRAS utiliza uma segunda estao de medio fiscal, que

controla o fluxo no offloading. Esta estao foi criada para atender a critrios da ANP e

comumente instalada na popa.

49

6 SISTEMAS AUXILIARES E OU SEGURANA

A seguir, so descritos os sistemas de combate a incndio e detectores de fogo e

gs presentes em qualquer plataforma e tambm o sistema de gs inerte que no existe nas

demais plataformas que no armazenam.

6.1 Sistema Inertizao dos Tanques

A principal razo para a instalao do sistema de gs inerte minimizar perigo de

incndio ou exploso nos tanques de armazenamento de carga por eliminao do oxignio

na superfcie livre desses tanques.

O mtodo de proteo por meio de gs inerte consiste em isolar completamente

esses tanques de armazenamento da atmosfera, mantendo uma presso positiva por injeo

de gs inerte para evitar a entrada de oxignio nos tanques. As vlvulas de alvio livres so

os nicos meios de abertura dos tanques para atmosfera, a fim de controlar a presso

interna desses tanques.

O sistema de gs inerte empregado nos FPSOs possui configurao similar ao

utilizado nos navios petroleiros, porm com a ressalva que no FPSO o gs inerte oriundo

dos gases de exausto da caldeira, que normalmente utiliza o gs natural produzido como

fonte energtica, enquanto que no petroleiro o gs inerte vem dos gases de exausto do

motor principal.

O vapor produzido nas caldeiras atua como fornecedor de energia para as bombas

de transferncia de leo de carga, bombas de dreno de leo de carga e aquecedores dos

tanques de slop da plataforma com vapor de gua saturado.

O gs resfriado e limpo com gua do mar na prpria unidade de queima. Em

seguida, ele distribudo para os tanques de carga atravs de uma rede de tubulao.

Antes das operaes de carregamento, os tanques de carga so pressurizados com

gs inerte e medida que eles so carregados, o gs inerte existente expelido pelas

vlvulas de alvio, mantendo a presso constante no interior dos tanques com a superfcie

livre inertizada.

Durante as operaes de descarregamento (offloading), o lquido bombeado dos

tanques, enquanto o gs inerte injetado, para manter uma presso positiva e evitar a

entrada de ar (oxignio) no interior dos tanques.

50

Uma parte da gua do mar injetada nos borrifadores para resfriamento e limpeza

do gs inerte. O restante usado para resfriar a cmara de combusto e pr-resfriar o gs

no tubo central dos geradores. Essa gua bombeada pela bomba de resfriamento do

gerador de gs inerte ou pela bomba de emergncia / servio do gerador de gs inerte.

6.2 Sistema de Combate a Incndio

O sistema de combate a incndio composto pelos seguintes subsistemas:

6.2.1 Sistema de combate a Incndio por gua: O sistema combate a incndio do FPSO consiste num duto distribuidor (header)

pressurizado que corre ao longo da plataforma com sadas de gua e espuma (contra leo)

que sero utilizadas conforme o tipo de incndio. O acionamento das bombas pode ser

eltrico ou por motor diesel comum ou diesel-hidrulico. As bombas ficam localizadas em

reas no classificadas, normalmente sobre o convs ou em compartimentos fechados na

praa de mquinas.

As bombas de pressurizao de gua (bombas jockey) mantm o sistema de

combate a incndio principal constantemente pressurizado a aproximadamente 20 bar. Na

plataforma, o sistema utiliza a gua salgada captada do mar.

A abertura de qualquer ponto de consumo causa queda de presso no sistema

principal (anel de incndio) ativando os pressostatos de baixa presso que monitoram a

presso/fluxo no sistema principal. A queda de presso/fluxo no sistema principal

automaticamente ativa o sistema de combate a incndio. As bombas de incndio tambm

podem ser acionadas manualmente.

Alm das bombas jockey, o sistema possui uma bomba de incndio (principal)

acionada por motor diesel e duas bombas acionadas eletricamente, sendo uma principal e

outra reserva.

As bombas de incndio captam gua das caixas de mar, enviando a gua na presso

de operao para o anel de incndio principal e pressurizando os componentes do sistema

por toda a instalao incluindo convs principal, convs das acomodaes, praa de

mquinas, casa de bombas, etc.

No caso de no funcionamento de uma das duas bombas de incndio principais, a

bomba reserva automaticamente acionada para garantir a continuidade do sistema.

51

O sistema de combate a incndio por gua salgada alimenta os hidrantes, dilvio e

rede de espuma.

Rede de Hidrantes:

Os hidrantes so do tipo vertical providos de duas sadas do tipo storz instalados

em locais estratgicos. Ao lado de cada hidrante existe um armrio, contendo

equipamentos de combate a incndio, como: mangueiras, chaves, esguicho, etc.

Sistema de Combate a Incndio por Dilvio:

A finalidade desse sistema resfriar os equipamentos adjacentes a alguma rea

onde esteja ocorrendo um incndio, mantendo a integridade dos equipamentos e

impedindo que o fogo se propague e se torne incontrolvel.

Sistema Fixo de Combate a Incndio por Espuma:

Canhes de espuma na planta de produo so posicionados de forma a prover

cobertura em reas no cobertas pelo sistema de dilvio de espuma. Na prtica, onde no

h mdulos acima do convs principal, onde seria instalado o sistema de dilvio, o canho

de espuma provido. Lembrando que como no h modulos diretamente acima desta rea,

em um evento onde haja derramamento de leo, situao em que acionaramos o sistema

de espuma para prover proteo contra uma possvel ignio, o leo no chegaria

imediatamente a esta rea.

Os canhes de espuma so oscilantes com acionamento manual. Uma vez ativados

no local, passam a oscilar automaticamente espalhando por igual uma camada de espuma

na rea em questo.

6.2.2 Sistema Fixo de Combate a Incndio por Gs Inerte Sistema fixo de combate a incndio por CO2 tem como objetivo detectar e

extinguir o fogo atravs de inundao total por gs na rea efetiva de risco. Isto ocorre pois

o CO2 diminui a concentrao de oxignio do ambiente fazendo com que o fogo no possa

mais realizar o trabalho de combusto.

Sistema fixo e automtico de extino de incndio por CO2 composto por

centenas de cilindros de armazenamento, vlvula de abertura rpida, tubos coletores,

acionador automtico, bicos nebulizadores e detectores automticos.

Este sistema cobre as seguintes reas:

52

Figura 50 reas cobertas pelo sistema de combate a incndio por gs inerte

6.2.3 Sistema de Combate a Incndio Extintores Portteis

A plataforma conta ainda com equipamentos portteis de extino de incndio de

gua, p qumico seco, CO2 e espuma.

O sistema porttil de extino de incndio por CO2 composto por cilindros de

armazenamento que so distribudos de acordo com o potencial de risco de locais, tais

como: sala do gerador de emergncia, paiol de tintas, sala das bombas de incndio, ECR,

entre outras.

6.3 Sistema de Deteco de Fogo e Gs

Atrelado ao sistema de combate, existe o sistema de deteco atravs de centenas

de detectores distribudos pelo FPSO.

a) Detectores de fogo

Tm o objetivo de identificar focos iniciais de incndio e desta forma evitar que

estes adquiram propores maiores. Os detectores de fogo esto instalados na planta,

baseados em uma variedade de princpios ativos, dependendo das caractersticas do local

que eles protegem.

O acionamento de qualquer um deles alarma na sala de controle e desencadeia as

aes automticas de controle.

Os tipos de detectores de fogo utilizados so:

Plug Fusvel (ADV): Instalados nas reas externas de processo, onde h dilvio,

em uma rede pressurizada com ar de instrumento. O calor produzido pelo incndio fundir

os fusveis, despressurizando o circuito entre o plug e a ADV, abrindo automaticamente as

vlvulas de dilvio;

53

Detectores de Calor de Temperatura fixa (T): Instalado em ambientes fechados,

onde as condies ambientais no permitem a utilizao de detectores de fumaa.

Detectores de fumaa (S): instalados em zonas onde os primeiros indcios de fogo

so provenientes da emanao de fumaa, como em salas de painis, baterias, etc.

Detectores de chama (F): utilizados para identificar focos iniciais de incndio

baseado na existncia de chamas (emisso de raios ultravioleta, e infravermelhos). Na

instalao, este tipo de detector pode ser encontrado no interior dos invlucros dos turbo-

geradores, turbo-compressores, na rea dos risers , etc.

Os detectores de fogo encontram-se concentrados pelas acomodaes e mdulo

eltrico. Alm desses, existem em menor nmero distribudos pela planta de processos,

sistema de offloading, sala de bombas, sala de maquinas e caldeiras auxiliares.

b)Detectores de H2

Os detectores de H2 na planta de processo so instalados nos dutos de sada de ar

do sistema de ventilao da sala de baterias. Estes detectores so do tipo cataltico. A

ativao de um destes detectores (20% LIL) gera um alarme na Sala de Controle Central e

a partida do sistema reserva dos ventiladores de exausto na sala de baterias. A ativao de

dois detectores (60% LIL) inibe o carregamento das baterias.

c)Detectores de H2S

Os detectores de H2S esto instalados no mbito de toda planta de processo de leo

e gs, bem como na entrada dos dutos do sistema de ventilao das unidades de ar

condicionados das acomodaes e da sala dos SCR. A ativao de um destes detectores

(05 ppm) gera um alarme na Sala de Controle Central e a ativao de dois detectores (10

ppm) gera shutdown nvel 03. As principais zonas protegidas por detectores de H2S so:

Figura 51 - Zonas protegidas por detectores de H2S

d)Detectores de CO2

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Os detectores esto instalados nas reas da planta de processo onde o CO2 est

presente no fluido processado, baseado no estudo de disperso de gases. Os detectores de

CO2 tem setpoint de alarme de 3900 ppm e 5000 ppm. A deteco a 3900 ppm aciona o

alarme audvel e visvel na sala de controle. A deteco a 5000 ppm (votao 2 de N),

aciona o alarme audvel e visvel na sala de controle e ao longo da instalao. As

principais zonas protegidas por detectores de CO2 so:

Figura 52 Zonas protegidas por detectores de CO2

e)Detectores de Gs

Tm a funo de acionar um alarme ou iniciar a ao de shut down baseada nos

nveis do alarme.

O acionamento de qualquer um deles alarmar na sala de controle e iniciar as

aes automticas de controle.

Os tipos de detectores de gs empregados so:

Detectores de gs pontuais: Utilizados em reas em que vazamentos

possivelmente ocorrem devido a falhas do equipamento ou da tubulao, ou em reas

como entradas de ventilao;

Linha de viso (LOS): Estes so utilizados para cobrir grandes reas,

normalmente as divises entre mdulos; utiliza princpios de feixes de infravermelho para

o corte do gs.

6.4 SISTEMA PROPULSIVO

Num primeiro momento pode parecer estranho pensar em sistema propulsivo para

plataformas de petrleo j que elas operam ancoradas. No caso de FPSOs, pode ser

vantajoso de se ter sistema propulsivo para o deslocamento da unidade at o local de

55

operao. Esse estudo de viabilidade vai variar de navios convertidos para construdos.

Outro fator que influencia no uso de sistema propulsivo so os casos em que o Turret

desconectvel.

Em navios antigos convertidos, caso o sistema propulsivo esteja em condies de

uso, o mais lgico aproveitar esse sistema durante transporte at o local de operao, de

forma a reduzir o tempo de viagem e a economizar o alto custo do reboque.

Para cascos construdos com projeto de VLCC, necessariamente dever se ter o

investimento de um sistema propulsivo inteiro para que o navio possa ser auto-propelido.

Nesses casos, normalmente haver um estudo de viabilidade econmica que vai ser

favorvel aquisio do sistema propulsivo caso a unidade tenha que percorrer longa

distncia. Um exemplo disso so os FPSOs que so construdos na sia para operarem no

Brasil, como aconteceu com o FPSO Cidade de Caraguatatuba, que tem sistema propulsivo

novo para ser utilizado somente uma vez.

Para cascos Nova Construo customizados, no se coloca sistema propulsivo,

visto que a forma do casco inteiramente desenvolvida para otimizar a plataforma quando

em operao.

56

Figura 53 - Instalao do Leme no FPSO Cidade de Caraguatatuba

Um fator importante nos FPSOs que possuem sistema propulsivo o projeto de

travamento do leme de forma a impedir problemas de vibrao no casco.

57

7 TENDNCIA NAS TECNOLOGIAS...

Aps a descrio dos principais sistemas empregados nas unidades FPSO, nesta

seo o objetivo fazer comentrios sobre a evoluo destes sistemas e as tendncias nas

tecnologias empregadas atualmente.

7.1 Casco do FPSO

Como j foi mencionado anteriormente neste trabalho, o casco Nova Construo

customizado o projeto mais otimizado, integrando os diversos sistemas da forma mais

eficiente, porm ainda no considerado tendncia devido a fatores financeiros e de prazo

de construo.

Cascos convertidos atualmente continuam fazendo parte da maioria dos ltimos

projetos. esperado que com o ganho de experincia pelos estaleiros na construo de

cascos novos customizados, o nmero destes suba em relao aos demais, porm

atualmente os convertidos ainda continuam a ser a primeira opo.

7.2 PLANTA DE PROCESSO

Tanto o mtodo de construo por Pancakes/Skids quanto por Mdulos possuem

vantagens e desvantagens, e, salvo condies que impossibilitem um dos mtodos, como

por exemplo, a ausncia de balsas guindaste capazes de iar os altos pesos dos Mdulos,

notvel que o escolha de um mtodo em detrimento de outro se d mais em funo da

filosofia da empresa do projeto do que as variveis envolvidas.

O inovador mtodo jack-deck de fazer a integrao [9], consiste no iamento da

planta atravs de um tipo de auto-elevatria e que faz o matting aps o navio entrar por

baixo. As principais vantagens so o menor tempo de iamento (apenas 1 ou 2 blocos) e

comissionamento, j que o mesmo feito fora do navio, entretanto no h indcios de que

o mtodo j tenho sido usado. O procedimento ilustrado abaixo.

58

Figura 54- Mtodo de integrao Jack-Deck [9]

Uma mudana empregada na disposio da planta que possvel perceber em

projetos recentes o deslocamento do mdulo dos manifolds para fora da rea do convs,

instalando-se sobre a estrutura do balco de risers. Esta concepo amplia a rea de convs

disponvel e consequentemente possvel se ter uma planta mais baixa. Essa uma

estratgia que minimiza a amplitude de movimento, sobretudo nos FPSOs com planta de

processos de alta capacidade de produo devido ao alto centro de gravidade. A seguir,

duas imagens exemplificam bem o que acontece.

Figura 55 - Ilustrao dos mdulos de manifold fora da rea de convs

59

Figura 56 Ilustrao dos mdulos de manifold sobre a rea de convs

7.3 Carga e descarga nos tanques

Em FPSOs de construo nova, prefervel o sistema de bombas submersas

(Replicantes), pois uma sistema mais eficiente, com mnima perda de suco, alm de ter

menos tubulao dentro de tanque, tornando a manuteno mais fcil. Em FPSOs

convertidos, configurao com praa de bombas a mais comum, pois se quer reaproveitar

a configurao original de forma a no estender muito o cronograma da obra.

Uma desvantagem das bombas submersas seu custo maior de aquisio, porm a

vantagem imposta por este sistema numa unidade que opera por cerca de 20 anos e que sua

produo movimenta bilhes de dlares ao longo da vida til, essa diferena financeira no

to relevante.

7.4 ANCORAGEM e RISERS:

Historicamente, o tipo de ancoragem mais comum nos FPSOs do tipo Turret

como pode ser visto nos grficos a seguir, que mostra o nmero de FPSOs por tipo de

ancoragem utilizada que entraram em operao nos ltimos anos.

60

Figura 57 Nmero de FPSOs que entraram em operao ao longo dos anos por tipo de ancoragem [1]

Figura 58 Grfico do nmero total Mundial de FPSOs por sistema de ancoragem, referente a agosto/2014 [fonte: Fearney Offshore]

No sistema SMS, as linhas de amarrao localizadas na extremidade da popa, como

no FPSO mostrado na figura a seguir, no muito comum. notvel que nos projetos

atuais, os quadrantes de ancoragem continuam localizadas na proa e popa, porm mais

prximas da meia nau, isso se deve muito em funo da geometria em forma do casco em

V nas extremidades, o que gera uma tenso maior nos fairleads . Atravs de estudo feito

61

pelo autor, nos FPSOs SMS afretados pela PETROBRAS recentemente, a distncia dos

quadrantes de ancoragem em relao ao meio navio em mdia de 28% do LPP nos

quadrantes de r e 40% do LPP nos quadrantes de vante.

Figura 59 Linhas de ancoragem em posio avanada na proa

Em relao ao sistema de suportao de riser do I-tube especial, utiliza-se um

forjado no topo do hang-off adaptor para suportar as cargas do contato com as cunhas. A

soluo por cunhas articuladas que fecham por gravidade vantajosa tanto na reduo dos

tempos de instalao, quanto para segurana para o mergulhador.

Figura 60 Sistema de Hang-off do riser rgido no I-tube inferior

62

7.5 OFFLOADING

Considerando a natureza da operao deste cabo ambiente offshore, cargas altas

de trao em ciclos de aproximao e afastamento do navio aliviador a indstria

restringiu-se ao uso de materiais sintticos com elevado mdulo de elasticidade, tais como

o nilon e o polister.

Inicialmente, as transferncias de carga de FPSOs eram feitas exclusivamente com

o auxlio de embarcaes de manuseio de linhas, as quais precisavam atender as operaes

durante todo o perodo de alvio. Isto ocorria em funo da inexistncia a bordo dos

terminais de facilidades que reduzissem a interveno humana, constituindo-se

basicamente de uma tubulao rgida com terminao flangeada onde se conectava o

mangote de transferncia, conforme ilustra a figura a seguir.

Figura 61 - Exemplos de antigos terminais com estaes de alvio sem facilidades de movimentao e iamento para

conexo do mangote de transferncia.

Apesar do menor custo de investimento inicial, alm de requerer embarcao de

apoio para manuseio dos mangotes aumentando a exposio acidentes, esta configurao

precria acarreta menor eficincia operacional em funo da extenso das fases de conexo

e desconexo. Como a estiva do mangote no feita bordo, ocorre tambm um aumento

nos custos de manuteno devido frequncia de danos s sees, mesmo em mangotes de

dupla carcaa.

De acordo com o guia OCIMF [8], para a especificao tcnica de mangotes a

serem empregados na transferncia de leo offshore, os mangotes do tipo carcaa simples

atualmente no so mais utilizados em operaes de alvio por questo de segurana contra

impactos ao meio-ambiente. No entanto, os mangotes de carcaa simples reforada tm se

63

demonstrado uma excelente soluo tcnica, uma vez que o dimetro e largura do carretel

em comparao com os carretis para mangotes dupla carcaa so menores. Com isso,

passa a ser possvel fazer uma otimizao do arranjo no convs do FPSO. Outras

vantagens da estiva do mangote em carretel possibilidade de executar a manuteno da

vlvula na extremidade do mangote, vlvula tipo disco com mola.

Uma tendncia notada nos projetos mais recentes a utilizao do carretel do

mangote de offloading com eixo mais extenso de maneira a ter o enrolamneto numa nica

passada. Este novo modelo tem por objetivo reduzir a frico e toro com os mangotes

sobrepostos de maneira a prolongar sua vida til.

Figura 62 - Carretel de Offloading de um casco Replicante com eixo mais extenso

64

8 Dados e tendncias da frota Mundial

Aps os sistemas funcionais terem sido descritos e seus procedimentos explicados,

a ttulo de contribuir para o contedo do presente trabalho, foi contemplado nesta seo,

informaes a respeito da frota de unidades FPSO no mundo.

8.1 Principais empresas

Na figura a seguir, percebemos que os proprietrios majors de FPSOs so

MODEC, BW OFFSHORE, SBM e PETROBRAS, todos com mais de 10 unidades

produzindo.

De acordo com o plano de negcios da PETROBRAS at 2020, mais 12 unidades

prprias sero construdas no perodo 2014-2020, com isso, a PETROBRAS ir mais que

dobrar seu nmero de FPSOs nos prximos 6 anos e provavelmente ser a maior empresa

detentora de FPSOs no mundo com 23 unidades at 2020.

Figura 63 Principais empresas [1]

8.2 Diferentes Filosofias de engenharias no projeto de FPSO

Abaixo, segue tabela que demonstra que alguns aspectos de engenharia do FPSO

que so decididos muitas vezes em funo da filosofia da empresa que os projeta. Nela,

foram tomados como exemplo os FPSOs mais recentes contratados por afretamento pela

PETROBRAS. possvel notar que a empresa1 tem tradio de fazer o iamento por

65

Skids, possui guinchos de pull-in dos risers fixos, ancoragem com paiol de amarras e sem

chain pipes, j a empresa 2, faz o iamento por mdulos, possui o guincho do pull-in dos

risers mvel e recentemente projeta a ancoragem com chain pipes e sem paiol de amarras.

A excesso foi no projeto FPSO Cidade de Paraty que ainda possui paiol de amarras. A

explicao disso que esse foi o exemplo citado da empresa2 mais antigo e a modificao

da configurao sem o paiol ainda no tinha sido implementada.

Figura 64 Algumas caractersticas que diferenciam as filosofias de engenharia das empresas de projeto.

8.3 Anlise dos FPSOs que entraram em operao nos ltimos anos

Pelo grfico a seguir, que analisa o nmero de FPSOs que entraram em operao

por ano, notvel o crescimento explosivo que houve nos ltimos 4 anos, principalmente

aps a queda que houve aps a crise de 2008 que afetou inclusive a PETROBRAS.

66

Figura 65 FPSOs que entraram em operao ao longo do ano [1]

Pelo grfico que analisa o nmero de FPSOs que entraram em operao, em

determinado ano, pela lamina dgua no qual o mesmo ir operar, um dado interessante

deste grfico que possvel notar o aumento incrvel do nmero de unidades operando

em guas moderadas, de 50 at 300m, contrariando o pensamento de que com o crescente

desenvolvimento da explorao em guas profundas, a explorao em guas menos

profundas diminuiria.

Uma previso que j praticamente uma realidade, o crescimento do nmero de

unidades operando em guas ultra-profundas, sendo este nmero alavancado pelos FPSOs

implantados no Prsal brasileiro. No ano de 2013, j possvel perceber um salto em

razo dos seguintes FPSOs operando no Pr sal: FPSO Cidade de Paraty e FPSO Cidade

de So Paulo que entraram em operao por contratos de 20 anos e o FPSO Cidade de So

Vicente que foi um FPSO para TLD (Teste de Longa Durao).

67

Figura 66 Grfico do nmero de FPSOs por determinada faixa de lamina dgua [1]

O prximo grfico registra o nmero dos diferentes tipos de casco em relao a ser

duplo ou singelo que entraram em operao no mundo de 1996 at 2013.

Figura 67 Nmero de FPSOs que entraram em operao pelo tipo de casco [1]

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9 CONCLUSES

Atravs deste trabalho foi possvel compreender melhor as diversas questes que

envolvem a engenharia do projeto de um FPSO. Houve uma abordagem das caractersticas

dos trs tipos de casco, onde foi possvel concluir que o casco de VLCC antigo convertido

a opo mais barata e rpida, porm menos funcional, o caso do casco novo construdo

com forma de VLCC um caso intermedirio com custo e prazo um pouco maiores e uma

soluo um pouco mais funcional, j o FPSO Nova construo otimizado o projeto mais

custoso, porm o que h de melhor em funcionalidade e integrao dos sistemas. Alm

disso, h inmeros outros fatores que precisam ser analisados como a disponibilidade de

cascos antigos no mercado, o nvel de complexidade da planta, etc.

Outra escolha crucial e bastante complicada a do sistema de ancoragem, diversos

fatores podem influenciar na escolha de um ou outro. Alm disso, a escolha do tipo de

ancoragem impacta diretamente no layout dos risers e da planta de processos. O que se

pode afirmar que o Turret uma soluo mais eficiente de ancoragem em regies onde

as direes das foras ambientais predominantes tem grande variao ou magnitude,

porm o Spread leva vantagem pela sua simplicidade de instalao e manuteno dos

risers, alm de resultar em menos movimentos unidade.

Alm de compreender o funcionamento dos equipamentos de ancoragem , dos risers

e dos mtodos de integrao da p