Modelagem e simulação de redes de gás natural utilizando bond graphs

Abstract

A predição da distribuição de pressão num gasoduto é tão importante quanto a predição do consumo dos clientes. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo dinâmico para determinação da distribuição de pressão em um gasoduto, operando em regime transiente. A modelagem é do tipo de parâmetros concentrados, mais especificamente bond graphs que consiste na combinação de elementos resistivos, indutivos, capacitivos, fontes/sumidouros e juntas, sendo aplicável na análise transiente de sistemas hidráulicos, pneumáticos, mecânicos e elétricos, entre outros. Esse trabalho propõe aplicar esta técnica de modelagem na análise do comportamento de gasodutos, dado que na literatura consultada não se encontraram relatos com esta abordagem. Na teoria de bond graph aplicada a sistemas fluidodinâmicos, o efeito de altura normalmente é desprezível, porém no problema físico em questão o efeito do perfil de relevo tem uma contribuição significativa, por isso se propõe uma maneira mais generalizada para avaliar tais sistemas. Além disso, são também importantes os efeitos de compressibilidade, viscosidade e inércia. Para avaliar se o método de parâmetros concentrados é adequado na modelagem de gasodutos analisaram-se dois trechos do gasoduto Bolívia-Brasil, o primeiro inicia-se no ponto de descarga da estação de compressão de Araucária e termina na sucção da estação de compressão de Biguaçu e o segundo, o mais importante, inicia-se na estação de redução de pressão Replan e termina na estação de medição de Guararema. Para a validação dos modelos fez-se a comparação teórico-experimental dos dados medidos em pontos estratégicos do gasoduto. Uma vez validados, analisou-se de maneira hipotética a probabilidade de ocorrência de gargalos no trecho Araucária-Biguaçu. Este trabalho foi desenvolvido inicialmente no projeto Segred2 e contou com apoio financeiro e técnico da Petrobrás e da Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil.