BRPI0707789A2 - sistema combinado de Água do mar e Água de incÊndio - Google Patents

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Abstract

SISTEMA COMBINADO DE AGUA DO MAR E AGUA DE INCÊNDIO A presente invenção proporciona um sistema combinado de água do mar e água de incêndio, caracterizado em que o sistema compreende duas ou mais estações de bonibeamento (2), cada estação de bombeamento compreendendo duas ou mais bombas (3), em que cada estação de bombeamento (2) é conectada a um tubo de comunicação de distribuição separado (7), para distribuição de água do mar e água de incêndio, em que os elementos consumidores principais, tais como, dispositivos de resfriamento de geradores, dispositivos de resfriamento de thrusters (propulsores de orientação) e monitores de água de incêndio são conectados a dois ou mais tubos de comunicação de distribuição separados (7) e os elementos consumidores não-principais são conectados a um dos tubos de comunicação de distribuição (7)

Description

«SISTEMA COMBINADO DE ÁGUA DO MAR E ÁGUA DE INCÊNDIO"
Campo da Invenção
A presente invenção se refere a um conceitoalternativo para sistemas de segurança, para provisão deágua do mar e água de incêndio em instalações e embarcaçõeslocalizadas na costa e no mar. Mais especificamente, ainvenção se refere a um sistema combinado de água do mar eágua de incêndio, para unidades produtoras e instalaçõespara exploração e produção de petróleo e/ou gás, além deinstalações de processamento localizadas em terra ou nomar.
Antecedentes Técnicos
Nas instalações offshore para exploração eprodução de petróleo e/ou gás, existe uma necessidade deágua do mar para diferentes finalidades, tal como,resfriamento, por exemplo, resfriamento de geradores,resfriamento de thrusters (propulsores de orientação),resfriamento de procedimentos de perfuração, resfriamentode utilidades, etc., consumo em utilidades com produção deágua fresca, por exemplo, para descarga e mistura de lamase HVAC. Além disso, existe uma necessidade para um sistemade água de incêndio por razões de segurança.
Tradicionalmente, os sistemas de água do mar esistemas de água de incêndio são sistemas separados,apresentando bombas separadas e tubulações a bordo para ainstalação. 0 sistema tradicional de água do mar apresentacapacidade de bombeamento excessiva, na medida em que aestação de bombeamento compreende duas ou mais bombas quesão normalmente operadas em uma configuração compartilhada.As bombas que são normalmente localizadas em uma estação debombeamento possuem um tubo ascendente comum para o convéssuperior, uma tubulação principal comum e um sistema dedistribuição.
0 tradicional sistema de água de incêndio possuiduas estações de bombeamento, cada qual tendo duas ou maisbombas operadas em uma configuração compartilhada. Em umsistema de água de incêndio, existem tubos ascendentesseparados para cada estação de bombeamento. As duasestações de bombeamento liberam água para uma tubulaçãoanular principal, a qual entrega a água para diferentesequipamentos extintores de incêndio, tais como, bobinas demangueiras, hidrantes, sistemas de sprinkler, etc.
As instalações localizadas em terra paraprocessamento de petróleo e gás possuem mais ou menos asmesmas necessidades de água do mar e água de incêndio queos sistemas baseados no mar (offshore) , sendotradicionalmente equipados com sistemas separados de águado mar e água de incêndio, conforme descrito acima.
Entretanto, essa tradicional configuração érelativamente pesada e ocupa bastante espaço. Além disso,embora o sistema de água do mar seja operado de modocontínuo, o sistema de água de incêndio é iniciado quandoexigido ou então quando da realização de testes.Conseqüentemente, as bombas de água de incêndio têm de dara partida quando exigidas, o que proporciona problemas departida de bomba já bem conhecidos, como, por exemplo, afalha na partida. Além disso, o martelamento hidráulico éum problema conhecido se as válvulas para os consumidoresforem abertas para drenar o sistema antes das bombas darema partida.
Um objetivo da presente invenção é proporcionarum novo sistema, que seja mais fácil de operar e menoscustoso que os sistemas descritos no estado da técnica e,ao mesmo tempo, seja pelo menos tão seguro e,preferivelmente, mais seguro, que os sistemas descritosanteriormente. Além disso, constitui um objetivo dainvenção, a provisão de um sistema que apresente uma maiordisponibilidade do que os sistemas descritos no estado datécnica.
Resumo da Invenção
De acordo com a presente invenção é proporcionadoum sistema combinado de água do mar e água de incêndio, emque o sistema compreende duas ou mais estações debombeamento, cada estação de bombeamento sendo conectada aum separado dispositivo de distribuição principal, paradistribuição de água do mar e água de incêndio, em queelementos consumidores principais, tais como, um sistema deresfriamento de gerador, resfriamento de thrusters(propulsores de orientação) e monitores de água deincêndio, são conectados a dois ou mais tubos decomunicação separados de distribuição e consumidores não-principais são conectados a um dos tubos de comunicação dedistribuição. Ao proporcionar duas ou mais separadasestações de bombeamento conectadas a separados tubos decomunicação de distribuição, é proporcionado um aspecto deexcesso para ambos os sistemas de água de incêndio e águado mar. Além disso, ao proporcionar conexão para oselementos consumidores principais a dois ou mais tubos decomunicação de distribuição, a liberação de água para oselementos usuários principais é excessiva.
Preferivelmente, o sistema compreende duasestações de bombeamento, em que cada estação de bombeamentoe o tubo de comunicação de distribuição conectado possuemuma capacidade igual ou maior que a de serviços projetadospara os elementos consumidores principais, inclusive os deágua de incêndio. Ao conectar os elementos consumidoresprincipais de água do mar e água de incêndio a dois tubosde comunicação separados de distribuição, é proporcionadoexcesso para o suprimento de água, sendo o suprimento deágua provido mesmo após um sério dano causado a um dostubos de comunicação e/ou estações de bombeamento. Umsistema duplo, em que cada estação de bombeamento separadae tubo de comunicação de distribuição conectado possuem umacapacidade que é igual a dos serviços projetados do totalde serviços projetados dos elementos consumidoresprincipais, é normalmente suficiente para prover um sistemade segurança contra falhas que satisfaça às necessidades doproprietário e das autoridades e/ou sociedades declassificação.
É preferido que os elementos consumidores não-principais possam ser desconectados dos tubos decomunicação de distribuição por meio de válvulas deseccionamento em uma situação de emergência, dandoprioridade para os elementos consumidores principais deágua de incêndio e água do mar. Ao desconectar os elementosconsumidores não-principais, o sistema de água de incêndioé priorizado em uma situação de emergência, dessa forma,evitando queda de pressão e mantendo a capacidade deliberação para os elementos consumidores principais.
É também preferido que as válvulas decontrapressão impeçam a água de retornar de um elementoconsumidor essencial de água do mar e água de incêndio apósa queda de pressão em um dos tubos de comunicação dedistribuição.
Se as válvulas de contrapressão não estiverempresentes, uma queda de pressão em um dos tubos decomunicação de distribuição, por exemplo, devido a um gravevazamento ou defeito da bomba, irá resultar no vazamento deágua através dos elementos consumidores principais dentroda parte danificada do sistema.
Preferivelmente, as ditas válvulas deseccionamento são válvulas de um tipo altamente confiável.Válvulas de alta confiabilidade ou, opcionalmente, duas oumais válvulas conectadas em série, são necessárias para seter a devida confiabilidade na operação de desconexão ou deseccionamento.
O presente sistema de água do mar e água deincêndio compreende poucas peças e apresenta uma construçãomais simples do que dos sistemas conhecidos anteriormente.Isso resulta em uma redução do espaço exigido e do peso dosistema. Além disso, a presente invenção torna possívelminimizar o número de potenciais pontos de vazamento, taiscomo, penetração na carcaça para uma construção flutuante.
Na medida em que a operação contínua das bombasde operação, com prioridade para a água de incêndio quandoda mudança do modo de água do mar para o modo de água deincêndio, a água de incêndio na quantidade e pressãorequisitadas é imediatamente disponível em uma situação deemergência.
Breve Descrição da Figura
A figura 1 representa um princípio esboçado queilustra o presente sistema de água do mar e água deincêndio.
Descrição Detalhada da Invenção
A figura 1 ilustra o princípio de um sistemacombinado de água do mar e água de incêndio (1) , de acordocom a presente invenção, para instalação a bordo de umainstalação offshore ou em uma embarcação. Adaptaçõesmenores que não sejam principais para a presente invençãopodem ser necessárias e/ou desejadas em sistemas dispostosem uma unidade localizada em terra.
O sistema compreende duas estações de bombeamento(2), separadas entre si como em um sistema de água deincêndio convencional. Preferivelmente, as estações debombeamento são situadas uma, no lado a estibordo, e aoutra no lado da porta da instalação ou embarcação. Ambasas estações de bombeamento compreendem duas ou mais bombas(3). Normalmente, ambas as estações de bombeamentocompreendem duas bombas idênticas (3), conforme ilustradona figura 1. Além disso, cada estação de bombeamento podecompreender uma ou mais bombas adicionais, sendo em um modode manutenção ou um modo de reserva para substituição.
Cada bomba (3) é conectada a uma linha de entradade água (4) , para introdução de água proveniente do mar.Cada linha de entrada (4) é controlada por uma válvula deentrada de água (5) . 0 material de saída das bombas em umaestação de bombeamento é coletado e levado da estação debombeamento para o lado superior da embarcação ouinstalação, em um tubo ascendente (6). Cada tubo ascendente(6) é conectado a um tubo de comunicação de distribuiçãoseparado e dedicado (7). 0 tubo ascendente (6) pode não sernecessário em uma instalação localizada em terra.Conseqüentemente, o tubo ascendente não é essencial para apresente invenção. Além disso, pode ser necessário, poralguma ou outra razão, proporcionar um tubo ascendente paracada bomba.
Uma pluralidade de linhas de distribuição (15) ,(16), (17), (18), (19), (20) são conectadas aos tubos decomunicação de distribuição (7), para distribuição de águaa partir de cada tubo de comunicação de distribuição (7) ,para os usos pretendidos, conforme mencionado acima.
Os elementos consumidores não-principais, taiscomo, elementos de produção de água, descarga e mistura delama, na linha (18), respectivamente, podem ser fechadospor meio de válvulas de seccionamento (9), de modo adirigir a água para os elementos consumidores principais,se necessário. Além disso, uma linha de teste (17) tendosua própria válvula (10) é proporcionada em ambos os tuboscomunicadores, para fins de testar o fluxo de água e acapacidade de um dos tubos de comunicação de distribuição edas estações de bombeamento, em um dado momento.
Interruptores de pressão (8) são providos emambos os' tubos de comunicação de distribuição (7) . Se apressão cair em um dos tubos de comunicação dedistribuição, devido a qualquer falha ou grande consumo deágua, as bombas serão reguladas e/ou as bombas reservasserão acionadas.
Os elementos consumidores principais, tais como,dispositivos de resfriamento de geradores, de resfriamentode thrusters (propulsores de orientação) e monitores deágua de incêndio são conectados a ambos os tubos decomunicação de distribuição para garantir o suprimentoproveniente de cada tubo de comunicação de distribuição.Exemplos de elementos consumidores principais que sãosupridos por água proveniente de ambos os tubos decomunicação de distribuição incluem os geradores (11) e osthrusters (12), além de linhas (16) para monitorarinundação. Os elementos consumidores principais sãoprovidos de válvulas de contrapressão (não mostrado) paraevitar a perda de água através de um elemento consumidorprincipal, tal como, um gerador, no caso de perda depressão em um dos tubos de comunicação de distribuição.
O sistema de água de incêndio é provido de águade incêndio proveniente de dois tubos de comunicação dedistribuição (7) separados em linhas (16), de modo aproporcionar um sistema de condição em excesso, que sejacapaz de liberar água de incêndio, mesmo que um dos tubosde comunicação de distribuição (7) ou um dos tubosascendentes (6) ou uma das estações de bombeamento (2)sejam danificadas.
Em uma situação de emergência, em que o sistemade água de incêndio deva ser ativado, as válvulas deseccionamento (9) que controlam as linhas de distribuiçãopara os consumidores de utilidades são fechadas e as bombascontinuam sua operação com prioridade para o sistema deágua de incêndio e para os elementos consumidoresprincipais. A água do mar de emergência para procedimentosde perfuração pode ser suprida a partir de tubos decomunicação de distribuição, através de desvios comorifícios (não mostrado).
O princípio da condição de excesso do projetogarante uma adequada capacidade de água de incêndio e deágua do mar, mesmo após danos causados em quaisquer dasbombas, estações de bombeamento ou tubos de comunicação dedistribuição. As duas bombas nas estações de bombeamentopodem também ser operadas com uma reduzida capacidadedurante uma operação normal. Alternativamente, duas bombaspodem ser operadas a 100% da capacidade nominal, enquantoas outras duas se encontram no modo de reserva ouemergência. A bomba reserva de água de incêndio dá partidaapós ser exigida, por exemplo, se a pressão cair nos tubosde comunicação de distribuição. A maioria das falhas dasbombas, portanto, será descoberta durante uma operaçãonormal. Além disso, a partida das bombas em situações deemergência, em que as bombas podem falhar na partida, éevitada. Além disso, as bombas podem ser testadas com cargaalta ou total, alternando entre as bombas durante umaoperação normal e/ou durante especiais procedimentos detestes. Para uma única falha (ruptura da abertura deadmissão ou da linha de distribuição disposta à estibordo)todos os usuários principais serão supridos com água dosistema de distribuição alternativo proveniente do ladooposto. Conseqüentemente, o presente projeto proporciona umsistema combinado de condição excessiva de água do mar eágua de incêndio e evita a necessidade de um sistemaseparado de água do mar em excesso, o que adiciona custo,peso e complexidade para uma embarcação ou plataforma.
Entretanto, é importante que os tubos decomunicação de distribuição sejam direcionados e/ouprotegidos, de modo a evitar danos a ambos os tubos decomunicação de distribuição devido a um acidente comum;como, tipicamente, fogo, explosão ou impacto mecânico.
É também vantajoso que as bombas sejamcontinuamente operadas, de modo que sejam evitadosproblemas de partida de bombas de água de incêndio emsituações de emergência. Além disso, o sistema de drenageme de martelamento hidráulico são evitados na medida em queo sistema de água de incêndio é sempre pressurizado e estásempre pronto para uma necessidade. Como os tubos decomunicação de suprimento são comuns para ambos os sistemasde água do mar e água de incêndio, o fluxo contínuo nostubos de comunicação de distribuição irá aumentar aproteção ao congelamento.
Como uma medida de proteção contra incrustações,se adiciona hipoclorito ao sistema de água do mar e de águade incêndio. Um sistema combinado, conforme ilustrado napresente descrição, torna possível reduzir o número depontos de injeção e, ao mesmo tempo, melhorar o controleda injeção, na medida em que o hipoclorito é injetadodentro das bombas de operação. As bombas no modo de reservaou emergência são purgadas com uma solução de hipoclorito.
Exemplo
Um exemplo de um sistema combinado de água do mare água de incêndio para uma plataforma offshore foiprojetado. 0 ciclo de trabalho de projeto para o sistema deágua do mar foi de 2 800 m3/h, para resfriamento degeradores/thrusters, resfriamento do sistema de utilidades,resfriamento do sistema de perfuração, diversasutilizações, produção de água fresca e HVAC. 0 ciclo detrabalho de projeto para o sistema de água de incêndio foide 2370 m3/h, dos quais 1200 m3/h se destinam para 8monitores que cobrem o piso da área de perfuração e orestante para resfriamento de geradores e thrusters e pararesfriamento de procedimentos de perfuração, para umdesligamento seguro de emergência.
As duas estações de bombeamento, uma na porta deadmissão e a outra no lado disposto à estibordo, ambascompreendem duas bombas idênticas, cada uma tendo umacapacidade de 1400 m3/h, a uma pressão diferencial de 12bar, de modo a proporcionar uma pressão de 9 bar no convésprincipal.
Durante uma operação normal, isto é, paraprovisão de água do mar aos elementos consumidores, cadaestação de bombeamento possui a capacidade de liberar oconsumo total. A operação das bombas com 50% de capacidadenominal, proporciona, assim, 50% do consumo proveniente decada estação de bombeamento. No caso de uma falha de umadas estações de bombeamento, a outra estação de bombeamentopode aumentar sua carga para 100% e prover a águanecessária para operação normal.
Durante uma operação normal, o sistema de água domar é o mesmo que um sistema de reserva para água deincêndio. Como o ciclo de trabalho de projeto para osistema de água de incêndio é de 2700 m3/h, as bombas emcada estação de bombeamento, durante operação normal,operam a 60% do ciclo de trabalho de projeto para o sistemade água de incêndio.
Confiabilidade do Sistema
Os testes realizados em determinações dedisponibilidade do sistema para esses sistemas indicam quea solução proporciona uma disponibilidade igual ou mesmomelhor para o sistema de água de incêndio, se comparado comos sistemas de acordo com o estado da técnica.
Existem alguns aspectos fundamentais que devemser considerados para um sistema combinado. As válvulas deseccionamento (9) para desligamento do suprimento de águado mar para consumo de utilidades são consideradas comocríticas. A água do mar disponível é para descarga/misturade lamas/produção de água fresca, sendo suprida através deum separado tubo de comunicação de distribuição, com umaválvula de bloqueio atuada, com opcional desvio parausuários de perfuração de emergência. Para reduzir aprobabilidade de falha e executar um mínimo seccionamento,essa(s) válvula(s) devem ser configuradas com sinais dealta confiabilidade do nó de F&G/ESD e adicional "fiorígido" em excesso de sistemas CAP/ou outros sistemas, ecom diversas solenóides, devendo ser de um tipo de altaconfiabilidade ou, opcionalmente, duas ou mais válvulasconectadas em série, de modo a aumentar a confiabilidadepara desligamento da linha. A indisponibilidade deseccionamento é então esperada de ser compensada pelasvantagens da operação contínua do sistema (não necessáriopara partida das bombas/energização, uma vez que as bombasjá estão em processamento). Os detalhes com relação aosrequisitos de seccionamento (desconsiderando as válvulas,as solenóides e elementos lógicos, etc.) não são aindareferenciados e não são críticos para a invenção.
Para escolha da(s) válvula(s) de seccionamento, aexperiência provou que o uso de válvulas do tipo de altaconfiabilidade, não se limita apenas à alta confiabilidade,mas, também, proporcionam um rápido fechamento com baixosefeitos de martelamento hidráulico.

Claims (7)

1. Sistema combinado de água do mar e água deincêndio, caracterizado pelo fato de que o sistemacompreende duas ou mais estações de bombeamento (2), cadaestação de bombeamento compreendendo duas ou mais bombas(3), em que cada estação de bombeamento (2) é conectada aum tubo de comunicação de distribuição separado (7), paradistribuição de água do mar e água de incêndio, em que oselementos consumidores principais, tais como, dispositivosde resfriamento de geradores, dispositivos de resfriamentode thrusters (propulsores de orientação) e monitores deágua de incêndio são conectados a dois ou mais tubos decomunicação de distribuição separados (7) e os elementosconsumidores não-principais são conectados a um dos tubosde comunicação de distribuição (7).
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o sistema compreende duasestações de bombeamento (2) e onde cada estação debombeamento (2) e tubo de comunicação de distribuiçãoconectado possuem capacidade igual ou maior que o ciclo detrabalho projetado para os elementos consumidoresprincipais, incluindo a água de incêndio.
3. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 ou-2, caracterizado pelo fato de que os elementos consumidoresnão-principais podem ser desconectados dos tubos decomunicação de distribuição por meio de válvulas deseccionamento (9) em uma situação de emergência, dandoprioridade para os elementos consumidores principais deágua de incêndio e água do mar.
4. Sistema, de acordo com quaisquer dasreivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de queválvulas de contrapressão impedem a água de retornar de umelemento consumidor principal de água do mar e água deincêndio, após queda de pressão em um dos tubos decomunicação de distribuição.
5. Sistema, de acordo com as reivindicações 3 ou-4, caracterizado pelo fato de que as ditas válvulas deseccionamento (9) são válvulas do tipo de altaconfiabilidade.
6.
Sistema, de acordo com uma ou mais dasreivindicações 1-5, caracterizado pelo fato de que cadabomba (3) em cada estação de bombeamento (2) é conectada aum tubo ascendente comum (6), o qual leva ao correspondentetubo de comunicação de distribuição (7).
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