Submitted by Thalita Cristine Landeira Portela Faro (thalita.faro@fgv.br) on 2011-05-23T17:44:13Z No. of bitstreams: 1 000305405.pdf: 10613003 bytes, checksum: 72fc4ffb335a59fe71b4a5665c89892a (MD5) / Approved for entry into archive by Thalita Cristine Landeira Portela Faro(thalita.faro@fgv.br) on 2011-05-23T17:44:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 000305405.pdf: 10613003 bytes, checksum: 72fc4ffb335a59fe71b4a5665c89892a (MD5) / Approved for entry into archive by Thalita Cristine Landeira Portela Faro(thalita.faro@fgv.br) on 2011-05-23T17:45:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 000305405.pdf: 10613003 bytes, checksum: 72fc4ffb335a59fe71b4a5665c89892a (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-23T17:46:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000305405.pdf: 10613003 bytes, checksum: 72fc4ffb335a59fe71b4a5665c89892a (MD5) Previous issue date: 2001 / The current evolution process of the Brazilian oil industry inntiated with the New Oil Law Law Nr. 9.478 of August 6Ü1, 1997 and the domestic market opening expected for 2001, will bring some changes in the national petroleum chain. These modifícations shall come as result of the competition increase both from new players comming into this sector and by the dispute between the domestic products against the imported ones as well, shaping new competitive scenario in the petroleum products market. Therefore, import and export of oil and productus by new players in association with their transportation and the use of the existent storage and transport infra-structure are issues that must be analysed through the regulations point of view. Within this ongoing process, the levei of regulation is essential once legal markets structured for competition demand set of preestablished rules and completely deregulated economies may create heavy disparities to society. The purpose of this dissertation is to analyse the main criticai administrative and economic factors in the petroleum and produtcts transportation sector, which shall be considered in the opening of this activity to new players, in order to achieve an effective Vil transition into market oriented economy, within the new model of the State acting as Regulator. It is an explanatory research as indicates the criticai factors and also exploratory since it regards fíeld offering little knowledge and available experience in Brazil, as well as documentary and bibliographical study, since it is based on laws, decrees, ordinances, documentation of public institutions, books, articles etc. The investigation process consist on the search of the historical evolution of this sector until nowadays, the study of the current applicable regulation, the fundamentais of the regulation theory and the international experience, description of the current domestic petroleum and products transportation sector focusing in the maritime and pipeline transportation, while making criticai analysis of the sector based on the Law Nr.9.478/97 and the market opening. The study identifies criticai factors which allow the conditions for competition oriented market, i.e. supply, demand, service accessibility by the society, quality and safety, price information, usage of products and services and proper State control. These factors are associated with information access, tariffs regulation, the control of entry and exit, rendered services quality control and the introduction of tansition period from a controlled system to competive maket. / Em decorrência do atual processo de transformação da indústria do petróleo no Brasil, iniciado com base na Nova Lei do Petróleo - Lei n° 9.478, de 6 de agosto de 1997, assim como da respectiva abertura do mercado nacional, que poderá se consolidar a partir do ano 2001, são esperadas mudanças na estrutura da cadeia petrolífera brasileira. Tais modificações deverão ser causadas pelo aumento da concorrência, como conseqüência da entrada de novos agentes no setor, bem como entre o produto nacional e o importado, caracterizando um novo cenário de cunho competitivo no mercado de derivados de petróleo. Desta forma, a importação e exportação de petróleo e seus derivados por novos agentes, associado com a movimentação destes produtos e a utilização da infra-estrutura existente para transporte e armazenagem, são questões que merecem análises e considerações, sob a ótica da regulação. Dentro deste processo em curso, é fundamental a avaliação do grau da regulação, uma vez que os mercados legais, estruturados para a competição, atuam dentro de um contexto de regras preestabelecidas e que economias de mercado totalmente desregulamentadas podem acarretar sérias desigualdades para a sociedade. Esta dissertação tem por objetivo analisar quais são os principais fatores críticos, de cunho administrativo e econômico, que devem ser considerados na abertura do setor de transporte de petróleo e seus derivados a outros agentes, de modo a se obter uma efetiva transição para uma economia orientada pelo mercado, dentro do novo modelo de Estado Regulador. Trata-se de uma pesquisa explicativa, por explicitar tais fatores críticos, assim como exploratória, pois é realizada em área onde existe pouco conhecimento e experiência disponível no País, bem como bibliográfica e documental, uma vez que se apoia na consulta a leis, decretos, portarias, documentos de órgãos públicos, livros, artigos etc. O processo de investigação consiste no levantamento da evolução histórica do setor, até o momento atual, na pesquisa da legislação e regulamentação em vigor, dos princípios da teoria da regulação e da experiência internacional, na análise descritiva do setor de transportes nacional, limitando-se ao transporte marítimo e dutoviário de petróleo e derivados, efetuando uma análise crítica do setor frente à Lei 9.478/97 e a abertura do mercado. O estudo identifica os fatores críticos que permitem criar as condições para o estabelecimento de um mercado orientado pela competição, ou seja, a existência de elementos básicos como oferta, demanda, acessibilidade aos serviços pela sociedade, qualidade e segurança, informação sobre preço e utilização dos produtos ou serviços e adequada fiscalização pelo Estado. Tais fatores estão associados ao acesso a informações, ao controle de tarifas, ao estabelecimento de condições de entrada e saída do mercado, ao controle da qualidade dos serviços prestados e à criação de um ambiente de transição de um regime controlado para um regime de mercado competitivo.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Andrielle Gomes (andriellemacedo@bce.unb.br) on 2015-07-07T19:28:34Z No. of bitstreams: 1 2014_WalterMauricioRojasSolarte.pdf: 5680016 bytes, checksum: 367760478ecceb0979f538a0df54d545 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-07-14T12:11:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_WalterMauricioRojasSolarte.pdf: 5680016 bytes, checksum: 367760478ecceb0979f538a0df54d545 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-14T12:11:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_WalterMauricioRojasSolarte.pdf: 5680016 bytes, checksum: 367760478ecceb0979f538a0df54d545 (MD5) / O Brasil vem se tornando um grande explorador e produtor de petróleo no mundo e suas indústrias precisam oferecer serviços de forma segura e competitiva. Portanto, aperfeiçoar os serviços de transporte do petróleo parece ser uma prioridade. A condução do petróleo pode ser realizada por dutovias chamadas ―risers‖ que devem ser projetados para transportar petróleo e desta forma suportar as tensões geradas pelo peso do óleo e da tubulação, pressão interna e externa, correntes marítimas, dilatação térmica e empuxos de compressão, entre outras cargas. O problema é complexo e deve ser estudado por partes. Esta pesquisa tangencia apenas uma parte pequena deste problema. Em geral, os risers são tubulações longas e grande parte deles repousa sobre um solo marinho irregular com topografia variável e, dessa forma, alguns segmentos de tubulação apresentam-se em vãos livres. A necessidade de aumentar a temperatura do óleo para facilitar o fluxo do óleo pelo riser durante a operação de bombeamento para o transporte do óleo pode produzir compressão no riser por dilatação térmica. Devido a excentricidade, a compressão axial também gera flexão. Entre outras situações de carga, no vão livre, a iteração das tensões geradas por recalques diferenciais, peso próprio e forças axiais de compressão podem levar os risers ao colapso. O objetivo deste trabalho é desenvolver ensaios experimentais básicos usando protótipos de risers, realizar modelagens numéricas e encontrar formulações matemáticas simples visando determinar a máxima capacidade de compressão axial e de momento fletor que os risers podem suportar sob condições específicas de carga. Os resultados experimentais são comparados com resultados obtidos por modelagens numéricas e de formulações analíticas. Um estudo comparativo dos vários métodos aqui usados para a determinação aproximada da carga de colapso de risers é também apresentado nesta pesquisa. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Brazil is becoming an important explorer and producer of petroleum in the world and their industries need to provide safe and competitive services. Therefore, improving oil transportation services in Brazil seems to be a priority. The transportation of oil can be done by pipelines called "risers" which should be designed to carry out oil, and thus bear stresses due to oil and pipe weight, internal and external pressures, ocean currents, thermal expansions, and compressive thrusts, among other loads. The problem is complex and must be studied by parts. This research touches only a small part of this problem. In general, risers are long pipes and most of them lay down on irregular seabed with variable topography and some pipe segments are in large freespans. The need to increase the oil temperature to enable proper oil flow across the riser during the pumping operation for the oil transportation may produce compressive thrust on the riser due to thermal deformation. Due to pipeline eccentricity, the compressive thrust also generates bending. Among other load situations, in the freespan, the interaction of stress generated by differential settlements, own weight and compression axial forces can lead risers to collapse. The objective of this work is to develop basic experimental tests using pipe prototypes, undertake numerical analyses and find simplified mathematical formulations to determine the maximum axial compression and bending moment capacities that risers can withstand under specific loading conditions. The experimental results are compared with results obtained by numerical modeling and analytical formulations. A comparative study of various methods used herein for the approximate determination of the collapse load of riser is also presented in this research.

Orientador: Paulina Setti Riedel / Coorientador: João Carlos Carvalho Milanelli / Banca: Cenira Maria Lupinacci da Cunha / Banca: José Eduardo Zaine / Banca: Eduardo Ayres Yassuda / Banca: Cristina Maria Bentz / Resumo: Concebida como parte dos planos individuais de emergência em caso de acidentes envolvendo derramamento de óleo, a Carta de Sensibilidade Ambiental para Derrames de Óleo (Carta SAO) constitui elemento norteador ao planejamento de ações de contingência. Por não possuir uma metodologia ao mapeamento da sensibilidade, os espaços ambientais adjacentes às rodovias se destacam como importantes áreas piloto para estudos de sensibilidade a derrames de óleo em ambientes terrestres, uma vez que a rodovia é um dos modais mais utilizados atualmente para o transporte de derivados de petróleo. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo propor uma metodologia para a elaboração de uma carta de sensibilidade ambiental a derrames de óleo nos espaços adjacentes às rodovias, apoiada em soluções geotecnológicas, aplicando a cinco áreas piloto, localizadas na Estrada dos Tamoios (SP-099). Foram utilizadas técnicas de fotointerpretação e geoprocessamento (compartimentação fisiográfica, modelo digital do terreno, geoestatística e mapeamento da cobertura vegetal e uso do solo), saídas de campo (ajustes nos produtos cartográficos e levantamento socioeconômico) e pesquisas bibliográficas (compilação de espécies faunísticas). Três elementos foram adotados para a composição das Cartas SAO: índices de sensibilidade, recursos faunísticos e mosaico socioeconômico. Baseado no sistema de Índice de Sensibilidade Ambiental (ISA) da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), um sistema com dez classes foi composto, denominado Índice de Sensibilidade Terrestre (IST), observando as seguintes variáveis: declividade, textura e profundidade do perfil de alteração, profundidade do nível d'água (NA) e permeabilidade relativa. Nas Cartas SAO, foi adicionado o mapeamento da cobertura da... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Designed as part of individual emergency plans in case of accidents involving oil spills, the Environmental Sensitivity Map for Oil Spills is a key element to guide contingency planning. Because there is no sensitivity mapping method, the environmental spaces adjacent to the road are important as pilot areas for studies of oil spills in terrestrial environments, since the highway is one of the most widely used modes for carrying petroleum products. In this context, the objective of the present study was to propose a methodology for preparing an environmental sensitivity map for oil spills in areas adjacent to highways, supported by geotechnological solutions, applied in five pilot areas, located on the Tamoios Highway (SP- 099). The following were used: photointerpretation and GIS techniques (physiographic subdivision, digital terrain model, geostatistics, and mapping of land cover and land use), field trips (adjustments in social and economic survey and cartographic products) and bibliographic (compilation of animal species). Three elements were adopted for the composition of the Environmental Sensitivity Map for Oil Spills: sensitivity index, wildlife resources and social and economic mosaic. Based on the Environmental Sensitivity Index (ESI) of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), a ten-class system was elaborated, called the Terrestrial Sensitivity Index (STI), with the following variables: slope, soil texture and depth, water level depth (WLD) and relative permeability. In the Environmental Sensitivity Map for Oil Spills, mapping was added of theland cover and environmental sensitivity to oil of river environments present in the pilot areas. We identified about 600 animal species, belonging to six groups (Terrestrial Invertebrates, Mammals, Reptiles, Amphibians, Birds and Fish). The social and economic mosaic identified... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O escoamento bifásico em golfadas está presente em diversos processos industriais, entre eles a produção e transporte do petróleo. Ele se caracteriza pelo escoamento de um pistão de líquido com grande quantidade de movimento seguido por uma bolha de gás compressível. A repetição destas estruturas ocorre de forma intermitente. Nas últimas décadas, surgiram alguns modelos para a simulação deste tipo de escoamento, como os modelos eulerianos de dois fluidos e drift flux, e lagrangeano de seguimento de pistões (slug tracking). Com base no trabalho de Renault (2007), uma metodologia lagrangeana foi desenvolvida para monitorar e acompanhar o processo de iniciação do escoamento em golfadas em tubulações horizontais e levemente inclinadas de modo autônomo. Partindo-se do modelo de dois fluidos com aproximação unidimensional, as equações de conservação de massa e balanço de quantidade de movimento foram simplificadas. O sistema de equações resultante para o domínio de gás foi discretizado utilizando-se o método de diferenças finitas e resolvido através do algoritmo TDMA. O movimento do líquido sob as bolhas foi modelado de modo semelhante às equações de águas rasas (shallow water equations). Um programa computacional na linguagem Intel Visual Fortran foi desenvolvido para simular o processo de iniciação do escoamento em golfadas, a partir do escoamento estratificado líquido-gás. O crescimento das ondas na interface líquido-gás foi monitorado numericamente, assim como os pistões de líquido que se formaram em decorrência do crescimento das ondas. Foram realizadas simulações numéricas, para diferentes condições de vazão de líquido-gás, com a finalidade de avaliar a capacidade do modelo de gerar pistões. Para a validação dos resultados numéricos, foram realizadas medidas experimentais na bancada de escoamento bifásico existente no NUEM/UTFPR. Os dados foram obtidos utilizando-se sensores resistivos. Foi verificada uma forte dependência dos resultados do modelo em relação à malha. Devido a isto, foi proposto um critério para limitar o refinamento máximo da malha. Uma análise linear levou a conclusão que o modelo apresenta maiores taxas de crescimento de onda em relação ao modelo de dois fluidos. Os resultados numéricos mostraram boa concordância com os dados experimentais, porém apresentam melhor desempenho quando próximos à região onde o modelo se encontra mal posto numericamente. / Many industrial processes like crude oil transportation in pipelines operate on two-phase flow regime, especially in slug flow pattern. Slug flows are characterized by the intermittent succession of liquid slugs having a large momentum, followed by long bubbles of compressible gas. This kind of flow has been a topic of research over the last decades; however, few mathematical models for this complex flow can be found in the literature. Among those, one might mention the Eulerian two-fluid and drift flux, and the Lagrangian slug-tracking. Based on the work of Renault (2007), this work presents a Lagrangian methodology to capture the process of slug initiation for horizontal and near horizontal pipes. Starting from one dimensional two-fluid model, the equations of momentum and mass conservation were simplified. The motion generated by the dynamic pressure of the gas was decoupled from the slow movement of the liquid film. The resulting system of equations for the gas phase was discretized using the finite difference method and solved with the tri-diagonal matrix algorithm (TDMA). The liquid motion in the bubbles was then modeled by a modified version of shallow water equations. A software using Intel Visual Fortran language to simulate the process of slug initiation in a gas-liquid stratified flow was developed. Wave growth in the liquid-gas interface was numerically monitored until one of those waves reached the top of the pipe to form a slug. Numerical simulations were performed for different gas-liquid flow conditions, in order to evaluate the ability of the model to generate slugs. Experimental data to validate the code were gathered at the experimental facility of NUEM/UTFPR. The data were acquired using two-wire resistive sensors. The numerical results showed to be strongly dependent on mesh size. Because of this, a limiting criterion for the mesh size was developed. The linear analysis showed higher wave growth rate to this model than the two-fluid model. The results showed consistency when compared to the experimental data, especially in the neighborhoods of the region where the model is ill-posed.

Doctor en Sistemas de Ingeniería / This thesis is compused by two research projects developed at Empresa Nacional del petroleo, ENAP. In the first part of this thesis we present an optimization framework for determining the optimal schedule for a fleet of tankers delivering refined petroleum products for ENAP, a state-owned company in Chile. The scheduling process addresses the distribution task of satisfying the demand for multiple products to multiple clients while minimizing the overall cost. These clients have different storage capacities and are located near ports along the coast. The optimization model is an exact one, based on defining each leg of each trip for each tanker. It was however a very large scale MIP model unsolvable using a commercial code (Node Model). We generated an approximate model based on a set of feasible routes for each tanker. This model make the problem more tractable and provides good feasible solutions (Routes model). The best solution is used as a hot start for the original Node Model, allowing its solution with very low residual gaps in moderate computer times. This two-step approach was implemented and has been used at ENAP since 2015. A graphical user interface provides a friendly format for the schedulers. The new system replaces the manual process that was used in the past. It has been a milestone change at ENAP and it is currently saving 8-9% of the total operational cost for the maritime distribution system. In the second part of this work we describe the creation, development, implementation and impact of a system optimizing the distribution of petroleum products by pipeline at ENAP. Scheduling used to be done by hand, based on experience and on the need to satisfy physical constraints in the pipeline, supply constraints in and out of the refinery and demand constraints from clients. The complexity of the problem and the need to cut down on operating costs suggested turning to optimization, specifically integer programming. The positive results of the project owe a lot to the constant interaction between schedulers, deciders, and the optimization team, and to the insights provided by the schedulers that allowed to limit the model's complexity. The resulting system is easy to use for schedulers thanks to a graphical user interface (GUI), and its solution requires little computer time. It is used once a month for planning the next month operations and negotiating delivery dates and amounts with the clients based on the solution suggested by the model. Operating cost savings are of the order of 10%. The system has also been used to evaluate an alternative distribution approach. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Conicyt, Programa de Atracción e Inserción de Capital Humano Avanzado, 7813110023

Este trabalho desenvolve uma estrutura de otimização que auxilia a tarefa de escalonamento das atividades de transporte de derivados de petróleo em uma rede de dutos. A malha dutoviária em estudo é utilizada para o transporte de derivados leves de petróleo com alto valor agregrado, sendo composta por 9 áreas (3 refinarias, 1 porto e 5 terminais). dentro deste cenário, a busca por resultados práticos considerando uma carga computacional aceitável torna-se um grande desafio. A abordagem adotada baseia-se na decomposição do problema, onde é investigada a aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (Mixed Integer Linear Programming - MILP) com domínio de tempo contínuo para determinar o escalonamento das operações de curto-prazo da rede de dutos. Em função da abordagem hierárquica proposta, a etapa de ordenação da lista de bateladas utilizada na fase de temporização foi inicialmente desenvolvida através de heur´siticas construtivas que falham em situações particulares. Neste sentido, o problema de ordenação é reformulado através do emprego de estruturas de alto nível presentes em técnicas de programação lógica por restrições (Constraint Logic Programming - CLP). Na forma como é apresentada, a estrutura desenvolvida vem sendo extensivamente testada em cenários reais envolvendo mais de 100 bateladas para o horizonte de aproximadamente um mês. A partir desta ferramenta, novas programações de curto-prazo serão propostas, programações existentes serão validadas e informações de diagnóstico da rede serão obtidas de forma a auxiliar o processo de tomada de decisão operacional. / This work addresses an optimisation structure to support the operational decision-making of scheduling activities in a real world pipeline network. The used scenario to transport petroleum derivaties involves 9 areas (3 refineries, 1 harbour, and 5 distribution centres). Thus, the computational burden for determining a short-term scheduling within the considered scenario is a relevant issue. A decomposition approach is proposed to address such real-world problem. A continuous-time mixed integer linear programming model (MILP) is studied and used to determine the operational short-term scheduling. In this context of multilevel hierarchical structure, sequencing of activities are carried out by a heuristic algorithm which can fail for some particular cases. Thus, we propose to reformulate the sequencing problem by using high-level constructs of Constraint Logic Programming (CLP). The optimisation structure has been extensively tested in typical operational scenarios which, involve in general more than 100 batches. The scheduling horizon is considered to be about 1 month. Many insights have been derived from the obtained solutions, and the proposed approach can support the decision-making process.

Este trabalho desenvolve uma estrutura de otimização que auxilia a tarefa de escalonamento das atividades de transporte de derivados de petróleo em uma rede de dutos. A malha dutoviária em estudo é utilizada para o transporte de derivados leves de petróleo com alto valor agregrado, sendo composta por 9 áreas (3 refinarias, 1 porto e 5 terminais). dentro deste cenário, a busca por resultados práticos considerando uma carga computacional aceitável torna-se um grande desafio. A abordagem adotada baseia-se na decomposição do problema, onde é investigada a aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (Mixed Integer Linear Programming - MILP) com domínio de tempo contínuo para determinar o escalonamento das operações de curto-prazo da rede de dutos. Em função da abordagem hierárquica proposta, a etapa de ordenação da lista de bateladas utilizada na fase de temporização foi inicialmente desenvolvida através de heur´siticas construtivas que falham em situações particulares. Neste sentido, o problema de ordenação é reformulado através do emprego de estruturas de alto nível presentes em técnicas de programação lógica por restrições (Constraint Logic Programming - CLP). Na forma como é apresentada, a estrutura desenvolvida vem sendo extensivamente testada em cenários reais envolvendo mais de 100 bateladas para o horizonte de aproximadamente um mês. A partir desta ferramenta, novas programações de curto-prazo serão propostas, programações existentes serão validadas e informações de diagnóstico da rede serão obtidas de forma a auxiliar o processo de tomada de decisão operacional. / This work addresses an optimisation structure to support the operational decision-making of scheduling activities in a real world pipeline network. The used scenario to transport petroleum derivaties involves 9 areas (3 refineries, 1 harbour, and 5 distribution centres). Thus, the computational burden for determining a short-term scheduling within the considered scenario is a relevant issue. A decomposition approach is proposed to address such real-world problem. A continuous-time mixed integer linear programming model (MILP) is studied and used to determine the operational short-term scheduling. In this context of multilevel hierarchical structure, sequencing of activities are carried out by a heuristic algorithm which can fail for some particular cases. Thus, we propose to reformulate the sequencing problem by using high-level constructs of Constraint Logic Programming (CLP). The optimisation structure has been extensively tested in typical operational scenarios which, involve in general more than 100 batches. The scheduling horizon is considered to be about 1 month. Many insights have been derived from the obtained solutions, and the proposed approach can support the decision-making process.

Submitted by Jesiel Ferreira Gomes (jesielgomes@ufcg.edu.br) on 2018-04-20T20:05:55Z No. of bitstreams: 1 Paulo Aliberto Barros PUCU – TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 1544520 bytes, checksum: 9f0c94dbee5a50446ebe3c2ab8e538a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T20:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Aliberto Barros PUCU – TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 1544520 bytes, checksum: 9f0c94dbee5a50446ebe3c2ab8e538a5 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / O Brasil possui atualmente 115 plataformas de petróleo, sendo 79 fixas e 34 flutuantes, com capacidade de produção de 2,1 milhões de barris diários de petróleo. Diante desta produção torna-se necessária uma estratégia eficiente para a distribuição deste petróleo para as refinarias, onde será processado e refinado. O petróleo proveniente das plataformas é transportado para as refinarias através de navios ou dutos, sendo que grande parte do custo operacional de produção é devido ao seu transporte. Por este motivo a minimização do custo de transporte é extremamente importante. Este trabalho tem por objetivo, utilizando a técnica de programação matemática (Programação Linear Inteira Mista – PLIM), reduzir os custos decorrentes do sistema de transporte. O modelo consiste em uma frota heterogênea de navios, os quais apresentam compartimentos que só podem ser ocupados por um único tipo de produto em cada viagem. Inicialmente são geradas todas as possíveis rotas e, posteriormente, selecionados os navios, associados às respectivas rotas, de forma a atender as demandas das refinarias e a necessidade de retirada de petróleo dos tanques de armazenamento das plataformas. Para a implementação do modelo foi utilizado o software GAMS (General Algebraic Modeling System), juntamente com os solveres de otimização CPLEX e BONMIN. / Currently, Brazil has 115 petroleum platforms, been 79 fixed and 34 floating, with daily production capacity of 2.1 million barrels of oil. Given this production is necessary a strategy for the efficient distribution of oil to refineries, where it will be processed and refined. Oil from the platforms is transported to refineries through pipelines or ships, with much of the operational cost of production is due to transport. For this reason the minimization of the cost of transport is extremely important. This work has for objective, using the technique of mathematical programming (linear mixed integer programming - LMIP), reduce costs arising from transport system. The model consists of a heterogeneous fleet of ships, which have compartments that can only be occupied by a single type of product on each trip. Initially are generated all possible routes and then selected the vessels, associated with their routes in order to attend the demand of refineries and the need for removal of oil in the storage tanks of the platforms. For the implementation of the model was used the software GAMS (General Algebraic Modeling System), together with the solveres of CPLEX and BONMIN optimization. The results were satisfactory.

CAPES; ANP / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de estruturas de otimização para auxílio na tomada de decisão de atividades de planejamento e scheduling em dutos. Dois problemas são estudados: (i) O primeiro sistema envolve um duto que interliga uma refinaria até um parque de tancagem operando o transporte de diversos produtos. Visto que a resolução de todo o problema em um único modelo de otimização tornou-se inviável devido a complexidade computacional, uma abordagem de solução alternativa é proposta para a obtenção do scheduling do duto, utilizando apenas modelos PLIM (Programação Linear Inteira Mista). O primeiro modelo proposto obtém a sequência de envio dos produtos e seus respectivos volumes. Fixando-se essas variáveis, o segundo modelo PLIM, já presente na literatura, é capaz de obter o scheduling final do duto em poucos segundos. Além disso, a qualidade da solução obtida através do sequenciamento PLIM mostrou-se superior ao sequenciamento heurístico previamente apresentado na literatura; (ii) O segundo sistema é composto por uma rede com 30 dutos que interliga diversas áreas incluindo 4 refinarias, 2 terminais portuários, 2 clientes finais e 6 terminais de distribuição que recebem ou enviam diversos produtos derivados de petróleo. A rede em estudo possui características particulares que devem ser tratadas como, por exemplo, restrições locais, pulmão, reversão de fluxo, horossazonalidade e troca de turno dos operadores. Além disso, os dutos são compartilhados por diferentes produtos que utilizam rotas distintas. Dessa forma, paradas de bombeio devem ser avaliadas. Considerando-se que a complexidade da rede de dutos é sensivelmente maior que a realização do scheduling de um único duto, a decomposição desse problema se torna imprescindível. Detalhes do scheduling da rede devem ser obtidos, incluindo sequência de bombeamento em cada nó, volume das bateladas, restrições de tancagem e distribuição no tempo, sempre respeitando uma série de restrições operacionais. Dessa forma, a carga computacional para a determinação de um scheduling de curto prazo (short-term scheduling) com o cenário considerado é relevante. São propostos três modelos PLIM para esse problema: modelo de planejamento, modelo de alocação e sequenciamento e, finalmente, o modelo de temporização. A saída de um modelo PLIM é utilizada como entrada para outras estruturas e/ou modelos PLIM que são utilizados de forma hierárquica para a obtenção da solução desejada. Muitas análises foram realizadas por intermédio das soluções obtidas, que são apresentadas em tempo computacionalmente reduzido para cenários da indústria petrolífera. / This work addresses the problem of developing optimization structurres to aid the operational decision-making of planning and scheduling activities in real-world pipelines. Two problems are studed: (i) The first one contemplates a pipeline connecting a refinery and a depot. The pipeline transports various products. An alternative solution approach is proposed to obtain the pipeline scheduling, using only MILP (Mixed Integer Linear Programming) models. Since the resolution of the entire problem in a unique optimization model became too hard due to the high computational complexity, the problem decomposition is developed. The first proposed model provides the punping product-sequence and its volume, respectively. Fixing these variables, the MILP model is able to obtain the final scheduling of the pipeline in few seconds. The quality of the solution obtained by the MILP sequencing model is better than a previous heuristic sequencing published. (ii) The second system is composed by a network with 30 pipelins that connect different areas including 4 refineries, 2 harbors, 2 final clients, and 6 distribution terminals. They receive or send many oil derivatives. The studied pipeline network has particular features to be processed as, for instance, local constraints, surge tank operation, flow reverse operational, seasonal costs, and work shifts. Also, the pipelines are shared by different products that use different routes. In this way, pumping stoppages should be evaluated. Considering that the pipeline network complexity is higher than the unique pipeline scheduling procedure, the problem decomposition becomes essential. Scheduling details must be given, including pumping sequence in each node, volume of batches, tankage constraints and timing issues, while always respecting a series of operational constraints. Moreover, the computacional burden to determine a a short-term scheduling for the considered scenario is a difficult task. Three MILP models are proposed to address this problem: planning model, allocation and sequencing model and,finally, the timing model. The output of a model is used as input to other structures and/or MILP models. These models are managed in a hierarchical manner to obtain the desired solution. Many insights have been derived from the obtained solutions, which are given in a reduced computational time for oil industrial-size scenarios.

CAPES; ANP / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de estruturas de otimização para auxílio na tomada de decisão de atividades de planejamento e scheduling em dutos. Dois problemas são estudados: (i) O primeiro sistema envolve um duto que interliga uma refinaria até um parque de tancagem operando o transporte de diversos produtos. Visto que a resolução de todo o problema em um único modelo de otimização tornou-se inviável devido a complexidade computacional, uma abordagem de solução alternativa é proposta para a obtenção do scheduling do duto, utilizando apenas modelos PLIM (Programação Linear Inteira Mista). O primeiro modelo proposto obtém a sequência de envio dos produtos e seus respectivos volumes. Fixando-se essas variáveis, o segundo modelo PLIM, já presente na literatura, é capaz de obter o scheduling final do duto em poucos segundos. Além disso, a qualidade da solução obtida através do sequenciamento PLIM mostrou-se superior ao sequenciamento heurístico previamente apresentado na literatura; (ii) O segundo sistema é composto por uma rede com 30 dutos que interliga diversas áreas incluindo 4 refinarias, 2 terminais portuários, 2 clientes finais e 6 terminais de distribuição que recebem ou enviam diversos produtos derivados de petróleo. A rede em estudo possui características particulares que devem ser tratadas como, por exemplo, restrições locais, pulmão, reversão de fluxo, horossazonalidade e troca de turno dos operadores. Além disso, os dutos são compartilhados por diferentes produtos que utilizam rotas distintas. Dessa forma, paradas de bombeio devem ser avaliadas. Considerando-se que a complexidade da rede de dutos é sensivelmente maior que a realização do scheduling de um único duto, a decomposição desse problema se torna imprescindível. Detalhes do scheduling da rede devem ser obtidos, incluindo sequência de bombeamento em cada nó, volume das bateladas, restrições de tancagem e distribuição no tempo, sempre respeitando uma série de restrições operacionais. Dessa forma, a carga computacional para a determinação de um scheduling de curto prazo (short-term scheduling) com o cenário considerado é relevante. São propostos três modelos PLIM para esse problema: modelo de planejamento, modelo de alocação e sequenciamento e, finalmente, o modelo de temporização. A saída de um modelo PLIM é utilizada como entrada para outras estruturas e/ou modelos PLIM que são utilizados de forma hierárquica para a obtenção da solução desejada. Muitas análises foram realizadas por intermédio das soluções obtidas, que são apresentadas em tempo computacionalmente reduzido para cenários da indústria petrolífera. / This work addresses the problem of developing optimization structurres to aid the operational decision-making of planning and scheduling activities in real-world pipelines. Two problems are studed: (i) The first one contemplates a pipeline connecting a refinery and a depot. The pipeline transports various products. An alternative solution approach is proposed to obtain the pipeline scheduling, using only MILP (Mixed Integer Linear Programming) models. Since the resolution of the entire problem in a unique optimization model became too hard due to the high computational complexity, the problem decomposition is developed. The first proposed model provides the punping product-sequence and its volume, respectively. Fixing these variables, the MILP model is able to obtain the final scheduling of the pipeline in few seconds. The quality of the solution obtained by the MILP sequencing model is better than a previous heuristic sequencing published. (ii) The second system is composed by a network with 30 pipelins that connect different areas including 4 refineries, 2 harbors, 2 final clients, and 6 distribution terminals. They receive or send many oil derivatives. The studied pipeline network has particular features to be processed as, for instance, local constraints, surge tank operation, flow reverse operational, seasonal costs, and work shifts. Also, the pipelines are shared by different products that use different routes. In this way, pumping stoppages should be evaluated. Considering that the pipeline network complexity is higher than the unique pipeline scheduling procedure, the problem decomposition becomes essential. Scheduling details must be given, including pumping sequence in each node, volume of batches, tankage constraints and timing issues, while always respecting a series of operational constraints. Moreover, the computacional burden to determine a a short-term scheduling for the considered scenario is a difficult task. Three MILP models are proposed to address this problem: planning model, allocation and sequencing model and,finally, the timing model. The output of a model is used as input to other structures and/or MILP models. These models are managed in a hierarchical manner to obtain the desired solution. Many insights have been derived from the obtained solutions, which are given in a reduced computational time for oil industrial-size scenarios.