O projeto Diesel na refinaria de petróleo em Porvoo, Finlândia, foi o trabalho pioneiro na utilização do BIM para a criação de estruturas de concreto industrial e transferência inteligente de dados entre sistemas que permitiram progresso paralelo na planta e no projeto estrutural.

O projeto Diesel implicava a construção de uma linha de produção composta por uma unidade de óleo residual e unidade de hidrogênio, e extensões e modificações nas unidades de processo e infraestrutura existentes da refinaria. A  Neste Oil pode produzir combustíveis mais limpos a partir de petróleo bruto mais pesado desde 2007.

Grandes números

Com um valor próximo a 600 milhões de euros, o investimento em refinarias da Neste Oil foi definitivamente significativo. As obras de engenharia e contratação do projeto totalizaram cerca de 1,5 e 3 milhão de horas, respectivamente. Foram desmatados 25 hectares para o projeto, cerca de cinco para a área de processo. Novos edifícios cobrem quase 13.000 metros quadrados e aproximadamente 19.000 metros cúbicos de concreto e 5.000 toneladas de aço foram utilizados.

A Neste Jacobs, afiliada da Neste Oil, foi responsável pela engenharia, aquisição e construção do projeto Diesel. O grupo de projetos empregou em seu pico mais de 400 pessoas na Neste Jacobs e vários escritórios de engenharia finlandeses.

Modelando e gerenciando informações

O projeto da planta foi feito usando ferramentas de modelagem 3D desde o início da década de 1990. O grupo de projetos da Neste Oil Diesel teve forte motivação para usar o 3D para o projeto estrutural e permitir a transferência de dados entre as partes interessadas. A modelagem 3D foi utilizada a partir das tubulações e estruturas subterrâneas assim como as estruturas de concreto que foram modeladas inteiramente em 3D, incluindo os reforços e insertos.

Os modelos foram utilizados para produzir elementos gerais e aço, desenhos de fabricação e listas relacionadas. Foram modelados 230.000 componentes e produzidos 9.800 desenhos, juntamente com centenas de relatórios.

"Embora o projeto estrutural represente apenas 0,4% dos custos totais do projeto Diesel, vinculá-lo ao projeto da planta tem sido vital para o sucesso do projeto. A comunicação de dados entre os sistemas possibilitou que o projeto de plantas e estruturais avançasse em paralelo", descreve o gerente da Neste Jacobs, Matti Sainio.

A Neste Oil contratou o projeto baseado em modelagem 3D. O Tekla Structures foi selecionado como a ferramenta de projeto estrutural e quatro empresas – Neste Jacobs, JP-Kakko, SWECO PIC e Consulting Engineers Pöysälä & Sandberg – desenvolveram conjuntamente um ambiente de software.

 

"A ideia era incorporar estruturas de aço e concreto no mesmo modelo. O Tekla Structures já era familiar para os projetistas de aço, mas uma nova ferramenta para aqueles que trabalham em projetos de concreto. O projeto deve ter tido suas pressões quando se tratava de treinar o pessoal e progredir de acordo com o cronograma. Mesmo assim, um cronograma apertado tem sido uma força para a mudança, o que é um passo positivo para o futuro. Muito trabalho foi feito durante o projeto de adaptação do Tekla para a indústria de construção de concreto finlandesa", explica Sainio.

Fluxo de dados

O projeto Diesel estabeleceu objetivos ambiciosos para o uso colaborativo dos modelos e a qualidade dos dados. Todos os projetistas estruturais usam o mesmo ambiente de modelagem no Tekla Para a transferência de dados entre o projeto da planta e o design estrutural, a equipe usou o formato de arquivo MicroStation para comunicar a geometria de aço e concreto aos modelos de visualização da planta.

"Inicialmente estabelecemos objetivos maiores para a transferência de dados, mas devido ao cronograma decidimos ir com uma solução testada. A transferência de dados mais rica teria permitido uma colaboração genuína entre a planta e os designers estruturais", comenta Markku Eerikäinen, gerente de gestão de informações da Neste Jacobs.

Evitando interferências entre estruturas e tubulações

A detecção de interferências e o projeto do suporte ao tubo foram de particular importância.  A linha de produção tem um total de 12.000 toneladas – ou aproximadamente 200 quilômetros – de tubulação, algumas fabricadas no exterior a partir de materiais especiais caros.

-"A detecção eficiente de interferências durante a fase de modelagem economizou muito tempo e dinheiro. Os mesmos benefícios foram buscados pela modelagem dos suportes de tubulação com estruturas reais. Isso possibilitou pré-fabricação dos suportes secundários das estruturas de aço em vez de fabricar no local", diz Eerikäinen. "No geral, queríamos focar na qualidade dos dados. Além de uma apresentação gráfica, a modelagem 3D produz dados extensos de objetos. Não basta que os desenhos simplesmente pareçam corretos – para necessidades futuras, os dados armazenados no banco de dados também precisam ser precisos."

 

Um projeto concreto bem-sucedido

A empresa de projetos JP-Kakko foi responsável pelo projeto estrutural das unidades residuais de petróleo e hidrogênio. Todas as estruturas, aço e concreto, foram projetadas com Tekla, que também contava com 29 pessoas para projetar as estruturas metálicas e oito para concreto.

"As Estruturas Tekla estavam em uso há muito tempo com o aço, e do ponto de vista do aço o projeto foi implementado com números normais de desempenho. O projeto estrutural de concreto realmente foi melhor do que o previsto. Uma novidade especial neste projeto foram os reforços. As estruturas de concreto foram projetadas no mesmo prazo e com os mesmos recursos de um sistema 2D tradicional, o que é um feito e tanto com uma nova ferramenta", avalia o gerente de projetos da JP-Kakko, Heikki Solarmo.

Menos problemas no canteiro de obras

O papel da SWECO PIC na parte estrutural do projeto Diesel abrangeu conexões que ligam os processos da usina e as estruturas de aço e concreto relacionadas ao subprojeto da cadeia de enxofre, incluindo fundações de máquinas, pontes de tubulação e plataformas de trabalho. Algumas das estruturas estão localizadas fora da área de processo real, outras estão conectadas aos processos existentes. Muitos deles continham modificações nos sistemas existentes da refinaria ou estavam conectados a eles, elevando o nível de desafio no projeto.

"Para a SWECO PIC, o projeto Diesel tem sido uma iniciativa significativa que abrange diversas áreas de desing, e no projeto de concreto 3D o Tekla provou ser uma ferramenta eficiente e funcional", afirma o gerente do Centro de Competência Guido Vakker. Na opinião de Vakker, a opção de visualizar equipamentos e modelos de tubos no modelo de design fornece excelentes pré-requisitos para um resultado sem erros e econômicos

"Um benefício adicional de um ambiente de design 3D é que os futuros usuários da planta são capazes de se familiarizar com a planta com antecedência, bem como discutir as soluções", ressalta Vakker.

A consultoria Engenheiros Pöysälä & Sandberg projetou vários dos edifícios na área de processo, incluindo duas subestações de distribuição, uma instalação de instrumentação, armazéns e uma instalação de água de resfriamento. O reservatório de água de resfriamento de aço e concreto tem cem metros de comprimento, 30 de largura e 30 de profundidade.

"Projetamos estruturas de aço, bem como de concreto fundido e elemento para o projeto Diesel. O projeto de atraso e reforço foi feito quase completamente com modelagem 3D", diz o gerente da equipe Matti Ahonen. Ele diz que projetar estruturas de aço e concreto no mesmo modelo claramente melhorou a qualidade da construção: "Agora tem sido mais fácil verificar as superfícies de fronteira. Dito isto, para nós, mais conhecimento também tem sido fonte de angústia – conflitos e outros problemas que costumavam ser resolvidos mais tarde na linha no local já foram identificados na fase de projeto. Você tem que dar crédito ao Neste Oil por entender as vantagens do projeto 3D para o projeto como um todo."

Trabalho em 3D continuado no projeto Biodiesel

A experiência adquirida no projeto Diesel foi posteriormente utilizada no projeto Biodiesel da Neste Oil.

"Quase todos os participantes do projeto Diesel também participaram do projeto Biodiesel", diz Markku Eerikäinen, gerente de Gestão da Informação da Neste Jacobs. "Continuar pelo mesmo caminho demonstra que o projeto Diesel tem sido um sucesso. Tenho certeza de que para todos os envolvidos, Diesel foi um empreendimento do qual podemos estar justamente orgulhosos. Durante suas carreiras, poucas pessoas terão a oportunidade de trabalhar em mais de um punhado de projetos dessa classe."