Luiz Manoel
Companhia Brasileira de Petróleo  -  PETROBRAS - Rio de Janeiro - Brasil.

1. Introdução

O sistema de aquisição de dados ambientais instalado em PAT-3 (campo de Atum, na área offshore  do Ceará) surgiu da necessidade da PETROBRÁS de avaliar a continuidade das operações de mergulho para inspeção de jaquetas fixas (estruturas de aço destinadas a produção de petróleo no mar), feitas visando descobrir  a existência de trincas (fissuras) na estrutura da mesma. Através do conhecimento das condições de vento, onda, corrente e maré na região e usando-se programas de análise estrutural, pode-se concluir pela necessidade ou não de se proceder aos mergulhos de inspeção, o que pode significar uma economia substancial de recursos, pois o custo de instalação/operação de um sistema de coleta dos dados é bem menor que o custo com mergulhos de inspeção, além de se dispor do dado para outras análises que se façam necessárias.
O custo dos equipamentos instalados em PAT-3 é de aproximadamente R$ 20 mil, enquanto que inspeções em jaquetas com mergulho têm valor estimado entre R$ 500 mil (dados de 1993) por ano  para todas as plataformas do Ceará (7 plataformas). Supondo uma manutenção com custo anual igual ao dos equipamentos (20 mil), temos uma economia por ano de 25 vezes o investimento, caso  mais nenhuma junta precise ser inspecionada.
A partir da necessidade de se coletar os dados, a PETROBRAS, através do seu Centro de Pesquisas (CENPES) especificou os equipamentos, com a filosofia do menor custo possível (Apenas como comparação, o custo de um sistema de medição de ondas direcionais do tipo bóia ou radar/microondas fica em torno de 100 a 200 mil reais, sem considerar maré, pressão e temp. ar.),  e elaborou o software  de aquisição e tratamento dos dados coletados, que começou a operar em agosto de 1995.
Os dados aquisitados são armazenados em micro (ver figura1, configuração do sistema)  para posterior análise e processamento, tendo os mesmos sido usados recentemente também num estudo de impacto ambiental (EIA) para a região offshore  do Ceará/Rio Grande do Norte. Neste trabalho, apresentamos alguns resultados dos dados de maré coletados.

2. Configuração do sistema

A Figura 1 mostra uma vista geral do sistema, composto por:

a) micro computador com HD de 160 Mb e estabilizador de voltagem
b) sensor de pressão atmosférica
c) tubo de vinil do sensor de pressão (para coletar a pressão atmosférica  externamente à sala onde estão o micro e o sensor de pressão)
d) gabinete de condicionamento dos sinais, instalado junto ao micro
e) anemômetro (intensidade e direção do vento)
f) sensor de temperatura do ar marca (instalado ao lado do anemômetro)
g) cabo do anemômetro e sensor de temperatura
h) guincho elétrico para subida/descida do correntômetro
i) correntômetro eletromagnético
j) SAD (Sistema de Aquisição de Dados)
l) sensor de pressão para medir ondas e maré
m) cabo para conduzir os sinais do SAD
n) software "PAT3" instalado no micro, para aquisição e tratamento dos sinais

3. Manutenção preventiva

O sistema, principalmente a parte submersa, necessita de alguns procedimentos de manutenção,  alguns dos quais podendo  ser diminuidos ou eliminados com algumas alterações do sistema (ver conclusões). Os pontos mais suscetíveis a falhas e a manutenção aconselhada seguem abaixo.

A) SENSOR DE PRESSÃO PARA MEDIR ONDA: trata-se de uma célula de pressão sensível, localizada na parte superior do correntômetro, sendo o ponto mais problemático do sistema. A MANUTENÇÃO DEVE SER FEITA TODA VEZ QUE O SINAL DE ONDA MOSTRADO NO MICRO APRESENTE VALORES ESTRANHOS (por exemplo, aparecem períodos de onda de 512 segundos). Caso não haja nenhum problema, A PERIODICIDADE PARA LIMPEZA DO SENSOR DEVE SER DE 1 (UM) MÊS. A manutenção consiste da limpeza/desobstrução de qualquer incrustação ou impureza que se encontre na entrada do sensor; após a limpeza, deve-se preencher o espaço vazio do sensor com algum óleo mineral (vasilina líquida ou óleo nujol) antes de retornar o equipamento para a água.

B) MICRO COMPUTADOR: o problema do micro é que O WINCHESTER FICA CHEIO NUM PRAZO DE APROXIMADAMENTE 2 MESES, devido a grande quantidade de dados armazenados (séries temporais de vento, onda e maré). A única maneira atualmente de sanar o problema é copiar os arquivos do Winchester para disquetes ou outro meio magnético. No futuro, a interligação do sistema na rede PETROBRAS irá permitir o acesso direto aos dados do pessoal do CENPES, o que irá resolver o problema.

C) SAD/CORRENTÔMETRO: deve ser limpo mensalmente para retirada de incrustação. Pode haver penetração de água na conexão do cabo elétrico no equipamento, caso isto aconteça, uma simples limpeza pode não ser suficiente, sendo possível que se tenha que trocar o terminal do cabo elétrico (observamos, em maio/97, que o terminal do cabo se encontrava rachado, sendo aplicada fita de alta fusão para tentar conter a trinca).

D) GUINCHO: verificar de 3 em 3 meses seu estado geral. Quando da subida/descida do equipamento deve ser CONSERVADO O COMPRIMENTO DE CABO DENTRO D'ÁGUA, pois o mesmo está calculado para ficar cerca de 5 metros dentro d'água mesmo na maré baixa (baixamar).

E) ANODOS DO CORRENTÔMETRO: são 2, um na parte superior e outro na inferior. Quando das inspeções mensais do equipamento deve-se VERIFICAR SEU DESGASTE, e se necessário, trocá-los.
 
 

4. Resultados preliminares

A  plataforma de PAT-3 encontra-se a aproximadamente 45 km do litoral e 100 km de Fortaleza (Fig. 2). As tabelas que se seguem representam uma primeira análise dos dados coletados em PAT-3. Nelas já foram excluídos dados expúrios, tais como valores atípicos, fora do range  dos sensores ou com muitos valores repetidos, dentro dos critérios de qualidade estabelecidos para armazenamento em Bancos de Dados Ambientais.
O sensor de pressão instalado em PAT-3 se constitui de uma pequena célula de pressão com um orifício de cerca de 0,5 cm de diâmetro que registra as variações de pressão no sensor, que têm uma relação direta com o nível instantâneo do mar no instante da medição, que nada mais é que a onda (mais a maré) passando por sobre o sensor. Através do software, as freqüências pequenas (variação horária) são associadas à maré, e as altas freqüências (2 a 30 segundos) são associadas à onda.
O  problema no sensor de pressão advém do fato de  que  com  o   tempo (a partir de 1 mês do equipamento dentro d'água) começa a haver incrustação na entrada do sensor, o que faz com que o mesmo funcione como um filtro, só deixando passar as baixas freqüências, não dando tempo para que o sensor responda às variações rápidas do nível do mar, como no caso de ondas, sem no entanto perder qualidade no caso dos dados de maré.
 Nesta locação, o regime de correntes é regido principalmente  pela  Corrente  das   Guianas,   que é uma ramificação da Corrente Equatorial Sul Atlântica, que se divide em Corrente do Brasil e das Guianas quando encontra o litoral do Brasil no Rio Grande do Norte.
A região  apresenta amplitudes de maré relativamente alta (da ordem de 3 metros), o que se verificou não só nas medições realizadas como também nas Tábuas de Marés publicadas pela DHN (Diretoria de Hidrografia e Navegação) da Marinha.

Figura 2

figura3

4.1. Maré reproduzida X maré observada

Conforme comentado no ítem 4.2, a obstrução de parte do sensor de pressão submerso por incrustações, funciona como um filtro "passa baixa", piorando a qualidade dos dados de onda, sem no entanto alterar a qualidade dos dados de maré. É claro que a falta de manutenção por períodos muito longos pode propiciar a total obstrução do sensor, o que deverá se refletir também na medição da maré.
Os dados coletados tiveram, até agora, um aproveitamento excelente no tocante à maré. O gráfico que se segue faz uma comparação entre a maré prevista (linha azul) e a observada (em vermelho), onde pode-se notar a perfeita coincidência em fase, com pequenas diferenças apenas nas amplitudes.
Para estimativa da maré prevista, utilizou-se o software de Análise e Previsão de Marés do Alm. Alberto dos Santos Franco, enquanto que a maré medida foi obtida depois de retirada a média dos dados brutos aquisitados. No período considerado, podemos notar marés máximas da ordem de 3 metros.
O conjunto de dados como um todo está muito bom, apenas deve-se corrigir a média quando dos períodos de manutenção, pois nestas datas o relançamento do equipamento pode dar-se em profundidades um pouco diferentes, dependendo do comprimento de cabo no guincho.
 
 

4.2. Pressão atmosférica

A pressão atmosférica apresentada já está corrigida para o nível médio do mar. Nesta correção, foi considerada uma altura de 23 metros em relação ao nível médio, valor este estimado como sendo a altura do sensor de pressão quando o mesmo se encontrava no laboratório de química.
A partir do dia 23/05/97, a altura do sensor de pressão passou de 23 para 26 metros, pois o mesmo mudou do laboratório de química para a sala de ar condicionado, um andar acima.
A Tabela que se segue fornece as frequências de ocorrência dos valores aquisitados corrigidos,  desde outubro/95 até abril/97.

PRESSÃO ATMOSFÉRICA AO NÍVEL DO MAR EM PAT-3 (CEARÁ)

INTERVALO DE CLASSE	FREQUÊNCIA	PORCENTAGEM (%)
1007 - 1008	0	0.00
1008 - 1009	2	0.02
1009 - 1010	105	1.03
1010 - 1011	500	4.91
1011 - 1012	1334	13.11
1012 - 1013	2256	22.17
1013 - 1014	2421	23.79
1014 - 1015	1833	18.01
1015 - 1016	1104	10.85
1016 - 1017	454	4.46
1017 - 1018	138	1.36
1018 - 1019	28	0.28
1019 - 1020	0	0.00

TOTAL:   10175

5.  Conclusões

Como um todo, a estação de coleta de dados ambientais de PAT-3 vem apresentando bons resultados. Considerando-se uma taxa de recuperação para dados de onda de 40 % (estimativa), a campanha apresenta uma taxa global de recuperação de 67 %. A Tabela abaixo resume a campanha.
 
 

Parâmetro	Início da coleta	Fim da coleta	Máximo de dados possíveis	Dados aquisitados	Taxa de recuperação (%)
VENTO	23/8/95; 12 h	30/4/97, 23 h	14.052 (*)	11.416	81,24
ONDA	23/8/95;12 h	30/4/97;12 h	14.052 (*)	5.621	40,00
CORRENTE	23/8/95; 12 h	30/4/97; 12 h	14.052 (*)	11.631	82,77
MARÉ	23/8/95;12 h	30/4/97;12 h	14.052 (*)	11.631	82,77
TEMP DO AR	01/10/95; 0 h	30/4/97;12 h	13.128 (*)	4.600 (**)	35,04
PRESSÃO	01/10/95; 0 h	30/4/97; 12 h	13.128 (*)	10.175	77,51

(*) subtraimos, do total de horários possíveis de aquisição (14.772 ou 13.848, dependendo da data de início), os dias presumíveis em que o sistema estava em manutenção, considerando uma manutenção a cada 2 meses, com 3 dias de duração (total de 10x3 = 30 dias = 720 dados)

(**) o sensor de temperatura esteve parado por muito tempo, o que prejudicou a taxa de recuperação da campanha como um todo. Na verdade, inicialmente não estava prevista a coleta deste parâmetro, tendo-se aproveitado cabeamento disponível e um sensor existente no CENPES. Se este parâmetro não fosse considerado na taxa de recuperação, a mesma iria para 73 %, o que classifica a campanha como boa.

O ponto que requer maiores cuidados é realmente o sensor de pressão para ondas, sendo esta limitação função do custo do equipamento. Qualquer aumento no intervalo de inspeção passa pela troca do sensor por outro tipo de medição de onda, o que irá encarecer o sistema.
O problema do Winchester do micro poderá ser resolvido quando da instalação da rede PETROBRAS na plataforma de PAT-3 (quando do nosso embarque, foi-nos informado que a ligação em rede estava para acontecer), sendo necessário nesta ocasião um intercâmbio entre o pessoal de informática da região e do CENPES para acerto de detalhes tais como endereço TCP-IP e disponibilização dos arquivos para acesso remoto dos usuários. Uma vez instalada a rede, os dados poderiam ser baixados diretamente para o Banco de Dados Ambientais SIMO, descongestionando o winchester e propiciando a rápida detecção de problemas em algum dos sensores.