Dissertação de Mestrado

Durante muitos anos, o mercado petrolífero brasileiro teve a participação somente de uma empresa. Porém este cenário está alterado com a abertura deste e a conseqüente participação de diversas outras empresas, que em sua maioria provêm de outros países. Assim, devido a esta crescente competição, a correta operação de sistemas operacionais petrolíferos torna-se crucial. A operação de distribuição e transporte de produtos derivados de petróleo pode ser efetuada utilizando-se dos sistemas rodoviário, ferroviário, dutoviário e finalmente por meio de navios. Os dutos compõem um mecanismo econômico de transporte de produtos quando estes são distribuídos em grandes quantidades. As Indústrias Petrolífera e Petroquímica têm utilizado os dutos nos últimos 40 anos para esta finalidade. O sistema considerado aqui é composto por uma refinaria de petróleo, um duto e diversos depósitos com localizações geográficas distintas, que por sua vez são conectados a mercados consumidores. Grandes quantidades de gasolina, óleo diesel, GLP (Gás Liqüefeito do Petróleo) e querosene de aviação são transportadas através deste duto. Os maiores problemas enfrentados para esta operação são os altos valores de demandas dos produtos determinados pelos mercados consumidores e as grandes variações que os mesmos apresentam em um curto espaço de tempo. Além disto, o seqüenciamento de produtos dentro do duto é restrito, sendo este um outro aspecto que faz com que a programação ótima de atividades deste sistema operacional seja de difícil obtenção. Para isto, são desenvolvidos modelos de programação matemática mista-inteira linear para diversos sistemas dutoviários que devem respeitar condições de balanço de massa, de distribuição e de demanda pelos produtos a serem transportados e armazenados. Os modelos são baseados na representação uniforme de intervalos de tempo, sendo utilizadas as formulações Big-M e uma alternativa baseada em relações ) lógicas. Os resultados gerados para uma determinada operação são os níveis de estoque para todos os produtos na refinaria, em todos os segmentos do duto e em todos os depósitos ao longo da operação de distribuição. As formulações foram testadas e comparadas em diversos sistemas que contêm até três bases de distribuição. Os resultados mostram que a formulação alternativa é mais eficiente do ponto de vista computacional. Esta última formulação foi aplicada com sucesso a um sistema dutoviário real de transporte de quatro produtos derivados, denominado OSBRA que abastece cinco bases de distribuição nas regiões Sudeste e Centro-Oeste a partir da refinaria REPLAN de Paulínia (SP).

For many years, only one corporation has dominated the Brazilian petroleum market. Nevertheless, this scenario has recently changed due to market liberalization, and consequently many foreign companies are joining such activity in Brazil. Because of this growing competition, the correct operation of petroleum systems becomes crucial. Distribution and transfer operations of petroleum derivatives may be conducted by trains, trucks, vessels or pipelines. Pipelines provide an economic fluid transportation mode, especially when large amounts of these products have to be pumped for large distances. They have been used mainly by the Petroleum Industry for the last forty years for transportation of petroleum and its derivatives. The system considered in this work is composed by one petroleum refinery, one multi product pipeline and several depots that are connected to local consumer markets. Large amounts of gasoline, diesel oil, LPG (Liquefied Petroleum Gas) and aviation fuel must be pumped through long distances until they achieve their destinations. The major obstacles faced in these operations concern the satisfaction of product demands by the several consumer markets and their large variation within a small time horizon. Moreover, product sequencing is subject to constraints, which further complicates the generation of optimal schedules for the system operation. Therefore, mixed-integer linear programming models are proposed for several pipeline transportationsystems that must satisfy all the operational constraints, such as mass balances, distribution constraints and products demands and storage requirements. Such models rely on a discrete time representation and on the Big-M formulation and another alternative based on logical relationships. ) The results generated by these models are the inventory levels for all products at the refinery, at all pipeline segments and at the depots along the distribution horizon. The model formulations were tested and compared for several systems containing up to three depots. Results showed that the alternative formulation is computationally more efficient. This model was successfully applied to a real-world pipeline system of Petrobras that transports four products, named OSBRA that must feed five distribution depots in the southeast and central regions from the REPLAN refinery in Paulínia (SP, Brazil).