Corolário dos Fundamentos: Evolução dos Gasodutos e Estações de Compressão

Estação de compressão Gala, c. 1960.

A história da Estação de Compressão Gala oferece mais uma perspectiva sobre a evolução da rede de gasodutos dos EUA. Localizada em um vale entre duas montanhas na extremidade oeste do Vale de Shenandoah, na Virgínia, a Estação de Compressão Gala era uma unidade de bombeamento vital em um gasoduto de 508 mm (20 polegadas) de diâmetro que transportava gás dos campos de produção no leste do Kentucky e no sul da Virgínia Ocidental. Esse gasoduto foi construído durante a Grande Depressão, entre 1930 e 1931, estendendo-se do Kentucky, atravessando a ponta sul da Virgínia Ocidental, subindo as Montanhas Allegheny, cruzando o Vale de Shenandoah e seguindo até a fronteira entre Maryland e Pensilvânia. No início da década de 1960, era propriedade e operado pela Atlantic Seaboard Corporation, parte da United Fuel Gas Corporation e, posteriormente, da Columbia Gas System.

Quando o gasoduto começou a fornecer gás, a Estação de Compressão Boldman, na extremidade oeste da linha, fornecia toda a potência de compressão. No entanto, com o aumento da demanda dos clientes por gás, tornou-se necessário fornecer potência adicional com a construção de mais estações. A Estação Gala foi construída em 1940 com a instalação de dois compressores a gás horizontais duplos em tandem Worthington de 900 hp (671 kW). Em 1942, foi adicionado um compressor a gás simples em tandem Worthington de 425 hp (317 kW) e, em 1943, um compressor a gás de ângulo reto Clark RA-8 de 800 hp (597 kW) foi instalado. Outro Clark RA-8 foi instalado em 1948.

Durante os dias frios do inverno, quando a demanda por gás natural era alta, a Gala contava com uma equipe de 14 homens para manter a operação ininterrupta. Essa equipe incluía oito lubrificadores, quatro operadores, um técnico de utilidades e o engenheiro supervisor da estação. Os lubrificadores garantiam a lubrificação adequada dos motores e compressores e verificavam as temperaturas das bombas, tubulações e da camisa d'água. Os operadores realizavam a manutenção dos motores e informavam as pressões de sucção e descarga ao despachante de gás.

Rede de gasodutos dos EUA, 2008.

No verão, quando a demanda por gasolina era baixa (antes da popularização do ar condicionado), os motores ficavam em marcha lenta. Durante esse período, os funcionários faziam a revisão dos motores conforme necessário. Isso geralmente era feito após 12.000 a 18.000 horas de operação.

Além dos motores, Gala possuía diversos equipamentos auxiliares. O sistema de refrigeração da estação, localizada em uma área remota, era particularmente interessante. Incluía três trocadores de calor de casco e tubo para resfriamento do gás. A água, bombeada do córrego Mill Creek, nas proximidades, circulava por esses trocadores de calor para remover o excesso de calor do gás e também pelas camisas dos motores para manter as temperaturas adequadas de operação. A água era inicialmente bombeada para um tanque de decantação, de onde fluía por gravidade para um tanque de armazenamento. De lá, era retirada por bombas e circulava pelos trocadores de calor e pelas camisas dos motores, retornando finalmente ao tanque de armazenamento. Conforme mostrado na Figura 1, um tanque de 75.708 litros (20.000 galões), conectado ao coletor de água de refrigeração de alta pressão, dominava a estação e era responsável por suprir as oscilações na pressão do sistema de água. A estação também contava com quatro purificadores de gás, ou "lavadores", que removiam areia e outras partículas estranhas, passando o gás por uma névoa de óleo.

A partir da década de 1930, foram introduzidos os compressores angulares integrais de "alta velocidade", como os modelos Clark RA. Estes desenvolviam mais potência com menos peso e volume, porém a instalação em áreas remotas continuava sendo um grande desafio. Os compressores angulares integrais gradualmente substituíram os horizontais e dominaram o setor por meio século. Embora centenas de compressores integrais ainda estejam em uso hoje, os compressores centrífugos acionados por turbinas a gás são as máquinas mais comuns em gasodutos atualmente.

Gasodutos Transnacionais

Em 1943, a Chicago Corporation adquiriu a Tennessee Gas and Transmission Company, uma empresa com três anos de existência, e a utilizou para construir o primeiro gasoduto de longa distância para transportar gás natural da costa do Golfo do Texas até a região nordeste dos EUA. O gasoduto de 2.024 km (1.265 milhas) foi concluído em outubro de 1944 e ajudou a abastecer fábricas de materiais de defesa no leste dos EUA. O governo americano regulamentou as tarifas que a empresa podia cobrar, então a Chicago Corporation se desfez da Tennessee Gas após a Segunda Guerra Mundial. No entanto, a Tennessee Gas continuou a adicionar gasodutos à sua rede, planejando 6.293 km (3.840 milhas) de linhas adicionais em 1946. Com a expansão industrial após a Segunda Guerra Mundial, em 1950, outras duas empresas, a Texas Eastern Gas Transmission e a Transcontinental Pipeline Company, também construíram gasodutos do Texas para o nordeste dos EUA, como mostrado na Figura 2.

Gasodutos transcontinentais dos EUA, 1950.

Aproximadamente metade da rede principal de transmissão de gás natural e grande parte da rede de distribuição local foram instaladas nas décadas de 1950 e 1960, devido à demanda do consumidor por gás natural que mais que dobrou após a Segunda Guerra Mundial. A rede de distribuição continuou a se expandir para fornecer gás natural a novas instalações comerciais e loteamentos residenciais. Os preços do gás natural aumentaram substancialmente entre 2003 e 2008, incentivando os produtores a expandir o desenvolvimento de campos existentes e a iniciar a exploração de campos de gás natural anteriormente não explorados. Os avanços nas técnicas de perfuração e produção levaram a aumentos na produção de xisto e outras formações geológicas compactas. Esses aumentos na produção contribuíram para a queda geral dos preços do gás natural, o que, por sua vez, contribuiu para o aumento da demanda por gás natural para geração de eletricidade e usos industriais. Consequentemente, mais gasodutos de transmissão foram construídos e outros foram erguidos para conectar as fontes de produção expandidas e novas a mais consumidores em todo o país, principalmente no nordeste dos EUA.

Em 2008, a Administração de Informação Energética dos EUA (EIA) relatou 305.000 milhas (482.820 km) de gasodutos de transmissão interestaduais e intraestaduais nos EUA, conforme mostrado na Fig. 3.

Em 2021, a EIA (Administração de Informação Energética dos EUA) relatou cerca de três milhões de milhas de gasodutos principais e outros que ligam áreas de produção de gás natural e instalações de armazenamento aos consumidores. A extensa rede de gasodutos interestaduais dos EUA, por si só, contava com mais de 1.400 estações de compressão de gás natural e 400 instalações de armazenamento subterrâneo, mais de 11.000 pontos de entrega, 5.000 pontos de recebimento e 1.400 pontos de interconexão em 2021, além de inúmeras outras instalações dedicadas à coleta, processamento e distribuição local de gás. A Figura 4 mostra a localização da maioria das estações de compressão principais, que são o núcleo da extensa rede de transmissão de gás nos EUA. Pode-se argumentar que essa rede gerou a necessidade de mais compressores industriais de grande porte do que qualquer outro setor.

Estações de transmissão de gás natural nos EUA, c.2021.