Monitor de Corrosão e Erosão ClampOn DSP

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1 SENSORES ULTRA-SÔNICOS INTELIGENTES Monitor de Corrosão e Erosão ClampOn DSP PROCESSAMENTO DE SINAIS DIGITAIS SENSORES ULTRA-SÔNICOS INTELIGENTES

2 Monitor de Corrosão e Erosão ClampOn DSP O Monitor de Corrosão-Erosão ClampOn DSP (CEM) foi desenhado para monitorar a espessura média das paredes dos tubos, contêineres e quaisquer outros objetos de grandes dimensões que necessitem uma monitoração de corrosão/erosão. O sistema ClampOn CEM utiliza um método exclusivo de monitoração da perda de espessura das paredes através da utilização de sensores aderidos mediante abra-çadeiras. Transdutores medem a corrosão-erosão através de sinais ultra-sônicos que se propagam através do material dos tubos. Com a utilização dos transdutores acústicos ClampOn evitase a neces-sidade de realizar perfurações ou soldas que poderiam causar perdas de produção. Após a instalação, os transdutores CEM são ocultados por uma cobertura de proteção. Princípios de operação O princípio de funcionamento do ClampOn CEM baseia-se na transmissão de sinais ultrasônicos que se propagam através das paredes da tubulação. As características dispersivas de um grupo de ondas acústicas guiadas, chamadas ondas de Lamb, são aproveitadas para indicar uma mudança significativa na espessura da parede em relação aos valores de referência obtidos durante a instalação do sistema CEM. O sistema CEM instalado de forma permanente garante que as medições sejam repetidas com frequ ência e de forma exata, eliminando, assim, as deficiências de uma calibração ultra-sônica manual da espessura. As tendências da espessura das paredes são geradas automaticamente e podem ser observadas em tempo real. O Monitor de Corrosão-Erosão consiste de uma Unidade Principal e até oito pequenos transdutores. A Unidade Principal processa e controla os sinais, comunicando-se com os transdutores ultra-sônicos eletromagnéticos fixados nas secções selecionadas do tubo. A rota do sinal segue a estrutura metálica entre os transdutores em operação, que por sua vez geram um modelo das medições com as informações da espessura. O cliente deverá consultar o pessoal técnico da ClampOn para decidir a quantidade de Unidades de Cabeça e transdutores a serem utilizados. Os testes têm demonstrado que o ClampOn CEM é fisicamente robusto e capaz de suportar mudanças de temperatura da tubulação. O sistema é capaz de desempenhar medições em tubulações com diâmetros a partir de 50mm (2 ) e em materiais com espessuras de 4 a 35mm (0,157 a 1,378 ). O instrumento é capaz de detectar variações de até 1% na espessura da tubulação em tempo real. A rota do sinal segue a estrutura metálica entre a maioria dos transdutores em operação, que por sua vez geram um modelo de todas as medições. Instalação A instalação do sistema ClampOn CEM é rápida e simples. São fixados entre dois e oito transdutores na superfície do tubo (ou qualquer outra estrutura de chapa metálica) e conectados à Unidade Principal que, por sua vez, emite e recebe continuamente ondas guiadas entre os transdutores, formando uma rede de rotas de medição que abrangem a área selecionada. Um determinado par de transdutores é capaz de abranger uma área maior do que a definida pelas dimensões do transdutor. A Figura 1 mostra um diagrama esquemático (visto de cima) da largura do feixe ultrasônico de um par de transdutores com uma separação de aproximadamente 400mm entre si. Em uma instalação CEM com seis transdutores em operação a área abrangida é grande (veja a Figura 2), cobrindo 60% da circunferência do tubo. Os transdutores possuem uma distância de 700mm entre si e o diâmetro do tubo é de 8. Os monitores CEM controlam continuamente em tempo real ou de acordo com as sequ ências selecionadas. Conectado a um sistema de controle, o CEM fornece tendências e alarmes, permitindo ao operador avaliar como as tendências de corrosão ou erosão se relacionam com outros parâmetros do processo.

3 Instalação de um sistema típico ÁREA DE RISCO ÁREA SEGURA Monitor de Corrosão e Erosão ClampOn DSP UNIDADE PRINCIPAL UNIDADE DE ALIMENTAÇÃO Transdutor 1 Transdutor 2 Transdutor 8 CAIXA DE PASSAGEM Barreira de Sinal I.S. Barreira de Sinal I.S. COMPUTADOR LOCAL COM O SOFTWARE CLAMPON Interface Cliente Monitor de Corrosão e Erosão ClampOn DSP UNIDADE PRINCIPAL Transdutor 1 Transdutor 2 Transdutor 8 Transdutor Representação esquemática da área de cobertura Transdutor Figura 1. Largura e perfil aproximados do feixe calculado em modelos de 2D com uma separação representativa do transdutor. Figura 2. Área de cobertura CEM em um tubo de 8 de DE, com uma separação total de 700mm e seis transdutores instalados, oferecendo uma cobertura total de aproximadamente 60%.

4 Áreas de aplicação Dutos Componentes da tubulação Tanques de armazenagem Secções das placas Detecção de corrosão Detecção de erosão Vantagens do produto Não-intrusivo Amplo intervalo de temperaturas Não depende do operador Cobre uma grande superfície da tubulação Alta sensibilidade Fácil instalação Desenhado para funcionar a vida inteira Clientes típicos Refinarias Plantas químicas Indústrias de processos Centrais elétricas Indústria do petróleo e gás Linhas de transporte Inteligência e autocalibração O Monitor de Corrosão e Erosão da ClampOn testa automaticamente os seguintes parâmetros: nível de entrada, RAM, voltagem interna, temperaturas internas, todos os barramentos internos e os elementos.

5 Especificações do produto SENSOR ULTRA-SÔNICO INTELIGENTE Princípios de operação Eletrônicos do sensor Largura de banda de entrada eletrônicos do sensor Saída eletrônicos do sensor Entradas Consumo de energia Autoteste Saída do sensor Sensor inteligente ultra-sônico, ultra-som ativo, ondas guiadas DSP 66 MIPS, A/D conversor 24bit, 5MS/seg, 0-1MHz MHz 0-10 MH MHZ / KHz, ±70 Volt 8Ch. Operação normal: 2.5 W Sim Digital APROVAÇÃO INTRÍNSECA SEGURA ATEX II2 (2) G Ex mb [ib] IIC T4, Zona 1 II2 (2) G Ex ib mb [ib] IIB T4, Zona 1 Categoria de proteção IP67 Material de proteção Aço Inoxidável AISI 316 Dimensões/Peso 240mm x 180mm x 155mm/6kg (13,2 lbs) Temperatura máx. da superfície da tubulação -40 até 180 C (-40 até 356 F ) Temperatura de operação do tubo -40 até 150 C (-40 até 302 F ) Método de instalação Unidade de Cabeça a ser instalada próximo ao tubo, transdutores em contato com o tubo. Opções de interface RS485 Comunicação bidirecional Sim Software atualizável Sim Configuração do sensor Até 8 transdutores Distância do sensor principal 0,15-1m (6-40 ) Distância de cobertura máx. 2m (80 ) DATOS TÉCNICOS DO MONITOR DE CORROSÃO E EROSÃO Diâmetro da tubulação MinOD75mm(3 ) Espessura da parede da tubulação 4 a 35mm (0,157 a ) DE tubulação /espessura parede >8 Distância entre transceptores 0.15m até 2m Tempo de resposta Tempo real Sensibilidade 1% da espessura da parede. A presença de líquidos no tubo não afeta a sensibilidade. Faixa de frequ ência 20 a 1500KHz Fluído na tubulação Petróleo, gás, água, multifase ou outros líquidos Material da tubulação Tubos de qualquer metal Calibragem Uma vez, durante a instalação Interface de cabos Cabo com conector / Fios aéreos / Bucha para o acesso do cabo Cabos Mínimo 4x 0,75 mm2 (dependendo da configuração do sistema) COMPUTADOR / CONTROLADOR Hardware mínimo Requisitos de software para o software da ClampOn Entrada Saída de sinal EQUIPAMENTO DE ÁREA SEGURA Alimentação principal Consumo de energia Computador: Pentium III (ou equivalente) com 512 MB RAM Controlador: FieldPoint ou Controlador de Automação Programável RIO Windows 2000/XP/Vista Serial, Modbus, Ethernet, OPC Serial, Modbus, Ethernet, 4-20mA, Relé, Servidor Cliente VDC ou VAC 50-60Hz Máx. 2,5W por detector + módulo rack do computador

6 ClampOn - líder na monitoração de areia, raspa-tubos e corrosão-erosão Desde o início do ano 1995 a ClampOn AS tem crescido até tornar-se o maior fornecedor de sistemas ultrasônicos passivos para a monitoração de areia/partículas ao setor internacional de petróleo e gás. Todos os produtos fornecidos pela ClampOn, monitor de partículas, detector de raspa-tubos, monitor de corrosão e erosão e monitor de vazamentos, baseiam-se na mesma e testada plataforma de tecnologia. Tanto os instrumentos de convés como os submersos incorporam o Processamento de Sinais Digitais (DSP Digital Signal Processing), digitalização completa que elimina a utilização de filtros, circuitos e amplificadores analógicos. O Sensor Inteligente Ultra-sônico ClampOn processa todos os dados no próprio sensor (princípio patenteado), permitindo desta forma que o instrumento diferencie entre o ruído da areia gerada e a vazão gerada. Isto é importante para o usuário, uma vez que as mudanças nas vazões e a relação gás/óleo não afetarão o desempenho do sistema. Uma boa relação sinal-ruído é vital para este tipo de medições de qualidade, e os sensores ClampOn são os melhores neste aspecto. Com a nova versão, o ruído externo foi completamente eliminado. Os sensores possuem uma capacidade de memória para armazenar até 60 dias de dados, e podem inclusive ser reprogramados para atuar como monitor de areia, detector de raspa-tubos ou um monitor de corrosão e erosão para monitorar as mudanças de espessura da parede. Sensores Submarinos Os sensores submarinos foram desenvolvidos em estreita colaboração com a Shell Deepwater Development Inc., em Houston, e com a FMC Energy Systems, na Noruega. O feliz resultado do projeto foi um sistema de monitoração de areia que combinou uma vida útil extremamente longa com excelentes propriedades acústicas, oferecendo um alto grau de confiabilidade em ambientes de alta pressão em águas profundas. Desde 1998 a ClampOn já forneceu cerca de 1000 sensores submarinos à indústria de petróleo e gás. Os medidores submarinos têm sido continuamente desenvolvidos a fim de otimizar a qualidade e o desempenho e satisfazer as necessidades do mercado. ClampOn DSP Pig Detector O Detector de Raspa-tubos DSP da ClampOn é um sistema de detecção de raspa-tubos não intrusivo concebido como um sistema de alarme de primeiro estágio de detecção. Fornece um registro preciso e confiável do momento em que um raspa-tubos está passando, transmitindo o sinal ao operador. O detector também pode indicar a quantidade de detritos anteriores ao raspatubos durante as operações de limpeza. SENSORES ULTRA-SÔNICOS INTELIGENTES Monitores de Partículas ClampOn SandQ & ClampOn DSP-06 Todos os sensores são exatamente iguais e intercambiáveis, uma vantagem no caso de os sensores serem movidos/transferidos ou no caso de serviço. O aumento do DSP em capacidade de processamento permite ao sensor combinar sinais vindos de diversas faixas de frequ ência ao analisar a vazão. Os sensores ClampOn são versáteis e são os únicos instrumentos do mercado que oferecem comunicação bidirecional entre o sensor e o sistema de controle. Esta solução permite a atualização futura do sensor a ser instalado simplesmente descarregando o novo software. Ao utilizar a saída digital dos sensores, os mesmos podem ser instalados num sistema multiponto. O sensor é instalado depois de uma curva, onde as partículas (gipsita ou areia) são lançadas para fora do fluxo e impactam o interior da parede da tubulação, gerando um impulso ultra-sônico. O sinal ultra-sônico é transmitido através da parede do tubo e capturado pelo próprio sensor acústico. NORUEGA: ClampOn AS, Vaagsgaten 10, NO-5160 Laksevaag, Bergen, Noruega, Telefone: , Fax: , mail@clampon.com EUA: ClampOn, Inc., Park Row, Ste. 300 (77084), PO Box ( ), Houston, TX, USA, Telefone: , Fax: , info@clamponinc.com - WEB: Desenhista: Cucumber /Tønnes H. Gundersen Foto: Thor Westrebø Impressão: Molvik Grafisk AS JULHO 2010