Integrando Tecnologias para Criar Soluções
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- Afonso da Mota Quintão
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1 Triex Sistemas Sistemas de Testes, Supervisão e Controle Integrando Tecnologias para Criar Soluções
2 Multiplexador de Canais Em aplicações onde se deseja inspecionar por ultra-som grandes áreas em pouco tempo e com alta resolução, é necessário usar uma grande quantidade de medidores e operadores, elevando-se o custo de inspeção para o usuário final. O uso de multiplexadores de ultra-som otimiza a infra-estrutura de inspeção, tanto de equipamentos como de pessoal, permitindo que poucos operadores, com poucos instrumentos, possam inspecionar rapidamente grandes áreas, com alta resolução. Vale lembrar que analisadores de falhas por ultra-som são equipamentos caros e normalmente tem apenas um canal, podendo trabalhar com apenas um sensor. A maioria dos analisadores de falhas por ultra-som gera dezenas e até centenas de pulsos de excitação do transdutor por segundo. Os multiplexadores permitem dividir esta alta cadência de geração de pulsos por diversos transdutores.
3 Inspeção por Ultra-Som Alguns grandes fabricantes de equipamentos de ultra-som comercializam multiplexadores, normalmente não-inteligentes, vinculados aos seus instrumentos. Estes dispositivos são muito caros e lentos. Os multiplexadores desenvolvidos pela Triex são inteligentes e podem ser utilizados com uma grande quantidade de instrumentos, de diversos fabricantes. Um único comando é capaz de fazer o multiplexador varrer todos os canais, com possibilidade de definir neste comando por quanto tempo cada contato deve permanecer fechado. Além disso, é possível pedir ao multiplexador para informar ao computador quando cada canal é ativado. Os multiplexadores Triex são os menores e mais velozes do mercado, podendo ser facilmente adaptados a aplicações onde portabilidade é importante. Possuem baixo consumo, podendo operar com bateria e alta velocidade de varredura. Se os multiplexadores forem usados com os programas de aquisição e análise desenvolvidos pela Triex, podem ser montados sistemas altamente eficientes para analise de falhas em estruturas. Multiplexadores de UT Triex Fornecidos em 3 modelos: MUX 32 UT - Multiplexador de 32 Canais MUX 16 UT - Multiplexador de 16 Canais MUX 08 UT - Multiplexador de 08 Canais
4 Aplicações Neste tipo de sistema, normalmente um veículo com rodas magnéticas ou um ROV, associados a um sistema de posicionamento, movem ao longo da parte submersa do casco uma ou duas réguas de sensores. Normalmente o multiplexador fica no veículo, dentro de um vaso, próximo à régua de sensores. O mux permite reduzir drasticamente o peso do cabo que leva os sinais de ultra-som para o instrumento e o computador de controle do sistema, que normalmente ficam num barco de apoio próximo ao casco do navio que está sendo inspecionado. No caso de um sistema típico para esta aplicação, com 64 sensores, como os usados pela Petrobras, é necessário apenas 1 cabo para os 64 sensores de ultra-som, ao invés de 64 cabos.
5 Inspeção da Parte Seca de Cascos de Navios Quando petroleiros e navios de carga estão vazios, uma grande parte do casco fica acima da linha da água. Neste caso é melhor usar um outro tipo de veículo, mais barato e também com rodas magnéticas, para inspecionar a parte temporariamente seca do casco. As pequenas dimensões dos multiplexadores Triex permitem que o mesmo fique na mesma caixa usada para alojar os motores que tracionam as rodas. A grande diminuição no peso do cabo, a extensão da régua de sensores e a boa resolução de medida (sensores muito próximos uns dos outros) permite inspecionar grandes cascos rapidamente.
6 Carrinho Magnético para Inspeção de Solda Gasodutos e oleodutos, bem como qualquer outro tipo de duto para transporte de fluidos, são formados pela soldagem de centenas ou muitos milhares de tubos. Durante a implantação destas linhas é muito importante avaliar a qualidade destas soldas para evitar problemas prematuros de vazamentos que podem causar grandes acidentes com elevado custo ambiental. Os multiplexadores da Triex podem ser montados em carrinhos que percorrem a circunferência dos tubos, na linha de solda, avaliando o perfil das mesmas, usando sensores com ângulos diferentes. Soldas de boa qualidade tem um perfil característico e apresentam condições de reflexão do sinal bem peculiares.
7 Carrinho Magnético para Inspeção de Tanques Em refinarias, indústrias químicas e alimentícias, existem diversos tipos de tanques metálicos, expostos a diversos tipos de corrosão. A inspeção destes tanques faz parte da rotina de prevenção de acidentes das empresas que os utilizam. Os multiplexadores da Triex podem ser usados, juntamente com carrinhos magnéticos ou acessórios multi-sensores manuais, para acelerar e aumentar a resolução de inspeção destes tanques.
8 Pesquisa na Área de Inspeção por Ultra-som Na área da pesquisa de inspeção por ultra-som, é muito comum o uso de mesas XYZ, montadas sobre um tanque, para estudar o comportamento de sensores e circuitos de medida com e sem coluna de água. Os multiplexadores Triex podem ser muito úteis neste caso, para acelerar os estudos e permitir a comparação de um grande numero de sensores, com diferentes freqüências, ligados a diferentes instrumentos.
9 Acessório Manual para Inspeção de Caldeiras de Recuperação Indústrias de papel e celulose utilizam em seus processos produtivos caldeiras de recuperação, formadas por centenas de tubos de aço carbono com dezenas de metros de comprimento, que sofrem perda de espessura externa, causada pela abrasão do material quente que fica dentro da caldeira (smelt). Também ocorre perda de espessura interna, por causa de corrosão causada pela água que circula dentro dos tubos. Durante as paradas semestrais ou anuais de manutenção das fabricas, que duram poucos dias, é vital analisar a perda de espessura da maior quantidade de tubos possível, na maior extensão possível. Normalmente é feita uma amostragem pontual, num processo manual, que cobre uma parte muito pequena da caldeira. Acessórios especialmente desenvolvidos para este fim, como o mostrado na figura, permitem a utilização de multiplexadores para fazer uma analise muito mais detalhada. Vale lembrar que há diversos registros de graves acidentes acontecidos inclusive no Brasil, com este tipo de caldeira, em virtude do vazamento de água dos tubos, em pontos de baixa espessura decorrente de corrosão. A água em contato com o material processado pelas caldeiras gera grandes explosões que paralisam as fabricas por muito tempo, gerando grandes prejuízos.
10 Configurações A Triex possui três modelos de multiplexadores com 8, 16 e 32 canais. Este último capaz de operar com um analisador de falha e 32 canais ou simultaneamente com dois analisadores de falha, destinando 16 canais para cada instrumento. Os multiplexadores podem operar em série e paralelo, permitindo um grande número de configurações. Relacionamos a seguir diversos exemplos de configurações que podem ser utilizadas. O computador usado para controlar os multiplexadores deve dispor de uma porta RS232 ou RS485, dependendo do comprimento do cabo de controle a ser utilizado. Existe um esquema de endereçamento dos multiplexadores e seus canais, que pode ser facilmente modificado pelo usuário para acomodar virtualmente qualquer configuração de sistema e um grande número de canais.
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12 Software Além dos multiplexadores de sinais de ultra-som, a Triex também desenvolve e comercializa software para aquisição e tratamento de sinais de ultra-som. O software controla a aquisição e análise de grandes quantidades de sinais de ultra-som, sendo apropriado para testes de perda de espessura por corrosão em grandes estruturas como cascos de navio, tanques, caldeiras e dutos. O software é desenvolvido em Labview e utiliza placas de osciloscópio da National Instruments, padrão PCMCIA (para laptops) ou PCI (para desktops) como hardware básico para aquisição de sinais. O programa pode trabalhar com placas de 8, 12, 14 ou 16 bits. O programa permite a configuração de diversos modos de operação, que vão desde um único medidor de ultra-som conectado a 16 sensores, podendo atingir até 256 sensores. Também é possível usar configurações bem mais velozes como, por exemplo, 8 medidores de ultra-som ligados a 8 multiplexadores de 32 canais, configuração esta capaz de varrer 256 sensores em menos de 2 segundos. O sistema desenvolvido pela Triex interpreta e pode armazenar o sinal de A-Scan, ou seja, o sinal que mostra o pulso de alta amplitude que excita o transdutor de ultrasom e os ecos que este sinal sofre ao se propagar pelo material em análise. Por causa desta característica, o sistema pode trabalhar com ou sem coluna de água, condição esta em que o sensor não está em contato direto com a superfície em teste, existindo um pequeno espaço, preenchido com água, entre a extremidade do sensor e a superfície em análise. O software também pode ser programado com mais de uma velocidade de propagação de som, sendo possível fazer analise de camadas sobrepostas, com mais precisão.
13 O computador a ser utilizado no sistema deve ser veloz e ter bastante espaço em disco, caso se deseje armazenar os sinais de A-Scan. Um sinal de A-Scan típico pode exigir 8Kbytes. Uma chapa de um metro quadrado, inspecionada com resolução de 1 cm, gera 100 x 100 = medidas, que consumiriam 80 Mbytes de disco. As figuras a seguir mostram diversas modalidades de aquisição, sendo possível visualizar em uma única tela até 64 sinais simultâneos de A-Scan. O sistema, no caso de inspeção de cascos de navio e plataformas, também está preparado para fazer aquisição de dados de sistemas de posicionamento, como o Pharos da Sonardyne. Existem funções no sistema para mostrar os dados em formato A-Scan, B-Scan e C-Scan, além de funções de analise estatística e comparativa, para fazer distribuição dos valores medidos por faixa e projeção de corrosão de superfícies. Estas análises de tendência permitem programar com antecedência, manutenções de grande porte.
14 A Triex, além de fornecer partes do sistema, como multiplexadores e software, pode fornecer sistemas completos incluindo computador, placas de aquisição de dados e cabos. Podemos adaptar o software para operar com diversos tipos de instrumentos. É necessário, porém, que o instrumento a ser utilizado, tenha uma saída normalmente conhecida como RF output, com o sinal de A-Scan condicionado. Uma das formas mais eficientes de se visualizar a condição de espessura de uma chapa é sem duvida o gráfico de C-Scan. No software desenvolvido pela Triex, além deste modo de visualização, foi criado um modo alternativo, que chamados de D-Scan, como uma referência à visualização em 3D. Neste modo é feita uma reconstituição tridimensional da superfície. É evidente que isto só é possível e confiável quando a aquisição de pontos de espessura é feita com a alta resolução permitida por meio do uso de multiplexadores de ultra-som. Apresentamos a seguir o gráfico de C-Scan de uma chapa de 5 por 5 metros, com pontos de baixa espessura em intervalos mais ou menos regulares.
15 Em seguida apresentamos a visualização em D-Scan da mesma chapa, onde se percebe com facilidade a presença e a dimensão dos pontos de baixa espessura. Existem diversos comandos para melhorar a aparência do formato D-Scan, sendo possível movimentar a imagem em diversos sentidos além de se aumentar à altura da chapa. Um recurso interessante é apresentado nessa última figura, onde aparece um negativo do D-Scan, ou seja, os pontos de baixa espessura são apresentados como picos de altura proporcional à baixa espessura. Estes são apenas alguns dos recursos disponíveis no Sonix, o software de aquisição e análise de sinais de ultra-som, desenvolvido pela Triex. É bom lembrar que o Sonix também trabalha com sinais de encoders incrementais ópticos, para monitorar com precisão a posição dos transdutores de ultra-som.
16 Especificações - Tempo mínimo de operação (fechamento de um contato) : 2 ms - Tempo mínimo de finalização de operação (abertura de um contato): 2 ms - Tempo de varredura de 16 canais: 0,5 s - Capacidade de corrente dos contatos para carga resistiva : - Tensão de comutação máxima: 1,0 A - 30 Vcc 0,5 A Vca 225 Vcc 250 Vca - Potência de comutação máxima: 30W 62,5VA - Resistência máxima de contato: 50 mohm - Consumo nominal de um relé: 140 mw - Vida mecânica mínima de 1 contato: de operações - Rigidez dielétrica entre bobina e contatos: 1000 Vca (1 min) - Rigidez dielétrica entre contatos abertos: 1000 Vca (1 min) - Temperatura de operação: -40 a +70 C - Resistência funcional a vibração: 10 a 55Hz amplitude dupla 3 mm - Resistência funcional a impacto: 10G - Interfaces de comunicação: (Seleção por jumper interno): RS 232 / RS Fonte de alimentação(seleção por jumper interno): 5V / 12V / 24V - Consumo do multiplexador: MUX 8 UT MUX 16 UT MUX 32 UT 66mA em 5v 137mA em 5V 172mA em 5V - Dimensões [mm]: - Peso: MUX 8 UT MUX 16 UT MUX 32 UT MUX 8 UT MUX 16 UT MUX 32 UT 29 x 43 x x 85 x x 97 x g 270 g 350 g
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