APLICAÇÃO DE UM PROGRAMA DE INSPEÇÕES COM DRONE EM DIVERSAS ÁREAS DE UMA INDÚSTRIA QUÍMICA Rosinildo Honorato da Silva (1) Renan Ferreira Santa Rosa (2) Resumo O trabalho demonstra a aplicação e a sistematização de um programa de utilização de drones, em diversas aplicações nas instalações, principalmente em aplicações que levariam a uma grande exposição de colaboradores ao risco em locais de difícil acesso ou com risco de acidentes com pessoas. Levantado todas as exigências legais com os órgãos competentes e fiscalizadores de veículos aéreos não tripulados (Drones), realizou-se o cadastro dos equipamentos e operadores na Agência Nacional de Aviação Civil,no Departamento de Controle de Espaço Aéreo e na Agência Nacional de Telecomunicações. Demonstrado a sistematização do programa de inspeção desde o planejamento da inspeção até as atividades de inspeção, onde foi utilizado na inspeção de linhas de transmissão e distribuição, onde toda extensão da linha de transmissão que possui mais de dois quilômetros de extensão, são inspecionados semestralmente, avaliando cabeamento, conexões, chaves fusíveis, estruturas de suporte dos cabos e ancoragem. Outras inspeções que são realizadas regularmente são em sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, subestação.principal da empresa e chaminés com indícios de corrosão, ou danos na estrutura. Demonstrado os ganhos obtidos com algumas inspeções realizadas e próximos oportunidades de utilização. (1) Engenheiro Eletricista e de Segurança, Pós graduando em legislação e inspeções com Drones (Companhia Nitroquimica Brasileira). (2) Engenheiro Eletricista (Niplan Engenharia)
1- Introdução A Indústria 4.0, também conhecida como a quarta revolução industrial, começa a tomar seu espaço. Sua proposta é, através da Internet das Coisas (big data, digitalização e conceitos de virtualização), inserir no processo produtivo das máquinas, sistemas e pessoas o uso de tecnologia para otimização de operações e serviços. O uso de tecnologias digitais na indústria brasileira ainda é pouco difundido. Do total das indústrias, 58% reconhecem a importância dessas tecnologias para a competitividade à indústria e menos da metade as utiliza. O foco das indústrias tem sido aprimorar o processo de produção, aumentar a produtividade e com isso reduzir custos. O avanço da Indústria 4.0 no Brasil depende de maior conhecimento por parte das empresas dos benefícios da digitalização, tanto em relação ao aumento da produtividade como às oportunidades de novos modelos de negócio, flexibilização e customização da produção e redução do tempo de lançamento de produtos no mercado. Considerado como um dos principais entraves, o alto custo, pode ser atenuado com a implantação em etapas. O maior acesso à informação e a identificação de parceiros ajudarão na redução da incerteza e na mudança de cultura da empresa. O drone ou os veículos aéreos não tripulados (VANT) vem ganhando cada vez mais espaço e podem ser utilizados desde o agronegócio até a indústria de energia. Nas empresas, além de gerar economia de tempo e, consequentemente, aumento da produtividade no trabalho, o emprego de drones possibilita maior precisão e agilidade na inspeção de plantas e equipamentos de grande porte, obtendo evidências de diferentes pontos de vista do objeto ou equipamento inspecionado. A redução de acidentes de trabalho, também é uma grande vantagem do uso de drones industriais. Esse fato é explicado pela diminuição da exposição dos colaboradores a locais altos, insalubres ou perigosos. Além disso, podemos destacar que a qualidade e a velocidade de detecção de problemas produzem ações preventivas de reparo em equipamentos e aumentando sua confiabilidade e disponibilidade. 2- Tipos de Drones Os drones são equipamentos que se tornam cada vez mais populares entre empresas e pessoas, principalmente pela diversidade de aplicação. No entanto, há vários modelos disponíveis no mercado, o que torna a escolha do drone adequado para certo tipo de aplicação mais difícil. Tamanho,
desempenho, aplicabilidade e autonomia da bateria podem variar muito de um modelo para outro. 2.1- Multi-rotores 2.1.1- Quadricóptero Os quadricópteros são confeccionados com um corpo central e quatro hélices dispostas nas extremidades. Apresentam grande facilidade de deslocamento, dispõe de força para carregar os acessórios e demonstram boa autonomia. Além disso, requerem menos manutenção, o que os torna muito mais baratos em comparação aos outros modelos de drones. Uma de suas desvantagens é não suportar ventos fortes. Figura I - Quadricóptero (Fonte: DJI, 2019) 2.1.2 - Hexacóptero O modelo hexacóptero possui seis hélices e seis rotores associados. Essa configuração permite muito mais potência e capacidade de carga. Ao contrário dos quadricópteros, eles são capazes de alcançar velocidade mais elevadas e voar em condições climáticas desfavoráveis. Outra importante característica deste modelo é que eles conseguem voar mesmo que um dos rotores falhe. Uma das desvantagens é o alto valor comercializado, além disso, este modelo são maiores e não funcionam para inspeção em locais confinados. Figura II - Hexacóptero (Fonte: DJI, 2019)
2.1.3- Octacóptero Este tipo de drone reúne potência, controle, segurança e alto desempenho. Possui oito hélices que garantem estabilidade no comando, sem interferência de intempéries, além de atingirem altas velocidades. Consegue ser guiado mesmo que haja falha em até dois ou três motores. Porém seu preço e a duração da bateria aparecem como desvantagem. Figura III - Octacóptero (Fonte: DJI, 2019) 2.1.4- Asa fixa Projetado como as aeronaves convencionais que conhecemos, o corpo central possui duas asas e uma única hélice, que ao ser impulsionado, as asas geram elevação que compensa o peso, garantindo que o dispositivo permaneça em altura. É a categoria que tem a maior estabilidade, porém necessitam de uma área maior para pouso e decolagem. Outra desvantagem em relação ao drone convencional é que eles não conseguem ficar parados no ar, utilizado sempre em movimento. Figura IV - Asa fixa (Fonte: DJI, 2019) 3- Regulamentação O regulamento da ANAC divide as aeronaves não tripuladas em aeromodelos, drones usados para fins recreativos, e aeronaves remotamente pilotadas, drones utilizados para operações comerciais, corporativas ou experimentais. Pela regra geral, os drones com mais de 250g só poderão voar em áreas distantes de terceiros (no mínimo 30 metros horizontais), conforme regras de utilização do espaço aéreo do DECEA. Caso exista uma barreira de proteção entre o equipamento e as pessoas à distância especificada não precisa ser
observada. Para voar com drones com mais de 250g perto de pessoas é necessário que elas concordem previamente com a operação, ou seja, a pessoa precisa saber e concordar com o voo daquele equipamento nas proximidades onde se encontra. 3.1- Classificação de Drones Os drones de uso comercial foram divididos em três classes, de acordo com o seu peso máximo de decolagem: - Classe 1 - Peso máximo de decolagem: Acima de 150kg - Classe 2 - Peso máximo de decolagem: Acima de 25kg e abaixo ou igual a 150kg - Classe 3 - Peso máximo de decolagem: Abaixo ou igual a 25 kg 3.2- Idade mínima para pilotagem Os pilotos remotos e observadores devem ter no mínimo 18 anos para pilotar aeronaves não tripuladas. Para pilotar aeromodelos não existe limite mínimo de idade. 3.3- Cadastro O cadastro dos drones com peso máximo de decolagem superior a 250g é obrigatório. Esse cadastro é feito pelo Sistema de Aeronaves Não Tripuladas (SISANT) da ANAC. Após o cadastro, é gerado o número de identificação na certidão de cadastro, o mesmo deve estar em um local acessível e de forma legível na aeronave. 3.4- Registro de voos Os voos com aeromodelo e aeronaves remotamente pilotadas Classe três não precisam ser registrados. Já os voos com as demais aeronaves não tripuladas devem ser registrados. 3.5- Licença, Habilitação e Certificado Médico Aeronáutico. A licença e habilitação emitidas pela ANAC são obrigatórias para pilotos com aeronaves não tripuladas das classes um e dois, ou da classe três que pretendam voar acima de 400 pés. Além disso, Pilotos remotos de aeronaves não tripuladas das classes um e dois deverão possuir ainda o Certificado Médico Aeronáutico (CMA) emitido pela ANAC ou o CMA de terceira classe do DECEA. 3.6- Documentos obrigatórios durante as operações Nas operações realizadas com aeronaves não tripuladas com peso máximo de decolagem superior a 250g, os operadores deverão portar o manual de voo, documento de avaliação de risco e apólice de seguro.
3.7- Locais de pouso e decolagens de Drones Pousos e decolagens podem ser feitos em áreas distantes de terceiros e desde que não haja proibição de operação no local escolhido. A operação de aeronaves não tripuladas em aeródromos só pode ocorrer se for expressamente autorizado pelo operador aeroportuário, podendo a ANAC estabelecer condições específicas. 4- Implementação de inspeções Com a possibilidade de utilização de Drones em inspeções em instalações da empresa, inicialmente foi mapeado todas as possibilidades de utilização da ferramenta, levando em consideração alguns critérios como, locais com alturas elevadas e de difícil acesso, locais onde a presença de pessoas para uma inspeção visual teria um grande esforço físico e financeiro, local onde a inspeção visual com pessoas traria riscos a pessoas e ao processo e locais onde a inspeção visual poderia ser realizada por equipamentos de elevação, mas podem ser realizada com mais rapidez com o drone. Iniciado as inspeções em Fevereiro de 2019, adquirido um drone do fabricante DJI, modelo Mavic Pro, esse equipamento possui autonomia de 27 minutos por bateria, zoom digital que possibilita uma melhor captação de imagem, com uma menor aproximação do equipamento a e ser inspecionado, o equipamento é controlado por um controle remoto, com alcance de até sete quilômetros, com visualização das imagens por meio de um tablet ou celular. Inicialmente os equipamentos e pilotos foram cadastrados no sites da ANAC e DECEA, esse procedimento se faz necessário para realizar a solicitação de voo, sempre que for realizado a decolagem dos equipamentos, posteriormente foram mapeado os pontos da fabrica que não podem ser sobrevoados, usado como critério o risco a instalações e pessoas, como áreas classificadas e circulação de pessoas em determinados horários, ou risco ao equipamento como a proximidade de chaminés e saída de vapores para atmosfera que podem danificar o equipamento, mapeado também a instalação mais alta da fabrica para definir o Home Point padrão de todas as inspeções, sendo o ponto mais alto de 65 metros, avaliado os declives do terreno e definido o Home Point padrão com uma altura de 80 metros. Realizado treinamento interno para capacitar colaboradores para operar os Drones, onde foi usado como critério de seleção a necessidade da utilização do equipamento o conhecimento especifico em uma determinada área, como técnicos de inspeção para atividades de inspeção de estruturas e técnicos da área Elétrica para vistoria de instalações elétricas como SPDA, linhas de transmissão e Subestações.
5.1- Preparação para inspeções O primeiro passo para realizar a inspeção é fazer a solicitação no site do DECEA, como mostra a figura I,onde é definido a aeronave, operador, coordenadas geográficas de decolagem e pouso, assim como horários de inicio e término da inspeção. Figura V : Autorização de voo (Fonte: DECEA, 2019) O sistema do DECEA retorna com a autorização de voo, que legaliza a operação desde que seguido os procedimentos de utilização dos Drones. Após confirmação da autorização de voo, deve ser preenchido o POD (Planejamento de Operação com Drones), esse formulário contem informações que devem ser verificadas antes do inicio da operação, desde o planejamento, como a definição do objetivo da operação, até as verificações climáticas, do operador, e equipamento, o POD contem um check list com informações de pré-voo, operação de decolagem, inspeção e pouso, assim como informações do equipamento. Também no POD é feito um resumo da operação, com um mapa simples do trajeto da operação, analisando no local os possíveis obstáculos de equipamentos ou naturais, que possa comprometer a operação, criando risco a aeronave, aos equipamentos de processo e principalmente de pessoas. Após a realização da inspeção as imagens e vídeos são tratados e analisados e gerado os relatórios fotográficos e de inspeções, com as conclusões e as devidas recomendações. 5- Exemplos de inspeções Serão demonstrados alguns exemplos de inspeções já realizadas e que demostram como a utilização dos Drones possibilita ganhos extraordinários.
6.1- Inspeções em chaminés A empresa possui 3 chaminés de tijolos que estão desativadas, com altura entre 40 e 70 metros de altura, as realizações das inspeções visuais dessas chaminés eram feitas com a utilização de binóculos e quando necessário inspecionar essas chaminés de mais perto era utilizado uma gaiola de metal, suspensa por um guindaste de 120 toneladas. Em uma das chaminés, com altura de 50 metros, foi possível verificar que a estrutura da luminária de balizamento da chaminé esta solta, podendo ocasionar a queda da estrutura, conforme a figura VI. Figura VI - Chaminé de tijolo com luminária de balizamento caída Ao aproximar a imagem é possível verificar a estrutura da luminária de balizamento solta da estrutura, conforme figura VII. Após a inspeção, foi isolado um raio de 20 metros da chaminé e programado a normalização dessa luminária de balizamento. Figura VII - Detalhe da luminária de balizamento caída
Em outra chaminé, mostrada na figura VIII, verificou-se o deslocamento de materiais do topo. Após inspeção o local foi isolado em um raio de 20 metros para proteger pessoas de possíveis quedas de objetos até que o reparo seja realizado. Figura VIII: Detalhe das estruturas caindo Já na inspeção de uma chaminé metálica, responsável pela emissão de gases do processo de acido sulfúrico, com altura de aproximadamente 70 metros, foi possível observar um objeto em um dos patamares da estrutura. Figura IX - Objeto estranho identificado na estrutura da chaminé (Circulo vermelho)
Ao aproximar a imagem do objeto, é possível verificar que se tratava de um martelo, o local foi isolado e programado a retirada do objeto. Figura X - Objeto identificado na estrutura da chaminé Também verificado nessa inspeção a estrutura da ponteira da chaminé, que só é possível visualizar por cima do equipamento. A verificação da estrutura é de extrema importância, por se tratar de um equipamento crítico da planta. Figura XI - Lateral do topo da chaminé com indícios de corrosão Figura XII- Topo da chaminé com indícios de corrosão
6.2- Inspeções em para- raios. Outra aplicação de inspeção é a verificação dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas. Grande parte do sistema se situa nas partes mais altas das edificações, onde a visualização dessas instalações é de alta complexidade e risco dependendo do local da instalação. Em uma inspeção do sistema de para- raio de uma caixa d agua foi observado o mastro do captor tipo Franklin que estava caído. Esse equipamento esta localizado no topo de uma caixa d agua de concreto, com uma altura de 40 metros onde o acesso de pessoas no topo da chaminé é de alta complexidade e risco. Figura XII - Estrutura da caixa d agua inspecionada Figura XIII - Mastro do captor caído (Circulado em vermelho) 6.3- Linhas de transmissão A empresa possui cerca de 3 quilômetros de linhas de transmissão, com tensão de 4160 Volts. Semestralmente realiza-se a inspeção visual de toda a linha de transmissão e acessórios, como cruzetas de madeiras, para-raios, isoladores, chaves, fusíveis, muflas, terminações e cabos de ancoragem. A inspeção com o drone permite visualizar esses equipamentos a uma distância
segura e com a linha energizada, além ser uma operação em uma altura de 12 metros, que traz riscos aos colaboradores. Nessas inspeções já foi possível visualizar suportes de madeira danificados, isoladores trincados e conexões danificadas. Figura XIV- Estruturas inspecionadas em uma linha de transmissão 6.4- Subestações Além das linhas de transmissão outra instalação elétrica inspecionada é a subestação principal de 88000 Volts, esse trabalho é feito com a instalação energizada, nessa inspeção é verificado possíveis danos em equipamentos como para-raios, trinca ou quebra de isoladores, estado de lâminas de chaves seccionadoras, vazamentos em disjuntores, estado de buchas e vazamentos em transformadores e danos em estruturas de concreto, como trincas ou quebras. Figura XV - Visualização da parte superior de um transformador
Figura XVI - Visualização da estrutura da base de concreto dos equipamentos Figura XVII - Visualização de TPs e TCs Figura XVIII - Visualização de laminas de chaves seccionadoras
Figura XIX: Visualização de isoladores 6.5- Inspeções de telhados Uma atividade complexa e com alto índice de acidentes é a inspeção visual preventiva e coleta de informações para manutenções corretivas de telhados e calhas de captação de agua pluvial. Para essa atividade era necessários que colaboradores subissem até os telhados, estruturas não preparadas para a permanência de pessoas, onde na maioria das vezes estão situados em locais altos e em cima de equipamentos em operação, o que aumenta a complexidade e risco da operação. Figura XX - Inspeção de telhados
O Drone também é utilizado sempre após períodos de chuvas em alguns prédios, para visualização de entupimentos de calhas, que gera vazamento e transbordo de agua, essa ação permite a visualização e ação corretiva rápida. Figura XXI - Inspeção calhas identificando acumulo de agua e entupimento 7- Conclusão A implementação das inspeções com Drones, trouxe ganhos que pode ser facilmente obtidos através da comparação dos gastos estimados com outra técnica de inspeção convenciona. Além disso, trouxe ganhos não mensuráveis, que é a diminuição da exposição ao risco de colaboradores em áreas insalubres ou com alto potencial de acidentes, assim como os trabalhos em altura, telhados e trabalhos próximos a instalações elétricas energizadas. Dentre todos os ganhos obtidos destaca-se um que é a inspeção das chaminés. Para realizar a inspeção em cada chaminé era necessário à utilização de um guindaste de 120 toneladas, devido à altura e raio de operação da atividade, o guindaste subia uma gaiola metálica, com dois colaboradores até os pontos a serem inspecionados. Cada atividade tinha um custo aproximado de R$ 14000,00. Já a inspeção realizada com o drone é realizada em 45 minutos, sem custos adicionais de inspeção, apenas as horas do operador, que já faz parte do quadro operacional da empresa. Em apenas uma atividade já foi possível pagar a aquisição do equipamento, que teve um custo de R$ 7000,00, a intenção da empresa é aumentar as inspeções com esse equipamento, expandindo as atividades para outras áreas da empresa como meio ambiente e segurança patrimonial.
Figura XXII Guindaste utilizado para inspeções em chaminés. Os trabalhos realizados com os Drones tem demonstrado grandes oportunidades de utilização,como ganhos financeiros, de tempo e de melhoria na gestão dos ativos, de segurança ocupacional e de processo, sendo uma realidade dentro das instalações industriais, com grande potencial para utilização em outras empresas com atividades similares, assim como atividades publicas de gestão de segurança e controle ambiental. 5- Referências PORTAL DA INDÚSTRIA. Disponível em: <http://www.portaldaindustria.com.br/estatisticas/sondesp-66-industria-4-0/> Acesso em: 15/06/2019 às 09h50. AEROMODELO BRASIL. Disponível em: <http://aeromodelobrasil.com/drones/> Acesso em: 10/06/2019 às 14h32. MULTI DRONES. Disponível em: <https://www.multidrones.com.br/2018/10/22/tipos-dedrones-qual-o-melhor-para-cada-aplicacao/> Acesso em: 12/06/2019 às 20h10. ANAC. Disponível em: <https://www.anac.gov.br/noticias/2017/regras-da-anac-para-uso-dedrones-entram-em-vigor/release_drone.pdf> Acesso em: 01/06/2019 às 08h46. DJI. Disponível em: <https://www.dji.com/br/mavic> Acesso em: 04/06/2019 às 10h30; DJI. Disponível em: <https://www.dji.com/br/spreading-wings-s900> Acesso em: 04/06/2019 às 11h02; DJI. Disponível em: <https://www.dji.com/br/spreading-wings-s1000> Acesso em: 04/06/2019 às 14h40;