INFORMATIZAÇÃO DO CONTROLE DA QUALIDADE DAS SOLDAS DURANTE A IMPLANTAÇÃO DAS UNIDADES ADICIONAIS DA USINA HIDRELÉTRICA DA ITAIPU BINACIONAL Marco Aurélio Escobar ITAIPU BINACIONAL Trabalho apresentado no XXI Congresso Nacional de Ensaios Não Destrutivos Salvador, Agosto de 2002 As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade do autor.
SINOPSE: A Itaipu Binacional Contratou em novembro de 2.000, um Consórcio de Empresas para a implantação de 2 (duas) novas unidades geradoras de 700 MW cada, que após concluídas em abril de 2.004, ampliarão o potencial atual da Usina Hidrelétrica de 12.600 MW para 14.000 MW. Os diversos componentes eletromecânicos a serem soldados na UHI e que integram estas novas Unidades geradoras como: rotor, estator, conduto forçado, pré-distribuidor, caixa espiral e outros, requerem aproximadamente 20.000 metros lineares de soldas. Para o acompanhamento e controle da pré-montagem e montagem dos componentes soldados no campo, a Itaipu Binacional desenvolveu e implantou um Sistema Informatizado de Gerenciamento de Dados para o Controle da Qualidade das Soldas, envolvendo todas as etapas do processo incluindo: procedimentos de soldagem, qualificação dos soldadores e operadores de soldagem, ensaios não destrutivos, inspetores end, auditoria interna e externa, entre outros.
I - INTRODUÇÃO: Para a implantação do Controle da Qualidade das Soldas dos componentes das novas Unidades geradoras da Usina Hidrelétrica da ITAIPU BINACIONAL, foram consideradas algumas premissas básicas, dentre as quais destacam-se: as condições do contrato, requisitos do projeto, especificações técnicas, características específicas dos equipamentos e o perfil dos profissionais necessários à fiscalização das atividades de campo. O objetivo deste trabalho é evidenciar a importância de se contar com um Sistema Informatizado para o Controle da Qualidade das Soldas, cujos resultados que estão sendo obtidos nos trabalhos já desenvolvidos, têm possibilitado manter a confiabilidade e a segurança na garantia da qualidade dos componentes da Usina Hidrelétrica. I.1 Condições Contratuais: A ITAIPU BINACIONAL assinou contrato com o Consórcio Empresarial ITAIPU CEITAIPU, formado pelas empresas ALSTON e VOITH-SIEMENS (fornecimento dos equipamentos eletromecânicos), IVAI, CESBE e CONEMPA (obras civis) e ULTRATEC, EBE e CIE (montagem eletromecânica). O objeto do Contrato é a implantação, sob regime de empreitada integral, de 2 (duas) unidades geradoras de energia elétrica, completas, com potência de 700 MW cada, incluindo a execução do projeto, a fabricação, os testes em fábrica, o transporte, o armazenamento, as obras civis, a montagem eletromecânica, os ensaios para colocação em serviços e o comissionamento. A remuneração do contratado é contra o cumprimento de eventos de pagamentos, o que permite fluxo de caixa adequado ao Consórcio. Alguns desses eventos de pagamentos, são coincidentes com os Marcos Contratuais estabelecidos. O contratado é responsável pelo Controle da Qualidade de todas as fases do fornecimento. Especificamente sobre o controle da qualidade das juntas soldadas, o contrato estabelece a responsabilidade do contratado pela execução de todos os ensaios e a submissão à aprovação da ITAIPU. O Contrato estabelece ainda que a ITAIPU poderá executar auditoria interna e/ou externa nas juntas soldadas, como também intervir em qualquer fase da montagem eletromecânica. II.2 Projetos e Especificações Técnicas: Os Projetos e as Especificações Técnicas estabelecem os requisitos técnicos para as juntas soldadas, bem como os critérios de aceitação em função das solicitações das soldas. O quadro a seguir mostra os controles mínimos necessários, conforme o fator de solda. 1
Ensaios antes da soldagem Fator de Solda A B C D Controle dos chanfros LP 100% Visual LP P.A Visual Visual P.A Controle da raiz LP 100% LP 100% Visual após 1ª. Camada Ensaios após a soldagem Ultra-som 100% PA - - Líquido Penetrante 100% PA PA - Visual 100% 100% 100% PA Dimensional Obrigatório Obrigatório Obrigatório PA PA - Por amostragem (10% 20%): Em caso de defeitos dobrar a amostragem. As principais Normas Técnicas que estão sendo utilizadas durante a montagem eletromecânica são: ASME II, ASME V, ASME VIII, ASME IX, AWS D1.1, ASNT-TC- 1A. I.3 Componentes das Unidades Geradoras: Os componentes das unidades geradoras, pelas suas características técnicas e dimensões, exigem controles rigorosos relativos à qualidade dos trabalhos de montagem eletromecânica e de construção civil, de modo a garantir a confiabilidade necessária para a geração de energia. Dentre os principais componentes, destacamos: - Tubo de Sucção 186t 8,81x17,73m Espessura: 25mm Fator de solda: B Pré-Distribuidor 425t - 13,01x4,82m Espessura: 12,5 a 200mm Fator de solda: A/B/C Caixa Espiral 600t. 9,64m Espessura: 36 a 110mm Fator de solda: A Trecho Final Inferior do Conduto Forçado 820t. 10,5x9,64m Espessura: 67 a 74mm Fator de solda:a 2
Estator 988t. 20,00x6,40m Espessura: 19,5 a 70mm Fator de solda: A/B Rotor 1.856t. 16,00x3,49m Espessura: 25 a 50mm Fator de solda: A Conduto Superior 750t. 10,5m Espessura: 25 a 65mm Fator de solda: A Cruzeta Superior 180t. 22,00x1,52m Espessura: 25mm Fator de solda: C Figura 1: Principais características dos componentes da UHI I.4 Equipe de Trabalho A responsabilidade pela montagem eletromecânica das duas novas unidades geradoras é da Diretoria Técnica, através da Superintendência de Obras. A equipe atual da Superintendência de Obras é composta, na sua maioria, de profissionais remanescentes da construção e montagem das 18 (dezoito) unidades geradoras da Usina Hidrelétrica de ITAIPU e que permaneceram nos quadros da Entidade. Para a montagem das duas unidades geradoras, a Superintendência de Obras, identificou o perfil dos profissionais necessários e completou a equipe com remanejamentos internos, mantendo com isto, o mesmo padrão de qualidade funcional, necessário para esta nova etapa. Entretanto, para algumas especialidades, principalmente àquelas relacionadas com o Controle da Qualidade das Soldas, houve a necessidade da contratação externa, tendo sido admitidos, 4 (quatro) inspetores de soldas e ensaios não destrutivos, devidamente 3
qualificados e certificados pelo Sistema Nacional de Qualificação e Certificação - SNQC- ABENDE/FBTS, ABENDE/ASNT. II - FLUXOGRAMA DO CONTROLE DA QUALIDADE DAS SOLDAS Com o objetivo de compor a estrutura do Controle da Qualidade das Soldas em todas as suas etapas e visando manter a confiabilidade e segurança nos trabalhos desenvolvidos, foi elaborado um fluxograma contemplando as atividades de montagem mecânica dos componentes, compreendendo: controles dimensionais, qualificação dos procedimentos de soldagem, qualificação dos soldadores e operadores de soldagem, controle dos procedimentos de ensaios não destrutivos e inspetores end, auditoria interna e externa e a correlação existente entre essas atividades. Figura 2: Fluxograma das atividades do Controle da Qualidade das Soldas. III - INFORMATIZAÇÃO DO CONTROLE DA QUALIDADE DAS SOLDAS Com base nessas premissas e após analisados e considerados os diversos parâmetros envolvidos para a sua estruturação, concluiu-se pela informatização do Controle da Qualidade das Soldas. Foram pesquisados no mercado, a existência de software compatíveis com as necessidades da ITAIPU, resultando na decisão de desenvolver um sistema próprio, que permitisse 4
agilidade, segurança e facilidade nas consultas, confiabilidade nas informações armazenadas, flexibilidade para a expansão e integração aos demais sistemas ou controles, entre outros requisitos técnicos necessários. Figura 3: Estrutura do sistema Deste modo, a informatização do Controle da Qualidade das Soldas, foi implantada em duas etapas, compatíveis com o cronograma das atividades da montagem eletromecânica. Na primeira etapa, foi implantado um software para o controle das atividades inerentes às qualificações dos procedimentos de soldagem e dos soldadores, conhecido como Sistema Gerenciador de Procedimento de Soldagem - SGPS. Na segunda etapa, foi desenvolvido um sistema capaz de gerenciar e integrar todo o Controle da Qualidade das Soldas, denominado de CQS. III.1- Sistema Gerenciador de Procedimentos de Soldagem - SGPS Durante a fase da montagem dos componentes das novas unidades, serão qualificados diversos procedimentos de soldagem e soldadores. Estima-se ser necessário, no pico da montagem, a qualificação de mais de 60 procedimentos de soldagem e aproximadamente 200 soldadores. Para gerenciar essas atividades, foi adquirido um software - SGPS, específico para o controle da soldagem, desenvolvido em Visual Basic, interface gráfica padrão Windows e banco de dados Access. O software auxilia no gerenciamento e na elaboração de EPS s ligadas a RQPS s e na qualificação de soldadores, considerando os critérios e requisitos do código ASME IX. 5
III.1.1 - Principais Facilidades do Sistema: Para possibilitar esse controle, o Sistema Gerenciador de Procedimento de Soldagem - SGPS, apresenta as seguintes facilidades funcionais: - Elabora os Procedimentos de Soldagem, formando Banco de Dados de EPS s e RQPS s e Relatórios de Acompanhamento da soldagem interligado; - Elabora a Instrução de Execução e Inspeção de Soldagem (IEIS) gerada com base nas EPS s cadastradas e com a possibilidade de criar padrões de ensaios não destrutivos a serem executados; - Controle da Qualificação e Desempenho de Soldadores e Operadores de Soldagem; - Disponibilidade da Tabela de Metais classificados pelo tipo, P-No. e Gr-No; Tabela de Consumíveis classificados pelo tipo, SFA, A-No., F-No (que pode ser configurada); - Faz a crítica do preenchimento das variáveis essenciais, suplementares e não essenciais previstas pelo código ASME IX, como segurança ao usuário durante a digitação das RQPS s; - Controla o acesso do banco de dados, garantindo a confiabilidade e rastreabilidade das informações; - Gera a faixa de extensão da qualificação de RQPS s de forma automática. - Elabora EPS s de modo automático e manual evitando a criação de documentos já suportados por outros; A seguir serão apresentadas algumas telas que ilustram o Sistema Gerenciador de Procedimentos de Soldagem - SGPS. Figura 4: Iniciação do software com indicação do acesso de cada ícone definido durante a configuração da senha. Figura 5: Preenchimento que permite a escolha e elaboração da qualificação pelo processo de soldagem aplicado, independente da região. 6
Figura 6: EPS/RQPS,. Busca e elaboração de Figura 7: Seleção de soldadores, interligado ao SGPS Figura 8: Modelo de Instrução de Execução de Inspeção de Soldagem (IEIS), utilizadas em todas as frentes de serviços. III.2- Controle da Qualidade das Soldas - CQS O Sistema de Controle da Qualidade das Soldas - CQS foi desenvolvido pelas Áreas Técnica e de Informática da ITAIPU, utilizando a linguagem Visual Basic 6.0, interface gráfica padrão Windows e banco de dados Oracle 8.0. O Sistema faz críticas do controle das soldas, incluindo os ensaios não destrutivos, acessa o banco de dados do software gerenciador de procedimentos de soldagem, compatibilizando e integrando as informações armazenadas. III.2.1 - Principais Facilidades do Sistema : Para que um sistema seja eficiente e confiável é fundamental que ele possibilite o controle e o acompanhamento de todas as etapas do processo de soldagem, fornecendo informações, fazendo comparações e análises críticas da coerência dos dados inseridos e dos dados armazenados. O sistema assim desenvolvido, além de possuir essas características, permite ainda acompanhar o andamento das atividades diárias do Controle da Qualidade das Soldas. Dentre essas facilidades funcionais, destacamos: 7
- Armazena os dados relativos às exigências contratuais e de projetos, envolvendo a montagem, controles dimensionais, soldas e ensaios não destrutivos, possibilitando a obtenção de informações em qualquer fase do processo com rapidez e confiabilidade; - Possibilita a exportação dos dados contidos nos relatórios para os programas da Microsoft Word e Excel; - Emite relatórios de avanços físicos, resumo das documentações, desempenho de soldadores, atividades dos soldadores e dos inspetores end por frente de serviço, incidências e tipos de defeitos, entre outros; - Possibilita controlar outras modalidades de ensaios não destrutivos, alem daquelas definidas nos projetos e especificações técnicas, inclusive os trabalhos de auditoria interna e externa; - Permite armazenar as imagens dos registros gráficos dos defeitos e descontinuidades das soldas, detectadas pelo ensaio de ultra-som; - Crítica e avaliação dos soldadores quanto à qualificação, validade do certificado e índice de desempenho; - Crítica dos ensaios não destrutivos quanto às modalidades e procedimentos em função das especificações técnicas e qualificações dos inspetores; - Avalia a modalidade e extensão dos ensaios não destrutivos em função das exigências dos projetos e das especificações técnicas; - Controle de segurança de acesso e atualização, garantida pelo banco de dados; - Facilidade no cadastramento e lançamento dos dados. A seguir serão apresentadas algumas telas que ilustram o Sistema de Controle da Qualidade das Soldas - CQS. Figura 9: Iniciação do Sistema de Controle da Qualidade das Soldas - CQS 8
Figura 10: Cadastramento dos equipamentos. Figura11: Liberação para soldagem e distribuição dos soldadores. Figura 13: Identificação e controle dos ensaios não destrutivos. Figura 12: Lançamento dos ensaios não destrutivos e identificação e registro dos defeitos de solda. Figura 14: Resumo geral das atividades de solda e ensaios não destrutivos. 9
Figura 15: Relatório de avanço físico Figura 16: Relatório das atividades dos inspetores de ensaios não destrutivos. 10
Figura 17: Resumo de documentação por equipamento. Figura 18: Relatório de desempenho dos soldadores. 11
Figura 19: Índice de reparo e demonstrativo de defeito. IV - CONCLUSÃO O Sistema Informatizado, implantado desde agosto de 2001, tem apresentando resultados significativos, contribuindo de forma importante para o Controle da Qualidade das Soldas. Já foram executadas e controladas mais de 2.300 metros de soldas, correspondentes a 11,5% do volume total dos serviços previstos. Até o momento, o índice de reparos das soldas foi de apenas 0,23 %, considerado excelente para esse tipo de empreendimento. Destacamos as principais contribuições do sistema: a- Confiabilidade e segurança nas informações recebidas e transmitidas, em função dos controles e críticas que são executados durante todas as etapas; b- Agilidade no lançamento das informações e atualização dos bancos de dados, possibilitando a obtenção dos resultados e a correção de problemas, quando necessário, em menor tempo; c- Acompanhamento do avanço físico dos trabalhos de caldeiraria, solda e ensaios não destrutivos, objetivando a adequação dos cronogramas de trabalho; d- Auditoria na documentação do Controle da Qualidade da montadora durante todas as etapas do processo; e- Fornece informações precisas para tomada de decisões, possibilitando a racionalização das atividades; 12
f- Permite a disponibilização do sistema, via intranet; g- Permite aos inspetores e fiscais de soldas, melhor acompanhamento das atividades desenvolvidas pela montadora nas frentes de serviços, evitando justaposição ou acúmulo de tarefas, o que poderia prejudicar a qualidade final do produto; h- Racionaliza as atividades dos inspetores e fiscais no manuseio das documentações do Controle da Qualidade das soldas, contribuindo para a diminuição dos custos. A ITAIPU BINACIONAL ao optar pela implantação de um Sistema Informatizado para o Controle da Qualidade das Soldas dos Componentes das novas unidades geradoras, levou em consideração a qualidade requerida para os trabalhos de montagem e a importância que isto representa no desenvolvimento das atividades. O acompanhamento contínuo e permanente nas várias etapas do Controle da Qualidade das Soldas, estritamente de acordo com os requisitos técnicos estabelecidos pelo Projeto e Especificações Técnicas, garante a qualidade do produto final, cujo objetivo é a geração de energia de acordo com os padrões técnicos de qualidade e confiabilidade. 13