APLICAÇÃO DA TERMOGRAFIA NA INSPEÇÃO PREDITIVA EM TUBULAÇÃO REVESTIDA Altobelli Nazaré Prado de Araújo Técnico Planejamento SR altobelli.araujo@kinross.com TRADICIONALMENTE, O TRANSPORTE DE MINÉRIO VIA ÚMIDA NAS INSTALAÇÕES DE BENEFICIAMENTO DE MINÉRIO, OCORRE ATRAVÉS DE TUBULAÇÕES OU CALHAS, QUE POR SUA VEZ REQUEREM REVESTIMENTOS COM MATERIAIS RESISTENTES A DESGASTES. ESTE PROCESSO DE DETERIORAÇÃO DO REVESTIMENTO / TUBULAÇÃO NORMALMENTE NÃO É PERCEBIDO ATÉ QUE HAJA VAZAMENTOS E INTERRUPÇÃO DA PRODUÇÃO, POR NÃO HAVER TECNOLOGIA PREDITIVA DISPONÍVEL. POR ISSO FOI PROPOSTO DESENVOLVER A TECNOLOGIA DE TERMOVISÃO APLICADA A INSPEÇÃO PREDITIVA EM TUBULAÇÕES REVESTIDAS. Confiabilidade; Disponibilidade; Termografia; Tubulação. TRADITIONALLY, THE MOVEMENT OF MINERAL ORES IN MIXTURE WITH WATER INSIDE OF MINERAL PROCESSING PLANTS IS FACILITATED BY PIPES, TUBES AND CHANNELS. THE STRUCTURAL MATERIAL THAT IS USED IS GENERALLY LINED OR COATED WITH WEAR RESISTANT MATERIALS IN ORDER TO PROLONG THE LIFE OF THE STRUCTURE. THE DETERIORATION OR WEAR PROCESS OF THE COATING/TUBING CAN BE DETECTED SEVERAL WAYS, THE SIMPLEST BEING WHEN A LEAK OR INTERRUPTION IN THE PROCESS HAS OCCURRED, BECAUSE PREDICTIVE TECHNOLOGIES ARE NOT AVAILABLE. INFRARED (IR) IMAGING IS PROPOSED AS A METHOD OF PREDICTIVE INSPECTION OF LINED/COATED PIPES AND TUBES. Reliability; Availability; Thermography; Pipe.
HISTORICO Estudos desenvolvidos na Kinross Paracatu demonstraram que a borracha natural foi o revestimento para tubulações que mais se adequou as condições de operação e do minério da região, aumentando muito à vida útil dessas tubulações. Então possibilitou a aplicação da tecnologia de Análise de Ruído que é basicamente a utilização de um aparelho amplificador de som, adaptado (colocado em contato) com o ponto de maior desgaste para comprovar de acordo com a amplitude do ruído se houve ou não perda de revestimento interno. Os diagnósticos dependiam da sensibilidade e experiência do inspetor, além de ser impreciso, não gerava dados estatísticos para futuras intervenções. Assim, preventivamente, passamos a controlar melhor a vida útil das tubulações tornando possível saber se um tubo estava com revestimento gasto e programando intervenções que pode ser de acordo com critérios adotados pelo inspetor, podendo variar deste um simples reparo ou giro de 90 da peça com inversão das pontas ou até troca da mesma. Esta técnica foi bastante eficiente para inspeção de tubulação dentro da Kinross Paracatu no período de 2002 até meados de 2008 antes do projeto de expansão III que iniciou operação no mês 07/2008. No entanto, com o startup da nova planta foi identificado que não seria possível aplicar as técnicas de inspeção de Análise de Ruído por não ter acesso para o contato com a maioria das tubulações, bem como a técnica de planejamento preventivo por não haver histórico da planta nova, a qual possui características diferentes da planta I. Portanto, desenvolver outra técnica de inspeção preditiva em tubulações revestidas foi fundamental, e que esta fosse eficaz, já que para aplicar as técnicas antigas seria necessário um longo prazo para adequação e conhecimento total da área. COMO SE CHEGOU A TERMOGRAFIA PARA INSPEÇÃO EM TUBULAÇÃO? A equipe de inspeção da Kinross Paracatu começou um intenso trabalho para buscar no mercado uma técnica de preditiva que atendesse todas as necessidades da nova planta. Foram discutidas algumas tecnologias como: - dispositivos implantados dentro do revestimento para detectar o desgaste, limitados a um nível máximo para troca, - ultra som com tecnologia B-Scan dentre outros. A Técnica de Termografia já era utilizada pela equipe de inspeção preditiva da Kinross Paracatu, porém essa era usada apenas com foco na inspeção Elétrica (Painéis, Linhas de Transmissão etc.), mas devido à dificuldade de acesso ás tubulações e falta de técnicas apropriadas para realizar inspeção Preditiva a Termografia se encaixou perfeitamente ás necessidades da equipe de Preditiva de tubulações na planta II com grandes vantagens sobre as outras técnicas.
Vantagens da Termografia: a) Não precisa de contato com a peça - minimizando a necessidade de construção de acessos. b) Agilidade na inspeção e diagnóstico - identifica-se em alguns casos um defeito instantaneamente; c) Gera dados e mostra a evidencia do defeito através de um termograma - deixa de ser somente a sensibilidade do inspetor; d) Evita o risco de incêndio, pois, quando identificado a falha é programado um reforço externo que é feito com a linha em operação (tubulação passando polpa de minério); e) Evita perda de produção; f) Redução de custo da manutenção evita manutenção corretiva, pois de forma planejada, sendo a peça trocada no momento certo, e em condições de recuperação da estrutura, os custos tendem a ser menor. O QUE É TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA? Termografia infravermelha é a ciência de aquisição e análise de informações térmicas a partir de dispositivos de obtenção de imagens térmicas sem contato. É uma técnica de inspeção que estende a visão Humana através do espectro infravermelho. A Termografia infravermelha é também usada para Monitoramento de Condições, aperfeiçoar a manutenção e manter a produção funcionando bem e em segurança, ao mínimo custo possível. INFRARED TRAINING CENTER (Brasil). Termografia Nível 1. São Paulo, [2008?]. p 6. Todos os objetos emitem radiação térmica para o ambiente. A câmera captura uma imagem da radiação emitida da superfície da maioria dos objetos. A temperatura das superfícies está diretamente relacionada com o tipo do objeto, o material que este é feito os componentes e a operação dos componentes no interior destes objetos. Portanto, para a interpretação de mapa térmico é imprescindível conhecer os materiais envolvidos e a operação dos equipamentos em análise. APLICAÇÕES DA TERMOGRAFIA: As aplicações da Termografia são várias, como podemos ver: a) Monitoramento de condições elétrico, construção, fornos e caldeiras, mecânico, tanques, recipientes e problemas de fluxo de fluidos. Conforme Fig. 1 e Fig. 2; b) Pesquisa e Desenvolvimento Desenvolvimento de produtos; c) Médica e Veterinária Identificar pontos inflamados, problemas de circulação etc. Conforme Fig. 3 e Fig. 4; d) Controle de qualidade e monitoramento de processo medições contínuas de temperatura.
Fig.1 Construção Fig. 2 Rede Transmissão Elétrica Fig.3 Medicina Fig. 4 Veterinária
A INSPEÇÃO TERMOGRÁFICA EM TUBULAÇÕES DENTRO DA KINROSS PARACATU PLANTA II Início da aplicação da técnica. A inspeção através da Termografia em tubulações revestidas começou a ser desenvolvida dentro da Kinross Paracatu a partir de janeiro de 2009 quando tivemos 03 paradas corretivas em função da tubulação de descarga do Hidrociclone para o 1º moinho de bolas (tubulação DN 42 ). Com o desgaste de uma determinada peça já conhecido, devido a uma inspeção visual feita durante a parada corretiva, foi então realizado a inspeção por Termografia para verificar se a mesma mostraria o defeito em um termograma, o resultado foi positivo conforme mostra as figuras (Fig. 05 e Fig. 06) abaixo. Imagem coletada com câmera Flir modelo E45. Fig. 05 Termograma tubulação descarga Hidrociclone Região onde furou e está sem revestimento. A mesma aparece na foto acima com a região mais quente. Fig. 06 Foto da peça mostrada no termograma acima
A partir das imagens mostradas nas fig. 05 e fig. 06 começou o investimento na Termografia em tubulação na Kinross Paracatu onde foi adquirida outra câmera termográfica Flir modelo T250, com melhor resolução o que melhora a visualização a captação da diferença de temperatura nas peças inspecionadas. Objetivo da Técnica Essa técnica tem o objetivo de detectar a perda do revestimento interno das tubulações revestidas com borracha natural antes que a parte metálica se desgaste a ponto de furar. Conforme ilustrado abaixo nas fig. 07 e fig. 08 mostra a precisão da imagem térmica que é muito boa, pois se pode ver o detalhe do desgaste de área menor e o desgaste de área maior. A técnica ainda é usada como Termografia qualitativa que depende da análise dos padrões térmicos para revelar a existência e localizar a posição de anomalias, tendo como parâmetros importantes a temperatura aparente e emissividade. INFRARED TRAINING CENTER (Brasil). Termografia Nível 1. São Paulo, [2008?]. Cap. 10. p 3. Como é identificado o desgaste do revestimento? Por se tratar de tubulação onde temos polpa de minério que passa por três processos de moagem sendo uma moagem SAG e duas moagens de bolas, mais bombeamento centrifugo e a água que circula no processo em torno de 28 a 30 C a temperatura média da polpa de minério é entre 36 a 40 C. Então no trecho de tubulação onde se tem todas as condições de ambiente, granulometria do fluido, vazão, material do tubo e revestimento, nenhum agente externo que possa alterar a leitura do ponto a emissão de radiação terá que ser bem próximo de ser uniforme em todo este trecho analisado. Caso haja uma variação desta emissão de radiação em um ponto específico, é neste ponto onde mostra o desgaste do revestimento interno que é consequência do contato da polpa direto com a parte metálica do tubo. Conforme mostra as figuras Fig. 07 e Fig. 08. Ponto com Máximo de 27,9 C. Ponto com Máximo de 33,4 C. Fig. 07 Termograma mostrando diferença de emissão de radiação de 5,5 C
Desgaste de área maior. Desgaste de área menor. Fig. 08 Foto mostrando desgaste interior da peça conforme indica termograma acima Como é a rotina de inspeção por termografia? Dentro do processo da Manutenção é importante um direcionamento das coletas e analises então a equipe de planejamento e inspeção da Kinross Paracatu criou uma rota de inspeção para a aplicação da Termografia. Essa rota foi criada através da analise da criticidade das linhas de tubulações dentro da escala de 01 à 03, as rotas de inspeção de tubulação são periódicas variando de 07, 15 e 30 dias dependendo da criticidade. As tubulações classificadas com criticidade 01 têm rotas periódicas de 07 dias, as tubulações classificadas com criticidade 02 têm rotas periódicas de 15 dias e as tubulações classificadas com criticidade 03 tem rotas periódicas de 30 dias. Para definir o valor para a criticidade das linhas de tubulações foi considerado o impacto para a produção no caso de uma eventual parada da linha, o coeficiente de desgaste da linha considerando a velocidade e granulometria do material (conhecimento do histórico da planta). Durante o cumprimento da rota o inspetor coleta as imagens dos pontos onde foram encontradas as eventuais anomalias e ainda no campo é feito a primeira analise da criticidade do problema. Após o termino da rota as imagens coletadas são descarregadas em um computador com o software Flir Quickreport 1.2 onde as imagens são analisadas pela segunda vez e tratadas para confirmação do diagnóstico de criticidade. Então é gerado pelo inspetor o relatório para tomada de decisão e programação das intervenções. Veja abaixo a figura Fig. 09 que mostra o fluxo da informação.
Fig. 09 Fluxo simplificado da informação CASOS a) Derivação em Y DN 42 x 45 da tubulação de descarga do 26 HC 501 (Hidrociclone Krebs mod. GMAX26-3137) para o 26 MO 502 (Moinho de Bolas Metso mod. 24' x 40') apresentou diferença de radiação na parte inferior. Conforme mostram as figuras Fig. 10, Fig. 11 e Fig. 12. Fig. 10 Termograma mostra derivação peça com diferença de radiação no ponto assinalado Fig. 11 Foto ilustra termograma referente à Fig. 10
Fig. 12 Foto do interior da derivação em Y que mostra desgaste no ponto de aquecimento mostrado no termograma Fig. 10 b) Carretel reto DN 30 x 3716mm após a 7ª curva da tubulação de recalque da 26 BO 501 A/B (Bomba Centrifuga Weir mod. 650 MCU) para o 26 DE 501 (Distribuidor Estático de polpa de minério) apresentou diferença de radiação térmica na parte inferior. Conforme mostram as figuras Fig. 13, Fig. 14 e Fig. 15. Fig. 13 Termograma mostra carretel reto com diferença de radiação térmica Fig. 14 Foto ilustra termograma referente à Fig. 13
Fig. 15 - Foto do interior do carretel reto DN 30 x 3.716mm mostra desgaste no ponto de aquecimento identificado no termograma Fig. 13 c) 3ª Curva mangote com trama de aço DN 10 x 90 da tubulação de recalque da bomba 26 BO 504 (Bomba Centrifuga Weir mod. 10/8ST-AH A05/A05) apresentou diferença de radiação térmica na saída da curva. Conforme mostram as fig. 16, fig. 17 e fig. 18. Fig. 16 Termograma mostra curva mangote com diferença de radiação térmica Fig. 17 Foto ilustra termograma referente à Fig. 16
Fig. 18 - Foto do interior da curva mangote DN 10 x 90 mostra desgaste no ponto de aquecimento mostrado no termograma Fig. 16 CUIDADOS Em todas as técnicas de inspeção preditiva alguns cuidados devem ser tomados, no momento de dar um diagnóstico condenando ou não determinado equipamento, pois podemos ser surpreendidos por algum tipo de falha que na realidade não existe. Na Termografia temos um efeito muito comum na imagem que é chamado de reflexo. O reflexo pode ser pontual onde se tem um ponto com radiação total de saída diferente da vizinhança do objeto. Como detectar e evitar um reflexo? Para detectar os reflexos usamos as seguintes técnicas; a) Não ficar diretamente na frente do alvo para evitar refletir você mesmo; b) Movimentar de um lado para outro para verificar se o ponto na imagem também se move; c) Usar uma barreira (papelão) para bloquear a fonte de radiação refletora. d) Detectar gradientes térmicos nas imagens, pois os reflexos geralmente não apresentam o mesmo. e) Procurar partes no alvo com emissividade mais alta, pois apresentam temperatura aparente mais próxima da verdadeira. INFRARED TRAINING CENTER (Brasil). Termografia Nível 1. São Paulo, [2008?].. Abaixo serão vistos nas figuras 19 e 20 exemplos de um reflexo e um defeito na inspeção em tubulações revestidas para mostrar como foi identificado o reflexo usando a técnica de análise de gradiente térmica.
Não há formação de gradiente térmico. Fonte refletora. Tubulação de lubrificação com fluido quente. (Neste caso mais quente que objeto alvo) Fig. 19 Termograma mostra reflexo pontual Formação de gradiente térmico. Fig. 20 Termograma mostra gradiente de cor (neste caso não é reflexo) OUTRAS ILUSTRAÇÕES Fig. 21 Termograma mostra derivação em TE com diferença de radiação térmica
Fig. 22 - Foto ilustra termograma referente à Fig. 21 Fig. 23 - Foto do interior da derivação em TE mostra desgaste no ponto de aquecimento mostrado no termograma Fig. 21 Fig. 24 - Termograma mostra carretel reto vertical com diferença de radiação térmica
Fig. 25 - Foto ilustra termograma referente à Fig. 24 Fig. 26 - Foto do interior do carretel reto mostra desgaste no ponto de aquecimento mostrado no termograma Fig. 25 Fig. 27 Foto da câmera Flir modelo T250 usada na Kinross Paracatu
Fig. 28 Foto da câmera Flir modelo E - 45 também usada na Kinross Paracatu CONSIDERAÇÕES FINAIS A aplicação desta técnica vem trazendo resultados significativos nos negócios da manutenção, tanto em termos de confiabilidade, disponibilidade e nos custos da nossa atividade. Com uma rotina bem forte de atuação, esta técnica ainda suporta toda a programação das grandes paradas, oportunidade esta de usufruir todo beneficio desta tecnologia. Além disso, ao evitar vazamentos, a conservação dos equipamentos e instalações, segurança e motivação das equipes de operação e manutenção, também foram beneficiadas. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS INFRARED TRAINING CENTER (Brasil). Termografia Nível 1. São Paulo, [2008?]. cap. 2, p 6. INFRARED TRAINING CENTER (Brasil). Termografia Nível 1. São Paulo, [2008?]. cap. 10, p 3. INFRARED TRAINING CENTER (Brasil). Termografia Nível 1. São Paulo, [2008?]. cap. 9, p 13. ALVES NOBRE, ALEX. Técnicas de Inspeção em Tubulação Revestida. Revista Abendi, São Paulo, nº 15, p 49, jul. 2006. TERMONAUTAS. Disponível em: WWW.termonautas.com.br. Visitado em 10 abr. 2010. BRUNO VERATTI, ATILIO. A Classificação das Aplicações da Termografia. In TERMONAUTAS. Disponível em: WWW.termonautas.com.br. Visitado em 11 abr. 2010.
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