Um projeto do Laboratório de Soldagem (Labsolda) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) resultou no desenvolvimento de um equipamento para a automatização de processos de soldagem com aplicações promissoras em setores como o de petróleo e gás. Denominado Tartílope V4, o equipamento é um manipulador de tochas robótico com quatro graus de liberdade e comando por CNC. Sua concepção teve como referência operações como a união de dutos e a soldagem de reservatórios. A agilidade que os manipuladores desse tipo proporcionam às operações de soldagem orbital e de paredes planas ou curvas justifica a vinculação do projeto a aplicações na indústria petrolífera. O Labsolda contou, inclusive, com apoio financeiro da Agência Nacional do Petróleo (ANP) e do Fundo Setorial do Petróleo e Gás Natural (CT-Petro), mantido pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), instituição ligada ao Ministério da Ciência e Tecnologia.
O equipamento não foi, porém, projetado como um acessório de automação dedicado a tarefas específicas desse setor. Com poucos ajustes mecânicos – mudanças na trajetória executada pelo eixo de rotação da tocha ou no tipo de trilho sobre o qual o manipulador se movimenta, por exemplo –, é possível empregá-lo em operações diversas, sob modalidades de processo comoMIG/MAG, em suas principais variantes, e plasma com adição de pó.
O Tartílope V4 tem movimentos motorizados – e numericamente controlados – em quatro eixos, denominados X, Y, Z e A. O primeiro corresponde ao deslocamento do equipamento para frente e para trás. O eixo Y é o movimento lateral do suporte da tocha, que permite o tecimento do cordão de solda durante a operação. O curso máximo nesse eixo é de 200 mm. O eixo Z consiste no ajuste da altura da tocha em relação à superfície soldada e tem curso máximo de 42 mm. O eixo A corresponde ao movimento rotacional que permite o deslocamento angular da tocha, que pode ser de até 50º. Esse movimento pode ser ajustado de acordo com a operação a ser realizada, para rotacionar a tocha em torno do eixo X ou do Y.
O acionamento é servomotorizado e o controle é feito pelo software Mach3, da empresa norte-americana Artsoft. Comumente empregado em máquinas CNC para usinagem, o programa foi adaptado para controlar o Tartílope V4. Protótipos do equipamento já foram submetidos a testes de campo. Em um deles, o manipulador foi usado em uma operação de soldagem de uma caldeira e, segundo os resultados divulgados pelos pesquisadores, teve bom desempenho. A operação foi realizada pelo processo MIG/MAG convencional, na posição vertical descendente e com tecimento triangular. Os cordões de solda, com largura de 10 mm e altura de 3 mm, em média, mostraram características satisfatórias quanto à continuidade, uniformidade e geometria e não apresentaram poros ou trincas. O Labsolda tem dois protótipos finalizados e operacionais, um deles configurado para soldagem orbital e o outro para a recuperação de tubos de caldeira (para o desenvolvimento desta aplicação, as pesquisas tiveram também apoio financeiro da Tractebel Energia, empresa catarinense de geração de energia elétrica). O desenvolvimento do Tartílope V4 corresponde ao trabalho de mestrado de Renon Steinbach Carvalho, feito sob orientação de Jair Carlos Dutra, professor da UFSC e coordenador do Labsolda. A dissertação será defendida no início de 2009.
O Tartílope V2 tem característica de alta mobilidade, podendo ter seu trilho fixado através de diferentes meios, em superfícies colocadas em qualquer posição. O objetivo do sistema é o de oferecer ao mercado uma opção de equipamento versátil a baixo custo para as aplicações mencionadas, onde em muitos casos, os usuários pensariam em um robô, mas não concretizariam o intento em face do custo deste último. O sistema TARTÍLOPE vem suprir uma lacuna nacional em equipamentos de baixo custo para a automatização da soldagem. Da versão atualmente pronta com trilho rígido, se evoluirá para uma versão de trilho flexível, adaptando-se aos perfis de curvatura de uma variedade de peças reais. Neste caso, se tem uma aplicação de extraordinária relevância, que envolve a empresa IMC – Engenharia de Soldagem, Instrumentação e Automação Ltda. e o LABSOLDA – Laboratório de Soldagem/UFSC. Trata-se da recuperação das partes erodidas por cavitação de turbinas hidráulicas, para a qual a IMC e o LABSOLDA desenvolveram um sistema (Processo e equipamento) especial, já há mais de três anos em aplicação nas usinas da GERASUL – Centrais Geradoras do Sul do Brasil e da CESP – Companhia Energética de São Paulo. Com a utilização do TARTÍLOPE V2, algumas partes a serem recuperadas das turbinas poderão ser realizadas em muito menos tempo, fator deveras importante nos dias de hoje de escassez energética, e com qualidade superior a atual, que é realizada manualmente. Quando utilizado em operações de soldagem, o TARTÍLOPE V2 pode fazer uso do movimento de tecimento para alargar o cordão depositado. Este movimento pode-se afigurar em três tipos básicos, conforme a figura 2. Para utilização em operações de corte, seja oxi-corte ou corte à plasma, o TARTÍLOPE V2 disponibiliza em sua memória figuras geométricas padrões, como retângulo, triângulo e círculo. Com isso, o operador necessita fornecer somente o tipo de figura, os parâmetros geométricos correspondentes e a velocidade de corte desejada. Entretanto, mediante o acoplamento a um microcomputador, o TARTÍLOPE V2 pode ser programado para a execução de cortes com qualquer forma geométrica.
No cenário petrolífero nacional, as linhas dutoviárias apresentam um elevado custo, sobretudo pelo alto tempo gasto em sua construção, onde se incluem aluguéis de equipamentos na ordem de dezenas de milhares de dólares por dia. Assim, otimizações nesta operação se tornam deveras atrativas para as empresas contratantes e executoras de serviços. Atualmente, grande parte das soldas de passe de raiz na união de dutos é realizada com o processo de eletrodo revestido e de forma manual. Outro problema do setor petrolífero está relacionado à corrosão, devido principalmente aos altos teores de H2S e acidez naftênica existente no petróleo brasileiro. Este problema se evidencia de forma acentuada em torres de processamento de óleo pesado, sendo que uma solução comumente adotada é o revestimento com chapas de aço inoxidável do tipo lining, a fim de obter maior resistência à ação de meios corrosivos. Em operações de revestimento com lining chega-se a ter algo correspondente a 1500 m lineares de solda. Logo, a inclusão de um manipulador robótico tornaria a instalação do revestimento mais rápida, diminuindo significativamente os gastos com mão-de-obra e o tempo de parada para manutenção da torre.
O presente trabalho se caracteriza fundamentalmente pelo surgimento de um novo equipamento associado a novas metodologias de soldagem. Isto é relevante para o Brasil, uma vez que os produtos mais avançados são oriundos de tecnologia estrangeira. Além disso, o desenvolvimento de tecnologia própria gera grande flexibilidade para a pesquisa, pois não se está restrito às limitações impostas por um equipamento comercial, sendo factível realizar alterações de acordo com necessidades encontradas no decorrer do projeto. É sabido que equipamentos dedicados a uma única atividade apresentam custos mais elevados de desenvolvimento. O objetivo é construir um manipulador CNC (Comando Numérico Computadorizado) versátil com quatro graus de liberdade, três lineares e um rotacional, que seja facilmente adaptável a soldas em dutos e em paredes planas ou curvas. Logo, com pequenas mudanças mecânicas e mantendo-se o mesmo sistema de controle, por intermédio de microcomputador, será possível a realização de diferentes tarefas de soldagem.
Fonte:
UFSC cria manipulador robótico para soldagem, CIMM – Centro de Informação Metal Mecânica, 18-02-2009
http://www.cimm.com.br/portal/noticia/exibir_noticia/4802
http://www.labsolda.ufsc.br/reconhecimento/bitec2000.php
http://inovabrasil.blogspot.com/2008/10/ufsc-apresenta-o-tartlope-v4-tecnologia.html
Acesso em fevereiro 2009