Os pigs instrumentados são as únicas ferramentas eficientes para a inspeção geral de dutos com longa extensão que transportam óleo e seus derivados. Esse método de inspeção, não implica no comprometimento da continuidade operacional do duto. As principais vantagens do seu uso são, localizar e possibilitar o reparo ou o acompanhamento da evolução dos defeitos nos dutos. Isto representa uma ação preventiva quanto a evitar perdas por vazamentos e também quanto a impactos ambientais. Desde sua primeira utilização industrial na Petrobrás em 1984, seus técnicos identificaram a necessidade de desenvolver e nacionalizar esta tecnologia. A Petrobrás possui mais de 8 mil km de dutos e está incorporando novas instalações desde a década de 90. Considerando o volume de linhas a serem inspecionadas e que os custos de inspeção estão acima de US$2500/Km, concluiu-se que os benefícios resultantes do controle desta tecnologia são evidentes principalmente quanto aos aspectos econômicos e a disponibilidade do equipamento em âmbito nacional evitando as morosas e dispendiosas contratações internacionais.
Para viabilizar esta nacionalização foi aglutinado no CENPES os conhecimentos adquiridos e gerados dentro da empresa ao longo destes anos. Criou-se um projeto de P&D com a participação de empresas nacionais e de universidades (Indek/Joinville; Usimol/Joinville; Metalmag/SP; PU/RJ e ETT/Joinville). Para o início dos trabalhos experimentais foi montado um sistema mecânico/eletromagnético que de modo simplificado e compacto contempla todas as partes fundamentais do princípio de funcionamento do pig magnético. Um disco com defeitos, simula a parede do duto. Um eletroímã magnetiza a região sob inspeção, simulando a magnetização aplicada pelo pig. Sensores colocados na distância média entre os polos do eletroímã detectam os defeitos e um cordão de solda existente no disco. Para o movimento relativo entre os sistemas de magnetização/sensores e o disco com defeitos utilizou-se um motor elétrico. A partir do sistema descrito foi possível executar ensaios de detecção dos defeitos (corrosão e cordão de solda), colocados em ambas as superfícies do disco com diversos tipos de sensores. Estes ensaios permitiram a seleção de uma bobina censora com a melhor relação sinal/ruído e a definição do magnetismo necessário a ser aplicado.
A partir dos ensaios realizados e dos resultados alcançados iniciou-se a etapa de especificação do projeto e detalhamento das partes componentes de um módulo de magnetização e sensoreamento. Um anteprojeto foi projetado para o uso em dutos de 12″ e ‘4″ pois a Petrobrás já dispõe de uma tubulação de 14″ para teste de pig instrumentado, nas reais condições de operação. As dimensões foram previstas para o uso em dutos com curvas cujo raio seja igual ou maior que 3 vezes o diâmetro nominal do duto. Paralelamente iniciaram-se juntamente com a PUC/RJ os trabalhos de especificação e delineamento de um software para aquisição e gravação dos dados. Todos os principais componentes (carcaça, imã permanente, escovas e hastes censoras) do módulo de magnetização foram fabricados pela Petrobrás ou por empresas nacionais. A carcaça foi confeccionada em aço inox 316, as hastes censoras foram fundidas em alumínio e os ímãs permanentes com a liga (alumínio, níquel, cobalto e ferro). As dimensões originais do módulo foram previstas para o uso em dutos com diâmetro de 12″. Para possibilitar o uso em dutos com diâmetro de 14″ foi confeccionado um anel suporte para fixar-se sob os sensores. Foram montados 32 sensores interligados 2 a 2 formando 16 conjuntos (ou canais) que farão a varredura dos 360 graus da tubulação. Uma chapa de proteção, fixada sobre os sensores evitará o desgaste e danos durante a inspeção.
Para a execução dos primeiros testes com o módulo de magnetização, foi construído no CENPES um trecho reto de duto, bitola 14″ com 24 m de comprimento. nesse duto foram colocados para serem detectados alguns acidentes característicos de uma tubulação como cordões de solda, corrosões, drenos e reparos. O módulo foi tracionado no interior do tubo por um guincho, com uma velocidade de 0,7m/s. Para possibilitar variações do magnetismo e obter-se sinais com intensidades de campo magnético diferentes, foi instalado no interior do módulo um eletroímã alimentado externamente. Os sinais dos defeitos foram aquisitados por uma interface A/D de 16 canais, conectada a um microcomputador PC e ligados por cabos aos sensores do módulo de magnetização e sensoreamento. o processamento e a apresentação destes sinais foram executados por um software desenvolvido especificamente para este fim. Os resultados dos testes no trecho reto de duto foram similares aos que foram obtidos no disco simulador. tendo-se em conta as limitações de um primeiro protótipo e primeiros testes, consideramos os resultados satisfatórios. Na fase 2 do desenvolvimento, a aquisição e processamento de dados serão feitas no modo autônomo. O pig terá autonomia de 200Km de inspeção, com uma capacidade de até 20Km de registros de defeitos. nesse caso, para uma melhor caracterização dos defeitos, já está em desenvolvimento (com a utilização de um software de projetos de circuitos magnéticos) estudos para análise de sinais baseados em elementos finitos, que permitirá uma melhor correlação entre as informações. Os resultados indicam que o protótipo completo do pig instrumentado magnético estará operacional a partir de maio de 1994.
João Francisco Ramos trabalhou de 1985 até 1994 no desenvolvimento deste equipamento pela Petrobrás. No inicio de 1992, Francisco foi para o CENPES (Centro de Pesquisas da Petrobras) com o conhecimento da tecnologia da magnetização e sensoreamento da fuga das linhas de campo deste aparelho (em 1987 o CENPES havia patenteado uma versão mais simplificada) e concluiu o protótipo em 1994. Este trabalho foi premiado pela ABENDE, como o melhor trabalho técnico no congresso nacional de ensaios não destrutivos em 1993. Em 1996 o equipamento recebeu a certificação ISO9002. Para a elaboração da parte eletrônica e software (armazenamento, processamento e apresentação dos dados) foi contratada a PUC/Rio.
Fonte: Agradeço a Joao Francisco Ramos ([email protected]) por informações enviadas em dezembro de 2003 para composição da página.
Agradeço a ABENDE pelo envio do artigo do XII Congresso Nacional de Ensaios não Destrutivos em 1993, realizado em São Paulo, páginas 323 a 334