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Estudo e desenvolvimento de metodologia para

avaliação de integridade de condutos metálicos de

grande diâmetro de adução (de alta e baixa pressão) de

usinas hidrelétricas

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Equipe

Alexsander Preslhak – Engenheiro Mecânico – LACTEC;

Carlo Giuseppe Filippin – Mestre - LACTEC;

Denis Alexandre Lehner Kulevicz – Engenheiro Mecânico - LACTEC;

Giuliano Breda de Souza – Engenheiro Mecânico - LACTEC;

Glauco Domingues de Mello – Engenheiro Mecânico - LACTEC;

Gustavo Borges Tiboni – Engenheiro Mecânico - LACTEC;

José Rodrigo da Costa Azevedo Neto – Engenheiro Mecânico – LIGHT ENERGIA;

Luciano Fedalto – Mestre – LACTEC;

Paulo Roberto Chiquito– Mestrando - LACTEC;

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Objetivo

Desenvolver

sistema de medição

metodologia avaliação do estado de preservação de condutos forçados de alta ou baixa pressão das usinas hidrelétricas

+

Usina Fontes Nova

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Parte vital de toda usina hidrelétrica

Conduto Forçado

Aplicabilidade

Produção de energia interrompida

Conduto forçado

Rompido Perdas patrimoniais e humanas

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Reparos externos

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Reparos internos

Como identificar pontos a corrigir?

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Inspeções invasivas(necessidade de paralisaçãoda produção, esvaziamento do conduto para inspeção interna – necessidade de certificação em espaço confinado - NR-33)

Manutenção usual

preventiva

corretiva

Metodologia

Verificação da integridade estrutural dos condutos forçados:

Inspeções sem paralisação

Proposta do trabalho

Manutenção preditiva

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Metodologia

Ensaio Preditivo de Integridade

Avaliação estrutural

Identificação das regiões com

Corrosão

"pitting“

fragilização por fadiga

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São ondas acústicas com freqüências acima do limite audível. Normalmente, essas freqüências situam-se na faixa de 0,5 a 25 MHz . Para gerar sons de alta-frequência e ultrassons geralmente são utilizados cerâmicas ou cristais piezoelétricos, os quais produzem oscilações mecânicas em resposta a impulsos elétricos.Ultrassom

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Foi usado o método de inspeção por ultrassom na modalidade conhecida como tempo de vôo (time-of-flight) que consiste em enviar um pulso de ultrassom através do material e medir eletronicamente o tempo que este sinal leva para retornar sob a forma de eco.

Ultrassom

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API 579 Fitness-for-Serviçe (FFS) (Aptidão-Para-Serviço) – Norma

com códigos de análises quantitativas de engenharia para avaliar a

integridade estrutural de um componente em serviço que esteja com

alguma falha ou dano.

Avaliação Estrutural

Danos

Corrosão

"pitting“

fragilização por fadiga

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API 579 - Passos

Projeto de construção (geometria, desníveis, sobrepressão)

Os materiais (tubo e revestimento)

Os danos ou falhas levantados na medição

Se as espessuras encontradas estão adequadas a garantir a integridade do conduto em condições específicas de

operação

CONHECENDO VERIFICAR

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•Definir as regiões de maior potencial para dano

Início do processo

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Estabelecer um ponto de referência.

Posicionar gabarito para medição manual.

Preparação

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•.

Medição

Perfil transversal da chapa do conduto

Perfil planificado (malha de pontos)

Aparelho de ultrasom

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Perfil em CAD

Podemos condenar a região apenas pelo mapeamento dos defeitos?

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A norma estabelece 3 níveis de avaliação.

• Nível I, analítica rápida (pressão, geometria e taxa de corrosão);

• Nível II, mais exigente que a de Nível I (pressão, geometria, taxa de corrosão, flexão, forças cortantes, temperatura);

• Nível III, simulação numérica assistida por software de métodos numéricos, que verifica níveis de tensão equivalente em cada ponto do conduto.

Aplicação da API 579

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Ambiente de trabalho do modelo (Nível III). Modelo analizado com software (ANSYS) que utiliza a técnica de elemetos finitos

Ambiente do Nível III

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ResultadosTensões equivalentes

(Von Mises)

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ResultadosTensões equivalentes

(Von Mises)

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Deformações totais

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Vantagens e limitações do método manual de medição de espessura por ultrassom

• Vantagens • - Precisão da inspeção• - Possibilidade de inspecionar sobre camadas de

tintas • - Boa sensibilidade• Limitações• - Necessita de bom acoplamento acústico• - Baixa produtividade

Comparativo

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1- Migrar da medição manual para medição automática por veículo inspetor controlado via notebook(C scan)

2- Desenvolver programa para análise automática da integridade estrutural do conduto forçado conforme a norma API 579.

Aperfeiçoamento

Automatização da medição e análise

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41

2

5

63

7

1) Veículo de Controle Remoto; 2) Módulo Eletrônico; 3) Módulo de ultrassom; 4) Pressurizador do acoplante; 5)Notebook; 6) Transdutor; 7) Cordão umbilical.

Mapassônico-veículo controlado da Safe Metal

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Veículo em operação

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Vista superior

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Programa do veículo Da Safe Metal (MPS)

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Primeira versão do Programa de avaliação

Excel

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Segunda versão em LABVIEW.

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Previsão de vida x

Pressão de trabalho

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Conclusões

• A ferramenta mostrou-se eficiente para verificação e diagnóstico da integridade das chapas dos condutos forçados.

• A ferramenta não se aplica para avaliação da integridade de cordões de solda.

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Valor total

R$ 766.869,00 para 2 anos

Total

21,6%

4,2%

1,2%

56,7%

9,4%

6,9%

Materiais e Equipamentos

Materiais de Consumo

Outros

Recursos Humanos

Serviços de Terceiros

Viagens e Diárias

Custos

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Próximos passos

• Aplicação da ferramenta em 2011 nos condutos forçados da Usina Elevatória de Vigário – Piraí - RJ.

• Implementar ao software outros parâmetros como avaliação de soldas.

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Muito obrigado pela atenção jose.rodrigo@light.com.br

alexsander.p@lactec.org.br

filippin@lactec.org.br

Fim