APLICAÇÃO DA TERMOGRAFIA NA INSPEÇÃO PREDITIVA EM TUBULAÇÃO
REVESTIDA
Altobelli Nazaré Prado de Araújo – Técnico Planejamento SR
[email protected]
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:
a)
b)
c)
d)
As aplicações da Termografia são várias, como podemos ver:
Monitoramento de condições – elétrico, construção, fornos e caldeiras, mecânico,
tanques, recipientes e problemas de fluxo de fluidos. Conforme Fig. 1 e Fig. 2;
Pesquisa e Desenvolvimento – Desenvolvimento de produtos;
Médica e Veterinária – Identificar pontos inflamados, problemas de circulação etc.
Conforme Fig. 3 e Fig. 4;
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
lação 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
m 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.
Fonte refletora.
Tubulação de lubrificação
com fluido quente.
(Neste caso mais quente
que objeto alvo)
Não há formação de
gradiente térmico.
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 .
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