Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:55:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273418.pdf: 7974008 bytes, checksum: c036db8742ec19ce75af5f3e3285eea0 (MD5) / A inspeção em dutos tem caráter fundamental na prevenção de acidentes na distribuição de combustíveis fósseis, visto que a malha dutoviária é considerada a melhor opção para o transporte de petróleo e derivados. A corrosão externa de dutos está entre as principais causas de acidentes com dutos no Brasil e no mundo, fazendo da inspeção externa um poderoso meio para a prevenção de danos ambientais, sociais e econômicos. Este trabalho tem por objetivo desenvolver e validar um sistema de medição portátil para a perfilometria externa de dutos. O protótipo foi desenvolvido para se adaptar em qualquer posição da superfície do duto, tendo a capacidade de mensurar uma área de até 300 x 400 mm² em cada posicionamento sobre a superfície. O princípio de medição utilizado é a fotogrametria ativa. Nesse tipo de medição sem contato são utilizadas duas câmeras e um sistema de iluminação estruturada. Como resultado da medição obtém-se a reconstrução tridimensional da área mensurada. A geometria dos defeitos contidos no duto é evidenciada por um software desenvolvido em conjunto com o sistema e apresentada em mapas de cores enfatizando os defeitos e perfis das regiões de maior interesse. Embora ainda em fase de protótipo de avaliação, idealizado primeiramente para dutos com diâmetro maior que 300 mm, o sistema apresenta resultados promissores em testes realizados em laboratório e ótimas perspectivas para a sua ampla utilização em campo. Utilizando materiais de baixo custo e tecnologia brasileira, o sistema apresenta resultados rápidos e confiáveis que podem ser visualizados logo após a medição.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:11:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329928.pdf: 3174509 bytes, checksum: e6eb15592840284c34a00cb1fb8be998 (MD5) Previous issue date: 2014 / O conhecimento da integridade dos dutos na indústria de petróleo e gás é indispensável, especialmente para prevenir possíveis rompimentos e/ou a ocorrência de manutenção desnecessária. A utilização de PIGs (Pipeline Inspection Gauges) para realizar monitoramento em dutos é o método mais utilizado atualmente. O perfilômetro óptico interno, desenvolvido no LABMETRO-UFSC, é um sistema de medição da geometria interna do duto que utiliza a medição por triangulação cônica a laser. O desempenho do sistema desenvolvido não é imune aos efeitos indesejados gerados a partir de irregularidades na superfície medida como, por exemplo: corrosão severa, cordões de solda e amassamentos na parede interna do duto. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento e avaliação de um algoritmo para corrigir os efeitos provocados por estas irregularidades. Os efeitos no sistema de medição são provocados pelo afastamento do eixo óptico do perfilômetro ao eixo nominal do duto. Como primeira etapa um modelo 2D foi desenvolvido, que lida com irregularidades presentes em uma superfície plana. Um algoritmo para corrigir os efeitos provocados pelas irregularidades na superfície interna do duto foi desenvolvido e avaliado. Na sequência, um modelo 3D foi abordado. Para ambos os modelos 2D e 3D, o algoritmo foi validado por meio de simulação numérica e experimentalmente com os dados adquiridos com o sistema de medição de geometrias de referência. O algoritmo foi validado com o perfilômetro óptico interno para dutos de diâmetro 152 mm (6"). Os resultados com os dados simulados e com os dados reais mostraram que o algoritmo minimiza significativamente os efeitos indesejados provocados pelas irregularidades da superfície medida no sistema de medição.<br> / Abstract : The evaluation of pipelines integrity in oil and gas industry is a very important issue to avoid possible failure and/or unnecessary maintenance. Currently, the use of PIGs (Pipeline Inspection Gauges) to monitor pipelines is the most used method. The internal optical profilometer developed at LABMETRO-UFSC uses conical triangulation to measure the internal geometry of pipes. The internal optical profilometer system is not immune to undesired effects caused by irregularities in the measured geometry, as for example: severe corrosion, weld seams and kneading in the pipeline internal wall. This paper presents the development and evaluation of an algorithm to compensate the undesired effects on the internal geometry measurements in pipes caused by the movements of wheel trains passing through irregularities. These effects are mainly caused by the displacement of profilometer optical axis apart from the pipe nominal axis. As a first step a 2D approach was developed and evaluated. Next, a 3D model was developed. An algorithm to minimize the effects caused mainly by the irregularities in pipeline internal surface was developed. For both, 2D and 3D models the algorithm was validated, firstly by computer simulation, and next with experimental data. The algorithm was validated with the existing optical internal profilometer for pipelines with 152 mm (6") diameter. The obtained results with simulated and real data have showed that the algorithm significantly reduce the undesired effects caused by the surface irregularities on the measurements system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2006. / Made available in DSpace on 2012-10-22T22:27:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Uma das etapas de produção de soda cáustica a 50% em solução aquosa é a evaporação do licor de células (solução de soda cáustica a 12,9%) produzido nas células eletrolíticas. Um dos equipamentos principais das duas plantas de evaporação da unidade Cloro-Soda da BRASKEM em Alagoas é conhecido como trocador de calor do 1º efeito, que promove o aquecimento (com vapor) do licor cáustico no evaporador do 1º efeito de uma planta de evaporação de soda cáustica de triplo efeito. Ao longo do tempo de operação das plantas, o trocador de calor do 1º efeito apresentou falhas nos seus tubos, ocasionando vazamentos de vapor para o licor cáustico, desconcentrando a solução e inviabilizando a produção. Os tempos de vida dos tubos foram reduzindo a cada campanha, aumentando bastante os custos de manutenção em função da substituição regular do feixe tubular de níquel (Ni200). Os objetivos deste trabalho são: analisar as razões pelas quais a falha acontece, quais motivos a tornaram mais severa com o passar do tempo, caracterizar o modo de falha presente e seus fatores de influência e discutir possíveis soluções para minimização do problema e também de melhor convivência com as políticas de manutenção adequadas à confiabilidade dos equipamentos. Todos os fatos avaliados permitiram concluir que trata-se de um problema relacionado à corrosão e que a influência do projeto mecânico do trocador de calor possui pouca ou nenhuma influência na ocorrência das falhas. / A major step in 50% caustic soda solution production is the concentration of the liquor cell (weak caustic solution 12,9%) produced in electrolitic cells. One of the main equipment in BRASKEM Chlor-Alkali plant is the first effect heat exchanger, what is the equipment which heats (with steam) the caustic liquor in the first effect evaporator in triple effect concentration plant. During the unit operational life, the first effect heat exchanger tubes have failed, causing steam leaking to the caustic liquor, diluting the solution, and reducing production efficiency. The tubs lifetime were becoming lower in each campaing, increasing the maintenance costs, mainly to substitute the nickel (Ni200) tubesheet regularly. The objectives of this research are: analyze the reasons by which the failure happens, what are the motives that increased the severity of the failure, define the failure modes and its influence factors and discuss some possible solutions, and improve the way we manage this problem by adopting optimized maintenance policies based on reliability issues. All the evidences alowed the conclusion that this problem is related to corrosion, and the mechanical design of the heat exchanger has no influence on the failure.

Dissertação (mestrado)- Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:08:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os refinadores de petróleo têm problemas de confiabilidade em equipamentos de sistema de topo de unidade de destilação atmosférica e a vácuo (UDAV), devido à corrosão e que com a crescente produção de petróleos mais pesados, o problema tende a se agravar pelo alto nível de contaminantes corrosivos e a dificuldade de dessalgação. Os objetivos desse trabalho são aumentar a confiabilidade em UDAV e reduzir as perdas de catalisador em unidade de craqueamento, insumo de maior custo na refinaria. A partir da revisão bibliográfica e de levantamentos de dados em 11 UDAV`s no Brasil foi elaborado um fluxograma de falhas" possíveis de ocorrer em qualquer refinaria, e o "método de análise do modo de falhas e efeitos" e testes foram utilizados para identificar as causas e ações de correção especificamente em uma refinaria da PETROBRAS. Para monitorar o controle das variáveis de processo durante os testes foram utilizados análises químicas e sondas corrosimétricas para medirem as tendências de corrosão. Aliadas a esse controle foram implantadas ações corretivas e introduzidas melhorias nos equipamentos e nos produtos químicos que controlam a corrosão Os mecanismos de danos encontrados foram corrosão por ácido clorídrico e corrosão sob depósitos de sais de amônio, e as principais causas diagnosticadas foram qualidade ruim dos petróleos, preparação incorreta dos tanques de carga, eficiências baixas das dessalgadoras, e controle do pH não adequado..O resultado visível foi à redução da corrosão, aumentando a confiabilidade nos equipamentos, de 1 falha a cada 2 anos passará a ter 1 falha a cada 6 anos, a rentabilidade aumentou e decresceram os riscos de segurança e danos ao meio ambiente.A projeção de ganhos por menores custos de manutenção, por aumento no processamento de carga e por menor consumo de catalisador é de U$ 1.470.000,00/ano, além de não ocorrer perdas de lucros cessantes de U$ 800.000,00/dia.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:34:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325423.pdf: 6306442 bytes, checksum: 8ff4f18c24690383cc0b824b3c31493e (MD5) Previous issue date: 2013 / Com objetivo constante de aumentar a produtividade e confiabilidade de suas instalações, juntamente com redução de custos, a indústria de óleo e gás tem utilizado cada vez mais os revestimentos de materiais compósitos como reforços estruturais e inibidores de corrosão. A aplicação de tais revestimentos em campo, muitas vezes, se dá em condições não ideais, acarretando defeitos de adesão e delaminações. Este trabalho explora a utilização da shearografia, uma técnica óptica interferométrica, para inspeção de defeitos e falhas de adesão de revestimentos de materiais compósitos. Para se obter imagens de shearografia com boa definição, o carregamento pela variação da pressão interna da tubulação foi utilizado. Uma metodologia de quantificação do tamanho do defeito a partir de imagens da shearografia foi desenvolvida e os procedimentos de inspeção, bem como parâmetros e condições apropriadas para inspeção em laboratório, foram determinados. A função que melhor correlaciona os parâmetros extraídos da imagem com as dimensões dos defeitos é um polinômio de grau 2, sendo que os seus coeficientes caracterizam a resposta do tipo de revestimento avaliado no escopo deste trabalho. Com isso, é possível se fazer uma estimativa do tamanho do defeito, o que viabiliza acompanhar a evolução da corrosão e/ou descolamento do revestimento em um tubo de aço em região localizada sob a superfície do revestimento compósito. Esses resultados atenderam uma demanda direta da indústria de óleo e gás e do mercado nacional brasileiro.<br> / Abstract : Based on the constant objective of increasing productivity and reliability of its facilities, allied with decreasing costs, the oil and gas industry has used more and more composites materials as structural reinforcements and corrosion inhibitors. The application of such reinforcements on field is usually under non-ideal conditions, leading to adhesion and delamination defects. The presented work exploits the usage of shearography, an optical interferometric technique, for flaws and defect inspection of composite materials coatings. In order to obtain shearography images with good quality and definition images, the loading for internal pressure variation was performed. A methodology to quantify the defect size from shearography images was developed and the inspection proceedings, as well as its parameters and appropriated conditions for laboratory inspection, were determined. The function that better correlates the extracted parameters of the image with its defects dimensions is a second degree polynomial function and its coefficients characterize the answer from the type of reinforcement analyzed in this paper. Therefore, it is possible to estimate the defect size, which enables to follow the evolution of the corrosion and/or disbounding between the pipe and composite material in a region located under the surface of the composite. These results attended a direct request from the oil and gas industry and the Brazilian national market.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:20:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305256.pdf: 5596023 bytes, checksum: 38500f359f8eddab763bc793ca3ad4f9 (MD5) / Ao buscar maior produção, diminuição de custos e melhor atendimento aos requisitos ambientais, o crescente panorama da indústria nacional do petróleo vem investindo ao longo dos anos em pesquisa e desenvolvimento em novas técnicas de inspeção de suas estruturas. Assim, gera-se um grande desafio para os especialistas da área para atender tais necessidades. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento conceitual de um sistema de inspeção óptica de revestimentos internos em material compósito aplicado em fundos e costados de tanques metálicos para armazenamento de petróleo e seus derivados. A Shearografia é a técnica de medição óptica utilizada, onde esta, através de um módulo de formação de imagem, iluminação e carregamento, é capaz de detectar imperfeições internas no material inspecionado. Foi confeccionado um corpo de prova simulando uma parede interna de tanque, com revestimento em material compósito, portando defeitos artificiais implantados. Foram sequencialmente desenvolvidos dois protótipos de sistemas de medição, protótipo de avaliação e módulo difrativo compacto, com capacidade de medição de grandes áreas. Ensaios em laboratório e em campo foram realizados. No ensaio em campo foi possível identificar defeitos desconhecidos no revestimento. Nos ensaios em laboratório foi possível identificar os defeitos inseridos artificialmente pelo lado interno e pelo lado externo do corpo de prova. Os resultados obtidos neste trabalho encorajam fortemente a futura prestação de serviços em escala comercial na área de inspeção de compósitos no setor do petróleo. / In order to achieve lower costs and better meet environmental requirements, the oil industry has invested over the years in research and development of new nondestructive techniques for composite materials inspection. Consequently, it generates a great challenges for the specialists to meet requirements like reliability and speed of the inspection process. This work presents the conceptual development of an optical system for non-destructive inspection of internal composite material coatings applied on flat bottoms and walls of metal tanks for storage of petroleum and its derivatives. Shearography is the optical technique used to detect internal flaws in the inspected coating. A specimen coated with composite material has been built to simulate an inner wall of a tank in which artificial defects have been inserted. Two prototypes of a shearography system have been designed and built. Their capacity to inspect large areas of the coating has been evaluated. Tests in the laboratory and field have been carried out and the achieved results are shown. The results obtained in this work encourage the application of shearography system able to provide services on a commercial scale to meet future demands of the oil industry.

Dissertação (mestrado) - Univesidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T03:38:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As ponteiras de "risers" de exploração de petróleo estão sujeitas ao riscamento na montagem e à corrosão pela água do mar. Como os resultados de sua proteção por níquel químico ou aspersão térmica (AT) até então tiveram falhas, esse trabalho teve por objetivo, avaliar comparativamente o desempenho de revestimentos de diferentes materiais de alta resistência ao desgaste e boa resistência à corrosão (WC-Co, WC-Co-Cr, Cr3C2-NiCr, (WC-12Co) + NiCrFeSiBC e uma liga autofluxante de Ni), aplicados por dois sistemas de AT HVOF de última geração (JP-5000, DJ 2700). Numa primeira fase foram avaliadas a dureza e a microestrutura (dispersão de carbonetos e porosidade) dos revestimentos, depositados conforme procedimentos e parâmetros de aspersão recomendados por duas distintas firmas aplicadoras. Em paralelo foi analisado, por microscopia eletrônica de varredura, o grau de fusão dos diferentes tipos de pós, coletados após aspersão em água, visando um eventual ajuste das condições de aspersão. Foi analisada a influência da granulometria e do tipo de fabricação de pó (aglomerado sinterizado, aspergido sinterizado, misturado e atomizado) sobre o grau de fusão das partículas aspergidas e a porosidade resultante na camada depositada. Revelou-se necessário no caso dos testes iniciais com a pistola DJ 2700, devido a limitação local do sistema fornecedor de oxigênio e propano, reduzir o fluxo de pó alimentado. Em uma segunda fase, em condições otimizadas as camadas obtidas com ambos sistemas HVOF apresentaram baixa porosidade e elevada dureza, com valores acima de 1200HV0,3 (para WC-Co e WC-Co-Cr). Ensaios de desgaste (ASTM G65) mostraram a superior resistência das camadas WC-Co-Cr e WC-Co, em conformidade com o melhor nível de desempenho reportado na literatura para esses materiais. A camada de liga autofluxante NiWCrSiFeC teve o pior comportamento. O material misturado (WC-12Co) + NiCrFeSiBC já obteve uma maior resistência ao desgaste que a liga autofluxate pela presença de partículas duras. Com a esclerometria, empregando um penetrador de CBN, pretendeu-se comparar o comportamento das diferentes camadas quanto à resistência a um riscamento severo e eventual desplacamento em serviço, a partir de uma análise de seu diferente grau de trincamento. Os revestimentos que mais resistiram ao riscamento foram os de WC-Co e WC-Co-Cr. Apesar da formação de micro-trincas associadas ao risco da ferramenta, não foi constatado desplacamento a ponto de atingir o substrato. De acordo com os resultados desse trabalho sobre suas características mecânicas (resistência ao desgaste abrasivo e ao riscamento) e da literatura quanto sua resistência à corrosão em névoa salina, dentre os materiais avaliados o WC-Co-Cr seria o melhor candidato para substituir os revestimentos atualmente empregados.