Este estudo desenvolveu uma metodologia para avaliar a integridade estrutural de condutos metálicos de grande diâmetro em usinas hidrelétricas sem necessidade de paralisação da produção, utilizando inspeções por ultrassom automatizadas. A metodologia inclui mapeamento de defeitos, análises estruturais segundo a norma API 579 e simulações por elementos finitos para prever a vida útil dos condutos.

1. 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 1

2. 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;

3. Objetivo metodologia avaliação do estado de preservação de condutos forçados de alta ou baixa pressão das usinas hidrelétricas Desenvolver + sistema de medição Usina Fontes Nova

4. Aplicabilidade Parte vital de toda usina hidrelétrica Conduto Forçado Produção de energia interrompida Conduto forçado Rompido Perdas patrimoniais e humanas

5. Reparos externos

6. Reparos internos Como identificar pontos a corrigir?

7. Metodologia Verificação da integridade estrutural dos condutos forçados: Inspeções invasivas (necessidade de paralisação da produção, esvaziamento do conduto para inspeção interna – necessidade de certificação em espaço confinado - NR-33) preventiva Manutenção usual corretiva Proposta do trabalho Manutenção preditiva Inspeções sem paralisação

8. Metodologia Corrosão "pitting“ fragilização por fadiga Ensaio Preditivo de Integridade Avaliação estrutural Identificação das regiões com

9. 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

10. Ultrassom 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.

11. AvaliaçãoEstrutural 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. Corrosão "pitting“ fragilização por fadiga Danos

12. API 579 - Passos CONHECENDO VERIFICAR Projeto de construção (geometria, desníveis, sobrepressão) Os materiais (tubo e revestimento) Os danosoufalhaslevantadosnamedição Se as espessuras encontradas estão adequadas a garantir a integridade do conduto em condições específicas de operação

16. Nível II, maisexigenteque a de NívelI (pressão, geometria, taxa de corrosão, flexão, forçascortantes, temperatura);

18. Tensõesequivalentes (Von Mises) Resultados

19. Tensõesequivalentes (Von Mises) Resultados

20. Deformaçõestotais

21. Comparativo Vantagens e limitações do métodomanual de medição de espessuraporultrassom Vantagens - Precisão da inspeção - Possibilidade de inspecionar sobre camadas de tintas - Boa sensibilidade Limitações - Necessita de bom acoplamento acústico - Baixa produtividade

22. Aperfeiçoamento Automatização da medição e análise 1- Migrar da medição manual paramediçãoautomáticaporveículoinspetorcontrolado via notebook(C scan) 2- Desenvolverprogramaparaanáliseautomática da integridadeestrutural do condutoforçadoconforme a norma API 579.

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

24. Veículo em operação

25. Vista superior

26. Programa do veículo Da Safe Metal (MPS)

27. Primeiraversão do Programa de avaliação Excel

28. Segunda versão em LABVIEW.

29. Previsão de vida x Pressão de trabalho

30. 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.

31. Custos Valor total R$ 766.869,00 para 2 anos

32. 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.

33. Fim Muito obrigado pela atenção jose.rodrigo@light.com.br alexsander.p@lactec.org.br filippin@lactec.org.br