A inspeção em vasos de pressão

Os vasos de pressão são reservatórios, com tipos, dimensões e finalidades diferentes, essenciais para os processos industriais que envolvam a utilização de fluidos ou gases, devendo ser projetados para resistir com segurança a pressões internas diferentes da pressão normal do ambiente, preservando os fluidos e gases em seu interior.

vaso2Da Redação –

Os vasos de pressão servem, basicamente, para armazenar gases sob pressão, para que possam ter um maior peso em um volume relativamente pequeno; fazer acumulação intermediária de gases e líquidos, em sistemas onde é necessária essa função, entre as etapas de um mesmo processo ou mesmo entre processos diferenciados entre si; para o processamento de gases e líquidos, quando o processo de transformação exige que as condições sejam feitas sob pressão.

Normalmente, necessitam de projetos específicos para sua construção, mantendo cuidados especiais na fabricação, na montagem e nos testes, uma vez que podem trazer riscos aos operadores, por operar com altas pressões e temperaturas elevadas.

Os vasos de pressão também possuem um custo unitário elevado, daí vindo tantos cuidados em sua montagem, precisando assim que operem pelo máximo de tempo possível dentro das estritas condições de segurança, sem a necessidade de paradas do equipamento para manutenção, reduzindo assim os custos operacionais.

São utilizados em usinas de açúcar e etanol, em indústrias químicas e petroquímicas, constituindo um conjunto de equipamentos que servem para os mais variados usos. Os reservatórios de ar comprimido de compressores, utilizados para fins de recapagens, para uso de frigoríficos, indústrias as mais diversas, também se utilizam dos vasos de pressão, podendo ser encontrados nos digestores, nos trocadores de calor, nos boilers, nos cozedores de alimentos, evaporadores, reatores, etc.

Diante dos perigos que podem causar, os vasos de pressão precisam ser projetados, fabricados e operados dentro de uma série de normas, utilizando-se materiais adequados para cada tipo de aplicação, já que qualquer falha pode acarretar sérias consequências, inclusive podendo provocar perda de vidas humanas. Eles estão entre os equipamentos considerados de alta periculosidade.

Podem ser classificados como vasos não sujeitos a chama; de acumulação e armazenamento; torres de destilação, podendo ser fracionadoras, retificadoras e absorvedoras; reatores; esferas de armazenamento de gases; e permutadores de calor.

Nesse tipo de classificação também pode-se considerar segundo sua capacidade de suportar diferenças de pressão com relação à normal atmosférica: vasos atmosféricos, quando a pressão interna é a mesma da externa; vasos de baixa pressão, quando não existe muita diferença entre a pressão interna e a externa; e vasos de alta pressão, quando se exige maior concentração dos fluídos e gases dentro dos vasos, em diferenças mais acentuadas entre as pressões interna e externa.

Por serem equipamentos que representam alto grau de periculosidade, exigem constante inspeção de segurança, mesmo para os mais novos e mesmo antes do início de seu funcionamento. A inspeção deve ser documentada, uma vez que, caso inspecionado pela fiscalização e não houver qualquer relatório sobre inspeção, as multas podem variar de R$ 4 mil a R$ 20 mil, dependendo do número de empregados expostos aos seus riscos.

A NBR 16455 de 06/2016 – Vasos de pressão – Metodologia para inspeção não intrusiva estabelece uma metodologia de inspeção não intrusiva (INI) para permitir postergar ou substituir a inspeção interna de vasos de pressão. A aplica aos vasos de pressão soldados, construídos a partir de metais, e aos componentes, acessórios e conexões a eles associados. Esta norma não se aplica às caldeiras e aquecedores.

Os vasos de pressão e os sistemas pressurizados estão sujeitos a inspeções periódicas estabelecidas pela legislação vigente, como forma de permitir sua operação contínua de forma segura e confiável. Tradicionalmente este requisito vem sendo cumprido por meio de inspeção visual interna (IVI), que pode implicar em custos muito altos associados com a parada de vasos de pressão e sistemas pressurizados, acarretando perda de produção, e preparação para acesso seguro. Esses custos adicionais podem ser muito maiores que os custos apenas da inspeção.

Os trabalhos para preparar o vaso para inspeção interna, bem como para colocá-lo de volta em operação, podem prejudicar seu desempenho futuro. Finalmente, e não menos importante, o acesso de trabalhadores ao interior do vaso pode ser perigoso. Por todas essas razões, existem vantagens significativas se a inspeção puder ser executada pela parte externa do vaso sem necessidade de abri-lo, isto é, de forma não invasiva.

Entretanto, deve-se ponderar entre os benefícios obtidos com a não abertura do vaso e a obtenção das informações necessárias para garantir a continuidade operacional de forma confiável e segura. Embora pareça a opção mais lógica, a inspeção não intrusiva (INI) representa uma forma nova de inspeção comparada com a inspeção visual interna, em que a maioria dos engenheiros responsáveis pelo seu planejamento ainda necessita ganhar experiência no seu uso e aumentar a confiança na sua aplicação.

Adicionalmente, existe uma vasta gama de técnicas de inspeção disponíveis, cada qual com suas capacidades de detecção e limitações específicas. Essas dificuldades foram reconhecidas pela indústria e levaram ao desenvolvimento de documentos que orientam os inspetores a planejar e justificar o uso da INI. Esta norma tem a intenção de juntar esses documentos em uma publicação única e fornecer uma base consistente e lógica para todas as etapas do processo de INI.

Esta norma é principalmente dedicada aos responsáveis pelo planejamento, implantação e aprovação da inspeção de vasos de pressão. Aplica-se à inspeção de vasos metálicos soldados, bem como de seus acessórios e conexões. Pode ser igualmente aplicável a vasos de pressão metálicos forjados ou conformados sem solda, bem como tanques de armazenamento e tubulações de grande diâmetro.

Abrange os seguintes aspectos: a metodologia não determina o tempo de campanha do vaso de pressão, nem fornece informações para a definição da data da sua próxima inspeção, a não ser quando o escopo da INI não for totalmente atingido ou quando ela for usada para fins de postergação de uma inspeção corriqueira; não são levados em consideração aspectos econômicos em relação a diferentes metodologias; não são considerados possíveis requisitos legais que possam limitar ou proibir o uso de técnicas não intrusivas; o usuário deve garantir o cumprimento dos respectivos requisitos legais; não é considerado o impacto de mecanismos de deterioração externa, uma vez que as inspeções externas são intrinsecamente não intrusivas e, portanto, seguem metodologias convencionais.

Fornece requisitos para: determinar se a INI é, em princípio, apropriada como alternativa à IVI ou como método para sua postergação; obter dados necessários ao planejamento da INI; definir os requisitos de INI aplicáveis; selecionar os métodos que atendam aos requisitos; avaliar os resultados da inspeção; definir os documentos necessários. Os seus conceitos também podem ser adaptados para serem aplicados a vasos fabricados com outros materiais, além de outros itens da planta, como tanques de armazenamento e dutos de grandes diâmetros, ou seja, itens que retêm pressão.

Não objetiva cobrir todos os aspectos do planejamento da INI, mas sim oferecer um guia estruturado das etapas críticas do processo. Estabelece uma avaliação sistemática para cada item do equipamento submetido à INI. Esse é um processo em etapas que deve considerar sequencialmente o seguinte: quando e onde a inspeção é necessária; se a INI é apropriada para fins de substituição da IVI; o plano de inspeção; quais os métodos de inspeção são adequados; os recursos durante a inspeção; se a inspeção realizada é adequada; ações a serem tomadas quando a inspeção realizada não cumprir os requisitos; abordagem para utilização da INI para fins de postergação da IVI. A figura abaixo (clique na figura para uma melhor visualização) apresenta em forma de diagrama como a metodologia INI deve ser aplicada.

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A utilização da INI requer uma mudança na política de inspeção, uma vez que as metodologias não intrusivas tendem a ser mais elaboradas que a IVI. Como consequência, o planejamento dessa inspeção deve ser muito mais detalhado (ver Seção 7). A primeira etapa no processo de planejamento da INI consiste em uma revisão detalhada do equipamento.

A intenção é assegurar que os responsáveis pelo planejamento da inspeção tenham um conhecimento profundo do projeto, das condições de operação, e dos possíveis mecanismos de deterioração que possam afetar o equipamento em serviço. Esse conhecimento deve ser agregado ao prontuário do equipamento na forma de documentação formal, que permita rastrear os parâmetros que levaram a elegibilidade da INI.

As informações que devem constar nessa documentação são as seguintes: a identificação e detalhes de projeto: número de série do vaso e TAG, se houver, desenhos gerais, materiais, variáveis de projeto, como pressão, temperatura, sobreespessura de corrosão, regime cíclico, entre outros; tipo de vaso e função: separador, permutador de calor, tanque de armazenamento, vaso de purga, reator, etc.; detalhes de operação e serviço: fluidos de processo e possíveis contaminantes, temperaturas e pressões de operação, variações de temperatura e pressão, transientes, desvios em relação ao padrão operacional e sistemas de isolamento; desenhos detalhados: número e tipo de soldas; soldas longitudinais e circunferenciais do casco; soldas nos tampos superior e inferior; bocais; bocas de visita; detalhes de construção, incluindo selas, suportes, saias de apoio, flanges, chapas de reforços, isolamento, etc.; alterações e reparos: alterações na forma original do vaso de pressão, assim como defeitos removidos e danos reparados, devem ser registrados em documentação apropriada; resultados de inspeções anteriores: detalhes de defeitos e áreas deterioradas previamente conhecidas e registradas, métodos de END e área de cobertura; experiência geral: histórico de possíveis defeitos, mecanismos de deterioração e falhas identificados em vasos similares (se existentes); informações complementares: informação dos cupons de corrosão e outros que indiquem a presença de deterioração; acessibilidade: acesso geral e suas limitações, como por exemplo: exigências de andaime para acesso a determinados vasos podem vir explicitadas em folhas de dados ou apontadas nos desenhos ou nos isométricos dos vasos de pressão; ocorrência de fatores anormais que impeçam o acesso externo satisfatório ou a construção de um andaime apropriado, o que normalmente implica no aumento dos custos da INI.

Deve-se incluir ainda as restrições para radiações ionizantes e os profissionais certificados em acesso por corda. Igualmente, os possíveis mecanismos de falhas e deterioração: localização de possíveis defeitos e deteriorações, suas dimensões e morfologia. A inspeção baseada em risco (IBR) é o processo que considera a probabilidade de falha do equipamento e a consequência desta falha para a determinação de uma matriz de risco.

Baseado nessa matriz de risco, devem ser determinadas a frequência e a extensão da inspeção. Uma análise da IBR eficaz depende de um bom conhecimento dos mecanismos de deterioração e suas taxas de crescimento, histórico de inspeção, condições operacionais etc. Cabe ressaltar que muito do conhecimento que subsidia a IBR é o mesmo requerido para justificar e planejar a INI.

A avaliação do risco de corrosão (ARC) é uma revisão formal dos mecanismos de deterioração aos quais um equipamento em particular pode estar suscetível, em conjunto com a determinação antecipada de suas intensidades. A ARC deve considerar no mínimo os seguintes parâmetros: tipo de corrosão: uniforme, localizada ou alveolar; erosão; perda ou danos no clad ou lining; trincas: sob clad ou lining, em soldas, próximas a bocais ou outras aberturas, em acessórios internos; corrosão sob tensão em metal-base; fragilização por hidrogênio (empolamento, trinca em degraus); falhas em selos, juntas do flange, faces do flange; falhas em internos (normalmente não detectáveis pela INI).

Os diferentes tipos de defeitos, com morfologias não usuais, podem ocorrer (como corrosão microbiológica), influenciando a seleção e a capacidade dos métodos de END aplicados à INI. A ARC deve ser feita nos mais diferentes níveis de acordo com o histórico operacional do vaso de pressão. Devido a sua importância, devem-se definir quais os tipos de ARC que foram adotados.

Os tipos de ARC a seguir devem ser usados no processo decisório da INI (ver Seção 6): ARC tipo 1; ARC tipo 2; ARC tipo 3; ARC tipo 4. Deve-se conhecer a capacidade de o equipamento resistir aos danos estruturais causados pela deterioração. O grau de conhecimento pode ser definido: de forma simplificada, por meio do conhecimento das condições operacionais e da corrosão permissíveis em projeto; de forma mais precisa, por meio de um maior conhecimento do processo de avaliação da adequação ao uso (por exemplo, usando a API 579/ASME FFS-1), para obtenção de informações, como dimensões críticas de trincas.

Essas informações fornecem ao supervisor da inspeção evidências do quanto resistente é um equipamento ao mecanismo de deterioração, o que, na verdade, influencia na efetividade requerida para a inspeção, visando à prevenção de falhas durante a campanha do equipamento. Vasos são considerados similares quando apresentam essencialmente a mesma função, geometria, projeto, materiais e construção.

A operação para ser considerada similar deve possuir essencialmente produtos com a mesma formulação, frações e fases, tipos de processos, vazão e temperaturas. A classificação de vasos como similares deve ser justificada formalmente. A resposta a esta pergunta deve ser afirmativa se as condições a seguir forem verdadeiras: os vasos são substancialmente os mesmos em termos de projeto, geometria, construção e condições de serviço (por exemplo, normalmente vazio ou cheio) e; não apresentem condições que possam acarretar alterações no tipo, distribuição e taxa de deterioração.

Se houver agendamento da parada, independentemente da realização da INI, se o vaso for aberto por outras razões, deve-se aproveitar a oportunidade para realizar uma IVI. Caso se pretenda realizar a INI juntamente com a IVI, não existe a necessidade de justificativa adicional. O processo decisório de alto nível deve ser utilizado para determinar se a INI é, em princípio, apropriada.

Este processo, utilizado para decidir se existe informação suficiente para planejar a INI e qual o nível de eficiência requerida, deve avaliar quão confiáveis são: as previsões sobre os tipos de defeitos em potencial e suas localizações; eficiência das inspeções anteriores; e a taxa de deterioração e sua severidade conhecida ou esperada. A avaliação da efetividade das inspeções prévias tem como finalidade qualificar a capacidade da INI de prever todos os tipos de defeitos relevantes, e consequente a definição da eficiência dos métodos de END utilizados na detecção destes, de modo a permitir uma gestão adequada da probabilidade de falha do vaso.

A avaliação deve ser feita comparando a efetividade da INI realizada com a de uma inspeção visual interna convencional detalhada, complementada, quando aplicável, com uma inspeção por partícula magnética (PM) ou líquido penetrante (LP). Baseada nos resultados obtidos, a efetividade das inspeções prévias pode ser classificada em uma das seguintes categorias: alta: a inspeção realizada apresenta uma probabilidade na detecção de defeitos superior à inspeção visual interna; média: a inspeção realizada possui uma probabilidade na detecção de defeitos similar à apresentada pela inspeção visual interna; baixa: a inspeção realizada possui uma probabilidade na detecção de defeitos inferior à apresentada pela inspeção visual interna.

A comparação dos resultados entre a inspeção realizada e a inspeção visual externa deve considerar: a probabilidade de detecção dos métodos de END utilizados no que diz respeito aos tipos de defeitos, que é dado pela efetividade atribuída a cada método, para cada tipo de descontinuidade; a cobertura da inspeção e sua relação com a localização dos defeitos de interesse.

O conhecimento dos prováveis defeitos de interesse e onde estes podem ocorrer é importante para determinar a efetividade do processo. O conhecimento de que os defeitos só ocorrem em uma região do vaso totalmente inspecionada com um método de alta efetividade, implica que a inspeção pode ser classificada como de alta efetividade. A falta de conhecimento ou experiência que permita prever defeitos que possam existir, mesmo considerada uma inspeção de grande cobertura usando apenas um método de END (que seja capaz de detectar apenas um tipo de defeito), pode resultar em uma baixa efetividade.

Considerar o resultado de inspeções anteriores em vasos similares, com funções similares, para a determinação da categoria em questão. A avaliação da severidade e da taxa de deterioração deve ser feita de acordo com as seguintes categorias: alta: os mecanismos de deterioração e suas taxas são tais que falhas do vaso ou rejeições baseadas nos resultados da inspeção possam ser razoavelmente esperadas pelo resto da vida da planta; média: os mecanismos de deterioração e suas taxas são tais que podem ser observáveis durante o tempo de vida da planta, porém não se constituem em uma ameaça à integridade do vaso durante esse período; baixa: não há nenhum mecanismo de deterioração esperado ou a deterioração é superficial. As categorias devem ser definidas considerando a zona mais afetada do vaso.



Categorias:Normalização, Qualidade

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