Centro Universitário Estadual da Zona Oeste – UEZO Curso Superior de Tecnologia em Construção Naval – CoTCN

PIG Tecnologia para tubulações

Rio de Janeiro 2011

Caio Sarti, Renan de Araújo, Sâmara Pinto

PIG

Tecnologia para tubulações

Rio de Janeiro 2011

Trabalho realizado pelos alunos Caio Sarti, Renan de Araújo e Sâmara Pinto, 3º período do curso de Construção Naval, apresentado como requisito parcial para a obtenção da nota da primeira avaliação da disciplina de Introdução à Industria Naval e Offshore lecionada pelo professor Bruno Sampaio.

RESUMO

O dispositivo PIG se demonstra uma das tecnologias mais eficazes na manutenção

de tubulações presentes no mercado atual. A sua importância se eleva na medida em que

novas tecnologias surgem. O procedimento com PIG é largamente utilizado em meio

industrial, com as mais diversas funções relacionadas ao tratamento interno de

tubulações.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Modelos de PIGs Figura 2 - Plataforma de lançamento e recebimento de PIGs Figura 3 - Profissional inserindo o PIG na plataforma de lançamento Figura 4 - PIG na saída da tubulação tratada Figura 5 - Mandrel PIGs Figura 6 - Foam PIGs Figura 7 - Solid Cast PIGs Figura 8 - Spheres PIGs Figura 9 - Fotografia e detalhe de um Smart PIG MFL Figura 10 - MFL PIG da empresa Aleska Figura 11 - PIG ORNL com sistema EMAT acoplado Figura 12 - Esquema de um sistema PIG SmartPlug Figura 13 - PIG de isolação - Plug Figura 14 - PIG instrumentado Figura 15 - PIG Inercial Figura 16 - PIG geométrico para tubos de tamanho reduzido Figura 17 - PIG Gel sendo inserido em uma tubulação Figura 18 - Multi-Size PIG WCK3 Figura 19 - Ilustração 3D de uma plataforma lançadora de PIG Figura 20 - Detalhe de uma ball válvula Figura 21 - Plataforma lançadora Figura 22 - Ilustração da PIG com sistema GPS Figura 23 - Fotografia PIG palito

SUMÁRIO

1. Introdução .............................................................................................................. 4

2. PIG ......................................................................................................................... 5

3. Tipos de PIG .......................................................................................................... 8

3.1. Utility PIG ...................................................................................................... 9

3.2. Smart PIG ....................................................................................................... 10

3.2.1. Specialty PIGs ......................................................................................... 12

3.2.2. PIG instrumentado ................................................................................... 13

3.2.3. PIG geométrico ........................................................................................ 14

3.3. PIG Gel ........................................................................................................... 15

4. Tecnologia avançada: Multi-Size PIG e Dual PIG ................................................ 16

5. Lançamento e recebimento do PIG ....................................................................... 17

6. Questão sobre meio ambiente ................................................................................ 18

7. PIGs na Indústria Offshore .................................................................................... 19

8. PIG palito – Tecnologia Nacional ......................................................................... 20

9. Conclusão .............................................................................................................. 21

Referências ................................................................................................................ 22

Glossário .................................................................................................................... 24

1. INTRODUÇÃO Tubulação é um conduto destinado ao transporte de fluidos. Uma tubulação é

constituída de tubos de tamanhos padronizados colocados em série. Em indústrias de processamento, indústrias químicas, refinarias de petróleo,

indústrias petroquímicas, boa parte das indústrias alimentícias e farmacêuticas, o custo das tubulações pode representar 70% do custo dos equipamentos ou 25% do custo total da instalação. Desse modo percebe-se que as tubulações são importantes meios de distribuição de fluidos, exigindo assim uma atenção especial para a sua manutenção.

Existem no mercado diferentes métodos de limpeza e inspeção de dutos, dentre elas, a utilização de um instrumento especial, o PIG, é considerado, hoje, o procedimento mais seguro e mais utilizado. Diversas tecnologias rodeiam o procedimento com PIG, dessa maneira, encontra-se dificuldade na hora de categorizar essas tecnologias em classes, devido, principalmente, a falta de acervo técnico disponibilizado abertamente. Procurou-se por meio desse documento abordar de forma rápida, porém eficiente, sobre o tema.

PIG nada mais é que um dispositivo que é inserido no duto e que viaja livremente, dirigido pelo próprio fluxo (água, gás ou seu próprio fluído).

A complexidade desse dispositivo varia de acordo com a função que ele irá exercer. Os PIGs de limpeza tendem a ser os mais simples, feitos geralmente de plástico ou espuma. Esse tipo de PIG deve ser utilizado apenas em tubulações de diâmetro constante. Existem, porém, tecnologias que permitem a limpeza de tubulações de diferentes tamanhos, sendo adaptável a diferença de circunferência presente em algumas tubulações, são os chamados Mult-Size PIG, ou Dual PIG (ver seção 4).

Entretanto os PIGs são utilizados para outras funções além de limpeza de tubulações. Os PIGs também são utilizados no tratamento de tubulações, no monitoramento, na inspeção de falhas e corrosão, entre outras funções, algumas bastante complexas, como será visto no decorrer desse trabalho, mas de uma maneira mais simplória, com o propósito de auxiliar no entendimento sobre o funcionamento dos PIGs.

Em torno da utilização dos PIGs rodam algumas questões ambientais como pode ser visto na seção 6.

Particularidades de algumas tubulações fazem com que aumente a necessidade de pesquisas para o desenvolvimento de novas tecnologias. A solução mais eficaz na produção de pesquisas técnicas está na parceria entre empresas e centros de pesquisa avançada, como os laboratórios de universidades. Algumas tecnologias nacionais de sistemas PIG vêm sendo desenvolvidas por meio desse tipo de parceria.

Nas seções 7 e 8 aborda-se a criação de tecnologias nacionais e a aplicação na indústria offshore.

2. PIG PIG é um dispositivo inserido em um oleoduto que viaja livremente através dele,

impulsionado pelo fluxo do produto para fazer uma tarefa específica dentro da tubulação. Estas funções se enquadram em uma série de áreas diferentes: • Utility PIGs (Cleaning PIGs) que executam uma função como limpeza do tubo; • Inline Inspection PIGs (Smart PIGs) que são usados para fornecer informações

sobre a condição do gasoduto e da extensão e localização de qualquer problema (como a corrosão, por exemplo); e

• Special Duty PIGs, tais como plugs para o isolamento de tubulações.

Atualmente existe uma grande variedade de PIGs, alguns dos quais estão ilustrados

na Figura l. Eles normalmente executam as seguintes funções: - Separação de produtos; - Limpeza os depósitos e os restos; - Medição o diâmetro interno; - Localização de obstruções; - Calibração de meter loop; - Remoção de líquidos; - Remoção de gás; - Medições da geometria da tubulação; - Inspeção interna; - Revestimento de diâmetro interno; - Inibição de corrosão; - Melhoraria da eficiência do fluxo.

Figura 1 – Modelos de PIGs

O tipo de PIG a ser usado e sua configuração ideal para uma determinada tarefa em uma tubulação devem ser determinados com base em vários critérios, que incluem:

O objetivo - Tipo, localização e volume da substância a ser removida ou deslocada em

aplicações de raspagem convencional; - Tipo de informação a ser recolhida a partir de uma corrida de Smart PIG, - Objetivos e metas para a execução do Pigging1; O conteúdo da tubulação - Conteúdo da linha; - Condução da pressão disponível versus pressão necessária; - Velocidade do PIG; Características do gasoduto - Os tamanhos mínimos e máximos da tubulação interna; - Distância máxima que os PIGs devem viajar; - Raio mínimo de curvatura, dobras e ângulos; - Os recursos adicionais tais como tipos de válvulas, conexões de ramo e do perfil

altimétrico2. O PIG necessita apenas de um acesso no início e uma plataforma no final do trecho a

ser limpo. Todos os sistemas convencionais PIG requerem estações para lançamento e recebimento, e geralmente requer fluidos de propulsão independente, por exemplo, na indústria de alimentos, os PIGs são normalmente movidos através de tubulações de ar comprimido.

Figura 2 – Plataforma de lançamento e recebimento de PIGs

Durante o seu percurso, remove as incrustações, depósitos orgânicos, ou qualquer material aderido.

O PIG pode ser feito de diferentes materiais (espuma, aço, poliuretano, plástico), mas

geralmente é feito de silício foodgrade, que é resistente e flexível, e um material seguro para estar em contacto com água potável.

Sistemas PIGs bem projetados, utilizados em ambientes adequados, podem levar a importantes benefícios ambientais e financeiros. Por exemplo, o produto recuperado do tubo pode ser vendido como material de primeira qualidade. Como o produto não é desperdiçado, há menos efluentes a tratar, menor consumo de água durante as operações de limpeza, necessidades reduzidas de limpeza química, redução de prazos e maior rentabilidade.

O nome PIG vem do barulho característico que esse equipamento gera quando atrita com a parede do tubo, que se assemelha com o grunhido de um porco. Daí o nome "PIG", que agora é usado para descrever qualquer dispositivo feito para passar através de um gasoduto conduzido pelo fluido.

Figura 3 – Profissional inserindo o PIG na plataforma de lançamento

Figura 4 – PIG na saída da tubulação tratada

3. TIPOS DE PIGS

Dutos representam um investimento considerável em nome dos operadores e pode revelar-se, em muitas das vezes, estratégico para países e governos. Eles são geralmente aceitos como sendo o método mais eficiente de transporte de fluidos através de distâncias. A fim de proteger esses investimentos importantes, as medidas necessárias para a conservação desses tubos devem ser feitas, e o PIG é uma ferramenta de manutenção muito útil.

Durante a construção da linha de tubulação, os Cleaning PIGs podem ser usados para remover os resíduos que se acumulam. O teste das linhas de tubulação envolve testes e PIGs são usados para preencher a linha com a água e, posteriormente, para desaguar a linha após o teste bem sucedido.

Durante a operação, os PIGs podem ser usados para remover o líquido engarrafado em uma tubulação, limpar sujeiras da parede da tubulação ou aplicar inibidores de corrosão, por exemplo. Eles podem trabalhar em conjunto com produtos químicos para limpar a tubulação.

Smart PIGs são utilizados, por exemplo, para avaliar a espessura das paredes remanescentes e extensão da corrosão na linha de tubulações, proporcionando informações oportunas para o operador quanto à segurança e operacionalidade da linha. Plugs PIGs podem ser usados para isolar a tubulação durante um reparo.

3.1.UTILITY PIG

Utility pipeline PIGs podem ser divididos em dois grupos com base em sua finalidade fundamental:

Cleaning PIGs: que são utilizados para remover depósitos sólidos, semi-sólidos ou detritos da tubulação.

Sealing PIGs: que são usados para proporcionar uma boa vedação, a fim varrer líquidos da tubulação, ou fornecer uma interface entre dois produtos diferentes dentro da tubulação.

Dentro desses dois grupos, uma subdivisão pode ser feita. A diferenciação entre os

diversos tipos ou formas de PIGs:

PIGs convencionais só podem ser usados em tubos de diâmetro constante, pois eles

não podem lidar com curvas muito acentuadas, válvulas e instrumentação salientes.

• Mandrel PIGs: que tem um tubo como órgão central, ou mandril, e vários componentes que podem ser montados sobre o mandril para configurar o PIG para um propósito específico;

• Foam PIGs: que são moldados de espuma de poliuretano, com várias configurações de tiras de poliuretano sólido e/ou materiais abrasivos permanentemente ligados a eles;

• Solid Cast PIGs: que são moldados em uma só peça, geralmente de poliuretano, e;

• Spherical PIGs or Spheres: que são de uma composição sólida ou inflados com glicol e/ou água.

Figura 5 – Mandrel PIGs

Figura 6 – Foam PIGs

Figura 7 – Solid Cast PIGs

Figura 8 – Spheres PIGs

3.2.SMART PIG

Smart PIGs são dispositivos de fiscalização que registram informações sobre as condições internas de um gasoduto.

Smart PIGs podem avaliar várias coisas diferentes do interior do gasoduto, incluindo restrições e deformações do tubo, assim como a perda de metal, informações sobre o estado do tubo e/ou seu conteúdo. Com poucas exceções, o In Line Inspection Tool (Smart

PIG) em si é apenas um instrumento que reúne os dados, que é então analisado pelos engenheiros e técnicos para determinar e informar sobre a condição da tubulação.

Embora os dois requisitos mais analisados sejam a geometria e o diâmetro, a gama de informações que podem ser obtidas por esta ferramenta é muito maior, e abrange muito mais que inspeção e resolução de problemas. Essas outras utilidades incluem:

- Medições da geometria e diâmetro, como já falado; - Curvatura da tubulação; - Perfil da tubulação; - O registro da temperatura e pressão; - Perda de metal perda e detecção de corrosão; - Inspeção fotográfica; - Detecção de trincas; - Mensuração da deposição de resíduos; - Detecção de fugas; - Amostragem do produto, e; - Mapeamento. Existem dois tipos básicos de sistemas de inspeção Smart PIGs: eletromagnéticos e

ultra-sônica. Técnicas eletromagnéticas incluem fuga de fluxo magnético (MFL), correntes, campos remotos, entre outros. Técnicas de ultra-som incluem o uso de vários tipos e direções de ondas ultra-sônicas para procurar defeitos específicos. Diferentes configurações e tipos de ondas foram desenvolvidos para superar várias dificuldades de execução.

Pacote de unidade Loop de fluxo Pacote gravador

Sensor

Figura 9 – Fotografia e detalhe de um Smart PIG MFL

Eletromagnético • Magnetic flux leakage – MFL (Fuga do Fluxo Magnético) MFL é um método de inferir por um fluxo magnético forte que é induzido na parede

do oleoduto. Sensores, em seguida pegam qualquer fuga deste fluxo e a extensão deste vazamento indica uma falha na parede do tubo. Por exemplo, a perda de material interno na tubulação pode causar fugas do fluxo, que serão captados por sensores. Bibliotecas de defeitos são construídas para distinguir um defeito de outro.

• Corrente de Eddy, campos remotos, velocidade de indução, etc. Eddy current inspection consiste na medição da indutância3 de uma bobina. Se a

bobina está próxima da amostra a ser inspecionando sua indutividade depende, assim, do parâmetro acima mencionado. Qualquer degradação do material nas proximidades da bobina seria detectada como uma mudança na condutividade ou permeabilidade.

Ultra sônicos • Linha reta ou raio de compressão; • Feixe de ângulo; • Electromagnetic Acoustic

Transducer - EMAT (Transdutor Acústico Eletromagnético);

O EMAT é uma técnica de ultra-som utilizada para detecção de descontinuidades e medição de espessura em tubos de caldeira, de materiais ferromagnéticos ou não-ferromagnéticos, desde que sejam condutores.

Figura 10 – MFL PIG da empresa Aleska

Figura 11 – PIG ORNL com sistema EMAT acoplado

3.2.1. SPECIALTY PIGS

Specialty PIG, ou Plug, são usados para isolar uma seção de uma tubulação, com pressão, enquanto alguns trabalhos de reparo são realizados. Os Plugs podem suportar pressões de até 200 bar normalmente. Resumindo, um Plug grampeia a tubulação e, em seguida, um sistema é utilizado para a vedação.

O Plug é um sistema de controle remoto, que possui grande afinidade com ferramentas PIG para alta pressão. Ele é projetado para isolar uma seção do oleoduto, enquanto acontece uma operação. Isso permite reparo de dutos, sem reduzir a pressão do encanamento ou sangramento de todo o sistema dutoviário.

A principal vantagem de usar o sistema Plug como um método de isolamento de pressão é a capacidade de minimizar o tempo de produção. O Plug tem a bordo um sistema de rastreamento e posicionamento preciso.

Representação gráfica do sistema SmartPlug. A ferramenta é controlada a partir do lado superior por computador

portátil com uma antena de comunicação por sinais acústicos

submarinos.

Antena ELF (Extremely Low Frequency) proporcionando comunicação com o sistema

SmartPlug.

Figura 12 – Esquema de um sistema PIG SmartPlug

Figura 13 – PIG de isolação - Plug

3.2.2. PIG INSTRUMENTADO Os PIGs Instrumentados são as ferramentas mais eficazes para inspeção de dutos

visando à garantia de integridade. Eles percorrem os dutos internamente e medem suas propriedades físicas, identificando defeitos geométricos e de perda de massa, como amassamentos, corrosão e trincas.

Atualmente a inspeção interna de dutos através de PIGs Instrumentados permite a obtenção de muitas informações sobre as condições do duto. O grande desenvolvimento dessas ferramentas deve-se ao fato que um crescente número de dutos está chegando ao final de sua vida útil de projeto, e desta forma devem ser rigorosamente inspecionados a fim de verificar possíveis falhas e permitir uma decisão segura quanto a sua continuidade operacional.

Na maioria dos casos, esses PIGs Instrumentados (magnéticos ou ultra-sônicos) são utilizados para verificar a existência de trincas ou perda de material por corrosão. São capazes de detectar e determinar as dimensões de pequenos defeitos como pites4, informando também a sua localização.

A inspeção por PIG Instrumentado fornece muitas informações necessárias para a sua avaliação segura, podendo:

- verificar a geometria, medindo ovalizações5 ou amassamentos; - localizar restrições ou válvulas parcialmente abertas; - localizar curvas e determinar o seu raio de curvatura; - fornecer a configuração do duto; - detectar vazamentos; - obter imagens do interior do duto; - mapear traçado do duto; - localizar trincas e medir a perda de material.

Figura 14 – PIG instrumentado

PIG Geométrico é um dispositivo computadorizado para a inspeção de dutos, que

percorre as tubulações realizando um levantamento da geometria de sua seção reta, detectando deformações e defeitos.

Essa ferramenta é conduzido e capaz de coletar dados referentes composto por vários sensores, distribuídocomputadorizado interno que permite o registro em alta velocidade dos ângulos dos sensores, a posição longitudinal no duto e a posiçã

O PIG Geométrico é utilizado em dois momentos: 1) durante a construção do duto, especialmente nas últimas etapas da montagem e

condicionamento, para levantar as características geométricas da linha, em especial a existência de mossas e ovalizações;

2) na monitoração de dutos em operação, para identificar qualquer redução de diâmetro ou outro tipo de anomalia geométrica que possa ter ocorrido durante a vida útil da linha. Defeitos como mossas, ovalizações e dobras são externos ou pela movimentação localizada do terreno.

Um modelo de PIG geométrico é o PIG Inercial, Figura 15.

equipamento destinado à medição geoutilizando sensores inerciais (girômetros e acelerômetros) com o objetivo de fornecer coordenadas precisas de GPS dos pontos de soldas e defeitos no duto, facilitando os reparos e ajudando na detecção de deslocamentos da tubulação.

Figura

3.2.3. PIG GEOMÉTRICO

PIG Geométrico é um dispositivo computadorizado para a inspeção de dutos, que percorre as tubulações realizando um levantamento da geometria de sua seção reta, detectando deformações e defeitos.

introduzida na tubulação, deslocada pela vazão do fluido conduzido e capaz de coletar dados referentes à geometria do duto. composto por vários sensores, distribuídos pelo perímetro do duto. Possui um sistema computadorizado interno que permite o registro em alta velocidade dos ângulos dos sensores, a posição longitudinal no duto e a posição horária das anomalias detectadas.

Geométrico é utilizado em dois momentos: 1) durante a construção do duto, especialmente nas últimas etapas da montagem e

condicionamento, para levantar as características geométricas da linha, em especial a tência de mossas e ovalizações; 2) na monitoração de dutos em operação, para identificar qualquer redução de

diâmetro ou outro tipo de anomalia geométrica que possa ter ocorrido durante a vida útil da linha. Defeitos como mossas, ovalizações e dobras são provocados por agentes mecânicos externos ou pela movimentação localizada do terreno.

Um modelo de PIG geométrico é o PIG Inercial, Figura 15. O PIG Inercial é um equipamento destinado à medição geo-referenciada da trajetória de dutos de óleo e gás

ando sensores inerciais (girômetros e acelerômetros) com o objetivo de fornecer coordenadas precisas de GPS dos pontos de soldas e defeitos no duto, facilitando os reparos e ajudando na detecção de deslocamentos da tubulação.

Figura 15 – PIG Inercial

Figura 16 – PIG geométrico para tubos de tamanho reduzido

PIG Geométrico é um dispositivo computadorizado para a inspeção de dutos, que percorre as tubulações realizando um levantamento da geometria de sua seção reta,

introduzida na tubulação, deslocada pela vazão do fluido geometria do duto. PIG instrumentado

. Possui um sistema computadorizado interno que permite o registro em alta velocidade dos ângulos dos

o horária das anomalias detectadas.

1) durante a construção do duto, especialmente nas últimas etapas da montagem e condicionamento, para levantar as características geométricas da linha, em especial a

2) na monitoração de dutos em operação, para identificar qualquer redução de diâmetro ou outro tipo de anomalia geométrica que possa ter ocorrido durante a vida útil da

provocados por agentes mecânicos

O PIG Inercial é um referenciada da trajetória de dutos de óleo e gás

ando sensores inerciais (girômetros e acelerômetros) com o objetivo de fornecer coordenadas precisas de GPS dos pontos de soldas e defeitos no duto, facilitando os

PIG geométrico para tubos de tamanho reduzido

3.3. PIG GEL

PIG Gel é uma série de líquidos altamente viscosos desenvolvidos para uso em operações de tubulações, durante ou após o comissionamento.

Posteriormente, os PIG Gel foram amplamente utilizados para a separação de líquidos em linhas gerais, que eram inadequados para, ou não equipado para lidar com PIGs mecânicos. A partir desta operação vem evoluindo a técnica de tratamento de tubulações em que um produto químico ou solvente é utilizado entre géis padrões ou produtos químicos gelificados. A maioria dos PIGs Géis é à base de água, hidrocarbonetos, ou uma combinação química de fluidos de base.

Diesel coagulado é comumente utilizado como inibidor de corrosão em linhas de gás. Existem quatro tipos principais de gel que são utilizados em aplicações de tubulações:

- Batching, ou gel separador; - Debris pickup gel, ou gel de melhora de resíduos; - Hydrocarbon gel, ou gel de hidrocarboneto; - Dehydrating gel, ou gel desidratado; Como um líquido, embora altamente viscoso, o gel pode ser bombeado através de

qualquer tubulação. PIG Gel pode ser usado sozinho, ou em conjunto com vários tipos de PIGs convencionais. Quando utilizado com os PIGs convencionais, o PIG Gel pode melhorar o desempenho global da operação.

PIG Gel não se desgastam em serviço como PIGs convencionais. Eles, no entanto, são suscetíveis ao corte de diluição e de gás. Cuidados devem ser tomados.

As principais aplicações de PIG Gel para tubulações são as seguintes: - Separação do produto; - Remoção de entulhos; - Linha de enchimento / hydrotesting; - Desidratação e secagem; - A remoção de condensados em tubulações de gás; - Inibidor e biocida6; - Tratamento químico especial; - Remoção de PIGs presos. PIGs Géis especialmente formulados também têm sido utilizados para selar as

válvulas durante o teste hidrostático. Géis foram desenvolvidos com um tempo de gelificação e uma viscosidade controlados para fins de isolamento gasoduto temporária.

Figura 17 – PIG Gel sendo inserido em uma tubulação

4. TECNOLOGIA AVANÇADA: MULTI-SIZE PIG E DUAL PIG

Dual PIGs são capazes de atravessar dutos que foram construídos com mais de um diâmetro nominal.

Para reduzir os custos de transporte, não era incomum para projetar uma tubulação com dois diâmetros, de modo que o tubo menor poderia ser transportado dentro de um maior. Isso resultava em uma economia inicial, mas os custos de manutenção são geralmente mais elevadas.

Uma empresa em particular, SUNEngineering, tem feito um trabalho considerável no desenvolvimento de Dual PIGs, e que agora tem um tipo que é capaz de rodar em tubulações que têm três e, em alguns casos, até mesmo quatro, diâmetros.

Poucos gasodutos novos são definidos com mais de um diâmetro. No entanto, a crescente necessidade de campos marginais de conexão aos gasodutos de exportação existentes destaca a importância do desenvolvimento de PIGs, que são capazes de desempenhar-se em mudanças extremas de diâmetro.

Se somente a remoção de líquidos for necessária, um PIG esfera ou espuma pode ser suficiente, mas isso não seria adequada para remoção eficaz de sólidos.

É improvável que um Smart PIGS possa ser projetado para ter capacidade de duplo diâmetro extremo, portanto, o desafio será o de elaborar um PIG convencional, que tanto pode limpar a linha de pequeno diâmetro e/ou rebocar um Smart PIG.

Claramente, isto exigirá algum design radical e alguns ensaios extensos - os quais devem ser financiados. Mas as recompensas para os operadores de campos marginais serão enormes. Um encanamento inspecionável de pequeno diâmetro que pode ser amarrado em uma tubulação de exportação existente de grande diâmetro será certamente um grande passo em frente.

Pesquisas para o desenvolvimento desse tipo de tecnologia já vem sendo realizadas, principalmente no Brasil, como pode ser visto na próxima seção desse documento.

Figura 18 – Multi-Size PIG WCK3

5. LANÇAMENTO E RECEBIMENTO DO PIG A finalidade de um lançador ou recebedor de PIG é introduzir ou recuperar PIGs,

esferas ou ferramentas de inspeção de um duto. Lançadores e recebedores são desenvolvidos para atender aos requisitos específicos de um duto.

Os mesmos são projetados para uma ampla faixa de pressões de operação, seguindo as normas internacionais como ASME, API ou outras aplicáveis segundo especificações particulares.

Todos os lançadores e recebedores possuem tampas de abertura rápida, que asseguram um curto tempo de operação de abertura ou fechamento. Mesmo em grandes diâmetros podem ser operados por uma só pessoa sem utilização de ferramentas especiais.

Existem também detectores de passagem, válvulas, válvulas de alivio, manômetros, by-pass, etc.

Figura 19 – Ilustração 3D de uma plataforma lançadora de PIG

Figura 20 – Detalhe de uma ball válvula

Figura 21 – Plataforma lançadora

6. QUESTÃO SOBRE MEIO AMBIENTE

O PIG tem um papel significativo a desempenhar na redução do impacto ambiental

das operações industriais. Tradicionalmente, a única maneira que um operador de um processo de lote pode garantir que um produto foi completamente retirado de uma tubulação era liberar na linha um agente de limpeza, como água ou um solvente ou mesmo um pouco do produto a ser retirado. Este agente de limpeza, em seguida, teve que ser submetido a tratamento de efluentes ou recuperação de solventes. Se o produto foi usado para limpar a tubulação, o produto acabada rebaixado a contaminado. Em alguns casos, o produto final pode conter bifenilpoliclorado (PCB), que tem sido considerado um cancerígeno. Todos esses problemas podem ser eliminados devido a interfaces precisas produzidas pelos sistemas modernos de PIG.

Com advento de ferramentas mais modernas de inspeção é possível hoje localização de defeitos em dutos enterrados, com um erro mínimo na localização de possível corrosão, com apoio da tecnologia GPS e PIG Inercial.

Como este equipamento pode reconhecer qualquer acessório no duto são colocados a cada 2 km aproximadamente, magnetos ou AGM (Above Ground Marker), e posteriormente os geo-referenciando, para quando do processamento dos dados brutos do PIG, possam receber o ajustamento do traçado do duto e das informações colhidas pelo em campo, com base nos pontos geo-referenciados.

De posse destas informações ajustadas, lança-se o traçado e os pontos a serem correlacionados/reparados, onde se visualiza os pontos a serem inspecionados, assim verificando os locais mais críticos quanto à proximidade de rios, matas, cidades, estradas, ruas, nascentes, etc.…

A experiência adquirida ao longo da utilização do PIG inercial e o Sistema de Informações Geo-referenciadas mostraram grande ajuda na preservação do Meio Ambiente, pois é possível analisar os pontos de um possível acidente de vazamento, com uma visão mais crítica em relação ao Meio Ambiente, localizando este ponto mais rapidamente com os dados obtidos do PIG Inercial e com utilização de GPS, localizar o ponto, redução do tamanho da vala escavada, pois elas são minimizadas ao máximo, devido à precisão na localização do possível defeito, abrindo somente o necessário para reparo, evitando assim que seja grande extensão de escavação para a localização de um possível defeito, como pode ser observado na figura 21.

Figura 22 – Ilustração da PIG com sistema GPS

7. PIGS NA INDÚSTRIA OFFSHORE

A importância da inspeção regular da malha dutoviária é reconhecida por toda a indústria do petróleo como forma de proteger os ativos e prevenir acidentes que poderiam causar elevados custos econômicos e ambientais.

Os PIGs instrumentados são ferramentas de inspeção lançadas no próprio duto de óleo ou gás para encontrar possíveis defeitos, falhas ou simplesmente fazer uma caracterização da linha.

Por utilizar o duto como meio de transporte da ferramenta, o impacto de uma operação de PIG no processo de produção é mínimo e as informações obtidas são extremamente valiosas para o operador.

A equipe do Centro de Pesquisa em Tecnologia de Inspeção (CPTI/CETUC), da PUC, tem um histórico de doze anos de parceria com o CENPES/PETROBRAS desenvolvendo soluções sob demanda de inspeção e ensaios não destrutivos (END) in situ, tais como PIGs instrumentados.

O sucesso desta parceria é comprovado pela produção acadêmica de alta qualidade, pela transferência de tecnologia para a indústria, além da realização de inspeções nas principais unidades de negócios da PETROBRAS em dutos tidos anteriormente como “não pigáveis”, isto é, para os quais não havia nenhuma alternativa no mercado mundial.

O CPTI/CETUC já desenvolveu PIGs magnéticos (MFL), PIGs geométricos, PIGs de perfilagem térmica, pressão e vibração, PIGs de Ultra-Som e PIGs de Infravermelho.

Do ponto de vista da PETROBRAS os resultados se medem pelo retorno tecnológico e financeiro tanto pelo pagamento de royalties como, e principalmente, pela formação de fornecedores de produtos e serviços de alta tecnologia que reduziram os custos de produção e manutenção da empresa.

O objetivo deste projeto é avançar na pesquisa de novas técnicas de inspeção aplicadas ao desenvolvimento de PIGs especiais.

As particularidades da malha dutoviária instalada no Brasil, tais como dutos em águas profundas com paredes muito espessas, variações de diâmetro ao longo da linha, lançadores de PIG extremamente curtos, entre outras, mais do que justificam o investimento em PIGs com características específicas que não existem no mercado, PIGs especiais.

Também é um objetivo do projeto o fortalecimento da base tecnológica do Centro, mesmo que a sua aplicação na construção ou operação de novos PIGs não seja imediata.

A tecnologia necessária para projetar uma ferramenta complexa como um PIG de inspeção é multi-disciplinar, envolvendo áreas como física, engenharia mecânica, automação, controle, eletrônica e computação.

Somente com o domínio do estado da arte da tecnologia em todas estas áreas será possível atender a demanda de inspeção de dutos do Brasil, garantindo um índice de total nacionalização deste conhecimento.

8. PIG PALITO – TECNOLOGIA NACIONAL

Foi desenvolvido um PIG instrumentado que utiliza o método "perfilagem de alta

resolução para detecção e quantificação da corrosão interna de tubulações", que é uma patente PETROBRAS, recentemente registrada. Essa nova tecnologia de PIG possibilita a passagem em vários obstáculos, como curvas de pequeno raio, mudanças de diâmetro e válvulas submarinas com passagem parcial, que impedem o uso das ferramentas convencionais existentes no mercado.

Nesta linha de pesquisa desenvolve-se ferramentas para inspeção de sete dutos de tamanhos variados utilizando tecnologia de medição de geometria de alta resolução (PIG palito) e FlexPIG, softwares avançados de análise de dados e apoio operacional para as inspeções de campo. Todos os resultados são apresentados sob forma de relatórios.

Os FlexPIGs são fabricados em corpo único de poliuretano, e são extremamente efetivos para a remoção de líquidos em sistemas de gases úmidos e linhas de fluido. Sua configuração é formada por cinco abas de selagem e um copo radial na parte inferior, conferindo ao PIG uma boa resistência ao fluxo e a pressão de lançamento/corrida, durante o percurso. Fornecido com alça metálica revestida em plástico para movimentação/retirada das linhas.

Foi criado um sensor geométrico de alta resolução, o sensor tipo palito. Este sensor permite a inspeção de corrosão interna no duto com uma qualidade que de outra forma só seria possível utilizando técnicas muito mais caras e complexas como o ultra-som. Por ser baseada em princípios simples, esta tecnologia é bastante robusta, sendo menos sujeita a interferências elétricas e dispensando a necessidade de um líquido acoplante.

Durante a execução deste projeto foram montadas ferramentas com características especiais, como multi-size e montagem em FlexPIG, que foram utilizadas em sete inspeções de dutos da Petrobras/Transpetro.

Foram desenvolvidas novas funcionalidades no software criado pela PUC-Rio para análise de dados de PIGs que permitem verificar maior quantidade de dados e gerar relatórios com mais eficiência.

Além de construir as ferramentas, a equipe do CETUC/PUC-Rio deu apoio operacional nas inspeções que serão realizadas, trabalhando em conjunto com os engenheiros do CENPES na preparação dos relatórios.

O protótipo utilizado possui um projeto inovador, como ilustrado na Figura 22. Além de uma eletrônica extremamente compacta, o sistema tem um projeto mecânico em que os sensores são montados em módulos de borracha, interconectados entre si, formando uma longa haste flexível. Tem-se com isto, um grande número de sensores e uma grande flexibilidade permitindo a passagem em curvas e tolerando variações de diâmetros.

Figura 23 – Fotografia PIG palito

9. CONCLUSÃO

Diante de todo material apresentado ao longo desse documento podemos concluir que o PIG é um instrumento utilizado na manutenção de tubulações, que pode ser empregada tanto na limpeza de dutos quanto na inspeção dos mesmos.

Os PIGs podem ser mecanismos simples ou de alta complexidade, dependendo da função que irá exercer. Porém, todos os tipos de PIG compartilham uma mesma característica: a necessidade de estações para lançamento e recebimento, que podem ser plataformas apropriadas ou simplesmente o final da linha, do caminho a ser percorrido pelo PIG.

Entretanto, mesmo diante da vasta gama de produtos oferecidos, é difícil a categorização desse mecanismo. Desse modo escolhemos abordar apenas as tecnologias mais utilizadas atualmente.

Dividimos os PIGs em três categorias, de acordo com a função realizada por aquele instrumento: Cleaning PIG - na limpeza e selagem; Smart PIG - na inspeção e manutenção; PLUG PIG - especializado na vedação de uma tubulação para o reparo.

Além dos PIGs mecânicos, conhecemos também os PIGs em gel, que são ferramentas altamente adaptáveis a qualquer diâmetro de tubulações, sendo utilizado principalmente em tubulações onde é difícil, ou até impossível, de tratar com PIGs convencionais.

Compreendemos que a utilização dos PIGs gira em torno de uma questão ambiental, principalmente por dispensar a utilização de produtos químicos na limpeza das tubulações e por facilitar a descoberta de falhas nas tubulações.

Contudo, observamos também que pesquisas avançadas na busca de novas tecnologias PIG vêm sendo realizadas no Brasil, por meio da parceria de empresas e centros universitários, visando principalmente à aplicação dessas tecnologias na indústria petrolífera brasileira.

REFERÊNCIAS

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GLOSSÁRIO Pigging

1

Processo de limpeza por meio da utilização do PIG. Obs: A palavra não possui tradução clara para o português.

Altimétrico2

Altimétrico deriva-se de altimetria. Altimetria é o ramo da topografia que estuda o conjunto de métodos e procedimentos para identificar e representar a altura ou a "elevação" de cada ponto em um plano de referência.

Indutância3

É a capacidade de uma bobina em criar o fluxo com determinada corrente que a percorre.

Pites4

É uma forma de corrosão localizada que consiste na formação de pequenas cavidades e profundidade considerável e o mais importante, significativa frente à espessura do material.

Ovalizações5

Desgaste desigual das paredes dos cilindros de um motor de combustão interna. Biocida6

Substância com propriedade antibiótica, que mata bactérias.