BR112015007089B1 - Equipamento de gamagrafia submarina operado por rov - Google Patents
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Abstract
equipamento de gamagrafia submarina operado por rov. a invenção relata um equipamento para realização de inspeções não destrutivas em tubulações de transporte de petróleo localizadas em águas profundas e ultraprofundas, no qual a técnica empregada para a detecção de falhas compreende a gamagrafia. o equipamento compreende basicamente um corpo principal, um elemento flutuador e uma câmera dotada de iluminação "led", um conjunto de fixação mecânico móvel, o qual abraça e fixa o equipamento à tubulação a ser inspecionada. ao primeiro braço do conjunto de fixação mecânico móvel é fixado um cesto no interior do qual se encontra adaptada uma fonte de pulsos radioativos e ao segundo braço conjunto de fixação mecânico móvel é fixado, um detector de radiação. tanto o primeiro braço quanto o segundo braço são interligados ao corpo central por meio de um sistema de acionamento.
Description
[001] A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os equipamentos destinados a realizar inspeções em tubulações submarinas em grande profundidade empregando métodos não destrutivos. Mais particularmente quando o método não destrutivo é realizado por gamagrafia. Mais especificamente quando na operação de inspeção a manipulação do equipamento é realizada por meio de veículo submarino de operação remota (ROV).
[002] A produção de petróleo em alto mar, com lâminas d’água cada vez maiores, tornou-se um verdadeiro desafio de ser realizada com as técnicas tradicionais.
[003] É importante para este processo de produção que as tubulações de transporte estejam sempre íntegras afastando o risco de rompimentos e outros acidentes que podem, não só interromper este processo de produção, como causar sérios danos ao meio ambiente.
[004] As tubulações de transporte de óleo que se estendem em águas profundas e ultraprofundas normalmente são formadas por segmentos de tubo soldados. O movimento causado pelas correntes marinhas, não raro, submetem estas tubulações a movimentações que podem levar as uniões soldadas a um risco de estresse estrutural. Outro fator que não pode ser esquecido é a corrosão que frequentemente afeta as regiões de solda.
[005] Nas inspeções de tubulações em geral, têm sido empregados equipamentos conhecidos como “pigs”, os quais deslizam pelo interior destas tubulações com uma instrumentação embarcada, a qual registra as falhas encontradas na tubulação ao longo de seu comprimento. Embora sejam largamente empregados, existem poucas ferramentas que possam realizar uma correlação eficiente para os resultados obtidos. Por outro lado, muitas tubulações não permitem o emprego de “pigs”, tornando as operações de investigação cada vez mais restritas.
[006] A gamagrafia é uma das técnicas não destrutivas normalmente empregadas para inspeção de peças como dutos e tubulações de transporte tanto de líquidos quanto de gases. A principal vantagem que esta técnica proporciona é a investigação de defeitos internos às peças, desgastes e perdas de espessura motivadas, por exemplo, pela corrosão ou por desgaste, no entanto, de forma não invasiva, o que afasta a necessidade de interrupções operacionais.
[007] A gamagrafia já é uma técnica empregada para a investigação da integridade de dutos e tubulações de transporte em geral e, inclusive, em ambiente submarino, no entanto, a manipulação dos equipamentos inicialmente era feita por mergulhadores, os quais tinham como limitação a profundidade de mergulho, em torno de 300 m de lâmina d’água. Com o surgimento dos robôs submarinos, estes equipamentos de inspeção evoluíram para a possibilidade de investigação em ambientes mais profundos.
[008] Um equipamento para inspeção de tubulações foi objeto de pedido de privilégio da requerente e protocolado sob o número PI 0603344-0. Este documento apresenta um equipamento para inspeção submarina que é transportado até um determinado ponto da tubulação por meio de um ROV e permite avaliar a integridade de uma tubulação por meio de emissão radioativa captada por um filme fotográfico.
[009] O equipamento é dotado de braços mecânicos que se fecham por atuação de um mecanismo de fechamento pela pressão de molas de tração. O mecanismo de fechamento é travado por um gatilho o qual, quando liberado pelo contato com a tubulação, destrava as molas que fecham bruscamente as garras e fixa o equipamento ao tubo como uma armadilha. Este equipamento, no entanto, não se mostrou satisfatório quando em ação operacional, principalmente pelo sistema de travamento. O sistema de travamento do equipamento à tubulação não permitia total controle na hora do acoplamento, levando a uma não exatidão no foco da região a ser investigada. Por outro lado, a pressão de fechamento do equipamento em relação à tubulação era muito grande e para retirá-lo, o ROV tinha que puxar o equipamento por suas garras as quais poderiam ser destruídas junto com o próprio equipamento, assim como danificar a tubulação que estivesse sendo investigada.
[010] Outro problema envolvido foi uma baixa qualidade radiográfica das imagens obtidas devido ao espelhamento da radiação na estrutura de aço e os frequentes desalinhamentos provocados pelo sistema de travamento. Desta forma, o posicionamento do ponto focal da fonte em relação ao cordão de solda a ser inspecionado ficava condicionado à sorte e habilidade do operador do ROV na hora do acoplamento, podendo comprometer toda uma operação.
[011] Um segundo equipamento, também pertencente à requerente, foi desenvolvido para a mesma finalidade e protocolado sob o número PI 0805298-0. O equipamento descrito neste documento também foi concebido para a realização de inspeções por meio de gamagrafia, porém a fixação do equipamento na tubulação a ser investigada sendo feita por meio de cintas de fixação e a operação, por meio de mergulhadores somente.
[012] Em comparação com o documento anterior, embora o sistema de inspeção seja o mesmo, ou seja, por gamagrafia, o sistema de fixação por cintas e a exatidão do posicionamento seja proporcionada pelo mergulhador que porta o equipamento, a faixa de profundidade alcançada pelo mergulhador é limitada justamente pelos valores máximos determinados para mergulho saturado.
[013] O equipamento descrito no documento anterior pode ir a uma maior profundidade por ser manipulado por um ROV, no entanto, o mecanismo de fixação, a imprecisão no acoplamento na tubulação e a dificuldade na retirada do equipamento operacionalmente ainda não eram satisfatórias.
[014] A invenção trata de um equipamento para realização de inspeções não destrutivas em tubulações de transporte de petróleo localizadas em águas profundas e ultras profundas por meio da técnica de gamagrafia.
[015] O presente equipamento é dirigido à investigação das falhas em soldas de trechos de tubulação, os quais sofrem estresse estrutural devido à ação das correntes marinhas.
[016] Mais objetivamente, o equipamento da presente invenção apresenta um sistema de posicionamento visual acionado por um ROV que permite que o objeto sob investigação seja corretamente localizado, o foco da fonte radioativa devidamente alinhada e um sistema de acoplamento que evita desalinhamentos entre o equipamento e a tubulação.
[017] O equipamento compreende basicamente um corpo principal com uma configuração que permite a adaptação da tubulação como um berço. Fixados externamente a este corpo, existem um elemento flutuador e uma câmera dotada de iluminação “led” adaptada no interior deste último e apontada para a região interna ao corpo. Um conjunto de fixação móvel mecânico, o qual abraça e fixa o equipamento à tubulação a ser inspecionada, é composto por um primeiro braço formado por duas garras interligadas e um segundo braço posicionado de forma oposta ao primeiro braço, também formado por duas garras mecânicas interligadas. Ao primeiro braço é fixado um cesto no interior do qual se encontra adaptada uma fonte de pulsos radioativos. Ao segundo braço é fixado, em um alojamento apropriado, um detector de radiação, o qual pode ser um filme radiográfico ou uma placa de fósforo. Tanto o primeiro braço quanto o segundo braço são interligados ao corpo principal por meio de um sistema de acoplamento.
[018] O sistema de acionamento à tubulação compreende basicamente um corpo móvel central acionado pelo ROV por meio de uma alça giratória. Este conjunto é travado em uma posição sempre aberta por um sistema de pino-trava e parafuso de travamento enquanto não há contato entre o equipamento e a tubulação. Quando ocorre esse contato o sistema se destrava e, por ação do ROV que passa a girar a alça giratória, os braços móveis, aos quais está ligado o corpo móvel, se fecham em torno da tubulação.
[019] O elemento flutuador é acoplado ao primeiro braço em apenas um lado do equipamento com as funções de alojar a câmera led e proporcionar uma flutuação neutra e com posicionamento dirigido.
[020] A Figura 1 é uma representação em perspectiva do equipamento da presente invenção acoplado a uma tubulação sem o elemento flutuador e a câmera.
[021] A Figura 2 é uma representação em vista frontal do equipamento da Figura 1 mostrando no interior da área retangular pontilhada somente o conjunto de fixação móvel.[001] A Figura 3 é uma representação em perspectiva do equipamento da Figura 1 onde são mostrados o elemento flutuador, o posicionamento da câmera e o alojamento do detector de radiação.
[022] A Figura 4 é uma representação em detalhes do sistema de acoplamento do equipamento à tubulação.
[023] Refere-se a presente invenção a um equipamento para realização de inspeções não destrutivas em tubulações de transporte de petróleo localizadas em águas profundas e ultraprofundas, o qual é dirigido à investigação de falhas estruturais pela técnica da gamagrafia, como por exemplo, em soldas de trechos de tubulação, fortemente exigidas devido à ação das correntes marinhas.
[024] O equipamento é manipulado por um ROV e todos os seus componentes são preparados para que suportem as grandes exigências impostas pela pressão exercida no fundo do mar.
[025] Uma concretização do equipamento da presente invenção pode ser vista com o auxílio das Figuras 1, 2 e 4. Observa-se que ele compreende:- um corpo principal (10) com uma configuração que permite a adaptação da tubulação (T) como um berço, é formado por dois perfis (11) substancialmente semicirculares interligados em suas extremidades abertas por barras (12) e, na região mais curva por uma placa fixa (13) com um furo em seu centro e articulações (14) nas suas extremidades;- um conjunto de fixação móvel (20) mecânico (Figura 2) o qual abraça e fixa o equipamento à tubulação (T) a ser inspecionada, é composto por um primeiro braço (21) ligado a uma das articulações (14) da placa fixa (13), o qual é formado por um primeiro par de garras (22) mecânicas interligadas e um segundo braço (23) ligado à outra das articulações (14) da placa fixa (13), posicionado de forma oposta ao primeiro braço (21) e também formada por um segundo par de garras (24) mecânicas interligadas;- um cesto (30), que serve para alojar em seu interior uma fonte de pulsos radioativos (31), é fixado por meio de placas de fixação (32) ao primeiro braço e possui um colimador de chumbo (33) fixado na altura da janela de disparo (34) para garantir a exposição dos pulsos radioativos somente sobre a amostra;- um alojamento (40), fixado ao segundo braço (23), serve para ser adaptado e posicionado um detector de radiação que pode ser escolhido entre: um filme radiográfico e uma placa de fósforo;- um sistema de acionamento (50), serve para acionar o conjunto de fixação mecânico móvel (20) em torno da tubulação (T) a ser inspecionada, é fixado à placa fixa (13) do corpo principal (10), e interligado ao primeiro braço (21) e ao segundo braço (23) do conjunto de fixação móvel (20), por sua vez compreende: - uma base (51), fixada à placa fixa (13) do corpo principal (10), possui em seu centro um orifício em torno do qual se prolonga integralmente um eixo cilíndrico (511) em posição ortogonal e, lateralmente, é alojado em sequência: um parafuso de travamento (512) com uma trava transversal (513) em uma de suas extremidades, uma mola (514) em sua outra extremidade e uma haste de trava (515) os quais, juntos, servem para travar e destravar os pares de garras (22 e 24) mecânicas interligadas tanto do primeiro braço (21), quanto do segundo braço (23);- um corpo móvel (52), encaixado no eixo cilíndrico (511) da base (51) de forma que possa girar, é formado por um núcleo (521) central substancialmente cilíndrico e dotado de rosca em sua superfície externa com uma terminação inferior (522) e uma terminação superior (523), ambas em formato anelar e com diâmetro maior que o núcleo (521);- uma luva (53), rosqueada sobre o núcleo (521) do corpo móvel (52), possui fixada a ela uma placa móvel (531) (Figuras 1,2 e 4) a qual, em cada um de seus vértices, apresenta hastes de tração (532) (Figuras 1 e 2) as quais, cada uma delas, se fixa com mobilidade a cada uma das garras do primeiro par de garras (22) mecânicas interligadas do primeiro braço (21) e a cada uma das garras do segundo par de garras (24) mecânicas interligadas do segundo braço (23) do conjunto de fixação móvel (20);- uma tampa (54), encaixada sobre o eixo cilíndrico (511) serve como elemento eliminador de folgas e auxiliar de aperto do corpo móvel (52);- um pino-trava (55), inserido no interior do eixo cilíndrico (511) da base (51), de modo que uma de suas extremidades passe pelo furo da placa fixa (13) do corpo principal (10), próximo a esta extremidade, apresenta um recesso (551) destinado a permitir a entrada e saída da haste de trava (515) e, sobre a outra extremidade do pino-trava no interior do eixo cilíndrico é unida, por meio de um parafuso, uma arruela de trava (552) e uma mola de compressão (553);- um parafuso de aperto (56), rosqueado no interior do eixo cilíndrico (511) sobre a mola de compressão (553) do pino trava (55) e sobre a tampa (54), de modo a travar esses últimos componentes ao corpo móvel (52);- uma alça giratória (57), rigidamente fixada à tampa (54) serve como interface entre o equipamento e o braço de um ROV nas operações de transporte e acoplamento deste equipamento a uma tubulação;- um elemento flutuador (60) (Figura 3), fixado em uma das placas de fixação ao primeiro braço (21), em apenas um lado do equipamento, serve para manter um posicionamento dirigido, uma flutuação neutra do equipamento, envolver e proteger o cesto (30) da fonte de pulsos radioativos (31);- uma câmera de vídeo (70) marinizada e com iluminação integrada por meio de led, é fixada à mesma placa de fixação (32) do elemento flutuador (50) e envolvida por este último, com a objetiva dirigida para o interior do equipamento, serve para auxiliar visualmente o operador a posicionar o equipamento no local exato da inspeção durante o acoplamento.
[026] O equipamento é conectado ao ROV por um umbilical para suprimento de energia e sinais de controle para a fonte de pulsos radioativos (31) e de sinal de vídeo para a câmera de vídeo (70).
[027] Embora a presente invenção tenha sido descrita em sua forma de realização preferida, o conceito principal que norteia a presente invenção que é um equipamento de gamagrafia submarina operado por ROV destinado à investigação de falhas estruturais pela técnica da gamagrafia, como por exemplo, em soldas de trechos de tubulação, fortemente exigidas devido à ação das correntes marinhas, se mantém preservado quanto ao seu caráter inovador, onde aqueles usualmente versados na técnica poderão vislumbrar e praticar variações, modificações, alterações, adaptações e equivalentes cabíveis e compatíveis ao meio de trabalho em questão, sem, contudo se afastar da abrangência do espírito e escopo da invenção, que estão representados pelas reivindicações que se seguem.
Claims (2)
1- EQUIPAMENTO DE GAMAGRAFIA SUBMARINA OPERADO POR ROV, destinado à investigação de falhas estruturais pela técnica da gamagrafia composto por: (i) um corpo principal (10) com uma configuração que permite a adaptação da tubulação (T) como um berço, é formado por dois perfis (11) substancialmente semicirculares interligados em suas extremidades abertas por barras (12) e, na região mais curva por uma placa fixa (13) com um furo em seu centro e articulações (14) nas suas extremidades; (ii) um conjunto de fixação móvel (20) mecânico o qual abraça e fixa o equipamento à tubulação (T) a ser inspecionada, é composto por um primeiro braço (21) ligado a uma das articulações (14) da placa fixa (13), o qual é formado por um primeiro par de garras (22) mecânicas interligadas e um segundo braço (23) ligado a outra das articulações (14) da placa fixa (13), posicionado de forma oposta ao primeiro braço (21) e também formada por um segundo par de garras (24) mecânicas interligadas; (iii) um cesto (30), que serve para alojar em seu interior uma fonte de pulsos radioativos (31), é fixado por meio de placas de fixação (32) ao primeiro braço e possui um colimador de chumbo (33) fixado na altura da janela de disparo (34) para garantir a exposição dos pulsos radioativos somente sobre a amostra; (iv) um alojamento (40), fixado ao segundo braço (23), serve para ser adaptado e posicionado um detector de radiação que pode ser escolhido entre: um filme radiográfico e uma placa de fósforo;e caracterizado por compreender:- um sistema de acionamento (50), serve para acionar o conjunto de fixação mecânico móvel (20) em torno da tubulação (T) a ser inspecionada, é fixado à placa fixa (13) do corpo principal (10), e interligado ao primeiro braço (21) e ao segundo braço (23) do conjunto de fixação móvel (20) e, por sua vez, compreende: - uma base (51), fixada à placa fixa (13) do corpo principal (10), possui em seu centro um orifício em torno do qual se prolonga integralmente um eixo cilíndrico (511) em posição ortogonal e, lateralmente, é alojado em sequência: um parafuso de travamento (512) com uma trava transversal (513) em uma de suas extremidades, uma mola (514) em sua outra extremidade e uma haste de trava (515) os quais, juntos, servem para travar e destravar os pares de garras (22 e 24) mecânicas interligadas tanto do primeiro braço (21), quanto do segundo braço (23);- um corpo móvel (52), encaixado no eixo cilíndrico (511) da base (51) de forma que possa girar, é formado por um núcleo (521) central substancialmente cilíndrico e dotado de rosca em sua superfície externa com uma terminação inferior (522) e uma terminação superior (523), ambas em formato anelar e com diâmetro maior que o núcleo (521);- uma luva (53), rosqueada sobre o núcleo (521) do corpo móvel (52), possui fixada a ela uma placa móvel (531) qual, em cada um de seus vértices, apresenta hastes de tração (532) as quais, cada uma delas, se fixa com mobilidade a cada uma das garras do primeiro par de garras (22) mecânicas interligadas do primeiro braço (21) e a cada uma das garras do segundo par de garras (24) mecânicas interligadas do segundo braço (23) do conjunto de fixação móvel (20);- uma tampa (54), encaixada sobre o eixo cilíndrico (511) serve como elemento eliminador de folgas e auxiliar de aperto do corpo móvel (52);- um pino-trava (55), inserido no interior do eixo cilíndrico (511) da base (51), de modo que uma de suas extremidades passe - pelo furo da placa fixa (13) do corpo principal (10), próximo a essa extremidade, apresenta um recesso (551) destinado a permitir a entrada e saida da haste de trava (515) e, sobre a outra extremidade do pino-trava no interior do eixo cilíndrico é unida, por meio de um parafuso, uma arruela de trava (552) e uma mola de compressão (553);- um parafuso de aperto (56), rosqueado no interior do eixo cilíndrico (511) sobre a mola de compressão (553) do pino trava (55) e sobre a tampa (54), de modo a travar esses últimos componentes ao corpo móvel (52);- uma alça giratória (57), rigidamente fixada à tampa (54) serve como interface entre o equipamento e o braço de um ROV nas operações de transporte e acoplamento deste equipamento a uma tubulação;- um elemento flutuador (60), fixado em uma das placas de fixação ao primeiro braço (21), em apenas um lado do equipamento, serve para manter um posicionamento dirigido, uma flutuação neutra do equipamento, envolver e proteger o cesto (30) da fonte de pulsos radioativos (31);- uma câmera de vídeo (70) marinizada e com iluminação integrada por meio de led, fixada à mesma placa de fixação (32) do elemento flutuador (50) e envolvida por este último, com a objetiva dirigida para o interior do equipamento, serve para auxiliar visualmente o operador, durante o acoplamento, a posicionar o equipamento no local exato da inspeção.
2- EQUIPAMENTO DE GAMAGRAFIA SUBMARINA OPERADO POR ROV, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o equipamento ser conectado ao ROV por um umbilical para suprimento de energia e sinais de controle para a fonte de pulsos radioativos (31) e de sinal de vídeo para a câmera de vídeo (70).
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