estudo do ambiente perifÉrico para inspeÇÃo e...

CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA DO PARAN

DEPARTAMENTO ACADMICO DE ELETROTCNICA

CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELTRICA NFASE ELETROTCNICA

CAROLINA ARIOLI SCHIMIEGUEL

FABIO J. R. CASTRO

TATIANE PELLICIOLLI

ESTUDO DO AMBIENTE PERIFRICO PARA INSPEO E MAPEAMENTO DE

DUTOS METLICOS SUBTERRNEOS UTILIZANDO O MTODO DE

ATENUAO DE CORRENTE

CURITIBA

2004

CAROLINA ARIOLI SCHIMIEGUEL

FABIO J. R. CASTRO

TATIANE PELLICIOLLI

ESTUDO DO AMBIENTE PERIFRICO PARA INSPEO E MAPEAMENTO DE

DUTOS METLICOS SUBTERRNEOS UTILIZANDO O MTODO DE

ATENUAO DE CORRENTE

Trabalho Final de graduao, apresentado na

disciplina Projeto Final II do curso de

Engenharia Industrial Eltrica Eletrotcnica.

Orientador: Antonio Carlos Pinho

Co-Orientador: Mrcio Miguel Tavares

CURITIBA

2004

ii

CAROLINA ARIOLI SCHIMIEGUEL FABIO J. R. CASTRO

TATIANE PELLICIOLLI

ESTUDO DO AMBIENTE PERIFRICO PARA INSPEO E MAPEAMENTO DE DUTOS METLICOS SUBTERRNEOS UTILIZANDO O MTODO DE

ATENUAO DE CORRENTE

Este Projeto Final de Graduao foi julgado e aprovado como requisito parcial para obteno do ttulo de Engenheiro Eletricista pelo Centro Federal de Educao Tecnolgica

do Paran.

Curitiba, 24 de setembro DE 2004.

______________________________ Prof. Paulo Srgio Walenia

Coordenador de Curso Engenharia Industrial Eltrica Eletrotcnica

______________________________ Prof. Ivan E. Colling

Coordenador de Projeto Final de Graduao Engenharia Industrial Eltrica Eletrotcnica

______________________________ Prof. Antonio Carlos Pinho

Orientador Engenharia Industrial Eltrica Eletrotcnica

______________________________ Prof. lvaro Augusto de almeida

Engenharia Industrial Eltrica Eletrotcnica

______________________________

Prof. Ayrton Roberto Lopes Engenharia Industrial Eltrica Eletrotcnica

iii

Dedicamos esta obra aos nossos pais e filho que tanto

nos apoiaram ao longo dos anos em que nos

dedicamos para alcanar um dos objetivos principais

de nossas vidas: o de nos tornar Engenheiros.

iv

AGRADECIMENTOS

Ao nosso Professor Orientador Antonio Carlos Pinho e ao nosso Co-Orientador

Marcio Miguel Tavares, pela excelente conduo da equipe ao objetivo proposto,

bem como pela confiana, apoio e incentivos prestados nas horas de dificuldades.

Ao CEFET-PR, que durante todos esses anos nos forneceu a fundamentao terica

para que todo este estudo fosse possvel.

empresa Esteio Engenharia e Aerolevantamentos S.A., pela disponibilizao de

sua infraestrutura que viabilizou a execuo terico-prtica deste projeto.

PETROBRAS, que autorizou a utilizao de dados e informaes essenciais para

a realizao do projeto, dando um voto de confiana para a equipe.

Aos familiares e amigos de todos os integrantes desta equipe, pelo apoio, incentivo,

amor, e compreenso pela importncia que esta obra representa em nossas vidas.

Aos colegas, que dividiram as dificuldades e ansiedades vividas.

Aos integrantes desta equipe, pela dedicao e fora de vontade empregada com

muito suor e empenho para o sucesso da concluso desta obra.

Agradecemos todas as pessoas que direta ou indiretamente nos apoiaram,

incentivaram ou contriburam de alguma forma, para que fosse possvel a realizao

deste projeto.

v

O valor das coisas no est no tempo que elas duram,

mas na intensidade com que acontecem. Por isso

existem momentos inesquecveis, coisas inexplicveis e

pessoas incomparveis.

Fernando Pessoa

vi

RESUMO

O posicionamento dos dutos na faixa, bem como a inspeo do revestimento

externo dos mesmos, tem se mostrado importante no processo de manuteno das faixas e

dos dutos. Esse levantamento est sendo realizado a partir da aplicao da tcnica de

atenuao de corrente, atravs de um equipamento denominado PCM (Pipeline Current

Mapper). O procedimento necessita de um sistema de proteo catdica existente no duto

para o correto funcionamento. Durante a aplicao desta metodologia, houve inmeras

situaes onde o conjunto de equipamentos no obteve xito em seu levantamento. Estas

situaes podem ter tido uma ou mais variveis, que isoladas ou associadas, geraram tais

ocorrncias. Este projeto apresenta um estudo do ambiente perifrico de dutos metlicos

subterrneos visando tentar diagnosticar os possveis parmetros responsveis pelo no

funcionamento do equipamento PCM utilizando o mtodo de atenuao de corrente.

vii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Medio da resistividade eltrica do solo .........................................................28 Figura 2 - Equipamento Nilsson. ......................................................................................30 Figura 3 - Estrutura Fsica do Receptor Porttil ................................................................32 Figura 4 - Estrutura Fsica do Transmissor PCM..............................................................32 Figura 5 - Esquema para teste de alcance e seletividade de sinal.......................................36 Figura 6 - Esquema para aterramento provisrio ..............................................................39 Figura 7 - Relao entre ponto de pico e ponto de nulo ....................................................43 Figura 8 - Indicao de falha Tcnica A-Frame................................................................45 Figura 9 - Operador utilizando a Tcnica A-Frame...........................................................45 Figura 10 - Fluxo da Corrente ..........................................................................................48 Figura 11 - Vista em corte de um duto..............................................................................50 Figura 12 Vista de um duto ...........................................................................................51 Figura 13 Circuito eltrico equivalente..........................................................................53 Figura 14 - Circuito equivalente simplificado...................................................................54 Figura 15 - Configurao das correntes medidas para revestimento em bom estado..........88 Figura 16 - Configurao das correntes medidas para revestimento deteriorado ...............89 Figura 17 - Configurao das correntes medidas para revestimento em bom e mau estado89 Figura 18 - Configurao para queda brusca das correntes medidas..................................89

viii

LISTA DE GRFICOS

Grfico 1 - Profundidade x Corrente PCM (mA) ..............................................................90 Grfico 2 - Atenuao x Corrente PCM (dB)....................................................................90 Grfico 3 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) ....................................................91 Grfico 4 - Profundidade x Corrente PCM (mA) .............................................................92 Grfico 5 - Atenuao x Corrente PCM (dB)....................................................................93 Grfico 6 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) ....................................................93 Grfico 7 - Profundidade x Corrente PCM (mA) - km 11 .................................................94 Grfico 8 - Atenuao x Corrente PCM (dB) - km11........................................................95 Grfico 9 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) - km11 ........................................95 Grfico 10 - Profundidade x Corrente PCM (mA) - km 13 ...............................................96 Grfico 11 - Atenuao x Corrente PCM (dB) - km13......................................................97 Grfico 12 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) - km13 ......................................97 Grfico 13 - Profundidade x Corrente PCM (mA) - km 15 ...............................................98 Grfico 14 - Atenuao x Corrente PCM (dB) - km15......................................................99 Grfico 15 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) - km15 ......................................99 Grfico 16 - Profundidade x Corrente PCM (mA) - km 27 .............................................100 Grfico 17 - Atenuao x Corrente PCM (dB) - km27....................................................101 Grfico 18 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) - km27 ....................................101 Grfico 19 - Profundidade x Corrente PCM (mA) - km 29 .............................................102 Grfico 20 - Atenuao x Corrente PCM (dB) - km29....................................................103 Grfico 21 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) - km29 ....................................103 Grfico 22 - Profundidade x Corrente PCM (mA) - km 32 .............................................104 Grfico 23 - Atenuao x Corrente PCM (dB) - km32....................................................105 Grfico 24 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) - km32 ....................................105 Grfico 25 - Profundidade x Corrente PCM (mA) - km 39 .............................................107 Grfico 26 - Atenuao x Corrente PCM (dB) - km39....................................................108 Grfico 27 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) - km39 ....................................108 Grfico 28 - Profundidade x Corrente PCM (mA) - km 48 .............................................110 Grfico 29 - Atenuao x Corrente PCM (dB) - km48....................................................111 Grfico 30 - Corrente PCM (mA) x Corrente PCM (dB) - km48 ....................................111

ix

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Materiais para anodos inertes...........................................................................26 Tabela 2 - Relao entre advertncias e diagnsticos indicados pelos leds indicativos ......41 Tabela 3 - Tipos de freqncias........................................................................................41 Tabela 4 - Parmetros adotados........................................................................................48 Tabela 5 - Descrio da faixa de dutos .............................................................................58 Tabela 6 - Resistividade eltrica do solo...........................................................................59 Tabela 7 - Sondagens trado ao longo do traado ............................................................59 Tabela 8 - Progresso de levantamento ..............................................................................78 Tabela 9 - Dados Gerais...................................................................................................79 Tabela 10 - Laudo interpretativo do mtodo de atenuao de corrente - PCM...................87 Tabela 11 - Planilha de dados A-Frame............................................................................88

x

SUMRIO

1 PROPOSTA DE PROJETO ................................................................................................................11 1.1 INTRODUO ............................................................................................................................11 1.2 JUSTIFICATIVA..........................................................................................................................14 1.3 OBJETIVOS..................................................................................................................................14

1.1.1 Objetivo Geral:.........................................................................................................................14 1.3.1 Objetivos Especficos: ..............................................................................................................14

1.4 METODOLOGIA .........................................................................................................................15 1.5 CRONOGRAMA ..........................................................................................................................16

2 REFERENCIAL TERICO................................................................................................................17 2.1 PROTEO CATDICA....................................................................................................................17

2.1.1 Corroso...................................................................................................................................17 2.1.2 Tipos de Corroso ....................................................................................................................17 2.1.3 Mtodos de Combate Corroso .............................................................................................20 2.1.4 Definio ..................................................................................................................................24 2.1.5 Princpios Bsicos da Proteo Catdica ................................................................................24 2.1.6 Tipos de Proteo.....................................................................................................................25

2.2 RESISTIVIDADE ..............................................................................................................................27 2.2.1 Medio da Resistividade do Solo ............................................................................................28

2.3 MTODO DE ATENUAO DE CORRENTE (TCNICA PCM - PIPELINE CURRENTE MAPPER) ............30 2.3.1 Descrio da Tcnica PCM......................................................................................................31 2.3.2 Aplicao da Tcnica PCM ......................................................................................................33

2.4 ELETROMAGNETISMO.....................................................................................................................47 2.4.1 Determinao da Resistncia e Capacitncia ..........................................................................49 2.4.2 Circuito eltrico equivalente ....................................................................................................53 2.4.3 Clculo do Campo Magntico ..................................................................................................54

3 DESCRIO DOS DADOS ................................................................................................................58 3.1 APRESENTAO DA FAIXA DE DUTOS ............................................................................................58 3.2 RESISTIVIDADE ELTRICA DO SOLO ...............................................................................................58 3.3 SONDAGENS ...................................................................................................................................59 3.4 POSSVEIS PONTOS DE INTERFERNCIAS ........................................................................................60 3.5 CARACTERSTICAS DO TRAADO A-B............................................................................................63

3.5.1 Aspectos Gerais do Clima, Geomorfologia e Geologia............................................................63 3.5.2 Zoneamento Geotcnico ...........................................................................................................64

3.6 AVALIAO DO REVESTIMENTO EXTERNO ....................................................................................85 4 ANLISE DOS PONTOS DE FALHA...............................................................................................94

5 CONSIDERAES FINAIS .............................................................................................................113

6 REFERNCIAS..................................................................................................................................115

7 GLOSSRIO.......................................................................................................................................117

11

1 PROPOSTA DE PROJETO

1.1 INTRODUO

A cartografia tem-se mostrado parceira essencial para a implantao e manuteno

da rede dutoviria no Brasil. Nos ltimos anos, as novas tecnologias aplicadas

proporcionaram uma evoluo na maneira de implantar e manter as faixas de dutos, de

forma a garantir que permaneam em bom estado de operao.

Nesse contexto, cmaras fotogramtricas areas modernas e automatizadas, uso de

GPS para posicionamentos geogrficos necessrios, sistemas fotogramtricos digitais de

tratamento de imagens areas, sistema de captao de dados de relevo com laser

aerotransportado, bem como a evoluo de software e hardware, podem ser considerados

os principais avanos tecnolgicos da rea de cartografia.

O Estado do Paran o principal plo produtor de cartografia no pas, possuindo o

maior nmero de empresas de cartografia, alm de ser um dos 5 estados brasileiros que

oferecem o curso de graduao em Engenharia Cartogrfica, bem como os cursos de

Mestrado e Doutorado em Cincias Geodsicas, todos ministrados na Universidade Federal

do Paran.

A Esteio Engenharia e Aerolevantamentos S.A. faz parte deste mercado, como uma

das maiores empresas de cartografia do pas. Entre os muitos clientes, a Petrobrs tem

desenvolvido vrios projetos de implantao e manuteno das faixas de dutos, a partir da

gerao de inmeros produtos e informaes que permitem anlises, estudos e aes,

visando o gerenciamento e monitoramento dessas faixas.

Entre os vrios servios realizados, o posicionamento dos dutos na faixa, bem como

a inspeo do revestimento externo dos dutos, tem se mostrado importante no processo de

manuteno das faixas e dos dutos. Esse levantamento est sendo realizado a partir da

aplicao da tcnica de atenuao de corrente, atravs de um equipamento denominado

PCM (Pipeline Current Mapper). O procedimento necessita de um sistema de proteo

catdica existente no duto para o correto funcionamento. Outros processos de verificao e

inspeo dos dutos so tambm aplicados, sendo o principal o GEOPIG (Pipeline Inertial

Geometry Survey).

12

O GEOPIG trata-se de um equipamento utilizado internamento ao duto, que faz a

varredura das paredes internas atravs de sensores. Essa tcnica permite verificar as

condies do revestimento interno do duto, podendo identificar possveis pontos de

corroso. Nesse caso, existem algumas caractersticas distintas do processo PCM, como:

Alto custo de realizao;

Necessidade de paralisar a operao do duto;

Atividade altamente especializada, no existindo servio similar no pas.

O PCM, objeto deste estudo, possui caractersticas vantajosas em relao ao

GEOPIG, sem, no entanto descartar sua aplicao, como:

Menor custo de realizao;

No h necessidade de paralisar a operao do duto;

Tecnologia de simples aplicao, podendo ser aplicado com maior freqncia.

O ideal para o processo de manuteno dos dutos usar o PCM, associado ao

GEOPIG, em freqncias de aplicao distintas na malha dutoviria existente.

O PCM, desenvolvido e patenteado pela Radiodetection Corporation, foi projetado

para a indstria de dutos, visando atender uma demanda de inspeo e mapeamento de

dutos. Esta soluo permite avaliar e mapear as perdas de corrente na proteo catdica,

atravs da injeo de um sinal de freqncia especfica. Alm disso, o sistema permite

avaliar a posio e a profundidade do duto.

A proteo catdica uma tcnica que permite o controle da corroso de estruturas

metlicas enterradas, objetivando reduzir os custos com manuteno. Se a camada de

revestimento do duto est danificada ou se h um contato eltrico entre o duto e outra

estrutura de metal, necessrio dimensionar a proteo catdica, para compensar as perdas

resultantes.

Um excesso de corrente tambm pode ser prejudicial ao tubo. A integridade do duto

depende de um equilbrio entre a proteo efetiva e o consumo de corrente aceitvel. Se a

corrente injetada for excessiva ou a proteo catdica ineficaz, o duto deve ser

inspecionado para encontrar os possveis pontos de fuga de corrente e assim fazer a devida

correo no duto.

O conjunto de equipamentos PCM formado por um receptor, composto de um

magnetmetro de alta preciso, que consegue detectar o campo magntico gerado por um

sinal especfico, injetado no duto por um transmissor. O receptor ainda tem a facilidade de

13

armazenar dezenas de medies, permitindo o ps-processamento dos dados captados em

escritrio.

O PCM deve ainda ser utilizado em conjunto com o GPS (Global Position System),

para que se permita posicionar o duto geograficamente. Esses dados coletados pelo PCM,

em conjunto com os outros dados coletados em campo, como as coordenadas geogrficas e

planas do posicionamento do duto e o tipo do solo, entre outros, podem ser exportados para

um software especfico, formando um Sistema de Informaes Geogrficas (SIG), para a

gerao dos mais diversos tipos de mapas, auxiliando assim o gerenciamento e a

superviso dos dutos.

Durante a aplicao desta metodologia, houve inmeras situaes onde o conjunto

de equipamentos no obteve xito em seu levantamento. Estas situaes podem ter tido

uma ou mais variveis, que isoladas ou associadas, geraram tais ocorrncias. Estas

variveis podem ser caracterizadas atravs de questionamentos importantes como:

O tipo de solo pode interferir no processo?

Como se encontra a qualidade do revestimento externo do duto?

A existncia de mais de um duto na faixa pode estar gerando interferncia?

H interligao da proteo catdica entre dutos?

A presena de drenagem em linhas frreas pode interferir no processo?

Qual a influncia gerada por uma linha de alta tenso (> 69 kV), paralela ou

cruzando a faixa de dutos?

A presena de cruzamento e/ou proximidade com rios e lagos, com mais de um

duto, podem interferir no processo atravs do fenmeno de curto eletroltico?

A presena de dutos do tipo tubo camisa muito prximos pode causar

dificuldades no processo?

Em casos de necessidade de realizar o levantamento com o retificador ligado,

introduzindo desta forma harmnicos no campo eletromagntico dos dutos e

obrigando a mudana de freqncia no PCM, podem prejudicar os resultados

obtidos?

Algumas alternativas de soluo, empregadas durante os levantamentos, de maneira

emprica, como: identificar e corrigir problemas encontrados na proteo catdica,

diminuir a intensidade da corrente injetada, usar a menor freqncia do equipamento em

caso de perda excessiva de corrente ao longo do duto, trouxeram bons resultados, mas no

atenderam a todas as ocorrncias encontradas.

14

A busca de respostas para estes questionamentos torna o tema importante para o

estudo e aplicao de conhecimentos especficos da rea eltrica, visando tentar

diagnosticar as possveis causas dessas ocorrncias.

1.2 JUSTIFICATIVA

Durante a aplicao da tcnica PCM para o mapeamento e inspeo dos dutos, em

vrios trechos existiram ocorrncias de no funcionamento do conjunto de equipamentos.

Estas ocorrncias foram fruto de vrias caractersticas que, isoladas ou associadas, geraram

uma interferncia, impedindo a realizao do processo.

A mobilizao de recursos para a realizao desta atividade possui um alto custo,

de maneira que minimizar a influncia destas ocorrncias no processo torna-se relevante.

Em mdia, o custo se eleva em aproximadamente 7,5% do previsto, bem como h um

atraso de 5% em relao ao prazo previsto inicialmente.

Nesse contexto, extrair informaes de algumas caractersticas do ambiente interno

e externo faixa de dutos torna-se importante, de modo que se possa avaliar e tentar

diagnosticar as causas do no funcionamento do PCM nesses trechos.

1.3 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo Geral:

Diagnosticar os possveis parmetros responsveis pelo no funcionamento do

equipamento PCM em dutos metlicos subterrneos, utilizando o mtodo de atenuao de

corrente.

1.3.1 Objetivos Especficos:

Descrever detalhadamente a tcnica PCM (Mtodo de Atenuao de Corrente),

com o embasamento terico e descrio de vrios ambientes, nos quais esta

tcnica se aplica;

15

Coletar dados junto a Esteio, com anuncia prvia da Petrobras/Transpetro;

Levantar as caractersticas eltricas, geolgicas e civis do entorno das faixas de

dutos, desde que disponveis e/ou disponibilizadas pela Petrobras/Transpetro;

Estudar uma faixa especfica identificando os parmetros, a localizao espacial

e o funcionamento da tcnica;

Usar filtros estatsticos para correlacionar os dados coletados, visando avaliar o

funcionamento da tcnica;

Buscar a compreenso da tcnica PCM e suas variveis para tentar identificar a

condio ideal para o funcionamento do equipamento;

1.4 METODOLOGIA

Considerando-se a forma de abordagem do problema a ser tratado nesse projeto e

seus objetivos, segundo Silva (2000) a pesquisa pode ser classificada como quantitativa e

exploratria, ou seja, requer o uso de tcnicas estatsticas para classificar e analisar as

informaes pertinentes compreenso e/ou soluo do problema e envolvem

levantamento bibliogrfico, entrevistas com pessoas que tiveram experincias prticas com

o problema pesquisado e anlise de exemplos ilustrativos.

Levando-se em conta a classificao de pesquisa cientfica em que o projeto se

enquadra, pode-se afirmar que a metodologia de pesquisa mais adequada ao tema abordado

o Estudo de Caso. Esse um tipo de pesquisa de forte cunho descritivo, na qual o

investigador no pretende intervir sobre a situao ou o problema a ser tratado, mas

conhecer e entender a sua origem.

Um Estudo de Caso uma investigao de natureza emprica, ou seja, fundamenta-

se fortemente no trabalho de campo. De acordo com Silva (2000) a pesquisa documental

pode ser baseada na coleta de dados atravs de cartas, memorandos, comunicados,

agendas, planos, propostas, relatrios, cronogramas, jornais internos, entre outros. O

material coletado analisado e utilizado para confrontar evidncias de outras fontes e/ou

acrescentar informaes.

Para a realizao do projeto ESTUDO DO AMBIENTE PERIFRICO PARA

INSPEO E MAPEAMENTO DE DUTOS METLICOS SUBTERRNEOS

16

UTILIZANDO O MTODO DE ATENUAO DE CORRENTE sero obedecidas

algumas fases consideradas fundamentais.

Inicialmente ser essencial estudar e documentar a tcnica PCM, a partir de

bibliografia especfica e material disponibilizado pelas empresas Esteio,

Petrobras/Transpetro e Radiodetection.

Posteriormente, sero coletadas junto a Petrobras/Transpetro, informaes

tabulares, grficas e/ou textuais, referente ao ambiente fsico onde se localizam os dutos

metlicos, bem como informaes tcnicas sobre o duto propriamente dito.

Ser realizada tambm coleta de dados tabulares, grficos e/ou textuais junto a

Esteio, referente ao levantamento realizado em vrias faixas, escolhidas previamente para

esse projeto.

De posse dos dados supracitados, dar-se- o processo de consolidao das

informaes, a partir do uso de ferramentas estatsticas associadas a planilhas eletrnicas

para os dados tabulares. As informaes grficas e textuais sero avaliadas e seu resultado

ser apresentado atravs de diagnsticos e relatrios especficos.

A concluso do trabalho estar baseada nos resultados obtidos nas fases

anteriormente apresentadas.

1.5 CRONOGRAMA

2003 2004

Atividade Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago 10 Set

Estudo da Tcnica PCM

Coleta de Dados

Levantamento das Caractersticas

Estudo da Faixa escolhida

Busca de Justificativas

Monografia

17

2 REFERENCIAL TERICO

2.1 Proteo Catdica

A proteo catdica um dos tipos de processo de combate corroso existente

atualmente. ela que possibilita um uso eficaz do PCM, pois a partir do retificador da

corrente da proteo catdica que injetada a corrente especfica do PCM.

Essa relevncia faz com que a proteo catdica seja o primeiro item a ser abordado

no projeto.

No entanto, faz-se importante apresentar aspectos conceituais sobre corroso, antes

de abordar a proteo catdica. Esse item do referencial comear mencionando a corroso

at o aprofundamento do conceito de proteo catdica para dutos metlicos enterrados.

2.1.1 Corroso

At algum tempo atrs, usava-se o termo corroso apenas como um tipo de

deteriorao, freqentemente encontrado em materiais metlicos. No entanto, segundo

Dutra (1999, p. 03) a corroso a deteriorao dos materiais pela ao do meio. Assim,

esse conceito abrange no s os materiais metlicos, mas todo e qualquer tipo de material

sujeito a alguma degradao decorrente de um agente externo.

Nesse trabalho, a corroso ser abordada de forma simplificada, trazendo apenas os

conceitos necessrios ao entendimento da proteo catdica.

2.1.2 Tipos de Corroso

De acordo com Dutra (1999), a corroso pode ser classificada em quatorze tipos,

de acordo com as condies que ocorre, como segue:

a) Corroso galvnica

Conforme Dutra (1999), a corroso galvnica o processo corrosivo resultante do

contato eltrico de materiais dissimilares, em presena de um eletrlito.

18

b) Corroso em frestas

Nas frestas h uma pr-disposio corroso. Essa ao ocorre por aerao diferencial

e por concentrao diferencial.

c) Corroso atmosfrica

Entende-se por corroso atmosfrica aquela que ocorre em estruturas areas, sujeitas

ao da umidade relativa do ar, da quantidade de sais em suspenso e da concentrao

de gases poluentes na atmosfera.

d) Corroso pelo solo

Esse tipo de corroso ocorre em estruturas enterradas. Ela depende do pH, da umidade

e da composio qumica do solo. Tambm so fatores relevantes resistividade e a

permeabilidade do solo, alm da presena de bactrias e poluentes no solo.

e) Corroso pela gua

A corroso pela gua ocorre em estruturas que mantm contato com algum meio

aquoso. As estruturas que se encontram em contato com a gua salgada tm uma taxa

de corroso muito maior daquelas que possuem contato com a gua doce.

f) Corroso microbiolgica

Ao corrosiva provocada por algumas bactrias, que em condies favorveis

agridem as estruturas.

g) Corroso eletroltica

De acordo com Dutra (1999, p. 21), designa-se corroso eletroltica aos processos

corrosivos de natureza eletroqumica, ocasionados em estruturas metlicas enterradas

ou submersas, como resultado de um fluxo indesejvel de corrente contnua dispersa

no eletrlito.

h) Corroso intergranular

Esse tipo de corroso, tambm conhecida por corroso intercristalina, ocorre

freqentemente nos aos inoxidveis.

19

i) Corroso por compostos de enxofre

Esse tipo de corroso aparece principalmente em processos qumicos, petroqumicos

ou de petrleo, onde o enxofre aparece como resduo ou matria necessria ao

processo.

j) Corroso graftica

a corroso que ocorre nos ferros fundidos cinzentos, na presena de um eletrlito.

Nesse processo o material corrodo, deixando na superfcie uma camada porosa de

grafite e sem qualquer resistncia mecnica.

k) Dezincificao

Processo corrosivo que aparece em ligas de zinco, especialmente lates. Nesse

processo o material corrodo, deixando na superfcie uma camada porosa de cobre e

sem qualquer resistncia mecnica.

l) Corroso em concreto

Esse tipo de corroso normalmente ocorre por incidncia de infiltraes na estrutura,

seja ela area, enterrada ou submersa. A corroso acontece principalmente na

armadura dessas estruturas, podendo atingir a camada de concreto.

m) Corroso sob fadiga

Processo de corroso associado fadiga do material.

n) Corroso sob tenso

A corroso sob tenso um processo de deteriorao de materiais metlicos, de fora

para dentro, submetidos a tenses estticas de trao.

De acordo com a literatura existente, pode-se ainda classificar a corroso em dois

grandes grupos:

Corroso eletroqumica, e;

Corroso qumica.

20

2.1.3 Mtodos de Combate Corroso

H uma forma de combate para cada tipo de corroso conhecida.

2.1.3.1 Corroso eletroqumica

H vrios mtodos para se proteger estruturas da corroso eletroqumica. De acordo

com Dutra, esses mtodos baseiam-se em controlar ou at mesmo impedir o

funcionamento das clulas de corroso. Os principais mtodos so:

a) Prticas de Projeto

Consiste em evitar o aparecimento das pilhas de corroso, atravs de prticas

reconhecidamente eficazes.

b) Mtodos de proteo baseados no metal

Estes mtodos consistem na escolha da melhor liga metlica a ser usada, de acordo

com o ambiente agressivo que se tem. Inclui-se nesses mtodos a utilizao de ligas

resistentes corroso e a aplicao de tratamentos trmicos para o aumento da

resistncia corroso.

c) Modificaes do meio corrosivo

Pode-se controlar a corroso modificando-se o meio que a estrutura se encontra. Essas

modificaes podem ser fsicas, qumicas ou atravs da adio de determinados

compostos. Normalmente so utilizados:

Emprego da desaerao;

Diminuio da temperatura;

Emprego de inibidores de corroso;

Diminuio da velocidade do eletrlito.

d) Revestimentos protetores

Esse tipo de revestimento normalmente aplicado em superfcies metlicas, formando

uma espcie de barreira um dieltrico entre o metal da estrutura e o meio corrosivo.

21

Divide-se em trs tipos principais: Orgnicos, Inorgnicos e Metlicos. Os principais

tipos de Revestimentos Orgnicos so:

Pintura industrial;

Revestimento com plstico;

Revestimento com borracha;

Revestimentos para tubulaes enterradas ou submersas.

Esse ltimo tipo de revestimento de grande importncia para este estudo. Como esse

trabalho trata de tubulaes metlicas enterradas, esse revestimento entra como um dos

itens que se deseja abordar.

Esse tipo de revestimento deve possuir algumas caractersticas para o seu devido uso:

Boa flexibilidade;

Boa resistncia mecnica;

Boa e permanente aderncia ao tubo;

Resistncia s caractersticas do solo, como acidez, alcalinidade, sais e bactrias;

Baixa taxa de absoro de gua;

Boa resistividade eltrica (resistncia eltrica);

Boa resistncia gua, vapor e produtos qumicos;

Boa estabilidade sob efeito da variao da temperatura;

Durabilidade;

Economicidade;

Facilidade de aplicao e reparo.

Os principais tipos de revestimentos orgnicos, empregados para tubulaes enterradas

so:

a) Revestimento com esmalte de alcatro e hulha (coal-tar):

Normalmente esse revestimento aplicado em duas espessuras, uma de 3 a 5 mm

(revestimento simples) ou outra de 6 a 8 mm (revestimento duplo). A primeira

aplicada em meios de mdia e baixa agressividade e o duplo em meios altamente

22

agressivos (gua do mar, solos de baixa resistividade, etc.), ou ainda em condies

severas de correntes de interferncia.

Segue abaixo o esquema de aplicao:

Limpeza dos tubos: com escovas e com jateamento comercial;

Aplicao de demo de tinta de fundo ou primer, que uma tinta de base

elastomrica e que seca por evaporao do solvente;

Aplicao do esmalte de alcatro de hulha, que feito a quente;

Aplicao imediata de uma camada de vu de fibra de vidro reforada e outra de

vu de fibra de vidro impregnado.

O esquema de aplicao do revestimento duplo consiste na aplicao, logo aps o vu

de fibra de vidro, de outra camada de esmalte de alcatro de hulha, com vu de fibra de

vidro e, finalmente, o vu de fibra de vidro impregnado.

A aplicao desse revestimento pode ser feito em campo ou na planta industrial, sendo

a segunda muito mais eficiente, devido ao melhor controle da qualidade da aplicao.

Para dutos submersos, aplica-se sobre o revestimento duplo de esmalte de alcatro de

hulha um revestimento de concreto, para evitar a flutuao negativa (deposio no

fundo).

Apesar desse tipo de revestimento ser muito utilizado, ele vem diminuindo

sensivelmente pelos seguintes motivos:

A resistividade eltrica desse tipo de revestimento decai expressivamente nos

primeiros 10 anos depois de aplicado. Dessa forma a proteo catdica mais

solicitada;

Elevada incidncia de reparos, devido a danos ocorridos no manuseio, transporte,

armazenamento e o lanamento dos tubos nas valas;

Problemas de poluio ambiental, devido ao desprendimento de gases txicos

durante aplicao;

Degradao devido incidncia dos raios solares no armazenamento superior a seis

meses;

Aparecimento de revestimentos modernos a base de polmeros.

23

b) Revestimento com asfaltos:

Esse tipo de revestimento muito parecido com o anteriormente citado (esmalte de

alcatro de hulha). Est em desuso tambm, pelos mesmos motivos do anterior e s se

diferencia pelo preo e pela qualidade, ambos inferiores.

c) Revestimento com fitas plsticas:

As fitas plsticas mais utilizadas so as de poliuretano, PVC e fitas de polister. Elas

so aplicadas helicoidalmente em torno do tubo a ser protegido, com sobreposio de

50% entre camadas. A aplicao pode ser mecnica ou manual. Trata-se de um

revestimento de qualidade inferior, pois na aplicao em campo pode no ser atendida

a especificao de 50%. No entanto, nos reparos em campo so muito utilizadas.

d) Revestimento com espuma rgida de poliuretano:

Normalmente aplicado em espessuras de 50mm, esse tipo de revestimento utilizado

para dutos metlicos enterrados que operam em condies especiais de temperatura.

Logo, uma caracterstica que se requer o isolamento trmico.

e) Revestimento com tinta base de coal-tar epoxi:

Revestimento considerado precrio devido a baixa resistncia mecnica que possui.

Esse revestimento tambm recebe o nome de epoxi piche de carvo.

f) Revestimento com polietileno extrudado:

Esse revestimento, considerado moderno por Dutra, utiliza polietileno de baixa

densidade, extrudado sobre o tubo metlico.

g) Revestimento com polipropileno extrudado:

Esse revestimento, muito parecido com o Revestimento com polietileno extrudado s

difere pelo polmero utilizado, Polipropileno extudado. A aplicao normalmente

feita em 3 camadas.

Os principais tipos de Revestimentos Inorgnicos so:

Anodizao;

Fosfatizao;

24

Revestimento com argamassa de cimento;

Cromatizao;

Revestimento com material cermico;

Revestimento com vidro;

Revestimento com esmalte vtreo.

Os Revestimentos Metlicos dividem-se em:

Cladizao;

Lining ou recobrimento;

Eletrodeposio;

Metalizao;

Deposio Qumica;

Imerso a Quente.

2.1.4 Definio

Segundo a Esteio (2004), A Proteo Catdica (Cathodic Protection) um

processo de proteo eltrica que faz uso de uma corrente induzida em dutos de ao

enterrados para complementar a proteo anti-corroso do revestimento j existente.

J Dutra (1999, p. 48) diz que a Proteo Catdica um mtodo de controle da

corroso, que consiste em transformar a estrutura a proteger no catodo de uma clula

eletroqumica ou eletroltica.

A proteo catdica s pode ser usada em estruturas enterradas ou submersas,

devido presena de um eletrlito contnuo. Isso no se consegue em estruturas areas, na

atmosfera.

2.1.5 Princpios Bsicos da Proteo Catdica

O emprego da proteo catdica no Brasil data da dcada de 60, com o

desenvolvimento da Petrobras. Hoje, a proteo catdica um ramo da engenharia

altamente especializado, com materiais, equipamentos e mtodos especficos, dos quais a

vida de alguns milhares de quilmetros de tubulaes metlicas submersas e enterradas

dependem.

25

A aplicao dessa metodologia de combate corroso aplicada em diversas reas,

como segue:

Tubulaes subterrneas e submersas;

Tanques de armazenamento subterrneos;

Proteo das estruturas metlicas de piers;

Embarcaes metlicas;

Plataformas metlicas;

Proteo interna de tubulaes de gua;

Cmara interna de permutadores de calor;

Proteo da ferragem de armao e reforo do concreto.

O mecanismo bsico da proteo catdica baseado na corroso eletroqumica.

Esse tipo de corroso, como visto anteriormente, necessita de um eletrlito para que as

clulas de corroso (reas andicas e catdicas) se formem.

Se algum processo transformar as duas reas em catodo e o anodo for destinado a

alguma rea designada para este fim, o fluxo mencionado acima deixar de existir. Logo,

processo corrosivo deixar de existir na estrutura.

Dutra menciona que dessa proteo artificial criada no material , surgem as

seguintes conseqncias:

A superfcie do material polarizada, de forma que toda ela torne-se catdica;

Elevao do pH no entorno do catodo, favorecendo assim a proteo do material;

Na superfcie a ser protegida s aparecer reaes de reduo, jamais havendo

reao de oxidao.

2.1.6 Tipos de Proteo

Existem dois tipos de se aplicar a proteo catdica, ambos baseados na injeo de

uma corente eltrica na estrutura, atravs do eletrlito (DUTRA, 1999).

2.1.6.1 Proteo catdica galvnica

Nesse tipo de proteo, a corrente eltrica derivada da fora eletromotriz existente

entre o material a ser protegido e o outro material, escolhido para anodo.

26

Devido s diferenas de potenciais galvnicos, que no ultrapassam 1,2V

dependendo do par metlico considerado, a resistncia global do sistema dever ser baixo,

para que se consiga uma corrente suficiente para proteger a estrutura metlica.

Como desvantagem desse tipo de proteo, citamos que o anodo necessita de

reposio peridica. Alm disso, apresenta limitaes no seu uso para proteo de

estruturas metlicas sujeitas a fortes correntes de interferncia e, no permite a regulagem

da corrente injetada. Como vantagem, esse sistema apresenta maior confiabilidade, sendo

menos sujeito a interrupes no seu funcionamento.

2.1.6.2 Proteo catdica por corrente impressa

Nesse sistema de proteo, a corrente eltrica provm de uma fonte geradora de

corrente contnua, que pode ser um gerador, uma bateria ou um retificador. Normalmente

so utilizados retificadores como fonte. Essa fonte utilizada em conjunto com o leito de

anodos, que o dispesor de corrente no eletrlito, normalmente constitudo de anodos

inertes.

Para cada tipo de instalao, deve-se procurar o material mais adequado para

compor o leito de anodos. Segue tabela abaixo com os tipos de materiais utilizados.

Tabela 1 - Materiais para anodos inertes

Material do Anodo Uso Grafite Solos, gua doce e gua do mar Ferro-Silcio Solos e gua doce Ferro-Silcio-Cromo Solos, gua doce e gua do mar Chumbo-Antimnio-Prata gua do mar Titnio platinizado gua do mar Titnio revestido (xido de metais nobres) Solos, gua doce e gua do mar Nibio platinizado gua do mar Magnetita Solos, gua doce e gua do mar

FONTE: DUTRA, Aldo Cordeiro. Proteo Catdica: Tcnica de Combate Corroso. Rio de Janeiro.

Editora Intecincia, 1999.

Nesse tipo de proteo de extrema importncia a verificao da ligao dos plos

positivo e negativo da fonte de corrente contnua. O primeiro, plo positivo dever ser

ligado ao leito de anodos. O segundo, plo negativo, conectado na estrutura que se quer

27

proteger. Caso haja uma inverso nessas ligaes, poder ocorrer o contrrio do que se

deseja, ou seja, a estrutura deixar de estar protegida e em processo de corroso acelerada.

2.2 Resistividade

Um dos grandes fatores que influenciam no sucesso da tcnica PCM est relacionado

com os parmetros eltricos do solo.

Para restringir seus efeitos, de fundamental importncia que na instalao do

transmissor PCM, o seu aterramento possa ser realizado em um leito de anodos de um

retificador existente ou em um aterramento provisrio instalado especialmente para a

conexo do transmissor.

Essa importncia devida ao fato de o fluxo do sinal gerado pelo transmissor

comportar-se de forma semelhante ao da prpria corrente de proteo catdica, isto , ele

deve ser injetado atravs do sistema de aterramento retornando ao transmissor pelo seu

terminal de entrada de sinal conectado no duto a ser inspecionado.

Para o correto funcionamento do aterramento, necessrio conhecer a resistividade do

solo, bem como suas caractersticas no que diz respeito ao tipo ou tipos de solos, sua

estratificao em camadas, teor de umidade, temperatura etc.

A elevao da umidade interfere significantemente na resistividade, pois forma um

meio eletroltico favorvel passagem de corrente inica, atravs da dissoluo de sais

contidos no solo.

Conforme Carstens (2003), outro fator que influencia na variao da resistividade

eltrica do solo a temperatura. Para valores de temperaturas entre 10 a 60 C seu valor

no varia muito. Porm, para valores prximos a 100 C, a resistividade aumenta

significativamente, devido ao estado de vaporizao, que deixa o solo mais seco. Esse

aumento tambm verificado para valores de temperatura abaixo de zero. Tais

caractersticas em comum se devem ao fato de o solo se tornar mais seco, dificultando a

passagem de corrente eltrica.

28

2.2.1 Medio da Resistividade do Solo

Dentre os mtodos mais conhecidos para o levantamento dos valores de

resistividade esto o Mtodo de Wenner, Mtodo de Lee e o Mtodo de Schlumberger

Palmer.

As informaes obtidas sobre a resistividade dos trechos em estudo so

provenientes da utilizao do Mtodo de Wenner ou Mtodo dos Quatros Pinos, segundo

NBR 7117.

Esse mtodo utiliza um Megger (Terrmetro / Telurmetro) para medir valores de

resistncia necessrios para o clculo da resistividade do solo (ver Figura 1). O

equipamento em questo possui dois terminais de corrente (A e B) e dois terminais de

potencial (M e N). O emprego de uma corrente eltrica artificial que introduzida no

terreno atravs dos eletrodos A e B, tem como objetivo gerar um potencial nos eletrodos M

e N, que dever ser detectado pelo instrumento, indicando o valor da resistncia eltrica

medido entre estes eletrodos.

Figura 1 - Medio da resistividade eltrica do solo

Fonte: ELIS, Vagner Roberto. Mtodos eltricos e eletromagnticos, disponvel em:

. Acesso em 03/03/2004.

29

Esse mtodo considera que praticamente 58% da distribuio de corrente que passa

entre as hastes externas ocorre a uma profundidade igual ao espaamento entre as hastes.

Para que as medies tenham uma exatido considervel, deve-se seguir alguns preceitos

bsicos:

As hastes devero ter aproximadamente 50 cm de comprimento com dimetro entre

10 e 15 mm;

Durante a medio as hastes devero estar sempre alinhadas, igualmente espaadas

cravadas a uma mesma profundidade (20 a 30 cm) e bem limpas, isentas de

xidos ou gorduras;

O aparelho e a carga da bateria devero estar em boas condies e durante a

medio ele dever estar posicionado simetricamente entre as hastes;

As condies do solo devero ser levadas em considerao (seco ou mido);

Por questes de segurana no devem ser realizadas medies em dias que houver

riscos de descargas atmosfricas, no deixar que pessoas estranhas ou animais se

aproximem do local e utilizar calados e luvas de isolao para executar as

medies.

Outra medida que auxilia na obteno de valores mais precisos de resistividade a

realizao de diversas medies em cada direo considerada. Sendo dada especial ateno

para regies de banhados, cruzamentos com rodovias, linhas de transmisso de alta tenso

e ferrovias.

Atravs dos dados obtidos em campo, deve-se trat-los para avaliar quais sero

utilizados e quais devero ser desprezados. Esta avaliao deve ser realizada da seguinte

forma:

Aps o clculo aritmtico dos valores de resistividade para cada espaamento,

deve-se calcular a diferena entre cada valor de resistividade e a mdia de seu

espaamento;

Valores com desvio acima de 50% devero ser desprezados. Abaixo disso sero

aceitos;

De acordo com o nmero de desvios acima de 50%, recomenda-se fazer novas

medidas no local.

Com as resistividades mdias para cada espaamento, tm-se os valores definitivos

para traar a curva (resistividade) x l (espaamento mdio).

30

Na Figura 2, pode-se ver o equipamento utilizado para a medio da resistividade

do solo, um Resistivmetro marca Nilsson 400 e cabos de comprimentos variados,

desde 2 at 36 metros;

Figura 2 - Equipamento Nilsson.

Fonte: Esteio Engenharia e Aerolevantamentos S.A, disponvel em:

. Acesso em 15/03/2004.

2.3 Mtodo de Atenuao de Corrente (Tcnica PCM - Pipeline Currente

Mapper)

A corroso externa uma das maiores causas de vazamentos em tubulaes

enterradas, assim, os dutos devem ser protegidos contra o processo corrosivo, o que pode

ser feito mediante uma combinao entre Revestimentos Mecnicos e Sistemas de

Proteo Catdica, como j foi citado anteriormente no tpico sobre Proteo Catdica.

A inspeo da proteo anticorrosiva (revestimento e proteo catdica) de um duto

metlico subterrneo visa obter parmetros essenciais para o gerenciamento e controle da

corroso, de tal forma a colaborar na preservao do duto em bom estado.

Entre as tcnicas existentes para se inspecionar a eficcia da proteo anticorrosiva

de um duto subterrneo iremos descrever a metodologia de funcionamento da Tcnica ou

Mtodo de Atenuao de Corrente. O embasamento terico da tcnica estudada foi obtido

31

a partir de bibliografia especfica e material disponibilizado pelas empresas Esteio,

Petrobras/Transpetro e Radiodetection.

Este mtodo tem uma caracterstica que o torna muito vantajoso neste caso em que

importante se manter o duto em operao durante a inspeo da sua proteo

anticorrosiva. A sua aplicao feita sobre a superfcie do solo, sem interferir com a

operao do duto, coletando informaes sobre os dois sistemas de proteo anticorrosiva

(revestimento e proteo catdica), as quais iro proporcionar a elaborao de um plano

pr-ativo de controle da corroso externa.

Basicamente o objetivo desta tcnica mapear a distribuio da corrente simulada

de proteo catdica ao longo de um duto subterrneo e identificar os locais com consumo

excessivo de corrente. Por conseqncia possvel determinar os pontos de degradao do

revestimento de proteo do duto e possveis interferncias eltricas que estejam afetando

os mesmos.

2.3.1 Descrio da Tcnica PCM

O mtodo PCM, tambm conhecido no Brasil como Mtodo de Atenuao de

Corrente, combina tcnicas de localizao e avaliao do revestimento anticorrosivo de

tubulaes metlicas subterrneas por meio de uso de campos eletromagnticos. Este

mtodo aplicado com o uso do equipamento digital PCM, fabricado pela empresa

Radiodetection Corporation responsvel pelo desenvolvimento do mtodo.

Para mapear e avaliar as condies da proteo anticorrosiva esta tcnica utiliza

uma corrente (chamada de corrente PCM) cujo comportamento similar corrente de

proteo catdica, mas passvel de ser detectada a partir da superfcie, atravs de um

magnetmetro capaz de ler o seu campo magntico induzido no duto.

O mapeamento da corrente PCM feito atravs de leituras em intervalos regulares,

o que permite obter a distribuio da corrente ao longo da tubulao e identificar os pontos

de consumo desta corrente. Estes pontos de consumo podem estar associados existncia

de falhas no revestimento externo da tubulao que podero ser detectados atravs da

tcnica complementar ACVG (Alternate Current Voltage Gradient) tambm desenvolvida

pela Radiodetection Corporation.

Resumindo o mtodo PCM consiste em injetar um sinal detectvel (onda

eletromagntica de freqncia conhecida 4Hz) no duto metlico enterrado a ser localizado

32

e captar este sinal ao longo do mesmo, utilizando-se de um receptor calibrado na mesma

freqncia. Para a captao deste sinal no necessrio que se estabelea contato eltrico

com o duto.

Utiliza-se um transmissor porttil capaz de injetar uma combinao de sinais de

freqncias distintas sobrepostas e um aparelho receptor porttil composto por uma srie

de sensores em configurao especial e um visor digital onde so mostradas as

informaes. A Figura 3 e a Figura 4 mostram um operador PCM manuseando o receptor

porttil e a maleta do transmissor porttil.

Figura 3 - Estrutura Fsica do Receptor Porttil


. Acesso em 15/03/2004.

Figura 4 - Estrutura Fsica do Transmissor PCM


. Acesso em 15/03/2004.

33

Na memria do equipamento podem ser armazenados os seguintes parmetros:

Corrente de 4 (quatro) Hz (simulao da corrente de proteo catdica);

Corrente de decibis (dB);

Profundidade;

Sentido da corrente de teste.

O equipamento possibilita armazenar na memria dados coletados com relao

localizao e profundidade, permitindo assim, gerar grficos e relatrios para posterior

anlise e correlao no campo.

2.3.2 Aplicao da Tcnica PCM

O procedimento para aplicao da Tcnica PCM ou Mtodo de Atenuao de

Corrente foi desenvolvido para se estabelecer as melhores prticas no emprego desta

tcnica, de modo que, os resultados por ela obtidos sejam padronizados, aumentando assim

sua eficcia e conseqentemente sua confiabilidade.

2.3.2.1 Levantamento de Informaes e Preparao do Duto

Antes do incio das medies deve ser elaborado um planejamento prvio das

diversas etapas em que o mtodo consiste, baseando-se no maior nmero possvel de dados

coletados a respeito do duto e da faixa de dutos em que o mtodo ser aplicado. Este

levantamento deve priorizar informaes referentes ao planejamento e a realizao da

inspeo tais como:

Planta e/ou mapa detalhado da faixa de duto(s) com as seguintes informaes:

Nome e quantidade de dutos existentes na faixa;

Dimetros do(s) duto(s);

Revestimento(s) do(s) duto(s);

Posio do(s) duto(s) na faixa.

Relao de equipamentos de proteo catdica existentes na faixa de duto(s), na

qual conste:

Listagem de retificadores e pontos de testes eletrolticos (PTE).

34

Listagem de equipamentos de drenagem, vlvulas, juntas de isolamento, etc.

Verificar a existncia e obter a listagem de dutos, estruturas e equipamentos de

terceiros.

Relao de todas as interligaes existentes entre o(s) duto(s) e/ou estruturas de

terceiros.

Efetuar uma inspeo visual da faixa e listar pontos crticos tais como, rios,

terrenos alagados, acidentados, e locais onde haja movimentao de solo, etc.

2.3.2.2 Isolamento do Duto

Para se garantir a eficcia do mtodo, o trecho do duto a ser inspecionado deve

estar completamente isolado de outras estruturas metlicas existentes nas proximidades,

incluindo outros dutos existentes na faixa. O isolamento eltrico do duto consiste na

remoo de interligaes eltricas (jumpers) existentes entre o duto que ser inspecionado

com outras estruturas metlicas existentes nas proximidades, isto para garantir a fluncia

do sinal injetado pelo transmissor somente no duto a ser inspecionado.

O isolamento realizado desconectando-se o cabo correspondente ao duto que ser

inspecionado dos outros cabos e interligaes em retificadores, pontos de testes, caixas de

interligaes, etc.

Deve-se considerar duas condies possveis nesta etapa de isolamento do duto:

Quando existir somente um duto na faixa

Quando existir somente um duto na faixa o isolamento dever ser realizado

somente se existir outras estruturas metlicas na proximidade tais como: tubulaes de

terceiros; redes frreas; tubulaes camisa; etc.

Quando existir dois ou mais dutos na faixa

Quando existir mais de um duto na faixa o isolamento dever ser realizado de

acordo com o planejamento acordado com o contratante, sendo tecnicamente possveis

duas possibilidades: isolamento total do duto (procedimento preferencial) ou isolamento

parcial do duto (procedimento alternativo).

35

Para o isolamento total do duto a ser inspecionado deve-se seguir os passos abaixo

citados, conforme procedimento citado abaixo:

Desligar todos os retificadores (quando o seu leito de anodos utilizado para

injeo de sinal) e desconectar todas as interligaes eltricas dos cabos de

todos os dutos, identificando-os para posterior religamento. Est prevista a

possibilidade de se desligar tantos retificadores quantos necessrios para a

realizao dos servios, no entanto, todos os retificadores devero ser religados

ao final do dia;

Proteger as extremidades dos cabos removidos de contatos indevidos com fita

isolante;

Proteger a extremidade dos cabos removidos de contatos indevidos com fita

isolante em todos os PTEs.

Para o isolamento parcial do duto a ser inspecionado, antes de se iniciar o

procedimento, necessrio realizao do Teste de Alcance e Seletividade do Sinal. Este

teste importante para obter o ajuste do sinal no duto a ser inspecionado de maneira a

minimizar a interferncia dos demais dutos existentes na faixa sobre o mesmo, e a sua

realizao deve ocorrer apenas aps o isolamento do trecho a ser inspecionado.

A extenso do trecho a ser isolado deve ser determinada atravs de testes prticos

de campo e em funo da extenso do trecho liberado para inspeo, da disponibilidade de

pontos de injeo de sinal e do prprio alcance e seletividade do sinal.

A seletividade do sinal no duto a ser inspecionado deve assegurar um sinal com

qualidade em sua extenso e o menor sinal possvel nos dutos adjacentes mesmo que para

tal seja necessrio reduzir a corrente injetada ou relocar o transmissor a um ponto mais

remoto. Define-se por alcance a distncia entre o ponto de injeo de sinal em um

retificador ou PTE (Ponto de Teste Eletroltico) at os pontos localizados a montante e a

jusante deste ponto onde se detecte a existncia de sinal. Portanto:

Equao 1 - Alcance do ponto de injeo de sinal

)6...321( LLLLSAlcance ++++=

36

Vale ressaltar que os passos abaixo citados devem ser seguidos para o isolamento

parcial do duto:

Determinar o ponto de injeo de sinal;

Desconectar o cabo do duto a ser inspecionado e remover as interligaes entre

dutos no(s) retificador(es) e PTEs no trecho inspecionado de acordo com o

alcance do sinal (ver Figura 5);

Verificar que o trecho a ser isolado dever ser necessariamente maior que o

alcance do sinal;

Proteger a extremidade dos cabos removidos de contatos indevidos com fita

isolante;

O isolamento realizado nos PTEs deve ser realizado removendo-se a

interligao do duto a ser inspecionado em todos os PTEs antes de se iniciar a

inspeo e interligando-se ao final da inspeo.

Figura 5 - Esquema para teste de alcance e seletividade de sinal


. Acesso em 15/03/2004.

37

2.3.2.3 Instalao do Transmissor

O transmissor PCM tem a funo de gerar a combinao de sinais detectveis que

permitem a realizao da inspeo do duto, o mesmo deve ser instalado em um ponto da

tubulao que permita o contato fsico de seu terminal de sada de sinal com o duto a ser

inspecionado. Em geral, instala-se o transmissor em retificadores ou pontos de testes

eletrolticos (PTE), mas pode ser instalado, quando necessrio, em vlvulas, pontos de

corte da tubulao, etc.

O fluxo do sinal gerado pelo transmissor comporta-se de forma semelhante ao da

prpria corrente de proteo catdica, ou seja, ele deve ser injetado atravs de um

aterramento retornando ao transmissor pelo seu terminal de entrada de sinal conectado no

duto a ser inspecionado.

Segundo as recomendaes do fabricante, para melhor refrigerao o transmissor

deve trabalhar sempre com sua tampa aberta, mas devidamente protegido da chuva e

umidade.

Alimentao do transmissor

Por corrente contnua (CC)

O transmissor pode ser alimentado por corrente contnua com tenso de 20 a 50 V,

utilizando-se baterias veiculares para tal. A seguir so citados os passos que devem ser

seguidos para alimentao do transmissor em CC.

Utilizar duas a quatro baterias 12 V ligadas em srie de maneira a obter 24, 36

ou 48 VCC;

Verificar, com um voltmetro, a tenso das baterias ligadas em srie;

Com o transmissor desligado conectar o cabo de alimentao CC no

transmissor;

Conectar o terminal positivo (vermelho) no terminal positivo da 1 bateria;

Conectar o terminal negativo (preto) no terminal negativo da ltima bateria;

Ligar o transmissor na corrente de sada mnima e na freqncia desejada;

Aumentar gradativamente a corrente de sada do transmissor tomando o

cuidado de aguardar que o visor indique a corrente selecionada.

38

O transmissor pode ser alimentado, tambm, por corrente alternada com tenso de

110 ou 220 V dependendo da configurao solicitada do equipamento no ato da aquisio.

Em geral se utiliza um ponto de energia existente junto ao retificador, a rede de

alimentao do prprio retificador ou mesmo um gerador porttil. A seguir so citados os

passos a serem seguidos.

Verificar se a tenso da fonte CA apropriada para o transmissor;

Com o transmissor desligado conectar o cabo de alimentao CA no

transmissor;

Ligar o transmissor na corrente de sada mnima e na freqncia desejada;


cuidado de aguardar que o visor indique a corrente selecionada;

Aterramento do transmissor.

O aterramento do transmissor pode ser realizado em um leito de anodos de um

retificador existente ou em um aterramento provisrio instalado especialmente para a

conexo do mesmo.

Para se obter a condio ideal para injetar a maior quantidade de sinal possvel

(mesmo que no se utilize a corrente de sada mxima) essencial que se observe alguns

fatores para execuo do aterramento, tais como:

Solo de baixa resistividade eltrica;

Nmero suficiente de anodos ou hastes para que se obtenha a menor

impedncia possvel;

Instalar em local o mais afastado possvel e perpendicular tubulao que ser

inspecionada.

O leito de anodos do retificador o melhor aterramento que se pode utilizar para

instalar o transmissor, pois ele projetado e executado para que tenha exatamente as

caractersticas que se deseja em um aterramento para o transmissor PCM. No retificador h

uma fonte de energia para alimentao do transmissor e contato eltrico com o duto (cabo

soldado ao duto) o que torna o local preferencial para instalao do transmissor PCM.

Ao se instalar o transmissor PCM fora de um retificador, como em um PTE,

necessrio realizar um aterramento provisrio. Este aterramento utilizado somente

durante o perodo em que este ponto (PTE) for utilizado como ponto de injeo de sinal

39

sendo, normalmente, desmontado quando se muda para outro ponto de injeo para que

possa ser reaproveitado.

Conforme sugerido pela empresa responsvel pelo procedimento e aplicao da

Tcnica PCM, para se instalar um aterramento provisrio necessrio utilizar em

quantidade adequada:

Hastes de aterramento de ao-cobreado de 5/8 x 1,50 m;

Conectores para hastes de aterramento;

Fio flexvel de cobre de 2,5 mm2.

Figura 6 - Esquema para aterramento provisrio


. Acesso em 15/03/2004.

importante ressaltar que para este tipo de configurao deve-se instalar o

aterramento sempre a partir do PTE em direo ao lado oposto da faixa e nunca cruzando a

mesma, ou seja, evitar que o cabo de aterramento cruze com os dutos. No aterramento

provisrio, o nmero de hastes necessrio ser uma funo diretamente proporcional

corrente que se deseja selecionar no transmissor e a resistividade do solo em que estas

forem cravadas.

A conexo do transmissor realizada conectando-se fisicamente os cabos de

entrada e sada de sinal do equipamento no cabo que soldado ao duto a ser inspecionado

e ao aterramento.

Apesar do procedimento da conexo ser padro, a empresa responsvel pela

elaborao do procedimento para aplicao do mtodo estudado, detalha duas situaes

tpicas, as quais so citadas abaixo.

40

Para a instalao do transmissor PCM onde s houver um duto na faixa deve-se

seguir os seguintes passos:

Desconectar os cabos do duto e do leito de anodos na caixa de interligao;

Conectar o terminal de sada de sinal (verde) no aterramento;

Conectar o terminal de entrada de sinal (branco) no cabo soldado ao duto;

Selecionar a freqncia desejada;

Ligar o transmissor na corrente mnima;



Para a instalao do transmissor PCM onde houver mais que um duto na faixa

deve-se seguir os seguintes passos:

Desconectar o cabo do duto a ser inspecionado do retificador ou PTE;

Conectar o terminal de sada de sinal (verde) no aterramento;

Conectar o terminal de entrada de sinal (branco) no cabo soldado ao duto;

Selecionar a freqncia desejada;

Ligar o transmissor na corrente mnima;



A corrente de sada selecionada em funo de duas variveis: o alcance desejado e

a impedncia total do circuito (aterramento+conexo). Em geral deve-se procurar injetar a

maior corrente possvel respeitando sempre o isolamento do duto.

No caso de no ser possvel isolar um longo trecho do duto pode-se optar por

trabalhar com o transmissor a uma corrente menor do que a desejada para garantir o

isolamento do mesmo e a seletividade do sinal.

Para o caso em que o isolamento no problema, deve-se selecionar a maior

corrente de sada possvel desde que os leds de advertncia de cor mbar fiquem apagados

ou acesos at o limite de 60 volts. No se deve trabalhar com o transmissor injetando sinal

com tenso de 80 volts sob o risco de este desligar automaticamente aps algum perodo de

tempo.

No transmissor PCM existe um painel de advertncia que fornece um diagnstico

de como est sendo injetado o sinal detectvel. Caso o sistema esteja funcionando

41

perfeitamente e tanto o aterramento quanto conexo com o duto suportem a corrente de

sada selecionada, acender no painel, um led verde indicativo junto legenda Output

OK. Caso existam problemas os leds indicativos indicaro o possvel problema no painel

para o operador.

Tabela 2 - Relao entre advertncias e diagnsticos indicados pelos leds indicativos


. Acesso em 15/03/2004.

A freqncia de trabalho deve ser selecionada em funo do objetivo da inspeo e

do alcance que se deseja obter do sinal. O transmissor PCM capaz de injetar quatro

freqncias distintas, conforme mostrado em tabela abaixo:

Tabela 3 - Tipos de freqncias


. Acesso em 15/03/2004.

42

Para se realizar o Mtodo de Atenuao de Corrente PCM com eficcia

essencial que se localize o duto a ser inspecionado com a mxima preciso possvel. A

localizao deve ser realizada aps se ter isolado o duto a ser inspecionado, instalado o

transmissor e o sinal ter sido injetado adequadamente.

Deve-se seguir os passos abaixo listados em todos os pontos de leitura, segundo

empresa responsvel pela elaborao do procedimento para aplicao da Tcnica PCM:

Localizar o duto pelo modo Pico;

Verificar o alinhamento provvel do duto rotacionando o receptor sobre o seu

eixo at que o sinal desaparea completamente ou atinja sua menor

intensidade. Neste ponto as laterais do receptor estaro alinhadas

longitudinalmente com o duto. Girar o receptor em 90 graus e confirmar o

ponto de Pico;

Confirmar a localizao deste pelo modo Nulo;

Anotar a distncia aproximada entre o ponto de Pico e o ponto de Nulo (ver

Figura 7).

Caso a posio onde foi detectado o ponto de Pico coincidir com a posio onde foi

detectado o ponto de Nulo deve-se efetuar as leituras a seguir e anot-las:

Leitura da profundidade;

Leitura da corrente de localizao;

Efetuar a leitura da corrente PCM e anotar inclusive o sentido da mesma;

Anotar o nmero da leitura e a distncia entre o ponto da leitura atual e do

ponto de insero do cabo de retorno.

43

Figura 7 - Relao entre ponto de pico e ponto de nulo


. Acesso em 15/03/2004

2.3.2.4 Levantamento GPS

Segundo o procedimento elaborado pela empresa Sondeq Comercial Equipamento

Ltda. o levantamento GPS pode ser descrito da seguinte forma:

A tcnica de levantamento cinemtico usa um ou mais receptores de referncia

estacionados sobre pontos conhecidos enquanto um ou mais receptores mveis se

movimentam, parando em vrios pontos para gravar suas posies. As observaes da fase

da portadora so armazenadas em ambos receptores e ento combinados durante o

processamento para determinar os vetores da base ao mvel. Existe ainda a alternativa das

observaes serem armazenadas no coletor, ao invs de serem armazenadas na antena.

2.3.2.5 Processamento GPS

Ao trmino das atividades de trabalho os equipamentos so descarregados

diretamente para um computador, no qual os dados do receptor GPS base tambm so

descarregados. Para a etapa de processamento, ser utilizado o software GPSURVEY 2.3A

for Windows fornecido pela TRIMBLE-Navigation (mesma marca dos equipamentos).

44

Nesta etapa do processamento ser verificada a soluo de cada um dos vetores

medidos, basicamente esta avaliao feita em funo do resultado dos mesmos, que

poder ser: fixed (ponto foi aceito) ou float (ponto rejeitado) que dever ser reocupado em

campo.

2.3.2.6 Tcnica A-Frame

Esta tcnica permite localizar a partir da superfcie do solo, as falhas no

revestimento anticorrosivo do duto enterrado. Este tipo de inspeo chamado de

avaliao quantitativa do revestimento.

Aps o trmino do Mapeamento de Corrente PCM e interpretao dos resultados de

atenuao da corrente so apontadas as regies com a existncia de possveis falhas no

revestimento externo do duto, onde devero ser realizados o levantamento pontual de

falhas com o auxlio da tcnica A-frame.

Esta tcnica tambm utilizada isoladamente, quando o trecho de uma tubulao

que se deseja determinar a existncia de possveis falhas no revestimento externo

pequeno (menor que 1.000 metros), no qual a realizao do levantamento da Atenuao da

Corrente PCM no prioritria.

Neste caso utiliza-se o equipamento A-frame acoplado ao receptor PCM. Este

equipamento possui dois sensores montados em um suporte em forma da letra A (da o

nome A-frame) de maneira a permitir que os dois sensores possam ser cravados

simultaneamente no solo para o levantamento da existncia de falhas no revestimento.

Depois de cravado o equipamento no solo, o visor do receptor PCM indicar, caso o

equipamento detecte uma falha de revestimento na proximidade, uma seta indicando a

posio da falha, conforme mostrado na figura abaixo.

45

Figura 8 - Indicao de falha Tcnica A-Frame


. Acesso em 15/03/2004.

Figura 9 - Operador utilizando a Tcnica A-Frame


. Acesso em 15/03/2004.

46

Para a utilizao e eficcia desta metodologia necessrio que se conhea a precisa

posio do duto, para que o operador caminhe longitudinalmente ao longo do duto,

cravando os sensores sobre o mesmo localizando e sinalizando as falhas no revestimento.

Os passos a serem seguidos para localizao das falhas no revestimento so os

seguintes:

Cravar o A-frame no solo sobre o duto com o sensor vermelho voltado para o

transmissor PCM;

Caso esteja na proximidade de uma falha, uma seta no painel do receptor

indicar o sentido a seguir. Caso a prxima falha esteja distante as setas no

ficaro constantes no visor ou simplesmente no aparecero;

Cravar sucessivamente o A-frame no solo a cada 5 metros, seguindo o sentido

da seta;

A seta converge para a falha do revestimento. Quando a seta inverter de

sentido, retornar posio anterior e cravar o A-frame a cada metro at o ponto

onde a seta converge;

O Ponto de convergncia corresponde uma falha no revestimento do duto;

Determinar o epicentro da falha realizando a mesma inspeo com o A-frame

no sentido perpendicular ao duto;

Sinalizar e numerar a falha com piquetes ou estacas durveis e visveis para

futuro reparo;

Anotar os seguintes dados: nmero da falha; distncia a um ponto de

referncia; leitura correspondente falha que aparece no visor do equipamento

e observaes;

Continuar o percurso at a seta convergir para outro ponto de falha;

Entre uma falha e outra haver um ponto, onde a seta divergir o que no

corresponde a uma falha. As falhas sero indicadas por setas convergentes

somente.

47

2.4 Eletromagnetismo

No equipamento PCM (transmissor e receptor) so combinadas tcnicas de

inspeo e mapeamento de dutos por meio de campos eletromagnticos.

Estes campos eletromagnticos so gerados a partir da injeo de corrente, com

caractersticas especficas, no duto a ser inspecionado, e tem o seu retorno pela terra.

Diante da impossibilidade de se determinar com exatido todos as variantes que

interferem na utilizao da Tcnica PCM, buscou-se desenvolver uma formulao

matemtica que fornecesse uma aproximao de valores dos parmetros de Resistncia e

Capacitncia por unidade de comprimento.

Durante o equacionamento das variveis envolvidas, tornou-se necessrio utilizar

valores mdios de grandezas e caractersticas inerentes s faixas de dutos, bem como fazer

algumas consideraes de ordem prtica. Dentre estas consideraes, adota-se um modelo,

Figura 10, em que a corrente flui no duto, atravs de um cilindro, ou mais

especificamente, pela casca do duto, e a corrente de retorno pelo solo, flui atravs de um

paraleleppedo, onde o comprimento dado pela extenso do duto analisado (em km), a

profundidade dada pela altura das hastes de aterramento (dois metros) e a largura dada

pela distncia total resultante da soma do nmero de hastes dispostas a cada dois metros

(considerou-se quatro hastes). Ainda observa-se que a capacitncia concentrada no final

do duto, no lado oposto injeo de corrente.

48

Figura 10 - Fluxo da Corrente

Na tabela 4, esto listados os valores que foram utilizados para a determinao das

caractersticas eltricas do solo e de um duto genrico.

Tabela 4 - Parmetros adotados

Descrio Smbolo Valor adotado

Dimetro externo do duto Dext 0,50 [m]

Dimetro interno do duto Dint 0,48 [m]

Resistividade do solo solo 300 [.m]

Condutividade do cobre cu 5,7x107 [S / m]

Condutividade relativa do duto r 0,2

Espessura do isolante 0.01 [m]

Constante de permissividade do vcuo 8,854x10-12 [F / m]

Permissividade relativa do isolante 5

49

2.4.1 Determinao da Resistncia e Capacitncia

a) Clculo da Resistncia de um duto genrico

Rl

SR

l Sduto

duto duto

duto

duto duto= = 1 1 1

(2.1)

onde:

Rlduto

- Resistncia do duto por unidade de comprimento[];

duto Valor da condutividade do duto[S / m];

Sduto Superfcie da casca do duto [m2];

Para a utilizao da expresso (2.1), torna-se necessrio calcular os valores de

condutividade eltrica (2.2) e rea do duto (2.3).

duto r cu= . (2.2)

[ ][ ]

duto

duto

S m

S m

=

=

0 2 5 7 10

114 10

7

7

, , /

, /

( )S Rduto xterno erno= Re int2 2 (2.3)

S

S m

duto

duto

=

=

0 52

0 482

1539 10

2 2

2 2

, ,

, [ ]

Com os resultados das expresses (2.2) e (2.3) substitudos na expresso (2.1),

obtemos o valor para a Resistncia eltrica do duto.

50

[ ]

[ ]

Rl

Rl

m

Rl

km

duto

duto

duto

=

=

=

1114 10

11539 10

5 698 10

5 698 10

7 2

6

3

, ,

, /

, /

b) Clculo da Resistncia do solo

Na determinao da resistncia do solo, Ssolo a rea de um paralelogramo dado por

base (distncia equivalente a soma das distncias entre as quatro hastes consideradas,

portanto igual a 6 m) vezes a altura (no caso 2 m, valor que representado pela altura das

hastes de aterramento). Portanto:

Rl

SR

lsolo

solo

solo= = ..

3001

2 6 (2.4)

[ ] Rlsolo = 25

c) Clculo da Capacitncia do duto

O Solo um elemento condutor de eletricidade, ento, para o clculo da

capacitncia por unidade de comprimento, utiliza-se a representao contida na Figura 11.

Figura 11 - Vista em corte de um duto

51

Considera-se que o campo perpendicular em todos os pontos da superfcie do

duto. Na Figura 12, temos a representao de um comprimento l do duto em coordenadas

cilndricas.

Figura 12 Vista de um duto

Atravs da expresso (2.5), ser possvel calcular o valor da capacitncia por

unidade de comprimento.

CQV

= (2.5)

Da expresso (2.5), temos que encontrar V que ser dado pela expresso (2.6):

V E dl= _

. (2.6)

Para o estudo de um duto (Figura 12), a utilizao das expresses (2.7), (2.8), (2.9)

e (2.10), nos auxiliar na resoluo da expresso (2.5).

div D _

= (2.7)

div D dv dvv _

. .= (2.8)

52

D d QS_

. = (2.9)

D d E dS r S_

. ._

. = (2.10)

Para um cilindro de altura l, o campo sempre ser perpendicular superfcie lateral.

Nas bases, os vetores E_

e d S_

so perpendiculares. Ento:

r S lateral r S base r r Slateral S r

rr

E d E d E d E r h

S r h

r h E Q EQ

r h

._

. . . . . . . . .. . . .

. . .

. . . .. . .

..

= + = =

=

= =

0 2

2

22

Ento:

V E dlQ

r hdr

Qh

drr

drr

r t

r r

ex

= = = . . . ..

. ..

int .,

,

. ,

,

2 20 250 255

0 25

0 255

dl dr=

[ ]V Qh

rQ

hr r

Qh

rrr r

r

rext

r

extext

= = = . .

int. int. .

.ln. .

. ln ln. .

.lnint2 2 2

(2.11)

Assim, substituindo a expresso (2.11) na expresso (2.5), obtemos a capacitncia

por unidade de comprimento, com h = l:

CQV

QQh

rr

hrrr

ext

r

ext= = =

2

2

. . ..ln

. . .

lnint int

53

Cl r

r

r

ext= 2. .

lnint

[ ]Cl

nF m= =2 50 2550 25

14 05. .

ln.,

, / . 8,854.10

-12

2.4.2 Circuito eltrico equivalente

Consideremos o circuito eltrico resultante na Figura 13. Para simplificao dos

clculos, foram representadas apenas duas clulas, por enquanto no domnio do tempo:

Figura 13 Circuito eltrico equivalente

Neste circuito, verifica-se que it(t) = i1(t) +i2(t). Por esta relao, percebe-se que a

corrente vai sendo drenada para o solo pelo acoplamento eltrico, atravs da capacitncia

do duto.Se houver algum problema no revestimento, a capacitncia vai a zero e a corrente

drenada ser muito maior.

Este circuito d idias de como deve ser o comportamento da corrente em funo

das resistncias, do duto e do solo, e da capacitncia do duto. No entanto, no representa

todas as circunstncias reais que ocorrem na faixa de passagem dos dutos. Um exemplo

54

que pode ser dado a relao que faz com que, um aumento na resistncia do solo cause

uma diminuio da corrente drenada.

2.4.3 Clculo do Campo Magntico

Para a determinao da intensidade do campo magntico, considerou-se um duto de

200 metros de comprimento, que est enterrado a uma profundidade mdia de 1 metro e o

medidor de campo estando localizado a 0,10 metro acima do nvel do solo.

Fazendo uma simplificao do circuito eltrico equivalente da Figura 13, teremos

um circuito (Figura 14) j no domnio da frequncia que facilitar a visualizao das

grandezas envolvidas para determinao das intensidades de campo magntico H1(i1) e

H2(i2), j que so consideradas apenas duas clulas.

Figura 14 - Circuito equivalente simplificado

Onde:

Zj f C l1 2

12

=. . . . .

(2.12)

e

Z R lj f C l

R lduto solo21

12

= + +.. . . . .

.

(2.13)

55

a) Determinao de Z1 e Z2:

Da expresso (2.12) vem,

Zj x x x1 9

12 190 14 05 10 100

= . . . ,

[ ]Z1 596 20= ,

E, da expresso (2.13), considerando os valores encontrados na resoluo das

expresses (2.1) e (2.4), respectivamente Rduto = 5,69x10-6 [], e Rsolo = 25 [], temos,

Z x xj x x x

x26

95 69 10 1001

2 190 14 05 10 10025 100= + + , . . . ,

[ ]Z j2 2500 596 20= + ,

b) Determinao das correntes fasoriais I1 e I2

Como o circuito considerado possui somente duas malhas, os fasores de I1 e I2

sero encontrados atravs de um divisor de corrente, respectivamente nas expresses (2.14)

e (2.15).

IZ

Z Zx I F1

2

1 2

=+

(2.14)

IZ

Z Zx I F2

1

1 2

=+

(2.15)

Simulando o valor de IF igual a corrente mxima que o transmissor PCM pode

injetar em um duto (30 A), obteremos os seguintes valores:

56

Para I1, resolvendo(2.14);

Ij

j jx1

2500 596 202500 596 20 596 20

= ++ +

,, ,

3

I A1 2 7837 12 085= , ,

No domnio do tempo:

( ) ( )i t wt A1 2 7837 12 085= +, .cos. , o

Para I2, resolvendo(2.15);

Ij

j jx2

596 202500 596 20 596 20

=+ +

,, ,

3

I A2 0 645 64 5= , ,

No domnio do tempo:

( ) ( )i t wt A2 0 645 64 5= , .cos. , o

c) Determinao de H1 (I1) e H2 (I2):

Atravs da expresso (2.16) sero determinadas s intensidades mximas de campo

magntico nas duas clulas.

HI

R=

2. . (2.16)

Onde:

R 1,1 [m] Raio de um cilindro imaginrio formado pela altura do medidor ao

solo (0,10 metro) mais a profundidade do duto enterrado (1,00 metro);

57

A expresso (2.17) mostra a representao completa no domnio do tempo do

campo magntico H1:

( ) ( )H t wt1 2 78372 110 12 085= +,. . ,

.cos ,

o (2.17)

Atravs da expresso (2.16), considerando I1m = 2,7837, obtemos o mximo valor

para o campo magntico H1:

HI

Rmm

11

2=

. .

H m12 78372 11

= ,. . ,

H x A mm129 33 10= , [ / ]

A expresso (2.18) mostra a representao completa no domnio do tempo do

campo magntico H2:

( ) ( )H t wt1 0 6452 110 64 5= ,

. . ,.cos ,

o (2.18)

Atravs da expresso (2.16), considerando I2m = 0,645, obtemos o mximo valor para o

campo magntico H2:

HI

Rmm

22

2=

. .

H m20 6452 11

= ,. . ,

H x A mm244 03 10= , [ / ]

De onde se percebe que o campo magntico na segunda clula menor do que na

primeira, como deveria ser.

58

3 DESCRIO DOS DADOS

3.1 Apresentao da Faixa de Dutos

Por motivos de segurana da Petrobras, a faixa de dutos cedida para estudo pela

empresa de agora em diante passar a ser chamada de Faixa A-B. Essa faixa possui 7

dutos, como descrito a seguir:

Tabela 5 - Descrio da faixa de dutos

Duto Espessura (pol) Dimetro (pol) Extenso (km) AA 0,250 10 BB 0,250 14 CC 0,281 14 DD no informado 06 EE 0,216 03 FF 0,344 14 GG 0,250 18

55

Todas as informaes referentes faixa de estudo sero descritas nos prximos

itens.

3.2 Resistividade Eltrica do Solo

As medidas de resistividade foram realizadas ao longo da faixa pela qual passar

o duto, espaadas de 500 em 500 metros, para a profundidade de 1,6 metros. Sempre na

dcima medida, ou seja, a cada 5 km, foram tomadas medidas para as profundidades

correspondentes a 1,6; 3,2; 4,8 e 6,4 metros.

Tambm foram realizadas medidas adi

estudo do ambiente perifÉrico para inspeÇÃo e...

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