Inspeção Baseada em Risco em Equipamentos Submarinos

Prévia do material em texto

Inspeção Baseada em Risco aplicada em equipamentos submarinos
Introdução
Como sistemas submarinos estão sendo instalados em águas cada vez mais profundas, os custos e os desafios relacionados estão se tornando sempre mais relevantes. Portanto, é importante desenvolver um conceito de Inspeção Baseado em Risco (IBR) para equipamentos submarinos, que possa proporcionar grandes benefícios no que diz respeito à garantia de integridade do sistema submarino.
Uma IBR para equipamentos submarinos é um método que utiliza os modos de falha de equipamentos submarinos e sua criticalidade como critérios para estabelecer o plano de manutenção e inspeção de cada um dos itens.
Objetivo
O objetivo principal de uma IBR de equipamentos submarinos é revelar os principais tipos de falhas e estabelecer um plano de mitigação e controle para maximizar a confiabilidade e a disponibilidade de sistemas submarinos assim como garantir a integridade deles, evitando e reduzindo a ocorrência de maus resultados.
O escopo de um sistema de IBR deve ser multidisciplinar e incluir os riscos técnicos, comerciais, financeiros e políticos, e deve igualmente considerar ameaças e oportunidades.
Objetivo
Definir, com cautela, os passos para melhorar o desempenho das instalações
Fazer uso de um banco de dados de equipamentos sistematicamente aplicado
Incorporar prontamente os avanços na tecnologia
Aperfeiçoar trabalhos de inspeção, testes e de manutenção
Eliminar falhas não planejadas em equipamentos
Melhorar o desempenho das instalações
Reduzir custo
Metodologias de IBR em equipamentos submarinos
Os resultados do planejamento da IBR incluem uma especificação futura inspeções em termos de:
Quais sistemas submarinos inspecionar;
Quais tipos de degradação inspecionar;
Como inspecionar;
Como relatar os resultados;
Orientações para ações, caso defeitos forem encontrados ou não.
Metodologias de IBR em equipamentos submarinos
Uma IBR de equipamentos submarinos pode ser analisada de duas maneiras:
IBR de dutos
IBR mecânica
Metodologias de IBR em equipamentos submarinos
Gerenciamento de Inspeção submarina baseada em risco
Critérios de aceitação de risco
Os critérios de aceitação de risco caracterizam o limite acima do qual um operador não tolera o risco na instalação. 
A IBR de equipamentos submarinos quantifica o risco a partir de aspectos de segurança, meio ambiente e economia.
Os critérios de aceitação de risco são usados para determinar o tempo para inspeção, que deve ocorrer antes que o limite de aceitação seja atingido.
Critérios de aceitação de risco
Fluxograma da IBR submarina
Fluxograma da IBR submarina
Dados típicos necessários para uma análise de IBR podem incluir:
Tipo de equipamento
Materiais de construção
Registro de inspeção, reparo e substituição
Composição dos fluidos de processo
Inventário de fluidos
Condições operacionais
Sistema de segurança
Fluxograma da IBR submarina
Dados típicos necessários para uma análise de IBR podem incluir:
Sistema de detecção
Mecanismo de deterioração, taxas e gravidade
Densidade de pessoal
Dados de revestimento, cobertura e isolamento
Custo de interrupção de negócios
Custos de reposição de equipamentos
Custo de remediação ambiental
Obs: A avaliação detalhada incorpora tanto avaliações determinísticas quanto probabilísticas de falha.
Determinação de risco de equipamentos submarinos
Identificação da probabilidade de falhas (PoF) em equipamentos submarinos
O banco de dados de confiabilidade offshore OREDA pode ser utilizado como ponto de partida para se calcular a taxa de falha de equipamentos submarinos. O processo pode ser resumido por: 
Dados de falhas retirados do banco de dados OREDA
Avaliação da condição de operação do equipamento
Modificação do banco de dados de falhas
Identificação da probabilidade de falha (PoF) dos componentes do equipamento submarino
Cálculo do PoF do equipamento submarino
Identificação da probabilidade de falhas (PoF) em equipamentos submarinos
Antes de calcular a taxa de falha do equipamento submarino, devem ser avaliadas as condições operacionais, incluindo a taxa de corrosão e de erosão, os problemas de garantia de escoamento e as propriedades e características do equipamento, a fim de modificar os dados de falha registrados no OREDA.
A taxa de falhas de equipamentos submarinos pode ser determinada pela seguinte equação:
Identificação das consequências de falhas (CoF) em equipamentos submarinos
As consequências de falhas (CoF) econômicas de equipamentos submarinos podem ser analisadas com base em:
Tipos de produtos
Vazão
Tempo de atraso da produção
O tempo de reparo de componentes de equipamentos submarinos pode ser obtido do banco de dados OREDA. A CoF pode ser determinada em relação com uma fração da produção do campo em %.
Identificação de risco em equipamentos submarinos
Risco = PoF x CoF
Plano de inspeção
Plano de inspeção
O resultado da avaliação da IBR submarina define um plano de inspeção proposto para o conjunto dos equipamentos submarinos.
O plano de inspeção deve conter:
Quando inspecionar (tempo de inspeção)
Onde inspecionar (quais itens devem ser inspecionados)
Como inspecionar (métodos de inspeção, ou o nível de precisão da inspeção)
Plano de inspeção
Dados de confiabilidade de equipamentos offshore
A base de dados OREDA pode ser dividida em quatro níveis:
Campo/Instalação
Equipamentos
Subunidade
Componentes
Dados de confiabilidade de equipamentos offshore
Para cada equipamento de superfície e submarino, as seguintes informações são apresentadas:
Um desenho que ilustra a fronteira do equipamento;
Uma lista de todos os componentes;
O número observado de falhas para cada componente;
O tempo observado de serviço;
Uma estimativa de taxa de falha para cada componente;
Uma estimativa de tempo de reparo;
Informações de apoio;
Um conjunto de tabelas cruzando componentes, subunidades, equipamentos e descritivos de falha com os respectivos modos de falha.
IBR de dutos
Mecanismo de degradação de dutos
O dano é definido como um desvio físico indesejado a partir de um estado inicial definido que pode ser detectado por uma técnicade inspeção ou por uma combinação de técnicas. As causas de danos podem ser:
Danos baseados em eventos
Danos baseados na condição
Danos baseados no tempo.
Avaliação de riscos em dutos
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Corrosão Interna:
Para uma avaliação qualitativa de IBR, a PoF de um duto é classificada com base nas seguintes informações:
Resultado da última inspeção;
Tempo desde a última inspeção;
Corrosividade, baseada no fluido;
Monitoramento e nível de manutenção.
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Os seguintes itens devem ser considerados para o cálculo da PoF, usando-se o método de confiabilidade estrutural:
Diâmetro externo
Pressão interna, máxima pressão de operação admissível
Espessura da parede nominal
Resistência do material
Ano de comissionamento
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Corrosão Externa:
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Erosão Interna:
A taxa de erosão é proporcional à massa de areia presente no fluido. Partículas maiores causam erosão mais intensa que as menores. A velocidade do fluido é muito importante, pois a taxa de erosão é proporcional a uma potência entre 2,5 e 3,0 da velocidade.
A PoF aumenta com o tempo em razão do crescimento potencial dos defeitos de erosão. 
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Impactos Externos:
A categoria da PoF para impactos externos em dutos é baseada nas seguintes informações:
Resultado da última inspeção;
Atividade de pesca de arrasto;
Diâmetro do duto e espessura do revestimento de concreto;
Enterramento;
Atividades das operações marinhas.
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Determinação da probabilidade de falha(PoF)
Vãos livres:
Vãos livres ocorrem em quase todos os dutos, a menos que existam condições especiais. A erosão no fundo do mar é uma das principais causas de aparecimento de vãos livres. Eles podem estar sujeitos a vibrações no sentido da corrente ou transversais, o que eventualmente pode levar à falha por fadiga.
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Estabilidade de fundo:
Dutos Offshore podem mover-se sob condições de correntes marítimas fortes, se não forem suficientementes capazes de garantir sua estabilidade no solo marinho.
A categoria PoF para a estabilidade de fundo de um duto é baseada nas seguintes informações:
Resultado da última inspeção
Tempo desde a última inspeção
Se está enterrado ou não
Localização
Determinação da probabilidade de falha (PoF)
Avaliação dos fatores de CoF
Consequências de segurança:
Avaliação dos fatores de CoF
Consequências ambientais:
Avaliação dos fatores de CoF
Consequências econômicas:
Identificação e critérios de risco
IBR em árvore de natal submarina
Processo de IBR EM árvores de natal submarinas
Etapas de uma análise de IBR em árvores submarinas;
Desenvolvimento de critérios de aceitação de risco
Coleta de informações
Preparação de uma análise quantitativa de risco
Geração de um plano de inspeção
Inserção de dados no sistema de gerenciamento de inspeções
Processo de IBR EM árvores de natal submarinas
Coleta de informações: Dados do projeto, dados de operação e relatórios de estudo de corrosão/erosão.
Critérios de aceitação de risco: Aspectos de segurança, meio ambiente e economia.
Mecanismo de degradação e modos de falha: Segundo o OREDA podem ser: vazamentos, falha de válvulas, bloqueio entre outros.
Avaliação de riscos em árvores de natal submarinas
Banco de dados OREDA 2002 ajustado
Identificação da PoF
Cálculo da CoF
Neste exemplo, assume-se que o tempo de espera seja de 2 dias. Portanto, a perda econômica total pode ser determinada de acordo com a capacidade de produção diária e os custo de reparação e, neste caso, a CoF atribuída é “A”.
Determinação de risco
Riscos associados com a árvore são aceitáveis de acordo com os resultados da avaliação.
Plano de inspeção
Caso o risco ultrapasse o aceitável, a árvore submarina deve ser inspecionada de acordo com os resultados.
IBR em manifolds submarinos
Mecanismo de degradação
Corrosão interna
Corrosão externa
Erosão interna
Impacto externo
Avaliação de riscos em manifolds
Identificação da CoF
A CoF é dividida em três aspectos, com um sistema de classificação qualitativo:
Consequência de segurança
Consequência econômicas
Consequências ambientais
Identificação da PoF
Critérios de Risco
Durante uma avaliação inicial, o limite de risco é estabelecido como elevado. Um nível de risco que excede a categoria “elevada” é considerado não aceitável.
Resultados
O objetivo da avaliação inicial é identificar o nível de risco para cada mecanismo de degradação utilizando um método qualitativo. De acordo com o fluxograma mostrado, se o nível de risco obtido na avaliação inicial for aceitável, uma inspeção primária será realizada. E se o nível de risco não for aceitável, serão necessários mais dados e a avaliação procederá a uma análise mais aprofundada.
Avaliação Detalhada
Classe de segurança
Os princípios de segurança adotados são também princípios de risco, em que a PoF anual desejada é dependente das consequências de falha. As classes de segurança para manifolds dependem do conteúdo na tubulação e da sua localização e podem ser:
Classe de segurança alta
Classe de segurança média
Classe de segurança baixa
Metas dos critérios
Para classe de segurança alta: meta de PoF anual é de 10^-5
Para classe de segurança média: meta de PoF anual é de 10^-4
Para classe de segurança baixa: meta de PoF anual é 10^-3
Resultados
O objetivo da avaliação detalhada é reavaliar os mecanismos de degradação que foram classificados como não aceitáveis durante a avaliação inicial utilizando um método quantitativo. 
Resultados e benefícios da IBR
Os resultados de análise de IBR são as estratégias de inspeção, com especificação de componentes a serem inspecionados, locais a inspecionar, métodos de inspeção a serem empregados, intervalos de tempo entre as inspeções e abrangência assumida nas diferentes inspeções. Os resultados das inspeções são utilizados para atualizar os modos de deterioração e, portanto, modificar os planos de inspeção futuros de acordo com o desempenho dos componentes inspecionados.
Referências
ANÁLISE DE PREDIÇÃO EM CONFORMIDADE COM A “IBR” APLICADA A ESTRUTURAS “OFFSHORE”, Suzano, M. Dissertação de mestrado, UFRJ. 2010.
SISTEMAS MARÍTIMOS DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO. Bai e Bai.
OREDA, Offshore reliability. 4ª edição.