Manutenção e Operação de Unidade e Bombeio Mecânico (Vol 2)

MANUTENÇÃO E OPERAÇÃO DE UNIDADE DE BOMBEIO MECÂNICO Volume 2 Auto Au tore res: s: El Elia iass Si Siqu quei eira ra Ka Karb rbag age e Rutácio de Oliveira Costa Marcos Antônio do Nascimento Co-Autor: Humberto Santana Moreira

MANUTENÇÃO E OPERAÇÃO DE UNIDADE DE BOMBEIO MECÂNICO Volume 2

MANUTENÇÃO E OPERAÇÃO DE UNIDADE DE BOMBEIO MECÂNICO Volume 2 Autores: Elias Siqueira Karbage Rutácio de Oliveira Costa Marcos Antônio do Nascimento Co-Autor: Humberto Santana Moreira Colaborador: Filipe Neves Duarte Lisboa

Este é um material de uso restrito aos empregados da PETROBRAS que atuam no E&P. É terminantemente proibida a utilização do mesmo por prestadores de serviço ou fora do ambiente PETROBRAS. Este material foi classificado como INFORMAÇÃO RESERVADA e deve possuir o tratamento especial descrito na norma corporativa PB-PO-0V4-00005“TRATAMENTO DE INFORMAÇÕES RESERVADAS". Órgão gestor: E&P-CORP/RH

Programa Alta Competência

Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das atividades profissionais na Companhia. É com tal experiência, refletida nas competências do seu corpo de empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes desafios com os quais ela se depara no Brasil e no mundo. Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força de trabalho às estratégias do negócio E&P. Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das competências necessárias para explorar e produzir energia. O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados e a reciclagem de antigos. Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de sucesso que ela é. Programa Alta Competência

Como utilizar esta apostila

Esta seção tem o objetivo de apresentar como esta apostila está organizada e assim facilitar seu uso. No início deste material é apresentado o objetivo geral, o qual representa as metas de aprendizagem a serem atingidas.

ATERRAMENTO DE SEGURANÇA

Autor

Ao final desse estudo, o treinando poderá: • Identicar procedimentos adequados ao aterramento e à manutenção da segurança nas instalações elétricas; • Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao aterramento de segurança; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.

Objetivo Geral

O material está dividido em capítulos. No início de cada capítulo são apresentados os objetivos específicos de aprendizagem, que devem ser utilizados como orientadores ao longo do estudo.

1 o l u t í p a C

Riscos elétricos e o aterramento de segurança

Ao final desse capítulo, o treinando poderá:

Objetivo Específico

• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e

riscos elétricos; • Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de

equipamentos e sistemas elétricos; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de

segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.

No final de cada capítulo encontram-se os exercícios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem. Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do capítulo em questão.

Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança

Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança

1.4. Exercícios

1.7. Gabarito

1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?

2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso:

O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos.

2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão (B)

B) Risco de contato

“Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” “

” “

. ”

. .. “

Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas .

...

.

”

Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas definições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente identificados, pois estão em destaque. Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão. 3.1. Problemas operacionais

Os principais problemas operacionais verificados em qualquer tipo de aterramento são: • Falta de continuidade; e • Elevada resistência elétrica de contato.

É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 define o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato.

3.4. Glossário Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se

manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica. Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.

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Sumário Capítulo 1 - Principais problemas e soluções 1. Principais problemas e soluções 1.1. Redutor 1.1.1. Problema: Pouco ou nenhum óleo sendo arrastado pelas engrenagens para as calhas que lubrificam os mancais 1.1.2. Problema: Crateamento ou rebarbamento grave e contínuo engrenagens na presença de ampla lubrificação. 1.1.3. Problema: Desgaste ou abrasão das engrenagens (sem crateras ou rebarbas), como ilustrado na imagem a seguir. 1.1.4. Problema: Espuma enchendo a caixa do redutor e, às vezes, vazando pelos retentores dos eixos de entrada e de saída. 1.1.5. Problema: Óleo de aparência leitosa, sem o brilho normal, conforme figura a seguir. 1.1.6. Problema: Óleo com aparência de lama ensaboada pesada no redutor. 1.1.7. Problema: Ferrugem excessiva nas engrenagens e mancais, conforme figura a seguir. 1.1.8. Problema: Depósitos aderidos nas paredes da caixa e superfícies das engrenagens e mancais , conforme figura a seguir. 1.1.9. Problema: Cheiro ácido ou queimado. 1.1.10. Problema: Presença de sedimentos na amostra do óleo usado. 1.1.11. Problema: Tranco no redutor.

1.2. CABRESTO 1.2.1. Problema: Oxidação do cabo 1.2.2. Problema: Trajeto do cabo de aço sobre a cabeça descentralizado

1.3. Correias 1.3.1. Problema: Correia vira na polia 1.3.2. Problema: Correias desprendem-se da transmissão. 1.3.4. Problema: Desgaste excessivo na lateral e na superfície 1.3.5. Problema:Desgastes das laterais. 1.3.6. Problema: Lateral e/ou cobertura descascada, pegajosa ou inchada 1.3.7. Problema: Cortes na base da correia. 1.3.8. Problema: Rachaduras na base da correia 1.3.9. Problema: Separação entre capa e perfil 1.3.10. Problema: Capa superior desfiada ou danificada. 1.3.11. Problema: Jogo mal feito na instalação 1.3.12. Problema: Correias muito curtas na instalação. 1.3.13. Problema: Correias muito longas na instalação. 1.3.14. Problema: Vibração excessiva

17 17 17 das 18 18 19 19 20 20 21 21 21 22

22 22 23

24 24 25 26 26 27 27 27 28 29 29 30 30 30

1.3.15. Problema: Alongamento excessivo. 1.3.16. Problema: Correia com Squeal (chiado) 1.3.17. Problema: Cortes laterais 1.3.18. Problema: Correia derrapa na polia. 1.3.19. Problema: Endurecimento e rachaduras prematuras

1.4. Freio de estacionamento 1.4.1. Problema: Freio de estacionamento não segura a UB.

1.5. Chapa-mola 1.5.1. Problema: Chapa-mola do braço empenada ou trincada.

1.6. Manivela 1.6.1. Problema: Tranco no mancal manivela.

1. 7. Estrutura 1.7.1. Problema: UB vibrando.

1.8. Motor elétrico 1.8.1. Problema: Motor elétrico superaquecendo.

30 31 31 32 32

32 32

33 33

33 33

34 34

34 34

Capítulo 2 - Novas Tecnologias 2. A Tecnologia Superbolt 2.2 - Unidade de Bombeio Inteligente: curso e balanço automático 2.2.1. Vantagens 2.2.2. Principais desvantagens: 2.2.3. Por que a utilização da UB Inteligente?

2.3. Unidade de Bombeio Pneumática 2.3.1. Justificativa 2.3.2. Vantagens 2.3.3. Principais desvantagens 2.3.4. Por que utilizar a UB Pneumática?

2.4. Teste da graxa especial - Cabresto 2.4.1. Descrição 2.4.2. Conclusões do teste

37 48 49 49 50

54 55 55 56 56

61 61 67

Capítulo 3 - Estudo de Casos 3. Estudo de Casos 3.1. CASO 01 3.1.1. Objetivos 3.1.2. Metodologia 3.1.3. Coleta de dados 3.1.4. Análises dos Dados Operacionais

3.3. CASO 02 3.3.1. Objetivo 3.3.2. Alerta de segurança 3.3.3. Análise das causas 3.3.4. Ações corretivas 3.3.5. Ações preventivas

71 71 71 71 71 78

79 79 84 85 85 85

3.3.6. Procedimento para inspeção nas soldas das Unidades de Bombeio da ZIMEC 3.3.6.1. Objetivo 3.3.6.2. Descrição 3.3.6.3. Locais de inspeção visual 3.3.7. Critérios de inspeção 3.3.7.1. Inspeção visual 3.3.7.2. Líquido penetrante 3.3.8. Etapas de execução da inspeção 3.3.8.1. Preparativos 3.3.9. Execução da inspeção

3.4. CASO 03 Correias Goodyear em Unidade de Bombeio ATP - MO/ MI 3.4.1. Introdução 3.4.2. Pareto de falhas na UB 3.4.2.1. Principais fatores que influenciam nas falhas 3.4.2.2.Evoluções gráficas das falhas em correias de UB’s em CAM – 2008/2009. 3.4.2.3. Custos associados com as quebras 3.4.2.4. Metodologia da análise de investigação das causas 3.4.3. Histórico das correias para eliminação de perdas no OP-CAM 3.4.4. Solução

3.5. CASO 04 Quebra de mancal central nas UB ZIMEC 3.5.1. Objetivo 3.5.2. Registros de campo 3.5.3. Desvio de inclinação 3.5.3.1. Solução definitiva

3.6. CASO 05 3.6.1. Objetivo 3.6.2. Composição do grupo de trabalho 3.6.3. Metodologia de análise 3.6.4. Identicação do problema 3.6.5. Observação do local 3.6.6. Levantamento e análise de dados 3.6.6.1. Ciclo de instalação de uma UB NA UN-ES 3.6.6.2. Dados técnicos da Unidade de Bombeio do poço FAL-64 3.6.6.3. Histórico de manutenções da UB do poço FAL-64 3.6.6.4. Sequência de eventos da falha da UB do poço FAL-64 3.6.6.5. Análise da superfície de fratura dos parafusos 3.6.6.6. Análise de causa-efeito 3.6.6.7. Hipótese de processo de fabricação do parafuso 3.6.6.8. Hipótese de classe de resistência inadequada 3.6.6.9. Hipótese de projeto inadequado 3.6.6.10. Hipótese de torque inadequado 3.6.6.11. Hipótese de aprisionamento da haste no poço devido a defeitos na mesma

89 89 89 92 93 93 94 94 95 95

102 102 102 103 103 103 104 107 113

114 114 121 126 127

127 127 128 129 130 130 134 134 134 135 136 137 143 143 147 151 153 153

3.6.6.12. Hipótese de aprisionamento da haste devido a causas não relacionadas com a qualidade da mesma 154

3.7. Seleção da hipótese mais provável 3.7.1. Hipóteses mais prováveis 3.7.2. Causas básicas

3.8. Ações de bloqueio das causas 3.9. Conclusões 3.10. Observações finais 3.11. Pontos de melhoria 3.12. Falha similar a do FAL-64 em outra unidade de bombeio na UN-ES

154 154 155

155 156 157 157 158

Capítulo 4 - Exercícios 4. Exercícios

161

Capítulo 5 - Bibliografia 5. Bibliografia

169

Capítulo 6 - Gabarito 6. Bibliografia

171

Principais problemas e soluções

1 o l u t í p a C

Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Reconhecer os principais problemas relacionados a cada um dos componentes de uma Unidade de Bombeio e suas respectivas soluções.

RESERVADO

Alta Competência

16

RESERVADO

Capítulo 1. Principais problemas e soluções

1. Principais soluções

O

problemas

e

s principais problemas em uma Unidade de Bombeio são referentes ao redutor e às correias. Seguem abaixo os problemas mais frequentes, junto às suas causas e soluções.

1.1. Redutor 1.1.1. Problema: Pouco ou nenhum óleo sendo arrastado pelas engrenagens para as calhas que lubrificam os mancais Causa

Solução

Óleo muito fino.

Drenar a caixa do redutor e abastecer com óleo novo de viscosidade correta.

Óleo muito grosso.

Idem.

Nível de óleo baixo.

Adicionar óleo até o nível correto.

Falta de óleo nas engrenagens

RESERVADO

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Alta Competência

1.1.2. Problema: Crateamento ou rebarbamento grave e contínuo das engrenagens na presença de ampla lubrificação. Causas

Solução

Redutor sobrecarregado, seja por balanceamento incorreto ou seleção própria de redutor.

Drenar a caixa, lavar e abastecer com óleo novo.

Óleo de especificação incorreta ou que perdeu suas propriedades lubrificantes seja pelo uso, pela emulsão com água ou contaminação com partículas estranhas.

Reduzir a carga.

1.1.3. Problema: Desgaste ou abrasão das engrenagens (sem crateras ou rebarbas), como ilustrado na imagem a seguir.

18 Causa

Solução

Óleo sujo, contaminado por matérias estranhas como poeira, areia ou partículas metálicas.

Drenar a caixa, lavar e abastecer com óleo novo.

Desgaste sem crateras ou rebarbas

RESERVADO


1.1.4. Problema: Espuma enchendo a caixa do redutor e, às vezes, vazando pelos retentores dos eixos de entrada e de saída. Causa

Solução

Lubrificante incorreto ou contaminado por querosene usado na lavagem da caixa.

Drenar, lavar e abastecer a caixa com óleo novo. Substituir o querosene por óleo Lubrax Industrial – CL – 10 – OF para a lavagem.

Nível de óleo muito alto.

Baixar o nível ao normal.

1.1.5. Problema: Óleo de aparência leitosa, sem o brilho normal, conforme figura a seguir. Causa

Solução

Óleo emulsionado com água.

Drenar, lavar e abastecer a caixa com óleo novo.

Suspiro da caixa do redutor inexistente ou inoperante.

Instalar ou substituir o suspiro.

Óleo: aparência leitosa

RESERVADO

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Alta Competência

1.1.6. Problema: Óleo com aparência de lama ensaboada pesada no redutor. Causa

Solução

Lubrificante incorreto.

Drenar, lavar e abastecer com óleo novo.

Mistura de óleos com características diferentes.

Idem.

1.1.7. Problema: Ferrugem excessiva nas engrenagens e mancais, conforme figura a seguir. Causa

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Solução

Operação intermitente em região úmida, água na caixa ou deterioração do lubrificante.


Falta de ventilação.

Trocar o suspiro.

Ferrugem excessiva

RESERVADO


1.1.8. Problema: Depósitos aderidos nas paredes da caixa e superfícies das engrenagens e mancais , conforme figura a seguir. Causa

Solução

Óleo com frequência de troca vencida.


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Paredes da caixa com depósitos

1.1.9. Problema: Cheiro ácido ou queimado. Causa

Solução

Óleo oxidou-se.

Substituir o óleo.

1.1.10. Problema: Presença de sedimentos na amostra do óleo usado. Causa Engrenagens que não tiveram o óleo trocado no tempo correto.

Solução Substituir ou filtrar o óleo para a eliminação dos sedimentos.

RESERVADO

Alta Competência

1.1.11. Problema: Tranco no redutor. Causa

Solução

Desgaste dos dentes das engrenagens e pinhões.

Substituir pinhões e engrenagens.

Folga excessiva nos mancais de rolamento.

Ajustar folga dos mancais.

Defeito de usinagem dos dentes das engrenagens e pinhões.

Substituir pinhões e engrenagens.

1.2. CABRESTO 1.2.1. Problema: Oxidação do cabo

22

Causa Cabo de aço sem proteção.

Solução Limpar e aplicar um camada de graxa lubrificante MOLYGRAFIT – GBIO – 00 ao longo de todo o cabo.

Cabo oxidado

RESERVADO


1.2.2. Problema: Trajeto do cabo de aço sobre a cabeça descentralizado Causa

Solução

Desalinhamento da Unidade. Alinhar a unidade.

Alinhar a unidade.

Desnivelamento da Unidade. Nivelar a unidade.

Nivelar a unidade.

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Cabo descentralizado

RESERVADO

Alta Competência

1.3. Correias 1.3.1. Problema: Correia vira na polia (ver figura seguinte). Causa

Solução

Material estranho nos canais.

Remover o material e proteger a transmissão.

Desalinhamento.

Realinhar a transmissão.

Canais da polia gastos.

Substituir a polia.

Cordonel rompido devido à instalação imprópria.

Substituir por correias novas na quantidade e especificação adequadas.

24

Correira virada

RESERVADO


1.3.2. Problema: Correias desprendem-se da transmissão. Causa

Solução Inspecione o alinhamento da transmissão. Assegure alinhamento e tensionamento adequados à transmissão.

Correias folgadas.

1.3.3. Problema: Correia se parte em duas (ver figura seguinte). Causa

Carga de choque excessiva.

Solução Remova a causa do excesso da carga de choque.

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Correia partida

RESERVADO

Alta Competência

1.3.4. Problema: Desgaste excessivo na lateral e na superfície (ver figura seguinte). Causa

Solução

Fricção com obstrução da correia.

Remover a obstrução, alinhar e tensionar a transmissão.

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Desgaste excessivo da correia

1.3.5. Problema:Desgastes das laterais. Causa

Solução

Patinagem constante.

Retensionar a transmissão até a correia parar de patinar.

Desalinhamento.

Realinhar as polias.

Polias gastas.

Substituir por polias novas.

Correias fora de especificação.

Substituir por correias adequadas.

RESERVADO


1.3.6. Problema: Lateral e/ou cobertura descascada, pegajosa ou inchada. Causa

Óleo ou graxa nas correias ou polias.

Solução Remover a fonte de óleo ou graxa. Limpar as correias e canais com pano umedecido com agente desengraxante.

1.3.7. Problema: Cortes na base da correia. Causa Correia forçada para entrar nos canais durante a instalação sem afrouxar a transmissão.

Solução

Instalar a correia de forma adequada.

1.3.8. Problema: Rachaduras na base da correia (ver figura seguinte). Causa

Solução

Patinação causando geração de calor e fadiga gradual do material.

Instalar nova correia e tensionar para prevenir a patinagem.

Diâmetro da polia pequeno demais.

Instalar polia que atenda às necessidades e de acordo com as normas.

Armazenagem imprópria.

A armazenagem deve ser em local seco, longe de calor e luz.

RESERVADO

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Alta Competência

Correira rachada

1.3.9. Problema: Separação entre capa e perfil (ver figura seguinte). Causa

Polias gastas.

Solução Verificar se os gornes da polia estão desgastados (usar gabarito). Substituir a polia caso necessário.

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Capa e perfil separados

RESERVADO


1.3.10. Problema: Capa superior desfiada ou danificada. Causa

Solução

Obstrução na polia, interferindo na operação normal da correia.

Realinhar a transmissão e remover a obstrução.

1.3.11. Problema: Jogo mal feito na instalação (ver figura seguinte). Causa

Solução

Misturas de correias novas e usadas.

Usar somente correias novas.

Polias sem paralelismo.

Alinhar o sistema.

Marcas de fabricantes diferentes.

Usar correias de mesma marca.

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Combinação incorretas de correias

RESERVADO

Alta Competência

1.3.12. Problema: Correias muito curtas na instalação. Causa Correias erradas.

Solução Verificar se a correia está correta.

1.3.13. Problema: Correias muito longas na instalação. Causa Correias erradas.

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Solução Verificar se a correia está correta.

1.3.14. Problema: Vibração excessiva . Causa

Solução

Tensão insuficiente.

Tensionar adequadamente.

Cordonéis danificados.

Substituir as correias.

1.3.15. Problema: Alongamento excessivo. Causa

Solução

Polias gastas.

Trocar as polias.

Tensão excessiva.


Dimensionamento inadequado.

Verificar se a correia está correta.

RESERVADO


1.3.16. Problema: Correia com Squeal (chiado). Causa

Solução

Cargas momentâneas excessivas.


1.3.17. Problema: Cortes laterais (ver figura seguinte). Causa

Solução

Polias em desacordo com as normas.

Redimensionar o sistema de transmissão.

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Correia com cortes laterias

RESERVADO

Alta Competência

1.3.18. Problema: Correia derrapa na polia. Causa

Solução

Tensão insuficiente.


Polias desalinhadas, polias gastas, vibração excessiva.

Alinhar o sistema de transmissão ou substituir as polias.

1.3.19. Problema: Endurecimento e rachaduras prematuras (ver figura seguinte). Causa

Solução

Ambientes com altas temperaturas.

Providenciar ventilação.

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Rachaduras e endurecimento

1.4. Freio de estacionamento 1.4.1. Problema: Freio de estacionamento não segura a UB. Causa

Solução

Sistema de freio não ajustado.

Ajustar freio.

Lonas ou cintas desgastadas.

Substituir lonas ou cintas.

Instalação incorreta.

Corrigir instalação.

RESERVADO


1.5. Chapa-mola 1.5.1. Problema: Chapa-mola do braço empenada ou trincada. Causa

Solução

Desalinhamento da UB.

Alinhar UB.

Defeito de fabricação.

Substituir chapa-mola com especificação correta.

Parafusos de fixação folgados.

Torquear os parafusos de fixação ou substituí-los e torquear se necessário.

Desalinhamento do mancal equalizador.

Alinhar mancal equalizador.

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1.6. Manivela 1.6.1. Problema: Tranco no mancal manivela. Causa

Solução

Eixo wrist pin desgastado.

Substituir eixo wrist pin.

Furo da manivela ovalizado.

Reparar furo ou substituir manivela.

Bucha cônica folgada.

Substituir bucha cônica e fixá-la corretamente.

Porca castelo folgada.

Torquear porca castelo.

RESERVADO

Alta Competência

1. 7. Estrutura 1.7.1. Problema: UB vibrando. Causa

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Solução

Prendedores do skid na base de concreto folgados.

Fixar corretamente os prendedores.

Quantidade de prendedores insuficiente.

Instalar quantidade correta de prendedores.

Peak torque excedido.

Balancear UB para ajustar peak torque.

UB desbalanceada.

Balancear UB.

1.8. Motor elétrico 1.8.1. Problema: Motor elétrico superaquecendo. Causa

Solução

UB desbalanceada.

Balancear UB.

Carga máxima na haste polida excedida.

Ajustar UB.

Motor elétrico subdimensionado.

Substituir motor com especificação correta.

Mancais de rolamentos danificados ou mal lubrificados.

Substituir os mancais de rolamento ou lubrificar adequadamente.

Ventoinha do motor quebrada.

Substituir ventoinha.

RESERVADO

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Novas Tecnologias

Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Identicar as principais vantagens e desvantagens de novas tecnologias aplicáveis a Unidades de Bombeio.

RESERVADO

Alta Competência

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RESERVADO

Capítulo 2. Novas Tecnologias

2. A Tecnologia Superbolt

A

tecnologia Superbolt é um conjunto de pequenos parafusos que representa uma solução simples e inovadora no ramo de torqueamento.

Porcas e parafusos tradicionais têm unido peças há muito tempo. Trata-se de um sistema muito eficiente para fixação de peças pequenas, contudo quando se trata de equipamentos de grande porte, é um verdadeiro problema. A dificuldade se inicia quando se necessitam utilizar diâmetros grandes (acima de 1 polegada). Nesses casos, o torque requerido é muito alto para apertá-lo ou folgá-lo, dificultando o dia-a-dia de técnicos de operação ou manutenção. O torque requerido para dimensionar um parafuso corretamente é proporcional à terceira potência do seu diâmetro. 3

T=cxD

Uma analogia para perceber a grandiosidade desse problema é a seguinte: o torque necessário para o correto aperto de um parafuso de 4 (quatro) polegadas é equivalente ao peso de 2 (duas) caminhonetes sobre uma chave fixa de 1,20 m de comprimento. A técnica mais comum ainda utilizada atualmente é o uso da força bruta e da marreta. Isso acarreta mau controle e pouca precisão no torqueamento. Além disso, essa condição apresenta riscos inerentes para os técnicos de operação ou manutenção, assim como para a integridade dos equipamentos. Eram comuns acidentes de trabalho com ferimentos, por exemplo por marretadas em dedos ou por escorregamento do equipamento, além de possível quebra da marreta.

RESERVADO

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Alta Competência

Existem outros métodos tradicionais de se apertarem parafusos, como o aperto térmico, tracionamento da chave com ponte rolante, movimentação da chave com macaco, chaves hidráulicas e tensionamento hidráulico. Esses métodos tendem a serem caros, imprecisos, demorados e inseguros. A solução simples para essa questão é a tecnologia Superbolt. É um conjunto de fixação através de tensionadores múltiplos. Tratase de um projeto para substituir porcas e parafusos sextavados. Ela proporciona mais segurança e conforto aos técnicos de mecânica durante a substituição dos mancais manivelas das Unidades de Bombeio Mecânico, durante a troca de curso ou na execução de qualquer atividade de manutenção corretiva de campo. Essa tecnologia garante uma maior confiabilidade da produção e ainda assegura a integridade dos equipamentos.

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Com a implementação da nova tecnologia, o Superbolt, obtém-se como consequência diversas facilidades. A primeira delas é o abandono da marreta, suprimindo os riscos supracitados, utilizando-se apenas de ferramentas manuais pequenas, leves e precisas. Ademais, a sua instalação e o seu torqueamento podem ser realizados de forma simples e rápida, com uso de apenas uma das mãos , conforme ilustrações que se seguem. Mais uma consequência positiva é que se podem obter torques superiores até 20 milhões de libras de força de torqueamento.

Essa tecnologia utiliza pequenos parafusos tratados termicamente rosqueados em um conjunto circular. Uma vez que a porca Superbolt é rosqueada no parafuso principal, os pequenos parafusos apóiamse sobre uma arruela principal e a afasta do corpo principal da porca, tensionando o parafuso principal. Assim, o torque resultante é obtido pelo conjunto de torques pequenos em cada um dos parafusos menores. Uma grande força de travamento é alcançada pelo conjunto.

RESERVADO


Utilização de marreta

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Utilização de marreta

RESERVADO

Alta Competência

Montagem da porca SUPERBOLT

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Como já explicado, o valor do torque requerido aumenta exponencialmente com o diâmetro do parafuso em fixações tradicionais. Enquanto nos tensionadores Superbolt, o torque necessário é significativamente menor. O valor da pré-carga obtida é diretamente proporcional ao tamanho e ao número dos pequenos parafusos. Dessa forma, a acuracidade obtida na utilização dessa tecnologia é alta. Tensionadores Superbolt calibrados podem atingir precisão de 95%, enquanto chaves hidráulicas calibradas, apenas de 60 a 70%. Outra qualidade desse produto é a capacidade de manter a pré-carga, mesmo sob carregamentos severos, como por exemplo em prensas de forjamento. Já foram realizados experimentos em laboratórios independentes comprovando que a pré-carga pode ser mantida mesmo após um milhão de ciclos de carregamento.Outra característica positiva é sobre a torção. Em parafusos comuns sextavados é observado torção quando apertados, o que provoca tensões indesejáveis, diminuindo a capacidade de carga. Enquanto o produto com a nova tecnologia age sob tensão pura. Uma vez que o produto Superbolt não desliza sob carga, não há risco de ocorrer espanamento. Ademais, é inerente a esse conjunto um certo flexionamento para fora na base e para dentro no topo do parafuso. Isso distribui de forma mais igual a carga, praticamente eliminando a concentração de tensão encontrada em porcas sextavadas comum. Esse

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flexionamento também proporciona elasticidade ao sistema, o que pode diminuir riscos de vazamentos em juntas do tipo gaxeta. Percebe-se que os benefícios são muitos para o uso desta técnica. Primeiro, tem-se a redução do tempo de instalação. Segundo, é um produto de fácil remoção em comparação com as porcas sextavadas, que muitas vezes exigem o uso inclusive de maçarico. Isso reduz o custo com horas de trabalho. Terceiro, o tempo ocioso da máquina é mínimo, pois a manutenção é facilitada, acarretando uma diminuição nos custos. Terceiro, além de custarem pouco, esses produtos são reutilizáveis, o que melhora ainda mais a relação custo/benefício. Quarto e não menos importante, a segurança é aumentada em grande proporção, visto que as ferramentas utilizadas são simples e manuais. Por fim, o quinto item relacionase com a instalação do conjunto. Ele pode ser utilizado em locais de mais difícil acesso e dos mais apertados espaços, pois é simples de montar ou desmontar. Segue abaixo o passo-a-passo da instalação do Superbolt. 1º. Passo: • Inicialmente se limpa o orifício do braço da manivela com auxílio de uma lixa #400 • Não usar lima de metal, esmerilhadeira nem rebolo de lixa – ou de um rebolo de tecido até a completa isenção de graxa, sujeira, ferrugem, tinta ou qualquer resíduo. As rebarbas e pontos altos eliminam-se com lixa #400, nunca com lima de metal. Limpase em seguida o orifício com querosene ou agente de limpeza #180.

• Aplica-se uma película de óleo mineral do redutor. • Limpa-se, enfim, com uma toalha limpa, para excluir qualquer impureza.

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Aplicação de óleo mineral

Procedimento de limpeza

2º. Passo:

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• Limpa-se a luva do pino da manivela, eliminando-se a sujeira e os resíduos interna e externamente, com auxílio de querosene ou lixa #400. • Aplica-se uma película mínima de óleo mineral do redutor. • Limpa-se com toalha limpa, livrando-a de qualquer impureza.

Luva do pino da manivela após limpeza

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3º. Passo: • Introduz-se a luva no orifício da manivela por dentro da UB , conforme figuras a seguir. É esperado que a luva deslize livremente no orifício da manivela. • Utiliza-se o martelo de borracha para encaixe da luva, evitandose pancadas com marretas de metal. • Caso haja resistência para a entrada da luva, deve-se verificar se há rebarbas ou pontos elevados na luva e no orifício. Eliminase os mesmos, se necessário.

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Procedimento de introdução da luva no orifício da manivela

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4º. Passo: • Limpa-se o pino do mancal manivela, eliminando-se a sujeira e os resíduos externamente, com uso de querosene ou de uma lixa #400. • Aplica-se em seguida uma película mínima de óleo mineral do redutor.

• Limpa-se, por fim, com toalha limpa, livrando-o de qualquer impureza.

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Limpeza do pino do mancal

5º. Passo: • Empurra-se o conjunto do pino (Mancal Manivela) para dentro da bucha cônica, até que não se mova mais (ver figura a seguir ).

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Encaixe do conjunto do pino

6º. Passo: • Coloca-se a arruela de contra aperto na extremidade roscada do eixo do pino da manivela, encostando-a na face da bucha cônica (ver figura a seguir ).

Colocação da arruela

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7º. Passo: • Instala-se, por m, a porca Superbolt na rosca do pino da manivela, encostando-se firmemente a porca contra a arruela manualmente (ver figura a seguir ).

46 Instalação da porca Superbolt

Após seguido todo esse procedimento de instalação, devem ser observados alguns detalhes para a melhor montagem. O primeiro deles é que, entre a arruela (ou anel de contra aperto) e a extremidade dos parafusos jackbolts deve-se adotar o lubrificante JL-M da Superbolt. O segundo é uma observação ao montar a porca Superbolt – certifique-se de que a mesma fique apoiada contra a arruela (anel de contra-aperto). O último item a ser ressaltado é que, durante a aplicação do torque, deve-se garantir uma abertura de gap entre 1,5 e 3,0 mm (ver figura adiante). O processo de montagem é dado por torqueamento cruzado dos parafusos tensionadores e em 4 (quatro) etapas, sendo em cada uma torqueado apenas 25 % do aperto total (ver figura e tabela a seguir ). Para assegurar um ajuste do torque recomendado, após 48h de funcionamento da UB em operação, as porcas do pino da manivela devem ser novamente apertadas.

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Detalhes da montagem

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Torqueamento cruzado dos parafusos

1 ETAPA

2 ETAPA

3 ETAPA

TORQUE FINAL

25% (N.m)

50% (N.m)

75% (N.m)

100% (N.m)

79,0

158,0

237,0

316,0

8,05 kgf

16,1 kgf

24,16 kgf

32,22 kgf

58,27 lb.ft

11,53 lb ft

174,8 lb ft

233,07 lb ft

Para a desmontagem da porca Superbolt, é importante que haja prévia pulverização dos jacbolts com óleo hidráulico ou micro-óleo corrosivo. Semelhante à montagem, a desmontagem é cruzada e por etapas. Na primeira etapa, soltam-se os jacbolts em 1/8 de volta. Na segunda e na terceira etapa, soltam-se os jacbolts em ¼ de volta para cada etapa. Na quarta e última etapa, removem-se, limpam-se e lubrificam-se novamente os jacbolts antes da remontagem.

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As aplicações desse produto são praticamente inumeráveis. Em trocadores de calor, os tensionadores Superbolt também são utilizados tanto nos flanges intermediários. Os projetos específicos para aplicações em turbina encaixam-se nos padrões de torqueamento da maioria das turbinas com carcaças bipartidas. Os tensionadores Superbolt são projetados para evitarem vazamentos em diversas aplicações de flanges de alta pressão. Para bombas de caldeiras, os tempos de instalação podem ser extremamente reduzidos. Engrenagens de guindastes é outro exemplo de aplicação desse produto, que resiste a elevadas cargas. Em compressores de carcaças bipartidas, os Superbolt podem ser utilizados para unirem e vedarem a linha de encaixe. As porcas de pistão Superbolt substituem as originais, prescindindo de travamento da biela para instalação ou remoção. As porcas de cruzetas Superbolt substituem os métodos inseguros tradicionais utilizados para segurar a biela do pistão. Prensas de grande porte necessitam de tensões altas, mas com esta tecnologia se alcança isso com pequenos valores de torque. Por exemplo, em uma prensa tensionada a 2,5 milhões foi utilizado apenas um torque de 375 N.m. Outra aplicação comum é em válvulas localizadas em locais apertados. Para acoplamentos grandes, há um sistema de torqueamento de cinco (5) peças: dois tensionadores forçam o prisioneiro, um pino rosqueado e uma bucha expansível cônica. Esse sistema é fácil de ser removido e proporciona os mesmos benefícios de sistemas hidráulicos caros. Existem ainda os tensionadores Superbolt fabricados com materiais submetidos a tratamentos térmicos ou àqueles fabricados exclusivamente para uma determinada aplicação, sendo fora dos padrões comercializáveis. Trata-se de uma tecnologia revolucionária em torqueamento.

2.2 - Unidade de Bombeio Inteligente: curso e balanço automático O primeiro método de elevação artificial foi o bombeio mecânico, que surgiu logo após o nascimento da indústria de petróleo, refletindo nas inúmeras instalações existentes, favorecendo uma posição de método mais utilizado no mundo. O bombeio mecânico (cavalo), apesar de ser uma tecnologia consagrada, não sofreu grande evolução nos últimos 50 anos, principalmente no que diz respeito à agregação de tecnologias de automação. RESERVADO


Pretende-se estudar a viabilidade da automação dos procedimentos de balanceamento e mudança de curso das unidades de bombeio mecânico (cavalo), objetivando a otimização do aproveitamento da operação de bombeio. 2.2.1. Vantagens: • Reduzir as paradas de produção; • Eliminar quebra de coluna de hastes da unidade de bombeio; • Eliminar o deslocamento e mobilização de equipe técnica para execução de serviços de balanceamento e ajuste de curso; • Reduzir riscos de operação. 2.2.2. Principais desvantagens: • Incremento de custos no projeto; • Requer tempo para implementação e maturação.

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2.2.3. Por que a utilização da UB Inteligente? A motivação para o desenvolvimento de um projeto visando à automação da UB foi principalmente a otimização do tempo de parada da UB, e consequentemente a perda de produção em operações rotineiras de mudança de curso e balanceamento que normalmente exigem uma logística de equipe de trabalho, transporte e guindaste, além do risco de acidentes de trabalho envolvendo os trabalhadores, pois os mesmos trabalham em altura e com o uso de ferramentas de impacto pesadas. Com o desenvolvimento desta tecnologia, é possível realizar as operações remotamente, ou seja, da sala de operação através de um sistema informatizado, sem a parada da UB, sem toda a logística envolvida normalmente e eliminando o risco de acidentes.

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Projeto da UB Inteligente

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51 Detalhe de deslocamento dos contrapesos e mudança de curso

Detalhe de deslocamento dos contrapesos e mudança de curso

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52 Vista lateral da UB Inteligente

Perspectiva da UB Inteligente

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UB Inteligente em teste na ocina

Painel de comando da UB Inteligente

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Acionadores do deslocamento do contrapeso e de mudança de curso

2.3. Unidade de Bombeio Pneumática O AR Comprimido é um meio de comando bastante difundido na industria moderna de automação sequencial. Apesar do custo elevado dessa forma de transmissão de energia, as suas propriedades possibilitam ganhos notáveis de benefícios como: facilidade de armazenagem e controle dos parâmetros de regulagens, oferecendo dentre outras, proteção aos dispositivos e processos com alta confiabilidade. O ar comprimido de alta eficiência vem sendo cada vez mais utilizado com vantagem como meio de propulsão de automóveis provando ser capaz de superar o alto custo de geração.

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O bombeio mecânico não sofreu grande evolução desde a sua criação, principalmente no que diz respeito à agregação de tecnologias de automação. Constitui-se um desafio interessante desenvolver uma Unidade de bombeio de petróleo utilizando essa tecnologia. O presente projeto tem por objetivo estudar a viabilidade de técnica e econômica de uma Unidade de Bombeio Pneumática. 2.3.1. Justificativa • Facilidade de regulagem de curso e CPM; • Compensação automática do CPM com a variação do nível dinâmico do poço; • Possibilidade de utilizar uma central de produção e distribuição de ar para acionar um grupo de UB de um campo de produção concentrado; • Utiliza tecnologia industrial diversificada, evitando a forte dependência tecnológica. 2.3.2. Vantagens • Reduzir as paradas de produção; • Facilidade de operação; • Eliminar quebra de coluna de hastes da unidade de bombeio; • Eliminar o deslocamento e mobilização de equipe técnica para execução de serviços de balanceamento e ajuste de curso; • Reduzir riscos de operação.

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2.3.3. Principais desvantagens • Equipamento sensível ao transporte; • Requer tempo para maturação; • Consumo de energia sensível a vazamentos; • Requer melhor qualificação para operar. 2.3.4. Por que utilizar a UB Pneumática?

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Com a utilização do ar comprimido no acionamento da UB será possível otimizar as operações de mudança de curso e CPM, reduzindo a possibilidade de riscos de acidentes, eliminando a logística para estas operações, que normalmente usa caminhões com guindastes e equipes para realização dos serviços. Uma grande possibilidade que se vislumbra também é a de que com uma central de geração de ar comprimido, bem projetada, será possível alimentar diversas UB em uma determinada locação, com possibilidades de otimização de custos em relação ao consumo de energia.

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Perspectiva da UB Pneumática

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Perspectiva da UB Pneumática

UB Pneumática

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UB Pneumática em operação

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UB Pneumática em operação

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Compressor de ar

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Unidade de filtragem e comando pneumático

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Pressões manométricas de alimentação em psi

2.4. Teste da graxa especial - Cabresto Tinha-se por objetivo testar uma graxa especial (Molygrat GBIO-00), para proteção dos cabrestos das UB’s contra intempérie. 2.4.1. Descrição Foi aplicada a graxa no cabresto de uma UB ENGEX-API 25 no poço CAJ 004, tal UB funciona com um motor a diesel AGRALE 90, no qual se faz uma manutenção preventiva de troca de óleo a cada 72 horas, tal manutenção servira para acompanhar o desempenho da graxa especial. Foram vericadas as condições do cabresto antes de ser aplicada a graxa (figura a seguir), e viu-se que este encontra-se coberto por uma fina camada de óxido.

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Morfologia do cabresto antes da aplicação da graxa

Para a aplicação da graxa, (Molygrat GBIO-00), foi feita uma limpeza prévia com um pano, e com o auxílio de um pincel aplicou-se a graxa (ver figura adiante).

Aplicação da graxa

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Também foi aplicada graxa na face da cabeça da UB onde o cabresto entra em contato. Na figura a seguir está ilustrada a morfologia do cabresto após a aplicação da graxa.

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Morfologia do cabresto após aplicação da graxa

Após 72 horas da aplicação voltou-se à unidade para verificar as condições da graxa e viu-se que: • A graxa permanecia nos cabos da mesma forma do final da aplicação ilustrado na figura a seguir.

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64 Morfologia da cabeça e dos cabos após 72 horas da aplicação da graxa

Não houve escoamento da graxa, esta formou uma espécie de camada protetora, tendo uma aparência brilhante como uma camada de verniz. A figura a seguir ilustra o não escoamento da graxa. Vejam que não formou gotas nas extremidades das cabeças.

Extremidade da cabeça da UB

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Observou-se também que a camada de graxa não larga, com facilidade, da superfície superfície onde foi foi aplicada com o contato. contato. Observe nas figuras a seguir que, mesmo agarrando o cabo com a mão, a graxa existente no cabo não suja a mão.

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“A”A mão encostada ao cabo e “B” a mão não mais encostada

• Após sete dias, a graxa continua mantendo suas propriedades, aparências brilhante como uma camada de verniz, não escorreu nem devido ao calor do sol nem devido à água das chuvas, ilustrado na figura a seguir.

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Cabresto e cabeça da UB após sete dias da aplicação da graxa

• Após quarenta e cinco dias, a graxa continua mantendo propriedades como: aparência brilhante, não escorreu, não descascou, ou seja, continua exercendo a função de proteger os cabos. A figura a seguir ilustra tal observação.

Morfologia dos cabos após 45 dias

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2.4.2. Conclusões do teste Conclusões observadas em 45 dias de teste: 1. A Graxa (Molygrat GBIO-00), demonstrou ecácia na função de proteger os cabrestos (cabos de aço), formando uma espécie de camada fina de revestimento destes. 2. A camada de graxa aplicada aos cabos apresenta resistência às intempéries e ao contato físico.

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3 o l u t í p a C

Estudo de Casos

Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Observar, através de estudos de casos, hipóteses prováveis para falhas, causas básicas, modos de solução do problema e pontos de melhoria.

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Capítulo 3. Estudo de Casos

3. Estudo de Casos 3.1. CASO 01 Análise da falha prematura das UB Lufkin instaladas nos poços FZB241 e 492 3.1.1. Objetivos • Identicar as causas das falhas ocorridas nos redutores das UBs tamanho API 114-173-64 instaladas nos poços citados. • Propor recomendações corretivas e preventivas. 3.1.2. Metodologia

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• Coleta de dados operacionais de campo: cartas dinamométricas, esquema mecânico, regime de bombeio, data de instalação e data de ocorrência da falha, posição dos contrapesos, modelo de contrapeso. • Análise de dados operacionais através do programa Analisador de Bombeio Mecânico (ABM). • Inspeção visual dos redutores. • Registros fotográficos. 3.1.3. Coleta de dados As UBs em análise são todas do fabricante Lufkin e do mesmo modelo C-114-173-64 com 4 contrapesos 7RO. A posição dos contrapesos, conforme a norma Petrobras N-1885, é medida do centro do eixo de saída do redutor à perpendicular ao eixo da manivela, passando pelo centro de massa dos contrapesos.

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A unidade de bombeio da Lufkin apresenta metodologia diferente da norma N-1885, sendo a posição dos contrapesos (dlufkin) indicada numa escala de 0 a 50, em polegadas, a partir da extremidade da manivela. A seta indicativa da posição do contrapeso não passa pelo centro de massa, conforme a figura seguinte. A distância da seta à reta que passa pelo centro de massa do contrapeso (dcg) modelo 7RO, perpendicular ao eixo da manivela, é de aproximadamente 10,6 pol. A distância do centro do eixo de saída do redutor ao final da escala (d0) é de aproximadamente 14,3 polegadas. Assim, a posição dos contrapesos na escala Petrobras, em metros, é d= 0,0254( do +50 – d lufkin-dcg ) Equação 1

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A distância d, em metros, é dado de entrada para o cálculo da curva de torque pelo programa ABM. A massa de cada contrapeso foi calculada a partir dos dados de efeito de contrabalanço para a UB API 114-173-64, contidos no catálogo do fabricante[1] e reproduzidos na tabela a seguir: [Lufkin 2004 General Catalog].

Desenho da manivela com posicionamento do contrapeso para USB Lufkin

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Desbalanceio estrutural (lbf):

550

Cranks only (lbf):

4880

FT a 90 graus (pol):

31,02

Cranks + 4CP 7RO (lbf):

7085

Para o cálculo do torque da manivela (M), sendo B o desbalanceio estrutural, utiliza-se a seguinte expressão. M = (CBE-B) .FT Equação 2 Entrando-se na fórmula acima com o valor do efeito de contrabalanço somente da manivela, o desbalanceio estrutural e o fator de torque a 90 graus, obtém-se o torque máximo da manivela sem os contrapesos que é de 134.317 lbf.in.

73 Da mesma forma, se entrarmos com o valor do efeito de contrabalanço correspondente à manivela e aos 4 contrapesos modelo 7 RO, teremos o torque máximo da manivela com os 4 contrapesos que é de 202.716 lbf.in. O torque devido somente aos 4 contrapesos, quando a manivela está a 90 graus, é: T4cp = 4wcp . d (Equação 3) O T4cp é a diferença entre o torque máximo da manivela com os quatro contrapesos e o torque máximo da manivela sozinha. Assim, T4cp = 68399 lbf.in. A distância d é obtida da equação 1, fazendo-se dLufkin=0. Ou seja, d = 53,67 pol. Logo, o valor do peso de cada contrapeso é de 318,6 lbf, correspondente a 144,5 kgf.

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Os valores de massa dos contrapesos e torque da manivela (sozinha) são dados de entrada para o cálculo da curva de torque pelo programa ABM. Poço : FZB 241 Data de instalação :24/09/2005 Data de retirada : 02/05/2006

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Registro fotográco da posição dos contrapesos da UB do poço FZB-241

Utilizando-se a equação 1, determinou-se a posição dos contrapesos, conforme a norma N-1885, sendo, neste caso 0,63 m.

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CARTA DINAMOMÉTRICA DO POÇO FZB 241

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CÁLCULO DO PEAK TORQUE

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INFORMAÇÕES DO POÇO

Poço FZB 492 Data de Instalação: 13/12/2005

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Data de Retirada : 03/05/2006

Registro fotográco da posição dos contrapesos da UB do poço FZB-492

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CARTA DINAMOMÉTRICA DO POÇO FZB 492

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CÁLCULO DO PEAK TORQUE

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INFORMAÇÕES DO POÇO

3.1.4. Análises dos Dados Operacionais

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Vericou-se que, em todos os casos, o peak torque informado no SIP era inferior, não somente ao valor calculado pelo programa ABM, como também inferior à capacidade da unidade de bombeio, dando uma falsa impressão de que o dimensionamento estaria adequado. Os valores informados no SIP são calculados a partir da seguinte fórmula simplificada, que só é aplicável quando a UB está balanceada:

Equação 4 A norma API SPEC 11E, apêndice B, estabelece uma metodologia mais precisa de cálculo de peak torque baseada na carta dinamométrica e na determinação da curva de torque x ângulo da manivela, válida para qualquer condição de balanceamento. Esta metodologia foi implementada no programa ABM e utilizada neste relatório como referencial para análise. Verificou-se, através do programa ABM, que, dada a robustez da manivela da UB Lufkin C-114-173-64, tornase impossível o balanceamento deste modelo de UB para as cargas registradas nos poços analisados (poços rasos, bomba de diâmetro 2 ¼”, haste de ¾”).

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3.3. CASO 02 Quebra de cabeça de UB e solução na UN- RNCE 3.3.1. Objetivo Mostrar as etapas de recuperação das cabeças com as UB´s do fabricante ZIMEC, na UN-RNCE, e a solução adotada junto com o fabricante. Canto do Amaro, 21 de Setembro de 2004

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CAM-315-ZIMEC-80

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Parafuso quebrado, recebendo esforço

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Inicio dos problemas de trincas nas cabeças fabricante zimec

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Mesmo com chapinha, para eliminação das folgas, continuou quebrando (dez/ 2004)

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Colocação e tentativa com "sargentos" e pinos na parte inferior para eliminar as trincas

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Quebra de parafusos, folga excessiva, descentralização da furação e apresentado trinca

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Recuperação realizada pela SKANSKA, com objetivo de eliminar as trincas. Continua o problema, conforme imagens a seguir.

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Em 2006, houve quebra de parafusos. Pode-se observar a folga acentuada e trincas na viga, a mesma viga recuperada na Skanska, como ilustrado na imagem a seguir.

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84 O caso mais recente se refere à UB que se encontra no pátio com os seguintes problemas: 1. Rompimento da solda realizada pela Skanska; 2. Trinca elevada na cabeça; 3. Trinca do olhal da cabeça. 3.3.2. Alerta de segurança • Queda de cabeça de unidades de bombeio ZIMEC API-114 e 160, causando ferimentos leves em empregado próprio da UN-SEAL. Identicado problema similar na UN-RNCE, fato/ situação com grande potencial de causar acidentes graves.

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3.3.3. Análise das causas • Falhas no sistema de xação das cabeças de unidades de bombeio ZIMEC, ocasionando queda abrupta da cabeça. • Causas imediatas: quebra dos pinos de fixação da cabeça à viga principal e ruptura de soldas. • Causas básicas: falhas de dimensionamento e fabricação do equipamento ZIMEC. 3.3.4. Ações corretivas • Ações diversas junto ao fabricante para correção das unidades em operação.

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3.3.5. Ações preventivas • Substituição imediata de pinos de fixação por parafusos e confecção de pinos com alterações dimensionais e no material, conforme orientação do fabricante. • Ações diversas junto ao fabricante visando a corrigir o problema em aquisições futuras. • Colocar placas de alerta e isolamento na área nos poços, equipados com unidades de bombeio ZIMEC Séries Q, R e S, visando evitar a aproximação e permanência de pessoas. • Evitar quaisquer serviços nessas unidades de bombeio, nas quais se necessite circular ou permanecer embaixo da cabeça, com a unidade em operação ou parada, até a total correção do problema.

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Cabeça da UB caída no chão

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Detalhe da cabeça da UB

Tentativa de campo com o SOP/OM, na busca de uma solução imediata.

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Essa tentativa provocou trinca na cabeça da UB.

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Unidades de Bombeio do passado

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• Mesmo com chapas para eliminação de folgas, o problema não foi resolvido. Continuávamos precisando eliminar as folgas.

Detalhe da folga na cabeça

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Foi realizada modicação na fabricação do equipamento.

89 3.3.6. Procedimento para inspeção nas soldas das Unidades de Bombeio da ZIMEC 3.3.6.1. Objetivo • Verificar visualmente as soldas das cabeças das Unidades de Bombeio da ZIMEC, atendendo à solicitação do GT E&P-CORP nº0230/2004, conforme reunião de 02 de dezembro de 2004. 3.3.6.2. Descrição • Conforme relatório da UN-SEAL, houve uma ocorrência de queda de cabeça de uma Unidade de Bombeio, em 22/04/2004, conforme foto que se segue. • Podemos notar que a trinca originou-se na solda de ligação da cabeça com os suportes. • Foram igualmente detectadas outras trincas, conforme ilustrado pelas demais fotos, na UN-SEAL.

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• Com o objetivo de verificar a ocorrência de outras possíveis trincas, estamos propondo o presente procedimento de inspeção visual e, caso detectada alguma indicação, realização de exame por líquido penetrante.

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UN - SEAL - Solda sem chanfro e sem penetração: detalhe de solda inadequada para resistência à fadiga

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UN-SEAL: trinca inicial identificada por exame de líquido penetrante

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UN-RNCE: Quebra no berço-suporte da cabeça (poço CAM 478s)

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UN-RNCE (poço FCN06): quebra do berço suporte

3.3.6.3. Locais de inspeção visual •

Os seguintes pontos deverão ser inspecionados: • solda de ligação entre cabeça e berço-suporte (conforme ilustrado pelas imagens anteriores); • solda de ligação entre viga e berço-suporte; • berço-suporte, na furação dos pinos (conforme ilustrado pelas imagens anteriores.); • pinos e parafusos.

Os pontos indicados nas figuras a seguir, extraídas da Memória de Cálculo da ZIMEC. •

•

Pontos de concentração de tensão – ANÁLISES DO GT

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Pontos de concentração de tensão na solda da viga com o berçosuporte. 3.3.7. Critérios de inspeção 3.3.7.1. Inspeção visual • A inspeção visual é uma técnica subjetiva executada com uso da visão auxiliada ou não por instrumentos ópticos. • A inspeção visual é indispensável como complementação de qualquer exame não destrutivo.

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• A inspeção visual deve ser feita como prescrito na norma Petrobrás N-1597 e o inspetor deverá ser qualificado de acordo com a norma N-1590, com relação à sua acuidade visual (item 4.4) • Indicações acima daquelas descritas nos critérios de aceitação do ensaio de líquido penetrante (ver item 4.2) devem ser reportadas para posterior análise. 3.3.7.2. Líquido penetrante • O líquido penetrante é um exame que permite detectar descontinuidades e defeitos que afloram à superfície. • Este exame deve ser efetuado de acordo com a norma N-1596.

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• No critério de aceitação para Exame de Líquido Penetrante, toda a superfície deve estar isenta de: 1. Indicação linear cuja maior dimensão seja maior do que 2,0 mm. 2. Indicação arredondada cuja maior dimensão seja maior do que 5,0 mm. 3. Quatro ou mais indicações arredondadas, cuja maior dimensão seja maior do que 2,0 mm, separadas de menos do que 2,0 mm (de borda a borda).

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3.3.8. Etapas de execução da inspeção 3.3.8.1. Preparativos • Deve ser lembrado que antes da realização de qualquer serviço, de inspeção ou manutenção, principalmente aqueles realizados dentro de equipamentos, que estes devem ser avaliados do ponto de vista de segurança, por profissional habilitado, de maneira a se avaliar a compatibilidade dos serviços a serem executados com as condições de segurança do equipamento e que dessa maneira sejam definidos as prevenções a serem adotadas, bem como os EPI’s (Equipamentos de Proteção Individual) mais adequados aos profissionais que ali irão trabalhar. • Lembrar que os contrapesos devem estar em posição tal que não favoreçam a movimentação da cabeça, durante a inspeção, bem como deve-se testar o freio do equipamento, antes de realizar a inspeção. O motor elétrico também deverá estar desligado. • Antes do inspetor se dirigir ao equipamento para realizar a inspeção é conveniente que leve consigo as ferramentas que serão necessárias para realizar a inspeção que está prevista com êxito. 3.3.9. Execução da inspeção Conforme N-1597, ressalva para a qualificação do pessoal (item 4.4 da N-1590) referente à acuidade visual. • Verificar os pontos descritos no item 3, bem como qualquer anormalidade, tais como desgaste não usual na pintura nos pontos citados, já que podem indicar uma descontinuidade sob a pintura.

RESERVADO

95

Alta Competência

Principais casos identicados no campo CAM – 40 – API – 160

96

Trinca na cabeça

Detalhe da trinca na cabeça

RESERVADO


97

CAM 14 - Mesmo com "sargento" API - 160

Tentativa de recuperação na Engepetrol, empresa contratada pelo fornecedor para realização de soldas e solução.

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Alta Competência

Serviços de reparo nas cabeças pela Engepetrol

98

Tentativa de mais chapinhas para eliminar as folgas AP-274

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Tentativas de Recuperação com Skanska em Mossoró, outra empresa na jogada para uma nova solução.

Serviços de reparo nas cabeças pela Skanska

99

Mesmo recuperadas pela Skanska, teve trincas

RESERVADO

Alta Competência

100 Detalhe da trinca do serviço da Skanska

Solução: nalização, recuperação no pátio com Weatherford/ ZIMEC.

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101

Detalhe do reforço instalado na cabeça da UB pela Weatherford-Zimec

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Alta Competência

3.4. CASO 03 Correias Goodyear em Unidade de Bombeio ATP - MO/ MI 3.4.1. Introdução • O trabalho relata os problemas e os caminhos utilizados na busca da solução para as constantes quebras de CORREIAS que passaram a ocorrer nas unidades de bombeio do ATP-MO a partir do início de 2009. • O problema tornou-se crônico a partir do momento que passou a provocar inúmeras PARADAS nos poços com consequências para os resultados da Companhia.

102

• Os dados e números deste trabalho se referem em especial à Operação de Produção do CAM. 3.4.2. Pareto de falhas na UB

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3.4.2.1. Principais fatores que influenciam nas falhas • Desalinhamento entre polias; • Sobrecarga; • Tensionamento incorreto; • Presença de corpo estranho nos gornes das polias; • Desgaste das polias. 3.4.2.2.Evoluções gráficas das falhas em correias de UB’s em CAM – 2008/2009.

103

3.4.2.3. Custos associados com as quebras Custos relativos à substituição de correias. Comparativo entre o total de 2008 e a previsão para 2009 com base na média até o mês de março.

RESERVADO

Alta Competência

3.4.2.4. Metodologia da análise de investigação das causas • Análises das quebras no campo;

104

• Controle de cada caso e acompanhamento das substituições; • Compras de correias para comparativo com fabricante; • Instalação das correias para testes nos poços com maior frequência de falhas; • Envolvimento com fornecedor e ENGP; • Visita e inspeção das correias no SOP/ARM; • Suspensão temporária do contrato de correias (Goodyear).

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Amostra de correia danificada

105

Medição da tensão das correias

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Alta Competência

Verificação de desgaste da polia

106

Especificações e perfil de correias

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Especificação e perfil da correia

107

Esquema da estrutura da correia

3.4.3. Histórico das correias para eliminação de perdas no OP-CAM 18/03/2009: Compra do 1º lote de correias GATES diretamente em Mossoró. Foram instaladas em 5 poços para teste . Os poços continuam operando normalmente; 18/04/09: Recebidas novas correias da ABECOM/Goodyear após reunião em 02/04/09 e instaladas em 34 poços parados – 54 reincidências; 30/05/2009: Compra imediata do 2º Lote de correias GATES e instaladas em 10 poços parados, que continuam operando normalmente;

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Alta Competência

06/06/2009: Chegada do 3º lote de correias GATES instaladas. Em 40 poços que continuam operando normalmente; As fotos a seguir ilustram danos verificados nas correias.

108

Correias danificadas vindas do campo

Correias danificadas

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Detalhe de correia danificada

109

Vários casos apresentados: CAM – 239 – 26/02/09 – Lufkin – 114

Polia somente com uma correia

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Alta Competência

CAM – 419 – 26/02/09 - LS – 228

110

Correia quebrada

REP – 13 – C240 ZIMEC 160

Correia desgastada

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PTS 04 C-300 LS 228

111

Correia desgastada

Na foto a seguir correias novas a serem utilizadas.

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Alta Competência

AP – 142 – 18/05 – Vulcan – 228Reincidente

112

Correia trincada

Perdas de Produção

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3.4.4. Solução Evolução gráfica das falhas em correias de UB’s em CAM – 2009.

Após instalação de novas correias com outro fabricante, constatamos uma tendência de retorno aos patamares de falhas referentes aos meses anteriores. Sendo assim deveremos manter a suspensão do contrato até nova avaliação conjunta com a Petrobras. Conclusão e recomendações para melhoria contínua • Utilização de ferramentas adequadas para alinhamento e tensionamento; • Substituição de polias desgastadas; • Utilização de polias com a mesma quantidade de canais “Gornes” do redutor: (UB´s Maiores); • Melhoria no sistema de ajuste do motor elétrico para um melhor tensionamento do padrão das correias.

RESERVADO

113

Alta Competência

3.5. CASO 04 Quebra de mancal central nas UB ZIMEC 3.5.1. Objetivo Este estudo tem por finalidade mostrar alguns sintomas das quebras apresentados em vários rolamentos dos mancais centrais das UB´s do fabricantes Zimec. Os principais problemas identificados foram detectados a partir das inspeções realizadas nas manutenções preventivas de campo. Mostraremos parte do Laudo apresentado pela UFRN Data de Emissão do Laudo: 26-02-2008

114

• Este material retrata as possíveis causas de falhas encontradas nas quebras dos rolamentos dos mancais centrais das Unidade de Bombeio do fabricante ZIMEC. • Para poder evidenciar possíveis causas das falhas, as seguintes etapas foram cumpridas: 1. Parte do Laudo da UFRN • Erro de alinhamento devido ao desvio de planeza da base de apoio da caixa e do desvio de paralelismo do eixo geométrico do furo desta em relação à base da caixa do mancal. Na largura do rolamento mediu-se ~ 0,18/50 mm/mm. Todas as caixas dos mancais apresentaram instabilidade quando colocadas sobre a mesa de referência.

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Mancal central

• As caixas vericadas no SENAI na cidade de Mossoró também apresentaram os mesmos sintomas da UFRN, sendo evidenciado pelo próprio fabricante. • Na verificação, foi detectado “pé manco”, dos mancais levados para bancada (mesa) de nivelamento.

Detalhe do pé do mancal

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115

Alta Competência

2. Análises Metrológicas A figura se refere ao ensaio de deformação do anel interno e da medição da folga radial de um rolamento usado, e a figura 5 em um rolamento novo.

116

Ensaio de deformação devido ao aperto

Verificação da folga radial do rolamento, cujo valor obtido foi fora do padrão.

Verificação da folga radial

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• As figuras mostram as superfícies dos roletes, as superfícies interna e externa dos anéis externos dos rolamentos e em particular do anel interno do rolamento do mancal 27T. Análise visual da superfície dos roletes.

117

RESERVADO

Alta Competência

Análise visual da superfície dos roletes.

118

RESERVADO


Análise visual da superfície interna do anel externo.

119

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Alta Competência

Análise visual da superfície externa do anel externo.

120

Análise visual da superfície externa do anel externo.

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Análise visual da superfície externa do anel interno

121 Análise visual da superfície interna da carcaça. 3.5.2. Registros de campo • Vários casos foram identificados com a quebra de rolamentos ao longo de mais de 3 anos. O trabalho se deu pelo grau contínuo de quebra continuamente nas UB´s do fabricante Zimec, repercutindo no perigo de uma queda da viga principal ou de outro componente, e que poderia vir a cair como por consequência da quebra dos rolamentos; • Mostraremos agora os principais registros identificados pelo campo, onde os mancais foram desmontados na presença do fabricante, na busca de uma solução definitiva.

RESERVADO

Alta Competência

• A desmontagem do mancal central foi realizada na oficina com o pessoal da Weatherford de Mossoró.

122

Nível elevado de limalha encontrado nos mancais

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Os níveis de limalha encontrados são elevados. Neste mancal foi detectada uma limalha de aproximadamente 20mm na abertura, ou seja, parte do rolamento ficou danificado. Também foram detectadas várias folgas nas “porcas” da bucha. As porcas foram soltas, utilizando-se apenas um macete de borracha, pois estavam sem o aperto necessário.

Desmontagem do mancal

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123

Alta Competência

Todos os parafusos da tampa, da parte de dentro do mancal, se encontravam quebrados. Obs: Tudo indica que foi pelo esforço submetido do trabalho dos rolamentos em cima de 01 uma lasca fragmentada, conforme imagem a seguir.

124

Parafuso da tampa do mancal quebrado

Vários rolamentos importados foram identificados na desmontagem dos mancais quebrados na oficina.

Rolamento (ADI) de fabricação chinesa

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As imagens que se seguem ilustram quebras bruscas dos roletes.

125

Roletes quebrados

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Alta Competência

Registros de quebra total

3.5.3. Desvio de inclinação

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Erro de alinhamento devido ao desvio de planeza da base de apoio da caixa e do desvio de paralelismo do eixo geométrico do furo desta em relação à base da caixa do mancal. Na largura do rolamento mediuse ~ 0,18/50 mm/mm. Todas as caixas dos mancais apresentaram instabilidade quando colocadas sobre a mesa de referência.

RESERVADO


3.5.3.1. Solução definitiva • Mesmo com a proposta do fabricante de realizar o alinhamento com o gabarito fornecido, ainda continuamos em observação pelo campo, analisando as quebras que os mancais vêm apresentando;

127

• A solução definitiva ainda continua em estudo por parte dos técnicos da Petrobras em parceria com o próprio fabricante.

3.6. CASO 05 Análise da falha ocorrida em unidade de bombeio mecânico do fabricante LS PETROCHEM no poço FAL-64 do ATP-NC

3.6.1. Objetivo Analisar as causas básicas e propor medidas corretivas e preventivas relativas ao incidente ocorrido na Unidade de Bombeio API 912 LSPETROCHEM, que teve queda da viga principal da UB (Unidade de bombeio) sobre a cabeça do poço FAL-64.

RESERVADO

Alta Competência

3.6.2. Composição do grupo de trabalho Coordenador - Wagner Mundy Valverde Filho Engenheiro de Equipamentos Pleno – UN-ES/ENGP/EMI Membros Paulo Rogério Tavares da Silva Engenheiro de Equipamentos Pleno – UN-ES/ENGP/EMI Valto Macedo Araújo Técnico de Operação Pleno – UN-ES/ATP-NC/OP-FAL

128 Gustavo Vinicius Lourenço Moisés Engenheiro de Petróleo Pleno - E&P-ENGP/TPP/EE Colaboradores Alexsandro Sanqueta Pandolfi Engenheiro de Equipamentos Júnior – UN-ES/ATP-NC/MI Luciano André Piana Engenheiro de Equipamentos Pleno – CENPES/PDP/TMEC

RESERVADO


3.6.3. Metodologia de análise IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA OBSERVAÇÃO DO LOCAL LEVANTAMENTO E ANÁLISE DE DADOS METODOLOGIA DE ANÁLISE

ANÁLISE DE CAUSA ‐ EFEITO SELEÇÃO DAS HIPÓTESES MAIS PROVÁVEIS AÇÕES DE BLOQUEIO DAS CAUSAS

No dia 20/03/2009, seis dias após o acidente, foi constituído Grupo de Trabalho através do DIP UN-ES 113/2009 para investigar as causas do acidente com a UB instalada no poço FAL-64. Neste mesmo dia, foi realizada reunião entre o Coordenador e o grupo de trabalho para analisar as evidências disponíveis através de Alerta Técnico comunicando o acidente, registros fotográficos realizados logo após o acidente e dados sobre o histórico do acidente. No dia 24/03/2009, o GT participou parcialmente da reunião formada pelo ATP-NC para estudo de análise de risco referente aos equipamentos da LS-PETROCHEM de forma abrangente, para troca de informações entre os dois Grupos. Inicialmente não foi recomendada ao GT a visitação ao local do acidente devido à greve dos funcionários da Petrobras ocorrida naquela semana. Analisaram-se nesta ocasião as fraturas dos parafusos que estavam na oficina do SOP/OM. Dois desses parafusos foram imediatamente remetidos ao CENPES/PDP/ TMEC para análises do material. No dia 26/03/2009, o Coordenador participou de uma reunião em Natal-RN na base da UN-RNCE para atualização de informações sobre novas ocorrências de incidentes com equipamentos da LSPETROCHEM e para tratar a respeito das pendências deste Fornecedor com a Petrobras.

RESERVADO

129

Alta Competência

Na semana seguinte, o GT realizou uma visita ao local do acidente para investigação e registro das evidências disponíveis. Também foi realizada uma série de entrevistas com vários setores que atuam direta ou indiretamente com as unidades de bombeio. De posse de todas as informações coletadas, o GT organizou discussões em torno de todas as hipóteses levantadas. 3.6.4. Identificação do problema

130

O incidente ocorreu no dia 14 de março de 2009 no poço FAL-64, aproximadamente às 17 horas 45 minutos, no campo de Fazenda Alegre. Na ocasião, ocorreu a quebra dos parafusos do mancal equalizador. Com isso, o conjunto cabeça-viga rompeu o suporte do mancal central, tombando para frente. A queda da viga provocou a ruptura da válvula do anular da cabeça de produção e da linha de surgência. Como resultado, ocorreu um vazamento de óleo. Porém, não houve danos a pessoas. 3.6.5. Observação do local Com o acidente, houve pulverização de óleo no local, cujo vazamento foi controlado imediatamente pela OP-FAL. Após o vazamento, foi realizada a limpeza da área, para se evitar a propagação de danos ao meio ambiente. O conjunto cabeça-viga encontrava-se separado, sendo que, a cabeça estava entre as pernas frontais do tripé e a viga principal estava tombada ao lado da cabeça do poço, danificando a linha de surgência de 3” e do anular de 2”, com imediato vazamento. A viga equalizadora, ainda conectada às bielas, encontrava-se tombada sobre o skid, localizado na parte posterior, danificando o mesmo. A viga também afetou o motor elétrico, que foi arrancado de sua base. Também houve danos aos atracadores, os quais também encontravam-se retorcidos. A proteção das polias estava totalmente retorcida e as correias rompidas.

RESERVADO


Na área, verificou-se que os parafusos da viga equalizadora estavam rompidos na cabeça dos mesmos, sendo que um dos furos de encaixe dos parafusos na viga equalizadora encontrava-se abaulado.

131

Vista da cabeça do poço FAL-64

RESERVADO

Alta Competência

Observar viga equalizadora virada ao contrário e cabeça tombada na base do tripé.

132

Vista lateral, onde pode ser verificado o tombamento da biela sobre a base da UB

Vista posterior, onde pode ser observado o motor elétrico arrancado de sua base e a base do mancal equalizador de onde os parafusos foram arrancados

RESERVADO


Vista posterior, onde pode ser observado o protetor de correias totalmente retorcido

Vista da cabeça do poço, onde pode ser observada a haste polida totalmente empenada em razão do tombamento da viga equalizadora

RESERVADO

133

Alta Competência

3.6.6. Levantamento e análise de dados 3.6.6.1. Ciclo de instalação de uma UB NA UN-ES Esta etapa inicia-se com o recebimento das unidades de bombeio na BASE-61, onde o setor de Suprimentos as recebe e as encaminha para a Oficina de Manutenção. A Oficina de Manutenção armazena as unidades de bombeio em área próxima ao parque de tubos, onde elas ficam aguardando requisição para envio ao campo. Após solicitação das OP (FAL, NORTE e SUL), tais unidades são transportadas até os poços onde são instaladas.

134

Ao serem entregues nos poços, as unidades de bombeio ficam aguardando a programação entre a OP – Operação – e a MI – Manutenção e Inspeção de campo – para que sejam instaladas nos poços aos quais foram destinadas. Com base na referida programação, a MI realiza a instalação da unidade de bombeio, providenciando todas as facilidades (linhas articuladas, válvulas, cabresto etc.) para a sua montagem final. No momento e após a instalação da unidade de bombeio, a equipe da MI realiza o alinhamento, balanceamento, lubricação e ajustes do equipamento, deixando-o apto a operar. 3.6.6.2. Dados técnicos da Unidade de Bombeio do poço FAL-64 Fabricante: LS-PETROCHEM Modelo: C912-305-192 Data de fabricação: abril de 2006 Número de série: S91206-25 Número SAP: 515589

RESERVADO


Local de instalação: poço FAL-64 Local de instalação SAP: 00055230.SUPSUB.UB 3.6.6.3. Histórico de manutenções da UB do poço FAL-64 Data de Referência 20/12/2007 13/01/2008 20/01/2008 27/01/2008 29/01/2008 14/02/2008 16/02/2008 21/02/2008 09/04/2008 11/04/2008 11/04/2008 20/04/2008 25/04/2008 26/04/2008 30/04/2008 28/06/2008 07/07/2008 13/08/2008 28/08/2008 04/09/2008 05/09/2008 08/09/2008 14/09/2008 06/10/2008 09/10/2008 09/10/2008 02/12/2008 02/12/2008 09/12/2008 09/12/2008 14/01/2009 27/01/2009 29/01/2009 11/02/2009 16/02/2009 20/02/2009 16/03/2009

Nota 2015051

2049011 2080540 2080536 1444431 2335455 2188343 2188419 2211496 2213956 2220750

2444120 2459001 2464442 2477137 2538365 2528910

2662977 2645278 2757407 2761129 2790633 2809774 2855130

Ordem de Serviço

Texto breve

CenTrab respon.

2003549310 2003657119 2003581161 2003581162 2003722622 2003797808 2003775747 2002795854 2004264350 2004012017 2004012021 2003942986 2004028313 2004023413 2004430616 2003723106 2004225647 2004358973 2004463613 2004501846 2004473576 2004503909 2004524561 2004630340 2004617449 2004525606 2004708103 2004708104 2004818666 2004740529 2004798744 2004970820 2004978739 2005032310 2004977616 2005066397 2005133848

Prev Unidade de Bombeio (UB) -FAL-64 Retirada viga Ub do FAL-64 Prev Motor elétrico - FAL-64 Prev Transformador de tensão - FAL-64 Correias UB do FAL-64 Adequar poço FAL-64 para vapor Adequar poço FAL-64 para entrada SPT EFAL - Inspeção Geral P-3655.0055 FAL-64 Ruído mancal propulsor da UB do FAL-64 Substituição Motor UB do FAL-64 Montar viga da UB do FAL-64 Prev Motor elétrico - FAL-64 Balanceamento da UB do FAL-64 FAL-64 - Configuar inversor FAL-64: Instalar clamps na UB Prev Unidade de Bombeio (UB) -FAL-64 Prev Motor elétrico - FAL-64 Prev 60 dias Unidade Bombeio (UB) FAL-64 FAL-64: Ruído redutor/mancal propulsor FAL-64: Sustituição Célula de Carga Prev Motor elétrico - FAL-64 FAL-64: Balanceamento da Unidade Bombeio FAL-64: Ajustes correias transmissão UB Ventilador inversor frequência FAL-64 Instalar Aterramento/Para-Raio Tq FAL-64 Prev 60 dias Unidade Bombeio (UB) FAL-64 Prev Motor elétrico - FAL-64 Prev Transformador de tensão - FAL-64 Configurar painel inversor do FAL-64 Prev 60 dias Unidade Bombeio (UB) FAL-64 FAL-64: Preventiva UB LS Pretochen DIX aberto por pressão alta do FAL-64 FAL-64: Aperto nos atracadores da UB FAL-64: Alinhamento da UB do poço Prev Motor elétrico - FAL-64 FAL-64 Inversor apresentando erro E06 DESCONECTAR MOTOR DE FAL-64

030MEC05 030MEC04 030ELE04 030ELE04 030MEC04 030MEC04 030MEC04 010PLC02 030MEC04 030MEC02 030MEC02 030ELE04 030MEC04 030ELE04 030MEC04 030MEC05 030ELE04 030MEC05 030MEC04 030MEC04 030ELE04 030MEC04 030MEC04 030ELE04 030ELE04 030MEC05 030ELE04 030ELE04 030ELE04 030MEC05 030MEC05 030ELE04 030MEC04 030MEC04 030ELE04 030ELE04 030ELE04

Equipamento 515589 515589 230474 230475 515589 515589 515589 516489 515589 515589 515589 230474 515589 230510 515589 515589 230474 515589 515589 515589 230474 515589 515589 230510 515589 230474 230475 230510 515589 775662

775662 230474 230510 230474

RESERVADO

135

Alta Competência

Pelo histórico dos últimos meses, as preventivas encontravam-se em dia. O histórico levantado é referente somente as atividades de mecânica e de elétrica, as quais poderiam estar relacionadas a um evento de falha do equipamento. 3.6.6.4. Sequência de eventos da falha da UB do poço FAL-64

136

Segundo as fotos e evidências encontradas no local do acidente, a hipótese mais provável é a de que tenha havido inicialmente a falha dos parafusos de fixação do mancal equalizador à viga equalizadora, levando o conjunto cabeça-viga a ficar em balanço, livre na extremidade da viga equalizadora. Porém, a extremidade oposta ficou sujeita ao carregamento imposto pela coluna de haste. Este carregamento impulsionou o conjunto cabeça-viga de forma abrupta, em movimento pendular, para a parte frontal do equipamento. O conjunto cabeça-viga se separou após a viga principal se chocar contra o reforço das pernas frontais do tripé, fazendo com que a bengala de fixação da cabeça se rompesse e a mesma se projetasse entre as pernas frontais do tripé. Com este impacto, ocorreu a ruptura da carcaça do mancal central. Então, a viga acabou por se projetar por cima da cabeça do poço, empenando a haste polida. Em seguida, a viga tombou ao lado da árvore de natal, atingindo as facilidades (tubulações, válvulas etc.) que se encontravam instaladas no poço. Como consequência da queda da viga principal, a linha de surgência rompeu-se após a válvula de bloqueio. Porém, a válvula do anular foi expulsa junto com a tubulação, dificultando o controle do vazamento de vapor. O vazamento de vapor extinguiu-se após aproximadamente 03 horas, permitindo assim a instalação de um niple com válvula para controle do sistema.

RESERVADO


137 Gravura retirada do relatório de Estudo de Análises de Riscos em UB da LS PETROCHEM

3.6.6.5. Análise da superfície de fratura dos parafusos Foram observadas as superfícies de fratura dos oito parafusos de ligação do mancal equalizador com a viga equalizadora, conforme imagens a seguir. Observou-se que todos os parafusos fraturaram em uma seção transversal dos mesmos, a partir do vértice formado entre a superfície inferior da cabeça e o corpo liso dos parafusos. Em todos os parafusos foram observadas evidências de propagação por fadiga, sendo mais pronunciadas nos parafusos 6, 7, 8, 10, 11 e 13. Nos parafusos 8, 10 e 11, observou-se de forma mais pronunciada uma morfologia característica de trinca por fadiga na presença de um concentrador de tensões agudo, conforme ilustrado no “quadro comparativo mostrando morfologias características de fraturas em componentes cilíndricos com propagação por fadiga na presença de diversos graus de concentração de tensões e sob duas magnitudes de tensões”. Este quadro comparativo é baseado na experiência adquirida com o desenvolvimento da fractografia e é difundido

RESERVADO

Alta Competência

em muitos livros especializados na área de fratura dos materiais metálicos. O quadro comparativo mostra morfologias características de fraturas em componentes cilíndricos com propagação por fadiga sem concentrador de tensão (coluna da direita), na presença de concentrador de tensões brando em toda a circunferência (coluna do meio) e na presença de concentrador de tensões severo em toda a circunferência (coluna da direita). As ilustrações da primeira linha referem-se a fraturas sob baixa tensão nominal enquanto a segunda refere-se a fraturas com alta tensão nominal. Tomando-se por base este quadro, é possível se caracterizar os parafusos rompidos da UB de FAL-64 da seguinte forma: • Parafusos 3, 4 e 6: baixa tensão nominal e moderada concentração de tensões;

138

• Parafusos 5, 7 e 8: alta tensão nominal e severa concentração de tensões; • Parafusos 9 e 10: alta tensão nominal e moderada concentração de tensões.

Superfície de fratura do parafuso 1 mostrando morfologia característica de propagação de trinca por fadiga em toda a superfície

RESERVADO


Superfície de fratura do parafuso 2 mostrando morfologia característica de propagação de trinca por fadiga em toda a superfície

Superfície de fratura do parafuso 3 mostrando morfologia característica de propagação de trinca por fadiga na parte superior direita da superfície e fratura frágil final no restante da mesma

RESERVADO

139

Alta Competência

140

Superfície de fratura do parafuso 4 mostrando fratura lisa com algumas evidências de marcas de praia, características de propagação de trinca por fadiga.

Superfície de fratura do parafuso 5 mostrando morfologia característica de propagação de trinca por fadiga na metade direita da superfície e fratura frágil final no restante da mesma.

RESERVADO


Superfície de fratura do parafuso 6 mostrando morfologia característica de propagação de trinca por fadiga na metade inferior da superfície e fratura frágil final no restante da mesma.

Superfície de fratura do parafuso 7 mostrando fratura lisa na metade inferior, podendo indicar propagação por fadiga neste ponto, e fratura frágil final no restante da mesma.

RESERVADO

141

Alta Competência

142

Superfície de fratura do parafuso 8 mostrando fratura lisa na metade inferior direita, podendo indicar propagação por fadiga neste ponto, e fratura frágil final no restante da mesma.

Quadro comparativo mostrando morfologias características de fraturas em componentes cilíndricos com propagação por fadiga na presença de diversos graus de concentração de tensões e sob duas magnitudes de tensões

RESERVADO


3.6.6.6. Análise de causa-efeito

143 Árvore de falhas

3.6.6.7. Hipótese de processo de fabricação do parafuso As constatações relatadas na seção anterior sugerem que durante a fase de fabricação dos parafusos não foi observado um raio de concordância mínimo, ou um acabamento de qualidade, exigidos para evitar concentração de tensões na região da cabeça. Para verificação do processo de fabricação dos parafusos foi realizada uma inspeção visual em um parafuso novo do fabricante LSPETROCHEM com as mesmas características e fabricação observadas nos da UB instalada no poço FAL-64. Este parafuso foi retirado da embalagem da unidade com número de série S64007-138. Na figura seguinte, observa-se uma vista geral do parafuso com porca e contraporca.

RESERVADO

Alta Competência

144

Parafuso novo do fabricante LS-PETROCHEM, N/S: S64007-138.

A próxima figura mostra a vista superior da cabeça do parafuso, a qual possui acabamento usinado e não traz qualquer informação sobre a classe de resistência do mesmo.

Cabeça de parafuso novo do fabricante LS-PETROCHEM sem qualquer marcação (N/S: S64007-138).

RESERVADO


A figura seguinte mostra uma vista com maior ampliação da região de concordância entre a superfície inferior da cabeça e o corpo cilíndrico, que apresenta marcas relativamente profundas de usinagem nesta região, evidenciando que há problemas na execução de usinagem dos parafusos deste fabricante. Nesta região deveria existir, além de um raio de adoçamento adequado, um acabamento de qualidade tal que não promovesse a iniciação de defeitos nesta região. Foi estimado, através de medição direta para os parafusos fraturados, que este raio é menor que 0,7 mm, enquanto que a Norma ANSI B18.2.1 prevê que este raio seja confeccionado com dimensões entre 0,76 mm (0,03”) e 2,29 mm (0,09”).para um parafuso com cabeça hexagonal de diâmetro nominal de 1 3/8”.

145

Região da concordância entre superfície inferior da cabeça e corpo cilíndrico de parafuso novo do fabricante LS-PETROCHEM. , (S64007-138)

No projeto do componente mecânico, além de considerar as dimensões e tolerâncias de raios de adoçamento previstas em normas reconhecidas, deve-se avaliar a influência dessa dimensão sobre o desempenho do equipamento. Uma das formas de se realizar esta avaliação é através da estimativa do fator de concentrações de tensões, Kt, cujo gráfico da figura adiante ilustra como este parâmetro pode ser estimado. Para o raio máximo determinado pela Norma B18.2.1, o Kt seria de aproximadamente 2,3, significando que as tensões de tração sofridas pelo parafuso seriam amplificadas localmente em 2,3 vezes à nominal. Para o raio mínimo, o Kt extrapolaria os limites do gráfico ficando possivelmente acima do valor 3.

RESERVADO

Alta Competência

Superfície inferior da cabeça

146

Fatores de concentração de tensões para o raio de concordância entre uma redução de espessura de um cilindro sob esforço de tração (Peterson).

Como exemplo, avaliou-se visualmente um parafuso de outro fabricante tradicional de UB para averiguar-se a qualidade do mesmo. Verificou-se, pelas duas figuras seguintes que o parafuso tem a cabeça forjada com a designação do fabricante e a marcação da classe de resistência mecânica segundo a Norma SAE J429. Devido ao processo de fabricação da cabeça por forjamento, a superfície do componente compreendida entre a parte inferior da cabeça e o corpo do parafuso é lisa, sem qualquer marca de usinagem. Além disso, é visível um raio de concordância mais generoso nesta região.

Vista geral de um parafuso de fixação do mancal equalizador de fabricante de outra marca.

RESERVADO


Vista superior da cabeça de um parafuso de fixação do mancal equalizador de fabricante de outra marca.

147

3.6.6.8. Hipótese de classe de resistência inadequada Para averiguar a possibilidade de que os parafusos tenham sido fabricados com classe de resistência mecânica diferente do especificado no projeto, foram realizados ensaios de dureza, análise metalográfica e análise química nos materiais de dois conjuntos de parafusos e porcas de fixação do mancal equalizador para estimativa das propriedades mecânicas dos mesmos. a) Análise química Os resultados da composição química realizada pelo método de emissão óptica é dado na tabela seguinte.

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Alta Competência

Composição química dos parafusos e porcas Composição Química (%)

148

C (%)

Si (%)

Mn (%)

P (%)

Ni (%)

Cu (%)

Cr (%)

Mo (%)

Material provável

Parafuso 6

0,282

0,23

0,5

0,02

-

-

0,838

0,17

AISI 4130

Porca

0,36

0,24

0,38

0,011

0,03

0,08

0,79

0,14

AISI 4140

Contra-porca

0,44

0,28

0,59

0,017

0,05

0,18

0,04

0,013

AISI 1045

Parafuso 4

0,328

0,25

0,52

0,02

-

-

0,9

0,16

AISI 4130

Porca

0,39

0,24

0,39

-

0,031

0,08

0,79

0,15

AISI 4140

Contra-porca

0,45

0,28

0,06

0,013

0,05

0,18

0,035

0,01

AISI 1045

O aço AISI 4130, estimado como mais provável, segundo a composição química, é considerado de qualidade superior ao material especificado pela Norma ISO 898-1. b) Ensaio de dureza Foi realizado ensaio de dureza nos parafusos e porcas na escala Rockwell C, pois a especificação de dureza mínima para a classe 8.8 está dentro desta escala. Porém, os resultados para todos os parafusos e porcas testados apresentaram valores de dureza em torno de 10 HRC. Como este valor encontra-se fora do limite inferior da escala Rockwell C estima-se, através de conversão, que o valor de 10 HRC pode corresponder a um valor de dureza válido entre 180 e 200 HB (dureza na escala Brinell). A partir destes valores de dureza Brinell, estima-se que a resistência à tração do material dos parafusos encontra-se entre 90 ksi e 100 ksi, ou 620 MPa e 690 MPa. Esta faixa de resistência mecânica é inferior ao especicado de 830 MPa pela Norma ISO 898-1. Com o valor máximo de resistência estimado de 690 MPa e dureza de 200 HB, poderia qualificar-se o material dos parafusos como sendo de classe 6.8.

RESERVADO


c) Análise Metalográfica A figura a seguir mostra uma macrografia da seção longitudinal do parafuso 6 em um canto próximo à superfície do corpo cilíndrico (lado direito) e à superfície de fratura (parte superior). Esta foto revela através do direcionamento das linhas de textura que a cabeça do parafuso foi forjada. Observa-se que a usinagem de acabamento (linha à direita) realizada após o forjamento é irregular. irregular.

149

Macrografia da seção longitudinal do parafuso 6 em um canto próximo à superfície do corpo cilíndrico (lado direito) e à superfície de fratura (parte superior).

A figura adiante mostra a micrografia da seção longitudinal do parafuso em uma região longe da superfície de fratura, aproximadamente 10 mm, a qual é constituída por ferrita e perlita.

RESERVADO

Alta Competência

150

Micrografia da seção longitudinal do parafuso em uma região longe da superfície de fratura, aproximadamente 10 mm. Microestrutura constituída por ferrita (áreas claras) e perlita (áreas escuras). Ataque: Nital 2%

Já a próxima figura mostra a micrografia da seção longitudinal do parafuso em uma região próxima à superfície de fratura, mostrando uma microestrutura constituída por ferrita de placas paralelas e perlita. Estas microestruturas são características de material normalizado, sem tratamento térmico de têmpera e revenido, conforme exigido para a classe de resistência 8.8. Segundo a Norma ISO 898-1, como não se encontrou martensita revenida na microestrutura dos parafusos, poderiam qualificar-se os mesmos na classe 6.8 ou menor.

RESERVADO


Micrografia da seção longitudinal do parafuso em uma região próximo à superfície de fratura, mostrando uma microestrutura constituída por ferrita de placas paralelas (áreas claras) e perlita (áreas escuras). Ataque: Nital 2%

c) Análise dos Resultados Pelos resultados gerais dos ensaios, conclui-se que os parafusos poderiam ser qualificados na classe de resistência mecânica 6.8, ou seja, estão em uma classe abaixo da recomendada pelo fabricante que é de 8.8. 3.6.6.9. Hipótese de projeto inadequado Para verificar a hipótese de ruptura dos parafusos devido ao subdimensionamento dos mesmos, realizou-se uma análise simplificada, considerando as informações fornecidas pelo catálogo do fabricante e por normas referentes a parafusos. Para o modelo C-912 D-305-192, desenvolveu-se o raciocínio abaixo. Segundo dados do catálogo do fabricante LS-PETROCHEM: LS-PETROCHEM:

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151

Alta Competência

a- Capacidade de carga máxima da haste polida = 30.500 lbs b- Dimensão A (comprimento relativo à distância do mancal central à cabeça) = 209,9” c- Dimensão C (comprimento relativo à distância do mancal central ao mancal equalizador) = 120,1” Razão entre as distâncias = DA = 1,748 DC Força máxima aplicada ao mancal equalizador: fmáx = 1,748x30500 = 53.314lbf

152

Segundo o item 7.3.1.2 da NBR 8800, a área resistente à solicitação por tração para um parafuso de 1 3/8” = 745 mm 2. Logo, a força máxima aplicada a cada um dos oito parafusos de fixação do mancal equalizador será: fmáx = 53.314/8 x 6.664,25lbf = 53.314lbf = 29.642.95N Então, a tensão no parafuso será: Segundo a NBR 8855, o limite de resistência à tração para um parafuso de classe 8.8 é de 830 MPa. Logo, a tensão aplicada em cada parafuso está bem abaixo da capacidade nominal do parafuso, isto é, . Percebe-se que o fator de 20 vezes é inferior ao fator de segurança aplicado a parafusos sob carregamento cíclico parcialmente reverso (FS entre 3 e 5). Portanto, os parafusos possuem a dimensão adequada para a carga aplicada.

RESERVADO


3.6.6.10. Hipótese de torque inadequado No procedimento da empresa contratada, responsável pela execução das manutenções corretivas e preventivas das unidades de bombeio da UN-ES, conforme pode ser visto na observação abaixo, não existe valor recomendado para o torque dos parafusos, inclusive para aqueles utilizados nos mancais equalizadores. Também não há ferramenta de aplicação de torque disponível (torquímetro) para as equipes de manutenção. Por isto, o torque é aplicado com marreta e chave de impacto. Observação: seguem abaixo os itens do procedimento da contratada que tratam a respeito do assunto: 7.2.9.5 – “Inspecionar e apertar os parafusos de xação da chapamola na viga equalizadora. Substituir ou recolocar os parafusos quebrados ou faltando”. 7.2.9.6 – “Inspecionar os parafusos de xação dos contrapesos na manivela e substituir os parafusos que estiverem quebrados ou empenados. Apertar os parafusos folgados”. Um fator preponderante quanto ao valor de pré-carga no torqueamento é aquele relativo a sua influência na amplitude de tensões cíclicas a que os parafusos são submetidos. Ou seja, uma pré-carga insuficiente provoca um afrouxamento na junta e, como consequência, transfere uma grande parcela da amplitude de tensões aplicadas à junta para o parafuso. É importante ressaltar que a amplitude de tensões cíclicas ( Δσ) é diretamente proporcional à amplitude do fator de intensidade de tensões ( ΔK), um parâmetro considerado na Mecânica da Fratura como força motriz para a nucleação e propagação de trinca por fadiga. 3.6.6.11. Hipótese de aprisionamento da haste no poço devido a defeitos na mesma Não existe um controle ou registro da quantidade de hastes danificadas nos poços. Por isto, não é conhecida a estatística de aprisionamento de haste no poço devido a empenos de haste, por exemplo.

RESERVADO

153

Alta Competência

Observação - Na intervenção da SPT (sonda de limpeza de poços) foi verificado que não houve aprisionamento das hastes. 3.6.6.12. Hipótese de aprisionamento da haste devido a causas não relacionadas com a qualidade da mesma Independentemente do estado da haste, alguns eventos podem causar o aprisionamento de hastes no poço, tais como: contato com areia, comunicação entre poços etc. Observação - Na intervenção da SPT (sonda de limpeza de poços) foi verificado que não houve aprisionamento das hastes.

3.7. Seleção da hipótese mais provável 154

Fluxograma de seleção das hipóteses de causas mais prováveis

3.7.1. Hipóteses mais prováveis •

Parafusos inadequados para a função

A qualidade do parafuso não atende à especificação do projeto •

Torque inadequado

Não utilização de torquímetro

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3.7.2. Causas básicas • Processo inadequado de fabricação dos parafusos Parafusos com geometria irregular, acabamento superficial de baixa qualidade e sem tratamento térmico adequado. • Classe de resistência dos parafusos inadequada Parafusos com propriedades mecânicas inferiores às exigidas pelo projeto. • Montagem/Manutenção inadequada O procedimento de manutenção da empresa contratada não contempla o valor do torque recomendado pelo manual do fabricante, conforme a classe do parafuso.

3.8. Ações de bloqueio das causas Recomendações a) Inserir no procedimento de manutenção o valor do torque recomendado pelo fabricante conforme a classe de resistência e dimensões do parafuso. b) Utilizar torquímetro nas operações de aperto/reaperto de parafusos nos mancais das unidades de bombeio. c) Adquirir parafusos com cabeça sextavada forjada, padronizados segundo as normas reconhecidas, em conformidade com a classe de resistência exigida no projeto. d) Garantir o controle de qualidade no recebimento das unidades de bombeio na Oficina de Manutenção da BASE-61, através da verificação das dimensões e da geometria do parafuso e do alinhamento entre os furos de encaixe dos parafusos nos mancais.

RESERVADO

155

Alta Competência

A classe dos parafusos que deve estar estampada na cabeça dos mesmos. O acabamento superficial dos parafusos e o estado das roscas devem estar conforme o manual do fabricante. Em caso de ausência de alguma destas informações, devem-se solicitá-las ao fabricante. e) Verificar se todos os parafusos dos mancais de todas as unidades de bombeio da LS Petrochem possuem marcação/identificação na cabeça dos mesmos. Caso não possuam, proceder conforme item (c). f) Após o reaperto dos parafusos, pintar as porcas com tinta do tipo lacre para monitorar possíveis folgas que possam ocorrer após a montagem/manutenção corretiva/preventiva. Ou realizar marcação, com marcador industrial, sobre o conjunto parafuso-contra-porca para verificar o deslocamento relativo entre os mesmos, conforme desenho abaixo, e reaperto para ajuste de possíveis folgas.

156

Esquema de marcação de conjunto parafuso-contra-porca para controle/ajuste de folga entre os mesmos.

3.9. Conclusões Os parafusos de fixação do mancal equalizador fraturaram causando o acidente no poço FAL-64 devido ao seguinte conjunto de fatores: Houve geração de grande concentração de tensões localizadas em razão do processo de acabamento por usinagem na fabricação dos parafusos deixarem marcas de usinagem no raio de concordância, além deste ter uma dimensão incompatível com as normas aplicáveis. •

RESERVADO


Os parafusos apresentaram propriedades mecânicas inferiores às especificadas pelo projeto do fabricante, ou seja, não atingiram a classe de resistência 8.8, devido a não sofreram tratamento térmico de têmpera e revenido. •

Não se pode garantir que, na montagem das unidades de bombeio, os parafusos tenham recebido o torque correspondente ao recomendado para as dimensões e classe de resistência dos mesmos. Por isto, houve um afrouxamento e, consequentemente, um aumento na amplitude de tensões cíclicas nos parafusos. •

3.10. Observações finais a- Não existe processo de inspeção de recebimento de unidades de bombeio, tanto na BASE 61 como no campo. b- Não existe pré-montagem de unidades de bombeio na BASE-61. c- Foi vericado que as rupturas de hastes polidas não têm sido comunicadas para registro e investigação das causas de suas falhas pela Manutenção e Inspeção – MI. d- Existe deficiência na reposição de sobressalentes deste fabricante e também há grande dificuldade de intercâmbio entre os componentes destas unidades de bombeio devido à falta de padronização no dimensional dos componentes do fabricante.

3.11. Pontos de melhoria a- Realizar inspeção de recebimento das unidades de bombeio no campo na BASE 61 e no campo. b- Executar pré-montagem de unidades de bombeio na BASE-61, visando a identificar possíveis problemas nos componentes dos equipamentos e a agilizar a montagem final no campo.

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157

Alta Competência

c- A IP – Intervenção em Poços – deve criar um mecanismo de comunicação com a MI – Manutenção e Inspeção e com a OM – Ocina de Manutenção para o devido registro de anomalias detectadas nas hastes. d- Deve-se exigir do fabricante agilidade na reposição de componentes das unidades de bombeio e também os desenhos de fabricação dos componentes das mesmas.

3.12. Falha similar a do FAL-64 em outra unidade de bombeio na UN-ES

158

O Relatório de Tratamento de Anomalia Nº UN-ES/ATP-NC/MI 0049A/2008 descreve o acidente ocorrido em outubro de 2008, em que o mancal equalizador se desprendeu da viga principal, acarretando a queda do conjunto biela-manivela-contrapeso sobre o motor elétrico e a base da unidade de bombeio. Neste evento, houve danos às correias, ao protetor de correias, ao mancal equalizador e avaria parcial no motor elétrico (parte da carcaça e olhal de içamento). Foi observado que os elementos de xação dos mancais (tirantes) estavam acoplados nos mancais há oito anos, em estado avançado de oxidação nos filetes da rosca, sendo esta a provável causa básica da ruptura dos tirantes. Deve ser ressaltado que, devido ao estado avançado de oxidação, pode ter havido nucleação de trinca por fadiga nos mesmos. Como proposta de ação corretiva, o RTA descreve que deve ser feita a “desmontagem e inspeção minuciosa de todos os componentes desse modelo de UB de 4 em 4 anos”.

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Ruptura de abraçadeira de fixação do mancal equalizador da unidade de bombeio do fabricante ZIMEC-WEATHERFORD.

Tirante rompido, com estágio avançado de oxidação nos filetes das roscas.

RESERVADO

159

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4 o l u t í p a C

Exercícios

RESERVADO

Alta Competência

4. Exercícios I) Assinale a opção correta. 1. Ao iniciar a montagem da UB no poço, qual recomendação está INCORRETA? ( ( ( (

) ) ) )

Instalar grades de proteção sobre o antepoço; Fumar nas proximidades do poço; Usar máscara quando houver a presença de gases; Posicionar o veículo em rota de fuga e isolar a área com cones de sinalização.

2. Antes de liberar a UB para operação, qual das recomendações abaixo está corretamente indicada?

162

( ( ( (

) Fechar o queroteste do “T” de uxo; ) Folgar a porca do stufng box; ) Verificar o aperto e torquear todos os parafusos de todos os componentes da UB; ) Desmontar a grade de proteção da UB.

II) Complete as lacunas. a) Na montagem da UB no campo, deve ser verificado o ______________e o _____________ da base de concreto e o seu posicionamento em relação à cabeça do poço. b) As distâncias do canto da ______________ para o “T” de fluxo devem ser _____________ para ambos os lados. c) As distâncias entre os braços e as ___________ devem ser ______________.

RESERVADO

Exercícios

III) Assinale as armativas com V, se verdadeiras, ou F, se falsas. (

) O ajuste da distância entre os braços e as manivelas é feito através da regulagem dos parafusos de fixação do mancal central.

(

) Após a finalização da montagem da UB, basta ligar a mesma, não sendo necessário acompanhar o seu funcionamento nos momentos iniciais.

(

) Antes de ligar o motor elétrico, verificar se existe fuga de corrente no quadro de comando e na UB.

(

) Não é necessário verificar o alinhamento da haste polida no stuffing-box antes de colocar a UB em funcionamento.

IV) Assinale a opção correta. 1) Com a UB em funcionamento, podemos verificar os seguintes itens de anomalia no redutor, EXCETO: (

) Ruído excessivo no trem de engrenagens;

(

) Vazamento de óleo pela junta da tampa de visita;

(

) Polia do redutor empenada;

(

) Excesso de limalha no óleo lubrificante.

V) Complete as lacunas sobre balanceamento da UB. a) Uma maneira de avaliar o balanceamento da UB é medir a ___________ do motor utilizando o ______________ nos cursos ascendente e descendente. b) Os valores máximos de corrente medidos nos cursos _____________ e _____________ devem ser _______ e abaixo da corrente ___________ do motor elétrico. c) Se o valor máximo ocorrer no curso ascendente a UB está _______________ e os contrapesos devem ser deslocados para a ______________da manivela. d) Se o valor máximo ocorrer no curso descendente a UB está _________________ e os contrapesos devem ser deslocados na ________________________.

RESERVADO

163

Alta Competência

VI) Assinale a opção correta. 1. Qual é o produto utilizado na limpeza interna do redutor? ( ) Querosene; ( ) Óleo diesel; ( ) Óleo de lavagem; ( ) Gasolina. VII) Complete as lacunas. a) O redutor deve operar no sentido __________ e _______________. b) A velocidade mínima no eixo de saída do redutor deverá ser de __________ para garantir a ____________________.

164

c) O redutor deve ser do tipo _____________ e com relação de transmissão de _______________. VIII) Assinale a opção correta. 1. Como se chama a folga de engrenamento dos estágios de alta e baixa rotação? ( ) backlight; ( ) backnight; ( ) backlash; ( ) flashback. 2. O que é diametral pitch? ( ( ( (

) É a relação entre o número de dentes da engrenagem e o diâmetro primitivo dado em milímetros; ) É a relação entre o número de dentes da engrenagem e o diâmetro primitivo dado em polegadas; ) É a relação entre o diâmetro primitivo em polegadas e o número de dentes da engrenagem; ) É a relação entre o diâmetro primitivo em milímetros e o número de dentes da engrenagem.

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Exercícios

3. O que é o módulo de uma engrenagem? (

) É a relação entre o diâmetro do círculo primitivo e o número de dentes da engrenagem;

(

) É a relação entre o número de dentes da engrenagem e o diâmetro do círculo primitivo;

(

) É a relação entre o diâmetro externo e o número de dentes da engrenagem;

(

) É a relação entre o número de dentes da engrenagem e o diâmetro externo.

VIII) Complete as lacunas. a) A mudança do CPM ocorre com substituição ___________________ por uma polia de diâmetro diferente.

da

b) Ao aumentar o diâmetro da polia do motor elétrico estamos __________ o CPM. c) O _______________ é responsável pela primeira redução de velocidade. d) O alinhamento das polias pode ser executado das seguintes formas: ________________________________________________. e) Os tipos de desalinhamento de polias são: ___________________ ________________________________. IX) Assinale a opção correta. 1. A única opção que NÃO representa uma vantagem no sistema de transmissão por polias e correias é: ( ) Economia, pois o custo das correias é baixo; ( ) É um elemento flexível; ( ) O sistema não transmite vibrações; ( ) Sujeito ao desgaste por atrito.

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165

Alta Competência

X) Correlacione as colunas entre os sinais e os problemas das correias que lhes são referentes. ( A ) Chiado

( )

Interferência com a proteção

( B ) Golpeamento

( )

Correia patinando

( C ) Raspagem

( )

Correia frouxa

XI) Assinale as armativas com V, se verdadeiras, ou F, se falsas. ( ) É recomendável o uso de correias novas junto com correias velhas. ( ) Não é recomendável instalar correias de fabricantes diferentes juntas. ( ) Ao instalar as correias force-as com uma alavanca ou chave qualquer.

166

( ) Não é necessário verificar a tensão das correias após a instalação. XII) Assinale as armativas com V, se verdadeiras, ou F, se falsas. ( ) A operação de troca de curso tem como objetivo aumentar ou diminuir o passeio do pistão na camisa da bomba; ( ) Não é necessário limpar o furo da manivela onde será montado o wirst pin; ( ) Não é necessário torquear a porca-castelo no eixo wirst pin; ( ) Se a ranhura da porca-castelo não coincidir com o orifício do eixo wirst pin, não é permitido folgar a porca-castelo para realizar esta coincidência;

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Exercícios

XIII) Assinale as armativas com V, se verdadeiras, ou F, se falsas. (

) Auditoria é um processo organizado, documentado e independente para obter provas e ou evidências de que o processo está sendo efetuado dentro dos padrões esperados;

(

) Auditoria é um procedimento para estabelecer as regras a serem seguidas;

(

) Na auditoria, o resultado da avaliação, cruzado com os índices de performance, nos dará uma visão geral do desempenho do processo analisado;

(

) A auditoria não utiliza técnicas especiais nem valores de benchmarking.

(

) PDCA é uma ferramenta de melhoria contínua, cuja sigla oriunda do inglês significa: P-Plan, D-Do, C-Check e A-Act.

XIV) Assinale a opção correta.

167

1. A opção INCORRETA sobre a gura do auditor é: (

) Auditor é o profissional que efetua a avaliação do sistema, seguindo as regras pré-estabelecidas;

(

) O Auditor deve possuir os conhecimentos e a competência necessários para efetuar a auditoria;

(

) O Auditor deve ser organizado e utilizar as ferramentas da qualidade e buscar as evidências;

(

) O Auditor deve fazer alarde no caso de encontrar evidências (positivas ou negativas) e também no caso de não encontrar nada. 2. Qual das características abaixo NÃO é um atributo ou função do Auditor? ( ) Conhecer o assunto que será examinado; ( ) Conhecer os procedimentos estabelecidos; ( ) Impor linha de pensamento ou de trabalho; ( ) Ser objetivo.

RESERVADO

RESERVADO

5 o l u t í p a C

Bibliografia

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Alta Competência

5. Bibliografia NORONHA; MOISES; COSTA; ARAUJO ANDRADE: Apostila. Petrobras. Bombeio Mecânico: Alta Competência. 2000. BRANCO; Gil, Filho; ABRAMAN – São Paulo; Apostila 19ª. Curso de Gerência de Manutenção 2006. FALCONI, Vicente. Gerenciamento da Rotina do Trabalho do Dia-a-Dia. Nova Lima: INDG Tecnologia e Serviços Ltda., 2004

170

RESERVADO

6 o l u t í p a C

Gabarito

RESERVADO

Alta Competência

6. Gabarito I) Assinale a opção correta. 1. Ao iniciar a montagem da UB no poço, qual recomendação está INCORRETA? ( ) Instalar grades de proteção sobre o antepoço; ( X ) Fumar nas proximidades do poço; ( ) Usar máscara quando houver a presença de gases; (

) Posicionar o veículo em rota de fuga e isolar a área com cones de sinalização.

2. Antes de liberar a UB para operação, qual das recomendações abaixo está corretamente indicada? ( ) Fechar o queroteste do “T” de uxo; ( ) Folgar a porca do stufng box; ( X ) Verificar o aperto e torquear todos os parafusos de todos os componentes da UB; ( ) Desmontar a grade de proteção da UB.

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II) Complete as lacunas. a) Na montagem da UB no campo, deve ser verificado o alinhamento e o nivelamento da base de concreto e o seu posicionamento em relação à cabeça do poço. b) As distâncias do canto da base de concreto para o “T” de fluxo devem ser iguais para ambos os lados. c) As distâncias entre os braços e as manivelas devem ser iguais.. III) Assinale as armativas com V, se verdadeiras, ou F, se falsas. ( V ) O ajuste da distância entre os braços e as manivelas é feito através da regulagem dos parafusos de fixação do mancal central. ( F ) Após a finalização da montagem da UB, basta ligar a mesma, não sendo necessário acompanhar o seu funcionamento nos momentos iniciais. ( V ) Antes de ligar o motor elétrico, verificar se existe fuga de corrente no quadro de comando e na UB. ( F ) Não é necessário verificar o alinhamento da haste polida no stuffing-box antes de colocar a UB em funcionamento. IV) Assinale a opção correta. 1) Com a UB em funcionamento, podemos verificar os seguintes itens de anomalia no redutor, EXCETO: ( ) Ruído excessivo no trem de engrenagens; ( ) Vazamento de óleo pela junta da tampa de visita; ( ) Polia do redutor empenada; ( X ) Excesso de limalha no óleo lubrificante.

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Gabarito

V) Complete as lacunas sobre balanceamento da UB. a) Uma maneira de avaliar o balanceamento da UB é medir a a corrente elétrica do motor utilizando o alicate amperímetro nos cursos ascendente e descendente. b) Os valores máximos de corrente medidos nos cursos ascendente e descendente e devem ser iguais e abaixo da corrente nominal do motor elétrico. c) Se o valor máximo ocorrer no curso ascendente a UB está sub-balanceada e os contrapesos devem ser deslocados para a extremidade da manivela. d) Se o valor máximo ocorrer no curso descendente a UB está sobrebalanceada e os contrapesos devem ser deslocados na direção do eixo de saída do redutor. VI) Assinale a opção correta. 1. Qual é o produto utilizado na limpeza interna do redutor? (

) Querosene;

(

) Óleo diesel;

( X ) Óleo de lavagem; (

) Gasolina.

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VII) Complete as lacunas. a) O redutor deve operar no sentido horário e anti-horário. b) A velocidade mínima no eixo de saída do redutor deverá ser de 3 RPM para garantir a lubrificação dos mancais. c) O redutor deve ser do tipo dupla redução e com relação de transmissão de 30:1. VIII) Assinale a opção correta. 1. Como se chama a folga de engrenamento dos estágios de alta e baixa rotação? (

) backlight ;

(

) backnight ;

( X ) backlash; (

) flashback .

2. O que é diametral pitch? ( ) É a relação entre o número de dentes da engrenagem e o diâmetro primitivo dado em milímetros; ( ) É a relação entre o número de dentes da engrenagem e o diâmetro primitivo dado em polegadas; ( X ) É a relação entre o diâmetro primitivo em polegadas e o número de dentes da engrenagem; ( ) É a relação entre o diâmetro primitivo em milímetros e o número de dentes da engrenagem.

RESERVADO

Alta Competência

3. O que é o módulo de uma engrenagem? (

) É a relação entre o diâmetro do círculo primitivo e o número de dentes da engrenagem; ( X ) É a relação entre o número de dentes da engrenagem e o diâmetro do círculo primitivo; ( ) É a relação entre o diâmetro externo e o número de dentes da engrenagem; ( ) É a relação entre o número de dentes da engrenagem e o diâmetro externo. VIII) Complete as lacunas. a) A mudança do CPM ocorre com substituição da polia do motor elétrico por uma polia de diâmetro diferente. b) Ao aumentar o diâmetro da polia do motor elétrico estamos aumentando o CPM. c) O sistema de transmissão é responsável pela primeira redução de velocidade. d) O alinhamento das polias pode ser executado das seguintes formas: com cordão, com régua e com alinhador a laser.

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e) Os tipos de desalinhamento de polias são: angular vertical, angular horizontal e paralelo. IX) Assinale a opção correta. 1. A única opção que NÃO representa uma vantagem no sistema de transmissão por polias e correias é: (

) Economia, pois o custo das correias é baixo;

(

) É um elemento flexível;

(

) O sistema não transmite vibrações;

( X ) Sujeito ao desgaste por atrito. X) Correlacione as colunas entre os sinais e os problemas das correias que lhes são referentes. ( A ) Chiado ( B ) Golpeamento ( C ) Raspagem

(C) (A) (B)

Interferência com a proteção Correia patinando Correia frouxa

XI) Assinale as armativas com V, se verdadeiras, ou F, se falsas. (F) (V) (F) (F)

É recomendável o uso de correias novas junto com correias velhas. Não é recomendável instalar correias de fabricantes diferentes juntas. Ao instalar as correias force-as com uma alavanca ou chave qualquer. Não é necessário verificar a tensão das correias após a instalação.

RESERVADO

Gabarito

XII) Assinale as armativas com V, se verdadeiras, ou F, se falsas. ( V ) A operação de troca de curso tem como objetivo aumentar ou diminuir o passeio do pistão na camisa da bomba; ( F ) Não é necessário limpar o furo da manivela onde será montado o wirst pin; ( F ) Não é necessário torquear a porca-castelo no eixo wirst pin; ( V ) Se a ranhura da porca-castelo não coincidir com o orifício do eixo wirst pin, não é permitido folgar a porca-castelo para realizar esta coincidência; XIII) Assinale as armativas com V, se verdadeiras, ou F, se falsas. ( V ) Auditoria é um processo organizado, documentado e independente para obter provas e ou evidências de que o processo está sendo efetuado dentro dos padrões esperados; ( F ) Auditoria é um procedimento para estabelecer as regras a serem seguidas; ( V ) Na auditoria, o resultado da avaliação, cruzado com os índices de performance, nos dará uma visão geral do desempenho do processo analisado; ( F ) A auditoria não utiliza técnicas especiais nem valores de benchmarking. ( V ) PDCA é uma ferramenta de melhoria contínua, cuja sigla oriunda do inglês significa: P-Plan, D-Do, C-Check e A-Act.

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XIV) Assinale a opção correta. 1. A opção INCORRETA sobre a gura do auditor é: ( ) Auditor é o profissional que efetua a avaliação do sistema, seguindo as regras pré-estabelecidas; ( ) O Auditor deve possuir os conhecimentos e a competência necessários para efetuar a auditoria; ( ) O Auditor deve ser organizado e utilizar as ferramentas da qualidade e buscar as evidências; ( X ) O Auditor deve fazer alarde no caso de encontrar evidências (positivas ou negativas) e também no caso de não encontrar nada. 2. Qual das características abaixo NÃO é um atributo ou função do Auditor? ( ) Conhecer o assunto que será examinado; ( ) Conhecer os procedimentos estabelecidos; ( X ) Impor linha de pensamento ou de trabalho; ( ) Ser objetivo.

RESERVADO

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Manutenção e Operação de Unidade e Bombeio Mecânico (Vol 2)

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