18
1 CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA AUXILIAR NA MONITORAÇÃO DA PROTEÇÃO CATÓDICA EM DUTOS PRADO, PABLO ROGÉRIO GOMES 1 SOUSA, SALOMÃO SANTOS DE 2 NOGUEIRA, DENNY CORREA (ORIENTADOR) 3 RESUMO A presente pesquisa tem como principal objetivo construir um sistema supervisório em tempo real para auxiliar nas medições de intervalos de tensão das reações que ocorrem no processo de proteção catódica em dutos, a fim de se obter um maior número de dados e respostas quanto ao seu comportamento dentre os agentes de corrosividade, uma vez que essa alteração torna a proteção ineficaz. Este trabalho agrega um leque de oportunidades para futuros estudos nesta temática devido à carência de trabalhos que envolvam tanto a questão profissional, ambiental, social e até mesmo tecnológica, colaborando também para a melhoria do processo de ensino-aprendizagem. A metodologia utilizada foi a construção de um protótipo experimental constituído por uma tubulação, ligadas a cabos com potenciômetros para a realização dos testes de configuração e transmissão de dados entre os potenciômetros, arduíno e supervisório. O software foi desenvolvido no ambiente LabVIEW e interage com o arduíno, responsável pela coleta dos dados externos. Esse supervisório em tempo real analisa o comportamento do sistema com um maior fluxo de dados, já que o acompanhamento será realizado com mais frequência. A partir dos resultados obtidos foi possível verificar que o sistema desenvolvido conseguiu minimizar os custos e melhorar a eficiência da proteção catódica por meio desta monitoração. Assim, pôde-se comprovar que, este trabalho proporciona uma visão panorâmica e eficaz de um sistema de monitoramento capaz de monitorar em tempo real, levando em consideração que este procedimento supervisório evita que o operador de campo se desloque até os pontos de medição para monitorar os níveis de tensão nos dutos, podendo agora visualizar na tela do painel os níveis de tensão aplicada nessa proteção catódica. Palavras-Chaves: Monitoração. Proteção catódica. Supervisório. Dutos. 1 Graduando em Engenharia Mecânica na UNINORTEE-mail: [email protected] 2 Graduando em Engenharia Mecânica na UNINORTEE-mail: [email protected] 3 Professor Engenharia Mecânica UNINORTE-E-mail: [email protected]

CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

1

CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA AUXILIAR

NA MONITORAÇÃO DA PROTEÇÃO CATÓDICA EM DUTOS

PRADO, PABLO ROGÉRIO GOMES1

SOUSA, SALOMÃO SANTOS DE2

NOGUEIRA, DENNY CORREA (ORIENTADOR)3

RESUMO

A presente pesquisa tem como principal objetivo construir um sistema supervisório em tempo real

para auxiliar nas medições de intervalos de tensão das reações que ocorrem no processo de proteção

catódica em dutos, a fim de se obter um maior número de dados e respostas quanto ao seu

comportamento dentre os agentes de corrosividade, uma vez que essa alteração torna a proteção

ineficaz. Este trabalho agrega um leque de oportunidades para futuros estudos nesta temática devido à

carência de trabalhos que envolvam tanto a questão profissional, ambiental, social e até mesmo

tecnológica, colaborando também para a melhoria do processo de ensino-aprendizagem. A

metodologia utilizada foi a construção de um protótipo experimental constituído por uma tubulação,

ligadas a cabos com potenciômetros para a realização dos testes de configuração e transmissão de

dados entre os potenciômetros, arduíno e supervisório. O software foi desenvolvido no ambiente

LabVIEW e interage com o arduíno, responsável pela coleta dos dados externos. Esse supervisório em

tempo real analisa o comportamento do sistema com um maior fluxo de dados, já que o

acompanhamento será realizado com mais frequência. A partir dos resultados obtidos foi possível

verificar que o sistema desenvolvido conseguiu minimizar os custos e melhorar a eficiência da

proteção catódica por meio desta monitoração. Assim, pôde-se comprovar que, este trabalho

proporciona uma visão panorâmica e eficaz de um sistema de monitoramento capaz de monitorar em

tempo real, levando em consideração que este procedimento supervisório evita que o operador de

campo se desloque até os pontos de medição para monitorar os níveis de tensão nos dutos, podendo

agora visualizar na tela do painel os níveis de tensão aplicada nessa proteção catódica.

Palavras-Chaves: Monitoração. Proteção catódica. Supervisório. Dutos.

1 Graduando em Engenharia Mecânica na UNINORTE–E-mail: [email protected]

2 Graduando em Engenharia Mecânica na UNINORTE–E-mail: [email protected]

3 Professor Engenharia Mecânica UNINORTE-E-mail: [email protected]

Page 2: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

2

CONSTRUCTION OF A MONITORING SYSTEM TO ASSIST

CATHODIC PROTECTION IN DUCTS

ABSTRACT

The main objective of this research is to construct a real-time supervisory system to aid in the

measurement of voltage intervals of the reactions that occur in the process of cathodic protection in

ducts, in order to obtain a greater number of data and responses regarding its behavior among the

agents of corrosivity, since this change renders the protection ineffective. This work adds a range of

opportunities for future studies in this area due to the lack of jobs that involve both the professional,

environmental, social and even technological issues, also collaborating to improve the teaching-

learning process. The methodology used was the construction of an experimental prototype composed

of a pipeline, connected to cables with potentiometers for conducting the tests of configuration and

data transmission between potentiometers, arduíno and supervisory. The software was developed in

the LabVIEW environment and interacts with the arduíno, responsible for the collection of external

data. This real-time monitoring monitors the behavior of the system with a greater flow of data, since

monitoring will be performed more frequently. From the results obtained it was possible to verify that

the developed system managed to minimize the costs and to improve the efficiency of the cathodic

protection by means of this monitoring. Thus, it can be demonstrated that this work provides a

panoramic and efficient view of a monitoring system capable of monitoring in real time, taking into

account that this supervisory procedure prevents the field operator from moving to the measurement

points to monitor the levels of voltage in the ducts, and you can now see on the panel screen the

voltage levels applied in this cathodic protection.

Keywords: Monitoring. Cathodic protection. Supervisory. Ducts.

Page 3: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

3

1-INTRODUÇÃO

De acordo com Gentil (2003), a corrosão pode ser definida como a deterioração ou

mesmo a aniquilação de um material, normalmente metálico, por ação química ou

eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos.

Esse fenômeno pode ser causado por interações físico-químicas entre o material e o

meio a que se encontra exposto, acarretando em alterações prejudiciais ao seu desempenho,

tornando-o inadequado para o uso e possibilitando danos associados ao seu rompimento,

como uma contaminação do meio causada pelo vazamento de substâncias contidas em

reservatórios construídos com o material (CASTRO, 2013).

Por esse motivo, a corrosão apresenta-se como uma variação indesejável na forma e

característica do metal, a qual sua causa é uma problemática agravante, pois, torna-o, não

próprio para utilização desejável.

A corrosão pode ser acelerada, dependendo do material em contato com o metal.

Assim, estruturas expostas à água do mar, ou em contato direto com o solo, são as mais

suscetíveis aos processos corrosivos. Porém, apesar de não poderem ser evitadas, os custos

com a corrosão podem ser consideravelmente reduzidos.

O conhecimento dos processos corrosivos é de extrema importância para o estudo

adequado e perfeita aplicação de técnicas de combate à corrosão, tais como a aplicação de

revestimentos protetores e a sua proteção catódica (CASTRO, 2013).

Nesse pensamento, a corrosão provocada em dutos enterrados torna-se um assunto

particularmente de grande interesse, principalmente para a área de petróleo, já que envolve

custos relativos a possíveis perdas de produtos e à necessidade de métodos de proteção dos

dutos.

Atualmente são conhecidos muitos meios e processos metodológicos para o combate e

controle da corrosão, como o tratamento químico, o revestimento e a proteção catódica.

Dentre esses, o último destaca-se, considerado o método mais aplicado, pois trata a origem do

processo corrosivo. Isso se confirma no trabalho desenvolvido por Durham e Durham (2005)

que diz que uma corrente elétrica injetada corretamente no metal pode parar a ação dos

agentes de corrosividade numa superfície metálica.

Contudo, para que um sistema de proteção catódica se torne confiável, se faz

necessário monitorar trimestralmente, uma vez que, os dutos se estendem por áreas extensas,

devendo-se medir o potencial em vários pontos do duto. Quando essa monitoração é realizada

Page 4: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

4

manualmente, assume-se o risco da mesma não ser realizada corretamente havendo a

obrigação de reparos, e por sua vez elevação nos custos com manutenção e deslocamento.

Logo, este trabalho tem como objetivo construir um sistema supervisório que permita

a identificação em tempo real de qualquer alteração do intervalo de tensão elétrica e o lugar

onde essa tensão sofreu modificação.

O desenvolvimento deste novo modelo de monitoramento busca reduzir o

deslocamento e automatizar o trabalho do técnico medidor, que hoje precisa deslocar-se para

pontos de medição ao longo da tubulação subterrânea de dutos, possibilitando a comparação

do método proposto ao método atual.

2-FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 Proteção Catódica

Para uma maior compreensão do referente estudo se faz necessário o entendimento do

que seria a proteção catódica, bem como sua divisão e como pode ser utilizada como base

para essa pesquisa, em se tratando da confecção de um sistema supervisório em tempo real para

auxiliar nas medições de intervalos de tensão das reações que ocorrem no processo de proteção

catódica em dutos, a fim de se obter um maior número de dados e respostas quanto ao seu

comportamento dentre os agentes de corrosividade.

A proteção catódica, segundo Dutra e Nunes (1999) representa a técnica que por meio

dos princípios da eletroquímica, altera a estrutura metálica que se busca proteger em uma

pilha artificial, procurando evitar que a estrutura se deteriore.

Através da proteção catódica, milhares de quilômetros de tubulações enterradas para o

transporte de água, petróleo, gás e produtos químicos, assim como, grandes estruturas

portuárias e plataformas marítimas de produção de petróleo, tanques enterrados operam com

segurança, protegidos dos agentes de corrosividade.

Com a utilização da proteção catódica pode-se conservar os dutos e deixá-los isentos

à corrosão por longos períodos, mesmo para superfícies sem outro tipo de proteção e expostas

a condições extremamente ameaçadoras. Entretanto, a proteção catódica se torna mais

eficiente quando está associada com outros tipos de proteções (DUTRA e NUNES, 1999).

A técnica da proteção catódica é ainda bastante empregada em tanques de

armazenamento, minerodutos, navios e píeres de atracação.

Existem dois métodos que podem ser empregados: proteção catódica galvânica e a

proteção catódica por corrente impressa. Apenas o método de corrente impressa exige a

injeção de corrente elétrica na estrutura através do eletrólito. A escolha, na prática, do método

Page 5: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

5

a ser utilizado, depende da análise de várias considerações técnicas e econômicas, sendo que

cada um tem vantagens e desvantagens.

2.1.1 Proteção catódica galvânica

Dentre as principais vantagens da proteção catódica galvânica pode-se indicar que não

requer suprimento de corrente alternada no local, os custos reduzidos com manutenção, não

oferece risco de superproteção (DUTRA, NUNES, 1991).

Também a quantidade de corrente fornecida à estrutura é limitada pela diferença de

potencial, bastante baixa, entre os anodos e a estrutura. Além disso, a proteção ficará muito

mais difícil se as resistividades elétricas do meio no local não forem suficientemente baixas.

2.1.2 Proteção catódica por corrente impressa

Na proteção catódica por corrente impressa, o processo do fluxo de corrente fornecido

é decorrente da força eletromotriz de uma fonte geradora de corrente elétrica contínua, sendo

muito usados na prática os retificadores que, alimentados com corrente alternada, geram a

corrente elétrica contínua necessária à proteção da estrutura metálica. Para a dispersão desta

corrente elétrica no eletrólito são utilizados anodos especiais inertes, ou seja, anodos que

apresentam um desgaste muito baixo (DUTRA, NUNES, 1999).

A vantagem do método por corrente impressa consiste no fato de que a fonte geradora

poder ter a potência e a tensão de saída necessária. Podendo assim, ser aplicado em qualquer

meio, mesmo naquele cujo eletrólito seja de alta resistividade elétrica. Além disso, esse

método pode ser aplicado, com economia, para a proteção de instalações metálicas de grande

porte.

2.2 Monitoração por rede de sensores

O estudo da monitoração por rede de sensores visa o monitoramento de um sistema

básico, acompanhando não apenas as extremidades do duto, sendo que se é perceptível uma

considerada evolução desse processo, ou seja, propõe-se em desenvolver um sistema de

monitoração de proteção catódica, utilizando uma rede de sensores sem fio, capaz de

determinar pontos de sensibilidade à corrosão em toda a extensão do duto (HOPPE, et al,

1996).

Page 6: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

6

2.3 Sistema supervisório para monitoração da proteção catódica

Ao partir de uma varredura realizada em diferentes trabalhos voltados para essa

temática verifica-se que existem inúmeras formas propostas para monitorar a proteção

catódica.

Gentil (2003) explica que se pode trabalhar com um sistema específico de monitoração

básico para um duto, monitorando apenas as extremidades do mesmo.

Também existe no mercado um sistema de monitoração da proteção catódica sem fio

para dutos, o ScadaNET. Esse sistema monitora o funcionamento dos retificadores de

proteção catódica, e os potenciais ao longo do duto por meio dos pontos de teste. Os módulos

utilizam comunicação celular para transmitir os dados, que podem ser acessados pelo usuário

através da Internet. A limitação desse sistema é que cada módulo só pode ser instalado dentro

da área de cobertura de uma operadora de celular.

Com isso, o supervisório tem por finalidade o aumento das coletas de dados

necessários para que se estabeleçam estudos de vida útil e comportamento do sistema de

proteção anticorrosiva onde está instalado o sistema de proteção catódica.

Como neste trabalho se estuda a possibilidade da utilização de um sistema de proteção

em tempo real com transmissão de sinais elétricos para monitorar um sistema de proteção

catódica, capaz de determinar pontos de sensibilidade à corrosão em toda a extensão do duto,

e não apenas nas extremidades e, que seja independente de outros sistemas de proteção, o

sistema de monitoração em supervisório foi constituído por transmissão de sinais elétricos

com baixo custo de montagem. Este sistema serve efetivamente, para realizar algum tipo de

transmissão de sinais elétricos e monitoração.

Como pode ser observado na ilustração descrita a seguir (Figura 1), o sistema deve

monitorar a tensão gerada pelo retificador, a fim de identificar falhas e monitorar o potencial

do duto.

Figura 1. Sistema de monitoração de tensão.

Fonte: Extraído; Dutra e Nunes, 1999.

Page 7: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

7

O sistema denotado na figura acima deve ser utilizado nos pontos de aplicação da

corrente pelo sistema de proteção catódica. Nesses pontos a alimentação do sistema pode

compartilhar a alimentação do retificador. Através do duto, devem ser instalados pontos de

medição onde existam estações de teste da corrosão.

Assim, esses pontos podem monitorar o potencial através do duto, além de estabelecer

a comunicação via cabo ao longo do duto, devendo a priori ser baratas e ter um baixo

consumo de energia.

3-OBJETIVOS

3.1- Geral

Construir um sistema de supervisão para monitoração da proteção catódica em

dutos.

3.2- Específicos

Avaliar a aplicabilidade do sistema supervisório na monitoração da proteção

catódica dos dutos;

Determinar pontos de sensibilidade à corrosão em toda a extensão do duto;

4- JUSTIFICATIVA

A temática relacionada com a corrosividade e seus agentes, todos relacionados a dutos

enterrados, é um assunto que desperta enorme interesse para a realização de diversos estudos,

abrangendo varias áreas de concentração, entre elas, a engenharia, a qual busca soluções para

minimizar possíveis perdas de produtos e desenvolver métodos de proteção para os dutos.

Estudos têm privilegiado a abordagem de questões específicas relacionadas, por

exemplo, a casos em que ocorrem correntes de fuga e ao detalhamento de soluções de

engenharia, envolvendo revestimentos e proteção catódica.

Assim, esta proposta está baseada na relevância do tema, levando-se em consideração

a escassez de trabalhos acadêmicos dentro desta temática, onde planejou-se construir um

sistema supervisório em tempo real para auxiliar nas medições de intervalos de tensão das

reações que ocorrem no processo de proteção catódica em dutos, a fim de se obter um maior

Page 8: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

8

número de dados e respostas quanto ao seu comportamento dentre os agentes de

corrosividade.

5-METODOLOGIA

Trata-se de uma pesquisa com procedimento metodológico adotado em função dos

objetivos do projeto, classificada como analítica exploratória e descritiva.

De acordo com Gil (1995), as pesquisas exploratórias são desenvolvidas com o intuito

de possibilitar uma visão geral, de tipo aproximativo, acerca de determinado fato. Em

complemento a esse pensamento, Vergara (2004) denota que se trata de uma investigação a

ser realizada em uma área na qual há pouco conhecimento acumulado e sistematizado. Já na

concepção de Andrade (2001), configura-se como a fase preliminar, que busca proporcionar

maiores informações sobre o assunto que vai se investigar.

Verifica-se a necessidade da pesquisa bibliográfica no momento em que se fez uso de

materiais já elaborados, tais como: livros, artigos científicos, revistas, documentos eletrônicos

e periódicos da capes, na busca e alocação de conhecimento sobre o software de monitoração,

sistemas de redes com e sem fio.

Neste estudo também foi usada a pesquisa descritiva que segundo Alyrio (2008) busca

essencialmente a enumeração e a ordenação de dados, sem o objetivo de comprovar ou refutar

hipóteses exploratórias, abrindo espaço para uma nova pesquisa explicativa, fundamentada na

experimentação.

A abordagem do tratamento da coleta de dados da pesquisa em questão será

qualitativa, pois busca fonte direta para coleta de dados, interpretação de fenômenos e

atribuição de significados.

Para isto foi usado como ferramenta de trabalho um protótipo utilizando-se dos

softwares LabVIEW e Arduíno para realizar uma supervisão em tempo real, permitindo a

identificação de qualquer alteração do intervalo de tensão elétrica e o lugar onde essa tensão

sofreu modificação, auxiliando na medição do intervalo de tensão elétrica no sistema de

proteção catódica.

5.1 Construção do Projeto (Sistema de Supervisão para Monitoração catódica)

Neste item serão apresentadas as ferramentas e os dados utilizados para avaliar a

aplicabilidade de um sistema de sinais elétricos para a monitoração da proteção catódica em

dutos, a partir de um Sistema (protótipo) construído pelos autores dessa pesquisa.

Page 9: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

9

5.1.1 Materiais para o protótipo

A listagem a seguir, conforme tabela 1, consta os materiais utilizados para

construção do protótipo e suas respectivas quantidades.

Tabela1. Lista de materiais para o protótipo.

Material Quantidade

Arduíno UNO 1

Potenciômetro 1kΩ 3

Prensa cabos 3/8 5

Cabo 10 mm2 5 metros

Cabo 2,5 mm2 5 metros

Conector em barra sindal 14 mm 1

Compensado 12 mm 1

Parafusos auto atarraxante Phillips 6.3

x 50

30

Prego 19 x 36 30

Acrílico 1250 x 250 mm 1

Knob potenciômetro 3

Tubulação 1’’ em aço carbono 316 1

Tinta Suvinil alumínio fosco p/ferro 1

IZOPOR de 25mm 2

Papel Cartão Preto 1

Papel Grama 3

Cola branca 1

Canudos 2

Palito de picolé 1

Carrinhos 7

LED’s brancos 18

Resistor de 180Ω 18

Bateria 9V 1

Cola para isopor 1

Cabo cat 5e 4 metros

Fonte: Dados da pesquisa. Próprio autor, 2019.

5.1.2 O Sistema (Protótipo)

O protótipo foi desenvolvido partindo do princípio de que a maioria dos padrões de

monitoramento é realizada somente nas extremidades e com intervenção humana, logo

monitorar sem a intervenção manual e com avisos de falha do sistema será o diferencial deste

referente trabalho.

Page 10: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

10

O supervisório foi desenvolvido no ambiente LabVIEW que é um ambiente para a

criação de aplicações customizadas e que interagem com os dados ou sinais do mundo real,

em áreas como ciência e engenharia. Os programas feitos em LabVIEW são visuais e são

denominados Instrumentos Virtuais (Virtual Instrument – VI) e são salvos em arquivos do

tipo programa.vi.

Entende-se por programas visuais como sendo diagramas de blocos que representam o

algoritmo que deve ser executado. Em vez de se escrever instruções usando texto, constrói-se

um diagrama de blocos que lhe é equivalente.

O software interage com o Arduíno que é responsável pela coleta de dados ou sinais

coletados. A figura a seguir mostra o painel frontal do supervisório (Figura 2)

Figura 2. Painel Frontal do Supervisório.

Fonte: Dados da pesquisa. Próprio autor, 2019.

5.1.3 Montagem do Protótipo

A montagem do protótipo deu-se com a confecção da tubulação, após a confecção

foram realizadas as ligações dos cabos à tubulação, em seguida foram instalados os

potenciômetros. Posteriormente, a instalação dos potenciômetros foram realizados testes de

configuração e comunicação entre os potenciômetros, arduíno e supervisório, seguido da

montagem da estrutura de hardware.

A Figura 3, dividida em letras (A, B, C, D, E, F) demonstra passa o a passo a

confecção do sistema de supervisão para proteção catódica, montada nessa disposição para

fins de melhor compreensão do sistema, conforme a legenda dos dados.

Page 11: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

11

Figura 3. Montagem do Protótipo.

Fonte: Dados da pesquisa. Próprio do autor, 2019.

Legenda da Figura 3: A (Confecção da tubulação); B (Tubulação pronta); C (Ligação

dos cabos nos tubos); D (Instalação dos potenciômetros); E (Comunicação entre os

potenciômetros, Arduíno e supervisório); F (Montagem da Estrutura Hardware).

Para a confecção e montagem de um (01) conjunto retificador / leitor de anodos foi

realizado a instalação dos cabos positivos dos anodos e dos cabos negativos dos dutos,

observando-se a posteriori a análise de três pontos de teste no duto de acordo com o circuito

que fará a proteção.

Na tela principal do supervisório foram indicados os pontos de monitoramento

nomeados de RT1, RT2 e RT3 (retificador 1, retificador 2 e retificador 3), e menus de check:

TREND, LOG e RESET, conforme observado na figura descrita anteriormente (Figura 2).

De acordo com o diagrama de blocos (Figura 4) responsável pela execução de dados

da tela principal, apresentado pelo software escolhido, no caso o LabVIEW em conjunto com

o arduíno, pode-se verificar as funções das variáveis de comando.

Figura 4. Diagrama de Blocos-Painel.

A B C D

E F

Page 12: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

12

Fonte: Dados da pesquisa. Próprio autor, 2019.

Primeiramente tem-se o comando TREND: Tela onde é realizado o acompanhamento

das medições dos pontos a serem monitorados, função semelhante ao da tela principal tendo

como diferença o acompanhamento em linhas de tendência, onde os dados transmitidos pela

execução da tela TREND foram postos em diagramas de blocos. Em seguida tem-se o LOG:

Log de dados é um histórico contendo blocos de data, hora e mensagem, estes blocos são

preenchidos assim que os pontos de medição atingem o limite de nível de segurança. E por

fim tem-se o RESET: O botão reset é responsável por reiniciar o monitoramento da proteção

catódica.

Uma característica peculiar neste programa avaliativo é o comando denominado de

Alarme. Isso facilita a análise e o limite de segurança dos resultados, pois, assim que um ou

mais de um ponto monitorado atinge a margem de risco um alarme sonoro e um aviso na tela

principal é acionado (Figura 5).

Figura 5. Tela de Alarme.

Fonte: Dados da pesquisa. Próprio autor, 2019.

É importante salientar que o controlador escolhido foi o Arduíno. Sendo que, a

interface de comunicação e referência de tensão do controlador para a proteção do sistema

será realizada pelo eletrodo químico de referência. Nesse caso, a escolha desse dispositivo foi

motivada pelo seu baixo custo e principalmente pela elevada confiabilidade que impõe no

sistema, podendo ser adequada ao microcontrolador.

Page 13: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

13

Logo, a seguinte ilustração descrita abaixo apresenta o sistema montado construído

para os testes de monitoração (Figura 6).

Figura 6. Sistema montado para os testes de monitoração.

Fonte: Dados da pesquisa. Próprio autor, 2019.

.

6-RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ao realizar os testes no protótipo acoplado ao software escolhido para a

experimentação obteve-se o diagrama de blocos para a leitura inicial dos pontos escolhidos

para a análise da proteção catódica no duto similar, como pode ser observada na figura abaixo

(Figura 7).

Figura 7. Diagrama de blocos – leitura.

Fonte: Dados da pesquisa. Próprio autor, 2019.

Page 14: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

14

O sistema proposto nesta pesquisa apresentou vantagens à rápida detecção de uma

problemática na proteção e a possibilidade de criação de um banco de dados com o perfil de

potencial ao longo de um duto, sendo capaz de identificar tendências e principais áreas

sujeitas aos agentes de corrosividade.

Assim, com esta resposta, aumenta a credibilidade do modelo experimental usado,

pois o duto pode ser escavado apenas onde é necessário. Além do mais, anula-se a

necessidade de verificação da proteção de modo manual, diminuindo assim os custos de

manutenção.

Observando os três pontos escolhidos para a análise (RT1, RT2 e RT3) é inteiramente

perceptível por intermédio do diagrama de blocos referentes aos dados coletados que, com a

utilização da rede de sensores é possível captar resultados que satisfazem a avaliação

completa de um duto em termos de proteção catódica, pois existe uma comunicação entre os

potenciômetros, arduíno e sistema supervisório, fato este que pode ser visto no diagrama

descrito abaixo (Figura 8).

Figura 8. Diagrama de blocos – obtenção de dados.

Fonte: Dados da Pesquisa. Próprio do autor, 2019.

Os ensaios com o protótipo demonstraram que o consumo resultante do mesmo é

relativamente baixo, permitindo que o sistema opere com baterias por alguns anos,

estendendo este período se um sistema de recarga ou cogeração de energia fosse implantado.

Outro resultado satisfatório foi o mensurado pelos potenciômetros, como pode ser

observado na ilustração a seguir (Figura 9).

Page 15: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

15

Figura 9. Esquema dos potenciômetros.

Fonte: Dados da pesquisa. Próprio do autor, 2019.

Assim a quantidade de carga total de mensagens que são transmitidas entre si não

interfere no resultado dos nós no duto, podendo em um novo trabalho aumentar o número de

pontos a seres estudados.

Pode-se então dizer que o aumento da carga de mensagens é diretamente proporcional

ao número de nós transmitindo dados. Para uma rede grande isso poderia trazer uma grande

sobrecarga para os nós mais próximos ao ligamento da rede de sensores. Contudo, como

existe o software acoplado, os nós só geram novas mensagens em caso de falha, o que diminui

em muito o número de mensagens.

Em um balanço geral, conclui-se que esse sistema supervisório para a monitoração da

proteção catódica em dutos agrega um leque de oportunidades para futuros estudos nesta

temática devido à carência de trabalhos que envolvam tanto a questão profissional, ambiental,

social e até mesmo tecnológica, colaborando também para a melhoria do processo de ensino-

aprendizagem nas áreas das grandes engenharias, como, por exemplo, a engenharia mecânica.

Não se pode deixar de enfatizar a questão ambiental já que a corrosão de tubulações

enterradas, empregadas para o transporte de óleo ou gás, pode resultar na sua ruptura,

causando severos danos ambientais e até mesmo perdas econômicas e consequentemente a

contaminação do solo ou de lençóis freáticos e possibilidade de incêndios.

Page 16: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

16

7- CONCLUSÃO

Atualmente, devido à preocupação com o meio ambiente, torna-se de vital importância

o estudo para melhor compreensão da atuação dos agentes de corrosividade e

consequentemente da definição dos tipos mais adequados de proteção das estruturas

enterradas, evitando que ocorram vazamentos e, posteriormente, contaminação do solo.

Os recentes avanços da tecnologia de redes de telecomunicações sem fio têm

colaborado para o desenvolvimento significativo dos sensores tradicionais, isto acontece,

porque os novos sensores comportam o uso da monitoração sem fio.

Mediante a esses fatores, as grandes engenharias, como a mecânica, civil, elétrica,

química, de automação, mecatrônica, ambiental, dentre outras, vem desenvolvendo projetos e

pesquisas voltadas para essa temática que favorece não somente a questão ambiental, mas

também engloba os setores políticos, econômicos e sociais, surgindo como uma válvula de

escape para inúmeras problemáticas que atingem nossa região.

Nessa perspectiva, esta pesquisa torna-se como uma solução para esta problemática,

apresentando-se como uma nova possibilidade para ser aplicada à monitoração do

funcionamento do sistema de proteção catódica.

Por meio desta pesquisa pôde-se aferir que através desse sistema de monitoramento foi

possível monitorar em tempo real e avaliar o processo de proteção catódica. Isto é, o uso do

sistema supervisório evita que operador de campo se desloque até os pontos de medição para

monitorar os níveis de tensão nos dutos, podendo agora visualizar na tela do seu painel

supervisório os níveis de tensão aplicada nessa proteção catódica.

Esse é o fator chave para o sucesso desse modelo experimental, pois no sistema

convencional a proteção catódica é monitorada manualmente com uma equipe de manutenção

programada a cada três meses ocasionando elevado custo.

Dessa forma, a referente proposta conseguiu atingir a meta dos objetivos,

minimizando os custos e aumentando a eficiência de acompanhamento do processo corrosivo,

uma das problemáticas que vem crescendo nas últimas décadas e que precisa de soluções

plausíveis para sua aplicação na área das grandes engenharias e indústrias.

Assim, esse sistema permite um alerta na tela do supervisório indicando a falha no

retificador e o operador tem condição de solicitar uma intervenção no equipamento, uma vez

que é possível visualizar na tela, ao invés do problema ser conhecido somente nas

intervenções trimestrais.

Page 17: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

17

8- SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Esta pesquisa pode ser aperfeiçoada realizando vários métodos condicionais a mesma, tais

como:

Programar melhorias no protocolo desenvolvido para o protótipo, como por exemplo, a

utilização de novos softwares;

Capacitar a rede construída com o protótipo para substituição automática de nós em falhas e a

programar soft sensors;

Realizar o monitoramento fazendo a interpolação de valores para uma maior confiabilidade

nos resultados.

Estudar o comportamento da rede de sensores sem fio em oleodutos, polidutos e gasodutos,

com a finalidade de desenvolver uma nova rede de sensores multifuncionais.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALYRIO, R.D. Metodologia Científica. PPGEN: UFRRJ, 2008.

ANDRADE, M. M. Como Preparar Trabalhos para Cursos de Pós Graduação. 4 ed. São

Paulo: Atlas, 2001.

CASTRO, D.F. Estudo da corrosão do aço 1020 no solo natural argiloso da região amazônica.

2013. 83 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Faculdade de Tecnologia, Programa de pós-

graduação em Engenharia de Recursos da Amazônia, Universidade Federal do Amazonas,

Manaus, 2013.

DURHAM, M.O., DURHAM, R.A. (2005). Cathodic protection: consequences and standards

from using CP systems to prevent corrosion. IEEE Industry Applications Magazine. Janeiro -

Fevereiro pp. 41-47.

DUTRA, A.C., NUNES, L.P. (1999). Proteção catódica: técnica de combate à corrosão. -

3.ed. - Rio de Janeiro – Interciência, 1999

GALVAO. M.M. Efeito do potencial de proteção Catódica na corrosão Microbiologicamente

induzida. Rio de Janeiro, 2008.

GENTIL, Vicente. Corrosão. – 4. ed. – Rio de Janeiro: LTC, 2003.

GIL. A. C. Métodos e Técnicas de Pesquisa Social. São Paulo: Atlas, 1995.

HOPPE, F.J., BASU, S.P., ROGERS, G.E. (1996). Design, installation and field experience

with real-time cathodic protection monitoring of pipe-type cable systems. Proceedings of the

IEEE Power Engineering Society Transmission and Distribution Conference. September, Los

Angeles, CA, USA pp. 615-619.

Page 18: CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA …Secure Site semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_pablo_revisado_2905.pdfGentil (2003) explica que se pode trabalhar

18

JAMBO, H. C. Medaber; FÓFANO, Sócrates. Corrosão: Fundamentos, Monitoração e

Controle. Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda., 2008.

NUNES, L.P. Fundamentos de Resistência à Corrosão. 1ªed. Interciência, Rio de Janeiro.

2007.

VERGARA, S. C. Projetos e relatórios de pesquisa em Administração. São Paulo: Atlas,

2004.