Inovação

Instalamos primeira peça de aço impressa em 3D em área operacional

Nova tecnologia promete a fabricação de peças de reposição em poucas horas para uso até em instalações offshore e submarinas

Pesquisadores do Cenpes, Centro de Pesquisas da Petrobras, produziram em parceria com a Universidade Federal de Uberlândia (UFU) a primeira peça impressa em 3D a ser aplicada em uma instalação da indústria de óleo e gás no Brasil. O componente supera os requisitos técnicos do original em ferro fundido. A peça foi instalada no final de outubro em uma das novas instalações que compõe o projeto Plano Diretor de Dutos de São Paulo. A adoção da técnica conhecida como Manufatura Aditiva trará economicidade e agilidade aos projetos ao permitir redução de estoques e a produção de peças de reposição sob demanda.

Para o consultor do Cenpes Cristhian Carvalho, “a impressão dessa peça conceitual comprova a viabilidade de uma tecnologia nova e em plena expansão. Os principais benefícios são a redução dos custos de estoque e a mitigação de riscos à continuidade operacional, a partir da disponibilização de componentes críticos sob demanda, com qualidade assegurada e a curto prazo”. Gustavo Levin, gerente setorial do Cenpes, explica:

A peça, uma luva de redução em aço carbono de 4 x 3 polegadas, foi confeccionada no Laprosolda, centro de excelência em soldagem da UFU e a impressão coordenada pelo professor Louriel Vilarinho. Vale ressaltar que o componente foi submetido com êxito a ensaios mecânicos e não destrutivos mais rigorosos que os previstos em norma para o componente convencional em ferro fundido.

Inicialmente optou-se por confeccionar uma peça como prova de conceito para validação da tecnologia. O aprendizado obtido possibilitará a aplicação dessa técnica na fabricação de peças realmente críticas de forma segura em curto espaço de tempo.

Para ele, a construção de uma biblioteca digital de itens que possam ser impressos sob demanda, eliminando custo de logística e infraestrutura, pode gerar uma boa economia para empresa.

A preferência será por componentes críticos, cuja falha represente risco à continuidade operacional ou que demande longos prazos de fornecimento. A manufatura aditiva se torna muito atrativa também para substituir equipamentos que estão fora de linha.

Núcleo Experimental de Atalaia também recebe componentes

Além da estreia da impressão em 3D nas obras do Plano Diretor de Dutos (PDD), o Núcleo Experimental de Atalaia (NEAT), do Cenpes, em Aracaju - SE, também é um dos pioneiros na adoção dessa tecnologia.

Já possuímos um par de flanges cegos em aço inoxidável tipo 316L confeccionados por processos de manufatura a laser instalados no Núcleo Experimental de Atalaia (NEAT), em operação pela equipe do Cenpes”, conta Cristhian.

Os componentes completaram, no início de novembro, dois meses de operação ininterrupta em um vaso de separação de óleo no NEAT, a uma pressão operacional média de 5 bar (aproximadamente 5 vezes a pressão atmosférica). Completados 2 meses de operação, os flanges passaram por um processo de desmontagem e inspeção na qual não foram observados danos nos mesmos. Os flanges já foram remontados no vaso e estão novamente e operação.

O flange cego é um componente cuja função é fechar as extremidades de um sistema de tubulação, ou seja, bloquear fluidos. Os componentes foram fabricados por outro parceiro tecnológico da Petrobras, o Instituto Senai de Inovação em Sistemas de Manufatura e Processamento a Laser de Joinville (SC), sob coordenação do engenheiro Renato Forni, do Cenpes.

Forni explica que os métodos de fabricação empregados em Joinville e Uberlândia são distintos entre si. Enquanto a técnica adotada em Uberlândia permite maior produtividade e maior gama de materiais que podem ser processados, como, por exemplo, o aço carbono, as técnicas utilizadas em Joinville são adequadas a peças com maior complexidade geométrica e dedicadas a fabricação utilizando materiais mais nobres, como, por exemplo, os aços inoxidáveis, titânio, entre outros. “Esperamos receber demandas das diversas áreas de negócio da companhia, ampliando os ganhos com a aplicação dessa nova tecnologia”, afirma.

Protótipos de trocadores de calor

Além das peças citadas acima, o Instituto Senai de Inovação em Sistemas de Manufatura e Processamento a Laser de Joinville, em parceria com a Petrobras, fabricou também pela técnica de manufatura aditiva um protótipo de trocador de calor compacto em aço inoxidável 316L. Este protótipo será submetido nos próximos dias a testes de integridade e desempenho térmico na Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville.

Manufatura Aditiva

Manufatura Aditiva é o processo de fabricação de peças tridimensionais (3D) por meio da adição camadas sucessivas de material baseado em um modelo digital, em oposição as técnicas de fabricação convencionais que se baseiam normalmente na remoção (subtração) de material. Essa tecnologia possui diversas vantagens em relação aos processos de fabricação convencionais: possibilidade de fabricação de geometrias complexas, peças monolíticas em substituição a múltiplos componentes, fabricação de itens sob demanda em curto prazo e prototipagem rápida, entre outros. “Através dos projetos de P&D desenvolvidos pelo Cenpes, em parceria com Instituições de Pesquisa, estamos preparando a Petrobras para capturar os potenciais benefícios que a adoção da manufatura aditiva proporcionará às cadeias de suprimentos. Acredita-se que, no futuro, operadoras da indústria de Oil & Gas utilizarão uma espécie de catálogo digital que permitirá a produção de peças, sob demanda, em qualquer fabricante que possua os sistemas de impressão”, explica Filipe Martins, gestor do Projeto Tecnológico de Manufatura Aditiva Metálica do Cenpes.

A aplicação de manufatura aditiva para fabricação de componentes submarinos é o próximo passo. Como uma peça fabricada com essa tecnologia possui propriedades compatíveis, às vezes até superiores àquelas fabricadas pelos processos convencionais, há a possibilidade de sua aplicação em águas profundas. “O Cenpes vem mapeando potenciais aplicações da manufatura aditiva para equipamentos e componentes submarinos. Já foram observados alguns nichos e algumas oportunidades que serão explorados em um projeto de pesquisa dedicado ao tema”, revela o engenheiro Renato Forni, do Cenpes.

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