Técnica de ondas guiadas aplicada à detecção de danos na armadura de tração de dutos flexíveis

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Groth, Eduardo Becker
• Orientador(a): Clarke, Thomas Gabriel Rosauro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Tubos flexíveis; Inspeção de equipamento; Propagação de ondas; Dano estrutural
• Palavras-chave em Inglês: Flexible riser; Guided waves; NDT; Structural integrity; Machine learning
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/300320

O duto flexível é um modelo de tubulação amplamente empregado na exploração offshore. Dado o seu design multicamadas, apresenta grande rigidez axial, porém, pouca resistência ao momento fletor. Tal característica é necessária para que o duto tenha uma boa resposta à dinâ mica dos movimentos relativos entre a plataforma e o leito marinho. Dentre as camadas que compõem o duto flexível, está a armadura de tração. Essa camada confere ao duto rigidez axial e é composta por múltiplos arames dispostos helicoidalmente ao redor do corpo tubular. Durante a vida útil do duto flexível, é comum verificar ocorrências de rupturas nos arames da armadura de tração, principalmente por fadiga, devido aos esforços cíclicos inerentes aos movimentos do ambiente marinho. A inspeção e o monitoramento da integridade da armadura de tração são de grande interesse para a indústria petrolífera, pois, mediante um monitoramento confiável, é possível não apenas estender a vida útil do duto, mas também determinar o nível de segurança operacional e garanti-la, além de atuar como uma ferramenta valiosa na gestão de linhas. De vido às características e complexidade, a detecção de danos na armadura de tração é um grande desafio. Neste contexto, insere-se o presente trabalho, cujo objetivo é desenvolver a técnica de ondas guiadas para a identificação de danos na armadura de tração de dutos flexíveis. As ondas guiadas são ondas mecânicas que se desenvolvem em meios de propagação com geometrias delgadas. Atualmente, as ondas guiadas são empregadas na inspeção de tubulações rígidas e chapas, e já demonstraram alguns diferenciais como técnica não destrutiva. Para atingir o ob jetivo, primeiramente é feita uma investigação das ondas guiadas que se propagam no arame. Depois, foi escolhido o modo de propagação mais adequado e, então, elaborado um sistema de transdução capaz de excitar e monitorar a onda guiada no arame. Por fim, é proposta uma alternativa de pós-processamento dos sinais, que utiliza rotinas de aprendizagem de máquina para predizer defeitos nos arames do duto flexível. Para a validação da técnica e do sistema projetado, foram realizados testes em arames avulsos, tanto ao ar quanto em arames embebidos em resinas, e também testes em um duto flexível em escala real. Os resultados obtidos foram satisfatórios e fornecem indicativos de que a técnica de ondas guiadas possa ser uma alternativa interessante para a detecção de defeitos nos arames da armadura de tração de dutos flexíveis.