LAMEF - Laboratório de Metalurgia Física - Inspeção e Monitoramento
Sistemas de monitoramento de integridade estrutural vêm ganhando importância, principalmente no ramo de petróleo e gás, devido à expansão das atividades de exploração e processamento a ambientes cada vez mais desafiadores do ponto de vista operacional. Estas novas fronteiras levam a inovações nas áreas de projetos de estruturas e novos materiais, que por sua vez demandam desenvolvimentos no campo de métodos de inspeção e ensaios não-destrutivos. A busca por operação com estruturas inteligentes, que possam diagnosticar sua própria integridade, requer uma mescla de conhecimentos das áreas de inspeção, eletrônica, mecânica, automação, dentre outras. O Grupo de Ensaios Não-Destrutivos (GEND) busca suprir estas demandas, atuando fortemente no campo de acústica, vibrações, ultrassom, eletromagnetismo, e análise de tensões.
Acústica e Vibração (incluindo teste modal)
Análise de Tensão (incluindo fibras óticas com rede de Bragg)
Electromagnéticos (Correntes Parasitas, Métodos Magnéticos)
Projeto e desenvolvimento de sensores, eletrônica e software customizados
Simulação com computadores
Ultrassom (Ondas Guiadas, Phased array, Convencional e TOFD)
O LAMEF tem experiência no desenvolvimento de sistemas de monitoramento de integridade estrutural baseados em acústica e vibrações. Sistemas acústicos subaquáticos para a detecção de defeitos ou de assinatura de operação de válvulas estão sendo desenvolvidos.
Medidas de parâmetros acústicos na indústria e construções também são oferecidos. Análise de vibração e modal são executados para a indústria em geral.
O laboratório tem uma completa infraestrutura para a produção de redes de Bragg em fibras óticas para a medição de deformação, pressão, temperatura e outras propriedades, mesmo em ambientes desafiadores.
O laboratório se especializou em instrumentação de campo para análise de tensões utilizando extensômetros e fornece modelamento por elementos finitos de distribuição de tensão em estruturas.
O uso de robôs que permitam o mapeamento ou inspeção não destrutiva de estruturas é uma área em crescimento. Se um operador puder controlar eletronicamente a posição geométrica de sensores com uma boa repetibilidade, a inspeção de estruturas grandes e de difícil acesso pode ser feita de uma maneira simples, rápida e eficiente.
O LAMEF no seu passado já desenvolveu ferramentas para inspeção de dutos suspensos, tanques de estocagem e cascos de navios.
O laboratório desenvolve sensores customizados de correntes parasitas, queda de potencial, ruído Barkhausen e micromagnéticos para a caracterização e inspeção de aços e ligas não ferrosas (quando aplicável).
O laboratório também desenvolve EMATs (electomagnetic acoustic sensors) para a geração de ultrassom e está atualmente trabalhando em um sistema de ondas guiadas para altas temperaturas.
A análise devida dos dados gerados pelas técnicas de inspeção pode fornecer intervalos de confiança estatística e a detecção de padrões, assim como curvas de calibração e classificação dos dados em grupos. Isso pode permitir a predição de comportamentos futuros e controle ativo de parâmetros de processo a fim de gerar uma melhor resposta ou resultados para cada ensaio.
Técnicas como Análise de Fourier 2D de sinais ultrassônicos e implementação de Redes Neurais para dados de acelerômetros já foram utilizadas em projetos do laboratório.
Algumas aplicações requerem maiores capacidades ou acesso ao controle de parâmetros de entrada e saída que não estão disponíveis em sistemas comerciais.
Historicamente, o LAMEF tem desenvolvido e caracterizado sensores de Correntes Parasitas, EMATs e Ondas Guiadas que foram construídos para aplicações específicas, como inspeção de compósitos e inspeção ultrassônica de estruturas a altas temperaturas. Uma eletrônica customizada e específica para controle e modificação da geração do sinal, controle de ganho, implementação de filtros e multiplexação de canais pode ser integrada com softwares independentes e dedicados desenvolvidos no LAMEF em ambientes MATLAB® ou LABVIEW®.
O laboratório desenvolveu sistemas de monitoramento para risers flexíveis, baseados em medições acústicas e de vibrações e métodos eletromagnéticos avançados.
A simulação por computadores da propagação de ondas ultrassônicas em componentes com geometria complexa e resposta em frequência de sensores customizados tem sido estudada e implementada com sucesso no LAMEF através do uso de softwares de elementos finitos.
Na área de campos magnéticos e desenvolvimento de sensores, o software COMSOL® tem fornecido soluções interessantes para as demandas de projetos.
A fim de rodar esses modelos extensos e de alta demanda computacional, o laboratório possui dois servidores DELL® com excelente desempenho, que permitem que resultados sejam gerados em algumas horas.
O laboratório desenvolveu sistemas para o monitoramento de dutos rígidos e compósitos que são baseados em ondas guiadas, ultrassom e emissão acústica. Esses sistemas são totalmente customizados, incluindo sensores, eletrônica, processamento de sinal e software.
Em dutos compósitos, um software de avaliação de qualidade de juntas adesivadas entre tubos está em desenvolvimento para campo. O laboratório também desenvolve técnicas de processamento de sinal e procedimentos de inspeção para ultrassom phased array, e tem grande experiência em inspeções via ultrassom convencional e TOFD.