Inspeção de caldeiras e fornalhas: ver a fornalha inteira antes que o andaime suba

O protagonista da deterioração das caldeiras é o tubo. No lado do fogo: erosão por cinzas, corrosão a alta temperatura e perda de espessura onde o vapor dos sopradores de fuligem bate repetidamente. No lado da água e do vapor: acúmulo de incrustações e o superaquecimento que ele provoca. Os tubos de superaquecedores e reaquecedores que operam quentes durante anos incham lentamente por fluência. As rupturas de tubos são uma das principais causas de paradas não planejadas.

O mesmo vale fora das usinas de energia: incineradores de resíduos, fornos de refinaria e caldeiras industriais centram a sua inspeção nos tubos e no refratário dentro da fornalha. Um combustível diferente significa cinzas diferentes e corrosão diferente.

As caldeiras são protegidas por uma combinação de inspeção legal e inspeções próprias do proprietário durante as paradas programadas. Os inspetores entram na fornalha, iluminam os tubos e fazem medições ultrassônicas de espessura em pontos definidos. Para alcançar as áreas altas, montam andaimes dentro da fornalha, penduram plataformas suspensas no teto ou usam acesso por cordas.

Há três dores: tempo (esperar o resfriamento, limpar as cinzas, montar andaimes), perigo (altura, queda de objetos, poeira, calor, espaço confinado) e defeitos não detectados. Com milhares de tubos e poucos dias, nenhuma equipe consegue olhar tudo de perto, e a inspeção tende a concentrar-se em “onde falhou da última vez” e nos pontos fixos de medição.

O trabalho do drone é ver a fornalha inteira de uma vez, antes de qualquer andaime subir. Isso separa os lugares que precisam de andaime dos que não precisam — e muda a ordem de toda a inspeção.

O padrão básico é faixas de cima para baixo, parede por parede. Começar por baixo faz o fluxo descendente das hélices levantar as cinzas do piso e a visibilidade desaparece; por isso comece no alto e desça, deixando a poeira assentar. Combine antes os marcadores de numeração dos tubos ou um sistema de coordenadas da fornalha, para que cada imagem possa depois ser associada a uma parede e a um tubo específicos.

O interior de uma caldeira reúne quase todas as fraquezas de um drone: escuridão total, cinzas em suspensão e uma caixa de aço que bloqueia o GNSS. As paredes de tubos são um padrão repetitivo, por isso a localização por câmera tem poucas referências distintivas. Mesmo após o resfriamento, o calor pode persistir no alto e no fundo entre os tubos.

• Poeira e fumaça: comece pelo alto, mova-se devagar, angule as luzes para reduzir o reflexo das cinzas em suspensão e coordene a ordem entre a limpeza das cinzas e os voos. Poeira e fumaça
• Escuridão: a iluminação embarcada é a única luz. Fixe a exposição e mantenha uma distância constante para que o brilho permaneça uniforme. Escuridão
• Sem GNSS: localize-se com LiDAR e câmeras. Os padrões repetitivos dos tubos confundem a localização, por isso colocar marcadores ajuda. Sem GNSS
• Espaços confinados: os vãos entre os bancos de tubos dos superaquecedores costumam ser estreitos demais para qualquer aeronave. Não force a entrada de um drone com gaiola. Espaços confinados
• Calor: espere até a fornalha esfriar o suficiente para as baterias e câmeras, e meça a temperatura antes de entrar. Calor

A parte mais difícil da inspeção de fornalhas é saber qual tubo você está vendo. Milhares de tubos idênticos ficam lado a lado e, a menos que cada defeito seja associado a um número de tubo e a uma elevação, nenhuma ordem de reparo pode ser emitida. A IA é boa em propor defeitos e comparar com a última vez; decidir se um tubo deve ser substituído ou continuar operando continua sendo uma decisão do engenheiro.

No Japão, as caldeiras industriais passam por inspeções de desempenho periódicas sob a Industrial Safety and Health Act (Lei de Segurança e Saúde Industrial) e o seu Regulamento de Segurança de Caldeiras e Vasos de Pressão, renovando o certificado de inspeção (cuja validade pode ser encurtada ou prolongada conforme os resultados). As caldeiras de usinas de energia enquadram-se na Electricity Business Act (Lei do Negócio de Eletricidade), que exige inspeções periódicas realizadas pelo operador. Em ambos os casos, os drones facilitam a inspeção; não mudam o seu conteúdo nem quem responde por ela.

Quanto ao voo em si, voar dentro de um espaço fechado, como uma fornalha, fica em geral fora da Lei de Aeronáutica Civil do Japão (a interpretação do MLIT trata como interior um espaço claramente separado do exterior, mesmo com aberturas; sair por uma abertura conta como voo ao ar livre). Em vez disso, aplicam-se as regras sobre deficiência de oxigênio, poeira e trabalho em espaços confinados, além do sistema de permissão de trabalho da instalação. Já os voos externos em torno de dutos e chaminés enquadram-se na lei de aviação, por isso trate-os separadamente. As diretrizes para drones em plantas industriais publicadas pelo METI, pela FDMA e pelo MHLW também são úteis.

No exterior, os EUA baseiam-se no ASME Boiler and Pressure Vessel Code para a construção e no National Board Inspection Code (NBIC) para a inspeção em serviço; as Pressure Systems Safety Regulations 2000 do Reino Unido exigem um esquema escrito de exame elaborado por pessoa competente. Compare as regras de voo de cada país em regulamentos no mundo.

• Espessura da parede dos tubos: as fotos não dizem quantos milímetros restam. São necessárias leituras por ultrassom ou EMAT em contato.
• No interior dos bancos de tubos: os vãos entre os tubos dos superaquecedores e reaquecedores são estreitos demais para entrar; muitas vezes só as fileiras externas são visíveis.
• Fluência e danos do lado da água: a degradação microestrutural e os danos internos dos tubos são invisíveis por fora. É preciso retirar amostras de tubos ou fazer outros ensaios.
• Dentro de tambores e coletores: as aberturas pequenas pedem boroscópios e ferramentas dedicadas, não drones.
• Uma fornalha em operação: nada voa através da chama. Em serviço, as câmeras da fornalha e o monitoramento de temperatura assumem.
• Decisões e responsabilidade: a substituição de tubos, a avaliação da vida remanescente e a aprovação ou reprovação legal continuam com as pessoas.

Na manhã seguinte à parada da caldeira, já resfriada, um drone entra primeiro. Ele voa a mesma rota da última vez, captura todas as paredes e, junto com a nuvem de pontos 3D, sinaliza o inchaço dos tubos e o avanço da erosão. Ao meio-dia, um plano dizendo “andaime necessário nestes três lugares” está pronto e os materiais já foram encomendados.

As pessoas deixam de passar dias procurando nas cinzas. Medem os tubos que precisam ser medidos e substituem os que precisam ser substituídos. A inspeção deixa de ser entrar na fornalha e passa a ser projetar a vida útil restante da caldeira. Essa é a nossa visão editorial — e esperamos que a medição de espessura por contato ainda seja necessária então.