Ufes - Artigo - Instrumentação De Selos De água

INSTRUMENTAÇÃO DE SELOS DE ÁGUA Bruna Ferreira Chaves Seminário Departamento de Engenharia Elétrica - Universidade Federal do Espírito Santo Cx. Postal 01-9011 - Vitória - ES - 29060-970 – BRASIL [email protected] Resumo – Este artigo apresenta uma visão geral sobre a instrumentação de selos de água. Explica o conceito e o funcionamento do selo e compara as diferenças entre selos manuais e selos instrumentados, inclusive no que concerne aos procedimentos de operação dos mesmos. Por fim, é discutida uma proposta de automatização de selos de água.

Entra da de

Entrada de água

I – O SELO DE ÁGUA O selo de água é um procedimento operacional que isola determinada área produtiva, ou trechos da rede de distribuição de gás, com a fonte geradora deste gás ou mesmo da rede de distribuição. Consiste em inundar uma tubulação de tal forma que a coluna de água no interior da mesma tenha pressão superior à pressão do gás na entrada da tubulação, não permitindo, portanto, a passagem do gás. A tubulação encontra-se então selada, isolando toda área a diante do selo. A tubulação é construída em uma geometria especial, podendo ser em formato do tipo “V” ou do tipo “Y”. Este trabalho tratará especificamente de selos de água em formato do tipo “V”, contendo em seu interior gás de Alto Forno. O selo de água é basicamente composto por: • • • •

Uma linha para alimentação de água, composta por tubulação principal e “bypass”; Duas linhas para transbordo de água de selagem; Uma linha para drenagem; Duas linhas para purga do gás para atmosfera.

Encontra-se abaixo um esquemático (Figura 01) de um selo de água. As linhas para

Transb ordo de água

Dreno de água de

Transb ordo de água

Figura 1 – Esquemática de uma tubulação tipo “V”

purga não constam do desenho esquemático por não fazerem parte do projeto de instrumentação. A confiabilidade do selo de água está diretamente relacionada à preservação de vidas humanas. Quando se faz um bloqueio em tubulação de gás deve ser garantido que pessoas podem permanecer com total segurança na saída desta tubulação, efetuando qualquer tipo de manutenção, sem o menor risco de vazamento de gás. No caso de gases inodoros, se o selo falhar, trabalhadores inalarão o gás sem perceber e esta inalação pode levar à morte. Com o correto procedimento de bloqueio e desbloqueio da rede, espera-se que os seguintes resultados sejam alcançados: • Garantir o total bloqueio ou liberação do gás para o trecho requerido; • Garantir a liberação de redes de gás para manutenção com total segurança; • Evitar vazamentos de gás na área; • Zero acidente; • Zero ocorrência ambiental.

II – DIFERENÇAS ENTRE SELO MANUAL E SELO INSTRUMENTADO

Um selo de água manual possui somente válvulas manuais, ou seja, necessita de um operador presente na área durante todo o procedimento de bloqueio ou desbloqueio da rede. Portanto, os procedimentos de operação somente são iniciados quando da chegada do operador ao local do selo. Os selos de água instrumentados são fisicamente similares aos manuais, porém, além de válvulas manuais, são incorporadas válvulas que possibilitam uma operação remota, sensores para supervisão do sistema e um transmissor para monitoração constante do nível de água (ou condensado) na tubulação. Além da instalação de toda instrumentação, se faz necessária a instalação de um painel local de operação. Durante os procedimentos de operação em um selo instrumentado deverá ter um operador presente na área, mas os procedimentos já poderão ser iniciados antes da chegada do operador ao local do selo, dependendo da urgência da situação. A instrumentação do selo de água veio como uma solução para vários problemas relacionados aos selos manuais, e como grandes vantagens podemos citar: •

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Reduz consideravelmente o tempo total dos procedimentos de operação caso seja iniciado em uma Estação de Controle. O deslocamento de um operador até o local (selos manuais) pode ser bastante demorado e ineficiente em determinadas situações de urgência; Aumenta a confiabilidade do processo, uma vez que o mesmo será monitorado integralmente e dinamicamente em uma Estação de Controle, ao invés de por um único operador na área; Aumenta a segurança dos procedimentos, pois com selos manuais faltam informações das condições operacionais no local.

manual. Já no selo de água instrumentado pode-se proceder das seguintes maneiras: procedimento totalmente manual, procedimento totalmente instrumentado ou procedimento parcialmente manual e instrumentado. A Companhia Siderúrgica de Tubarão possui um padrão operacional que estabelece os procedimentos para bloquear e desbloquear o selo de água em rede de gás, evitando a contaminação ambiental por derramamento de condensado e evitando alta concentração de CO. O padrão operacional deve ser obedecido em todo e qualquer procedimento em selos de água, sejam eles manuais ou instrumentados. Também são descritos no padrão operacional os preparativos para o trabalho, listando as ferramentas e materiais que serão necessários. São eles: • • • • • •

Carro Patrulha; Chave de válvula; Detector portátil de CO; Lanterna para uso noturno; Rádio VHF; Além de EPI’s para segurança pessoal (Botina de segurança, capacete com jugular, luvas de segurança, máscara autônoma e óculos de segurança).

Independente do procedimento que for utilizado, o controle ambiental deve ser rigoroso. O aspecto ambiental é muito importante e as ações preventivas a serem tomadas são: • • • •

Verificação de vazamento de gás e ou condensado quando da chegada ao local do selo; Não abrir válvulas bruscamente em redes pressurizadas; Adequar a abertura da válvula de alimentação de água do selo, a fim de evitar transbordo do poço de coleta; Antes de desfazer o selo de água verificar se o poço de coleta vai comportar o volume de água que deve ser drenado do interior do selo.

III – OS PROCEDIMENTOS PARA OPERAÇÃO DOS

III – A) PROCEDIMENTOS EM SELOS DE ÁGUA MANUAIS

SELOS DE ÁGUA

Atualmente todos os selos de água da Companhia Siderúrgica de Tubarão são manuais e,

O selo de água manual só permite um modo de operação, o procedimento totalmente

portanto, com procedimentos de operação totalmente manuais.

III – B) PROCEDIMENTOS EM SELOS DE ÁGUA

O procedimento manual para bloqueio de rede de gás:

Os procedimentos de bloqueio e desbloqueio da rede de gás com selos instrumentados não se diferem do procedimento para selos manuais no que concerne aos passos operacionais, ou seja, a seqüência de ações que deverá ser realizada é a mesma. Os selos de água instrumentados são de operação manual, ou seja, são operados por decisão do operador sem interveniência de intertravamentos. A operação manual pode ser “Remota”, a partir do Sistema Supervisório, “Remota - Local”, a partir do Painel View instalado na Sala de Controle da Torre de Combustão #4, ou ainda “Local”, a partir do Painel Local de cada selo de água.

a. Efetuar a lavagem do selo abrindo o mínimo possível a válvula de alimentação principal de água, permanecendo a válvula de dreno aberta; b. Havendo demora na saída de água do selo (maior que 2 minutos), fechar a válvula de água e solicitar à Manutenção para desobstruir o mesmo. Uma vez isso tendo sido feito, pode-se então dar prosseguimento à selagem desta rede; c. Abrir a válvula de alimentação principal de água para o selo, confirmando a lavagem do mesmo; d. Fechar totalmente a válvula do dreno; e. Abrir totalmente as válvulas de transbordo de água do selo; f. Terminar de abrir lentamente a válvula principal de alimentação de água do selo; g. Quando o nível de água atingir a altura dos transbordos, ocorrerá um transbordo de água de selagem, indicando assim, que o selo está concluído. Fechar então a válvula principal de alimentação de água; h. Abrir a válvula "by-pass" de alimentação de água e ajustar a vazão, mantendo o mínimo de água escoando pelos transbordos. Essa tubulação possui um pequeno diâmetro e fornece um fluxo pequeno, porém constante de água. O procedimento manual para desbloqueio de rede de gás: a. Verificar se a água está fluindo normalmente pelo tubo de transbordo; b. Fechar a válvula "by-pass" de alimentação de água; c. Fechar totalmente as válvulas de transbordo; d. Abrir a válvula de dreno; e. Acompanhar o escoamento total da água.

INSTRUMENTADOS

O procedimento instrumentado para bloqueio de rede de gás: Operação em “Remoto” ou “Remoto-Local” – O procedimento “Remoto” ou “Remoto-Local” também exigirá um operador no local de selagem. Porém sua função será apenas de monitoramento e o processo, dependendo da urgência da situação, já poderá ter sido iniciado antes de sua chegada. a. Verificar que as válvulas manuais de bloqueio de alimentação de água e dos transbordos estejam abertas; b. Verificar que as válvulas manuais de alimentação de água aos selos dos transbordos e do dreno estejam abertas; c. Confirmar Fechado dreno de fundo; d. Abrir válvulas dos transbordos; e. Abrir válvulas principal e secundária de alimentação de água ao selo; f. Aguardar até confirmação de selo feito (cheio de água) via transmissor indicativo de nível e chaves de fluxo não alarmadas; g. Com a confirmação de selo feito, fechar a válvula principal de alimentação de água utilizando a chave seletora. Operação em “Local” – O procedimento “Local” exigirá um operador no local de selagem. O processo só será iniciado quando de sua chegada ao local. a. Abrir o painel local do selo e posicionar a chave seletora na posição “Local”;

b. Verificar que as válvulas manuais de bloqueio de alimentação de água e dos transbordos estejam abertas; c. Verificar que as válvulas manuais de alimentação de água aos selos dos transbordos e do dreno estejam abertas; d. Confirmar Fechado dreno de fundo via sinalização local ou utilizando a chave seletora local; e. Abrir válvulas dos transbordos utilizando as chaves seletoras correspondentes; f. Abrir válvulas principal e secundária de alimentação de água ao selo utilizando as chaves seletoras correspondentes; g. Aguardar até confirmação de selo feito (cheio de água) via transmissor indicativo de nível e vazamento de água pelos transbordos; h. Com a confirmação de selo feito, fechar a válvula principal de alimentação de água utilizando a chave seletora correspondente. O procedimento instrumentado desbloqueio de rede de gás:

f. Aguardar até confirmação de selo desfeito (sem água) via transmissor indicativo de nível. IV – MONITORAMENTO NOS SELOS INSTRUMENTADOS Situações possíveis no monitoramento: •

Em operação normal, ou seja, sem selo de água, o condensado será monitorado. Duas situações são alarmadas: LAH-1: Excesso de condensado (ATENÇÃO) LAH-2: Próximo de selar com condensado (CONDIÇÃO PERIGOSA) •

Em situação de bloqueio da rede de gás, o nível de água deve ser constantemente monitorado. Duas situações são alarmadas: LAL-1: Perdendo o selo (ATENÇÃO) LAL-2: Perdendo o selo crítico (CONDIÇÃO PERIGOSA) V – O FUNCIONAMENTO DA PLANTA

para

Operação em “Remoto” ou “Remoto-Local” – a. Verificar que a válvula manual de bloqueio do dreno de fundo esteja aberta; b. Verificar que as válvulas manuais de alimentação de água aos selos dos transbordos e do dreno estejam abertas; c. Abrir dreno de fundo utilizando a chave seletora; d. Fechar válvulas dos transbordos; e. Fechar válvulas principal e secundária de alimentação de água ao selo; f. Aguardar até confirmação de selo desfeito (sem água) via transmissor indicativo de nível e alarme no Supervisório. Operação em “Local” – a. Verificar que a válvula manual de bloqueio do dreno de fundo esteja aberta; b. Verificar que as válvulas manuais de alimentação de água aos selos dos transbordos e do dreno estejam abertas; c. Abrir dreno de fundo; d. Fechar válvulas dos transbordos utilizando as chaves seletoras; e. Fechar válvulas principal e secundária de alimentação de água ao selo utilizando as chaves seletoras;

É importante compreender não só como bloquear e desbloquear a rede de gás, mas também quando será necessária tal ação. Situações em que será utilizada a TC #4: •

Baixo consumo Quando os consumidores de BFG (CTE’s, coqueria, PCI, AF 1 e 2) estiverem com um baixo consumo, o gás poderá ser queimado na TC #4 para proteção de nível alto do gasômetro. Nesta situação não ocorre nenhuma selagem na rede de gás. •

Gasômetro em manutenção O gasômetro possui duas funções importantes, o de armazenamento de gás (como um pulmão) e o de determinação da pressão na rede. Quando o mesmo encontra-se em manutenção, a torre de queima passa a ser a responsável por manter a pressão adequada na rede, queimando a quantidade certa de gás. Neste caso é feita a selagem da rede para isolar e garantir a segurança na manutenção do gasômetro. •

Partidas de Alto Forno Quando da partida do alto forno, o gás inicialmente produzido não é de boa qualidade. O seu PCI (poder calorífico inferior) é baixo, ou seja,

o gás possui muito vapor de água, então deve ser queimado pela torre, pois não será utilizado pelos consumidores. A TC #4 poderá partir o AF 1, AF 2 e AF 3. Neste caso é feita a selagem da rede para isolar o AF do header principal. •

Situações emergenciais: –Nível alto do gasômetro –Temperatura alta no topo do alto forno –Pressão alta na linha de BFG Nestas situações não são feitos selos nas redes de gás. Outra situação em que é feita a selagem da rede é q uando de uma parada de alto forno, para manutenção, por exemplo, é necessária a selagem da rede de gás para o completo isolamento do mesmo. Esta ação garante a segurança dos operadores e evita o vazamento de gás.

REFERÊNCIAS [1] Manual de Instrumentação – Volume 1: Sistemas de Medição Stephen Michael Elonka Alonzo Ritter Parsons [2] Instrumentação Básica I – Pressão e Nível CPM – Programa de Certificação do Pessoal de Manutenção CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão SENAI – Espírito Santo