Análise de Integridade Estrutural de uma Flare Industrial

Para garantir que um equipamento opere com segurança e fiabilidade durante o seu ciclo de vida, desde a sua instalação ao desmantelamento, devem ser realizadas inspeções e/ou monitorizações que, dependendo dos dados recolhidos, podem implicar avaliações Fitness- For-Service (FFS) que definirão a necessidade de reparação ou alteração do equipamento ou das condições processuais. A combinação de inspeção ou monitorização com os melhores procedimentos e técnicas de avaliação atuais fazem sobressair insuficiências dos procedimentos mais antigos. Usando métodos mais avançados de avaliação, validados e suportados através de uma vasta experiência de campo, pode-se agora avaliar defeitos nos ativos (equipamentos) e determinar a adequação ao serviço com uma análise FFS. As análises FFS tornaram-se cada vez mais aceites em toda a indústria ao longo dos últimos anos. A norma API 579 - 1/ASME FFS-1: 2007 fornece diretrizes para avaliar os tipos de danos que afetam os equipamentos processuais e a norma API RP 571: 2011 descreve os mecanismos de degradação que afetam os equipamentos nas petroquímicas e refinarias, que incluem os danos por corrosão, desalinhamentos, deformações plásticas, laminações, fissuras, entre outros. Este trabalho consiste na análise de Integridade Estrutural de uma Flare Industrial que surgiu da necessidade real de análise do equipamento no âmbito da atividade profissional do candidato. O estudo realizado a nível profissional é de grande abrangência, incluindo a inspeção do equipamento, identificação da falha ou dano, recolha e registo de dados, definição de estratégia de atuação e seleção de técnicas de avaliação da condição para posterior alteração, reparação ou desmantelamento. Na presente dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica, Ramo Construções Mecânicas, pretende-se efetuar o estudo aprofundado de uma das etapas de projeto, nomeadamente estudar a causa, avaliar a falha e implicações estruturais ou processuais devido à degradação interior do riser de uma flare, com base numa análise FFS, assumindo a operabilidade em segurança e garantindo resolutas condições de funcionamento. A presente análise FFS tem como finalidade validar ou não a integridade atual (avaliação técnica quantitativa) de modo a conhecer se o item em questão é seguro e confiável para continuar a operar em condições específicas durante um período de tempo determinado, tendo em consideração as condições verificadas no ato de inspeção e especificações de projeto, segundo os itens de verificação de segurança estabelecidos na norma EN 1990:2002/A1:2005/AC:2010 e com base na norma API 579-1/ASME FFS-1: 2007. No âmbito do presente trabalho foram realizadas as seguintes tarefas: - Identificar e analisar os mecanismos de degradação com base na norma API RP 571: 2011, face às condições processuais e geométricas que o equipamento em análise está sujeito de modo a perceber a evolução da degradação estrutural e quais as implicações na sua longevidade. - Avaliar e propor soluções de reparação e ou alterações processuais e ou geométricas do equipamento em análise de modo a permitir a continuidade em funcionamento sem afetar as condições de segurança e por conseguinte minimizar ou evitar o elevado custo económico associado a um novo equipamento e tempo de paragem processual. - Assumir limites estruturais face às condições processuais e ações externas ou adjacentes. - Garantir a segurança e qualidade da vida humana ou meio que o rodeia, do equipamento, das instalações, das infraestruturas envolventes e evitar o colapso económico, quer por motivos processuais, quer indeminizações ou agravamento do prémio do seguro. Verificou-se que os resultados serão a base para as alterações inerentes, tais como reforço estrutural, alteração da geometria do defletor, ajuste no tensionamento dos cabos e controlo da espessura mínima, de modo a alargar o período de vida útil da flare com segurança.

To ensure that an equipment operates safely and reliably during its lifecycle, from installation to decommission, inspection and/or monitoring operations must be performed that, depending on the data collected, may involve Fitness-For-Service (FFS) evaluations to define the need for repair or changes of the equipment or in the process conditions. The combination of inspection or monitoring procedures with the best state of art assessment techniques stand out limitations of the older procedures. Using more advanced evaluation methods, validated and supported by a wide field experience, it is now possible to evaluate defects in the assets (equipments) and to determine the suitability for service by an FFS analysis swiftly and with confidence. FFS analyzes have become increasingly more accepted across the industry over the past few years. The standard API 579 - 1/ASME FFS-1: 2007 provides guidelines for assessing the types of damages that affect the process equipment and the standard API RP 571: 2011 describes the degradation mechanisms that affect the equipment in petrochemical plants and refineries, which include damage due to corrosion, misalignments, plastic deformations, laminations, cracks, among others. This work consists in a Structural Integrity Analysis of an Industrial Flare that comes from the real need for analysis of an equipment under the scope of the professional activity of the candidate. The study was carried out at the professional level and it has a wide scope, including the inspection of the equipment, identification of failure or damage, data collection and recording, definition of acting strategy and selection of techniques for assessing the condition for further modification, repair or decommissioning. In this Mechanical Engineering dissertation in Mechanical Constructions, we intend to make an in-depth study of one of the stages of design, particularly studying the source, evaluate the failure and structural or process implications due to degradation inside the flare riser, based on a FFS analysis, to achieve safe operability and ensuring certain operation conditions. This FFS analysis aims to validate or not the current integrity (technical quantitative assessment) in order to know if the asset is safe and reliable to continue to operate under specified conditions for a for a certain period of time, taking into account the conditions verified at the time of inspection and design specifications, according to the security check items present in the standard EN 1990:2002 / A1: 2005/AC: 2010 and based on the standard API 579-1/ASME FFS-1: 2007. The following tasks were performed: - Identify and analyze the degradation mechanisms based on the standard API RP 571: 2011, with the process and geometric conditions that the studied equipment is subjected to, in order to understand the evolution of structural degradation and which are the implications on its longevity. - Evaluate and propose repair solutions and/or procedural and/or geometric changes and the equipment in demand to allow continuity in operation without affecting the safety conditions and therefore minimize or avoid the high economic cost associated with new equipment and process downtime. - Impose structural limits with the process conditions and external or adjacent actions. - Ensure the safety and quality of human life or the surrounding, equipment, facilities, the surrounding infrastructure and avoid economic collapse, either on process reasons or by compensation or worsening of the insurance premium. The obtained results are the basis for inherent modifications such as structural reinforcement, amendment of the deflector geometry, adjusting the tensioning of the cables and control the minimum thickness in order to extend the safely life of the flare.