Caso 073: Fadiga Mecânica – Voo JAL-123 (1985).

No pior desastre com uma única aeronave na história da aviação, ocorrido em 12 de Agosto de 1985, morreram 520 pessoas no voo 123 da Japan Air Lines (JAL) entre Tóquio e Osaka onde este se chocou contra uma montanha após perder  a cauda. As investigações mostraram que a caverna de pressão traseira do aparelho, um Jumbo 747 da Japan Airlines, se rompeu devido a um reparo mal executado pela manutenção. O ar pressurizado da cabine entrou na cauda, arrebentando partes da fuselagem e danificando o sistema hidráulico. Segundo o relatório, a inspeção também falhou ao não detectar a fadiga do metal.

 

O ACIDENTE

Última imagem do voo JAL-123.
Veja ampliação a seguir

Eram 18h12 quando o voo JAL123 iniciou sua decolagem de Tóquio para Osaka.  Às 18h25m quando o Jumbo 747 da Japan Airlines  alcançava a sua altitude  a 24.000 pés sobre a baía Sagami,  o código 7700 (emergência) foi acionado no transponder do Jumbo. Subitamente rompeu-se o selo traseiro de pressurização. O Boeing simplesmente perdera todo o seu estabilizador vertical e a tripulação do Cmte. Takahama lutava contra o 747, que voava totalmente descontrolado. O jato sem a cauda somente se mantinha em voo pela velocidade que seus quatro motores. E foi com eles que Takahama tentou o impossível: trazer o 747 de volta a Tóquio.

Até aquele momento, pouco se sabia dentro da cabine de comando as razões da falha, o que poderia ter causado a perda súbita de toda pressão hidráulica e as dificuldades de manejo. Em segundos, sem os três sistemas hidráulicos redundantes, o 747 havia perdido toda a pressão, tornando inoperantes os controles de voo básicos: o 747 não contava mais com os ailerons, leme e profundores.

Tudo que sabiam foi através de um comissário de bordo que interfonou para a cabine de comando e informou que uma forte explosão havia sacudido a parte de trás da cabine de passageiros e que havia despressurização.

Sem outra opção, Takahama começou então a variar a potência dos motores, tentando fazer que o 747 ganhasse ou perdesse altura, e, variando a potência entre os motores de cada uma das asas, fizesse curvas. Missão impossível.

O movimento do 747 entrou numa oscilação continua, chamada em física de oscilação fugóide. Como um gigantesco pêndulo, o 747 subia e descia 1.500 metros a cada 90 segundos, fazendo com que o nariz da aeronave variasse entre 15º para cima e 5º para baixo, bem como a velocidade, que oscilava de 200 a 300 nós. As asas moviam-se 50º para cima ou para baixo em ciclos de apenas 12 segundos. O 747 voava como uma folha seca ao vento.

Dentro da cabine de passageiros, a atmosfera era de absoluto terror. Quando situações de pânico extremo acontecem, ao contrário do que mostram os filmes, a maioria das pessoas entram num estado conhecido como "pânico negativo": ficam imóveis, caladas, olhos fechados ou vidrados, incapazes de se mover ou emitir sons. O cérebro entra em curto-circuito e se recusa a processar a dura realidade, a confrontar a real iminência da morte.

Era o caso. Choros abafados, alguns soluços e nada mais. Nenhuma histeria, apenas o mais profundo e incapacitante terror. Mover-se pela cabine era impossível, pois o próprio movimento oscilatório da aeronave prendia os passageiros aos seus assentos. Além disso, com a entrada de ar frio, externo, a atmosfera dentro da cabine ficou turva como num denso nevoeiro. Se os passageiros mal podiam manter-se de pé, ao menos alguns deles podiam escrever. Muitos o fizeram: mais de 30 cartas de despedida foram escritas durante os 32 longos minutos que o JAL 123 lutou contra seu destino.

TRECHOS DE ALGUMAS CARTAS

"A meus três filhos: tomem conta de sua mãe. O avião está caindo e vem uma fumaça branca da parte de trás. Podemos ter apenas mais cinco minutos. Nunca mais quero entrar em um avião", escreveu Hiroshi Kawagushi, 52, chefe do escritório da empresa de navegação Mitsui Osk Lines em Kobe, perto de Osaka. Dirigindo-se ao seu filho mais velho, ele escreveu: "Não há esperança. Foi uma vida feliz para mim. Tsuyoshi, tome conta de todos. Deus nos ajude. Adeus". A mensagem ocupava sete páginas de sua agenda. O químico e chefe de escoteiros Massakatsu Tanigushi, 40, escreveu apenas um pequeno recado para sua mulher, escrito às pressas em um saco de papel higiênico: "Machiko tome conta dos garotos". O bilhete foi encontrado dentro de sua carteira de motorista, em meio aos destroços do avião.

Destroços...

CAIXA PRETA

Às 18h55:42, a gravação do CVR, Cockpit Voice Recorder, começa a registrar o som das turbinas do 747 refletido nas montanhas que o 747 sobrevoava a poucos metros dos cumes. Ouve-se claramente a aceleração dos motores, mas o nariz do 747 continua teimosamente para baixo, a despeito de todos os esforços dos tripulantes. O ensurdecedor ruído de vários alarmes soando pela cabine de comando, somado ao ruído dos motores em potência máxima cria uma cacofonia angustiante. O desespero dos tripulantes fica gravado para sempre na caixa preta. Eles agora apenas gritam entre si. O JAL 123 e seus 524 ocupantes não têm mais salvação. O Jumbo entra no seu derradeiro mergulho, girando 200º em seu eixo e entrando numa descendente abrupta, nariz firmemente apontado para baixo.

Às 18h56:06, no Cockpit Voice Recorder, ouve-se então nitidamente o som do primeiro impacto da asa esquerda contra a copa de árvores. Mais dois segundos e chega ao fim a gravação: o 747 explode contra o monte Osutaka, de 5.400 pés de altura.

O impacto deu-se a aproximadamente 200m abaixo do pico e à uma velocidade de 140 nós. Os tanques de combustível do 747 romperam-se imediatamente e um gigantesco incêndio tomou conta da área. Já estava escuro na hora do acidente e as equipes de socorro só chegariam ao remoto local da tragédia no alvorecer do dia seguinte. Para incredulidade total dos socorristas, 4 passageiras (duas delas, crianças de 12 e 8 anos) foram retiradas com vida e sobreviveram. Estavam todas elas sentadas nas últimas fileiras do 747.

Com 520 dos 524 ocupantes mortos, este foi o segundo maior desastre em número de vítimas na história da aviação e o maior envolvendo uma única aeronave.

O VÍDEO ABAIXO É  ÁUDIO DA CAIXA PRETA
COM O MAPA DO RADAR E TRAJETÓRIA
DO VOO JAL-123.

O RESGATE

Um helicóptero da Japan Self-Defense Forces (JSDF) avista os destroços durante a noite, a má visibilidade e o difícil acesso ao terreno montanhoso o impediu de pousar no local. O piloto do helicóptero da JSDF relatou, ainda em voo, que não haviam sinais de sobreviventes. Com base neste relatório, o pessoal em terra da JSDF desistiu da missão de resgate na noite do acidente. Ao invés disso, eles foram enviados para passar a noite em tendas improvisadas em uma aldeia. A JSDF não partiu para o local do acidente até a manhã seguinte. A equipe médica descobriu - mais tarde - um número de corpos dos passageiros cujos ferimentos indicaram que tinham sobrevivido ao acidente, apenas para morrer de choque ou de exposição a noite nas montanhas, enquanto aguardavam socorro. Um médico disse: "Se a descoberta ocorreu dez horas mais cedo, poderíamos ter encontrado mais sobreviventes".

Yumi Ochiai, uma das quatro sobreviventes do total de 524 passageiros e tripulantes, contou em sua cama de hospital que ela lembrou das luzes e do som dos motores do helicóptero e logo depois ela acordou no meio dos destroços, enquanto ouvia gritos e gemidos de outros sobreviventes. Estes sons gradualmente desapareceram durante a noite.

ANTECEDENTES

TAILSTRIKE

Em 2 de junho de 1978, o voo JAL-119 havia feito um pouso duro e batido com a parte inferior da fuselagem traseira ("tailstrike"- ilustração a direita) na pista do Aeroporto Internacional de Osaka que danificou a parte traseira da aeronave (cauda). Logo atrás da cabine de passageiros, após a última porta, há uma cúpula hemisférica, que representa a fronteira entre a zona sob pressão . Após esse limite, muitas vezes são instalados tabuleiros de refeição e armários e, portanto, é uma área não visível quando se olha para a parte traseira do avião. Esta parte está sujeita ao estresse mecânico, dada a enorme diferença de pressão que recebe de cada lado.

O REPARO

O Boeing foi então retirado de serviço e por alguns meses, foi reparado por um time de técnicos da JAL., porém o reparo posterior da cauda não foi realizada em conformidade com métodos de reparação aprovados pela Boeing apesar de um engenheiro da mesma ter acompanhado o serviço.

Dado como seguro para voltar a voar, o 747 entrou novamente em operação e assim voou pelos 7 anos seguintes, até o dia do acidente quando a falha de manutenção e inspeção chegou ao seu ápice. Deu-se por fim a fadiga mecânica dos rebites usados para unir as placas substituídas.

CAUSAS DO ACIDENTE

A causa oficial do acidente, segundo o Relatório Final publicado  pela Aircraft Accidents Investigation Commission no Japão, foi a seguinte:

A cauda havia sido retirada para reparos e, na substituição, foi fixada com somente uma fileira de rebites onde seriam necessárias duas. Com o passar do tempo e decorrente da operação normal da aeronave, houve uma fadiga no material resultando na quebra abrupta de toda a parte.

Como uma costura que se rasga, o metal cedeu. Uma súbita e violenta ruptura na fuselagem, que por sua vez atingiu o cone de pressurização da cabine. Como uma bomba, a estrutura rompeu-se sob o efeito da diferença de pressão entre o interior da cabine e o ar externo rarefeito (explosão por descompressão). A sequência de explosões rompeu a fixação do reparo feito no 747. Um trágico efeito dominó entra em ação, todos os controles foram perdidos com a quebra completa da seção 15 na seção traseira da fuselagem quando a base de fixação da cauda desprendeu-se (perda do estabilizador vertical), despedaçando-se e deixando o 747  fora de controle.

 Os momentos finais do avião ocorreram quando colidiu em uma montanha como resultado da perda de controle, batendo na encosta. Trinta minutos entre a falha até ao momento de impacto. O impacto era inevitável.

Local do reparo onde ocorreu a descompressão  que levou
o voo da JAL-123 ao desastre. 

APU: gerador que fornece energia elétrica e pneumática para os sistemas do avião enquanto este está no chão e os motores parados e sua partida é elétrica.

A caverna de pressão traseira do voo JAL-123

(como pode ser visto na ilustração anterior a esta foto),

está em exposição no Centro de Promoção de Segurança Aérea, em Tóquio. 

DESDOBRAMENTOS

Logo depois da conclusão da investigação, o presidente da JAL, Yasumoto Takagi, demitiu-se da empresa em respeito às vítimas, costume que é tradição no Japão. Um gerente de manutenção da JAL foi além: deixando uma carta de despedida e de desculpas, suicidou-se. Ele foi a última vítima fatal do JAL 123.

Logo após o acidente, o governo japonês determinou uma inspeção em todos os 69 aparelhos Boeing 747 em serviço no país e uma verificação rigorosa nos dezesseis Jumbos que cumpriram mais de quinze mil horas de voo.
No início do ano de 1994, técnicos da Japan Air Lines localizaram fissuras nas caudas de três aviões desse modelo, causadas, segundo a Boeing, por superpressurização da cabine de passageiros.

Manutenção e Inspeção são coisas sérias.
Seja numa planta de processo ou na aviação.

LEIA SOBRE FADIGA MECÂNICA CLICANDO AQUI.

CASOS CORRELATOS: Caso 031 e Caso 060

Fonte:

www.desastresaereos.net

www.wikipedia.org

www.jetsite.com.br

Folha de São Paulo de 19 agosto de 1985.

Caso 072: Phillips 66, Pasadena (1989).

Por volta da 01h:00m em 23 de outubro de 1989, uma enorme explosão destruiu boa parte da planta de polietileno da Phillips 66, em Pasadena (subúrbio de Houston), no Texas (EUA). Cerca de 85.000 m³ de material inflamável foi instantaneamente liberado para a atmosfera. Esta enorme nuvem de gás entrou em ignição em menos de dois minutos. A explosão inicial lançou detritos até 9,5 km de distância e foi registrado tremores de terra entre 3 e 4 graus na escala Richter nos sismógrafos da Universidade Rice. Muitas explosões secundárias seguiram. No total, 23 vidas foram perdidas e 314 pessoas ficaram feridas. A perda financeira foi estimada inicialmente em mais de 715 milhões de dólares.

O incêndio tomou praticamente toda planta química.

Um dia antes do incidente, trabalhos de manutenção programada tinham começado a limpar três das seis colunas de fixação de um reator. Uma empreiteira de manutenção especializada foi contratada para realizar o trabalho. O procedimento consistia em isolar o local para que o serviço fosse executado. Durante a limpeza da coluna n°02 uma tubulação que estava isolada por um plugue iniciou o vazamento. Esse plugueamento não era o procedimento correto adotado em manutenções anteriores quando se efetuava o isolamento da linha por meio de um sistema de duplo bloqueio ou o uso de flange cego.

Uma válvula de esfera pneumática era a única forma de manter isolada, caso o plugue não funcionasse, porém, a investigação do acidente revelou que durante o vazamento do material inflamável a válvula foi acionada (abertura). Foi constato que essa válvula foi aberta inadvertidamente (acidentalmente), entretanto, o procedimento de manutenção e segurança exigia que durante serviços naquele local, o suprimento de ar da válvula deveria ser desconectado mantendo a válvula em posição de fechamento, ou seja, o procedimentos da empresa previa que as mangueiras de ar para as válvulas deveriam ser desligadas antes do trabalho de manutenção. Esta tarefa não foi realizada.

Além disso, as válvulas de abastecimento de ar para as mangueiras do mecanismo de acionamento estavam na posição aberta (considerado falha grave), de modo que o ar que fluiu livremente abrindo a válvula durante o trabalho de manutenção.

Ao que tudo indica é que o plugue da linha não "aguentou" e vazou quando a válvula esfera foi acionado acidentalmente.

ASSISTA O VÍDEO COM O RESUMO DO ACIDENTE.

OUTRAS FALHAS

Layout de Fábrica (Detectores de gases e entrada de ventilação)

Mal posicionamento dos detectores e entradas de ventilação dos edifícios administrativos. A entradas de ventilação ficavam a favor do vento facilitando a entrada de gases liberados pela planta de processo. Dessa forma, não estavam dispostas corretamente de modo a evitar a ingestão de gases pelos funcionários no interior dos edifícios, no caso de um grande vazamento. Outro problema foi que alguns detectores não foram capazes de indicar o vazamento. A localização da sala de controle, distâncias entre plantas e rotas de escape (em especial para pessoal administrativo) foram todos criticados e considerados como inadequados me situações de crise (emergência).

Autorização de trabalho

Foi constatado desobediência das licenças de trabalhos, tanto por funcionários da Phillips como da empreiteira. O descumprimento dessas licenças para trabalhar em áreas de risco, colaborou para o acidente.

Planta de Pasadena  praticamente destruída após o incêndio.

Sistema de Proteção Contra Incêndio

Ausência de testes e inspeções periódicas do sistema. Não havia nenhum sistema de água voltado exclusivamente contra incêndio. A água para o combate às chamas teve que ser retirada do sistema de água de processo. Este sistema foi severamente danificados nas explosões pois as bombas de água de combate ao incêndio falharam quando os cabos de alimentação elétrica foram danificados pelo fogo, resultando assim na perda de pressão da água. Das três bombas à diesel de reserva para o combate a incêndios, uma estava em manutenção e outro ficou sem combustível.

Sinais de alerta (alarme)

Foram salientados problemas quanto ao nível sonoro do alarme de emergência, já que alguns funcionários em certas partes da planta, foram incapazes de ouvir a sirene. Outro problema foi a interrupção das comunicações telefônicas durante o incêndio, o que dificultou a gestão da crise, pois não havia como manter o fluxo de informações.

Em resumo, ficou evidenciado que o plano de emergência local, o sistema de combate a incêndio e de emissão de ordem de serviço foram extremamente ineficientes e foram apontados neste caso como causas básicas a falta de formação técnica, incompetência para realização do serviço, falta de gestão e ausência de supervisão do pessoal da operação, manutenção e segurança do trabalho. A causa imediata foi a abertura inadvertida da válvula esfera pneumática.

Fonte:

Health and Safety Executive – HSE.

Lees , FP , " Prevenção de Perdas nas Indústrias de Processo -

Identificação de Perigos, Avaliação e Controle”, 1996.

Robert M. Bethea, Explosion and Fire at the Phillips Company Houston Chemical Complex, Pasadena, TX. 
 Department Texas Tech University Lubbock, TX.

Portaria da Nova NR-13 (2014).

PORTARIA N.º 594 DE 28 DE ABRIL DE 2014

(DOU de 02/05/ 2014 - Seção 1)

Altera a Norma Regulamentadora n.º 13 - Caldeiras e Vasos de Pressão.

A COMISSÃO NACIONAL TRIPARTITE TEMÁTICA DA NR-13 formada pelo GOVERNO, EMPREGADORES e TRABALHADORES finalizou no final 2013 as alterações da norma NR-13 que começaram a vigorar conforme publicação do Ministério do Trabalho e Emprego na Seção 1 do Diário Oficial da União (DOU) do dia 2 de maio de 2014, a NR 13 (Caldeiras e Vasos de Pressão) passa a vigorar conforme a redação constante na Portaria nº 594, de 28 de abril de 2014.

Muitas adaptações e alterações deverão ser implantadas pelas indústrias. Abaixo alguns dos principais itens que foram alterados ou acrescentados na "NOVA NR 13":

Destaque para a inclusão
do sistema de tubulação.

• Inclusão no escopo da norma de recipientes móveis com PV superior a 8 (oito) ou com fluido da classe A;
• Inclusão no escopo da norma de tubulações ou sistemas de tubulação interligados a caldeiras ou vasos de pressão, que contenham fluidos de classe A ou B no escopo da norma;
• Obrigatoriedade da realização de inspeção em equipamentos não enquadrados no escopo da NR 13, tais como: recipientes transportáveis, tanques para armazenamento e estocagem de fluído, trocadores a placas, etc;
• Eliminação de situações que se caracterizam como RGI, tais como: iluminação de emergência, duas saídas amplas e distintas, instrumento indicador de pressão, operador sem treinamento para vasos categoria I e II, etc.
• Retirada da obrigatoriedade da execução do Teste Hidrostático em determinados casos;
• As mudanças estabelecidas devem ser imediatas, com exceção dos itens 13.6.1.1, 13.6.1.4 alínea "a", 13.6.2.3 e 13.6.2.3, cujo prazo varia entre 12 e 24 meses e pode ser estendido caso o empregador, mediante justificativa técnica, elabore um plano de trabalho com cronograma de implantação para adequar-se aos itens contidos no novo texto. O limite máximo é de quatro anos, contados a partir da data de publicação da Portaria.

Faça o download da Portaria da “Nova NR-13” no link abaixo:

http://portal.mte.gov.br/legislacao/portaria-n-594-de-28-de-abril-de-2014.htm

Fonte:

www.protecao.com.br

www.welding.com.br

Ministério do Trabalho e Emprego

Ataque de Hidrogênio a Alta Temperatura (HTHA).

Em inglês High-temperature Hydrogen Attack (HTHA). Esse mecanismo de corrosão em alta temperatura promove a perda de resistência e ductilidade do aço por meio de reação em alta temperatura do hidrogênio absorvido pelo carbono livre do aço resultando na descarbonetação e fissuras internas. Ou seja, devido a remoção do carbono a alta temperatura, há uma diminuição da dureza superficial (superfície de contato com a temperatura elevada, pobre em carbono), facilitando a ocorrência de trincamento por metanização (H+C).

É interessante observar que estes dois processos podem estar associados (descarbonetação + HTHA), porém muitos consideram como um só mecanismo sendo utilizado os dois termos para os mesmos. Mas deve-se também atentar que a API RP 571-2011 descreve estes dois mecanismos separadamente, isto quer dizer que um processo pode ocorrer independente do outro, assim devemos considerá-los como mecanismos associados. No caso do HTHA, a presença do hidrogênio é o elemento importante para a descarbonetação (ambos são mecanismos de corrosão em alta temperatura).

Micrografia mostrando trinca intergranular causada pelo HTHA
em um aço carbono com 0,5 Mo.

MECANISMO

O hidrogênio atômico difunde-se no aço (formado no processo de corrosão por dissociação do hidrogênio molecular em fluidos em contato com a superfície do aço). No contorno de grãos, imperfeições do cristal, inclusões, descontinuidades e outros defeitos corroboram com o hidrogênio atômico que reage com o carbono dissolvido ou com os carbetos de metal, formando o metano:

Devido à acumulação gás metano nos interstícios do aço, causa uma pressão que resultam na formação de trincas intergranulares, fissuras e bolhas, frequentemente estendendo-se até a superfície do aço. Além disso, o processo de descarbonetação leva a perda de carbono do aço e, consequentemente, uma redução na resistência a tração e um aumento da ductilidade e na taxa de fluência.

Curiosamente, o processo inverso, carbonetação, pode ocorrer também em misturas de hidrogênio em hidrocarbonetos em operações de refinação de petróleo.

Com o intuito de reduzir o ataque do hidrogênio aos equipamentos industriais em alta temperatura o gráfico abaixo, conhecido como a Curvas de Nelson, é largamente utilizado:

CURVAS DE NELSON
(click no gráfico para ampliar)

As Curvas de Nelson são comumente usados para selecionar os vários tipos de aços e os limites operacionais de segurança de temperatura e pressão parcial do hidrogênio.

PREVENÇÃO

Para atenuar e até mesmo evitar o ataque do hidrogênio a alta temperatura, bem como a descarbonetação e as fissuras consequentes desses mecanismos, adotam-se algumas ações como:

• Evitar o emprego de aços com alto teor de carbono;
• Utilizar aços alta ligas quando possível;
• Seguir os limites operacionais de segurança definidos nas Curvas de Nelson;
• Empregar uma margem de segurança de 30°C quando se utilizar  as Curvas de Nelson.

OBSERVAÇÃO IMPORTANTE:

Entretanto, é extremamente importante ler o Caso 071 deste BLOG onde há uma série de observações criticando e descartando o uso das  CURVAS DE NELSON com base em acidentes anteriores.

Fonte:

API RP 571-2011

www.corrosionclinic.com

Explanação e anotações das aulas do professor Luiz Antonio Bereta na disciplina 

Causas de Deterioração de Equipamentos, da Equipe de Formação Industrial – EFI / SINDIPETRO-LP.

Caso 071: Ruptura Catastrófica de um Trocador de Calor (2010).

No momento que um trocador de calor, de quase quarenta anos de idade, estava sendo alinhado para partida da unidade, o casco do equipamento falhou catastroficamente, despejando hidrogênio e nafta altamente inflamáveis provocando uma explosão que ceifou sete vidas (um supervisor de turno e seis operadores). Eles estavam trabalhando nas imediações do trocador de calor e auxiliavam o operador da área na partida da unidade no momento do incidente. O fogo intenso queimou por mais de três horas.

Local da explosão.

O acidente ocorreu em 02 de abril de 2010 na Refinaria Tesoro em Anacortes, no Estado de Washington (EUA), quando uma ruptura rasgou subitamente o casco o trocador de calor E- 6600E da Unidade de Reforma Catalítica/Hidrotratamento de Nafta (NHT).

A - Sala de Operação;
B - Trocadores de Calor do NHT.

A unidade NHT da Refinaria Tesoro Anacortes continha um agrupamento de equipamentos com seis trocadores de calor, divididos em duas baterias paralelas (A / B / C e D / E / F), utilizadas para preaquecer o fluido do processo antes da sua entrada num reator, onde as impurezas eram tratadas para eliminação subsequente. O trocador de calor "E" (E- 6600E) foi construído de aço carbono trabalhava com alta temperatura com nafta a mais de 260 °C.

Os operadores da Tesoro estavam nos estágios finais atividade de arranque (partida da unidade) onde tinham que alinhar um grupo de trocadores de calor (A / B / C) de volta ao serviço após a limpeza interna do feixe tubular. Os trocadores de calor D / E / F (o segundo grupo paralelo) permaneceram em serviço, durante esta operação.

Por causa da longa história da refinaria de vazamentos frequentes e ocasionais incêndios durante esta atividade inicialização o serviço deveria ser classificado como perigoso e não ser tratado como rotineiro tal como era considerado pela administração da refinaria, passando essa “cultura de insegurança”, sendo assimilado erroneamente pela operação.

PARA O MELHOR ENTENDIMENTO SOBRE ESTE 

CASO, VEJA O RESUMO DOS ACONTECIMENTOS NO VÍDEO ABAIXO:

PRINCIPAIS CONCLUSÕES CONFORME A U.S. Chemical Safety Board (CSB)

Falhas de Projeto e de Inspeção

• A ruptura do permutador de calor E fabricado em aço carbono foi severamente enfraquecido por um mecanismo conhecido como HTHA (Ataque por Hidrogênio a Alta Temperatura). Apesar do trocador de calor B não falhar naquele momento, este também foi igualmente prejudicado pelo HTHA, pois o trocador B tinha as mesmas configurações, confeccionado com os mesmos materiais e operava em condições similares ao outro (trabalhava paralelamente ao trocador E);

Para entender o HTHA
(CLICK AQUI)

Micrografia indicando bolhas que darão
origem as trincas devido a pressão do hidrogênio
contida nessa região.

• O mecanismo HTHA pode atuar em áreas de alta tensão no aço carbono, como em solda não tratadas termicamente. As soldas dos trocadores de calor B e E (o último falhou catastroficamente) de aço carbono não foram tratadas termicamente. A localização da ruptura do trocador calor E foi ao longo destas regiões de solda de alta tensão; 
• Em 1970, o American Petroleum Institute (API) publicou uma API Prática Recomendada ( RP ) 941 para aços em serviço com hidrogênio em pressões e temperaturas elevadas em refinarias de petróleo e plantas petroquímicas . Este documento fornece as Curvas de Nelson para prever a ocorrência de HTHA em vários materiais em temperatura e pressão parcial de hidrogênio;
• As curvas de Nelson são baseadas em incidentes com equipamentos que tiveram falhas no passado e são traçadas com base nas condições do processo que são mal definidas e inconsistentes;

Posicionamento dos trocadores de calor da NHT.

• Foi realizada pela U.S. Chemical Safety Board (CSB) uma simulação computadorizada das condições de processo dentro do trocadores calor da NHT. Os resultados mostraram que o trecho de aço de carbono do trocador de calor E, que se rompeu, foi considerado pelas Curvas de Nelson como aplicável (valores abaixo da curva). Desta forma, foi considerado seguro para operação sem risco de ocorrência de HTHA. Portanto, a metodologia das Curvas de Nelson para aço carbono é imprecisa, não podendo ser aplicada para evitar falhas em equipamento por  HTHA, pois não foi eficaz para prever este tipo de mecanismo de dano;
• As partes mais quente dos trocadores de calor B e E eram cladeadas com aço inoxidável, o que melhorou a resistência ao HTHA. Estima-se que esta porção revestida de aço inoxidável operava em condições de processo acima das Curvas de Nelson. No entanto, a porção sem cladeamento (aço carbono) onde ocorreu a ruptura do trocador E, ​​constatou-se que operava abaixo das Curvas de Nelson;
• É muito difícil de detectar o HTHA através da inspeção de equipamentos. O mecanismo pode ser detectado pela microscopia porém, muitas vezes está presente somente em pequenas áreas localizadas do equipamento.  A identificação bem sucedida do HTHA é altamente dependente das técnicas específicas empregadas e a habilidade do inspetor, e há poucos inspetores que têm essa experiência. Portanto, a inspeção não é suficientemente confiável para garantir a integridade física e impedir o dano do equipamento por HTHA.

Esta micrografia mostra fissuras (1) resultante do HTHA, interligadas

entre si formando uma trinca (2). As regiões "descarbonetadas" (3)

aparecem de cor mais clara (ausência de carbono) 

do que as regiões não afetadas (4).

• Inspeções no equipamentos e tratamentos térmicos após soldagem dependem de implantação de procedimentos e treinamentos que são considerados baixos na hierarquia de controles e , portanto, não são garantias para evitar falhas por HTHA. É preferível o uso de materiais que não são susceptíveis a danos ao HTHA;

Amostra da secção transversal da solda do trocador de calor da NHT.

A secção transversal de uma passagem múltipla de solda representado

 na macrografia ( imagem superior) foi retirada do permutadores de calor B. 

O esquema do desenho inferior define os termos associados com a solda. 

• São considerados projetos seguros para se evitar o HTHA  conforme a API os aços  com alto teor de Cr. Os permutadores calor B e E não foram construídos ou totalmente revestidos a partir destes materiais inerentemente mais seguros. 

Falhas de Gestão e de Segurança

• A partida dos trocadores de calor da NHT era um trabalho perigoso e não rotineiro. Vazamentos constantes apresentavam riscos para os trabalhadores durante as atividades de inicialização. O Process Hazard Analysis (PHA) da refinaria falhou repetidamente não controlando essa situação de risco;
• Quinze anos antes do incidente de abril de 2010, as premissas utilizadas pelas equipes de PHA na  Refinaria Tesoro Anacortes contribuiu para desfecho catastrófico, a identificação e o controle do perigo foi ineficaz para evitar falhas de equipamentos por HTHA;
• A Shell Oil (antiga proprietária da refinaria) indicou em seu PHA em 1995 uma relação de modificações no processo que poderiam aumentar a pressão parcial de hidrogênio nos permutadores de calor da NHT . No entanto, durante a gestão destas mudança não levou-se em consideração a avaliação ou recomendações que foram indicadas sobre o potencial do HTHA em danificar este equipamentos; 
• Shell Oil e a Tesoro realizavam periodicamente relatórios sobre mecanismo de danos e seus riscos a segurança de processo. No entanto não identificaram o HTHA como risco aos permutadores de calor B e E. Esta conclusão encontrada nos relatórios eram falhas, pois baseavam-se principalmente de dados operacionais de projeto, em vez de dados operacionais em condições reais. Essa prática colaborou para entrada de dados incorretos no gráfico das Curvas de Nelson;

A força da explosão, além de romper

o casco com mais de 1" de espessura, dobrou

facilmente o feixe tubular.

• Procedimentos da refinaria da Tesoro Anacortes, não proibia ou limitava o uso de pessoal adicional durante a inicialização (partida dos trocadores da NHT) apesar de ser perigosa e não rotineira. O procedimento de correto de inicialização especificava o uso de apenas um operador externo para realizar as operações de inicialização. No entanto, no dia do acidente, um supervisor solicitou mais cinco operadores para ajudar com a inicialização dos trocadores B e C;
• Os trocadores de calor da NHT frequentemente vazavam hidrocarbonetos inflamáveis durante a inicialização, e por vezes, resultando em incêndios. A gestão da Tesoro foi complacente com esses vazamentos e nem sempre investigava a causa dos vazamentos. A Tesoro tomou algumas ações para evitar os vazamentos, mas sem sucesso. Assim foi decidido usar operadores adicionais, durante a inicialização do trocador de calor, para responder aos possíveis vazamentos de hidrocarbonetos ou incêndios. Esta prática  contribuiu para a presença dos seis trabalhadores adicionais na unidade durante o acidente abril de 2010;

Linhas de vapor utilizadas
para amenizar os vazamentos de gases
 através da "supressão da explosividade"
dos gases por diluição.

• As duas baterias de trocadores de calor da NHT foram projetados em um único bloco, dificultando operar manualmente as válvulas nos diferentes níveis da estrutura dos permutador de calor. Estas válvulas foram utilizadas para iniciar os trocadores de calor e são necessários inúmeros ajustes para manter especificações de temperatura. As dificuldades com a operação da válvula durante a inicialização normalmente resulta na necessidade de assistência adicional de operadores; 
• A CSB encontrou vários indícios de deficiências de cultura de segurança de processo na Tesoro Anacortes. A gestão da refinaria as considerava as ocorrências de condições perigosas como normais, incluindo vazamentos frequentes dos trocadores da NHT, usando vapor para mitigar vazamentos, ao invés de corrigir problemas de projeto dos trocadores de calor para eliminar os vazamentos. Esse procedimento com vapor exigia mais operadores ao redor dos trocadores durante a partida.

Falhas de Códigos e de Normas

• Na API RP 941 - Aços para Serviço com Hidrogênio em Pressões e Temperaturas Elevadas em Refinarias de Petróleo e Plantas Petroquímicas não exige que os gestores destas plantas industriais verifiquem as condições operacionais reais ao estabelecer limites operacionais para seleção de materiais que impeçam o HTHA;
• API RP 941 orienta a indústria a prever a ocorrência de HTHA em diversos materiais de construção, por meio das Curvas Nelson. A criação de tais curvas foi baseada na experiência das indústria sobre o assunto; portanto é puramente empírica, e não há base científica fundamentada. Algumas indústrias de refino de petróleo aplicam erroneamente essas curvas como parâmetro;
• A CSB tomou conhecimento de pelo menos de oito incidentes em refinarias onde ocorreram o HTHA abaixo das Curvas de Nelson em equipamentos em aço carbono. Em 2011, a API emitiu um alerta sobre o HTHA para as refinarias. O alerta API observou vários incidentes de equipamentos de aço carbono em condições de operação onde previamente acreditava-se que os mesmos eram resistente ao HTHA e que se basearam pelas Curvas de Nelson para manter-se em funcionamento;
• A CSB descobriu que as Curvas de Nelson para aço carbono são imprecisas e não pode ser invocado para impedir falhas de equipamento por HTHA ou prever com precisão danos ao equipamento por HTHA; 
• A API RP 941 não exige que a indústria usem materiais mais seguros para evitar falhas por HTHA.

Materiais de Construção do Casco dos Trocadores de Calor da NHT

Trocadores A / D: aço Mn-0,5Mo (SA-302-B), cladeado com aço inoxidável Tipo 304 com 1/8 "de espessura aço;

Trocadores B / E: Aço carbono (SA-515-70), cladeado com aço inoxidável tipo 316 com 1/8 "de espessura, na seção 4 como mostra o desenho a seguir.

Trocadores C / F: Aço carbono (SA-515-70).

Limitações na Estratégia de Inspeção no Caso do HTHA

Enquanto a inspeção é um importante componente do programa de manutenção e integridade física do equipamento, há limitações significativas e o sucesso da inspeção depende exclusivamente de estratégias adotadas para evitar a falha do equipamento por HTHA. Geralmente o HTHA somente pode ser identificado, depois que já houve o primeiro dano por HTHA. A partir daí deve ser monitorado pela inspeção para acompanhar o progresso do HTHA e tentar identificar outros pontos de corrosão no equipamento. Na API RP 941 inclui uma discussão sobre a extrema dificuldade em identificar o HTHA através da inspeção. Veja abaixo alguns pontos elencados:

• O HTHA é um desafio difícil para a inspeção. Os estágios iniciais das fissuras, pode ser difícil de detectar. O estágio avançado das mesmas com eventuais vazamentos são muito mais fáceis de detectar, mas naquele momento já existe uma maior probabilidade de falha do equipamento;
• Alguns métodos de controle existentes para tentar identificar o HTHA (micrografia de campo, por exemplo), porém, a inspeção não pode ser o único elemento de confiabilidade para identificar e controlar o HTHA. Os resultados da inspeção podem não ser confiáveis ​​e muitas vezes enganosas; 
• A identificação bem sucedida do HTHA é altamente dependente das técnicas específicas empregadas e da habilidade do inspetor, e poucos inspetores têm este nível de especialização; 

• O mecanismo pode ser eliminado em projeto inerentemente mais seguros utilizado materiais mais resistentes ao HTHA, tais como os aços inoxidáveis da série 300, bem como ligas com 5% a 12% de Cr. Em condições observadas, normalmente em unidades de refinação, estes materiais não foram suscetíveis ao HTHA.

Fonte:

 U.S. Chemical Safety Board (CSB)

Explanação e anotações das aulas dos professores Luiz Antonio Bereta e Maurício de Oliveira nas disciplinas 

"Causas de Deterioração de Equipamentos" e "Soldagem" , respectivamente, da Equipe de Formação Industrial – EFI / SINDIPETRO-LP.