Desenvolvimentos da Impressão 3D na Petrobras

Fonte: Petrobras

Charles Goulding e Andressa Bonafe examinam a tecnologia de impressão 3D na Petrobras no Brasil.

2021 tem sido um ano importante para a impressão 3D na Petróleo Brasileiro S.A. (Petrobras), multinacional estatal com mais de 41 mil funcionários e receita de US$53 bilhões. Fundada em 1953, a empresa brasileira controla ativos significativos de petróleo e energia em 16 países. Ela desenvolve atividades de exploração, produção e distribuição de petróleo e gás, que abrangem seis áreas de negócios, a saber:

  1. Exploração e Produção, que envolvem petróleo bruto, gás natural líquido e exploração, desenvolvimento e produção de gás natural;
  2. Refino, Transporte e Comercialização, que incluem refino, logística, transporte, operações de comercialização, derivados de petróleo, exportação e importação de petróleo bruto e investimentos petroquímicos;
  3. Gás e Energia, particularmente transporte e comercialização de gás natural e liquefeito, geração e comercialização de energia elétrica e negócios de fertilizantes;
  4. Distribuição de derivados de petróleo, etanol, biodiesel e gás natural para atacadistas e por meio da rede varejista Petrobras Distribuidora S.A. no Brasil;
  5. Biocombustíveis, que incluem a produção de biodiesel e seus coprodutos e atividades relacionadas ao etanol, como investimentos de capital, produção e comercialização de etanol, açúcar e o excesso de eletricidade gerado a partir do bagaço da cana-de-açúcar; e
  6. Exploração e produção internacional de petróleo e gás, refino, transporte e comercialização, distribuição e gás, e operações de energia fora do Brasil.

Apesar de recentes impasses em relação aos sucessivos aumentos nos preços dos combustíveis e ao risco de interferência política, a Petrobras continua a prosperar e investir em formas inovadoras para aumentar a eficiência de suas operações. Trabalhando em parceria com a fabricante alemã de sistemas ópticos Carl Zeiss e com a organização brasileira de pesquisa e tecnologia sem fins lucrativos SENAI, a Petrobras está avançando o uso da manufatura aditiva para a produção de componentes críticos. A pesquisa se concentra em metodologias de impressão 3D de metal, particularmente a fusão a laser em leito de pó (PBF) e a deposição por energia direcionada a laser (DED)

Trocador de Calor Compacto em aço inox AISI 316L impresso no Instituto SENAI de Inovação em Processamento a Laser (Joinville-SC) em projeto com a UFSC e PETROBRAS (Fonte: Zeiss). 

Segundo a Zeiss, o objetivo da parceria é desenvolver e validar abordagens para a fabricação e qualificação de componentes estáticos e dinâmicos críticos para a indústria de petróleo e gás. O consórcio internacional está particularmente interessado em aprofundar a compreensão do envelhecimento do pó e a influência de sua degradação em defeitos nas peças finais.  Com duração esperada de dois anos, a iniciativa tem como objetivo impactar positivamente a cadeia de abastecimento de petróleo e gás a médio e longo prazo. Para isso, utilizam-se estratégias de tomografia computadorizada multiescala e multiferramenta para o desenvolvimento rápido de parâmetros e criação de estabilidade de processo.

Desafios e oportunidades para a indústria de petróleo e gás

As tecnologias de impressão 3D podem ser muito benéficas para a indústria de petróleo e gás. Entre as oportunidades mais relevantes estão o potencial de diminuir o tempo necessário para realizar projetos e a possibilidade de fornecer peças de reposição para equipamentos que muitas vezes estão situados em áreas remotas. Nesse contexto, evitar paradas dispendiosas que geralmente acompanham a troca de peças críticas representa uma grande economia e ganho de competitividade.

Os custos relacionados a ferramentas e transporte também podem ser reduzidos significativamente devido à produção de baixo volume e a criação de redes de manufatura digital descentralizadas. As vantagens logísticas são particularmente relevantes para quem faz negócios em países emergentes, onde as importações podem ser caras e demoradas.

Exemplos de elementos que podem ser prototipados e produzidos com impressão 3D são muito diversos e incluem peças para turbinas a gás, telas para controle de areia, ferramentas de injeção submarina, acessórios de vedação, brocas, gabaritos e acessórios, peças para manômetros, componentes para válvulas de controle, entre muitos outros.

A expansão e diversificação dos materiais de impressão 3D é muito promissora para a indústria de petróleo e gás, pois há um número crescente de opções que combinam resistência, boas propriedades de tração e alta deflexão térmica.

No entanto, ainda existem muitos desafios para a adoção mais ampla da impressão 3D na indústria de petróleo e gás, particularmente aquelas que vão além de polímeros. Daniel Huamani, CTO da 3DCRIAR, destaca a importância de avançar o uso do metal, que tem grande potencial para impactar áreas de maior valor agregado, especificamente atividades de exploração. Daniel, que tem experiência substancial em óleo e gás e foi entrevistado para este artigo, destaca que a capacidade de produzir rapidamente peças de metal com geometrias complexas terá grande impacto no desempenho de uma variedade de  equipamentos.

O adequação a regulações rigorosas para aplicações de petróleo e gás, no entanto, exigirá esforços contínuos de pesquisa e desenvolvimento. Para serem liberadas para uso em plataformas de petróleo, as peças devem passar por um processo de certificação abrangente que testa sua segurança. Para isso, iniciativas como as da Petrobras são essenciais para garantir que em breve seja possível aproveitar ao máximo os benefícios da manufatura aditiva.

Empresas sediadas nos Estados Unidos que estejam envolvidas esforços de pesquisa e desenvolvimento nesta área podem tirar proveito dos créditos fiscais de P&D, que são descritos a seguir.

Incentivo à Pesquisa & Desenvolvimento

O agora permanente Crédito Fiscal de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) está disponível para empresas que desenvolvem produtos, processos e / ou softwares novos ou aprimorados.

A impressão 3D pode ajudar a impulsionar os créditos fiscais de P&D de uma empresa. Os salários dos funcionários técnicos que criam, testam e revisam protótipos impressos em 3D podem ser incluídos como uma porcentagem do tempo elegível  ao incentivo. Da mesma forma, quando usado como um método para melhorar um processo, o tempo gasto na integração de hardware e software de impressão 3D conta como uma atividade elegível. Por fim, quando utilizados para modelagem e pré-produção, os custos dos filamentos consumidos durante o processo de impressão também podem ser recuperados.

Quer seja usada para criar e testar protótipos ou para a produção final, a impressão 3D é um grande indicador de que as atividades elegíveis para Crédito de P&D estão ocorrendo. As empresas que implementam essa tecnologia devem considerar tirar proveito dos créditos fiscais de P&D.

Conclusão

Existem muitos desafios e oportunidades para a impressão 3D na indústria de petróleo e gás. Os esforços de pesquisa da Petrobras mostram grande potencial para a impressão de componentes em mental. No entanto, o caminho para atender aos padrões de segurança existentes pode não ser fácil. Não importa os obstáculos adiante, é evidente que a manufatura aditiva está destinada a revolucionar o mercado de petróleo e gás em todo o mundo, mais cedo ou mais tarde.

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