Tecnologia de transmissão industrial · Análise do mercado do Reino Unido

Acoplamentos em plataformas de perfuração offshore: Engenharia de confiabilidade na orla do oceano

Como os acoplamentos de eixo de precisão permitem a transmissão de energia segura e contínua nos ambientes marítimos mais severos — e por que as operadoras offshore sediadas no Reino Unido confiam na engenharia da Ever Power.

Acoplamento industrial para aplicação em plataformas de perfuração offshore

No mundo da engenharia, poucos ambientes testam os componentes mecânicos tão implacavelmente quanto uma plataforma de perfuração de petróleo e gás em alto-mar. Situadas a quilômetros da costa mais próxima — seja ancorada no Mar do Norte, perto de Aberdeen, operando no Mar Céltico ou posicionada nas águas mais profundas do Atlântico, a oeste das Ilhas Shetland — essas plataformas funcionam continuamente, dia e noite, sob ondas, respingos, sal, temperaturas extremas e vibração mecânica constante. Dentro da arquitetura do sistema de transmissão de cada plataforma, o acoplamento do eixo desempenha silenciosamente uma das funções mais críticas de todo o sistema: conecta dois eixos rotativos, transmite torque, compensa desalinhamentos e absorve impactos que, de outra forma, quebrariam as caixas de engrenagens ou destruiriam os rolamentos do motor.

Para as operadoras do Reino Unido que atuam dentro das regulamentações da Plataforma Continental do Reino Unido (UKCS), especificar o tipo certo de acoplamento não é uma decisão periférica de aquisição — é uma decisão de engenharia fundamental que afeta diretamente o tempo de operação, a segurança da tripulação e a viabilidade econômica de cada campanha de perfuração. Uma falha no acoplamento de um sistema top-drive ou de um guincho pode paralisar as operações de perfuração por dias, custando dezenas de milhares de libras por hora em perda de produção e taxas de afretamento de embarcações. Portanto, escolher componentes projetados para atender às exigências de desempenho de ambientes marinhos, com suporte técnico confiável e cadeias de suprimentos de rápida resposta, é imprescindível.

Este artigo examina o amplo espectro de aplicações de acoplamento em plataformas de perfuração offshore, desde mesas rotativas e bombas de lama até guinchos de cabo e sistemas de compensação de movimento. Ele fornece a profundidade técnica que engenheiros de compras, superintendentes de plataforma e consultores de projeto mecânico precisam ao avaliar soluções de acoplamento para seu próximo projeto no Mar do Norte.

Como funcionam os acoplamentos nos sistemas de transmissão de perfuração offshore

Princípio de funcionamento do acoplamento em aplicações offshore

Um acoplamento mecânico opera com base em um princípio aparentemente simples: ele conecta o eixo de saída de uma fonte de energia — normalmente um motor a diesel, um motor hidráulico ou um motor elétrico — ao eixo de entrada de uma máquina acionada, como uma bomba, um compressor, um tambor de guincho ou um conjunto rotativo. A elegância de um acoplamento bem projetado reside não apenas em sua capacidade de transmitir torque, mas também em como ele lida com as inevitáveis ​​imperfeições do alinhamento dos eixos no mundo real, cargas de choque transitórias e diferenças de expansão térmica entre os componentes conectados.

Na prática, o alinhamento entre eixos em uma plataforma offshore é complicado pela flexão estrutural do convés sob a ação das ondas (conhecida como flexão da viga do casco em plataformas semissubmersíveis e FPSOs), pela ciclagem térmica entre o ar frio da noite e as máquinas em funcionamento, e pelo assentamento ou deslocamento gradual dos patins de equipamentos ao longo do tempo. O desalinhamento angular, o desalinhamento paralelo (offset) e o desalinhamento axial impõem tensões de flexão cíclicas nos acoplamentos rígidos — tensões que aceleram o desgaste dos mancais e, em última instância, causam a quebra do eixo se não forem controladas.

Os acoplamentos flexíveis resolvem esse problema incorporando um elemento elastomérico, um conjunto de discos metálicos, dentes de engrenagem com perfis abaulados ou elementos de mola que permitem o movimento relativo controlado entre os cubos, enquanto continuam a transmitir o torque necessário. Os acoplamentos do tipo engrenagem, por exemplo, transmitem o torque através do engrenamento de dentes de engrenagem externos abaulados nas luvas do eixo contra dentes de engrenagem internos na luva externa, permitindo o deslocamento angular e axial sem transmitir o momento fletor associado aos eixos conectados. Os acoplamentos de mola tipo serpente utilizam um elemento de mola de aço intertravado, enrolado através das ranhuras de dois cubos flangeados, oferecendo uma combinação semelhante de capacidade de torque e compensação de desalinhamento com características inerentes de amortecimento de vibração.

Materiais principais usados ​​em acoplamentos de grau offshore

A seleção de materiais para componentes de acoplamento offshore é orientada por uma hierarquia de exigências: relação resistência/peso, resistência à corrosão, vida útil à fadiga sob carga cíclica, tolerância à temperatura e reparabilidade em campo. O ambiente do Mar do Norte — com sua combinação de névoa salina, umidade, hidrocarbonetos e contaminação por lama de perfuração — é particularmente agressivo para materiais ferrosos que não possuem proteção superficial adequada.

Os seguintes materiais são os mais comumente especificados na fabricação de acoplamentos offshore, cada um selecionado para atender a requisitos de desempenho específicos no ambiente de transmissão:

1

Aço liga (42CrMo4)

O aço 42CrMo4 é o material mais utilizado na indústria para cubos e luvas de acoplamento tipo engrenagem. Após tratamento térmico de têmpera e revenido, atinge resistência à tração superior a 1.000 MPa com excelente resistência à fadiga. Utilizado em guinchos, acoplamentos de acionamento superior e eixos de acionamento de bombas de lama, onde se exige operação contínua com alto torque. Normalmente recebe tratamento superficial de fosfatização e óleo ou niquelagem para proteção contra corrosão em serviço marítimo.

2

Aço inoxidável (316L)

Selecionado para elementos de acoplamento expostos em equipamentos montados no convés e sistemas de elevação de água do mar. O aço 316L oferece resistência superior à corrosão por pites e frestas em comparação com os aços austeníticos padrão, tornando-o a escolha preferida para acoplamentos em guinchos de implantação de ROVs, acionamentos de bombas de refrigeração de água do mar e outros componentes em contato direto com atmosferas salinas.

3

Elementos de poliuretano/poliamida

Os elementos elastoméricos em forma de aranha e disco, presentes em acoplamentos tipo mandíbula e de disco, proporcionam a principal função de isolamento de vibração e absorção de desalinhamento. Para operações em climas frios no Mar do Norte (com classificação de até -40 °C), os poliuretanos são os materiais preferidos, mantendo a flexibilidade e a resistência à fadiga em condições onde os compostos de borracha se tornam quebradiços e racham. Esses elementos são projetados como consumíveis substituíveis em campo, para uma manutenção com boa relação custo-benefício.

4

Aço mola de alta resistência

Utilizado em elementos de acoplamento de mola tipo serpentina, o aço para molas de alto carbono (tipicamente da classe 65Mn ou 60Si2MnA) oferece a combinação de alta resistência à tração, elasticidade controlada e resistência superior à fadiga, requisitos essenciais para os perfis de carga cíclica encontrados em máquinas de perfuração. As molas tipo serpentina distribuem a tensão de contato uniformemente ao longo de todo o seu comprimento, reduzindo a pressão máxima em qualquer ponto de contato e prolongando consideravelmente a vida útil em comparação com os projetos tradicionais de blocos de borracha.

Linha de produtos de acoplamento Ever Power

Principais vantagens técnicas dos acoplamentos de grau offshore

Por que os engenheiros de transmissão em plataformas do Mar do Norte especificam acoplamentos de precisão para sistemas de transmissão de missão crítica?

Tolerância de desalinhamento

Os acoplamentos tipo engrenagem e mola serpentina acomodam desalinhamentos angulares de até 1,5° e deslocamentos paralelos de até 0,5 mm, absorvendo a flexão do convés que é inevitável em estruturas de plataformas semissubmersíveis e autoelevatórias, sem transmitir momentos de flexão para os mancais adjacentes.

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Alta densidade de torque

Os acoplamentos de engrenagem com dentes coroados atingem densidades de torque várias vezes superiores às de projetos elastoméricos equivalentes, transmitindo torques de 500 N·m a mais de 2.000.000 N·m em versões de grande diâmetro usadas para acionamentos de mesas rotativas e caixas de engrenagens de acionamento superior. Este design compacto de alta capacidade é inestimável em plataformas onde o espaço no convés de equipamentos é limitado.

🛡

Absorção de carga de choque

Eventos de choque torsional — como o ricochete da broca durante a perfuração em formações duras ou picos de carga repentinos quando o freio de um guincho é liberado — geram torques de pico várias vezes maiores que os valores em regime permanente. Acoplamentos flexíveis com rigidez torsional controlada atenuam esses picos antes que eles atinjam os enrolamentos do motor ou os porta-satélites da caixa de engrenagens, prevenindo o início de trincas por fadiga em componentes subsequentes.

🔧

Facilidade de manutenção offshore

Os designs de manga bipartida e os elementos de inserção substituíveis em campo permitem que a manutenção de rotina dos acoplamentos seja realizada pelas equipes de manutenção da plataforma sem a necessidade de remover os equipamentos conectados. Isso reduz drasticamente as horas de trabalho necessárias para paradas de manutenção programadas e elimina a necessidade de mobilizar equipes especializadas de contratados de Aberdeen ou Stavanger para tarefas rotineiras de manutenção de acoplamentos.

Resistência à corrosão

Os cubos de aço-liga tratados com fosfato e revestidos com epóxi, combinados com componentes de aço inoxidável, oferecem a vida útil exigida pelos cronogramas operacionais da plataforma continental do Reino Unido (UKCS). O desempenho no teste de névoa salina, superior a 500 horas até a primeira corrosão, garante que os acoplamentos permaneçam funcionais e inspecionáveis ​​durante todo o intervalo de inspeção típico de 3 a 5 anos especificado pelos regimes de inspeção de plataformas da HSE (Health and Safety Executive) do Reino Unido.

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Ampla faixa de temperatura operacional

Os equipamentos de perfuração offshore devem funcionar de forma confiável em temperaturas ambientes que variam de -20 °C durante as tempestades de inverno no Mar do Norte a +60 °C em salas de máquinas fechadas. Acoplamentos com elementos flexíveis de poliuretano classificados para essa faixa de temperatura, combinados com corpos de aço-liga tratados termicamente, mantêm características de torção consistentes sem a variação de rigidez que compromete o desempenho do isolamento de vibração em projetos sensíveis à temperatura.

Tabela de Referência de Parâmetros Técnicos e de Desempenho

A tabela a seguir resume as principais especificações técnicas dos tipos de acoplamento mais utilizados em plataformas de perfuração offshore. Os dados representam valores típicos de catálogo de gama média; projetos personalizados, de acordo com os requisitos específicos de torque e dimensões de cada projeto, estão disponíveis na Ever Power.

ParâmetroAcoplamento tipo engrenagemAcoplamento de mola tipo cobraAcoplamento Universal SWCAcoplamento do pacote de discos
Faixa de torque (N·m)500 – 2.000.000200 – 500.000630 – 1.250.000100 – 250.000
Desalinhamento angular (°)Até 1,5°Até 1,0°Até 35° (articulação simples)Até 0,5°
Deslocamento paralelo (mm)Até 0,5Até 3.0Até 15Até 0,25
Velocidade máxima (RPM)Até 8.000Até 4.500Até 1.500Até 10.000
Temperatura de operação (°C)-30 a +150-40 a +120-30 a +150-50 a +200
Material do HubAço liga 42CrMo4Aço 45# / 42CrMo4Aço liga 35CrMoAço inoxidável / aço liga
Material de elemento flexívelAço liga (lubrificado)Aço mola 60Si2MnAGarfos de aço-ligaPacote de discos 301SS
Faixa de diâmetro (mm)20 – 56018 – 45030 – 60010 – 300
Faixa do Fator de Serviço (Ks)1,25 – 2,51,3 – 2,51,5 – 3,01.0 – 2.0
Tratamento de superfícieFosfato + Óleo / Placa de NiRevestimento de zinco/epóxiZinco a quente / EpóxiPassivação / PVD

Cenários de aplicação: Acoplamentos em todos os sistemas de acionamento de uma plataforma offshore

Cenário de aplicação 1: Sistemas de acionamento de mesa rotativa

Aplicação de acoplamento em acionamento de mesa rotativa de plataforma offshoreA mesa rotativa é o método tradicional de rotação da coluna de perfuração em uma plataforma de perfuração convencional, e permanece como um sistema de transmissão ativo mesmo em muitas plataformas equipadas com top drive, seja como reserva ou para operações de revestimento. A energia é fornecida por um módulo de potência diesel-elétrico através de uma caixa de redução para a mesa rotativa por meio de um acoplamento de engrenagem de grande diâmetro, capaz de fornecer torque sustentado na faixa de 50.000 a 400.000 N·m, dependendo da potência da plataforma.

O acoplamento de engrenagens nesta aplicação deve acomodar o desalinhamento angular que se desenvolve à medida que a estrutura da plataforma flexiona sob carga dinâmica em condições de ondas, mantendo a capacidade total de torque sem deslizamento ou desgaste por atrito nas superfícies de contato dos dentes. A seleção do acoplamento para acionamentos de mesa rotativa em plataformas autoelevatórias da plataforma continental do Reino Unido — como as operadas a partir dos portos de Aberdeen ou Great Yarmouth — normalmente exige um acoplamento de engrenagens de engate duplo com um eixo intermediário flutuante, permitindo que o conjunto da mesa rotativa seja posicionado deslocado em relação ao motor principal sem as tensões de flexão que destruiriam um acoplamento rígido em poucas semanas.

Cenário de aplicação 2: Acoplamento de motor Top-Drive

Acoplamento de acionamento superior para perfuração offshoreAs modernas plataformas de perfuração offshore utilizam uma unidade de acionamento superior (top drive) — um conjunto de acionamento motorizado que se desloca ao longo dos trilhos da torre e gira a coluna de perfuração a partir do topo — em vez de depender exclusivamente de uma mesa rotativa montada no piso. Os acionamentos superiores são movidos por motores CA de frequência variável ou motores hidráulicos, sendo o acoplamento entre a saída do motor e a entrada da caixa de engrenagens do acionamento superior um ponto de aplicação particularmente exigente. O acoplamento deve suportar altos torques de pico durante a montagem e desmontagem das conexões da coluna de perfuração, além de resistir às cargas laterais oscilantes impostas pelo balanço do conjunto do bloco móvel em condições de mar agitado.

Os acoplamentos de disco e os acoplamentos de engrenagem compactos são ambos preferidos nesta posição devido à sua rigidez torsional e características de folga mínima — propriedades que ajudam a prevenir a ressonância no sistema torsional da coluna de perfuração, uma causa conhecida de danos à broca e falha prematura das ferramentas de fundo de poço. As empresas de perfuração do Reino Unido que operam plataformas no Mar do Norte Central e a oeste das Ilhas Shetland dependem de acoplamentos de top drive cuidadosamente selecionados e dinamicamente balanceados para minimizar o tempo improdutivo durante campanhas de perfuração com alta taxa diária.

Cenário de aplicação 3: Acoplamentos de acionamento de bombas de lama

As bombas de lama de perfuração — normalmente bombas de pistão duplex ou triplex com potência nominal de 1.000 a 2.200 HP por unidade — fazem circular o fluido de perfuração pela coluna de perfuração, através da face da broca, e de volta pelo espaço anular até a superfície. Essas bombas operam continuamente durante a perfuração ativa, e seus acoplamentos de transmissão devem suportar o torque pulsante inerente a uma bomba de pistão, além de gerenciar os picos de torque de partida que ocorrem ao reiniciar uma bomba sob condições de contrapressão.

Os acoplamentos de mola tipo serpentina são particularmente eficazes em aplicações de bombas de lama, pois a característica de rigidez progressiva do elemento de mola faz com que o acoplamento se torne mais rígido torsionalmente à medida que o torque aumenta — correspondendo precisamente ao comportamento necessário para controlar a amplificação da pulsação da bomba através da transmissão. Em plataformas que operam na área de Solan e Quad 205/206 a oeste de Shetland, onde campanhas de perfuração prolongadas significam que as bombas podem funcionar por semanas sem interrupção, a maior vida útil de retenção de graxa e os projetos de carcaça selada dos acoplamentos de engrenagem de alta especificação provaram ser cruciais para atingir o tempo médio entre os intervalos de manutenção planejados.

Cenário de aplicação 4: Guinchos e sistemas de içamento

Guincho de acionamento de plataforma offshoreO guincho de perfuração é o grande conjunto de tambor e freio que controla o peso sobre a broca durante a perfuração e iça a coluna de perfuração para dentro e para fora do poço durante as operações de içamento. Em uma plataforma semissubmersível moderna para águas profundas — como as contratadas pela Total Energies ou pela BP para seus ativos a oeste das Ilhas Shetland — o acionamento do guincho pode envolver três ou mais motores CA de alta potência, acionando um único eixo de tambor de grande porte através de uma caixa de engrenagens combinadora. O acoplamento entre cada motor e a caixa de engrenagens combinadora deve acomodar pequenas diferenças de velocidade entre os motores sem transmitir grandes torques corretivos, tornando os acoplamentos flexíveis com baixa resistência à torção a especificação preferida.

Os acoplamentos universais da série SWC são utilizados quando os motores do guincho de perfuração são montados em ângulos ou posições deslocadas, ditadas por restrições estruturais da plataforma, transmitindo o torque total em desvios angulares que seriam impossíveis de suportar com acoplamentos flexíveis padrão. Essa aplicação exige um balanceamento dinâmico cuidadoso do conjunto de acoplamento para evitar vibrações nas frequências naturais da coluna de perfuração, o que pode acelerar o surgimento de trincas por fadiga nas conexões e colares de perfuração.

Cenário de Aplicação 5: Sistemas de Compensação de Movimento Vertical e Tensionadores

Os sistemas ativos de compensação de movimento vertical em plataformas de perfuração flutuantes contrabalançam o movimento vertical da embarcação em condições de ondas, impedindo que a broca seja levantada da formação ou que bata com força sobre ela a cada ciclo de onda. Esses sistemas utilizam grandes cilindros hidráulicos ou compensadores acionados por motor para mover o bloco móvel em oposição ao movimento vertical da plataforma — e os motores de acionamento dos sistemas ativos são conectados às suas bombas hidráulicas ou atuadores de fuso de esferas por meio de acoplamentos de precisão que devem responder a rápidas inversões de direção sem folga, oscilação ou flexibilidade que possam comprometer a precisão da compensação.

Os requisitos de acoplamento em sistemas de compensação de movimento vertical diferem consideravelmente das aplicações de içamento convencionais: a rigidez torsional é fundamental, enquanto a capacidade de compensação de desalinhamento é de importância secundária, dada a precisão de alinhamento alcançável em sistemas de compensação pré-fabricados. Os acoplamentos de disco, com sua folga quase nula e alta rigidez torsional, são os componentes de escolha para essa função exigente e são cada vez mais especificados por empresas de engenharia submarina do Reino Unido em Aberdeen, Wick e Inverness, que estão desenvolvendo a próxima geração de ferramentas de intervenção e abandono de poços no Mar do Norte.

Cenário de aplicação 6: Acionamentos de guincho para perfilagem de cabos e tubulação flexível

Acoplamento de acionamento de guincho de cabo para aplicação marítimaAs operações de perfilagem e intervenção com cabos de aço — que consistem em baixar ferramentas de medição, canhões de perfuração e obturadores de produção em poços produtores utilizando cabos de aço — exigem sistemas de acionamento de guincho capazes de controlar suavemente tanto a descida quanto a elevação em velocidades que variam de alguns metros por minuto até várias centenas de metros por minuto. O acoplamento entre o motor de acionamento do guincho e a caixa de engrenagens do tambor deve suportar essas amplas faixas de velocidade sem travamento, deslizamento torsional ou oscilação de velocidade que possam causar alarmes falsos de sobrecarga nos sistemas de monitoramento de tensão do cabo.

Acoplamentos compactos de disco ou garras, sem folga, são comumente especificados em guinchos para serviços de perfilagem de cabos fornecidos por empresas de serviços petrolíferos do Reino Unido. A necessidade de transmissão suave de torque em velocidades muito baixas é combinada com a necessidade de rápida reversão durante as sequências de acionamento por impacto — uma situação exclusiva das operações de perfilagem de cabos que impõe cargas de impacto cíclicas no acoplamento de acionamento, à medida que a ferramenta de impacto é acionada repetidamente para liberar uma coluna de ferramentas presa. A robustez mecânica dos acoplamentos de garras tipo aranha em aço-liga, aliada a elementos de poliuretano cuidadosamente selecionados, os torna a solução preferida nessas condições.

Produtos em destaque para aplicações de perfuração offshore

Duas soluções de acoplamento de precisão projetadas para ambientes exigentes de transmissão marítima.

Série JSA

Acoplamento de mola tipo cobra da série JSA

O acoplamento de mola tipo cobra da série JSA oferece excelente amortecimento de vibrações e acomodação de desalinhamentos por meio de um elemento de mola de aço carbono de alta resistência, intertravado entre dois flanges de cubo com encaixe tipo castelo. Seu perfil de rigidez torsional progressiva o torna particularmente eficaz em acionamentos de bombas alternativas, sistemas auxiliares de guinchos e acionamentos de compressores — em qualquer aplicação onde perfis de torque pulsantes ou sujeitos a impactos exijam atenuação antes de atingirem equipamentos sensíveis a jusante. Disponível em diâmetros de 18 mm a 450 mm, com personalização completa de dimensões e materiais para classificações de serviço offshore.

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Série SWC

Acoplamento Universal Série SWC

O acoplamento universal da série SWC transmite torque em grandes deflexões angulares — até 35° por junta — tornando-se a solução ideal para aplicações onde o eixo de transmissão precisa mudar de direção, como entre um módulo de potência montado na sala de máquinas e um componente da plataforma de perfuração posicionado remotamente acima. A construção da junta Cardan, totalmente em aço, suporta torques de até 1.250.000 N·m em tamanhos maiores, com cruzetas forjadas em aço liga 35CrMo e conjuntos de mancais com rolamentos de agulha projetados para os ciclos de trabalho contínuos encontrados na transmissão de potência offshore. Dimensões de flange compatíveis com os padrões de furação DIN e ISO do Reino Unido e da Europa estão disponíveis como padrão.

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Ever Power: Fabricação de Precisão e Personalização para Aplicações Offshore

Dedicada à engenharia de soluções de acoplamento que atendam aos requisitos exatos das operações globais de petróleo e gás offshore.

Fábrica da Ever Power para produção de acoplamentos de precisãoA Ever Power opera uma moderna unidade de fabricação de precisão equipada com centros de torneamento CNC multieixos, máquinas de fresagem e retificação de engrenagens e uma linha de tratamento térmico totalmente integrada, capaz de processar componentes com diâmetro interno de 20 mm até 600 mm de diâmetro externo. Cada cubo e bucha de acoplamento de engrenagem passa por retificação de perfil após o tratamento térmico para atingir a precisão do perfil do dente dentro das tolerâncias da norma DIN 5480 Classe 6 — uma especificação que garante engrenamento suave e silencioso e distribuição consistente da carga em toda a largura de contato do dente, mesmo sob as condições de desalinhamento dinâmico inerentes ao serviço offshore.

A capacidade de personalização da Ever Power vai muito além da seleção de materiais e da modificação dimensional. Para clientes offshore no Reino Unido, a Ever Power entrega rotineiramente projetos que exigem designs de acoplamentos em conformidade com a norma ATEX para áreas classificadas como Zona 1 e Zona 2 na plataforma de perfuração e poços de lama, materiais de proteção de acoplamento anti-faísca, conjuntos de acoplamentos submarinos para equipamentos operados por ROV e pacotes de projeto totalmente documentados, compatíveis com os requisitos de aprovação de equipamentos marítimos da DNV GL e do Bureau Veritas. A equipe de engenharia utiliza sua capacidade interna de análise de elementos finitos para modelar as concentrações de tensão e as frequências naturais de torção dos acoplamentos antes da fabricação, garantindo que cada solução de acoplamento personalizada tenha o desempenho previsto, sem a necessidade de iterações por tentativa e erro que aumentam os custos e os riscos de cronograma em projetos de aquisição offshore.

A confiabilidade da cadeia de suprimentos é um pilar fundamental do modelo de serviço offshore da Ever Power. Ciente de que as operadoras do Mar do Norte não podem se dar ao luxo de manter semanas de estoque em uma plataforma onde o espaço no convés custa o mesmo que um imóvel de primeira linha, a Ever Power mantém um serviço de despacho ágil a partir de seu centro de distribuição, com acoplamentos padrão disponíveis para envio na mesma semana e opções de frete expresso para necessidades AOG (aeronave em solo, equivalente a itens críticos para a plataforma). Pacotes de documentação, incluindo relatórios de testes de materiais, registros de inspeção dimensional e certificados de teste de pressão hidrostática, são fornecidos como padrão para todos os pedidos de acoplamentos de grau offshore, facilitando a conformidade com os requisitos de gestão da qualidade das operadoras offshore do Reino Unido, conforme o Regulamento de Segurança do Reino Unido de 2015.

Qualidade de montagem de acoplamento industrial

Caso de sucesso do cliente: Modernização da plataforma autoelevatória no Mar do Norte, Aberdeen

North Atlantic Drilling Services Ltd.

Aberdeen, Escócia · Operações de plataformas autoelevatórias no Mar do Norte · Programa de manutenção planejada para 2024–2025

Detalhes do produto de acoplamento de precisão Ever PowerA North Atlantic Drilling Services Ltd., com sede em Aberdeen e operadora de uma frota de seis plataformas autoelevatórias sob contratos de longo prazo com empresas do Mar do Norte, identificou um padrão recorrente de falhas nos acoplamentos durante sua revisão anual de frota de 2023. Em duas de suas plataformas, os acoplamentos da bomba de lama estavam apresentando falhas antes do ciclo de substituição planejado de 18 meses, resultando em paradas não programadas com duração média de 11 horas cada para correção — a um custo operacional estimado em mais de £ 60.000 por incidente, considerando as taxas de disponibilidade da plataforma e os atrasos no programa de perfuração.

Os acoplamentos existentes eram unidades industriais padrão do tipo mandíbula, especificadas pelo fabricante original do equipamento, utilizando um elemento de borracha em forma de aranha que apresentava fissuras prematuras por fadiga, atribuídas às baixas temperaturas ambientes experimentadas na plataforma durante as operações de inverno no Mar do Norte. O composto de borracha tornou-se quebradiço em condições prolongadas de temperaturas abaixo de zero, perdendo sua flexibilidade e deixando de absorver os pulsos de choque torsional dos cilindros da bomba triplex — levando à rápida propagação de fissuras e à falha inesperada do elemento.

A equipe de compras e engenharia da North Atlantic contatou a Ever Power após a recomendação de um colega técnico que já havia trabalhado com a empresa em um projeto de substituição de acoplamento de caixa de engrenagens para uma unidade de tubulação flexível em Great Yarmouth. Os engenheiros da Ever Power analisaram as especificações da transmissão, os dados de carga do sistema de monitoramento de condição da plataforma e os perfis de temperatura operacional, e recomendaram a transição para o acoplamento de mola tipo cobra da série JSA, utilizando elementos de aço mola 60Si2MnA — um aço com classificação de até -40°C sem perda de elasticidade.

A Ever Power fabricou um lote de 24 conjuntos de acoplamento de substituição com as dimensões do eixo da plataforma, com padrões de parafusos de flange correspondentes às carcaças de acionamento da bomba existentes, permitindo a substituição direta sem qualquer modificação no skid da bomba ou na montagem do motor. Todas as unidades foram entregues em Aberdeen em até três semanas após a realização do pedido, juntamente com certificados de teste de material e relatórios de inspeção dimensional formatados para inclusão no arquivo de equipamentos aprovado pela DNV GL da plataforma.

Após a instalação nas duas plataformas durante as próximas visitas programadas à doca seca no Parque Energético de Nigg, em Cromarty Firth, os dados de monitoramento ao longo dos 14 meses subsequentes mostraram zero falhas nos acoplamentos. O intervalo de substituição planejado foi estendido de 18 para 30 meses com base nos resultados da inspeção na primeira verificação programada, gerando uma economia anual estimada em £180.000 para a frota de duas plataformas, considerando os custos de paralisação evitados e a redução do estoque de peças de reposição.

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“Os acoplamentos de mola JSA resolveram completamente o problema de falhas no inverno que tínhamos com nossas unidades de mandíbula de borracha anteriores. Quatorze meses depois, ambas as plataformas ainda estão com os elementos de acoplamento originais e a inspeção não mostra nenhum sinal de fadiga. O intervalo de manutenção estendido por si só já nos economizou muito mais do que o custo da atualização. A equipe técnica da Ever Power entendeu nosso problema rapidamente e apresentou uma solução claramente adequada para a aplicação.”

James Forsyth · Engenheiro Mecânico Chefe

North Atlantic Drilling Services Ltd., Aberdeen

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“O que mais nos impressionou foi a disposição da Ever Power em fornecer certificados de teste de materiais e relatórios de inspeção dimensional exatamente no formato exigido para a documentação de nossos equipamentos da DNV GL. Obter essa documentação correta costuma ser a parte mais difícil de uma aquisição offshore, e a Ever Power cuidou disso sem que precisássemos entrar em contato. Os acoplamentos em si são claramente fabricados com um alto padrão de qualidade — tolerâncias rigorosas, excelente acabamento superficial e nenhum problema de encaixe.”

Sarah MacKenzie · Gerente de Compras

North Atlantic Drilling Services Ltd., Aberdeen

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“A entrega em três semanas para Aberdeen de um lote de acoplamentos com dimensões personalizadas é realmente impressionante. O fornecedor original dos acoplamentos havia nos estimado um prazo de seis a oito semanas, o que significaria atrasar a docagem da plataforma para evitar operar durante a campanha de verão com elementos de acoplamento desgastados. A Ever Power conseguiu cumprir o cronograma e o preço também foi consideravelmente melhor. Desde então, adicionamos a empresa à nossa lista de fornecedores aprovados para todas as necessidades de acoplamento da frota.”

Duncan Reid · Superintendente de Plataforma

North Atlantic Drilling Services Ltd., Aberdeen

Perguntas frequentes

Respostas às perguntas mais frequentes dos engenheiros offshore do Reino Unido ao especificarem acoplamentos para aplicações em plataformas de perfuração.

Quais são os tipos de acoplamentos mais comumente usados ​​em aplicações de transmissão de plataformas de perfuração offshore no Mar do Norte, no Reino Unido?

Os tipos de acoplamento mais comuns especificados em plataformas de perfuração offshore no Mar do Norte, no Reino Unido, são os acoplamentos de engrenagem para equipamentos rotativos de alto torque, como bombas de lama e acionamentos de mesas rotativas; os acoplamentos de mola helicoidal, onde o amortecimento de vibrações e o desempenho em baixas temperaturas são prioridades; os acoplamentos universais SWC, onde grandes desalinhamentos angulares entre os eixos motor e movido são inevitáveis; e os acoplamentos de disco em aplicações de precisão, incluindo acionamentos de compensação de movimento vertical e acionamentos de compressores de alta velocidade. A seleção depende da magnitude do torque, da velocidade, do grau de desalinhamento, da faixa de temperatura ambiente e do nível aceitável de flexibilidade torsional no sistema de transmissão específico que está sendo projetado.

Qual é o custo típico de um acoplamento de engrenagens personalizado para aplicações offshore, quando encomendado de um fornecedor com atuação no Reino Unido, como a Ever Power?

O preço de acoplamentos personalizados para aplicações offshore varia consideravelmente dependendo do diâmetro interno, da capacidade de torque, das especificações do material, das certificações necessárias e do prazo de entrega. Como referência geral, conjuntos de acoplamentos de mola tipo serpentina de pequeno diâmetro, na faixa de 50 a 100 mm, com documentação padrão, começam em algumas centenas de libras por par, enquanto acoplamentos de engrenagem de grande diâmetro para bombas de lama ou guinchos, com certificações completas de materiais da DNV GL ou Bureau Veritas, podem ter preços que variam de alguns milhares a dezenas de milhares de libras, dependendo do tamanho e da complexidade. A maneira mais confiável de obter um preço preciso é entrar em contato diretamente com a Ever Power, apresentando a ficha técnica do seu sistema de transmissão, para receber uma cotação específica.

Qual fornecedor de acoplamentos no Reino Unido pode fornecer acoplamentos com classificação ATEX para áreas classificadas como Zona 1 em uma plataforma de perfuração offshore?

A Ever Power possui experiência no projeto e fabricação de conjuntos de acoplamento que atendem aos requisitos para uso em áreas classificadas como perigosas em plataformas offshore, incluindo os grupos de gases das Zonas 1 e 2, conforme a Diretiva ATEX 2014/34/UE e seu equivalente no Reino Unido após o Brexit, o UKEX (Regulamento de Segurança de Produtos e Metrologia do Reino Unido (Emenda etc.) (Saída da UE)). As principais características de projeto para acoplamentos com classificação ATEX incluem materiais de proteção anti-faísca (normalmente liga de alumínio ou PRFV), temperatura de superfície controlada para permanecer abaixo da classificação T da área perigosa e opções de proteção de acoplamento com dissipação estática. Entre em contato com a equipe de engenharia da Ever Power com os desenhos de classificação da área perigosa da sua plataforma para obter uma proposta de projeto de acoplamento adequada.

Quanto tempo demora para receber um orçamento da Ever Power para um acoplamento personalizado necessário para uma plataforma que opera em Aberdeen ou na área da plataforma continental do Reino Unido?

Para consultas simples sobre acoplamentos personalizados, onde são fornecidas as dimensões completas do eixo, dados de torque e requisitos de velocidade, a equipe de engenharia da Ever Power geralmente responde com uma análise técnica e uma estimativa preliminar de custos dentro de 24 a 48 horas úteis. Projetos mais complexos que exigem análise de torção, análise de elementos finitos (FEA) ou aprovação específica de sociedades classificadoras podem levar de três a cinco dias para uma proposta técnica e comercial completa. Requisitos urgentes para plataformas em operação podem ser sinalizados como consultas AOG/prioritárias para agilizar o processo de cotação.

Qual a melhor forma de escolher entre um acoplamento de engrenagem e um acoplamento de mola tipo serpentina para acionamento de bomba de lama offshore no Reino Unido, considerando custo, desempenho e requisitos de manutenção?

A escolha entre um acoplamento de engrenagem e um acoplamento de mola tipo serpentina para acionamento de bombas de lama offshore depende principalmente de três fatores: faixa de temperatura de operação, requisito de isolamento de vibração e preferência de manutenção da lubrificação. Os acoplamentos de engrenagem oferecem maior densidade de torque e vida útil mais longa em ambientes com temperatura acima de 0 °C, mas exigem lubrificação regular para manter a lubrificação do contato entre os dentes da coroa. Os acoplamentos de mola tipo serpentina funcionam a seco — sem necessidade de lubrificação — e sua rigidez progressiva da mola proporciona isolamento de vibração superior para a pulsação da bomba, tornando-os particularmente adequados para plataformas no Mar do Norte, onde as temperaturas de inverno caem regularmente abaixo da faixa de operação confiável de engrenagens lubrificadas com graxa. Para plataformas que operam o ano todo na região norte da plataforma continental do Reino Unido, o acoplamento de mola tipo serpentina normalmente oferece um custo total de propriedade menor, apesar de um preço unitário inicial mais alto.

Onde posso encontrar uma lista de preços ou catálogo confiável de acoplamentos de grau offshore para aplicações em plataformas de perfuração com entrega em Aberdeen e outros portos do Reino Unido?

A Ever Power não publica uma tabela de preços fixos para acoplamentos com especificações para aplicações offshore, pois a variação nas dimensões do furo, classificações de torque, graus de material e requisitos de certificação em diferentes aplicações offshore significa que cada projeto é orçado individualmente para garantir a especificação correta e preços competitivos. A abordagem mais eficaz para as equipes de compras em Aberdeen, Great Yarmouth, Dundee ou qualquer outra cidade portuária do Reino Unido é enviar os dados dimensionais do eixo e as condições de operação da transmissão diretamente para a equipe de vendas da Ever Power no endereço [email protected]. A equipe fornecerá uma proposta técnica e uma oferta comercial personalizadas, alinhadas às suas necessidades específicas e ao cronograma do projeto.

Como posso saber qual o tamanho do acoplamento universal da série SWC necessário para minha aplicação de guincho em plataforma offshore, quando o torque de entrada e as dimensões do eixo são conhecidos?

A seleção do acoplamento universal da série SWC para um acionamento de guincho começa com o cálculo do torque de projeto, multiplicando-se o torque nominal do motor pelo fator de serviço da aplicação. Para acionamentos de guincho em serviço offshore, esse fator geralmente varia entre 2,0 e 3,0 para considerar o torque de partida, os impactos durante a liberação do freio e as cargas dinâmicas associadas ao movimento da plataforma induzido pelas ondas. O diâmetro do furo do acoplamento necessário é determinado pelo diâmetro do eixo e pelo método de conexão preferido (chaveta, estria ou interferência). A equipe de engenharia da Ever Power pode auxiliar nos cálculos de seleção e recomendará o tamanho e a configuração do SWC mais adequados com base nos dados fornecidos.

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editado por gzl