projeto hidrÁulico da unidade integrada de … · 2016-10-10 · 3.6 válvulas ... 6.5 motor...

PROJETO HIDRÁULICO DA UNIDADE INTEGRADA DE JATEAMENTO

Gabriel Bizzo Sotomayor

Projeto de graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Mecânica da Escola Politécnica, da

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte

dos requisitos necessários à obtenção do título de

Engenheiro.

Orientador: Reinaldo de Falco

Rio de Janeiro

Setembro de 2016

ii

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Departamento de Engenharia Mecânica

DEM/POLI/UFRJ



PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL

DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A

OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO MECÂNICO.

Aprovado por:

_____________________________________

Prof. Reinaldo de Falco, M.Sc.

_____________________________________

Prof. Jules Ghislain Slama, D.Sc.

_____________________________________

Prof. Fábio Luiz Zamberlan, D.Sc

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

SETEMBRO de 2016

iii

Sotomayor, Gabriel Bizzo

PROJETO HIDRÁULICO DA UNIDADE

INTEGRADA DE JATEAMENTO/ Gabriel Bizzo Sotomayor. –

Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2016.

X, 91 p.: il.; 29,7 cm


Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso

de Engenharia Mecânica, 2016.

Referências Bibliográficas: p. 91.

1.Hidráulica. 2. Equipamentos Hidráulicos. 3.Perda de

Carga. I. De Falco, Reinaldo. II. Universidade Federal do Rio de

Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Mecânica. III.

Projeto Hidráulico da Unidade Integrada de Jateamento.

iv

À minha família.

v

Agradecimentos

À toda minha família, em especial, aos meus pais, Gabriel Paulo Gutierrez Sotomayor e

Marilucia Bizzo de Pinho, e ao meu irmão, Hugo Bizzo Sotomayor por acreditarem no meu

potencial e por me apoiarem por toda a minha vida.

À minha namorada Gabriella Soares e aos meus amigos que me acompanharam durante

toda esta jornada, em especial, ao Pedro Abreu.

Ao meu orientador Reinaldo de Falco pelo permanente apoio, e sobretudo, pela sabedoria

com que encaminhou a execução deste trabalho.

vi

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos

requisitos necessários para obtenção do grau de Engenheiro Mecânico.



Setembro/2016


Curso: Engenharia Mecânica

Poços de petróleo durante seu ciclo produtivo exigem periodicamente o uso de

equipamentos para a manutenção da produção. Estes equipamentos devem, preferencialmente,

utilizar equipamentos com histórico de baixo índice de manutenção, que impacta os aspectos

econômicos da produção de petróleo em campos terrestres. Nesse contexto, este trabalho apresenta

todas etapas envolvidas no projeto de um circuito hidráulico para unidade de jateamento integrada.

Após a apresentação dos conceitos básicos relacionados a teoria da hidráulica, incluindo a

descrição dos principais componentes hidráulicos, são descritos os requisitos do projeto para o

circuito hidráulico de cada sistema da unidade de jateamento integrada. A partir destes requisitos

são apresentados, para cada um dos sistemas, os diagramas dos circuitos hidráulicos e cálculos para

seleção dos equipamentos. Por fim o trabalho conclui que a integração dos três circuitos hidráulicos

apresentou uma oportunidade de otimização na solução de engenharia e demonstrou ser viável

tecnicamente.

Palavras-chave: Equipamentos hidráulicos, hidráulica, jateamento, perda de carga, motores,

bombas, válvulas

vii

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Mechanical Engineer.

HYDRAULIC PROJECT OF INTEGRATED JETTING UNIT


September/2016

Advisor: Reinaldo de Falco

Course: Mechanical Engineering

Oil wells during their production cycle periodically require the use of equipment for the

maintenance of production. These devices should preferably use equipment with a history of low

maintenance, which impacts the economics of oil production in onshore fields. In this context, this

work presents all steps involved in the design of a hydraulic circuit for integrated jetting unit. After

the presentation of the basic concepts of the theory of hydraulics, including the description of the

hydraulic components, describes the design requirements for the hydraulic circuit of each system's

integrated blasting unit. From these requirements are presented, for each of the systems, circuits

diagrams of hydraulic equipment and calculations for selection. Finally, the paper concludes that

the integration of the three hydraulic circuits presented an optimization opportunity in engineering

solution and proved to be technically feasible.

Keywords: Hydraulic equipments, hydraulic, jetting, pressure drop, motors, pumps, valves

viii

Sumário

1 Introdução ....................................................................................................................... 14

1.1 Objetivo ............................................................................................................... 15

1.2 Estrutura do Trabalho .......................................................................................... 15

2 Conceitos Teóricos ......................................................................................................... 16

2.1 Força ......................................................................................................................... 16

2.2 Pressão ..................................................................................................................... 16

2.3 Vazão ....................................................................................................................... 16

2.4 Fluido ....................................................................................................................... 16

2.4.1 Massa Específica ............................................................................................... 17

2.4.2 Viscosidade Dinâmica ....................................................................................... 17

2.5 Hidrocinética ............................................................................................................ 17

2.5.1 Lei da Conservação da Energia ......................................................................... 17

2.5.2 Escoamento ....................................................................................................... 17

2.5.3 Perda de Carga ................................................................................................... 18

3 Equipamentos Hidráulicos .............................................................................................. 22

3.1 Tanque ...................................................................................................................... 22

3.2 Tubulação ................................................................................................................. 23

3.3 Bomba ...................................................................................................................... 23

3.3.1 Bomba de Engrenagens Externas ...................................................................... 24

3.4 Motor ........................................................................................................................ 25

3.4.1 Motor de Engrenagens Internas ......................................................................... 25

3.4.2 Motor de Pistão Radial ...................................................................................... 26

3.5 Cilindros ................................................................................................................... 27

ix

3.6 Válvulas ................................................................................................................... 28

3.6.1 Válvula Direcional ............................................................................................ 28

3.6.2 Válvula Limitadora de Pressão .......................................................................... 29

3.6.3 Válvula de Contrabalanço ................................................................................. 29

3.6.4 Válvula Divisora de Fluxo ................................................................................ 30

3.6.5 Válvula Controladora de Vazão ........................................................................ 30

3.6.6 Válvula de Retenção .......................................................................................... 31

3.7 Manômetro ............................................................................................................... 31

3.8 Trocador de Calor .................................................................................................... 32

3.9 Filtro ......................................................................................................................... 33

4 Requisitos de Projeto ...................................................................................................... 34

4.1 Sistema de Movimentação ....................................................................................... 35

4.1.1 Guincho Principal .............................................................................................. 35

4.1.2 Guincho Auxiliar ............................................................................................... 36

4.1.3 Carretel .............................................................................................................. 38

4.1.4 Potência ............................................................................................................. 39

4.2 Sistema de Bombeamento ........................................................................................ 40

4.2.1 Bomba Tríplex ................................................................................................... 40

4.2.2 Bomba de Acionamento .................................................................................... 41

4.2.3 Potência ............................................................................................................. 43

4.3 Sistema de Posicionamento ...................................................................................... 44

4.3.1 Cilindros Patola ................................................................................................. 44

4.3.2 Cilindros Mastro ................................................................................................ 44

4.3.3 Cilindros Pescoço de Ganso .............................................................................. 45

4.3.4 Potência ............................................................................................................. 46

x

5 Circuito Hidráulico ......................................................................................................... 47

5.1 Circuito Hidráulico do Sistema de Movimentação .................................................. 48

5.2 Circuito Hidráulico do Sistema de Bombeamento ................................................... 51

5.3 Circuito Hidráulico do Sistema de Posicionamento ................................................ 53

6 Cálculos para Seleção dos Equipamentos ....................................................................... 55

6.1 Sistema de Movimentação ....................................................................................... 55

6.1.1 Motores .............................................................................................................. 55

6.1.2 Perdas de Carga ................................................................................................. 58

6.2 Sistema de Bombeamento ........................................................................................ 66

6.2.1 Motores .............................................................................................................. 66

6.2.2 Perdas de Carga ................................................................................................. 68

6.3 Sistema de Posicionamento ...................................................................................... 78

6.3.1 Cilindros ............................................................................................................ 78

6.3.2 Perdas de Carga ................................................................................................. 78

6.4 Bombas ..................................................................................................................... 85

6.5 Motor Diesel ............................................................................................................ 88

7 Conclusão ....................................................................................................................... 90

8 Bibliografia ..................................................................................................................... 91

xi

Lista de figuras

Figura 1: Unidade de Jateamento ...................................................................................... 14

Figura 2: Sonda de Intervenção ......................................................................................... 14

Figura 3: Entrada ............................................................................................................... 19

Figura 4: Saída ................................................................................................................... 20

Figura 5: Redução .............................................................................................................. 20

Figura 6: Joelho ................................................................................................................. 21

Figura 7: T ......................................................................................................................... 21

Figura 8: Tanques .............................................................................................................. 22

Figura 9: Tubulações ......................................................................................................... 23

Figura 10: Tipo de bombas ................................................................................................ 24

Figura 11: Bomba de engrenagens externas (mecanismo) ................................................ 24

Figura 12: Bomba de engernagens externas ...................................................................... 25

Figura 13: Motor de engrenagens internas ........................................................................ 26

Figura 14: Motor de pistões radiais ................................................................................... 26

Figura 15: Cilindro ............................................................................................................ 27

Figura 16: Válvula Direcional ........................................................................................... 28

Figura 17: Válvula limitadora de pressão .......................................................................... 29

Figura 18: Válvula de contrabalanço ................................................................................. 29

Figura 19: Válvula divisora de fluxo ................................................................................. 30

Figura 20: Válvula controladora de vazão ......................................................................... 30

Figura 21: Válvula de retenção .......................................................................................... 31

Figura 22: Manômetro ....................................................................................................... 31

Figura 23: Trocador de calor ............................................................................................. 32

Figura 24: Filtro ................................................................................................................. 33

Figura 25: Organograma da unidade integrada de jateamento .......................................... 34

Figura 26: Guincho principal ............................................................................................. 35

Figura 27: Guincho auxiliar ............................................................................................... 36

Figura 28: Carretel ............................................................................................................. 38

Figura 29: Gráfico de potências do sistema de movimentação ......................................... 39

Figura 30: Catálogo Hammelmann .................................................................................... 40

xii

Figura 31: Catálogo bomba PGP - Vazões ........................................................................ 41

Figura 32: Catálogo bomba PGP - Potência ...................................................................... 42

Figura 33: Gráfico de potências do sistema de bombeamento .......................................... 43

Figura 34: Gráfico de potências do sistema de posicionamento ........................................ 46

Figura 35: Circuito hidráulico ........................................................................................... 47

Figura 36: Circuito hidráulico sistema de movimentação ................................................. 48

Figura 37: Circuito hidráulico sistema de bombeamento .................................................. 51

Figura 38: Circuito hidráulico sistema de posicionamento ............................................... 53

Figura 39: Catálogo motores MR ...................................................................................... 56

Figura 40: Catálogo motor OMS ....................................................................................... 57

Figura 41: Características fluido ISO VG 68 .................................................................... 58

Figura 42: Gráfico comando VP 120 ................................................................................. 61

Figura 43: Gráfico válvula CP441-2 .................................................................................. 62

Figura 44: Gráfico válvula de retenção modelo 1633........................................................ 63

Figura 45: Gráfico trocador de calor Vista Hydraulics...................................................... 64

Figura 46: Gráfico filtro HR19 .......................................................................................... 64

Figura 47: Catálogo motor MR .......................................................................................... 67

Figura 48: Catálogo motor PGM 030 ................................................................................ 68

Figura 49: Gráfico comando VP 80 ................................................................................... 72

Figura 50: Gráfico reguladora de vazão modelo 1227 ...................................................... 73



Figura 53: Gráfico filtro HR 19 ......................................................................................... 76

Figura 54: Gráfico comando VP 80 ................................................................................... 81



Figura 57: Gráfico filtro HR 19 ......................................................................................... 83

Figura 58: Catálogo bomba PGP ....................................................................................... 86

Figura 59: Tabela eixos bomba PGP 350 .......................................................................... 87

Figura 60: Tabela de desempenho bomba PGP 350 .......................................................... 88

Figura 61: Tabela motor diesel MWM - Linha Industrial ................................................. 89

xiii

Lista de Tabelas

Tabela 1: Acidentes sistema de movimentação ................................................................. 60

Tabela 2: Perda de carga sistema de movimentação.......................................................... 65

Tabela 3: Acidentes sistema de bombeamento .................................................................. 71

Tabela 4: Perda de carga sistema de bombeamento .......................................................... 77

Tabela 5: Cilindros sistema de posicionamento ................................................................ 78

Tabela 6: Acidentes sistema de posicionamento ............................................................... 80

Tabela 7: Perda de carga sistema de posicionamento ........................................................ 84

Tabela 8: Resumo pressões e vazões dos sistemas ............................................................ 85

14

1 Introdução

Poços de petróleo durante seu ciclo produtivo exigem periodicamente técnicas para a

manutenção da produção. Para tanto, são utilizados equipamentos que desempenham diversas

funções dentro do poço de petróleo. Entre estas funções, está a utilização da Unidade Integrada de

Jateamento que incorpora funções de uma sonda convencional de intervenção com um sistema de

jateamento que auxilia na manutenção da produção. O custo das operações com estes equipamentos

tem impacto significativo, e restrições orçamentárias decorrentes do baixo preço do barril do

petróleo, sugerem que sejam empregadas soluções de engenharia que tenham um baixo índice de

manutenção. Neste caso, a integração dos circuitos hidráulicos reduz o emprego de diversos

equipamentos, otimizando o sistema e consequentemente reduzindo custos de fabricação e

manutenção.

Figura 1: Unidade de Jateamento

Figura 2: Sonda de Intervenção

15

1.1 Objetivo

O objetivo deste trabalho é dimensionar parte dos equipamentos do circuito hidráulico de

uma unidade integrada de jateamento utilizada na intervenção de poços de petróleo.

1.2 Estrutura do Trabalho

Este trabalho está estruturado em 06 capítulos. O primeiro capítulo apresenta uma breve

introdução descrevendo a motivação do trabalho a descrição do problema e a definição do objetivo.

O capítulo 2 apresenta os conceitos teóricos necessários para o dimensionamento dos

circuitos hidráulicos.

O capítulo 3 apresenta equipamentos hidráulicos utilizados para o projeto do circuito

hidráulico da Unidade Integrada de Jateamento.

O capítulo 4 apresenta as funcionalidades referentes aos principais equipamentos da

unidade integrada de jateamento, bem como os parâmetros necessários ao dimensionamento dos

componentes do circuito hidráulico.

O capítulo 5 apresenta os diagramas dos circuitos hidráulicos associados a uma descrição

do seu funcionamento.

O capítulo 6 desenvolve os cálculos de perda de carga e outros parâmetros necessários ao

dimensionamento dos componentes do sistema hidráulico da unidade integrada de jateamento.

O capítulo 7 apresenta as conclusões deste trabalho.

16

2 Conceitos Teóricos

2.1 Força

Força é qualquer influência capaz de produzir uma alteração no movimento de um corpo.

A unidade de medida de força é o NEWTON (N). E, podemos converter em:

9,81 𝑁 = 1 𝑘𝑔𝑓

2.2 Pressão

Pressão é o quociente de uma determinada força distribuída por uma área. No sistema

internacional, a unidade de pressão é o Pascal (Pa). Trabalharemos com as seguintes conversões:

1 𝑃𝑎 = 1𝑁

𝑚2

1 𝑏𝑎𝑟 = 105 𝑃𝑎 = 10,197 𝑚 𝐻20

2.3 Vazão

Vazão representa um determinado volume de fluido que passa por uma seção em um

determinado tempo. Utilizaremos neste projeto a unidade de litros por minuto (l/min).

2.4 Fluido

Fluido é uma substância que se deforma continuamente sob a aplicação de uma tensão de

cisalhamento, não importando o quão pequeno seja seu valor. Como o movimento do fluido

continua sobre a aplicação dessa tensão, definimos um fluido também como uma substância que

não pode sustentar uma tensão de cisalhamento quando em repouso.

17

2.4.1 Massa Específica

A massa especifica de um fluido é definida pela quantidade de massa em um determinado

volume. Neste projeto trabalharemos principalmente como a unidade de Kg/m3.

2.4.2 Viscosidade Dinâmica

A viscosidade é a resistência que o fluido apresenta ao escoamento. Sendo que essa

resistência é definida como o atrito interno que é resultante do movimento de uma camada de fluido

em relação à outra. A unidade de trabalho será [Kg/(m x s)].

2.5 Hidrocinética

É o estudo das leis dos movimentos dos fluidos e suas efetivas forças.

2.5.1 Lei da Conservação da Energia

A lei da conservação da energia quando aplicada a um fluido em movimento afirma que a

energia total da vazão de um fluido não muda contanto que não seja adicionada energia de

procedência externa, ou que escape energia interna. Desta forma, se desprezarmos as perdas, temos

que:

𝑔 ∗ ℎ +𝑝

𝜌+

𝑣2

2= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡.

2.5.2 Escoamento

Até uma determinada velocidade os fluidos se movimentam em camadas (escoamento

laminar) através da seção circular. Nesta altura a camada interna do fluido apresenta maior

18

velocidade. A camada mais externa se mantém imóvel em contato com a parede do tubo. Se

aumentarmos a vazão, após uma velocidade crítica, o perfil do fluxo se torna randômico

(escoamento turbulento).

Em termos práticos, para estimarmos o perfil do fluxo calculamos o número de Reynolds

do escoamento (Re) de acordo com a seguinte formula:

𝑅𝑒 =𝜌 ∗ 𝑣 ∗ 𝐷

𝜇

Para valores de Reynolds menores que 2000, temos que o escoamento é laminar e acima de

4000 o fluxo é turbulento. E, entre estes valores, o fluxo é instável, podendo ser laminar em casos

que se tem uma velocidade muito baixa e/ou fluido muito viscoso.

2.5.3 Perda de Carga

A perda de carga (hf) é a energia perdida pela unidade de peso do fluido quando este escoa.

Podemos desmembrar a perda de carga em duas partes, a normal (hfn) e a localizada (hfL).

ℎ𝑓 = ℎ𝑓𝑛 + ℎ𝑓𝐿

A unidade da perda de carga é dada em mH20.

2.5.3.1 Perda de Carga Normal

Como neste projeto trabalharemos apenas com fluxos laminares, a perda de carga normal

segue a formula abaixo:

ℎ𝑓𝑛 = 32 ∗𝜇 ∗ 𝐿 ∗ 𝑣

𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝐷

19

Onde [𝜇] é a viscosidade dinâmica do fluido, [L] representa o comprimento total da

tubulação, [v] é a velocidade de escoamento, [D] é o diâmetro interno da tubulação, [𝜌] é a massa

especifica do fluido e [g] é a aceleração da gravidade.

2.5.3.2 Perda de Carga Localizada

São aquelas devidas a distúrbios locais do fluxo ao passar por acidentes, tais como entradas,

saídas, joelhos, curvas, reduções, entre outros. Neste projeto, como o fluxo é laminar e os acidentes

são conhecidos, iremos calcular as perdas de carga através do método direto, cuja formula esta

representada abaixo.

ℎ𝑓𝐿 = 𝐾 ∗𝑣2

2 ∗ 𝑔

Na expressão acima, K é um coeficiente experimental tabelado para cada tipo de acidente.

Sendo assim, iremos apresentar em seguida as tabelas para os acidentes encontrados neste projeto,

de acordo com De Falco (1998).

2.5.3.2.1 Entrada

Figura 3: Entrada

20

2.5.3.2.2 Saída

Figura 4: Saída

2.5.3.2.3 Redução

Figura 5: Redução

21

2.5.3.2.4 Joelho

Figura 6: Joelho

2.5.3.2.5 T (rosqueado)

Figura 7: T

22

3 Equipamentos Hidráulicos

Neste capitulo serão brevemente descritos os equipamentos hidráulicos utilizados na

Unidade Integrada de Jateamento.

3.1 Tanque

O tanque, também conhecido como reservatório hidráulico, é utilizado para o

armazenamento do fluido de trabalho, contribui para a troca de calor e para a decantação das

partículas contaminantes. Devido a essas tarefas o reservatório deve ter a sua capacidade

determinada conforme a necessidade, um indicativo é que normalmente o reservatório deve ter

capacidade de modo igual ou superior a três vezes o volume da vazão da bomba do sistema.

Figura 8: Tanques

23

3.2 Tubulação

Tubulação são linhas que conectam os equipamentos do sistema hidráulico, conduzindo o

fluido de trabalho. Podem ser tubos rígidos de aço ou flexíveis como as mangueiras. A tubulação

é selecionada de acordo com as pressões e vazões do sistema hidráulico, bem como analisando o

fluido de trabalho e as condições do meio na qual será instalada.

Figura 9: Tubulações

3.3 Bomba

As bombas são utilizadas nos circuitos hidráulicos, para converter energia mecânica em

energia hidráulica. A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba, o que permite que

a pressão atmosférica force o fluido do tanque, através da linha de sucção, a penetrar na bomba. A

bomba passará o fluido para a abertura de descarga, forçando-o através do sistema hidráulico.

Embora as bombas possuam uma enorme diversidade de princípios construtivos, são

classificadas, de forma mais ampla, como não-positivas quando o fluxo for continuo e como

positivas quando o fluxo for pulsante.

24

Figura 10: Tipo de bombas

3.3.1 Bomba de Engrenagens Externas

É uma bomba de deslocamento positivo, amplamente utilizada devido ao seu excelente

custo-benefício. Conforme verificamos na figura X, neste tipo de bomba, o fluido entra quando os

dentes das engrenagens desengrenam sendo conduzido pelo espaço existente entre os dentes e a

carcaça, para o lado da saída onde os dentes das engrenagens engrenam e forçam o fluido para fora

do sistema. Uma vedação positiva é realizada entre os dentes e a carcaça, e entre os próprios dentes

de engrenamento. As bombas de engrenagem têm geralmente um projeto não compensado.

Figura 11: Bomba de engrenagens externas (mecanismo)

25

Este tipo de bomba também permite a utilização de múltiplas unidades, reduzindo o custo

de instalação, proporcionando a montagem de duas ou mais bombas em um único eixo motriz,

requerendo menor espaço de montagem e possibilitando o uso de uma única linha de entrada

(sucção). As vazões das secções da bomba podem ser direcionadas para circuitos específicos ou

podem combinar-se para produzir alta vazão, maior que a de uma bomba simples.

Figura 12: Bomba de engernagens externas

3.4 Motor

Os motores hidráulicos transformam a energia de trabalho hidráulico em energia mecânica

rotativa, que é aplicada ao objeto resistivo por meio de um eixo. Todos os motores consistem

basicamente de uma carcaça com conexões de entrada e saída e de um conjunto rotativo ligado a

um eixo. Assim como as bombas, existem uma grande variedade de princípios construtivos para

os motores, dentre eles:

3.4.1 Motor de Engrenagens Internas

Também conhecido como motor orbital, os motores de engrenagens internas são motores

de baixa velocidade e alto torque, utilizam o conceito internamente de rotor gerotor, com vantagens

construtivas. O rotor elememto de potência não orbita, somente gira. Esta função é executada pela

orbitação do anel externo, eixo feito de uma única peça. O complexo engrenamento é mantido entre

o eixo e o rotor, desde que não haja movimento relativo entre eles.

26

Figura 13: Motor de engrenagens internas

3.4.2 Motor de Pistão Radial

O motor de pistão radial consiste de pinos pivotados que direcionam o fluxo de fluido para

dentro e para fora de um cilindro, um alojamento para um pistão e um rotor contendo um anel de

reação excêntrico. O pistão se mantém em constante contato com o anel devido as ações da força

centrífuga e reação do pistão. Na medida que o eixo principal rotaciona, os pistões em um lado se

retraem e fazendo com que o fluído na medida que oeste passa pela porta de sucção entre no

cilindro. Quando o pistão passa pelo ponto de maior excentricidade do anel força o fluído a entrar

na porta de descarga.

Figura 14: Motor de pistões radiais

27

3.5 Cilindros

Cilindros hidráulicos transformam trabalho hidráulico em energia mecânica linear, a qual é

aplicada a um objeto resistivo para realizar trabalho. Um cilindro consiste de uma camisa de

cilindro, de um pistão móvel e de uma haste ligada ao pistão. O pistão divide o interior do cilindro

em duas câmaras, a inferior e a da haste. A pressão hidraulica atua no pistão para produzir o

movimento linear.

Figura 15: Cilindro

28

3.6 Válvulas

As válvulas são elementos lógicos fundamentais em circuitos hidráulicos e servem, de

modo geral, para controlar a pressão, a direção e/ou volume de fluido no circuito hidráulico.

3.6.1 Válvula Direcional

Também conhecida como comando hidráulico, esta válvula consiste de um corpo com

passagens internas que são conectadas e desconectadas por uma parte móvel, permitindo ou não a

passagem de fluxo em uma determinada direção. Para a seleção deste tipo de válvula devemos

sempre observar o número de posições e vias, a posição normal e o tipo de acionamento.

Figura 16: Válvula Direcional

29

3.6.2 Válvula Limitadora de Pressão

Também conhecida como válvula de segurança, tem por função limitar a pressão máxima

do circuito hidráulico, garantindo que os equipamentos não operem com pressões superiores as

recomendadas pelos respectivos fabricantes.

Figura 17: Válvula limitadora de pressão

3.6.3 Válvula de Contrabalanço

São válvulas que permitem o fluxo livre para o atuador e que bloqueiam o fluxo reverso,

até que sejam acionadas por uma pressão inversamente proporcional à carga, liberando a passagem

do fluxo reverso. Eles empregam uma válvula de retenção na direcção do fluxo livre, e uma válvula

de alívio para controlar o fluxo na direção inversa.

Figura 18: Válvula de contrabalanço

30

3.6.4 Válvula Divisora de Fluxo

As válvulas divisoras de fluxo são aplicadas nas situações nas quais se necessita dividir o

fluxo proporcionalmente a partir de uma única entrada de fluido.

Figura 19: Válvula divisora de fluxo

3.6.5 Válvula Controladora de Vazão

A função da válvula controladora de vazão é a de reduzir o fluxo da bomba em uma linha

do circuito. Ela desempenha a sua função por ser uma restrição maior que a normal no sistema. As

válvulas controladoras de vazão são aplicadas em sistemas hidráulicos quando se deseja obter um

controle de velocidade em determinados atuadores, o que é possível através da diminuição do fluxo

que passa por um orifício.

Figura 20: Válvula controladora de vazão

31

3.6.6 Válvula de Retenção

Tem por função permitir a passagem de fluido somente em uma direção. Quando a pressão

na entrada da válvula é alta o suficiente para vencer a mola que segura o assento, o fluxo passa pela

válvula. Se o fluxo estiver na direção contrária, o assento retorna a sua posição original, não

permitindo a passagem de fluido.

Figura 21: Válvula de retenção

3.7 Manômetro

O manômetro é um aparelho que mede o diferencial de pressão. Neste projeto, foram

utilizados somente os manômetros do tipo Bourdon, que consiste em uma escala calibrada em

unidades de pressão e um indicador ligado, através de um mecanismo, a um tubo oval ligado

conectado a pressão a ser medida.

Figura 22: Manômetro

32

3.8 Trocador de Calor

Como todo sistema hidráulico aquece devido ao trabalho realizado e as perdas de carga, o

trocador de calor, também conhecido como resfriador, tem por função resfriar o fluido. Nos

resfriadores a ar, como o utilizado nesse projeto, o fluido é bombeado através de tubos aletados.

Para dissipar o calor, o ar é soprado sobre os tubos e aletas por um ventilador. Os resfriadores a ar

são geralmente usados onde a água não está disponível facilmente.

Figura 23: Trocador de calor

33

3.9 Filtro

O filtro tem por função evitar a contaminação do fluido utilizado no sistema hidráulico por

partículas indesejáveis, evitando assim o mau funcionamento e até a perda precoce dos

equipamentos.

Figura 24: Filtro

34

4 Requisitos de Projeto

A unidade integrada de jateamento deve realizar operações comuns em sondas de produção

terrestres (SPT), bem como as funções de uma unidade de jateamento tradicional. A seguir, iremos

dividir as funcionalidades de acordo com os sistemas apresentados na Figura 25.

Figura 25: Organograma da unidade integrada de jateamento

Cada sistema possui acionamento independente, podendo trabalhar em conjunto com os

outros. As operações internas dos sistemas serão detalhadas a seguir.

Unidade Integrada de Jateamento

Sistema de Movimentação

Guincho Principal

Guincho Auxiliar

Carretel

Sistema de Bombeamento

Bomba Triplex

Bomba de Acionamento

Sistema de Posicionamento

Cilindros Patola

Cilindros Mastro

Cilindros Pescoço de Ganso

35

4.1 Sistema de Movimentação

O sistema de movimentação inclui os seguintes equipamentos:

4.1.1 Guincho Principal

A função do guincho principal é movimentar o cabo de aço permitindo içar ou abaixar

colunas de produção ou quaisquer outros equipamentos de sub-superfície, para dentro ou fora do

poço.

Figura 26: Guincho principal

Para atender as necessidades de operação, o guincho principal deve ter capacidade de tração

de 5,0 toneladas e uma velocidade efetiva de 40 m/min. Assim a potência necessária do guincho é

calculada:

𝑇𝑟𝑎çã𝑜 = 5,0 𝑡 = 5.000 𝑘𝑔𝑓 = (5.000 ∗ 9,81) = 49.050,00 𝑁

𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 40 𝑚/ min = 0,66667 𝑚/𝑠

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 49.050,00 ∗ 0,66667 = 32.700 𝑊 = 32,7 𝐾𝑤

36

E, para calcularmos a rotação e o torque necessários para o motor hidráulico que acionará

o guincho principal, devemos considerar o diâmetro do tambor do guincho e a redução acoplada

ao motor.

𝑅𝑒𝑑𝑢çã𝑜 (𝑖): 1: 30

𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟 (𝐷𝑖𝑎. ): 900 𝑚𝑚 = 0,9 𝑚

𝑅𝑃𝑀 (𝑤) = 30 ∗40

(𝜋 ∗ 0,9) = 424,62 𝑟𝑝𝑚

𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 = 49.050 ∗ (0,9

2) ∗ (

1

30) = 735,75 𝑁𝑚

4.1.2 Guincho Auxiliar

A função do guincho auxiliar é permitir a movimentação de equipamentos auxiliares fora

do poço, como tubos no estaleiro.

Figura 27: Guincho auxiliar

37

Para atender as necessidades de operação, o guincho principal e o guincho auxiliar devem

ter capacidades de tração de 2,0 toneladas de carga e uma velocidade efetiva de 60 m/min.Desta

forma, a potência necessária do guincho é calculada:

𝑇𝑟𝑎çã𝑜 = 2,0 𝑡 = 2.000 𝑘𝑔𝑓 = (2.000 ∗ 9,81) = 19.620,00 𝑁


𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 19.620,00 ∗ 1,0 = 19.620 𝑊 = 19,62 𝐾𝑤


o guincho auxiliar, devemos considerar o diâmetro do tambor do guincho e a redução acoplada ao

motor.



𝑅𝑃𝑀 (𝑤) = 10 ∗60

(𝜋 ∗ 0,289) = 661,18 𝑟𝑝𝑚

𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 = 19.620 ∗ (0,289

2) ∗ (

1

10) = 283,5 𝑁𝑚

38

4.1.3 Carretel

A função do carretel é movimentar o tubo de aço flexível para dentro e fora do poço com o

objetivo de realizar a operação de jateamento da formação.

Figura 28: Carretel

Assim como os guinchos principal e auxiliaro carretel deve ter capacidade de tração de 1

tonelada de carga e uma velocidade efetiva de 60 m/min. Logo, a potência necessária do carretel é

calculada:

𝑇𝑟𝑎çã𝑜 = 1,0 𝑡 = 1.000 𝑘𝑔𝑓 = (1.000 ∗ 9,81) = 9.810,0 𝑁


𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 9.810,0 ∗ 1,0 = 9.810 𝑊 = 9,81 𝐾𝑤


o carretel, devemos considerar o diâmetro do tambor do guincho e a redução acoplada ao motor.


39


𝑅𝑃𝑀 (𝑤) = 6 ∗60

(𝜋 ∗ 0,6) = 191,08 𝑟𝑝𝑚

𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 = 9.810 ∗ (0,6

2) ∗ (

1

6) = 490,5 𝑁𝑚

4.1.4 Potência

No sistema de movimentação, os equipamentos trabalham de forma independente, como

podemos verificar no gráfico a seguir.

Figura 29: Gráfico de potências do sistema de movimentação

Assim, a potência total do sistema não será soma de cada uma individualmente, mas sim a

maior potência requerida que, no caso, é a do guincho principal com o valor 32,7 Kw.

40

4.2 Sistema de Bombeamento

O sistema de bombeamento é composto pelos seguintes equipamentos:

4.2.1 Bomba Tríplex

A bomba Tríplex tem a função de gerar a vazão e pressão necessárias pra jatear a formação.

Para cumprir esse objetivo, a bomba deve ser capaz de fornecer uma pressão de até 500 bar com

uma vazão de 15 lpm. Desta forma, selecionamos a seguinte bomba HDP20 da Hammelmann

conforme o catalogo a seguir.

Figura 30: Catálogo Hammelmann

41

Através dos dados fornecidos pelo fabricante, verificamos que a potência necessária é de

15 Kw e a rotação de 750 rpm. Assim, para calcularmos o torque para acionamento da bomba,

temos:

𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 [𝑁𝑚] = 9.548,8 ∗𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 [𝐾𝑤]

𝑟𝑝𝑚 = 9.548,8 ∗

15

750= 190,97 𝑁𝑚

Com esses dados podemos calcular o motor hidráulica que acionará a bomba Tríplex do

sistema.

4.2.2 Bomba de Acionamento

A bomba de acionamento tem como função entregar energia hidráulica para acionar a

ferramenta hidráulica de corte do revestimento. Para o pleno funcionamento da ferramenta, a

bomba deve fornecer uma vazão de 24 l/min e uma pressão máxima de 120 bar. Para atender esta

necessidade, selecionamos a bomba PGP030 com engrenagem de 1” da fabricante Parker através

da análise do catálogo do fornecedor (ver Fig).

Figura 31: Catálogo bomba PGP - Vazões

42

Figura 32: Catálogo bomba PGP - Potência

Como o catálogo fornece a potência necessária com uma pressão de operação de 172 bar,

vamos calcular uma conversão linear para calcular a potência necessária a 120 bar. Desta forma,

temos que:

𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑃𝑜𝑡. [𝑘𝑤]/( 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜[𝑏𝑎𝑟]

𝑉𝑎𝑧ã𝑜 [𝑙𝑝𝑚]) = 11/(

172

24,5) = 1,566

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 1,566 ∗120

24= 7,834 𝐾𝑤

Logo, a potência necessária para atender as especificações da bomba de acionamento é de

7,834 Kw.

43

4.2.3 Potência

Assim como o sistema de movimentação, os equipamentos do sistema de bombeamento

não trabalham em conjunto, portanto a maior potência consumida pelo sistema é a do acionamento

da bomba Tríplex, equivalente a 15 Kw.

Figura 33: Gráfico de potências do sistema de bombeamento

44

4.3 Sistema de Posicionamento

O sistema de posicionamento é composto pelos seguintes equipamentos:

4.3.1 Cilindros Patola

O subsistema é composto por 4 cilindros posicionados de forma a dar estabilidade e suportar

a carga aplicada a toda estrutura da Unidade Integrada de Jateamento. Cada cilindro deve suportar

uma carga máxima de 8.000 kgf e devem completar o curso total em 3 minutos. O cilindro

selecionado possui as seguintes características:

Diâmetro êmbolo: 150 mm

Diâmetro haste: 80 mm

Curso: 2.000 mm

Desta forma, para calcularmos a potência necessária por cilindro temos que:

𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 =

2.0001.0003 ∗ 60

= 0,0111 𝑚/𝑠

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 4 ∗[(8.000 ∗ 9,81) ∗ 0,0111]

1000= 4 ∗ 0,871 = 3,484 𝐾𝑤

4.3.2 Cilindros Mastro

Este subsistema é composto por 2 cilindros que são acionados em conjunto com objetivo

de elevar e descer o mastro quando necessário. Cada cilindro deve suportar uma carga máxima de

7.000 kgf e devem completar o curso total em 5 minutos. O cilindro selecionado possui as seguintes

características:

45



Curso: 1.900 mm



1.9001.0005 ∗ 60

= 0,00633 𝑚/𝑠

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 2 ∗[(7.000 ∗ 9,81) ∗ 0,00633]

1000= 2 ∗ 0,434 = 0,869 𝐾𝑤

4.3.3 Cilindros Pescoço de Ganso

Este subsistema é composto por 2 cilindros que são acionados separadamente com objetivo

de posicionar o pescoço de ganso para a operação de jateamento. Cada cilindro deve suportar uma

carga máxima de 2.500 kgf e devem completar o curso total em 1 minuto. O cilindro selecionado

possui as seguintes características:



Curso: 700 mm



7001.0001 ∗ 60

= 0,01166 𝑚/𝑠

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 2 ∗[(700 ∗ 9,81) ∗ 0,01166]

1000= 2 ∗ 0,08 = 0,16 𝐾𝑤

46

4.3.4 Potência

Embora os cilindros deste sistema estejam submetidos a esforços em um mesmo período,

estes somente consomem potência quando estão em movimento. A seguir verificaremos, através

do gráfico de potências, que o pico ocorre nos cilindros da patola.

Figura 34: Gráfico de potências do sistema de posicionamento

47

5 Circuito Hidráulico

Após conhecermos e calcularmos todos os requisitos de projeto no capítulo anterior,

apresentamos o circuito hidráulico que será utilizado para acionar cada equipamento dos

sistemas. Este circuito hidráulico foi projetado especificamente para atender as necessidades da

Unidade Integrada de Jateamento e em seguida foi simulado através do software Automation

Studio.

Figura 35: Circuito hidráulico

Com o intuito de facilitar a análise do circuito hidráulico, dividiremos o mesmo em 03

sistemas apresentados a seguir:

Sistema de Movimentação;

Sistema de Bombeamento;

Sistema de Posicionamento.

48

5.1 Circuito Hidráulico do Sistema de Movimentação

O circuito hidráulico do sistema de movimentação tem por objetivo acionar o guincho

principal, o guincho auxiliar e o carretel, e é representado conforme o diagrama abaixo:

Figura 36: Circuito hidráulico sistema de movimentação

Começaremos a análise pelo tanque, que armazena o fluido de trabalho do sistema, que

neste caso é o óleo ISO VG 68. Assim que a válvula de bloqueio é aberta, o fluido passa por filtros

em direção a bomba A com intuito de eliminar possíveis partículas que danifiquem os

equipamentos.

49

Quando a bomba A é acionada pelo motor diesel acoplado, o fluido é pressurizado e segue

em direção a válvula de segurança. Essa válvula tem por função limitar a pressão máxima do

sistema, garantindo que os equipamentos não trabalhem em pressões superiores a que eles tenham

sido projetados, evitando assim vazamentos e a própria perda de equipamentos. Ela está conectada

diretamente ao tanque de óleo, é normalmente fechada e é acionada quando a pressão da linha

atinge uma pressão superior a regulada.

Em seguida, o fluido segue em direção ao comando duplo. Esse comando possui uma

válvula de segurança acoplada com o intuito de proteger os carreteis internos, limitando a pressão

dos equipamentos que acionam o guincho principal e auxiliar, e que quando acionada direciona o

fluxo para tanque diretamente. Neste comando, o fluido passa primeiramente pela válvula

direcional que aciona o guincho principal. Caso essa válvula seja acionada em uma direção, o fluxo

passa pela válvula de contrabalanço e segue em direção ao motor, permitindo a rotação do guincho

principal para um sentido. E quando a válvula direcional é acionada para o outro sentido, o fluxo

também passa pela contrabalanço e segue em direção ao motor para rotacionar o guincho principal

para o outro sentido. A função da válvula de contrabalanço é de impedir o fluxo caso não seja

acionada pela válvula direcional, funcionando como um freio, não permitindo a movimentação do

guincho principal por forças externas ao sistema hidráulico. E em paralelo, ao motor que aciona o

guincho principal, encontra-se uma válvula estranguladora que controla a velocidade de rotação do

motor. Quando a válvula estranguladora estiver totalmente fechada, o motor estará em sua rotação

máxima, pois todo o fluxo está sendo direcionado para o motor. A medida que a válvula se abre, a

rotação diminui, pois parte da vazão que deveria estar passando pelo motor retorna para o tanque.

Caso esse comando permaneça na posição neutra, o fluido segue em direção a segunda

válvula direcional dentro do comando, a que aciona o guincho auxiliar. E assim como a primeira

válvula direcional, caso a segunda válvula seja acionada em uma direção o fluxo passa pela válvula

de contrabalanço e segue em direção ao motor, permitindo a rotação do guincho auxiliar para um

sentido. E, quando acionada para o outro sentido, o fluxo também passa pela contrabalanço e segue

em direção ao motor para rotacionar o guincho auxiliar para o outro sentido. A função da válvula

de contrabalanço também é a mesma, de impedir o fluxo caso não seja acionada pela válvula

direcional, funcionando como um freio hidráulico. Além disso, o motor do guincho auxiliar

também possui uma válvula estranguladora para controlar a rotação da mesma forma que no

guincho principal.

50

Quando as duas válvulas direcionais pertencentes ao comando estão na posição neutra, o

fluxo vai em direção ao segundo comando, que possui apenas uma válvula direcional. E assim

como os guinchos principais e auxiliares, quando a válvula estiver acionada para uma direção o

fluxo passará pela válvula de contrabalanço e em seguida pelo motor, permitindo a rotação do

carretel em um sentido. Quando a válvula estiver acionada na direção oposta, o fluxo passará pela

válvula de contrabalanço e entrará no motor pelo lado oposto, fazendo com que o carretel rotacione

para o outro lado. E da mesma forma que os guincho principal e auxiliar, o motor do carretel possui

uma válvula estranguladora em paralelo para controlar a rotação.

E, caso todas as válvulas direcionais estejam na posição neutra ou uma delas ativada para

uma direção, o fluido retorna passando pelo trocador de calor para retirar o calor gerado

principalmente pelas perdas de carga do sistema, mantendo o fluido em sua faixa de temperatura

ideal para trabalho. Esse procedimento é essencial pois se a temperatura do fluido aumentar a

viscosidade diminui, ocasionando a perda de eficiência do sistema devido ao aumento de

vazamentos internos. Em seguida, o fluido passa por mais uma filtragem, garantindo que qualquer

impureza seja retirada, e chega ao tanque.

Vale ressaltar, que o sistema possui diversas válvulas de retenção estrategicamente

posicionadas para que o fluido siga diretamente para o tanque sem que interfira nos outros sistemas.

51

5.2 Circuito Hidráulico do Sistema de Bombeamento

O circuito hidráulico do sistema de bombeamento deve acionar as bombas Tríplex e a de

acionamento, como representado na Figura X.

Figura 37: Circuito hidráulico sistema de bombeamento

52

Assim como o sistema de movimentação, quando permitimos a passagem de fluido pela

válvula de bloqueio, o fluido localizado no tanque passa pelo filtro e entra na bomba. Ao acionar

o motor diesel, a bomba B gera fluxo em direção a válvula de segurança. Por sua vez, a válvula de

segurança possuiu uma regulagem independente do sistema anterior, dependendo da capacidade

dos equipamentos que trabalham neste sistema. Em seguida, o fluxo segue para o comando que

possui uma válvula direcional e outra válvula de segurança acoplada. Caso a válvula direcional

esteja na posição neutra, o fluido passa por uma válvula de retenção e então segue o caminho de

retorno para o tanque.

Quando a válvula direcional está acionada na posição de fluxos paralelos, o fluido segue

em direção ao motor hidráulico que aciona a bomba da ferramenta. Aválvula estranguladora

controla a rotação do motor e o fluido passa por uma válvula de retenção e segue o caminho de

retorno ao tanque.

Quando a válvula direcional está acionada na posição de fluxos cruzados, o procedimento

é o mesmo anteriormente citado, porém o fluido segue em direção ao motor hidráulico que aciona

a bomba Tríplex. Assim como no sistema de movimentação, o fluxo, uma vez que esteja retornando

ao tanque, passa por um trocador de calor para resfriar o fluido e por um filtro para reter as

partículas, antes de retornar ao tanque.

53

5.3 Circuito Hidráulico do Sistema de Posicionamento

O circuito hidráulico do sistema de posicionamento tem a função de acionar os cilindros da

patola, do mastro e do pescoço de ganso, e é representado pelo diagrama a seguir.

Figura 38: Circuito hidráulico sistema de posicionamento

Da mesma forma que o sistema de movimentação e o de bombeamento, assim que a válvula

de bloqueio é aberta, o fluido sai do tanque em direção a bomba C, passando pelo filtro. Quando a

bomba C é acionada pelo mesmo motor diesel que aciona as bombas A e B, o fluido segue em

direção a válvula de segurança que também possui a função de limitar a maior pressão de trabalho

do sistema. E, caso a pressão seja maior que a pressão regulada na válvula, ela abre passagem

gerando fluxo em direção a linha de retorno do tanque. Nessa linha o fluido passará por uma válvula

de retenção e depois seguirá para o mesmo trocador de calor e filtro do sistema de bombeamento.

54

Após a saída da bomba e em paralelo com a válvula de seguranca, o fluxo segue para um

comando quádruplo, que possui quatros válvulas direcionais e uma válvula de segurança acoplada.

Cada válvula direcional controla o avanço e o retorno de uma patola, dependendo da direção em

que é acionada. O retorno dessas válvulas a posição neutra é feito por molas. As válvulas

direcionais podem ser acionadas em conjunto ou independentes, dependo da posição desejada em

cada patola. Quando as válvulas direcionais estão na posição neutra, elas não permitem fluxo pelas

linhas do cilindro, fazendo com que eles suportem cargas externas e se mantenham na mesma

posição.

Ao passar pelo comando quádruplo, o fluxo segue para uma válvula de retenção e em

seguida para o comando duplo que controla os cilindros do pescoço de ganso. Neste comando

encontramos duas válvulas direcionais e uma de segurança acoplada. Cada válvula direcional

controla o avanço e o retorno de um dos cilindros do pescoço de ganso. E, da mesma forma que no

comando que controla as patolas, o retorno da válvula direcional a posição neutra é feito por molas

e, uma vez nessa posição, ela não permite fluxo proveniente do cilindro, mantendo-o estável na

posição desejada.

Ao passar pelo comando que controla os cilindros do pescoço de ganso, o fluxo segue por

outra válvula de retenção e em seguida para o comando que controla os cilindros do mastro. Este

comando é composto por uma válvula direcional e uma válvula de segurança acoplada. Quando a

válvula direcional está na posição de fluxos paralelos, o fluido segue por uma válvula divisora de

fluxo e em seguida aciona as válvulas de contrabalanço para permitir o avanço dos cilindros do

mastro. E, quando a válvula direcional está na posição de fluxos cruzados, o fluido segue para as

válvulas de contrabalanço permitindo o retorno do cilindro. Em paralelo as válvulas de

contrabalanço temos uma válvula estranguladora para controlar a vazão direcionada aos cilindros

e, desta forma, controlar a velocidade de avanço e retorno.

Após passar pelo comando que controla os cilindros do mastro, o fluxo segue por mais uma

válvula de retenção e então segue em direção ao tanque passando pelo mesmo trocador de calor e

filtro do sistema de bombeamento.

55

6 Cálculos para Seleção dos Equipamentos

Neste capítulo serão apresentados os cálculos necessários para que a unidade integrada de

jateamento realize todas as funções necessárias. Primeiramente calcularemos as vazões e pressões

necessárias para cada sistema, incluindo a perda de carga, e em seguida as bombas e o motor diesel

para acionamento.

6.1 Sistema de Movimentação

Como conhecemos os requisitos de cada sistema, iremos calcular os motores hidráulicos

necessários para atuar cada equipamento e em seguida calcularemos as respectivas perdas de carga

do sistema.

6.1.1 Motores

Tendo em vista que o guincho principal é o equipamento que demanda maior potência no

sistema de movimentação, começaremos a análise por este equipamento. Para tal, necessitamos um

motor hidráulico que seja capaz de entregar um torque de 735,75 Nm e rotação de 424,62 rpm.

Analisando os tipos de motores mais comuns na indústria, verificamos que um motor hidráulico de

pistões radiais atende estes requisitos. Sendo assim, foi selecionado o motor MR 250 D da

fabricante Parker, conforme verificado pela tabela do fabricante.

56

Figura 39: Catálogo motores MR

Logo, para atingirmos os requisitos, o sistema hidráulico de movimentação deve ser capaz

de prover as seguintes vazões e pressões:

𝑉𝑎𝑧ã𝑜 = 424,62 ∗ (250,9

1000) = 106,5 𝑙/𝑚𝑖𝑛

𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 =735,75

4= 183,9 𝑏𝑎𝑟

57

Uma vez que temos a vazão e pressão máxima do sistema de movimentação, calcularemos

os motores hidráulicos do guincho auxiliar e do carretel. Para o guincho auxiliar, necessitamos de

um motor capaz de gerar 283,5 Nm de torque e 661,8 rpm de rotação. Analisando novamente os

motores mais comuns na indústria e pela tabela X, foi selecionado o motor MR 160 C da fabricante

Parker.

E, para o carretel, o motor necessita entregar 490,5 Nm de torque e 191,08 rpm de rotação.

Desta forma, selecionamos o motor orbital OMS315 da fabricante Sauer Danfoss, conforme

verifica-se no gráfico a seguir.

Figura 40: Catálogo motor OMS

Note que este motor possui uma vazão máxima menor que a vazão utilizada no sistema

hidráulico de movimentação. Por isso, a válvula estranguladora que está paralela ao motor do

carretel deve ser regulada de forma a sempre permitir uma certa passagem de fluxo, de modo a

proteger o motor hidráulico.

58

6.1.2 Perdas de Carga

As perdas de carga nos sistemas hidráulicos influenciam diretamente na seleção da bomba

e do respectivo motor diesel para acionamento. Para o cálculo das perdas de carga é necessário

definir as propriedades do fluido utilizado no sistema que, no caso, é o óleo mineral ISO VG 68.

Seguem as propriedades necessárias:

Figura 41: Características fluido ISO VG 68

E, como a pressão máxima necessária para acionar o motor do guincho principal é muito

maior que as outras, calcularemos somente as perdas de carga referentes a esse equipamento, pois

a bomba de acionamento será a mesma para todo o sistema de movimentação. Sendo assim,

calcularemos as perdas de carga nos seguintes equipamentos:

25,4 metros de tubulação

01 comando

01 válvula de contrabalanço dupla

01 válvula reguladora de vazão

01 trocador de calor

01 filtro

03 manômetros

59

6.1.2.1 Tubulação

Atendendo os requisitos de vazão, pressão e fluido foi selecionado uma tubulação nova de

aço soldado com diâmetro interno de 1½”.

Para calcularmos a perda de carga na tubulação, utilizaremos a seguinte fórmula:

ℎ𝑡𝑛 = 32 ∗ 𝜇 ∗ 𝐿 ∗𝑉

𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝐷

A fórmula para velocidade de escoamento é escrita na forma de:

𝑉 = 4 ∗𝑄

𝜋 ∗ 𝐷2

Substituindo os valores e realizando as conversões necessárias, temos:

𝑉 = 4 ∗

(106,5 ∗ (1

60) ∗ (1

1000))

𝜋 ∗ (1,5 ∗25,41000)

2 = 1,56 𝑚/𝑠

Calculando o número de Reynolds, temos:

𝑅𝑒 =𝜌 ∗ 𝑉 ∗ 𝐷

𝜇

𝑅𝑒 =878 ∗ 1,56 ∗ (1,5 ∗

25,41000)

(878 ∗ 68 ∗ 10−6)= 874

Como o número de Reynolds é menor que 2000, podemos considerar esse escoamento

como laminar, e como o comprimento total é de 25,4 metros, temos que:

60

ℎ𝑡𝑛 = 32 ∗ (878 ∗ 68 ∗ 10−6) ∗ 25,4 ∗1,56

878 ∗ 9,81 ∗ (1,5 ∗25,41000)

ℎ𝑡𝑛 = 0,23 𝑚 𝐻2𝑂 = 0,0225 𝑏𝑎𝑟

Ainda encontramos na tubulação os seguintes acidentes que possuem perdas de carga

especificas que devem ser adicionadas, como:

14 entradas

14 saídas

1 reduções

3 T’s rosqueados

2 Joelhos rosqueados

Realizaremos o cálculo das perdas de carga em cada acidente através do método direto, cuja

formula é dada a seguir.

ℎ𝑡𝑎 = 𝐾 ∗𝑉2

2 ∗ 𝑔

Segundo De Falco (1998), temos que os valores de K são:

Tabela 1: Acidentes sistema de movimentação

Acidentes Qtd. K Total

Entrada 14 0,5 7

Saída 14 1 14

Redução 1 0,01 0,01

T Rosqueado 3 1 3

Joelho 2 1,1 2,2

Total 26,21

61

Sendo assim, temos que a total de perda de carga por acidentes é:

ℎ𝑡𝑎 = 26,21 ∗1,562

2 ∗ 9,81= 3,25 𝑚 𝐻20 = 0,318 𝑏𝑎𝑟

Logo, a perda de carga total da tubulação é igual a:

ℎ𝑡 = ℎ𝑡𝑛 + ℎ𝑡𝑎 = 0,01128 + 0,318 = 0,32928 𝑏𝑎𝑟

6.1.2.2 Comando

Para atender requisitos de sistema, foi selecionado o comando da série VP 120 da fabricante

Vista Hydraulics. E, segundo o gráfico abaixo fornecido pelo fabricante, temos que a perda de

carga no comando é de 3,8 bar.

Figura 42: Gráfico comando VP 120

62

6.1.2.3 Válvula de Contrabalanço Dupla

Assim como o comando, para atender os requisitos do sistema hidráulico de movimentação,

foi selecionado a válvula CP441-2 da fabricante Comatrol. E, segundo o gráfico abaixo fornecido

pelo fabricante, temos que a perda de carga na válvula é de 22 bar.

Figura 43: Gráfico válvula CP441-2

63

6.1.2.4 Válvula Reguladora de Vazão

Assim como o comando e a válvula de contrabalanço, para atender os requisitos do sistema

hidráulico de movimentação, foi selecionado a válvula modelo 1633 da série 6F da fabricante

Parker. E, segundo o gráfico abaixo fornecido pelo fabricante, temos que a perda de carga na

válvula é de 1,9 bar.

Figura 44: Gráfico válvula de retenção modelo 1633

6.1.2.5 Trocador de calor

Foi selecionado o trocador de calor modelo VEH25B da fabricante Vista Hydraulics, e,

segundo o gráfico abaixo fornecido pelo fabricante, temos que a perda de carga na válvula é de 0,2

bar.

64

Figura 45: Gráfico trocador de calor Vista Hydraulics

6.1.2.6 Filtro

Foi selecionado o filtro da linha HR19 da fabricante Newtec, e, segundo o gráfico abaixo

fornecido pelo fabricante, temos que a perda de carga na válvula é de 0,19 bar.

Figura 46: Gráfico filtro HR19

65

6.1.2.7 Manômetros

A perda de carga nos manômetros pode ser considerada como nula.

Logo, a perda de carga total para o guincho principal, que consome a maior potência no

sistema de movimentação, está descrita na tabela a seguir.

Tabela 2: Perda de carga sistema de movimentação

Equipamentos Perda de Carga

(bar)

Tubulação 0,329

Comando 3,8

Válvula de Contrabalanço 22

Válvula Reguladora de Vazão 1,9

Trocador de Calor 0,2

Filtro 0,19

Manômetros 0

Total 28,419

66

6.2 Sistema de Bombeamento

Assim como o sistema de movimentação, iremos calcular os motores hidráulicos

necessários para atuar cada equipamento e em seguida calcularemos as respectivas perdas de carga

do sistema.

6.2.1 Motores

Tendo em vista que a bomba Tríplex é o equipamento que demanda maior potência no

sistema de movimentação, começaremos a análise por este equipamento. Para tal, necessitamos um

motor hidráulico que seja capaz de entregar um torque de 190,97 Nm e rotação de 750 rpm.

Analisando os tipos de motores mais comuns na indústria, verificamos que um motor hidráulico de

pistões radiais atende estes requisitos. Sendo assim, foi selecionado o motor MR 93 B da fabricante

Parker, conforme verificado pela tabela do fabricante.

67

Figura 47: Catálogo motor MR

Logo, para atingirmos os requisitos, o sistema hidráulico de movimentação deve ser capaz

de prover as seguintes vazões e pressões:

𝑉𝑎𝑧ã𝑜 = 750 ∗ (92,6

1000) = 69,45 𝑙/𝑚𝑖𝑛

𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 =190,97

1,5= 127,3 𝑏𝑎𝑟

68

Conhecendo a vazão e pressão máxima do sistema de bombeamento, para a bomba de

acionamento, necessito de um motor capaz de gerar 900 rpm de rotação e o seguinte torque:

𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 = 9.548,8 ∗7,834

900= 83,1 𝑁𝑚

De acordo com a tabela abaixo e analisando novamente os motores mais comuns na

indústria, foi selecionado o motor PGM 030 com largura de engrenagem de 1½” da fabricante

Parker.

Figura 48: Catálogo motor PGM 030


Assim como no sistema de movimentação, o circuito hidráulico do sistema de

bombeamento também trabalha com o óleo mineral ISO VG 68. E, como a maior pressão

necessária no sistema é para acionar a bomba Tríplex, calcularemos somente as perdas de carga

referentes a esse equipamento. Logo, calcularemos as perdas de carga nos seguintes equipamentos:

69


01 comando

01 válvula reguladora de vazão

01 válvula de retenção


01 filtro

02 manômetros

6.2.2.1 Tubulação


aço soldado com diâmetro interno de 1”. Assim como no sistema anterior, primeiramente

calcularemos a velocidade do fluido.

𝑉 = 4 ∗

(69,45 ∗ (1

60) ∗ (1

1000))

𝜋 ∗ (1 ∗25,41000

)2 = 2,28 𝑚/𝑠

E calculando o número de Reynolds, temos:

𝑅𝑒 =𝜌 ∗ 𝑉 ∗ 𝐷

𝜇

𝑅𝑒 =878 ∗ 2,28 ∗ (1 ∗

25,41000)

(878 ∗ 68 ∗ 10−6)= 851

70

Novamente, como o número de Reynolds é menor que 2000, consideramos o escoamento


ℎ𝑡𝑛 = 32 ∗ (878 ∗ 68 ∗ 10−6) ∗ 18,1 ∗2,28

878 ∗ 9,81 ∗ (1 ∗25,41000)

ℎ𝑡𝑛 = 0,36 𝑚 𝐻2𝑂 = 0,0353 𝑏𝑎𝑟



6 entradas

6 saídas

1 redução

3 T’s rosqueados

1 joelho rosqueado




2 ∗ 𝑔

71

Segundo De Falco (1998) temos que os valores de K são:

Tabela 3: Acidentes sistema de bombeamento


Entrada 6 0,5 3

Saída 6 1 6

Redução 1 0,01 0,01

T Rosqueado 3 1 3

Joelho 2 1,4 2,8

Total 14,81


ℎ𝑡𝑎 = 14,81 ∗2,282

2 ∗ 9,81= 3,92 𝑚 𝐻20 = 0,384 𝑏𝑎𝑟


ℎ𝑡 = ℎ𝑡𝑛 + ℎ𝑡𝑎 = 0,0353 + 0,384 = 0,4193 𝑏𝑎𝑟

72

6.2.2.2 Comando





73

6.2.2.3 Válvula Reguladora de Vazão

Para atender os requisitos do sistema hidráulico de bombeamento, foi selecionado a válvula

modelo 1227 da série 6F da fabricante Parker. E, segundo o gráfico abaixo fornecido pelo

fabricante, temos que a perda de carga na válvula é de 3,6 bar.

Figura 50: Gráfico reguladora de vazão modelo 1227

74

6.2.2.4 Válvula Retenção

Novamente, para atender os requisitos do sistema hidráulico, foi selecionado a válvula

modelo 1600 da série C da fabricante Parker. E, segundo o gráfico abaixo fornecido pelo fabricante,

temos que a perda de carga na válvula é de 4,7 bar.


75


Foi selecionado o trocador de calor modelo VEH14A da fabricante Vista Hydraulics, e,

segundo o gráfico abaixo fornecido pelo fabricante, temos que a perda de carga na válvula é de

0,75 bar.


76

6.2.2.6 Filtro

Foi selecionado o filtro da linha HR19 da fabricante Newtec, e, segundo o gráfico abaixo

fornecido pelo fabricante, temos que a perda de carga na válvula é de 0,23 bar.

Figura 53: Gráfico filtro HR 19

6.2.2.7 Manômetros


77

Logo, a perda de carga total para o acionamento da bomba Tríplex, que consome a maior

potência no sistema de bombeamento, está descrita na tabela a seguir.

Tabela 4: Perda de carga sistema de bombeamento


(bar)

Tubulação 0,42

Comando 3,1

Válvula Reguladora de Vazão 3,6

Válvula Retenção 4,7


Filtro 0,23

Manômetros 0

Total 12,8

78

6.3 Sistema de Posicionamento

No sistema de posicionamento, como os cilindros foram requisitos do projeto e não há

motores neste circuito hidráulico, iremos calcular primeiramente as vazões e pressões de cada

cilindro e depois as respectivas perdas de carga do sistema.

6.3.1 Cilindros

Como o dimensionamento dos cilindros foram requisitos de projeto, segue tabela com as

devidas pressões e vazões:

Tabela 5: Cilindros sistema de posicionamento

Cilindros Patola Cilindros Mastro Cilindros Pescoço

de Ganso

Dia. Êmbolo (mm) 150 150 70

Dia. Haste (mm) 80 80 50

Curso (mm) 2.000 1.900 700

Carga (kgf) 8.000 7.000 2.500

Velocidade (m/s) 0,0111 0,00633 0,01166

Pressão (bar) 44,41 38,86 63,73

Vazão (l/min) 47,08 26,85 10,77


Assim como nos sistemas anteriores, o circuito hidráulico do sistema de posicionamento

também trabalha com o óleo mineral ISO VG 68. E, como a maior pressão e vazão necessárias no

sistema são para acionar o cilindro da patola, calcularemos somente as perdas de carga referentes

a este atuador. Logo, calcularemos as perdas de carga nos seguintes equipamentos:

79


01 comando

03 válvulas de retenção


01 filtro

02 manômetros

6.3.2.1 Tubulação


aço soldado com diâmetro interno de ¾”. Assim como no sistema anterior, primeiramente

calcularemos a velocidade do fluido.

𝑉 = 4 ∗

(47,08 ∗ (1

60) ∗ (1

1000))

𝜋 ∗ (0,75 ∗25,41000)

2 = 2,75 𝑚/𝑠

E calculando o número de Reynolds, temos:

𝑅𝑒 =𝜌 ∗ 𝑉 ∗ 𝐷

𝜇

𝑅𝑒 =878 ∗ 2,75 ∗ (0,75 ∗

25,41000)

(878 ∗ 68 ∗ 10−6)= 770

Novamente, como o número de Reynolds é menor que 2000, consideramos o escoamento


80

ℎ𝑡𝑛 = 32 ∗ (878 ∗ 68 ∗ 10−6) ∗ 37,3 ∗2,75

878 ∗ 9,81 ∗ (0,75 ∗25,41000)

ℎ𝑡𝑛 = 1,19 𝑚 𝐻2𝑂 = 0,116 𝑏𝑎𝑟



10 entradas

10 saídas

4 reduções

1 T’s rosqueados

4 joelhos rosqueados




2 ∗ 𝑔

Segundo De Falco (1998), temos que os valores de K são:

Tabela 6: Acidentes sistema de posicionamento


Entrada 10 0,5 5

Saída 10 1 10

Redução 4 0,01 0,04

T Rosqueado 1 1 1

Curva 4 1,7 6,8

Total 22,84

81


ℎ𝑡𝑎 = 17,12 ∗2,752

2 ∗ 9,81= 8,80 𝑚 𝐻20 = 0,862 𝑏𝑎𝑟


ℎ𝑡 = ℎ𝑡𝑛 + ℎ𝑡𝑎 = 0,116 + 0,862 = 0,978 𝑏𝑎𝑟

6.3.2.2 Comando





82

6.3.2.3 Válvula Retenção

Novamente, para atender os requisitos do sistema hidráulico, foi selecionado a válvula

modelo 1200 da série C da fabricante Parker. E, segundo o gráfico abaixo fornecido pelo fabricante,

temos que a perda de carga na válvula é de 7,3 bar.



Como o trocador de calor é compartilhado com o do sistema de bombeamento, temos que

o trocador de calor selecionado é o modelo VEH14A da fabricante Vista Hydraulics. Adicionando

a vazão do sistema de bombeamento e, segundo o gráfico abaixo fornecido pelo fabricante, temos

que a perda de carga na válvula é de 1,6 bar.

83


6.3.2.5 Filtro

Da mesma forma que o trocador de calor, o filtro também é compartilhado com o sistema

de bombeamento. Logo, foi selecionado o filtro da linha HR19 da fabricante Newtec, e, segundo o

gráfico abaixo fornecido pelo fabricante, temos que a perda de carga na válvula é de 0,5 bar.

Figura 57: Gráfico filtro HR 19

84

6.3.2.6 Manômetros


Logo, a perda de carga total para o cilindro da patola, que consome a maior potência no

sistema de posicionamento, está descrita na tabela a seguir.

Tabela 7: Perda de carga sistema de posicionamento


(bar)

Tubulação 0,97

Comando 3,5

Válvula Retenção 7,3


Filtro 0,5

Manômetros 0

Total 13,87

85

6.4 Bombas

Para calcular as bombas necessárias devemos analisar os requisitos de cada sistema da

Unidade Integrada de Jateamento que se encontram resumidos na tabela X.

Tabela 8: Resumo pressões e vazões dos sistemas

Sistema de Movimentação

Sistema de Bombeamento

Sistema de Posicionamento

Pressão (bar) 212,3 140,1 58,3

Vazão (l/min) 106,5 69,5 47,1

Por requisito do projeto, como devemos acionar os sistemas através de um motor Diesel,

optamos por utilizar uma única bomba de unidades múltiplas acoplada diretamente ao eixo do

motor, funcionando como três bombas independentes, mas sempre com a mesma rotação definida

pelo motor. Desta forma, considerando que o motor diesel trabalhará com 1.700 rpm,

selecionamos as seguintes bombas da série PGP 350 da fabricante Parker, de acordo com o

catalogo a seguir:

Sistema de Movimentação: PGP 350 – 1½”

Sistema de Bombeamento: PGP 350 – 1”

Sistema de Posicionamento: PGP 350 – ¾”

86

Figura 58: Catálogo bomba PGP

E, como toda potência consumida é alimentada através de um eixo motriz comum, a mesma

é limitada pela resistência mecânica do eixo. Para definir esta limitação de potência, usamos o fator

“PL”, sendo “P” a pressão de trabalho e “L” a soma da largura das engrenagens. Para unidades

múltiplas é necessário calcular o fator PL para cada secção da unidade, analisando a somatória para

cada eixo de ligação considerado e para o eixo de entrada, temos que:

87

𝑃𝐿 = ∑ 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 (𝑝𝑠𝑖) 𝑥 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑢𝑟𝑎 𝐸𝑛𝑔𝑟𝑒𝑛𝑎𝑔𝑒𝑚 (𝑝𝑜𝑙. )

𝑃𝐿𝐸𝑖𝑥𝑜 𝑀𝑜𝑡𝑟𝑖𝑧 = (1,5 ∗ (14,5 ∗ 212,3)) + (1 ∗ (14,5 ∗ 140,3)) + (0,75 ∗ (14,5 ∗ 58,1))

𝑃𝐿𝐸𝑖𝑥𝑜 𝑀𝑜𝑡𝑟𝑖𝑧 = 7283,7

𝑃𝐿𝐸𝑖𝑥𝑜 𝐿𝑖𝑔𝑎çã𝑜 = (1 ∗ (14,5 ∗ 140,3)) + (0,75 ∗ (14,5 ∗ 58,1)) = 2666,2

E, comparando-as com a capacidade nominal para cada tipo de eixo, verificamos que o eixo

chavetado SAE “C” atende as especificações, conforme tabela abaixo.

Figura 59: Tabela eixos bomba PGP 350

88

6.5 Motor Diesel

Finalmente, como selecionamos as bombas de cada sistema, iremos calcular a potência

necessária através do catalogo abaixo e em seguida o motor diesel que acionará os respectivos

sistemas hidráulicos.

Figura 60: Tabela de desempenho bomba PGP 350

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑜𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎çã𝑜 = (212,3

245) ∗ 50 = 43,32 𝐾𝑤

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = (69,5

245) ∗ 33 = 9,36 𝐾𝑤

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑠𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = (58,1

245) ∗ 25 = 5,92 𝐾𝑤

89

Logo, para o cálculo da potência máxima necessária, temos que:

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑀á𝑥. = ∑ 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑀á𝑥. = 43,32 + 9,36 + 5,92 = 58,6 𝐾𝑤

E, para selecionarmos o motor diesel, iremos multiplicar a potência máxima por um

coeficiente de rendimento, no valor de 125%. Esse coeficiente é utilizado para suprir as possíveis

perdas de potência entre o motor diesel a as bombas hidráulicas acopladas. Desta forma, temos:

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐷𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙 = 1,25 ∗ 58,6 = 73,25 𝐾𝑤

De acordo com o fabricante, o motor diesel necessário para impulsionar o sistema é o

modelo 229-6 N (linha industrial). A figura a seguir informar os dados do motor diesel, bem

como as outras opções do fabricante.

Figura 61: Tabela motor diesel MWM - Linha Industrial

90

7 Conclusão

Através da metodologia aplicada neste trabalho, concluímos que o circuito hidráulico para

a Unidade Integrada de Jateamento foi projetado de acordo com os requisitos operacionais

apresentados para intervenções em poços de petróleo, trabalhando com equipamentos presentes na

indústria. O fato de integrarmos os circuitos hidráulicos dos três sistemas representa uma enorme

otimização dos sistemas, pois trabalhamos apenas com um motor diesel e uma bomba múltipla,

sem interferir nas operações de intervenção, visto que os sistemas operam de forma independente.

A Unidade Integrada de Jateamento, após passar por uma rigorosa fase de

comissionamento, encontra-se operando com o circuito hidráulico projetado neste trabalho.

Embora o circuito hidráulico esteja operando perfeitamente e com alto grau de

confiabilidade, em um trabalho futuro recomenda-se um estudo para aumentar o grau

automatização da Unidade Integrada de Jateamento, acrescentando válvulas acionadas por

solenoides e comandadas por controladores lógicos programáveis (PLC) e também a adição de

sensores para medição e estudo de indicadores importantes para as operações de intervenção, como

pressão, vazão e temperatura do circuito. Vale a pena ressaltar, que este estudo deve envolver

conhecimentos avançados em automação pois a unidade opera em zonas com atmosfera explosiva,

requisitando equipamentos específicos para manter o alto grau de segurança das operações.

91

8 Bibliografia

[1] DE MATTOS, E.E., DE FALCO, R., Bombas Industriais, 2 ed., Rio de Janeiro, Editora

Interciência, 1998.

[2] FOX, R.W., PRITCHARD, P.J., MCDONALD, A.T., Introdução à Mecânica dos Fluidos, 7

ed., Rio de Janeiro, Editora LTC, 2010.

[3] EXNER, H., FREITAG, R., GEIS, I., H., et al. Hidráulica Básica, 3.1 ed., São Paulo, Bosch

Rexroth AG, 2005.

[4] Tecnologia Hidráulica Industrial, apostila M2001-1 BR, São Paulo, Parker Hannifin, 1999.

[5] GOMES, M. R., ANDRADE, M., FERRAZ, F., Apostila de Hidráulica, Bahia, Centro Federal

de Educação Tecnológica da Bahia, 2008.

[6] BUDYNAS, R. G., NISBETT, J. K., Elementos de Máquinas de Shigley, 8 ed., Porto Alegre,

Editora McGraw-Hill, 2011.

[7] SMITH, P., ZAPPE, R. W., Valve selection Handbook, 5 ed., Oxford, Editora Elsevier, 2004.

[8] THOMAS, J. E., Fundamentos da Engenharia de Petróleo, 2 ed., Rio de Janeiro, Editora

Interciência, 2004.

[9] Hammelmann – Products – High Pressure Pumps – HPD 20 – Details. Disponível em:

<http://www.hammelmann.de/us/produkte/hochdruckpumpen/uebersicht/hdp-20/hdp-20-

details.php>

[10] MWM Motores Industriais. Disponível em: < http://www.mwm.com.br/site.aspx/Industrial>

[11] Vista Hydraulics. Disponível em: < http://www.vistahydraulics.com.br/produtos.php>

[12] Parker – Produtos. Disponível em: < http://ph.parker.com/br/pt/products>

[13] Sauer Danfoss – Products – Orbital Motors.

Disponível em: < http://powersolutions.danfoss.com/products/orbital-motors/>

[14] Filtros Newtec – Produtos – Filtros de Retorno.

Disponível em: < http://www.filtrosnewtec.com.br/index.php/produtos/31-filtros-de-retorno>

[15] Comatrol – Produtos. Disponível em: <http://www.comatrol.com/products>

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http://www.filtrosnewtec.com.br/index.php/produtos/31-filtros-de-retorno

http://www.comatrol.com/products

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