EDİRNE KENT KÜLTÜRÜNDE ERKEK GİYİM VE KUŞAMI

A estrutura da bancada de testes foi construída com de perfis de alumínio para garantir rigidez suficiente para evitar interferências nos resultados e facilitar a acomodação dos equipamentos acessórios. A Figura 4.1 apresenta o esquema geral da bancada de teste e a Figura 4.2 o detalhe dos componentes em perfil.

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Figura 4.2 – Desenho esquemático detalhado da bancada de testes.

O aparato experimental foi construído em escala de acordo com um poço de 16” de diâmetro, conforme dados apresentados no Apêndice C. Foram utilizados critérios de análise dimensional, a serem apresentados na seção seguinte, para dimensionamento e usinagem das peças. A Figura 4.3 apresenta a foto da bancada de testes e a Tabela 4.1 apresenta seus principais componentes.

73 Figura 4.3 – Bancada experimental construída.

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Tabela 4.1 – Lista dos principais materiais e equipamentos utilizados na bancada experimental.

Material / Equipamento Função

Motor elétrico trifásico (2 polos) carcaça 63 Rotação para coluna

Guia linear (KA-100-10C-500-A-F0) Movimento axial do tubo de acrílico

Servo motor AC 100W 220V com encoder Acionamento da guia linear

Sistema de controle programável para servo motor

Controlador da guia linear e software dedicado

Inversor de frequência Controle da velocidade de rotação da coluna

Acoplamento flexível (Kaishin ZG-6) Representar conjunto de drill pipes

Rolamento autocompensador Permitir liberdade de movimentos angulares

do eixo Sensores de proximidade indutivos e encoder

rotativo

Medições dos deslocamentos e rotação do eixo

Tubo de acrílico Representar poço

Eixo de aço temperado Representar a coluna de perfuração

Cilindro Representar a inércia polar do drill pipe e do

comando

A coluna de perfuração é representada por um eixo de aço de 12 mm de diâmetro disposto na vertical, simplesmente apoiado em sua parte superior por um mancal de rolamento autocompensador. Acima do mancal, um cilindro de inércia foi inserido para representar a inércia de rotação do sistema, referente ao conjunto de fundo BHA e toda a coluna de perfuração propriamente dita.

O conjunto eixo-disco de inércia é acionado por um motor elétrico através de um acoplamento flexível, o qual representa a rigidez torcional da coluna de perfuração (drill

pipes). A Figura 4.5 exibe uma imagem mais detalhada da bancada de testes contendo o

motor elétrico de acionamento, acoplamento flexível, cilindro de inércia e conjunto rolamento com eixo rotativo. O motor elétrico utilizado permite realizar o experimento até rotações de 3000 rpm (controlado por um inversor de frequências), mesma ordem de grandeza permitida para rotação no acoplamento flexível utilizado para representar a rigidez torcional da coluna de drill pipes, cuja rigidez torcional fornecida pela fabricante é de 0,17 N.m/rad. A utilização deste valor permitiu compatibilizar a relação entre a

75 frequência natural à flexão e a frequência natural torcional do sistema. A Figura 4.4 exibe a foto do acoplamento flexível utilizado no experimento.

Figura 4.4 – Acoplamento flexível tipo KAISHIN-ZG-6 (modelo para rigidez torcional do tubo de perfuração).

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Tanto o motor elétrico quanto o mancal de rolamento estão rigidamente fixados na base da bancada de testes. Assim, o movimento longitudinal relativo (movimento de retirada – backreaming) entre a coluna (eixo) e o poço será representado através da movimentação do poço, representado por um tubo dentro do qual o eixo está livre para rotacionar e transladar. Este tubo está fixo em uma guia linear, acionada por um servo motor elétrico, o que permite efetuar movimentos de entrada ou retirada da coluna dentro do tubo de acrílico. A Figura 4.6 apresenta uma imagem detalhada da bancada de testes contendo a guia linear e os sensores de proximidade.

Figura 4.6 – Bancada com guia linear e sensores.

Os sensores de proximidade para medição da órbita foram instalados defasados em 90º para permitir a leitura nas direções ortogonais. Entretanto, a montagem

77 experimental mostrou que há interferências nas leituras dos sensores, caso estes fossem mantidos no mesmo nível, próximos um do outro. Para isso, os sensores ficaram defasados também com relação à sua altura, mas sem prejudicar a obtenção da órbita, pois a diferença foi de apenas 50 mm, suficiente para leituras precisas e sem alterações no registro da órbita, conforme foto apresentada na Figura 4.7.

Figura 4.7 – Disposição dos sensores de proximidade para leitura da órbita do eixo rotativo. As dimensões do eixo, do cilindro de inércia e flexibilidade do acoplamento foram determinadas de acordo com parâmetros observados em campo (plataformas marítimas de perfuração). Por exemplo, a relação W Ω⁄ (primeira frequência natural de flexão da coluna / frequência de rotação da coluna) deve ser a mesma da encontrada em campo, assim como a relação W ⁄ (primeira frequência natural de torção / velocidade Ω de rotação da coluna) deve ser a mesma da encontrada em campo.

A dimensão dos estabilizadores e do diâmetro interno do tubo também obedece às relações geométricas similares às encontradas em campo, especialmente nas aplicações de perfuração de poços de águas profundas.

A Figura 4.8 apresenta a foto do estabilizador usinado para acoplamento no eixo da bancada experimental. A peça usinada contém passagens laterais para permitir o fluxo de fluido, conforme equipamento real utilizado no campo.

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Figura 4.8 – Estabilizador em escala usinado para utilização na bancada de testes.

O servo motor elétrico da guia linear é acionado por um controlador e software dedicado. A velocidade de movimentação longitudinal do tubo é escolhida de forma que se tenha uma relação 3 ⁄ (comprimento do BHA / tempo) similar à encontrada em campo.

O comportamento do eixo durante a movimentação será monitorado através de sensores de proximidade posicionados em um ponto equidistante dos estabilizadores. Esta medição dos deslocamentos será feito nas direções ortogonais F e F , permitindo obter a órbita do eixo. Além disso, a velocidade de rotação do eixo rotativo é monitorada por um encoder montado após o acoplamento flexível (Figura 4.5), permitindo medir o movimento angular do eixo em relação ao acionamento.

A Tabela 4.2 apresenta as principais características geométricas construtivas da bancada de testes e a Tabela 4.3 mostra os parâmetros físicos e geométricos calculados e as condições máximas de operação.

79 Tabela 4.2 – Principais características geométricas da bancada de testes.

Eixo rotativo

Comprimento 1,430 m

Diâmetro 0,012 m

Distância entre estabilizadores 0,730 m

Cilindro de inércia Comprimento 0,100 m Diâmetro 0,055 m Estabilizador Comprimento 0,029 m Diâmetro 0,019 m Tubo de acrílico Comprimento 1,410 m Diâmetro interno 0,021 m Diâmetro externo 0,025 m

Tabela 4.3 - Parâmetros físicos e geométricos e máximas condições de operação para a bancada de testes.

Rigidez torcional acoplamento 0,17 N.m/rad

Frequência natural flexão 45,74 Hz

Frequência natural torcional 2,42 Hz

Máxima rotação do eixo 53,33 Hz

Máxima velocidade movimento axial 0,53 m/s

Movimento axial máximo do tubo 0,40 m