A atividade de engenheiro eletrotécnico na Grenland Group do mestrando consistiu no desenvolvimento de um projeto de detail engineering, denominado “HHI Drillship Project”, para a Hyundai Heavy. À data do início do contrato (Anexo B), o projeto já se encontrava numa fase avançada, o que permitiu identificar e aprofundar as diferenças entre uma instalação elétrica do setor militar naval e uma instalação do setor petrolífero.
Este trabalho consistiu na projeção do sistema de perfuração de um navio que foi entregue pela Hyundai Heavy ao seu cliente Transocean em novembro 2010. O navio de perfuração teve a designação de Deepwater Champion [22].
Figura 2.4: Navio de Perfuração Deepwater Champion (extraído de [22]). O sistema de perfuração é constituído em três módulos principais:
• Torre de perfuração;
• Equipamentos de manuseamento dos fluidos de perfuração; • Equipamentos de fabricação e manuseamento de cimento.
A rede elétrica do sistema de perfuração é projetada como um sistema isolado do navio onde apenas os quadros de AT e os quadros principais de emergência são pontos comuns entre este sistema e os restantes sistemas do navio.
Os equipamentos principais que constituíam a rede elétrica para o sistema de perfuração, eram os seguintes:
• 4 Transformadores 11k/480V AC de 2.5MVA;
• 4 Transformadores com dois secundários 11k/730V AC de 4.5MVA; • 2 Transformadores 480/208V Y120V AC de 150kVA;
• 8 Conversores AC/DC de 2.25MVA;
• 2 Quadros Elétricos Secundários 480V 60Hz 3200A; • 14 Centros de Controlo de Motores (CCM’s) de 480V 60Hz; • 6 Quadros Elétricos Secundários 208/120V 60Hz;
• 2 Quadros Elétricos 931V DC para o sistema Variable Frequency Drive (VFD);
• 2 UPS’s de 120V AC;
• 2 Quadros de Distribuição UPS;
• 1 Quadro Elétrico de Emergência 480V AC; • 2 Quadros Elétricos de Emergência 208/120V AC.
Na Figura 2.5, apresenta-se o esquema unifilar da rede elétrica do sistema de perfuração do navio, que não inclui a geração de energia por não fazer parte do âmbito do projeto.
Qu ad ro d e Emergência d e B ombo rd o Sistema d e Perfuração 208/120VAC 3ph+N Qu ad ro d e Emergência d e Estibordo Sistema d e Perfuração 208/120VAC 3ph+N CCM 1 480V 60Hz
Quadro Principal 1 - Estibordo 11kV 60Hz 2,5MVA 11k/480V 2,5MVA 11k/480V Δ Δ Y Y 4,5MVA 11k/730V Δ Δ Y 4,5MVA 11k/730V Δ Δ Y Quadro de Perfuração 1 - VFD 931VDC
Quadro Principal 2 - Bombordo 11kV 60Hz 2,5MVA 11k/480V 2,5MVA 11k/480V Δ Δ Y Y 4,5MVA 11k/730V Δ Δ Y 4,5MVA 11k/730V Δ Δ Y Quadro de Perfuração 2 - VFD 931VDC
Alimentação para ou tros sistemas do navio
Alimentação para ou tros sistemas do navio
Alimentação DC para mo to res do sistema de perfu ração
Alimentação DC para mo to res do sistema de perfu ração BUS B BUS A
Alimentação de motores auxiliares do sistema de perfu ração (lamas, cimento, ventilação, etc) e outros equipamentos nas oficin as.
150kVA 480/208VY120V Δ Y Qu ad ro d e Distribu ição 208/120VAC 3ph+N BUS Alimentação de equipamentos auxiliares do sistema de perfuração
(iluminação, tomadas, etc.)
MCC 2 480V 60Hz
BUS A BUS B
Alimentação de motores auxiliares do sistema de perfu ração (lamas, cimento, ventilação, etc) e outros equipamentos nas oficin as.
150kVA 480/208VY120V Δ Y Qu ad ro d e Distribu ição 208/120VAC 3ph+N BUS Alimentação de equipamentos auxiliares do sistema de perfuração
(iluminação, tomadas, etc.)
Quadro de Emergência Principal 1 - Estibordo 480V 60Hz Quadro de Emergência Principal 2 - Bombordo 480V 60Hz Alimentação a ou tros sistemas do navio 150kVA 480/208VY120V Δ Y BUS 150kVA 480/208VY120V Δ Y BUS Alimentação de equipamentos de emergência do sistema de perfuração
Alimentação de equipamentos de emergência do sistema de perfuração
UPS 1 UPS 2 Qu ad ro s de UPS d e B ombo rd o Sistema d e Perfuração 208/120VAC 3ph+N Qu ad ro s de UPS d e Estibordo Sistema d e Perfuração
208/120VAC 3ph+N BUS BUS
Alimentação de equipamentos essenciais do Sistema de Perfuração
Qu ad ro d e Emergência Sistema Perfuração
480V 60Hz BUS B BUS A
Alimentação de equipamentos de emergência do Sistema de Perfuração
Os transformadores 11k/480V AC alimentam os quadros principais de controlo dos motores do sistema de perfuração que, por sua vez, alimentam os CCM’s secundários, para controlo de cerca de cem motores do sistema de perfuração.
O sistema VFD é alimentado por oito conversores 730V AC/931V DC, que recebem energia de quatro transformadores 11k/720V AC com dois secundários de 4.5MVA cada. Os quadros elétricos do sistema VFD alimentam cerca de vinte e cinco motores DC, entre eles as bombas do fluido de perfuração e o drawworks.
Os quadros elétricos de distribuição 208/120V AC destinam-se à alimentação dos equipamentos auxiliares de baixa tensão do sistema de perfuração, assim como aos circuitos de iluminação e tomadas das áreas onde estão instalados os equipamentos do sistema de perfuração.
Os quadros elétricos de emergência alimentam a iluminação de emergência e alguns motores que não podem sofrer uma falha de energia em caso de emergência, como, por exemplo, motores de ventoinhas de arrefecimento dos transformadores, elevador da torre de perfuração e BOP. Outros motores do sistema de manuseamento de fluido de perfuração e do sistema de fabricação e manuseamento de cimento são também alimentados pelos quadros de emergência.
Neste projeto, a principal atividade exercida como engenheiro eletrotécnico constou do estudo e elaboração dos diagramas unifilares do sistema elétrico, de acordo com as normas do cliente, utilizando um software novo na empresa, o “SmartPlan Electrical”. Este software tem como principal objetivo projetar e manter uma instalação elétrica segura e de confiança [23].
Por forma a obter os diagramas unifilares com a informação necessária houve necessidade de adaptar o software ao projeto (em colaboração com o departamento de informática) de acordo com as normas do cliente, desde o modelo dos documentos, à ilustração dos equipamentos e sua identificação automática (tag numbers). Durante o estudo e desenvolvimento da rede elétrica no software, efetuado pelo mestrando, identificaram-se incompatibilidades entre equipamentos que foram retificados após verificação por parte do engenheiro responsável:
• Número de cabos existentes no caminho de cabos superior ao definido pelo fabricante;
• Motores ligados ao mesmo disjuntor; • Duplicação de tag numbers.
Ao fim dos oito meses ao serviço da Grenland Group, cerca de 95% do projeto estava concluído.