Estudo de um sistema de arrefecimento para o compartimento de máquinas de um sistema de elevação

Abstract

Nesta dissertação faz-se o estudo do desempenho de um sistema de arrefecimento para o compartimento de máquinas de um sistema de elevação com 300 t de capacidade, que integra de um equipamento de perfuração de solos, desenvolvido e produzido pela empresa TTS-Sense, localizada em Kristiansand, Noruega.

Este tipo de equipamento é actualmente utilizado na indústria petrolífera na abertura de poços de petróleo e opera em terra.

O compartimento de máquinas está dividido em duas secções e cada secção é composta por quatro unidades. Cada unidade é constituída por um motor eléctrico, um trem de engrenagens planetárias, um sistema de travagem e um pinhão.

Este conjunto de oito unidades tem como principal função a movimentação do conjunto Dolly e Top Drive através de um sistema de transmissão pinhão-cremalheira durante as operações perfuração e deslocamento de cargas.

Tendo em conta que a análise térmica deve incidir nos motores eléctricos e nos trens de engrenagens planetárias, procedeu-se à determinação de todos os valores de potência térmica dissipada para a actividade mais crítica do processo, considerando a energia mecânica dissipada, as velocidades de funcionamento e a duração, bem como a variação cíclica das cargas.

São aplicados modelos de previsão de trocas de calor por convecção forçada no interior do compartimento de máquinas e avaliada a sua contribuição para a resolução do problema.

Com base na análise térmica feita ao trem de engrenagens, são propostas três soluções para arrefecimento do óleo lubrificante, através do uso de permutadores de calor e são seleccionadas as soluções mais adequadas, para que o limite térmico do óleo não seja ultrapassado.

Por fim determina-se a potência de arrefecimento da unidade que produzirá água refrigerada para alimentação dos permutadores de calor.