Prévia do material em texto
Sistemas de ROV 1 Sistemas de ROV 2 Oceaneering Introdução a Sistemas de ROV Oceaneering – Macaé, RJ, Abril 2016. 1. Moto Gerador ou Gerador a Diesel. 2. Cabine de Controle (Control Van). 3. Sistema de Lançamento. 4. Umbilical (Cabo Armado). 5. Gaiola. 6.Tether. 7. Veículo. 8.Cabine. 9. Unidade Hidráulica Auxilia (APU). 10. Ferramentas. 11.CTAG. 12.Veículos Oceaneering Sistemas de ROV 3 Sumário Introdução ..................................................................................................................................................... 9 Principais Componentes do Sistema de ROV ........................................................................................... 9 Tipos de Sistemas.................................................................................................................................... 10 1 – Motor Gerador ou Gerador a Diesel...................................................................................................... 14 2 – Cabine de Controle (Control Van) ........................................................................................................ 18 PDU - Power Distribution Unit ............................................................................................................... 18 Sensores .................................................................................................................................................. 20 Disjuntores .............................................................................................................................................. 21 Contatores ............................................................................................................................................... 22 Relé Termico ........................................................................................................................................... 23 Medidores ............................................................................................................................................... 23 Transformadores ..................................................................................................................................... 24 Console ................................................................................................................................................... 25 Bandeja de Tensão ( Power Tray ) .......................................................................................................... 27 Console Legacy ........................................................................................................................................... 27 Estação do Navegador ............................................................................................................................. 28 Sistema de Fibra Optica .......................................................................................................................... 29 3 - Sistemas de Lançamento ........................................................................................................................ 32 Guincho ................................................................................................................................................... 35 4 – Umbilical (Cabo Armado) .................................................................................................................... 38 Fibra Ótica .............................................................................................................................................. 39 5 – Gaiola .................................................................................................................................................... 42 Sistema Elétrico Da Gaiola ..................................................................................................................... 42 Sistemas de ROV 4 Sistema Hidráulico da Gaiola ................................................................................................................. 44 Valve Packs ............................................................................................................................................. 45 Sistemas de Compensação ...................................................................................................................... 46 6 - Tether ..................................................................................................................................................... 48 7 - Veículo ................................................................................................................................................... 50 Sistema Elétrico Do Veículo ................................................................................................................... 50 Sistema Hidráulico Do Veículo .............................................................................................................. 50 Manipuladores ......................................................................................................................................... 51 Conan .................................................................................................................................................. 51 Orion ................................................................................................................................................... 51 Titan 4 ................................................................................................................................................ 51 Rigmaster ............................................................................................................................................ 52 Atlas .................................................................................................................................................... 52 Atlas Hybrid ........................................................................................................................................ 52 Comparativo entre os manipuladores ...................................................................................................... 53 Controles dos Manipuladores .................................................................................................................. 54 Sistema de Propulsão .............................................................................................................................. 55 Sistema de Vídeo e Iluminação ............................................................................................................... 56 Câmera SIT ......................................................................................................................................... 56 Câmera Color ...................................................................................................................................... 57 Câmera HD ......................................................................................................................................... 57 Câmera 3D .......................................................................................................................................... 58 Dispositivos de Gravação de Vídeo ........................................................................................................ 59 Dispositivos de Movimentação de Câmeras ........................................................................................... 59 Dispositivos de Iluminação ..................................................................................................................... 60 Sistemas de ROV 5 Sistema de Navegação ............................................................................................................................60 Sonar ................................................................................................................................................... 60 Profundímetro ..................................................................................................................................... 61 Altímetro ............................................................................................................................................. 61 Bússolas .............................................................................................................................................. 61 Transponder ........................................................................................................................................ 62 DVL – Doppler Velocity Logs ............................................................................................................ 63 INS – Inertial Navigation System ....................................................................................................... 63 Flutuadores .............................................................................................................................................. 64 8 - Cabine de Manutenção (Work Van) ...................................................................................................... 66 9 - Unidade Hidráulica Auxiliar (APU) ...................................................................................................... 68 10 – Ferramentas ......................................................................................................................................... 70 Copo de Amostragem de Sedimentos ..................................................................................................... 70 Manipulação de Vedações ...................................................................................................................... 71 Multipurpose Cleaning Tool ................................................................................................................... 72 Trash Pump ............................................................................................................................................. 73 AHPU – Intervention Skid ...................................................................................................................... 74 Skid de Injeção de Fluido ........................................................................................................................ 75 Hot Stab .................................................................................................................................................. 76 Duplex Pump .......................................................................................................................................... 78 Ferramenta de Corte ................................................................................................................................ 79 CP Probe ................................................................................................................................................. 81 Ferramenta de Torque ............................................................................................................................. 82 Ferramenta de Atuação de Válvula Linear .............................................................................................. 83 GTO Dredge ............................................................................................................................................ 84 Sistemas de ROV 6 pH Meter ................................................................................................................................................. 85 11 - CTAG .................................................................................................................................................. 87 12 – Veículos Oceaneering ......................................................................................................................... 90 Sistemas de ROV 7 Objetivos Com o avanço da exploração de petróleo, o ROV (Remote Operated Vehicle) é um equipamento de grande importância, pois permite o mergulho em águas profundas e durante um período prolongado onde é inviável a presença dos mergulhadores. Os ROVs possuem sua importância comprovada, na busca e resgate, em pesquisas arqueológicas, biológicas e oceanográficas e, principalmente, na indústria de petróleo, oferecendo assistência a mergulhadores, inspeção de plataforma, suporte à perfuração e a operações de intervenção, como atuação de válvulas, limpeza de equipamentos e conexão de sistemas hidráulicos e elétricos. Ao completar este curso os participantes deverão estar aptos a: - Identificar os componentes principais do Sistema de ROV; - Moto-Gerador ou Gerador a Diesel - Cabine de Controle (Control Van) - Sistema de Lançamento (LARS) - Umbilical (Cabo Armado) - Gaiola - Tether - Veículo - Cabine de Manutenção (Work Van) - Unidade Hidráulica Auxiliar (APU) - Ferramentas - Software CTAG Objetivos Sistemas de ROV 8 Introdução Sistemas de ROV 9 Introdução Principais Componentes do Sistema de ROV Os principais componentes do Sistema de ROV são: 1. Moto-gerador ou Gerador a Diesel 2. Cabine de Controle (Control Van) 3. Sistema de Lançamento (LARS) 4. Umbilical ou Cabo Armado 5. Gaiola 6. Tether 7. Veículo (ROV) 8. Cabine de Manutenção (Work Van) 9. Unidade Hidráulica Auxiliar (APU) – não mostrada na foto abaixo 10. Ferramentas – não mostradas na foto abaixo 11. Software (CTAG) – não mostrado na foto abaixo Introdução Sistema de ROV Sistemas de ROV 10 Tipos de Sistemas De acordo com o tipo de sistema de lançamento, os sistemas de ROV podem ser classificados como ROV’s TMS-Gaiola, TMS Top-Hat e Free-Swimming. TMS-Gaiola: Este tipo de sistema possui uma estrutura de alumínio capaz de proteger o veículo durante o lançamento e recolhimento. Esta unidade atua ainda na guarda de ferramentas e também abriga o sistema de gerenciamento de Tether. Sistema Cursor Gaiola Sistemas de ROV 11 Free-Swimming: Neste tipo de ROV, o Umbilical fica conectado diretamente ao veículo. Sistemas free-swimming estão mais sujeitos a atuação da correnteza e também não possuem a proteção e a capacidade de levar equipamentos proporcionada pela Gaiola/TopHat. Sistema Free Swimming Sistemas de ROV 12 TMS-TopHat: Sistemas TMS-TopHat possuem apenas o sistema de gerenciamento de Tether, de forma a permitir maior estabilidade ao veículo, não sendo responsável assim pela proteção do mesmo durante o lançamento e recolhimento. Sistema Top Hat Sistemas de ROV 13 Unidade 1: Moto Gerador ou Gerador a Diesel Sistemas de ROV 14 1 – Motor Gerador ou Gerador a Diesel A alimentação que é fornecida a um sistema de ROV usualmente está disponível de forma trifásica e com a presença de harmônicos e deformidades. Os computadores e toda a parte eletrônica do ROV não é projetada para trabalhar com fontes de alimentação deste tipo. Para tornar a senóide limpa, é usual utilizar um grupo Moto-Gerador na entrada de alimentação. A alimentação limpa fornecida é então encaminhada a um painel de controle conhecido como PDU. 1 – Moto Gerador ou Gerador a Diesel Harmônicos Sistemas de ROV 15 Motores elétricos de alta potência não são sensíveis a esta alimentação espúria Dependendo do tipo de contratopodem ser utilizados dois tipos de fontes para suprir 480 VAC Trifásicos ao Sistema de ROV: Alimentação do Sistema de ROV Sistemas de ROV 16 Contratos de longa duração: Moto gerador. Instalado entre a energia suprida pela plataforma (espúria e instável) e o sistema de ROV. Contratos de curta duração (ou onde a sonda não pode suprir os 480 VAC 3Ø 60Hz): Gerador a Diesel. Alimenta o Sistema de ROV independente do suprimento de energia da plataforma. Neste caso, a energia vinda da sonda é utilizada apenas para alimentação das lâmpadas, tomadas e ar-condicionados das cabines. Sistemas de ROV 17 Unidade 2: Cabine de Controle (Control Van) Sistemas de ROV 18 2 – Cabine de Controle (Control Van) A cabine de controle é o centro operacional do Sistema de ROV. Nela se encontram dois elementos principais: - PDU (Unidade de Distribuição de Potência) - Console PDU - Power Distribution Unit A PDU recebe os 480 VAC 3Ø (oriundos do Moto-gerador ou do Gerador a diesel) e os transforma e distribui para os diversos pontos do sistema. Além disto, a PDU é o ponto de interface dos sinais de controle, dados e vídeo entre o veículo e o console de comando. Uma vez no painel da PDU é feito o monitoramento e o controle desta potência. Em seu interior existem: Disjuntores Contatores Relé Térmico Medidores de Tensão Medidores de Corrente Monitores de Tensão Trifásico Resistor Meter Shunt Transformadores House Power (Lâmpadas, Tomadas e Ar Condicionado) TMS/Veh Elex 2) Cabine de Controle (Control Van) Sistemas de ROV 19 Sistemas de ROV 20 Sensores Os monitores de tensão trifásicos são usados para monitorar continuamente as linhas trifásicas em caso de “falta de fase” , “inversão de fase” e “baixa entrada de tensão”. Os sensores de tensão são dispositivos de monitoramento utilizados para converter uma tensão de entrada de 0-480 VAC em uma tensão proporcional de 0-5 VDC para ser ser monitorada e mostrada nos medidores de tensão. O resistor meter shunt, é utilizado para reduzir a tensão de 480 VAC para um nível que pode ser aplicada diretamente para medidores de tensão alternada e medidores de frequencia montados na PDU ou console. Os sensores de corrente possuem um funcionamento semelhante aos sensores de tensão, utilizados para reduzir a corrente de saída que é gerenciada pra ser mostrada em medidores de corrente . Sistemas de ROV 21 Disjuntores Os disjuntores são um importante mecanismo de segurança no interior de um sistema elétrico. Eles servem para prevenir sobrecargas da instalação elétrica, evitando queima de eletrodomésticos ou até mesmo incêndios. Os disjuntores, segundo normas técnicas, têm uma capacidade máxima que serve para interromper sobrecargas. Tipos de disjuntores disponíveis: - Disjuntor Unipolar: É indicado para circuitos com uma única fase. Ex: Circuitos de iluminação e tomadas em sistemas monofásico fase/neutro com 127 ou 220 v. - Disjuntor Bipolar: É indicado para circuitos com duas fases. Ex: Circuitos com chuveiros e torneiras elétricas em sistemas Bifásicos Fase/fase com 220 v. - Disjuntor Tripolar: É indicado para circuitos com três fases. Ex: Circuitos com motores em Sistemas trifásicos com 220 ou 380 v. A configuração de cada um destes circuitos depende da disponibilidade da rede elétrica e do projeto de cada instalação.Por isso, a avaliação de um profissional é fundamental na determinação dos tipos mais adequado ao seu projeto. Sistemas de ROV 22 Contatores Trata-se de uma chave eletromagnética que tem como função manobrar (ligar e desligar) cargas elétricas como motores, iluminação, banco de capacitores, resistências e circuitos auxiliares, entre outras. O contator pode ser acionado por corrente alternada ou contínua e é constituído pelos seguintes elementos: Contatos de Potência, Contatos Auxiliares (de execução NA - Normalmente Aberto e NF - Normalmente Fechado), Sistemas de acionamento (núcleos, bobinas), Câmaras de Faíscas e Acessórios (Filtros, Supressores) Há dois tipos de contatores: os de Potência e o Auxiliar. O primeiro liga e desliga o motor e outras cargas elétricas. O segundo liga e desliga circuitos de comando, sinalização, controle, interface com processadores eletrônicos, etc. Contatores Sistemas de ROV 23 Relé Termico Esse tipo de relé, atua como dispositivo de proteção circuito elétrico, atua por efeito térmico provocado pela corrente elétrica. O elemento básico dos reles térmicos é o Bimetál. O bimetal é um conjunto formado por duas lâminas de metais diferentes Ferro (normalmente e níquel), sobrepostas e soldadas, estes dois metais de coeficientes de dilatação diferentes, formam um par metálico. Por causa da diferença de coeficiente de dilatação, se o par metálico submetido a uma temperatura elevada, um dos metais irá se dilatar mais que o outro, por estarem unidos fortemente, o metal de menor coeficiente de dilatação provoca o encurvamento do conjunto para o seu lado, afastando o conjunto de um determinado ponto. Causando assim, o desarme do mesmo. Medidores Relés Térmicos Sistemas de ROV 24 Transformadores É formado basicamente por duas bobinas com diferentes números de espiras, enroladas em um mesmo núcleo de ferro. O enrolamento primário está ligado a um gerador de corrente alternada e o enrolamento secundário está ligado a uma carga. Quando ligamos uma corrente alternada no enrolamento primário é produzido um campo magnético que é proporcional ao número de voltas do fio em torno do metal e a intensidade da corrente aplicada. O fluxo magnético que é produzido chega ao núcleo do braço metálico e sem encontrar resistência chega ao enrolamento secundário. Após chegar ao enrolamento secundário, por indução eletromagnética, cria-se uma corrente elétrica que tem variação de acordo com corrente do enrolamento primário e também com o número de espiras dos dois enrolamentos. Sistemas de ROV 25 Console As funçoes entre Console e Pilot Chair podem ser divididas nas seguintes categorias: Telemetria- prover comandos, dados e videos para TMS e veículo. Controles de Potência – prover alimentação (on/off) para os principais sub-sistemas. Sistema de Ground Fault- prover monitoramento de Ground Fault e desligamento de segurança contra proteção do mesmo. Visual displays – prover informações gráficas e videos das cameras e sensors do Veículo/TMS. Em caso de falha do computador do piloto, o computador auxiliar pode assumir suas funções. O CTAG (que roda em DOS) e instalado no HD de ambas as máquinas. Sistemas mais novos possuem o computador do co- piloto com Windows e uma versão de CTAG para Windows, mas este nunca irá controlar ROV/Gaiola sozinho. Sistemas de ROV 26 Sistemas de ROV 27 Bandeja de Tensão ( Power Tray ) Console Legacy Sistemas de ROV 28 Estação do Navegador Sistemas de ROV 29 Sistema de Fibra Optica Um layout básico de um sistema de comunicação por fibra optica consistem em: Um dispositivo transmissor, é o gerador emissor de luz, convertendo os sinais de dados e videos para luz; Um cabo de fibra optica; Um módulo receptor, é o ponto de destino das informações, onde converte a luz para sinais de dados e video novamente A Oceaneering utiliza a unidade de fibra optica Focal 903; Topside Focal 903 Sistemas de ROV 30Generation 1 Generation 2 Generation 3 Surface Video/Data Multiplexer Remote Unit Focal 903 Sistemas de ROV 31 Unidade 3: Sistema de Lançamento Sistemas de ROV 32 3 - Sistemas de Lançamento O sistema de lançamento é responsável por retirar o sistema de ROV do Deck e colocá-lo na água de forma controlada. O tipo de sistema utilizado depende das condições do mar no local de operação e do tipo de sonda que abriga o sistema. A-Frame Simples: Este sistema é composto por um braço simples com uma roldana. Este braço se projeta para fora da sonda permitindo a descida do sistema. Não é recomendável a utilização do A-Frame simples em situações onde o mar provoca o balanço da sonda. A-Frame Simples 3) Sistema de Lançamento Sistemas de ROV 33 A-Frame com Docking Head: Este sistema possui além do braço e da roldana um sistema de travamento, permitindo a atuação segura em condições de balanço significativo da sonda. Cursor Guiado por Cabos: Cursor é um sistema de descida estabilizada que evita o efeito pêndulo do sistema até a água. O sistema guiado por cabos é mais utilizados em plataformas que possuem o deck com abertura (moonpool). A-Frame com Docking Head Cursor por Cabos Sistemas de ROV 34 Cursor Guiado por Trilhos: Este tipo de estrutura permite a descida estabilizada até a água evitando o efeito pêndulo. O sistema é guiado por trilhos que se estendem até 10 metros abaixo da linha d’água. É normalmente utilizado para descida junto ao costado de navios-sonda. Cursor por Trilhos Sistemas de ROV 35 Guincho Responsável por efetuar a descida/subida do veículo através do pagamento/recolhimento do cabo armado. Sua unidade hidráulica é utilizada também para acionar a estrutura de lançamento. A unidade de lançamento também é composta por uma Unidade Hidráulica Principal (HPU), tambor de umbilical, levelwind,caixa de junção rotativa e estacionária, slipring e transformadores (Coffin). Os transformadores elevam a tensão na superfície de 480 VAC 3Ø para valores entre 1600 e 3000 VAC 3 Ø. Cada um dos transformadores alimentará exclusivamente um dos motores elétricos de fundo (um na gaiola e dois no veículo). Sistemas de ROV 36 Sistemas de ROV 37 Unidade 4: Umbilical (Cabo Armado) Sistemas de ROV 38 4 – Umbilical (Cabo Armado) O umbilical ou cabo armado exerce a dupla função de sustentar a gaiola/veículo durante o mergulho e de transmitir potência, dados e vídeo entre o fundo e a superfície. É a parte mais cara isolada do sistema de ROV, por isso precisa de uma boa manutenção. Os dois principais fornecedores são a Nexans e a Rochester. A principal diferença entre eles é que o umbilical da Rochester possui 6 FO individuais, enquanto o Nexans possui 12 FO protegidas por um único tubo metálico. Além disto, o Rochester possui abaixo dos arames uma capa preta com numeração impressa em uma fita (deve ser registrada no U.S.R.). No Nexans a capa é laranja e possui a numeração impressa nela. Entre os principais cuidados podemos citar: Evitar a Oxidação das malhas de aço. Evitar dobras para não quebrar as fibras óticas Evitar o tracionamento excessivo através de trancos. Manter a organização adequada do cabo no tambor do guincho. A maior causa de falha em Umbilicais está nos erros operacionais, sendo os principais relacionados a pilotagem incorreta. 4) Umbilical (Cabo Armado) Sistemas de ROV 39 Fibra Ótica A fibra ótica é um filamento fabricado em vidro ou em materiais poliméricos com capacidade de transmitir sinais luminosos (usualmente não visíveis). Geralmente possui no mínimo 3 camadas: núcleo (onde ocorre a transmissão), revestimento ótico (para confinar o sinal luminoso no núcleo) e revestimento plástico (para proteção da fibra). Vantagens da fibra ótica: - Dimensões reduzidas - Elevada velocidade de transmissão - Baixa atenuação - Não sofre interferências eletromagnéticas Existem dois tipos de fibra ótica: Single Mode (SM) e Multi Mode (MM). Em nossos sistemas utilizamos apenas a SM. Single Mode (SM) Permite apenas a transmissão de um sinal luminoso. Usada para longas distâncias em função da alta qualidade do sinal, eficiência e velocidade. É o tipo de fibra ótica que utilizamos em nossos sistemas. Multi Mode (MM) Permite a transmissão de múltiplos sinais luminosos. De baixo custo, é usada para curtas distâncias (LAN’s por exemplo), pois em longas distâncias ocorre muita perda de sinal. Possui um diâmetro maior que a SM. Sistemas de ROV 40 A FO usada para transmissão de dados da superfície ao fundo é conhecido como Downlink (Telemetria e sonar), enquanto a FO para transmissão do fundo para superfície é chamada de Uplink (Telemetria, sonar e vídeo). Sistemas de ROV 41 Unidade 5: Gaiola Sistemas de ROV 42 5 – Gaiola A gaiola é uma estrutura metálica (geralmente em alumínio) na qual o veículo é levado até a profundidade de trabalho. Esta estrutura visa protegê-lo durante o lançamento/recolhimento, minimizando ainda o reflexo de movimentos de superfície no veículo durante a operação. Além disto disponibiliza espaço para guarda de ferramentas que podem ser utilizadas pelo ROV. Além da estrutura, a gaiola é constituída por um sistema elétrico e um sistema hidráulico. Sistema Elétrico Da Gaiola 5) Gaiola Caixa de Terminação (Termination Can) Recebe a terminação do umbilical e faz a conexão com as demais garrafas. Garrafa de Telemetria (Telemetry Can) Contém o computador e placas de fundo, tambem converte sinais elétricos de dados/vídeo em sinais óticos, e vice-versa. Garrafa do Transformador (X-frmr Can) Converte os 1400 VAC 1Ø em 120 VAC e 24 VAC. Motor Elétrico Recebe 3000VAC provindos de um dos tranformadores do coffin. Sistemas de ROV 43 Caixa de Junção Rotativa do Tether Slipring do Tether Câmeras e Luzes Motor Elétrico da Gaiola Alimentado por alta tensão, é responsável por mover a bomba hidráulica que energiza o sistema hidráulico da gaiola. Bússola KVH (Gyro) Profundímetro (Transducer) Sistemas de ROV 44 Sistema Hidráulico da Gaiola Bomba Hidráulica (Modelo A10V da Rexroth) Filtro de Pressão Filtro CARDEV Compensadores Motor Hidráulico Thruster Reservatório Principal (Mains) Pan & Tilt Manômetros Motores Hidráulicos Tambor do Tether Clamps Polia do Tether Sistemas de ROV 45 Valve Packs As válvulas direcionais do sistema hidráulico são agrupadas em blocos, chamados Valve Packs. Existem 3 tipos de válvulas direcionais usadas em nossos sistemas: Rate, Proporcional e Servoválvulas. Acionadas por solenóide, as válvulas Rate não permitem variação da vazão, ou seja, não é possível controlar a velocidade do atuador. Exemplos de aplicações: Manipuladores tipo Rate, Pan & Tilt e Clamps Também acionadas por solenóide, as válvulas Proporcionais permitem variação da vazão, o que possibilita o controle da velocidade do atuador. Isto é possível em função do uso de um dispositivo conhecido como PWM (Pulse Width Modulator). Exemplos de aplicações: Thrusters, Tether e Ferramentas Rate Pack Schilling Rate PackOIE Proportional Pack Proportional Pack Sistemas de ROV 46 Sistemas de Compensação Além do sistema hidráulico principal responsável pela movimentação dos atuadores, há os sistemas de compensação na gaiola, que ficam isolados do principal. Os sistemas de compensação tem por objetivo manter óleo pressurizado (por mola) em alguns componentes (como valve packs, motores elétricos, shaft seals) para que a pressão hidrostática no fundo do mar não cause colapso dessas estruturas. Acionadas por um motor de torque, as Servoválvulas permitem variação da vazão com uma precisão maior que a das válvulas proporcionais, o que possibilita um controle mais acurado da velocidade do atuador. Exemplos de aplicações: Manipuladores servo controlados, Thrusters e Ferramentas Servo Pack Servo Pack Engate Rápido para retirada de água do sistema (Dreno) Engate Rápido para retirada de ar do sistema (Purga) Conexão com o sistema compensado Compensador Firestone Compensador OIE Compensador Bellofram Sistemas de ROV 47 Unidade 6: Tether Sistemas de ROV 48 6 - Tether Em sistemas com TMS ou Gaiola existe uma ligação elétrica entre este e o veículo. Diferente do Umbilical, o Tether não possui função de sustentação, não possuindo nenhum malha de aço. O tether faz a ligação de potência e dados entre a gaiola e o veículo, ou entre o sistema de gestão de tether (TMS) e o veículo. Os modelos mais antigos não possuem fibra ótica, utilizando somente condutores elétricos. Modelos mais recentes possuem fibra ótica, o que faz necessário possuir uma garrafa de fibra ótica no veículo. É revestido por material termoplástico e fibras (geralmente kevlar), possuindo flutuabilidade neutra na água. Durante as operações deve-se manter constante monitoramento do tether, para evitar que trabalhe sob tensão (o que pode causar danos ao mesmo) ou com folga em demasia (o que pode levá-lo a prender-se em estruturas submarinas). Entre os principais cuidados podemos citar: Evitar rasgos na capa plástica. Evitar dobras para não quebrar as fibras óticas. Evitar o tracionamento excessivo através de trancos. Evitar recolher o veículo tensionando excessivamente o tether. Manter a organização adequada do cabo no tambor da TMS/Gaiola. A maior causa de falha em Tether também encontra-se nas falhas operacionais relacionadas a pilotagem. 6) Tether Tether Sistemas de ROV 49 Unidade 7: Veículo Sistemas de ROV 50 7 - Veículo O veículo ou ROV possui um estrutura metálica, que abriga e protege seus sistemas elétrico e hidráulico, e um flutuador feito em espuma sintética de alta densidade, que visa contrabalancear o peso da estrutura e equipamentos. Sistema Elétrico Do Veículo Assim como no sistema elétrico da gaiola, possuímos no veículo as garrafas de terminação, do transformador e de Telemetria. Caso o tether possua fibra ótica então haverá também no veículo uma garrafa de Fibra Ótica. Além de possuir algumas câmeras, lâmpadas e sensores (como o altímetro) que a gaiola usualmente não possui, o veículo possui dois motores elétricos (port e stbd). Cada um destes alimenta uma bomba do sistema hidráulico. Sistema Hidráulico Do Veículo Diferentemente da gaiola, o sistema hidráulico do ROV conta com duas bombas que trabalham em paralelo, pois caso haja falha de uma delas a outra assume seu lugar instantâneamente. 7) Veículo (ROV) Flutuador Estrutura com os sistemas elétrico e hidráulico Sistemas de ROV 51 Variam em relação à gaiola o número de thrusters (agora também responsáveis pelo movimento vertical) e o número de conjuntos de válvulas (valve packs). No veículo não há os clamps presentes na gaiola, nem o sistema de gestão de tether da mesma. Manipuladores Os veículos de intervenção possuem os manipuladores, com os quais operam ferramentas e realizam trabalhos no subsea. Existem basicamente duas categorias de manipuladores: os rate controlados e os servo controlados (também conhecidos como espacialmente correspondente). Além desta classificação, eles são conhecidos pelo número de funções que executam (geralmente 5 ou 7). Conan Baixo Custo; Une Força, Capacidade e Habilidade; Design Robusto; Boa Relação de Peso-Capacidade de Içamento; Instalação, Operação e Manutenção fácil; Ideal para Trabalhar em Condições Severas e que Exigem Controle Preciso; Contém MCU e Muitas Partes Intercambiáveis com outros Manipuladores. Orion Compacto e leve; Gama de aplicações; Ideal para trabalhar em condições severas. Titan 4 Combinação de força e agilidade; Capaz de suportar atividades pesadas, repetitivas e complexas; Alta durabilidade e confiabilidade em ambientes agressivos; Boa relação peso-capacidade de içamento; Movimentos precisos independente do peso do objeto. Sistemas de ROV 52 Rigmaster Suporta cargas pesadas e tarefas repetitivas; Combinação entre potência, desempenho e confiabilidade; Componentes intercambiáveis; Excelente relação peso e capacidade de carga. Atlas Excelente relação peso-capacidade de carga; Combinação entre habilidade e agilidade; Componentes compatíveis com o rigmaster; Baixo peso e fácil controle; Ideal para trabalhos pesados e ambientes agressivos; Posicionamento eficaz. Atlas Hybrid Parceria: Oceaneering e Schilling; Robusto e com fácil manutenção; Seleciona rapidamente os modos de controle de operação: SC (espacialmente correspondente, closed-loop) ou Rate (open-loop); Sistema Redudante; Auto-diagnóstico contínuo com sistema de supervisão. Sistemas de ROV 53 Comparativo entre os manipuladores Comparativo entre os Manipuladores Sistemas de ROV 54 Controles dos Manipuladores Ombro* Cotovelo* Punho para Cima/Baixo (Pitch Up/Down)* Abrir Garra Punho para a Direita (Yaw Right) Azimute Ombro Pitch Yaw Rotate Garra Cotovelo Punho para a Esquerda (Yaw left) Fechar Garra Girar Punho Azimute para Esquerda (Shoulder Swing Left) Azimute para Direita (Shoulder Swing Right) * Pressionar o botão e mover o Joystick para frente/trás. Sistemas de ROV 55 Sistema de Propulsão Os ROV’s utilizam unidades elétricas para ROV’s de pequeno porte e unidades hidráulicas para a linha de ROV’s de grande porte. Os thrusters são responsáveis pela propulsão do sistema. Podem vir na configuração Axial ou Vetorial Thrusters Sistemas de ROV 56 Sistema de Vídeo e Iluminação Câmera SIT Câmera Preto&Branco, fabricada pela Kongsberg, é otimizada para o trabalho em ambientes com baixa iluminação, e proporciona uma visão clara em ambientes com grande quantidade de suspensão. Sendo assim sua utilização é prioritariamente para a navegação da equipe de ROV. A câmera SIT oferece ainda uma abertura de imagem mais ampla comparando-se com as câmeras coloridas, proporcionando uma amplitude visual maior. A imagem gerada pela SIT é usada apenas para navegação e referência dos pilotos, não sendo enviada ao cliente ou mesmo gravada para futuras referências. Kongsberg B&W SIT Câmera Sistemas de ROV 57 Câmera Color Câmeras coloridas em Standard Definition que pode ser usada como câmera principal na pilotagem. Usualmente é a imagem enviada ao cliente. As imagensgravadas pela BlackBox e também pelo vídeo principal do cliente são derivadas desta câmera. Câmera HD Com alta definição (1920x1080i), a câmera HD proporciona imagens nítidas e consequentemente um maior aproveitamento por parte do cliente, além de incluir comandos de Zoom e Foco permitindo mostrar detalhes que passariam despercebidos por imagens em baixa resolução. A gravação em HD ocorre em separado através de um dispositivo compacto de gravação, e os arquivos gerados podem ser exportados tanto em HD’s Externos quanto em Cartões de Memória Flash. Essa câmera permite ainda overlay de vídeo com logotipos do cliente, textos personalizados na tela e retirada de fotografias em tempo real e em alta resolução. Imagem SD gerada por uma camera Color Sistemas de ROV 58 Câmera 3D Com alta resolução e canal de fibra ótico próprio, a câmera 3D necessita do uso de monitores de vídeo especiais para 3D e de óculos para a pilotagem e visualização. As imagens em 3D são disponibilizadas ao cliente através de HD’s Externos ou Cartões de Memória. Câmera HD Cabine de Pilotagem para Câmeras 3D Sistemas de ROV 59 Dispositivos de Gravação de Vídeo As imagens geradas pela câmera color é gravada em DVD’s e fica disponível para o cliente. São oferecidas opções de edição de vídeos para manter apenas os momentos importantes do mergulho. As imagens em HD e 3D são gravadas em HD’s Externos ou Cartões de Memória através de um mini gravador disponível em sistemas equipados com estas câmeras. Dispositivos de Movimentação de Câmeras Atuadores hidráulicos fornecem liberdade de movimentação para as Câmeras Color, SIT, HD e 3D proporcionando uma infinidade de ângulos de gravação. Pan & Tilt Dispositivos de Gravação SD e HD/3D Sistemas de ROV 60 Dispositivos de Iluminação O sistema de iluminação dos ROV’s é acionado juntamente ao pacote de telemetria com todos os outros comandos do ROV. Atualmente dispomos de Luminárias incandescentes, HID e LED. Sistema de Navegação Sonar Para auxiliar a navegação os ROV’s utilizam equipamentos de Sonar, que através da recepção de sinais sonoros emitidos é capaz de identificar objetos a grande distância do veículo. Este equipamento é vital para a correta e segura navegação, pois permite identificar obstáculos e também identificar estruturas submarinas que necessitam ser atuadas. Tipos de Luminárias Sonar Mesotech Sistemas de ROV 61 Profundímetro Sensores de profundidade são presentes tanto no TMS/Gaiola quanto no veículo. Sua função é permitir o mergulho seguro e uma correta informação sobre o posicionamento do conjunto Veículo e Gaiola/TMS. Altímetro O Altímetro é um equipamento que utiliza sinais sonoros para medir a distância entre o sensor e o leito marinho. Apenas o veículo dispõe de um altímetro, e este possuí modelos funcionam em distâncias menores de 30, 20 ou 10 metros do fundo. Este sensor oferece uma leitura precisa da altitude auxiliando a pilotagem próximo ao leito marinho. Bússolas Para referenciar o posicionamento do veículo, ROV’s utilizam sensores de Aproamento. Existem equipamentos capazes de medir tanto o Norte Real quanto o Norte Magnético, sendo que o valor varia de locação para locação. Profundímetro do tipo Paroscientific Altímetro Kongsberg Sistemas de ROV 62 Os mesmos sensores que medem o aproamento também são capazes de medir a inclinação do veículo, oferecendo informações de Pitch&Roll. Transponder Transponder é um equipamento que envia sinais sonoros para localização do veículo em caso de perda de link de dados com a superfície. Este equipamento é alimentado por baterias e deve ser recarregado periodicamente. Também auxilia na navegação. Bússola Honeywell Diversos tipos de Transponder Bússola TOGS Sistemas de ROV 63 DVL – Doppler Velocity Logs O DVL é um equipamento que provê atualizações precisas em tempo real de velocidade e altitude para uma ampla variedade de tarefas subaquáticas, importante componente para a função DP (Dynamic Positioning) do ROV, permitindo que durante uma operação o ROV fique parado em um determinado local ou posição. INS – Inertial Navigation System DVL – Doppler Velocity Logs Inertial Navigation System Sistemas de ROV 64 As posições do ROV são estabelecidas utilizando a combinação dos sistemas de superfície e fundo de navegação auxiliada por sensores que fornecem coordenadas para a plataforma em tempo real, medindo com grande precisão a taxa de rotação e aceleração do veículo. Flutuadores Composto por espuma sintética de alta qualidade, o flutuador visa contrabalancear o peso da estrutura e equipamentos. Flutuadores Inertial Navigation System Sistemas de ROV 65 Unidade 8: Cabine de Manutenção (Work Van) Sistemas de ROV 66 8 - Cabine de Manutenção (Work Van) A Cabine de manutenção (work van) possui bancadas, ferramentas e peças sobressalentes para efetuar as manutenções necessárias no sistema do ROV. Work Van 8) Cabine de Manutenção (Work Van) Sistemas de ROV 67 Unidade 9: Unidade Hidráulica Auxiliar (APU) Sistemas de ROV 68 9 - Unidade Hidráulica Auxiliar (APU) A Unidade Hidráulica Auxiliar (APU) é composta basicamente por reservatório, bomba, motor elétrico, trocador de calor, válvulas, filtros e manômetros. Sua principal função é energizar o sistema hidráulico do ROV ou Gaiola enquanto estes ainda estão no deck, caso seja necessário testar algum equipamento ou instalar alguma ferramenta. Os motores elétricos da gaiola e veículo só devem ser energizados no deck durante as inspeções pré e pós mergulho, e por um curto período de tempo, pois corre-se o risco de superaquecimento do sistema, o que causaria danos severos a diversos componentes. Unidade Hidráulica Auxiliar (APU) 9) Unidade Hidráulica Auxiliar (APU) Sistemas de ROV 69 , Unidade 10: Ferramentas Sistemas de ROV 70 10 – Ferramentas Assim como utilizamos uma chave de fenda ou uma furadeira para executar algumas refas, o ROV possui ferramentas específicas para executar diversos trabalhos no subsea. Estas ferramentas podem ser puramente mecânicas, controladas somente pelos manipuladores, ou podem ainda ser acionadas hidraulicamente (pelo próprio sistema hidráulico do ROV ou por um sistema hidráulico dedicado – também instalado no ROV). Quando é feito o contrato com um cliente (Petrobrás por exemplo) são listadas as ferramentas que devem estar obrigatoriamente disponíveis para uso do ROV naquele determinado sistema. Isto é definido com base nas necessidades operacionais de cada sonda. Abaixo apresentamos algumas ferramentas comumente encontradas. Copo de Amostragem de Sedimentos Copo de Amostragem de Sedimentos 10) Ferramentas Sistemas de ROV 71 Ferramente simples, de fácil instalação utilizada para coleta de amostras durante as operações. Com o auxílio da garra do manipulador, abre-se e fecha a tampa da ferramente para coleta das amostras. Manipulação de Vedações A ferramenta Gasket Tool é usada para remover e inserir anéis de vedação AX/VX que são inseridos na cabeça do poços. A ferramenta engata dentro do orifício do anel de vedação e fica nivelada com a parte superior da junta. É acionada pela hidráulica do ROV. A ferramenta utiliza um T-hadle flexivelque é posicionada pelo manipulador do ROV. Durante a instalação a Gasket Tool é preciso ser conectada em uma das válvulas sobressalentes do ROV. Uma função será conectada para o lado “Extend” do pistão e outra função será conectada para o lado “Retract” do pistão. A ferramenta é testada antes e depois de cada mergulho. Manipulação de Vedação Sistemas de ROV 72 Multipurpose Cleaning Tool A Multipurpose Cleaning Tool (MCT) consiste numa cabeça de escova rotativa acionada por um motor hidráulico. Para aumentar a eficiência da ferramenta, ela é projetada para ser usada em conjunto com uma bomba de alta pressão para a injeção de água ou produtos químicos conforme especificado pelo cliente. O uso da bomba é opcional. A ferramenta é equipada com um handle para uso do manipulador do ROV. A ferramenta pode ser utilizada em todas as superfícies planas. A cabeça da escova é feita de plástico, para evitar danos em partes que serão limpadas (ainda, a ferramenta de limpeza deverá ser utilizada suavemente na superfície de limpeza). Multipurpose Cleaning Tool Multipurpose Cleaning Tool Sistemas de ROV 73 Trash Pump A Thrash Pump é utilizada para leves tarefas de limpeza, para limpar linhas, detritos de perfuração, equipamentos parcialmente enterrados . Dependendo do escopo do trabalho, ela pode ser utilizada como ferramenta de de jateamento (soprador) ou de sucção (remoção). A Trash Pump pode ser montada no ROV de várias formas. As duas mais comuns são centralizá-las no topo da barra de luz frontal (colisão) ou na lateral do ROV. Em qualquer posição de operação a bomba é a mesma (seja como ferramenta de jateamento ou de sucção) dependendo da colocação das mangueiras e do número de mangueiras utilizadas. Trash Pump Trash Pump montada na lateral Trash Pump montada no centro superior da barra leve Sistemas de ROV 74 AHPU – Intervention Skid O skid “Auxiliar Hydraulic Power Unit (AHPU)” foi desenvolvido para a completa intervenção de fluido entre o sistema de ROV e o equipamento subsea, através de hot stabs. O Skid é operado pelo computador de superfície, um software customizado provê informações em tempo real com pressão, vazão, volume do reservatório e informações críticas como alarmes de ingresso de água. AHPU Sistemas de ROV 75 Skid de Injeção de Fluido O Skid de Injeção de Fluido é montado no ROV para transportar e fornecer fluidos. O skid é equipado com dois ou dezesseis galões de reservatório de fluídos e um sistema de bomba hidráulico que pode fornecer fluido em baixa ou alta pressão . O reservatório de fluido contido em um Skid de Injeção é isolado do sistema hidráulico do ROV. O fluído pode ser bombeado ou devolvido do reservatório. A pressão máxima do fluído de retorno é de 150 psi. Os fluídos utilizados no Skid de Injeção pode ser qualquer tipo de fluido hidráulico com base petróleo , água ou mono-etileno-glicol (MEG). Skid de Injeção de Fluido Sistemas de ROV 76 Hot Stab Hot Stabs são ferramentas que possuem o objetivo de transferir fluídos, utilizadas em operações de instalação, completação e intervenção. É importante notar que existem vários estilos de hotstabs e receptáculos submarinos, dependendo da natureza da tarefa e/ou equipamento. Deve-se ter o cuidado de identificar o desenho do receptáculo submarino para a utilização do hotstab correto. Os anéis de vedação no corpo do conector garantem um enxaixe apertado para prevenir vazamentos e qualquer retorno possível do conector uma vez que o bombeamento é iniciado. A injeção de fluído é controlado por um software a partir da superfície, abrindo e fechando válvulas ou ativando a bomba. Uma vez que os resultados tenham sido atingidos, o conector é retirado e armazenado, permitindo que o veículo complete outras tarefas. Hot Stab Sistemas de ROV 77 Como mencionado anteriormente existem diversas variações do conector e de receptáculos, mas o desenho geral e a teoria da operação são os mesmos. Existem vários componentes principais em um conector, eles são destacados na foto abaixo: Hot Stab Sistemas de ROV 78 Duplex Pump A Duplex Pump baseia-se em um intensificador de pistão recíproco com deslocamento fixo. Pode trabalhar tanto com óleo quanto com água. O deslocamento ocorre em apenas um sentido, garantido pelo uso de check valves. Duplex Pump Duplex Pump Sistemas de ROV 79 Ferramenta de Corte A Soft Line Cutter é um cortador do tipo guilhotina para serviços de carga leve, acionado hidraulicamente e, normalmente, instalado no manipulador. A ferramenta foi projetada para cortar linha de material “mole” com até 1 polegada de diâmetro. Uma lâmina de aço passa entre duas placas estacionárias laterais e entra na área receptora do ponto de cisalhamento. O objeto a ser cortado é cisalhado entre a lâmina e as placas laterais. Hard Line Cutter Soft Line Cutter Sistemas de ROV 80 A Hard Line Cutter é um cortador do tipo guilhotina para serviços de carga média ou pesada, atuada hidraulicamente e capaz de cortar cabos de aço com 1 ½ de polegadas. O corpo do cortador é fabricado de aço inox, enquanto a lâmina e a guia são de aço inox de alto-grau. A lâmina principal, mantida pela guia em agulo reto, é acionada para cortar o cabo em questão contra a lâmina estacionária da bigorda. A ferramenta de corte Grinder, foi desenvolvida para o corte rápido e eficiente dos materiais. Seu uso ampliou-se ao longo do tempo, utilizada para cortar quase tudo, desde que sua espessura seja razoavel (acima de 1 ½ polegada). Grinder Sistemas de ROV 81 CP Probe A CP Probe é uma interface de monitoramento de proteção catódica com o sistema de ROV . É composto por uma unidade de leitura e medidor duplo alojados numa caixa de pressão de aço inoxidável. O probe , um elemento duplo, bico de contato. O Flying Lead, um umbilical de 2 metros que conecta o pobre para leitura. CP Probe Sistemas de ROV 82 Ferramenta de Torque Torque Tool é uma ferramenta bidirecional que se encaixa em um receptáculo submarino com um sistema receptor de válvulas. A ferramenta aplica valores exatos de torque e conta o número de vezes que a válvula gira. É utilizada quando um equipamento submarino precise que um valor de torque seja aplicado ao mesmo. A ferramenta pode ser utilizada pelo manipulador do ROV ou por meio de uma FLOT , onde nesse caso os manipuladores ficam livres para a realização de outras tarefas. Existem dois tipos de conta giros usados para monitorar o número de rotações feitas pela ferramenta bidirecional de torque. O contador digital é mais comum e confiável, mas existe também um conta giros mecânico ativado por corrente que pode acompanhar a ferramenta. Ferramenta de Torque Sistemas de ROV 83 Ferramenta de Atuação de Válvula Linear A LVOT é um dispositivo usado para operar manualmente um tipo particular de válvula subsea. Ela é usada durante a instalação subsea para operação remota e/ou controle de árvores e manifoldes para testar os planos de contigência em caso de falha do controle de superfície. Pode ser usada durante os escopos de trabalho do tipo de instalações, conclusões e intervenções. Existem várias válvuas de gaveta nas árvores e na maioria dos manifoldes que são normalmente operados por controle remoto a partir da superfície. A LVOT foi desenvolvida para permitir que o ROV opere remotamente essas válvulas em caso de perda do controle da superfície ou outras emergências. LVOT Sistemasde ROV 84 GTO Dredge Os sistemas de dragagem foram desenvolvidos para a eficiente remoção em larga quantidade de sedimentos ou solos no fundo. GTO Dredge GTO Dredge Sistemas de ROV 85 pH Meter O medidor de pH é uma ferramenta que lê o pH em águas profundas. Possuí bateria interna, não necessistando ser alimentado pelo ROV. pH Meter Sistemas de ROV 86 Unidade 11: CTAG Sistemas de ROV 87 11 - CTAG O software utilizado para o gerenciamento e controle do veículo e da gaiola é o CTAG. Trata-se de um programa baseado no sistema operacional DOS, que já sofreu ao longo dos anos várias atualizações, havendo diferentes versões. Existe a versão para windows que é utilizada em nossos sistemas mais novos (OPAC). A tela principal do programa é composta por duas barras (uma superior e uma inferior) e seis células: 11) CTAG Sistemas de ROV 88 Algumas células podem ser alternadas para mostrar outras informações (clicando em cima delas): - Célula 3: Temperatura do óleo hidráulico do veículo e temperatura dentro da garrafa de telemetria do veículo. - Célula 4: Temperatura dentro da garrafa de telemetria da gaiola e temperatura do óleo hidráulico da gaiola (opcional). - Célula 6: Corrente e voltagem dos 3 motores elétricos. Sistemas de ROV 89 Unidade 12: Veículos Oceaneering Sistemas de ROV 90 12 – Veículos Oceaneering 12) Veículos Oceaneering