BR102015017399A2 - quadro tensor de absorção de deflexão e sistema - Google Patents
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Abstract
abstract an example deflection absorbing tensioner frame for a platform of an offshore vessel may include at least one metal beam supporting a tensioner. a deflection absorber may be coupled to at least one metal beam. the deflection absorber may be configured to absorb axial, rotational, and lateral deflections in a platform deck coupled to the deflection absorber.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "QUADRO TENSOR DE ABSORÇÃO DE DEFLEXÃO E SISTEMA". REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. N° 6/027.466, intitulado "Deflection Absorbing Tensioner Frame" e depositado em 22 de julho de 2014, o qual é incorporado aqui como referência para todas as finalidades.
ANTECEDENTES
[002] A presente invenção refere-se geralmente ao desenvolvimento de formações subterrâneas e, mais particularmente, a um quadro tensor de absorção de deflexão.
[003] Com a demanda crescente por hidrocarbonetos, o desenvolvimento efetivo e eficiente de formações subterrâneas contendo hidrocarbonetos se tornou crítico. Várias operações diferentes são realizadas, de modo a se desenvolver uma formação subterrânea e extrair hidrocarbonetos desejados dali. Essas operações podem incluir, mas não estão limitadas a operações de perfuração, operações de fratura-mento e outras. Tipicamente, o equipamento para estas operações está localizado pelo menos parcialmente em uma plataforma ou um convés acima da formação subterrânea. Mais ainda, as operações tipicamente também incluem tubos, revestimentos ou condutores submarinos que se estendem por milhares de pés (1 pé = 0,3048 m) para baixo a partir da plataforma ou do convés.
[004] Em uma operação em alto-mar, o convés de plataforma pode estar localizado em uma embarcação que está flutuando em um corpo de água acima da formação, e um condutor submarino pode se estender a partir do convés de plataforma até o fundo do mar, para a provisão de um furo selado através do qual ferramentas podem ser introduzidas na formação. Devido ao fato de a embarcação flutuante poder estar sujeita a um movimento causado pelo corpo de água, um tensor pode estar localizado no convés de plataforma para a provisão de uma força para cima constante no condutor submarino independentemente do movimento da embarcação flutuante. Isto protege o condutor submarino de um enfeixamento ou de uma distensão, quando a embarcação flutuante se mover.
[005] Tipicamente, um sistema tensor pode consistir em um quadro, uma pluralidade de cilindros hidropneumáticos, e acumuladores de pressão alta e baixa conectados aos cilindros hidropneumáticos. Os quadros tensores típicos podem ser aparafusados ou soldados no convés de plataforma. Em certos casos, contudo, o convés de plataforma em si pode ser submetido a deflexões causadas pelo movimento da embarcação ou forças aplicadas ao convés de plataforma por outro equipamento. Estas deflexões têm o potencial de imprimir tensão em excesso no quadro tensor que pode reduzir a vida quanto à fadiga do quadro tensor e também pode causar uma falha estática.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[006] Algumas modalidades de exemplo específicas da exposição podem ser entendidas com referência, em parte, à descrição a seguir e aos desenhos associados.
[007] A figura 1 mostra um quadro tensor de absorção de defle-xão de exemplo de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente exposição.
[008] A figura 2 mostra uma porção de um quadro tensor de absorção de deflexão de exemplo de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente exposição.
[009] A figura 3 mostra uma porção de um outro quadro tensor de absorção de deflexão de exemplo de acordo com uma modalidade i-lustrativa da presente exposição.
[0010] A figura 4 mostra uma porção de um outro quadro tensor de absorção de deflexão de exemplo de acordo com uma modalidade i- lustrativa da presente exposição.
[0011] A figura 5 mostra um quadro tensor de absorção de defle-xão de exemplo de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente exposição.
[0012] A figura 6 mostra uma porção de um outro quadro tensor de absorção de deflexão de exemplo de acordo com uma modalidade i-lustrativa da presente exposição.
[0013] Embora as modalidades desta descrição tenham sido mostradas e descritas e sejam definidas com referência a modalidades de exemplo da exposição, essas referências não implicam em uma limitação na exposição, e nenhuma limitação como essa é para ser inferida. O assunto exposto é capaz de modificação considerável, alteração e equivalentes na forma e na função, conforme ocorrerá àqueles versados na técnica pertinente e tendo o benefício desta exposição. As modalidades mostradas e descritas desta exposição são exemplos apenas, e não exaustivos do escopo da exposição.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0014] A presente exposição se refere geralmente ao desenvolvimento de formações subterrâneas e, mais particularmente, a um quadro tensor de absorção de deflexão.
[0015] As modalidades ilustrativas da presente exposição são descritas em detalhes aqui. No interesse da clareza, nem todos os recursos de uma implementação real podem ser descritos neste relatório descritivo. Obviamente, será apreciado que, no desenvolvimento de qualquer modalidade real como essa, numerosas decisões específicas de implementação devem ser tomadas para a obtenção das metas de implementação específicas, as quais variarão de uma implementação para outra. Mais ainda, será apreciado que um esforço de desenvolvimento como esse poderia ser complexo e consumir tempo, mas, não obstante, seria uma tarefa de rotina para aqueles de conhecimento comum na técnica tendo o benefício da presente exposição. Para facilitar um melhor entendimento da presente exposição, os exemplos a seguir de certas modalidades são dados. De forma alguma os exemplos a seguir devem ser lidos para limitarem ou definirem o escopo da exposição.
[0016] Os termos "acoplar" ou "acopla", conforme usado aqui, são pretendidos para significarem uma conexão indireta ou direta. Assim, se um primeiro dispositivo se acoplar a um segundo dispositivo, essa conexão poderá ser através de uma conexão direta, ou através de uma conexão indireta através de outros dispositivos e conexões. Ainda, se um primeiro dispositivo for "acoplado em termos de fluido" a um segundo dispositivo, poderá haver um percurso de fluxo direto ou um indireto entre os dois dispositivos.
[0017] Conforme será apreciado por alguém de conhecimento comum na técnica, tendo em vista esta exposição, haverá tipos diferentes de sistemas tensores (por exemplo, cassete e dez domos ("tendo-me")) com quadros que são afixados a um convés de plataforma quando em uso. Embora a descrição a seguir se concentre em quadros tensores do tipo de cassete para facilidade de explicação, esta exposição não está limitada aos quadros de tipo de cassete e é igualmente aplicável a outros tipos de quadros, incluindo uma montagem em dez domos.
[0018] Voltando-nos, agora, para a figura 1, um quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente exposição é geralmente denotado com o número de referência 100. O quadro 100 pode compreender um quadro tensor do estilo de cassete que é construído por quatro perfis de aço 102a-d dispostos em um quadrado ou um retângulo. Embora a modalidade mostrada compreenda um formato de quadrado ou de retângulo, ela poderia compreender outros formatos, tal como um círculo ou um octógono.
Cada canto do quadro 100 compreende um absorvedor de deflexão 104 a 110. Na modalidade mostrada, os absorvedores de deflexão 104 a 110 compreendem conjuntos fabricados separadamente que são afixados ou soldados de outra forma nos dois perfis aos quais cada conjunto é adjacente. Por exemplo, o absorvedor de deflexão 106 pode ser aparafusado ou soldado aos perfis 102a e 102b. Em outras modalidades, os absorvedores de deflexão 104 a 110 podem ser integralmente formados com os perfis, ou pelo menos parte do absorvedor de deflexão 104 a 110 pode ser formada integralmente com o perfil e a outra parte pode ser fabricada separadamente. Em ainda outras modalidades, os perfis 102a a d podem ser soldados ou aparafusados em conjunto diretamente, com os absorvedores de deflexão 104 a 110 a-coplados ao quadro 100, mas fora de sua estrutura.
[0019] Conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, cada um dos absorvedores de deflexão 104 a 110 pode ser um ponto de contato entre o quadro 100 e um convés de plataforma e funcionar para isolar o quadro tensor 100 das deflexões de convés de plataforma. Até o ponto em que deflexões no convés de plataforma ocorrem, aquelas deflexões serão recebidas e ajustadas antes de atingirem os perfis 102a a d, desse modo se reduzindo as tensões aplicadas aos perfis e estendendo a vida útil do sistema tensor. Embora quatro absorvedores de deflexão 104 a 110 sejam mostrados nos cantos do quadro 100, deve ser apreciado que o número e a localização dos absorvedores de deflexão podem mudar, dependendo das condições operacionais pretendidas e do formato do quadro tensor.
[0020] A figura 2 ilustra uma porção de um quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente exposição. Em particular, a figura 2 ilustra uma seção transversal de um absorvedor de deflexão 202 de exemplo acoplado a um perfil 204. O perfil 204 pode compreender uma porção de um quadro ten- sor, de modo similar ao quadro tensor descrito acima, que é acoplado a e de outra forma suporta um tensor, o qual pode incluir elementos hidráulicos, pneumáticos, mecânicos ou elétricos montados no perfil 204 através de um ou mais suportes 256. Embora apenas um suporte 256 do tensor seja mostrado, as várias configurações dos tensores seriam apreciadas por alguém de conhecimento comum na técnica, tendo em vista esta exposição.
[0021] O absorvedor de deflexão 202 é acoplado a um convés de plataforma 250 de uma embarcação de alto-mar 254 em um ponto de contato 252. As embarcações de alto-mar 254 incluem, mas não estão limitados a sondas de perfuração, barcos, barcas e outras embarcações que seriam apreciadas por alguém de conhecimento comum na técnica, tendo em vista esta exposição. O absorvedor de deflexão 202 compreende pelo menos um elemento dinâmico, nesta modalidade, uma mola 206. A mola 206 pode compreender uma mola pré-carregada que busca uniformizar a carga entre os absorvedores de deflexão do quadro, uma mola do tipo de mancai que permite um movimento relativo entre o quadro e o convés, ou uma combinação das duas. A mola 206 pode compreender elementos de tipos diferentes, incluindo metálicos, elastoméricos, hidráulicos ou pneumáticos. Os e-lementos de mancai podem ser de um material diferente, incluindo metais de atrito baixo, compósitos ou elastômeros.
[0022] Na modalidade mostrada, a mola 206 é construída no quadro e compreende um cilindro hidropneumático com uma mola de gás, uma mola de metal ou um outro tipo de mola que provê uma força axi-al com um curso especificado, desse modo absorvendo e/ou contabilizando deflexões axiais no convés de plataforma 250. Especificamente, a mola 206 pode limitar o diferencial de carga entre cada ponto de contato do quadro tensor, enquanto se contrai e estende para acomodar deflexões de convés verticais.
[0023] Na modalidade mostrada, o absorvedor de deflexão 202 compreende uma base 208 que é acoplada ao convés 250 através de uma solda 210. Em outras modalidades, a base 208 pode ser aparafu-sada a ou integral com o convés 250. Conforme pode ser visto, a mola 206 pode estar pelo menos parcial mente dentro da base 208, de modo que movimentos verticais ou axiais no convés 250 sejam primeiramente recebidos na base 208 e, então, na mola 206, a qual pode absorver a deflexão e manter a posição do perfil 204.
[0024] Em certas modalidades, o absorvedor 202 pode compreender um ou mais elementos elastoméricos que absorvem deflexões laterais, horizontais ou rotativos do convés 250. Na modalidade mostrada, um mancai elastomérico 212 é posicionado entre a extremidade da mola 206 e a base 208. O mancai elastomérico 212 pode permitir que a extremidade da mola 206 se mova na base 208, de modo que movimentos laterais na base 208 causados pelas deflexões no convés 250 não sejam transmitidas para a mola 206 ou o perfil 204. O absorvedor 202 ainda pode incluir batentes rígidos em torno do mancai elastomérico 212 e da extremidade da mola 206, para se garantir que a extremidade da mola 206 não se mova muito distante na base 252.
[0025] Na modalidade mostrada, o absorvedor 202 ainda compreende um elemento removível 216 que permite acesso aos elementos dinâmicos do absorvedor. Devido ao fato de elementos dinâmicos, tais como molas e elastômeros, degradarem ao longo do tempo, o elemento removível 216 pode ser útil para a provisão de acesso fácil aos elementos dinâmicos, de modo que eles possam ser fixados ou mudados, sem remoção do quadro inteiro do convés de plataforma 250. Embora o elemento removível seja mostrado na superfície de topo do absorvedor 202, outras localizações são possíveis.
[0026] A figura 3 ilustra uma porção de um outro quadro tensor de absorção de deflexão de exemplo de acordo com uma modalidade i- lustrativa da presente exposição. Em particular, a figura 3 ilustra uma seção transversal de um absorvedor de deflexão 302 de exemplo acoplado a um perfil 304 e a um convés de plataforma 350. O absorvedor de deflexão 302 compreende uma mola 306 como um elemento dinâmico, similar ao absorvedor de deflexão 202 na figura 2, mas difere na configuração da base 308 e do elemento de elastômero 312 quanto a deflexões laterais. Em particular, a base 308 compreende uma superfície de combinação de mancai com mola 308a, e a extremidade da mola 306 é acoplada a um mancai com mola 310 que tem uma interface com a superfície de combinação 308a. Quando o convés 350 se move em uma direção lateral, a base 308 pode transferir parte do movimento lateral para a mola 306 através do mancai 310, enquanto o mancai 310 absorve quaisquer deflexões rotativas. O movimento lateral pode ser absorvido no mancai de elastômero 312 que circunda a mola 306, de modo que o movimento lateral não seja transferido para o perfil 304, e a mola 306 ainda pode absorver deflexões axiais no convés 350.
[0027] A figura 4 ilustra uma porção de um outro quadro tensor de absorção de deflexão de exemplo de acordo com uma modalidade i-lustrativa da presente exposição. O quadro tensor mostrado na figura 4 difere daqueles mostrados nas figuras 2 e 3 pelo fato de o absorvedor de deflexão 402 ser acoplado a uma superfície de fundo de um perfil 404, ao invés de ser integrado na estrutura quadrada ou retangular do quadro em si. O absorvedor de deflexão 402 também pode ser integrado diretamente no quadro, conforme mostrado nas figuras 2 e 3.
[0028] Na modalidade mostrada, o absorvedor de deflexão 402 compreende elementos dinâmicos 406 na forma de elementos de calço de borracha e aço em camadas ou laminados. Em particular, os e-lementos dinâmicos 406 e os elementos de aço 408 são depositados em camadas em um padrão alternado. Os elementos dinâmicos 406 não estão limitados a borracha ou outros elementos elastoméricos, e podem ser compreendidos por outros elementos flexíveis. Os exemplos incluem, mas não estão limitados a um mancai reforçado com tecido. Adicionalmente, os calços de metal podem ser substituídos por outros elementos não metálicos. Em certas modalidades, o absorvedor de deflexão 402 pode não ser depositado em camadas / laminado, mas um elemento uniforme.
[0029] O absorvedor 402 é acoplado ao perfil 404 em uma porção de topo 410, tal como por um parafuso ou uma solda, e ao convés 450 por uma base 412. Deflexões axiais ou verticais no convés 450 são recebidas na base 412 e pelos elementos dinâmicos 406, os quais comprimem e absorvem as deflexões, ao invés de transmitirem as deflexões para o perfil 404. Deflexões laterais no convés 450 podem fazer com que a base 412 se mova lateralmente com respeito ao topo 410, mas os elementos dinâmicos 406 podem se deformar para a a-comodação da deflexão lateral, sem imprimirem uma tensão significativa ao topo 410 do perfil 404. De modo similar, as deflexões rotativas podem ser absorvidas através de torção pelo absorvedor 402.
[0030] Em ainda outras modalidades, quando os absorvedores de deflexão compreendem elementos de mola hidráulicos ou pneumáticos, tais como aqueles mostrados nas figuras 2 e 3, os elementos de mola podem ser conectados a cada outro ou ao quadro tensor por um coletor de fluido que funciona para manter o nível de quadro tensor durante deflexões de convés. Isto está em contraste com ter cada absorvedor de deflexão atuando independentemente. Em certas modalidades, conforme é mostrado na figura 5, os absorvedores de deflexão podem ser conectados por linhas de fluido a cada outro por um coletor de fluido 500. O coletor de fluido 500 pode funcionar para equilibrar a pressão nos elementos de mola hidráulicos ou pneumáticos 504, quando as deflexões em um convés de plataforma acoplado ao quadro 506 fizer com que um ou mais dos elementos de mola hidráulicos ou pneumáticos sigam um curso. Em certas modalidades, o coletor de fluido 500 pode ser acoplado a um sistema de controle ou a um painel de controle que monitora e permite o controle do coletor de fluido. Os sistemas de controle ou painéis de controle de exemplo são sistemas mecânicos, bem como sistemas de manipulação de informação com um ou mais processadores que executam um software para a emissão automaticamente de comandos de controle para o coletor de fluido 500, ou que executam um software para a provisão de uma interface de usuário através da qual um usuário pode manualmente fazer com que o processador emita comandos de controle para o coletor de fluido 500. Em outras modalidades, conforme mostrado na figura 6, um ab-sorvedor de deflexão 600 pode ser conectado a um cilindro tensor 602 por um coletor de fluido 604 que é controlado, em parte, por um sistema de controle ou painel (não mostrado). O cilindro tensor 602 pode ser acoplado em termos de fluido a um fluido de pressão alta 606 e um fluido de pressão baixa 608. Quando uma deflexão ocorre em um dos pontos de contato, os outros absorvedores de deflexão podem se ajustar de modo conforme para manutenção de um carregamento uniforme no quadro.
[0031] Portanto, a presente exposição é bem adaptada para se atingir as finalidades e as vantagens mencionadas, bem como aquelas que são inerentes aqui. As modalidades em particular expostas acima são ilustrativas apenas, já que a presente exposição pode ser modificada e praticada de maneira diferentes, mas equivalentes, evidentes para aqueles versados na técnica tendo o benefício dos ensinamentos aqui. Embora as figuras descrevam modalidades da presente exposição em uma orientação em particular, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que as modalidades da presente exposição são bem adequadas para uso em uma variedade de orientações. Assim sendo, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que o uso de termos direcionais, tais como acima, abaixo, superior, inferior, para cima, para baixo e similares, é feito em relação às modalidades ilustrativas, conforme elas são descritas nas figuras, a direção para cima sendo em direção ao topo da figura correspondente e a direção para baixo sendo em direção ao fundo da figura correspondente.
[0032] Mais ainda, nenhuma limitação é pretendida para os detalhes de construção ou de projeto mostrados aqui, outra além de conforme descrito nas reivindicações abaixo. Portanto, é evidente que as modalidades ilustrativas em particular expostas acima podem ser alteradas ou modificadas, e todas essas variações são consideradas no escopo e no espírito da presente exposição. Também, os termos nas reivindicações têm seu significado simples, costumeiro, a menos que de outra forma explicitamente e definido de forma clara pelo requerente. Os artigos indefinidos "um" ou "uma", conforme usados nas reivindicações, são definidos aqui para significarem um ou mais de um do elemento que o artigo em particular introduz; e um uso subsequente do artigo definido "o(a)(s)" não é pretendido para negar aquele significado.
Claims (20)
1. Quadro tensor de absorção de deflexão (100) para uma plataforma de uma embarcação de alto-mar (254), caracterizado pelo fato de compreender: pelo menos um perfil de metal suportando um tensor; e um absorvedor de deflexão (104-110, 202, 302, 402, 600) acoplado a pelo menos um perfil de metal, o absorvedor de deflexão configurado para absorver deflexões axiais, rotativas e laterais em um convés de plataforma acoplado ao absorvedor de deflexão.
2. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o absorvedor de deflexão compreender pelo menos um elemento dinâmico para se permitir um movimento rotativo entre o perfil de metal e o convés de plataforma.
3. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de pelo menos um elemento dinâmico compreender um material flexível que é depositado em camadas ou laminado com calços.
4. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de pelo menos um elemento dinâmico compreender uma mola.
5. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de: o absorvedor de deflexão compreender uma base configurada para acoplamento ao convés de plataforma e transmissão de forças e deflexões a partir do convés de plataforma para a mola; e um mancai elastomérico ser posicionado entre uma extremidade da mola e a base.
6. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a mola compreender pelo menos um dentre um cilindro hidráulico e um pneumático com pelo menos um dentre uma mola de gás ou de metal.
7. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de pelo menos um dentre um cilindro hidráulico e um pneumático ser acoplado a um coletor de fluido para controle da deflexão do perfil de metal.
8. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de: o absorvedor de deflexão compreender uma base configurada para acoplamento ao convés de plataforma e transmitir forças e deflexões a partir do convés de plataforma até a mola; uma extremidade da mola compreender um mancai com mola; e a base compreender um mancai com mola combinando com uma superfície acoplada ao mancai com mola.
9. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender um mancai elastomérico que circunda pelo menos parcialmente a mola para a absorção de movimentos laterais do convés de plataforma transferidos para a mola através da base.
10. Quadro tensor de absorção de deflexão de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o absorvedor de deflexão compreender um elemento removível para a provisão de acesso a pelo menos um elemento dinâmico.
11. Sistema caracterizado pelo fato de compreender: uma embarcação de alto-mar (254) compreendendo um convés de plataforma; um quadro tensor (100) acoplado a um tensor de condutor submarino e posicionado no convés de plataforma; e pelo menos um absorvedor de deflexão (104-110, 202, 302, 402, 600) acoplado ao quadro tensor e ao convés de plataforma, em que o absorvedor de deflexão é configurado para absorver deflexões axiais, rotativas e laterais no convés de plataforma.
12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de: o quadro tensor compreender uma pluralidade de perfis de metal; e pelo menos um absorvedor de deflexão ser acoplado a pelo menos um dos perfis de metal.
13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de pelo menos um absorvedor de deflexão compreender: uma mola; e uma base acoplada ao convés de plataforma para a transmissão de forças e deflexões a partir do convés de plataforma para a mola.
14. Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de um mancai elastomérico ser posicionado entre uma extremidade da mola e a base.
15. Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a mola compreender pelo menos um dentre um cilindro hidráulico e um pneumático com pelo menos uma dentre uma mola de gás ou de metal.
16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de ainda compreender um coletor de fluido e um sistema de controle acoplado a pelo menos um dentre um cilindro hidráulico e um pneumático para controle da deflexão do quadro tensor com respeito ao convés de plataforma.
17. Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de: uma extremidade da mola compreender um mancai com mola; e a base compreender um mancai com mola combinando com uma superfície acoplada ao mancai com mola.
18. Sistema de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de um mancai elastomérico pelo menos parcialmente circundar a mola para a absorção de movimentos laterais do convés de plataforma transferidos para a mola através da base.
19. Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o absorvedor de deflexão compreender um elemento removível para a provisão de acesso à mola.
20. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de: o quadro tensor compreender um formato retangular; e pelo menos um absorvedor de deflexão compreender um absorvedor de deflexão em separado posicionado pelo menos no canto do quadro tensor.
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