BR102018015246A2 - equipamento para dragagem, derrocagem e enterramento de cabos e dutos submarinos - Google Patents

Abstract

resumo equipamento para dragagem, derrocagem e enterramento de cabos e dutos submarinos o equipamento é um veículo submersível que integra e suporta as ferramentas que produzem três trabalhos; a saber, dragagem, derrocagem e enterramento, possuindo dois grandes subconjuntos, sendo um seco, que permanece na superfície, e outro molhado, que é a parte que submerge. a parte seca do equipamento é aquela constituída pelos recursos de geração de potência para alimentar a parte molhada do equipamento. os recursos de geração de potência são estruturados em um sistema hidráulico, alimentado por até quatro motores a diesel que, combinados, atuam sobre o sistema hidráulico gerando pressão que é dividida em vários circuitos hidráulicos, empregados nos sistemas de translação; no acionamento de cilindros hidráulicos, da fresadora de tambor e das bombas submersíveis hidráulicas, e outros dispositivos, pode utilizar energia elétrica, produzida por grupos geradores, que será utilizada para acionar bombas submersíveis elétricas. os recursos de geração de potência são montados em módulos transportáveis e intercambiáveis, contendo, cada um, motor diesel, redutor, pelo menos uma bomba hidráulica, sistema de controle e direcionamento de fluxo, além de sistemas de monitoramento e controle. esses módulos se localizam na superfície do mar, sobre embarcações, ou sobre o solo, no cais das instalações portuárias, em vias marginais a rios, pontes, praias e outros, sendo a energia hidráulica ou elétrica transmitida por cabos ou mangueiras até o equipamento submerso, o qual é constituído por chassi, dispositivos de deslocamento e ferramentas de trabalho.

Description

EQUIPAMENTO PARA DRAGAGEM, DERROCAGEM E ENTERRAMENTO DE CABOS E DUTOS SUBMARINOS Campo de Aplicação [0001] Relatório descritivo de patente de invenção de equipamento para dragagem, derrocagem e enterramento de cabos e dutos submarinos, para a instalação de cabos de energia e/ou de telecomunicações, além de dutos submarinos destinados ao transporte de água potável (adutoras), esgoto (emissários), gás (gasodutos) e óleo (oleodutos).

Fundamentos da Invenção [0002] Para cada uma das aplicações citadas existe uma tipologia variada de equipamentos destinada a suprir as necessidades destas; a saber:

[0003] Para dragagem e derrocagem, utilizam-se embarcações específicas de dragagem, explosões e trabalhos de escavação com mergulhadores que empregam tecnologias de air-lift, ou jatos de água de alta pressão.

[0004] As instalações de cabos, adutoras, emissários, gasodutos e oleodutos submarinos requerem que os mesmos sejam enterrados em lâminas d’água inferiores a 25/30 m, com vistas a prevenir incidentes com dispositivos de ancoragem e proteger esses ativos das ações decorrentes da energia do mar reveladas pelas correntes, ondas e swell. O enterramento desses ativos é feito com assistência de mergulhadores, usando as mesmas tecnologias de air-lift, ou jatos de água de alta pressão, ou pelo emprego de equipamentos denominados de entrincheiradores (trenchers).

[0005] O equipamento da presente invenção, emprega, conjuntamente, três ferramentas básicas:

[0006] Bomba submersível;

[0007] Bomba de jateamento de alta pressão, e [0008] Fresadora de tambor.

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2/20 [0009] Com estas três ferramentas, o equipamento da presente invenção é capaz de, em uma única solução integrada, atuar na:

[0010] Dragagem submersa; na qual o equipamento realiza dragagem de manutenção extremamente precisa, do tipo executada por mergulhadores, sem o elevado risco que esses profissionais são submetidos. O equipamento também é capaz de remover camada superficial de sedimento contaminado por compostos orgânicos e inorgânicos, podendo agir diretamente sobre o depósito desses sedimentos. O equipamento da presente invenção é dotado de bombas de dragagem submersíveis.

[0011] Derrocagem submersa; atividade que compreende o desmonte de obstruções rochosas que reduzem a calha de rios e canais, podendo ser elementos de impedimento ao tráfego ou atracação marítima e fluvial. A derrocagem visa, portanto, uniformizar o leito de vias navegáveis. Essa atividade pode ser feita a quente ou a frio. Na primeira modalidade se empregam explosivos ou eletrodos de corte especiais. Algumas obras portuárias exigem dragagem de grandes volumes de sedimento, o que se faz mediante o emprego de embarcações apropriadas. Entretanto, é comum encontrar afloramentos rochosos em variadas formas. Algumas espécies de substrato possuem a forma de lajes, constituídas por lâminas de sedimento compactado. Entre esses substratos lamelares se encontram, por exemplo, os formados por arenitos. Tais afloramentos não podem ser removidos por dragagem, exigindo trabalho complementar de derrocagem. O equipamento de presente invenção é dotado de ferramentas próprias para derrocagem;

[0012] Enterramento de cabos, adutoras, emissários, gasodutos e oleodutos submarinos; atividades em que o equipamento produz uma trincheira onde o cabo, adutora, emissário, gasoduto ou oleoduto, é enterrado. A trincheira (vala) é produzida por meio da escavação que remove o material do leito submerso localizado ao longo e abaixo do próprio elemento a ser enterrado,

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3/20 que desce ao fundo da vala por força de seu próprio peso. O equipamento da presente invenção, por sua geometria, aliada às suas ferramentas, projeta capacidade superior a todas as tipologias de trenchers existentes atualmente no mercado, podendo executar as trincheiras previamente ao lançamento de linha de cabos, adutoras, emissários, gasodutos e oleodutos submarinos; operação denominada pre-trenching, ou já lançado; operação denominada post-trenching.

Antecedente da Técnica [0013] Para a dragagem e a derrocada submersas não existem atualmente soluções disponíveis no mercado, sendo as soluções adotadas produzidas por meio de embarcações específicas de dragagem, explosões, trabalhos de escavação com mergulhadores, empregando tecnologia de air-lift, ou jatos de água de alta pressão.

[0014] Para o enterramento de cabos, adutoras, emissários, gasodutos e oleodutos submarinos existem diversas soluções disponíveis no mercado, porém, nenhuma delas antecipa a combinação de procedimentos oferecidos pelo equipamento da presente invenção.

[0015] Para ilustração do estado atual da técnica é necessário abordar as áreas de atividades em que se inserem as soluções disponíveis.

[0016] As atividades desenvolvidas pelos equipamentos já conhecidos para a instalação de cabos e dutos no leito submarino objetivam;

[0017] A proteção do duto de fenômenos físicos que naturalmente ocorrem em suas operações normais de transporte realizadas por sistema dutoviário, que implicam em variações internas de pressão e temperatura, que podem, inclusive, ser causadoras de fenômenos de flambagem vertical e horizontal, que podem deformar o duto e até provocar o seu rompimento;

[0018] A proteção do duto de fenômenos físicos que naturalmente ocorrem nos sistemas marinhos, principalmente nas regiões costeiras, mais sujeitas

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4/20 aos efeitos das ondas, correntes, sweel (ondas de amplitude oceânica que se propagam pela energia de outros fenômenos naturais), variações de maré, transporte e depósito de sedimentos, e outros;

[0019] A proteção do duto de incidentes com engenhos de pesca e de ancoragem; e [0020] A preservação da paisagem litorânea.

Cabos submarinos [0021] Cabos de energia e telecomunicações são lançados no mar cruzando grandes extensões oceânicas e costeiras há muito tempo. Essas atividades são, evidentemente, complexas e evoluíram com a experiência. Envolvem os serviços de investigação topobatimétrica (levantamento da profundidade e da topografia do relevo submarino), e geológica do subleito submarino, a fabricação das linhas, seu lançamento ao mar, seu enterramento e a última fase, denominada de post lay survey, na qual a instalação é registrada por métodos sísmicos que indicam a rota de instalação georreferenciada e, por vezes, conforme a característica do cabo, a profundidade de enterramento.

[0022] O enterramento também é chamado de entrincheiramento, por aludir à abertura de uma trincheira (vala) sobre a qual se assenta o cabo. Além dos cruzamentos oceânicos, as operadoras de energia e de telecomunicação dão preferência à instalação de cabos que percorrem a costa, devido aos custos envolvidos nas instalações terrestres e na segurança desses ativos, sujeitos a um maior número de intempéries e a ação antrópica.

[0023] As duas últimas etapas de instalação propriamente ditas; ou seja, o lançamento e o enterramento, ocorrem quase que simultaneamente. Uma embarcação de lançamento, dotada de dispositivos apropriados para cabos de skid rollers (verticais) ou para grandes tambores (horizontais), se desloca sobre a rota planejada, com extremo controle da tensão aplicada ao

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5/20 cabo, e o deposita no leito submarino, sendo o cabo enterrado em operação conjunta ou posteriormente ao lançamento.

[0024] A escolha do método de enterramento é determinada por diversos fatores; porém, é preponderante a caracterização geológica do leito a ser escavado. Os métodos de enterramento disponíveis, e os mais significativos conjuntos de substratos geológicos, estão disponíveis em farta literatura, destacando-se as Normas e as Recomendações oriundas da DNV - Det Norske Veritas - que se tornaram padrões para a indústria submarina, acolhidos por todas as entidades normativas, inclusive a ISO - International Organization for Standardization. Entre as literaturas disponíveis para cabos submarinos, merece citação, por sua importância, o documento DNV-RP-J301 - Subsea Power Cables in Shallow Water Renewable Energy Applications, que apresenta, na figura 6.3, quadro indicativo para seleção de métodos de enterramento em função da característica dominante dos solos, apresentando ainda, na tabela 6-2, comparação dos métodos de enterramento e suas características. A leitura desta tabela permite a rápida seleção do método, face às características de substrato do leito submerso. O método de arado (ploughing) divide com o método de jato de alta pressão (hydro jetting) a maior incidência de fatores que indicam suas seleções. Em último se localiza o método que emprega ferramentas de corte mecânico, em especial por fresas.

[0025] Como não é possível, por foça do alto custo que implicado, dispor de todos os métodos existentes para garantir integralmente o enterramento de cabo ou duto em uma rota e em qualquer substrato geológico existente, se faz a seleção daquele que seria mais abrangente para alcançar o melhor resultado na rota específica, em função dos dados geológicos do substrato de leito submerso. Importante destacar que a caracterização geológica é feita, predominantemente, por métodos indiretos por correlação de imagens

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6/20 de sonografia e SBP - Sub Bottom Profiler - (métodos indiretos) e, por amostragem, por sondagens (método direto). Logo, a margem de incerteza nesses levantamentos é elevada e o processo de seleção indicado pela DNV pode não se mostrar efetivo devido ao grau de inexatidão intrínseco.

[0026] O equipamento da presente invenção é capaz de enfrentar, em uma única solução, todas as situações particulares mencionadas.

Dutos submarinos [0027] Os governos dos países limítrofes ao Mar do Norte instituíram, ao longo dos anos, uma profusão de normas e regulamentos que disciplinam as atividades de exploração, perfuração, transporte de óleo e gás por dutos submarinos, segurança das instalações e outros, sendo os principais atos normativos sancionados até 1975 pelas autoridades do Reino Unido:

[0028] Coast Protection Act, 1949;

[0029] Continental Shelf Act, 1964;

[0030] Minerals Workings (Offshore Installation) Act, 1971;

[0031] Petroleum and Submarine Pipelines Act, 1975, e [0032] The Health and Safety at Work Act, 1974 (HSWA).

[0033] Outros regulamentos, posteriores, foram adicionados, ora revisando os atos anteriores ora introduzindo novas disciplinas.

[0034] Dentre as medidas protetivas disciplinadas, uma era, justamente, o enterramento de dutos submarinos. Normas estabelecidas pela DNV - Det Norske Veritas - fundação norueguesa autônoma e independente, fundada em 1864, que, além de ser uma das maiores sociedades classificadoras de navios e plataformas de petróleo do mundo, publica padrões técnicos para a indústria do petróleo, inclusive dutos e instalações submarinas, preconizam, desde 1976, o enterramento de dutos - trenching, tendo sido a primeira norma editada a Rules for the Design, Construction and Inspection of Submarine Pipelines and Pipeline Risers. A obra “Guidelines for

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7/20 trenching design of submarine pipelines” (Diretrizes para o projeto de entrincheiramento de tubulações submarinas), publicada, em 1999, pelo Health and Safety Executive, órgão do governo britânico, relata que o período entre 1974 e 1980 foi marcado pela amplitude de pesquisas que visavam aprimorar técnicas e requerimentos para o enterramento de dutos submarinos. Desses estudos concluiu-se que as tubulações submarinas de diâmetro de 16 polegadas e maiores seriam capazes de suportar tanto os carregamentos do meio, como serem seguras em face de incidentes com engenhos de pesca por arrasto ou ancoragem, consequentemente não exigiriam a proteção pelo enterramento em grandes profundidades; no entanto, nesses estudos se manteve a exigência de enterramento em águas rasas, para quaisquer diâmetros.

[0035] O período destacado pela introdução de normas e regulamentos é justamente o período em que a produção de óleo e gás avança para os campos submarinos. Natural que tecnologias capazes de atender aos novos regulamentos fossem desenvolvidas. São conhecidos diversos documentos de patentes que versam sobre equipamentos de enterramento de dutos submarinos, como, por exemplo, US3004392; US3103790; US3429132; US3429132; US3504504; US3576111; US3583170; US3670514; US3717003; US3732701; US4535555; US4301606 e US 20100095560, dos quais se destacam as seguintes características:

[0036] Todos são empregados para o enterramento de dutos após terem sido lançados (post trench);

[0037] Alguns usam o próprio duto como via de deslocamento, através de pneus que se apoiam sobre o duto, montados em chassi em formato de “V”, enquanto que outros se apoiam, por esteiras ou outros dispositivos, no leito submarino contíguo ao duto;

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8/20 [0038] Alguns usam tanques de lastro para aliviar a carga do equipamento sobre o duto;

[0039] A maioria utiliza de sistemas umbilicais de transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso;

[0040] Todos empregam exclusivamente um dos métodos de enterramento mencionados, por elementos cortantes acionados hidraulicamente, por jatos de água de alta pressão ou dispositivos que funcionam como arado;

[0041] Os que empregam elementos cortantes utilizam ferramentas de corte de formato cônico ou helicoidal.

[0042] Além das patentes relacionadas, existem empresas, de vários países, que produzem e operam equipamentos para enterramento de dutos, os quais respeitam às mesmas características das patentes citadas.

[0043] A Ocean Engineering Systems - OES, desenvolve, constrói e opera, desde 1983, máquinas de enterramento para aplicações de pre-trenching e post-trenching, sendo uma das máquinas de post-trenching denominada Tiger Shark, a qual utiliza:

[0044] O próprio duto como via de deslocamento, através de pneus que se apoiam sobre o duto;

[0045] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso, e [0046] Elementos cortantes dispostos em dois conjuntos cilíndricos laterais, semelhantes a brocas, acionados por sistemas hidráulicos, combinado com jatos de água de alta pressão.

[0047] A Subtrench, empresa especializada em enterramento de cabos e dutos submarinos, possui máquina dedicada a produzir tanto enterramento

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9/20 por escavação prévia da vala ou posterior ao lançamento (pre-trenching e post-trenching), denominada de Subtrench One, que utiliza:

[0048] O solo como via de deslocamento, através de esteiras que se apoiam sobre o leito submarino. A máquina se desloca sobre o duto;

[0049] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso, e [0050] Elementos cortantes, semelhantes a serras, acionados por sistemas hidráulicos, dispostos em dois conjuntos laterais, combinados com jatos de água de alta pressão.

[0051 ] China Petroleum Pipeline Bureau (CPP), empresa especializada em instalação de dutos submarinos, possui duas máquinas de enterramento pelo método de post-trenching. Ambas as máquinas são semelhantes entre si, diferindo na capacidade. A máquina Shenlong 1s utiliza:

[0052] O solo como via de deslocamento, através de dispositivos como esquis, que se apoiam sobre o leito submarino. A máquina se desloca sobre o duto, sem se apoiar sobre ele;

[0053] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso, e [0054] Jatos de alta pressão como elemento cortante do solo, acionados por sistemas hidráulicos.

[0055] Louis Dreyfus TravOcean, apesar de ser empresa especializada em cabos submarinos, também executa enterramento de dutos submarinos pelo método de post-trenching. Uma de suas máquinas empregadas para tal finalidade é a Flexjet, a qual utiliza:

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10/20 [0056] O solo como via de deslocamento, através de dispositivos como esquis, que se apoiam sobre o leito submarino. A máquina se desloca sobre o duto.

[0057] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso, e [0058] Jatos de alta pressão como elemento cortante do solo, acionados por sistemas hidráulicos.

[0059] Geocean Entrepose - International Marine Construction Group é uma empresa que presta variados serviços em instalação de dutos, desde o lançamento até o enterramento no leito submarino. O primeiro registro de atividade de enterramento data de 1993, com equipamento que não opera atualmente, muito semelhante ao das empresas CNS, MICOPERI, OES e SEA. Atualmente, para atividades de enterramento, a GEOCEAN emprega equipamento denominado MAX, que é uma espécie de escavadeira anfíbia, que pode trabalhar em águas rasas ou inteiramente submersa, produzindo escavação para enterrar dutos, e que utiliza:

[0060] O solo como via de deslocamento, através de esteiras, que se apoiam sobre o leito submarino. A máquina se desloca sobre o solo, podendo seguir sobre o duto ou não, executando pre-trenching e posttrenching, e [0061] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso.

[0062] C.N.S. Cooperativa Nazionale Sommozzatori, fundada em 1989, opera desde então máquina de enterramento denominada PTM - Posttrenching Machine, que utiliza:

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11/20 [0063] O próprio duto como via de deslocamento, através de pneus que se apoiam sobre o duto, montados num chassi em forma de “V”;

[0064] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso, e [0065] Elementos cortantes dispostos em pequenos discos de corte laterais, acionados por sistemas hidráulicos, combinado com jatos de água de alta pressão.

[0066] ILMA S.R.L. - Impresa Lavori Marittimi de Ancona, fundada em 1994, sucedendo a empresa Sadarincorp S.p.A., possui máquina de enterramento de dutos submarinos denominada PTM Granceola, que utiliza:

[0067] O próprio duto como via de deslocamento, através de pneus que se apoiam sobre o duto;

[0068] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso, e [0069] Elementos cortantes dispostos em dois conjuntos cilíndricos laterais, assemelhados a brocas, acionados por sistemas hidráulicos, combinado com jatos de água de alta pressão.

[0070] IMPRESUB Diving and Marine Contractor S.R.L., fundada em

1969, atuou inicialmente na instalação de cabos submarinos, e, nos anos

1970, passou a atuar na instalação de dutos submarinos, inclusive no seu enterramento, e possui vários tipos de máquinas para diversas aplicações de pre-trenching e post-trenching, sendo uma de suas máquinas para posttrenching denominada DragonFly, que utiliza:

[0071] O próprio duto como via de deslocamento, através de pneus que se apoiam sobre o duto;

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12/20 [0072] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso;

[0073] Tanque de lastro superior, e [0074] Jatos de alta pressão como elemento cortante do solo, acionados por sistemas hidráulicos.

[0075] Outra máquina da IMPRESSUB é a MANTIS, que também utiliza: [0076] O solo como via de deslocamento, através de esteiras, que se apoiam sobre o leito submarino. A máquina se desloca sobre o solo, podendo seguir sobre o duto ou não, executando pre-trenching e posttrenching, e [0077] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso;

[0078] MICOPERI S.R.L. possui registro de atividade geral desde 1946, possuindo máquina post-trenching dotada de fresas, que trafega sobre o duto e é alimentada por umbilical, sendo empregada desde 1982, possuindo ainda máquina de enterramento de dutos submarinos, denominada PTM450 que utiliza:

[0079] O próprio duto como via de deslocamento, através de pneus instalados num chassi em formato de “V”, que se apoiam sobre o duto;

[0080] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso;

[0081] Tanque de lastro superior, e [0082] Elementos cortantes dispostos em dois discos laterais, acionados por sistemas hidráulicos, combinado com jatos de água de alta pressão. Os

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13/20 discos laterais podem ser trocados dentre três diferentes tipos de fresas, adequados para diferentes tipos de solo.

[0083] SEA Servizi Ecologici Affossamenti S.R.L., fundada em 1992, possui vários tipos de máquinas para aplicações de post-trenching, dentre elas a máquina denominada de COMBO PTM, a qual utiliza:

[0084] O próprio duto como via de deslocamento, através de pneus que se apoiam sobre o duto;

[0085] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso;

[0086] Tanque de lastro superior, e [0087] Elementos cortantes dispostos em dois discos cônicos laterais, acionados por sistemas hidráulicos, combinado com um sistema de bombas para remoção do material escavado.

[0088] SONSUB SpA era uma companhia independente até ser adquirida, em 1992, pela SAIPEM SpA, sociedade controlada pela estatal de petróleo italiana ENI SpA., é especializada em operar vários tipos de robôs e ROV (veículos operados remotamente) submarinos, dentre esses um destinado ao enterramento de dutos submarinos em águas ultraprofundas (até 2500m de profundidade), denominado “Beluga”, e utiliza:

[0089] O próprio duto como via de deslocamento, através de pneus que se apoiam sobre o duto;

[0090] Sistema umbilical para transmissão de potência desde os sistemas de geração principais, localizados sobre uma embarcação de apoio, até o equipamento submerso, e [0091] Elementos cortantes dispostos em dois discos laterais, acionados por acionados por sistemas hidráulicos, combinado com jatos de água de alta pressão.

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14/20 [0092] Land & Marine, do Reino Unido, desenvolve, constrói e opera máquinas de enterramento, desde 1960, do tipo arado, que utiliza:

[0093] O solo como via de deslocamento, através de dispositivos como esquis, que se apoiam sobre o leito submarino. A máquina se desloca sobre o duto, sem se apoiar sobre ele;

[0094] Utiliza lâminas que sulcam o leito submerso, funcionando como um arado. O duto é mantido elevado sobre as lâminas de corte e depositado na vala no sentido oposto ao deslocamento da máquina, e [0095] É empregada para pós-enterramento.

[0096] OCS - Offshore Construction Specialists Pte. Ltd, opera quatro equipamentos de enterramento aplicados tanto para cabos como para dutos submarinos, todos semelhantes entre si, e que utilizam:

[0097] O solo como via de deslocamento, através de dispositivos como esquis, que se apoiam sobre o leito submarino. A máquina se desloca sobre o duto, sem se apoiar sobre ele;

[0098] Dois métodos básicos de escavação: ou usam unicamente jatos de água de alta pressão para remover o material de solo ou dispositivos de corte tipo correntes combinado com jato de água para limpar a ferramenta de corte, e [0099] É empregada para pós-enterramento.

Sumário da Invenção [0100] O equipamento da presente invenção é um veículo submersível que integra e suporta ferramentas para produção de três trabalhos: dragagem, derrocagem e enterramento. O equipamento possui dois subconjuntos de elementos, sendo um seco, que permanece na superfície, e outro molhado, que é a parte do equipamento que submerge.

[0101] A parte seca do equipamento é aquela constituída pelos recursos de geração de potência para alimentar a parte molhada do equipamento. Os

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15/20 recursos de geração de potência são estruturados em um sistema hidráulico, alimentado por até quatro motores a diesel que, combinados, podem gerar 1.500 HP (1120 kw), atuando sobre o sistema hidráulico gerando pressão hidráulica de até 1.350 bar, que é dividida em vários circuitos hidráulicos, para emprego nos sistemas de translação; nos cilindros hidráulicos, na fresadora de tambor e nas bombas submersíveis hidráulicas, sendo que, além da potência hidráulica, o equipamento pode utilizar energia elétrica, produzida por grupos geradores de 150 kVa, para acionamento das bombas submersíveis elétricas.

[0102] Os recursos de geração de potência, denominados power packs, são montados em módulos transportáveis e intercambiáveis, denominados skids, contendo, cada um, motor diesel, redutor, pelo menos uma bomba hidráulica, sistema de controle e direcionamento de fluxo, denominado manifold, além de sistemas de monitoramento e controle. Esses skids se localizam na superfície do mar, sobre embarcações, ou sobre o solo, no cais das instalações portuárias, em vias marginais a rios, pontes, praias e outros, sendo a energia hidráulica ou elétrica transmitida por cabos ou mangueiras até o equipamento submerso.

[0103] A parte molhada do equipamento é constituída de um chassi, os dispositivos de deslocamento e as ferramentas de trabalho.

[0104] O equipamento é singular por:

[0105] Reunir, em uma única solução, todas as diferentes ferramentas empregadas em equipamentos voltados para essas atividades;

[0106] Possuir, em um mesmo conjunto, métodos de deslocamento que podem trafegar sobre um duto ou pelo terreno submerso;

[0107] Todas as ferramentas empregadas estarem disponíveis no mercado. [0108] Os elementos constituintes desses dois grandes subconjuntos do equipamento são descritos a seguir.

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Breve Descrição dos Desenhos [0109] Para melhor entendimento do equipamento da presente invenção, faz-se referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[0110] A figura 1 é uma vista em perspectiva superior do equipamento da presente invenção;

[0111] A figura 2 é uma vista em perspectiva inferior do equipamento da presente invenção;

[0112] A figura 3 é uma vista frontal do equipamento da presente invenção. Descrição Preferida da Invenção [0113] O equipamento da presente invenção é um veículo submersível que integra e suporta ferramentas para produção de três trabalhos; dragagem, derrocagem e enterramento, possuindo dois subconjuntos de elementos, sendo um seco, que permanece na superfície, e outro molhado, que é a parte do equipamento que submerge.

[0114] A parte seca do equipamento (não ilustrada) é aquela constituída pelos recursos de geração de potência para alimentar a parte molhada do equipamento. Os recursos de geração de potência são estruturados em um sistema hidráulico, que é alimentado por até quatro motores a diesel, que, combinados, podem gerar 1.500 HP (1120 kw), atuando sobre o sistema hidráulico gerando pressão hidráulica de até 1.350 bar, divididos em vários circuitos hidráulicos, empregados no acionamento dos sistemas de translação; nos cilindros hidráulicos, na fresadora de tambor e nas bombas submersíveis hidráulicas, podendo, além da potência hidráulica, utilizar energia elétrica, produzida por grupos geradores de 150 kVa, para uso no acionamento das bombas submersíveis elétricas.

[0115] Os recursos de geração de potência, denominados power packs, são montados em módulos transportáveis e intercambiáveis, denominados skids, contendo, cada um, motor diesel, redutor, pelo menos uma bomba

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17/20 hidráulica, sistema de controle e direcionamento de fluxo, denominado manifold, além de sistemas de monitoramento e controle. Esses skids se localizam na superfície do mar, sobre embarcações, ou sobre o solo, no cais das instalações portuárias, em vias marginais a rios, pontes, praias e outros, sendo a energia hidráulica ou elétrica transmitida por cabos ou mangueiras até o equipamento submerso.

[0116] A parte molhada do equipamento é constituída por chassi, formado pela união de perfis estruturais construídos com aço de alta resistência a desgaste e de alto limite elástico, nome comercial de WELDOX 700®, que obedece aos requisitos das normas EN 10025 S 690QL1, DIN EN 10025 6 ou ASTM A709 Grau 100, sendo que os outros componentes do chassi, não muito solicitados, são construídos em aço ASTM A-36.

[0117] As características do chassi (1) são o alinhamento vertical, em “V”, resultante da montagem das longarinas (2), em ângulo de 45°, o sistema de regulagem da largura interna (3) e as braçadeiras pivotantes (4). Na parte superior do chassi se encontram posicionados dois braços inclinados (5) que suportam e projetam as bombas de dragagem (6) para as laterais do chassi; abaixo do chassi se encontram os tubos de recalque (7) das bombas de alta pressão, direcionados para o terreno abaixo do chassi, e nas faces laterais do chassi, em dois pontos, se encontram as guias deslizantes, tipo rabo de andorinha, sobre as quais são montadas as fresadoras de tambor (8).

[0118] O equipamento da presente invenção é um veículo submersível, e, como tal, se desloca, e, dadas as finalidades de trabalho do equipamento, seus meios de deslocamento apresentam sistema de deslocamento interno e externo ao chassi, sendo o sistema interno constituído por quatro conjuntos de rodagem (9), montados nas faces internas do chassi, e o sistema externo constituído de quatro conjuntos de rodagem (9’) montados sobre braços

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18/20 acoplados nas faces externas do chassi, tendo tração alternativa e exclusiva para cada um dos sistemas, definido conforme o emprego do equipamento, sendo a tração obtida por meio de moto-redutores hidráulicos para sistemas de translação, podendo os motores ser montados, alternativamente, no sistema interno ou externo, através de flange de acoplamento.

[0119] O sistema interno é empregado para aplicações de enterramento de dutos (adutoras, emissários, gasodutos e oleodutos submarinos), quando a tração é exercida sobre a superfície exterior do próprio duto; condição em que o sistema externo é mantido com rodagem livre e funciona como elemento de compensação para os movimentos adicionais que podem ocorrer nos eixos de rolagem (eixo x), arfagem (eixo y) e guinada (eixo z). O sistema externo produz tal compensação atuando em conjunto com as braçadeiras pivotantes localizadas na face inferior do chassi que envolve o duto. Esses movimentos podem ocorrer por influências do meio (correntes marinhas) ou dos esforços gerados nos próprios trabalhos executados, em que as resultantes influenciam o comportamento da máquina.

[0120] O sistema externo, ainda que operando em roda livre (sem tração), exerce importante finalidade no enterramento de dutos. O equipamento possui peso seco (massa ao ar livre) de aproximadamente cinco toneladas. O sistema externo funciona também como elemento de redução da carga aplicada pelo equipamento sobre o duto, respeitando limites determinados por diversos sistemas normativos que tratam dessas operações, sendo outra característica singular do equipamento da presente invenção. Equipamentos similares utilizam um ou outro sistema de translação, sendo que, aqueles que empregam sistema de translação interno utilizam tanques de lastro para reduzir a carga aplicada sobre o duto, funcionando com compartimentos que recebem ar ou água em seu interior, de modo a aumentar ou a reduzir o empuxo vertical, reduzindo ou aumentando a carga sobre o duto, como para

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19/20 compensar os movimentos nos eixos x, y e z, corrigir a linha descritora da força normal, alinhar o eixo vertical orientando-a na perpendicular; ocorre que a adição ou a redução de lastro aumenta ou diminui a eficiência das ferramentas que produzem a escavação da vala, visto que a compensação de forças e suas resultantes é produzida do duto para a linha d’água.

[0121] No sistema empregado pelo equipamento da presente invenção a compensação é feita do duto para o solo onde esse se apoia, não há empuxo vertical, e sim a compensação de massa pelo apoio do equipamento sobre o solo pelo sistema de translação externo, sendo que a carga do equipamento sobre o duto é suficiente para propiciar aderência do sistema de translação interno e assegurar a eficiência das ferramentas empregadas, e é igualmente compensada pela força de reação proporcionada pelo apoio ao terreno pelo sistema de translação externo, cujos pneus inflados também proporcionam alívio de massa, porém com empuxo distribuído nos pontos de toque.

[0122] O sistema externo é dotado de tração quando o equipamento é usado para todos os trabalhos, inclusive no enterramento de dutos, o que propicia ampla variedade de emprego para o equipamento, na medida em que possui grande liberdade de movimento, podendo realizar trabalhos junto ao cais de instalações portuárias, píeres, em rios e praias, quando a parte seca está instalada no solo ou em elementos contíguos, e no leito submerso do mar, quando a parte seca está apoiada em embarcação de suporte; trabalhos de escavação ou derrocagem para rebaixamento do terreno são realizados em faixas contiguas e paralelas, podendo atuar em grandes áreas de terreno submerso.

[0123] O sistema externo pode ser utilizado também no enterramento de cabos submarinos, sendo que, nesse caso, como o sistema interno é de roda livre, sendo o cabo mantido elevado na proa do equipamento, conduzido

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20/20 pelos pneus do sistema interno de translação, e abandonado ao fundo da vala escavada na popa da máquina.

[0124] A bomba submersível é do tipo vertical com agitador/indutor integrado, com rotor aberto e projetada para trabalhar a uma profundidade máxima de 28 m, com recalque dirigido, alta vazão de remoção (220 m³/h) de materiais com até 65% de sólidos em concentração por peso, com diâmetro máximo de partícula de 32 mm.

[0125] Para enfrentar solos plásticos e coesivos, o equipamento utiliza jatos de alta pressão, que exercem duas finalidades sobre esses tipos de material, ao mesmo tempo que corta a argila, adiciona água de modo a desequilibrar as ligações que formam o coloide, fluidificando a argila e mudando-a para outra espécie de substrato, denominada lama.

[0126] A fresa, assim como todos os demais componentes, está disponível no mercado, sendo produzido em modelos similares por vários fabricantes, comumente conhecida como fresadora de tambor transversal. A fresadora é acoplada ao chassi por um montante próprio, dentro das guias deslizantes tipo rabo de andorinha. Na parte superior desse montante se instalam cilindros hidráulicos que promovem deslocamento transversal da fresadora a 45° do solo. O montante possui dimensionamento que admite o emprego de diferentes fresadoras de tambor e, conforme o caso, de outra tipologia de fresadoras para rocha, em formato circular, denominada de roda fresadora.

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. EQUIPAMENTO PARA DRAGAGEM, DERROCAGEM E ENTERRAMENTO DE CABOS E DUTOS SUBMARINOS, constituído por um veículo submersível que integra e suporta ferramentas para produção de dragagem, derrocagem e enterramento, possuindo dois subconjuntos de elementos, sendo um seco, que permanece na superfície, e outro molhado, que é a parte submergível, sendo a parte seca constituída pelos recursos de geração de potência para alimentar a parte molhada, estruturados em um sistema hidráulico, alimentado por até quatro motores a diesel, que, combinados, atuam sobre o sistema hidráulico gerando pressão hidráulica que será dividida em vários circuitos hidráulicos, empregados no acionamento dos sistemas de translação; dos cilindros hidráulicos, da fresadora de tambor e das bombas submersíveis hidráulicas, podendo ainda utilizar energia elétrica, produzida por grupos geradores, para acionamento de bombas submersíveis elétricas, sendo ditos recursos de geração de potência montados em módulos transportáveis e intercambiáveis contendo, cada um, motor diesel, redutor, pelo menos uma bomba hidráulica, sistema de controle e direcionamento de fluxo, além de sistemas de monitoramento e controle, sendo ditos módulos localizados na superfície do mar, sobre embarcações, ou sobre o solo, no cais das instalações portuárias, em vias marginais a rios, pontes, praias e outros, e sendo a energia hidráulica ou elétrica transmitida por cabos ou mangueiras até a parte submersa, caracterizado por a parte molhada ser constituída por chassi (1), formado pela união de perfis estruturais, em alinhamento vertical em forma de “V”, resultante da montagem das longarinas (2), cujos eixos transversais a 45°, com sistema de regulagem da largura interna (3) e braçadeiras pivotantes (4), fixos aos meios de deslocamento, tendo, na parte superior do chassi, dois braços inclinados (5) que suportam e projetam as bombas de dragagem

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2. 2/3 (6) para as laterais do chassi; abaixo do chassi se encontram os tubos de recalque (7) das bombas de alta pressão, direcionados para o terreno abaixo do chassi, e nas faces laterais do chassi, em dois pontos, se encontram as guias deslizantes, tipo rabo de andorinha, sobre as quais são montadas as fresadoras de tambor (8).

   2. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por seus meios de deslocamento apresentar sistema de deslocamento interno e sistema de deslocamento externo ao chassi, sendo o sistema interno constituído por quatro conjuntos de rodagem (9), montados nas faces internas do chassi, e o sistema externo constituído de quatro conjuntos de rodagem (9’) montados sobre braços acoplados nas faces externas do chassi.
3. 3. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por cada sistema de deslocamento ter tração alternativa e exclusiva.
4. 4. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a tração de cada sistema de deslocamento ser obtida por meio de motoredutores hidráulicos.
5. 5. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por os motores poderem ser montados, alternativamente, no sistema interno ou externo, através de flange de acoplamento.
6. 6. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o sistema interno ser empregado no enterramento de dutos quando a tração é exercida sobre a superfície exterior do próprio duto; condição em que o sistema externo é mantido com rodagem livre e funciona como elemento de compensação para os movimentos adicionais que podem ocorrer nos eixos de rolagem, arfagem e guinada.
7. 7. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o sistema externo produzir tal compensação atuando em conjunto com as

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   3/3 braçadeiras pivotantes localizadas na face inferior do chassi que envolve o duto.
8. 8. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o sistema externo funcionar como elemento de redução da carga aplicada sobre o duto.
9. 9. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a carga sobre o duto ser suficiente para a aderência do sistema de translação interno, e assegurar a eficiência das ferramentas empregadas.
10. 10. EQUIPAMENTO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a carga sobre o duto ser compensada pela força de reação proporcionada pelo apoio do sistema de translação externo no terreno, porém com empuxo distribuído nos pontos de toque.