BR102022010511A2 - Componente complacente para suportação de enrijecedores de curvatura - Google Patents

Abstract

A presente invenção compreende uma estrutura com a mesma geometria externa de um gancho genérico, mas com uma topologia (estruturação interna) que permite uma maior distribuição de energia de deformação para todos os elementos da peça, com transferência de carga para outras regiões menos solicitadas. Quando a presente invenção é submetida a um carregamento, as referidas partes flexíveis se deformam de maneira pré-especificada, transferindo parte de um carregamento que seria excessivo em uma determinada região para outra região menos carregada, sem qualquer alimentação ou interferência externa. Dessa forma, o padrão de deformação que ocorre na presente invenção alivia as tensões onde elas são mais elevadas e ao mesmo tempo fornece a flexibilidade (complacência), distribuindo mais adequadamente as cargas do acoplamento entre os vários componentes de fixação.

Description

Campo técnico:

[001] A presente invenção se insere no campo das tecnologias relacionadas à exploração de petróleo. Mais especificadamente, a um dispositivo para fixação do capacete dos Enrijecedores (Bend Stiffeners) às Bocas de Sino (Bellmouths) para suportar as cargas de Flexão e Esforço Cortante de risers e umbilicais.

Fundamentos da técnica:

[002] Os DOGs são componentes cruciais que integram o sistema de suportação dos Enrijecedores (Bend Stiffeners) a Bocas de Sino (Bellmouths) para suportar as cargas de Flexão e Esforço Cortante, agindo como ganchos para suportar o Capacete do Enrijecedor, conforme pode ser visto na Figura 1.

[003] Esse tipo de suporte é amplamente utilizado na extração de petróleo em águas ultra profundas. Durante a suportação do Bend Stiffener, os DOGs garantem a suportação do conjunto Capacete & Enrijecedor; mais especificamente, para o anel e as placas porta-DOGs, permitindo a transmissão do Momento Fletor e Esforço Cortante pelo do Capacete para a estrutura da Boca de Sino. Desse modo, a eficiência estrutural dos DOGs é fundamental para garantir o correto acoplamento e suporte de risers flexíveis em cargas de flexão.

[004] Na Figura 1 é ilustrada a forma característica, solução usual nesses casos, de um DOG tal qual empregado nos conceitos de Bocas de Sino.

[005] A curvatura na face de suporte do DOG age como um leito para a sustentação da estrutura de acoplamento, denominada como Capacete do Enrijecedor, conforme ilustrado pela Figura 1.

[006] Em diversas ocasiões, esses componentes apresentaram fratura completa muito antes do período projetado como fim de vida.

[007] Investigações de eventos ocorridos em algumas plataformas Petrobras e afretadas indicaram, majoritariamente, que a falha dos DOGs ocorreu por fadiga, com a fratura completa ocorrendo na região de curvatura entre o corpo do DOG e a face que suporta o Capacete do Enrijecedor, conforme pode ser observado na Figura 2. Com isso, infere- se que, uma vez que o componente pode apresentar não- conformidades em relação às características definidas em projeto, estas fomentam o surgimento de imperfeições que serão o prelúdio de graves falhas estruturais que se manifestam como a fratura dos DOGs.

[008] De modo geral, o processo ocorre incialmente com a nucleação de trincas, as quais, sob um estado de elevada solicitação estrutural na região de curvatura do DOG, bem como a sua falta de flexibilidade, favorecem o surgimento de trincas que evoluem até o estágio de falha frágil, levando ao colapso dos componentes. Essa situação é indesejável, gerando uma série de prejuízos, sejam eles operacionais ou econômicos, como por exemplo, bocas de sino inoperantes, paradas de manutenção, lucro cessante por diminuição do volume de produção, utilização de mergulhadores para substituição de componentes, entre outros.

[009] Para o dimensionamento dos DOGs, estes são considerados como subcomponentes da Boca de Sino, devendo ser dimensionado em conjunto utilizando os esforços provenientes do riser. A Figura 3 mostra uma representação desses esforços, através de um diagrama de corpo livre simplificado do riser flexível nas proximidades da UEP (Unidade Estacionária de Produção). Como o Bend Stiffener é travado na Boca de Sino pelos DOGs, as cargas laterais provenientes da tração do riser (T) são transferidas na forma de esforço cortante (C) e momento fletor (M) para o suporte em uma posição abaixo da linha d'água. Esses esforços são avaliados no Workpoint do Enrijecedor, denotado na Figura 3 por p0.Devido à inexistência de travamento longitudinal do riser com o Enrijecedor, o riser é defletido e realinhado, estabelecendo uma extensão vertical entre a Boca de Sino e o Hang-Off. Dessa forma, a tração do riser (H),sem curvaturas, é ancorada no Hang-Off.

[010] Tipicamente, os DOGs são dimensionados com rigidez elevada para suportar um cenário de carga crítica o qual, como citado anteriormente, não tem se mostrado o fator de falha destes componentes.

[011] Uma solução preliminar utilizada para o problema de falha de DOGs foi a de reforçar a geometria desse componente; porém, esse método não mostrou muita eficácia.

[012] Desse modo, foi feita uma avaliação da natureza das solicitações atuantes nesses componentes, objetivando- se encontrar a razão de apresentarem uma elevada taxa de falha por fadiga, mas não por colapso (carga extrema).

[013] A Figura 3 apresenta os esforços que o riser transfere para o Bend Stiffener, sendo esses o cortante “C” e o momento fletor “M” (já apresentados anteriormente), detalhando como são transmitidos para os DOGS e a Boca de Sino. Observa-se que as cargas atuantes no Bend Stiffener, e consequentemente na Boca de Sino, estão majoritariamente orientadas no sentido transversal. Assim, os esforços de reações principais (tensões primarias), Ra e Rb, comumente denominadas de binário de reação da Boca de Sino, são os principais carregamentos atuantes na estrutura, podendo causar tanto o seu colapso por sobrecarga, como a falha da estrutura por fadiga.

[014] Dessa forma, desconsiderando-se o peso próprio do Bend Stiffener, sendo este com magnitude desprezível em relação ao binário de reação, nenhum outro esforço expressivo é aplicado na direção longitudinal da Boca de Sino.

[015] Entretanto, devido à folga existente entre o Capacete do Bend Stiffener e a Boca de Sino e às deformações elásticas das estruturas, uma rotação relativa ocorre entre esses dois componentes, causando um deslocamento imposto do capacete do Bend Stiffener sobre o DOG posicionado na direção oposta à direção dos esforços de topo do riser. Como reação ao deslocamento imposto, um esforço de reação “u” surge sobre o DOG, o qual, devido à sua natureza de solicitação (deslocamento imposto), pode ser considerado uma reação secundária. Ou seja, a probabilidade de falha no DOG por carga crítica é bastante baixa; no entanto, as solicitações de fadiga podem ser significativas.

[016] O comportamento de reação secundária foi identificado pela primeira vez durante uma análise estrutural com o objetivo de verificar a influência da falha dos DOGs no comportamento global da Boca de Sino, na qual foi considerada a ausência dos três DOGs mais solicitados.

[017] Evidentemente, devido à suportação ineficiente do Enrijecedor, verificou-se uma elevação do nível de solicitações na Boca de Sino. Entretanto, mesmo com a ausência dos DOGs mais solicitados, a posição do Capacete do Bend Stiffener no interior na Boca de Sino não foi significativamente alterada, sendo que o Capacete ainda ficou suficientemente contido em sua posição prevista de operação. Esse resultado confirmou que a reação no DOG não é essencial para contrapor as cargas operacionais do riser, caracterizando assim uma reação secundária.

[018] Com base nos resultados obtidos nessa análise estrutural preliminar, surgiu o conceito dos DOGs complacentes, no qual foi evidenciado que, caso o DOG apresentasse certa flexibilidade que permitisse a atenuação da reação secundária “u”, ou a conformação a esse deslocamento, então a tensão atuante nos DOGs seria reduzida, aumentando assim sua vida à fadiga. Essa evidência fica mais clara através do gráfico da Figura 4, que apresenta uma visão geral do comportamento do DOG Complacente em função da sua rigidez teórica, na qual o DOG é avaliado como um elemento de mola com rigidez “k” posicionada entre a placa Porta Dog da Boca de Sino (Posição “X” da Figura 1) e a região de Capacete na qual está aplicado o deslocamento “u” da Figura 4. Dois resultados são apresentados no gráfico da Figura 4: a tensão característica de fadiga na região crítica (centro de curvatura apresentado na Figura 2, identificada pela região XV) do DOG (escala à esquerda) - tensão de referência para o cálculo de fadiga, e o deslocamento resultante máximo do DOG (escala à direita). Os valores de referência, representados pelas linhas com valor constante no gráfico, indicam os resultados obtidos considerando o projeto atual da Boca de Sino (DOGs sem o sistema complacente).

[019] O comportamento apresentado na Figura 4 indica que o sistema de DOGs complacentes atua conforme suposto durante seu desenvolvimento conceitual; isto é, a tensão atuante no DOG possui uma relação de proporcionalidade inversa à sua rigidez. Já para os resultados de deslocamentos, o comportamento obtido é mais trivial, sendo evidente que maiores deslocamentos serão observados para menores valores de rigidez.

[020] Esses dois resultados indicam uma dualidade que deve ser respeitada no projeto detalhado do DOG complacente; ou seja, este componente deve ser flexível o suficiente para reduzir os esforços secundários aos quais está submetido; porém, deve também apresentar uma rigidez satisfatoriamente elevada para que o seu deslocamento seja compatível com o espaço de projeto da Boca de Sino.

[021] Conceitualmente, o projeto demonstra que existe uma configuração de DOG que suporta as cargas de trabalho através de um mecanismo de deformação apropriado, mas essa configuração não é obtida através de um DOG maciço, tal qual tipicamente adotado em Bocas de Sino.

[022] A conjugação de flexibilidade e resistência mecânica do DOG foi obtida através da remoção de material tanto no interior do corpo quanto na sua região inferior, modificando assim o conceito geométrico e a forma como o componente responde a excitações externas em comparação com um DOG típico maciço como o ilustrado na Figura 2. Com isso, obtém-se a amplificação de deslocamentos e a consequente queda nos picos de tensão, além de modificar minimamente o desenho externo dos DOGs, de modo a se aproveitar da melhor forma possível os demais componentes já construídos.

[023] Outrossim, foi também utilizado um conceito de geometria que imita o comportamento de um Mecanismo Complacente (MC), baseado em estratégias de complacência para mecanismos inversores de deslocamento, amplificadores de força, e estruturas do tipo Origami. Esse tipo de alteração geométrica faz com que o DOG passe a atuar de forma similar a um mecanismo e não mais a uma estrutura convencional. Isso pode ser visualizado na forma como a flexão de membros internos ao componente formam pares de acoplamento, e assim o deslocamento é amplificado ao mesmo tempo em que a metade inferior do DOG se movimenta como um todo. O comportamento dos DOGs complacentes garante mais flexibilidade sem comprometer a sua resistência e finalidade; isto é, suportação exercida pelo componente ao formar um leito de apoio para o Capacete do Bend Stiffener.

[024] Aplicando-se essas estratégias na geometria original dos DOGs, chegou-se a um conceito em que a extremidade superior da curvatura do DOG está fisicamente separada da face anterior, como ilustrado pela Figura 5. Mais ainda, a face de suporte conta com um elemento curvo (membro fletor) que se estende pela região inferior do DOG e atua até parte inicial do seu corpo. Esse elemento curvo atua gerando pontos de travamento com hastes conectadas às faces anterior e posterior do DOG. Com isso, obtém-se um componente que sempre terá iteração de todas as paredes externas para suportar carga, independentemente do sentido de carregamento. Isso é crucial para garantir que o DOG opere corretamente não só quando em situação normal de operação, mas também nas situações de acoplamento (pull-in) e desacoplamento (pull-out) com a estrutura da Boca de Sino (Capacete do Bend Stiffener).

[025] Os resultados encontrados nas simulações para validação desse conceito evidenciaram o potencial que o emprego de geometrias de DOGs complacentes podem trazer em termos de eficiência mecânica para o sistema de suportação. O conceito proposto foi capaz de reduzir significativamente os picos de tensão máxima atuantes nas regiões críticas dos DOGs; ou seja, faces de suporte e curvatura. Isso implica em ganho direto e expressivo de vida em fadiga, algo crucial para o meio adverso onde esses componentes operam.

[026] Mais ainda, em uma comparação direta com os conceitos originais, a distribuição de tensão nos conceitos propostos se estendeu por uma maior região ao longo do corpo dos DOGs, resultando em componentes com maior eficiência na distribuição de esforços internos.

[027] Além disso, o ganho em termos de redução de tensão atuante nos DOGs, conferido pelo conceito de complacência, refletiu-se na estimativa de vida em fadiga, onde o desempenho foi muito superior aos DOGs originais atualmente empregados.

[028] Alternativamente à solução descrita anteriormente, o sistema complacente pode ser obtido alterando a rigidez de outro componente da Boca de Sino, como por exemplo o eixo do DOG (indicação “IX” na Figura 1).

[029] Além do mais, a presente invenção proporciona as seguintes vantagens: menor tempo de paradas para manutenção e reparos por falhas nos DOGs e, consequentemente, do sistema de suportação como um todo; redução de peso, resultando em redução de custos em cascata (menos material, mais leve para transporte e instalação, maior facilidade no manuseio); por possuírem elevada vida em fadiga, o uso dos componentes complacentes implica em drástica redução na necessidade de intervenção para reparos/substituições por intermédio de mergulhadores; vida de fadiga suficientemente alta para se enquadrar nos critérios de projeto praticados pelas empresas na área de óleo e gás; os acoplamentos por sistema de complacência conferem mais segurança ao longo de toda sua vida útil, já que esses componentes são naturalmente mais confiáveis que acoplamentos por peças móveis.

Estado da técnica:

[030] O documento US6799124B2 revela um sistema de acoplamento entre um Enrijecedor de Curvatura e uma Boca de Sino, compreendendo uma pluralidade de mecanismos de travamento, em que cada mecanismo de travamento é fixado externamente à Boca de Sino e compreende uma lingueta móvel, posicionada de modo inclinado para baixo, onde a lingueta acessa o interior da Boca de Sino e é acionada por um elemento elástico adaptado para exercer pressão na lingueta no sentido do interior da Boca de Sino.

[031] O referido documento US6799124B2 não revela ou descreve nenhuma modificação no corpo do dog para conferir complacência ao mesmo, de modo a mitigar os danos por fadiga ao componente.

[032] O documento Análise Numérica de Enrijecedor à Flexão para I-tube, Gustavo Alves Pinto Mosqueira Gomes. - Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, 2018, trata de uma avaliação do comportamento do riser quando ele é submetido a uma determinada carga axial com um ângulo de rotação estabelecido. No trabalho, foram desenvolvidos modelos em elementos finitos para verificar as diferenças entre a configuração acoplada tradicional, que considera o riser e o Bend Stiffener engastados na mesma posição, e a configuração I-tube, que considera um comprimento significativo de duto flexível acima do Bend Stiffener e posições diferentes de engaste. Além disso, a folga entre o duto e o Bend Stiffener, que normalmente é desconsiderada nas análises, também foi avaliada.

[033] O documento SCHIMIDT, FELIPPE & Fortes, Marcio & Silva, Agnaldo (2016). Instalação de linhas flexíveis e umbilicais: testes de condicionamento e falhas operacionais, revela as características e componentes das linhas flexíveis e umbilicais, destacando as etapas e os tipos de escopo de instalação. Além disso, descreve os testes realizados no navio de lançamento para validação e condicionamento da linha flexível e umbilical para operação no campo offshore.

[034] O documento BR102013019602A2 trata de um acessório provido à terminação de topo do riser, capaz de permitir uma determinada rotação em torno do eixo axial do riser e, consequentemente, alteração do ângulo horizontal de projeção do referido riser, reduzindo os esforços nas estruturas de afixação e nos seus suportes na plataforma. Consequentemente, permite reduções de custos em cadeia, desde a concepção até o fornecimento, de todos os componentes envolvidos na afixação da extremidade do riser à plataforma. Alternativamente, o acessório é capaz de dar flexibilidade na angulação de entrada dos risers em relação à plataforma, com a obtenção de arranjos com comprimentos menores de dutos no fundo do mar, evitando interferências ou impedimentos geográficos no leito do mar.

[035] Os documentos Análise Numérica de Enrijecedor à Flexão para I-tube, Instalação de linhas flexíveis e umbilicais: testes de condicionamento e falhas operacionais e o pedido BR102013019602A2 descrevem apenas sistemas suportação de Bend Stiffener com DOGs de componente único e sem indicar qualquer modificação no corpo dos dogs de modo a aumentar a sua resistência à fadiga.

[036] Nota-se que a presente invenção mantém a geometria externa original dos DOGs utilizados corriqueiramente, retirando material interno sem alteração de composição do aço, mantendo sua especificação funcional de acordo com os documentos citados.

[037] Sendo assim, fica evidente que apesar de mudanças de geometria melhorarem a vida à fadiga de uma peça, a mudança proposta na presente invenção não seria obtida por um técnico no assunto de maneira trivial a partir do Estado da Técnica.

Breve descrição da invenção:

[038] Devido à natureza dos carregamentos envolvidos no processo de suportação, os DOGs devem apresentar características de elevada resistência/rigidez para garantir o acoplamento e flexibilidade suficiente para permitir a absorção dos esforços oriundos dos movimentos cinemáticos do acoplamento. Essas características dificilmente são obtidas de forma concomitante, de modo que, nas últimas décadas, falhas críticas de DOGs vêm ocorrendo de forma prematura.

[039] A presente invenção compreende um componente similar a um DOG convencional, dotado de um mecanismo estrutural formado por uma geometria otimizada mais flexível, que garantem uma flexibilidade ao componente como um todo. Quando a presente invenção é submetida a um carregamento, as referidas partes flexíveis se deformam de maneira pré-especificada, transferindo parte de um carregamento que seria excessivo em uma determinada região para outra região menos carregada, sem qualquer alimentação ou interferência externa. Dessa forma, o padrão de deformação que ocorre na presente invenção alivia as tensões onde elas são mais elevadas e ao mesmo tempo fornece a flexibilidade (complacência), distribuindo mais adequadamente as cargas do acoplamento entre os vários DOGs.

Breve descrição das figuras

[040] Para obter uma melhor compreensão das características da presente invenção e, de acordo com uma preferencial realização prática desta, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, representou-se seu funcionamento: - A Figura 1 mostra uma abordagem usual atual dos componentes envolvidos no sistema de suportação de risers flexíveis (BSN-900E), onde estão indicados: (A) componentes acoplados para operação; (B) detalhamento para os componentes da Boca de Sino. Na Figura 1, tem-se: (I) Conector de topo do riser flexível, (II) Riser flexível, (III) Balcão inferior do riser, (IV) I-tube, (V) Boca de Sino, (VI) Enrijecedor (Bend Stiffener), (VII) Capacete do Bend Stiffener, (VIII) DOG, (IX) Eixo, (X) Anel e Placas Porta-Dogs; - A Figura 2 mostra uma representação das diferentes regiões que compõem um DOG, atualmente empregado na BSN-900. Na Figura 2, tem-se: (I) Furo para acoplamento do sistema de travamento, (II) Furo para acoplamento do eixo de suporte, (III) Face posterior, (IV) Face anterior, (V)Calcanhar, (VI) Face inferior, (VII) Centro de Curvatura, (VIII) Face de suporte, (IX) Região de acoplamento, (X) Região de travamento, (XI) Corpo, (XII) Calcanhar, (XIII) Região inferior, (XIV) Região de curvatura, (XV) Região da face de suporte; - A Figura 3 mostra uma representação simplificada dos esforços atuantes normalmente utilizados para o dimensionamento dos DOGs, onde estão indicados:(A) carregamento (T) e reação (H) global; (B) distribuição de esforços no sistema de suportação como um momento fletor M e um cortante C; - A Figura 4 mostra o gráfico do resultado de estudo preliminar do aumento da flexibilidade na montagem dos DOGs, mostrando a redução do nível de tensão característica de fadiga; - A Figura 5 mostra a presente invenção em uma das suas configurações preferenciais baseada em Mecanismo Complacente (MC) para bocas de sino, considerando o modelo BSN900E, onde: (A) vista frontal e (B) vista isométrica; - A Figura 6 mostra a vista lateral da presente invenção em sua configuração preferencial ressaltando o Mecanismo Complacente (MC). - A Figura 7 mostra a vista lateral da presente invenção, representando o funcionamento do Mecanismo Complacente (MC) sob esforços verticais reverso (esquerda) e normal (direita); - A Figura 8 mostra a vista lateral da presente invenção, representando o funcionamento do Mecanismo Complacente (MC) sob esforços horizontais reverso (esquerda) e normal (direita).

Descrição detalhada da invenção:

[041] Com referência às Figuras 5, 6, 7, e 8, a presente invenção compreende, em sua configuração preferencial, um componente não maciço com pelo menos uma parcela superior (1), uma parcela inferior (2), um membro complacente (3), uma extremidade de abertura (3b), uma haste de contato anterior (4), uma haste de contato posterior (5), e em que a parcela superior (1) e a parcela inferior (2) são conectadas por pelo menos um elemento anterior (10) e pelo menos um elemento posterior (11).

[042] A parcela superior (1) é compreendida preferencialmente por uma região preferencialmente maciça com pelo menos um furo passante e/ou cego, ou elementos para fixação. A região central, onde está localizada o mecanismo complacente, e a parcela inferior (2) compreendem espaços vazados de modo a permitir a movimentação dos membros complacentes (3).

[043] Ademais, a parcela superior (1) e inferior (2) podem apresentar variações geométricas como diferentes formas e/ou curvaturas para adequarem-se a diferentes fixações, desde que mantenham a porção central do componente complacente substancialmente similar à forma preferencial apresentada.

[044] O membro complacente (3) compreende em um prolongamento curvo que se projeta da parte superior da parcela inferior (2) para a região central, localizando-se entre as hastes anterior (4) e posterior (5). O referido membro (3) é compreendido por uma região de restrição ao deslocamento (3a), que está posicionada entre as hastes anterior (4) e posterior (5), uma extremidade de abertura (3b), localizada imediatamente abaixo à descontinuidade da face anterior (10), e uma extremidade de travamento (3c), localizada acima da haste anterior (4).

[045] A haste anterior (4) e a haste posterior (5) compreendem prolongamentos que partem do elemento anterior (10) e posterior (11), respectivamente. O elemento anterior (10) apresenta descontinuidade na parcela superior da extremidade de abertura (3b), que permite uma grande amplificação do movimento imposto pelo Capacete na face de suporte do DOG, conforme pode ser visto nas Figuras 7 e 8.

[046] Contudo, ao acontecer esse movimento, o elemento curvo atuando internamente ao DOG, denominado membro complacente (3), faz com que os acoplamentos com as faces dos elementos anterior (10) e posterior (11) redistribuam o esforço mecânico. Essa redistribuição ocorre pela comunicação entre as hastes de contato, anterior (4) ou posterior (5), com a região de restrição de deslocamento (3a). Assim, obtém-se um componente altamente eficiente, onde se maximiza a quantidade de material suportando energia de deformação; isto é, o membro complacente redistribui o efeito de deslocamento para as regiões outrora não solicitadas.

[047] É importante ressaltar que todos os elementos internos foram definidos com uma mesma espessura. Com isso, manteve-se uma homogeneidade entre paredes externas e elementos internos. Essa espessura deve ser definida em função do esforço estático máximo atuante na forma de um carregamento crítico, assim como pelas solicitações de fadiga. Para o caso dos DOGs, também deve ser levada em conta a possibilidade de corrosão devido à exposição ambiental, devendo ser considerada a seleção de materiais e resistes à corrosão ou a definição de sobre-espessura de corrosão.

[048] Considerando que a parcela superior do DOG (1) opera sob restrições de deslocamento, enquanto a parcela inferior do DOG (2) está sujeita aos esforços provenientes do Capacete do Enrijecedor, tem-se uma combinação com quatro direções de deslocamento possíveis para a parcela inferior do DOG. Obviamente, a combinação de duas ou mais direções de ação desses esforços é possível. A título de ilustração, aqui serão discutidas somente as quatro alternativas ilustradas nas Figuras 7 e 8.

[049] Assim, considerando um esforço atuante no sentido vertical e partindo da parcela inferior (2) para a superior (1), tem-se o travamento do sistema complacente na região de curvatura (6a) e na extremidade da haste interna posterior (6b). Como esse movimento é o contrário daquele esperado para o DOG em condições de operação, define-se que esses travamentos se dão por movimentos ditos “reversos”. Já ao considerar o mesmo esforço, mas agora em sentido contrário; ou seja, da parcela superior (1) para a inferior (2), ocorre um travamento interno superior (7a) na extremidade livre do membro complacente(4), ao mesmo tempo em que existe um travamento interno posterior (7b). Como essa direção de esforço é aquela normalmente suportada pelos DOGs, definem- se esses travamentos como oriundos de esforços “normais”. Considerando-se um esforço longitudinal partindo da face posterior (11) em direção à face anterior (10), ocorre um movimento de translação/giro em direção ao corpo da Boca de Sino. Com isso, ocorre o travamento do sistema complacente pela parede interna (8a) na extremidade livre do membro complacente (3c), ao mesmo tempo que na região de restrição (3a) ocorre o travamento interno anterior (8b).

[050] Assumindo agora o esforço longitudinal em direção contrária, movimentando a parcela inferior do DOG em direção ao sentido oposto da Boca de Sino, o travamento do sistema complacente ocorre fechando a linha de descontinuidade na extremidade da curvatura do DOG (9a) e com uma repetição do movimento de travamento interno posterior (9b).

[051] Dependendo da magnitude e direção de atuação dos esforços, uma ou mais regiões de travamento podem ocorrer. Durante um carregamento operacional, portanto, as regiões de travamento podem migrar de uma região para outra ao longo da estrutura do membro complacente (3).

[052] Assim, o mecanismo de deformação desta invenção permite o suporte de todos os tipos de esforços exigidos em acoplamentos deste tipo e similares, evitando concentrações de tensões elevadas que ocorrem nas soluções convencionais. Essa versatilidade é justamente o que torna o DOG complacente tão eficiente em redistribuir esforços para regiões não solicitadas e conferir maior flexibilidade estrutural.

[053] Estruturalmente, a presente invenção propõe um mecanismo estrutural formado por partes individualmente mais flexíveis que um DOG maciço. Mas quando sob carregamento, essas partes se deformam de maneira pré-especificada, transferindo parte de um carregamento que seria excessivo em uma determinada região para outra região menos carregada. Isso ocorre por ação da própria carga externa, usando a deformação do componente, sem qualquer alimentação ou interferência externa. É esse padrão de deformação que alivia as tensões onde elas são mais elevadas e, ao mesmo tempo, fornece a flexibilidade (complacência) que divide melhor as cargas do acoplamento entre os vários DOGs.

[054] Assim, essencialmente, a presente invenção recai em uma estrutura com a mesma geometria externa de um gancho genérico, mas com uma topologia (estruturação interna) que permite uma maior deformação da peça com transferência de carga para outras regiões menos solicitadas.

[055] A estratégia de conformação ao movimento para maximizar o deslocamento na face de suporte e minimizar as tensões atuantes nas regiões críticas (curvatura) do DOG faz com que este tipo de componente seja aplicável a quaisquer operações/estruturas que façam uso de componentes atuando em posição de agarre (tipo “gancho”) acoplando componentes distintos em posições/configurações específicas. Entre os possíveis campos de aplicação, pode-se citar: 1 - Extremidades de estruturas para elevação de carga para mineração; 2 - Sistemas de içamento empregados no meio aeroportuário e no setor da construção civil; 3 - Ponteiras de ancoragem para estruturas sujeitas a cargas de vento; 4 - Todo e qualquer sistema que exija alta resistência mecânica na suportação de peso/carga, ao mesmo tempo que apresenta alta flexibilidade para se conformar a esforços consideráveis de deslocamento e/ou força.

[056] Devido à capacidade de se conformar a deslocamentos de magnitude considerável com distribuição de material absorvendo uma maior quantidade de energia de deformação, o conceito de DOG complacente pode ser estendido a aplicações que conjuguem as necessidades de elevada resistência mecânica com alta flexibilidade para comportar imposições de deslocamento prescrito cíclico.

[057] Sendo assim, os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.

Claims (6)

1. Componente complacente para suportação de enrijecedores de curvatura, caracterizadopelo fato de compreender um componente não maciço com pelo menos uma parcela superior (1), uma parcela inferior (2), um membro complacente (3), uma extremidade de abertura (3b), uma haste de contato anterior (4), uma haste de contato posterior (5), em que a parcela superior (1) e a parcela inferior (2) são conectadas por pelo menos um elemento anterior (10) e pelo menos um elemento posterior (11).

2. Componente complacente para suportação de enrijecedores de curvatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato da parcela superior (1) ser compreendida preferencialmente por uma região preferencialmente maciça com pelo menos um furo passante e/ou cego ou elementos para fixação em um sistema de suportação de risers, tal qual uma Boca de Sino.

3. Componente complacente para suportação enrijecedores de curvatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato da região central e a parcela inferior (2) compreenderem espaços vazados para permitir a movimentação dos membros complacentes (3).

4. Componente complacente para suportação enrijecedores de curvatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato do membro complacente (3) compreender um prolongamento curvo que se projeta da parte superior da parcela inferior (2) para a região central, localizando-se entre as hastes anterior (4) e posterior (5).

5. Componente complacente para suportação de enrijecedores de curvatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato do membro complacente (3) compreender uma região de restrição ao deslocamento (3a), posicionada entre as hastes anterior (4) e posterior (5), uma extremidade de abertura (3b) localizada imediatamente abaixo da descontinuidade da face anterior (10), e uma extremidade de travamento (3c) localizada acima da haste anterior (4).

6. Componente complacente para suportação de enrijecedores de curvatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da parcela superior (1) e da parcela inferior (2) apresentarem diferentes formas e/ou curvaturas para adequarem-se a diferentes fixações.