CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção está relacionada a equipamentos utilizados na intervenção interna de linhas tubulares. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a um sistema de revestimento utilizado para integração de equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] As linhas tubulares podem ser empregadas em diversas instalações industriais, tais como linhas de distribuição de água, gás, usinas geradoras de energia hidráulica, térmica ou nuclear, refinarias, entre outros.

[003] Em todo o sistema de produção de petróleo e seus derivados, as linhas tubulares, como os dutos flexíveis, também podem ser empregadas para o escoamento, descarte e injeção de fluidos.

[004] A inspeção interna de linhas tubulares é requisito fundamental para a garantia do processo de operação, dada a importância dessas no transporte de substâncias e materiais. Tais meios de escoamento requerem constante inspeção e manutenções preventiva e corretiva, sendo necessária a utilização de equipamentos de intervenção interna adequados à cada pratica.

[005] Uma das estratégias para intervenção interna em linhas tubulares, é a utilização de PIGs ( Pipeline Inspection Gauge), que são equipamentos que se deslocam no interior de tubulações para fins de desobstrução, limpeza, desaguamento ou inspeção. Essa tecnologia utiliza a energia do fluido de trabalho da linha para deslocamento passivo, através da propulsão pela pressão do fluido.

[006] Existem algumas situações que dificultam ou até mesmo inviabilizam a intervenção interna em linhas tubulares através de PIGs. Dentre essas situações, destacam-se as condições e características físicas da linha tubular, tais como, obstrução parcial/total; diversificação de diâmetros ao longo da linha; curvas e inclinações extremas; diferentes configurações de superfície de parede interna da tubulação; e, a interrupção do fluxo do fluído de trabalho da linha.

[007] Nessas situações adversas, uma estratégia que pode ser adotada é a utilização de equipamentos de intervenção interna que possuam propulsão própria, como os sistemas robóticos, aqui também descrito como robô. Existem diferentes formas para utilização de robô no interior de linhas tubulares. Uma das principais, é a utilização de robô constituído por módulos interconectados, como na forma de um trem, capazes de se deslocar no interior de linhas tubulares que apresentam configurações diversas.

[008] Os módulos que compõem um robô são, geralmente, construídos de material metálico e constituídos por partes elétricas, eletrónicas ou mecânicas, dependendo da aplicação para a qual o módulo se destina. Cada módulo do robô pode ser capaz de realizar uma ou mais funções de ferramentas de intervenção em linhas tubulares, tais como ferramenta de inspeção, desobstrução, limpeza, resistência elétrica para aquecimento, garras para coleta de objetos, injeção de produtos químicos, entre outras.

[009] Dentre os módulos de um robô, um ou mais desses pode ser o módulo de tração ou módulo trator, que é responsável por prover o deslocamento do sistema como um todo ao longo de uma linha tubular.

[0010] Um robô, dependendo da aplicação, pode possuir autonomia de operação e ser controlado remotamente sem a necessidade de um cabo umbilical com a estação de controle. Em outros casos, se faz necessário que um cabo umbilical seja conectado ao robô, de modo a prover alimentação eletro-hidráulica, comunicação e controle remotos pela estação de controle.

[0011] A interconexão mecânica entre os módulos de um robô é usualmente realizada utilizando conexões mecânicas do tipo rotulada ou flexível e até mesmo cabos. As conexões mecânicas entre os módulos do robô permitem a transmissão da tração, proveniente do módulo trator, para os módulos, proporcionando o deslocamento dos mesmos ao longo de uma linha tubular, que pode apresenta diversas configurações de diâmetro e curvatura.

[0012] Diversas configurações de conexões mecânicas existentes entre os módulos do robô são conhecidas do estado da técnica. Em geral, essas conexões são caracterizadas por acoplamentos flexíveis, tais como junta universal, cruzeta, eixo flexível, rótulas ou cabos. As conexões mecânicas tais como citadas, permitem a articulação angular dos módulos nas curvas ao longo do deslocamento no interior de uma linha tubular.

[0013] Adicionalmente, entre os módulos do robô pode existir um elemento de comunicação, como um cabo ou um conjunto de cabos que podem prover alimentação elétrica, controle, comunicação, entre outros recursos.

[0014] A interconexão entre o cabo umbilical e o robô é usualmente realizada através de uma interface mecânica de acoplamento, com uma trama de fios aplicada em tomo do cabo umbilical - conhecida por "dedo chinês" - que é fixada por parafusos à estrutura do módulo da extremidade posterior do robô.

[0015] Um dos principais requisitos de projeto de um equipamento modular para intervenção interna em linhas tubulares, tal como um robô, é a força de tração motora. A unidade motriz de um equipamento de intervenção deve ser projetada para viabilizar o deslocamento do equipamento de intervenção como um todo através de uma linha tubular. A unidade motriz deve ser capaz de gerar força de tração suficiente para deslocar, por grandes distâncias, toda a carga proveniente dos componentes do equipamento, tais como o cabo umbilical, módulos e suas respectivas interconexões mecânicas.

[0016] Diversos fatores adicionais são considerados para o projeto de um equipamento modular para intervenção no interior de linhas tubulares, tais como o material de fabricação dos componentes do equipamento, a força de arrasto causada pelo cabo umbilical, o atrito dos componentes do equipamento e do cabo umbilical com a linha tubular, o fluido de trabalho da linha, entre outros.

[0017] Durante o trajeto de deslocamento do robô no interior de uma linha tubular, o esforço de tração gerado pela unidade motriz do módulo trator do robô é transferido ao cabo umbilical, como também ao (s) cabo (s) que interconecta os módulos, através da própria estrutura dos módulos, das conexões mecânicas entre módulos e da interface mecânica de conexão entre o cabo umbilical e um módulo, proporcionando o deslocamento do robô como um todo.

[0018] Dessa forma, os módulos do robô e suas conexões mecânicas de interconexão devem ser projetados (material de fabricação e dimensionamento estrutural) para resistirem à diferentes tipos de tensões provenientes do esforço de tração gerado pela unidade motriz do módulo trator. Com relação aos materiais que podem ser utilizados nos módulos e suas conexões mecânicas, citam-se as ligas de aço inoxidável (material com alta resistência mecânica) e as ligas de alumínio (material com peso reduzido). Em consequência a esse fator de projeto, ocorre o aumento de material utilizado na fabricação da estrutura do módulo, causando o aumento do peso como também a diminuição do espaço interno útil do mesmo.

[0019] Da mesma forma, as conexões mecânicas de interconexão entre módulos, o cabeamento entre os módulos e o cabo umbilical também sofrem os efeitos das cargas axiais e radiais, o que pode ocasionar o rompimento dos mesmos. Essa condição gera, por exemplo, impacto em custos e na disponibilidade do sistema, pois se faz necessário o aumento do número de inspeções e manutenções preventivas ou corretivas de modo a tentar mitigar ou solucionar possíveis rompimentos, que podem provocar a parada total do sistema de produção.

[0020] Adicionalmente, o cabo umbilical e os módulos também sofrem os efeitos ocasionados pelo atrito do contato com a parede interna da linha tubular, assim como o atrito com o fluido de trabalho dessa, gerando dificuldades no deslocamento do robô. Com relação ao fluido de trabalho da linha, essa dificuldade pode ser ocasionada devido às características de diferença de pressão e viscosidade de cada fluido, em que o sistema deve ser capaz de vencer maiores diferenças de pressão e/ou maiores viscosidades. Com relação à linha tubular em si, ocorre o contato direto com a parede interna, que pode ter características de rugosidade ou obstruções ao longo da linha. Cabe ressaltar, que o contato físico direto dos componentes do equipamento modular de intervenção interna com a linha tubular também pode ocasionar o desgaste abrasivo desses.

[0021] Ainda é possível elucidar, que o equipamento modular de intervenção interna como um todo é exposto e interage diretamente com diversos tipos de fluidos, que podem apresentar características corrosivas ou propriedades danosas aos seus componentes. Portanto, os esforços de um projeto de um equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares também devem ser orientados para conceber um equipamento resistente à ambientes classificados e altamente corrosivos.

[0022] De modo a viabilizar operações realizadas por equipamentos modulares de intervenção no interior de linhas tubulares, de maneira mais eficiente e vantajosa, combinando ganhos obtidos por melhorias na performance de deslocamento do equipamento modular de intervenção interna ao longo da linha tubular, evitando a oneração de seus componentes, tais como os módulos que o compõem, as interconexões mecânicas, o cabeamento de conexão entre módulos e o cabo umbilical, se faz necessário suprimir as interconexões mecânicas e a subsequente utilização de um sistema que proveja melhorias com relação ao atrito e a carga de tração inerentes ao processo de deslocamento de um equipamento modular de intervenção interna em uma linha tubular. [0023] Alguns documentos do estado da técnica são direcionados aos problemas citado acima, os quais serão apresentados a seguir.

[0024] O documento US 6450104 BI descreve um robô modular configurado para locomoção em espaços confinados, como tubulações com diferentes configurações. Os módulos são interconectados por acoplamentos flexíveis de material plástico em forma de tubo e dispositivos de transferência de tração do tipo atuador linear, esses sendo conectados às hastes que têm em sua extremidade placas de pressão, que permitem aderência à parede interna do tubo. Os módulos possuem ainda amortecedores que mantém o alinhamento e permitem o deslocamento angular do robô.

[0025] O documento US 6672222 B2, descreve um robô composto por dois módulos interconectados por meio de junta flexível ou rotativa, que conecta o eixo do sistema de pistão hidráulico em cada módulo. O umbilical é conectado ao módulo traseiro por interface de acoplamento. O documento, por sua vez, propõe uma capa aplicada à junta, que consiste de uma mola helicoidal envolvida por um elemento protetor fabricado de material com propriedades mecânicas, térmicas e químicas favoráveis às mudanças cíclicas entre os dois módulos, capaz de mantê-los alinhados e servindo de proteção para ajunta e os tubos hidráulicos que alimentam os dois módulos.

[0026] No entanto, observa-se que todos os equipamentos para intervenção interna em linhas tubulares do estado da técnica aqui descritos apresentam conexões mecânicas entre os módulos e interface mecânica entre um módulo e o cabo umbilical. Adicionalmente, observa-se que não há um sistema de revestimento dos equipamentos para intervenção interna em linhas tubulares.

[0027] Como será mais bem detalhado a seguir, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descrito de forma prática, eficiente e vantajosa. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0028] O objetivo da presente invenção é o de prover um sistema de revestimento utilizado para integração de um equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares, eliminando a necessidade de utilização de conexões e interfaces mecânicas, promovendo flexibilidade no deslocamento em linhas tubulares com características variadas de diâmetro e curvatura, proteção contra desgastes por atrito e abrasão e absorção dos esforços de tração.

[0029] De forma a alcançar o objetivo acima descrito, a presente invenção provê um sistema de revestimento para integração de equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares, em que o equipamento compreende uma pluralidade de módulos, o sistema de revestimento compreendendo uma manga envolvendo, de maneira integrada, pelo menos um módulo da pluralidade de módulos e pelo menos uma porção de pelo menos um componente anterior ou posterior ao dito pelo menos um módulo. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0030] A descrição detalhada apresentada na seção seguinte faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.

[0031] A figura 1 ilustra uma seção do sistema de revestimento para integração aplicado em um equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção.

[0032] A figura 2 ilustra uma vista ampliada da manga do sistema de revestimento para integração, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção.

[0033] A figura 3 ilustra o sistema de revestimento para integração aplicado em um equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares e em parte do cabo umbilical, de acordo com outra concretização preferencial da presente invenção. [0034] A figura 4 ilustra uma vista em corte de seção da figura 3.

[0035] A figura 5 ilustra o sistema de revestimento para integração em que a manga é uma extensão do revestimento do cabo umbilical, de acordo com outra concretização preferencial da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0036] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de configurações e concretizações preferenciais da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essas configurações e concretizações particulares.

[0037] A figura 1 apresenta uma seção de uma concretização preferencial de um sistema de revestimento para integração 4a de equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares da presente invenção. O equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares compreende uma pluralidade de módulos 2 e pelo menos um elemento de comunicação 6 conectado entre dois módulos 2 da pluralidade de módulos 2. O sistema de revestimento para integração 4a da figura 2 compreende uma manga 1 envolvendo, de maneira integrada, pelo menos um módulo 2 e pelo menos uma porção de pelo menos um componente anterior ou posterior ao dito pelo menos um módulo 2. O componente anterior é um cabo umbilical 3 ou um módulo 2 e o componente posterior é um módulo 2 ou um módulo trator 2a, como será melhor detalhado na descrição da figura 3.

[0038] O sistema 4a da figura 1 compreende ainda pelo menos um elemento de fixação 5 aplicado à superfície externa da manga 1, na posição em que cada um dos módulos 2 se localiza. O sistema de revestimento para integração 4a provê a integração mecânica dos módulos 2 através da manga 1 que envolve, de forma integrada, os módulos 2 e seus respectivos elementos de comunicação 6. Dessa forma, suprime-se a utilização de conexões mecânicas convencionais utilizadas entre os módulos 2, como por exemplo junta universal, cruzeta, eixo flexível, rótulas ou cabos. [0039] Complementarmente, o elemento de fixação 5 do sistema de revestimento para integração da presente invenção garante o posicionamento e fixação dos módulos 2 no interior da manga 1, evitando que ocorra deslocamento relativo entre os módulos 2, e entre esses e a manga 1. Essa última condição poderia gerar um aumento de carga nos elementos de comunicação 6, que se localizam entre os módulos 2. O elemento de fixação 5 pode ser constituído de um material do tipo termo contrátil, elastomérico ou termoplástico.

[0040] E importante notar que pelo menos um dos módulos 2, dependendo de sua aplicação, pode não necessitar de comunicação com outro (s) módulo (s), não sendo utilizado um elemento de comunicação 6.

[0041] A figura 2 ilustra uma vista ampliada da configuração de manga 1 do sistema de revestimento para integração da presente invenção.

[0042] Como também pode ser observado na figura 2, a manga 1 apresenta a forma de uma malha única, que pode ser uma malha única tramada de fios ou fibras. Preferencialmente, o material de fabricação da malha que constitui a manga 1 pode ser polímero, metal ou cerâmica.

[0043] Mais particularmente, o material de fabricação da malha da manga 1 pode ser o polímero aramida ou a fibra de boro. A aramida é uma fibra sintética que possui alta resistência térmica e mecânica. A fibra de boro também possui alta resistência mecânica. Adicionada à essas características, que são fundamentais para o sistema da presente invenção, os materiais polímero aramida e a fibra de boro apresentam a característica de baixo peso específico.

[0044] No entanto, o material a ser utilizado na fabricação da malha da manga 1 do sistema de revestimento para integração da presente invenção pode ser determinado em função das condições do meio em que o equipamento modular de intervenção interna é configurado para operar. Ressalta-se que o material construtivo da malha da manga 1 não representa um fator limitante do escopo do sistema de revestimento para integração da presente invenção.

[0045] A figura 3 apresenta uma segunda concretização preferencial do sistema de revestimento para integração 4b da presente invenção, em que pelo menos um módulo da pluralidade de módulos 2 é um módulo trator 2a. Nessa concretização, o equipamento modular compreende ainda um cabo umbilical 3. O cabo umbilical 3 é conectado a um módulo 2 localizado na extremidade traseira do equipamento. O módulo trator 2a é localizado na extremidade frontal do equipamento, conectado a um módulo 2 através de um elemento de comunicação 6.

[0046] No sistema de revestimento para integração 4b da figura 3, a manga 1 envolve, de maneira integrada, dois módulos 2 e o elemento de comunicação 6 conectado entre esses, e o elemento de comunicação 6 conectado entre o módulo 2 e o módulo trator 2a. Uma extremidade da manga envolve uma porção do módulo trator 2a. A outra extremidade da manga 1 envolve uma porção do cabo umbilical 3, que é conectado ao módulo 2 da extremidade traseira do equipamento.

[0047] O sistema de revestimento para integração 4b da figura 3 permite que os módulos 2 e seus respectivos elementos de comunicação 6 sejam integrados, de maneira segura, dentro da manga 1, eliminando a necessidade de utilização de conexões mecânicas entre os módulos 2 e entre um módulo 2 e o módulo trator 2a. Nessa configuração, também não é necessária a utilização de uma interface mecânica para conexão do cabo umbilical 3 com um módulo 2 do equipamento modular de intervenção interna. Nessa situação, o esforço de tração que seria transferido para o cabo umbilical 3, quando tracionado pelo módulo trator 2a, é transmitido através da manga 1 evitando a oneração dos módulos 2 e de seus respectivos elementos de comunicação 6. Da mesma forma, quando o cabo umbilical 3 está em processo de recolhimento, a manga 1 transmite o esforço de tração gerado pelo módulo trator 2a.

[0048] A figura 4 apresenta uma vista em corte de seção do equipamento modular de intervenção interna com o sistema de revestimento para integração 4b aplicado, como apresentado na figura 3, em que é possível observar a intercomunicação entre os módulos 2, e entre o módulo 2 e o módulo trator 2a, através de seus respectivos elementos de comunicação 6. Ainda, é possível observar o cabo umbilical 3 inserido no módulo 2 da extremidade traseira do equipamento.

[0049] A figura 5 apresenta uma terceira concretização preferencial do sistema de revestimento para integração 4c da presente invenção, em que a manga 1 é construída como uma extensão de um revestimento do cabo umbilical 3, e aplicada, de forma integrada, ao equipamento modular de intervenção interna.

[0050] De modo inovador, o sistema da presente invenção possibilita que sejam eliminadas as conexões mecânicas entre módulos e interface mecânica entre um módulo e o cabo umbilical de um equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares, tal como um robô. O sistema de revestimento para integração da presente invenção garante a integração mecânica de todo o equipamento modular de intervenção interna, viabilizando que sua operação no interior de linhas tubulares seja realizada de maneira mais segura, eficiente e vantajosa.

[0051] Com relação aos ganhos e melhorias obtidos pelo efeito técnico alcançado pela presente invenção, de eliminar conexões e interfaces mecânicas e integrar todos os componentes do equipamento modular de intervenção interna, podemos enumerar algumas vantagens técnicas, tais como: a redução do peso total do equipamento modular de intervenção interna; diminuição de manutenções preventivas/corretivas do equipamento modular de intervenção interna; aumento da segurança na operação de intervenção interna em linhas tubulares; simplificação do projeto da estrutura dos componentes; redução da força de tração exigida pela unidade motriz do equipamento, em decorrência da diminuição do peso dos componentes e da eliminação de conexões e interfaces mecânicas; maior flexibilidade de deslocamento por curvaturas da linha tubular; proteção contra abrasão, atrito e corrosão; transferência do esforço de tração para a malha do sistema de revestimento da presente invenção, eliminando a oneração dos componentes do equipamento; diminuição dos riscos de rompimento de cabos de interconexão entre componentes e de rompimento do cabo umbilical, entre outros.

[0052] E importante ressaltar, que o sistema de revestimento para integração de equipamento modular de intervenção interna em linhas tubulares da presente invenção é dimensionado em função das diversas características do meio de operação do equipamento modular de intervenção interna, assim como das próprias características técnicas desse. Ademais, o sistema de revestimento para integração da presente invenção pode ser utilizado em qualquer equipamento que seja transportado no interior de linhas tubulares, em qualquer equipamento que seus elementos constituintes possam ser envolvidos no sistema de revestimento da presente invenção. Assim, as dimensões e materiais dos elementos do sistema da presente invenção não representam um fator limitante do escopo da mesma.

[0053] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações e concretizações particulares acima descritas.