O ouro negro e motores radicais.

O petróleo é o ouro negro da Terra — e para chegar a este tesouro são necessárias tecnologias modernas e inovadoras de bombeamento de gás natural e petróleo.

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Poucos carros andam sem combustível e muitos aquecimentos não funcionariam sem petróleo. Em suma: cerca de 85% do consumo de energia mundial é de origem fóssil: petróleo, gás e carvão. Contudo, para chegar a este recurso valioso da nossa Terra é preciso perfurar cada vez mais fundo, o que não é tarefa fácil. A técnica de sondagem profunda (chamada “Downhole Drilling” no contexto da exploração de petróleo e gás) permite o bombeamento de petróleo e gás natural a mais de 2500m. Acoplada com a técnica de perfuração direcional (o direcionamento dinâmico de uma broca de profundidade) permite explorar jazidos até agora inalcançáveis, atualmente a cerca de 5000 metros de profundidades de perfuração e comprimentos de até 11 000 metros. 

O petróleo, fonte de energia não renovável, é incontornável na vida moderna. Por isso o ouro negro é extraído das entranhas da Terra em tantas regiões do mundo. Nos EUA, Rússia, Inglaterra, China e no Médio Oriente, entre outros países, há várias instalações de extração, quer na terra quer no mar, que extraem diariamente muitos milhares de barris de petróleo ou gás natural. O furo mais profundo em exploração é atualmente (fevereiro de 2008) 11 680 m (fonte: Wikipedia). Teve início em 2007 na sequência do acesso ao campo petrolífero Chayuo frente à costa norte de Sacalina (Rússia). Este campo petrolífero encontra-se a cerca de 2500 m de profundidade, no entanto está a vários quilómetros da costa. O acesso foi conseguido por perfuração direcional a partir de terra. 

A lama funciona como propulsor

Todas as perfurações têm algo em comum: As exigências ao material utilizado são muito elevadas. Principalmente as cabeças de broca têm de aguentar condições extremas. A estas profundidades as condições de temperatura e pressão em conjunção com as vibrações oriundas da perfuração tornam a operação de acionamentos elétricos um verdadeiro desafio. Pois as condições a vários quilómetros abaixo da superfície da Terra são tudo menos amistosas para com a tecnologia. Há que usar materiais robustos nestas temperaturas que vão até aos 200 ºC, que operem e se mantenham 100 por cento fiáveis. 

O EC22 HD (Heavy Duty) da maxon preenche todos os requisitos nestas condições ambientais extremas. Desenvolvido para as solicitações extraordinariamente elevadas da sondagem profunda, o motor comutado eletronicamente resiste nas condições difíceis em que motores "normais" falhariam. O desenvolvimento constante da eletrónica e dos motores permite hoje em dia um melhor controlo e comando de muitas funções durante todo o processo de perfuração. Por exemplo, a turbina na broca é acionada pelo fluxo de lama. Os motores convertem-se em geradores por via dum engate magnético e fornecem a energia elétrica para várias funções de acionamento. Graças a este sistema autónomo não há necessidade de baterias de lítio, caras e poluentes. 

Graças ao EC22 HD pode-se determinar e alinhar dinamicamente a posição da cabeça da broca (MWD/Measurement While Drilling). Esta medida é feita usando acelerómetros, inclinómetros e outros instrumentos para determinação precisa da posição da cabeça de perfuração. Mas como é que os valores medidos chegam à superfície? A tecnologia MWD transforma a informação em impulsos que são passados à plataforma de perfuração. Este sistema é acionado por eletroímanes ou motores HD. Em diversas ferramentas de perfuração profunda, válvulas hidráulicas ou portas são ativados por acionamentos eletromecânicos. 

Para o EC 22 HD existe também o redutor adequado: o GP 22 HD. Muitas aplicações, especialmente em furos de profundidade, precisam de um redutor robusto para preencher com precisão as exigências definidas. A maioria das aplicações subterrâneas exigem elevado binário para tempos de operação geralmente muito curtos (acionamento de válvulas, movimentação de portas). Uma característica especial do redutor são os orifícios integrados, necessários para a passagem sem entraves do petróleo. Pois o redutor pode, tal como o motor, funcionar em óleo. As diferentes variantes do EC22 são otimizadas para a operação em ar ou em óleo (imersos em óleo hidráulico). 

Os motores são fabricados sem cola e sem sistemas mecânicos de comutação. Assim, o motor pode suportar temperaturas extremas e possui um rendimento estável, mesmo em alto vácuo. As potências típicas dependem do meio ambiente, sendo 80 W em ar e, devido à melhor dissipação de calor, 240 W em óleo. Os motores são concebidos para temperaturas ambientais de mais de 200 ºC e pressões atmosféricas até 1700 bar. Se os motores forem arrefecidos a óleo, podem aguentar temperaturas até +240 ºC. Outros requisitos aos motores de 22 milímetros de diâmetro são capacidade de resistência a vibrações até 25 Grms ou contra impactos e choques até 100 vezes a aceleração da gravidade (100 G). A título de comparação, os carros de Fórmula 1 sofrem uma solicitação de 2G e os aviões de combate 13G. Uma pessoa consegue aguentar cerca de 10G, ou seja, dez vezes o seu peso. São em todo o caso valores extremos e só pilotos e astronautas conseguem aguentar tais solicitações físicas durante determinado tempo. 

Alto rendimento, também nas profundezas

Além da elevada resistência a condições ambientais extremas nas profundezas, os motores maxon possuem também um elevado rendimento. Em ar o rendimento chega aos 88 por cento e em óleo a valores acima dos 70 por cento. Com estas características o EC22 pode ser útil em muitos outros campos — tais como nas condições extremas no espaço. Com o seu avanço sem cogging, estes motores possuem propriedades de regulação excelentes e são por isso adequados para tarefas de posicionamento de alta precisão no espaço, mesmo a baixa rotação. Estes motores serão futuramente utilizados em Vénus — para onde a NASA está a preparar um voo. Lá, o motor tem de aguentar temperaturas até 480 ºC. O desenvolvimento constante dos motores de precisão para condições extremas continua.