[pt] DINÂMICA E CONTROLE DE STICK-SLIP E VIBRAÇÕES TORCIONAIS EM SISTEMAS ACIONADOS POR EIXOS FLEXÍVEIS APLICADOS A COLUNAS DE PERFURAÇÃO

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: GUILHERME RODRIGUES SAMPAIO DE PAULA
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] PERFURACAO; [pt] DINAMICA NAO LINEAR; [pt] STICK-SLIP; [pt] SISTEMA EMBARCADO; [pt] CONTROLE ADAPTATIVO; [pt] VIBRACAO TORCIONAL; [en] DRILLING; [en] NONLINEAR DYNAMICS; [en] STICK-SLIP PHENOMENON; [en] EMBEDDED SYSTEM; [en] CONTROL ADAPTATIVE; [en] TORSIONAL VIBRATION
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=31846&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=31846&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.31846

[pt] Sistemas rotativos atuados através de um eixo flexível apresentam um grande desafio para estratégias de controle, uma vez que o atuador não está conectado diretamente ao sistema principal, causando efeitos de propagação de ondas e acúmulos e dissipações de energia no eixo. Este trabalho apresenta um estudo sobre uma das mais notórias aplicações deste problema, sistemas de perfuração de petróleo. Habitualmente, o sistema de perfuração é composto por um motor de topo conectado à broca através de milhares de metros de tubos de aço que transmitem o toque. Diversos tipos de vibrações podem ser observadas: Axiais, de flexão e torcionais, estas últimas ligadas ao fenomeno stick-slip. Para um completo conhecimento do problema, é necessário conhecer cada uma delas. Esta tese trata especificamente das vibrações torsionais através de uma análise com dois diferentes modelos, um primeiro mais simples de fois graus de liberdade (inércia, mola torcional, amortecedor), e um segundo mais completo discretizado em 20 graus de liberdade capaz de considerar a masssa do eixo e efeitos de propagação de ondas mecânicas no eixo. Este trabalho inclui aidna a construção de uma bancada em escala reduzida para observar os fenômenos associados as vibraçoes torcionais. São apresentados ainda estudos numéricos e experimentais de técnicas de controle de minimizar os efeitos do atrito na dinâmica torcional do sistema. Duas estrututas de controle são estudadas nesta tese a fim de reduzir vibrações torcionais em colunas de perfuração. A primeira é um controle simples, de malha aberta, baseado no comportamento do sistema. A segunda é o controle adaptativo L1, que faz uso de um modelo de refeência do sistema em sua estrutura.