Seasight Solutions revoluciona instalação de turbinas eólicas

O uso da energia eólica está em expansão, mas a instalação de turbinas modernas ainda representa um grande desafio para a engenharia. Os componentes são maiores, as torres atingem a altura de um edifício de 30 a 45 andares, e as condições climáticas continuam a limitar significativamente a construção. Além disso, os sistemas tradicionais de cabos-guia (cordas longas manuseadas por equipes posicionadas longe da base da grua) exigem grandes áreas desobstruídas, aumentam o risco para os trabalhadores em solo e atrasam a instalação em locais onde o terreno, a infraestrutura ou as normas locais limitam o espaço disponível para construção.

A Seasight Solutions, uma empresa de tecnologia dinamarquesa com sede em Hvide Sande, na costa oeste do país, atua no setor de movimentação e transporte de cargas pesadas desde 1950. À medida que os fabricantes de turbinas começaram a exigir métodos de içamento mais seguros, precisos e previsíveis, e com a proximidade dos parques eólicos a cidades, rodovias, florestas e terrenos acidentados, tornou-se impossível ignorar as limitações de sinalização dos cabos-guia. Além disso, problemas de acesso aos bairros, bloqueios de rodovias, preocupações ambientais e restrições da plataforma de apoio dificultavam a instalação das turbinas. (Plataforma de apoio é uma área de trabalho plana e reforçada, construída na base de um parque eólico. É basicamente uma plataforma de construção robusta onde fica a grua, onde os caminhões descarregam os componentes e todas as operações de içamento de carga pesada são realizadas.)

“Há cerca de seis anos, um dos maiores fabricantes de turbinas nos procurou com um desafio”, explica Lasse Jørgensen, diretor de engenharia da Seasight. “Eles tinham um protótipo de controle de carga autônomo, mas precisavam de alguém para transformá-lo em um produto real.” Foi assim que nasceu o Sistema de posicionamento autônomo." O problema de engenharia era simples, mas os desafios inerentes eram enormes: Como estabilizar uma pá ou uma nacela de grandes dimensões em condições ambientais turbulentas e imprevisíveis, manter a equipe em solo longe da zona de risco de queda, eliminar o uso de cabos-guia longos, tudo em uma área de trabalho limitada (e geralmente sujeita a regulamentações rigorosas), sem deixar de lado o aumento da eficiência e a previsibilidade da instalação? (Nacela é a "sala de máquinas" da turbina, localizada atrás do cubo do rotor, e é um dos componentes mais pesados para içar durante a instalação da turbina.)

Teste virtual de eficácia do projeto

Como resposta, a Seasight desenvolveu o APS, ou Sistema de Posicionamento Autônomo, para controle de carga baseado em propulsores que substitui completamente os cabos-guia. Em vez de depender de operadores de corda posicionados a uma distância de 9 a 30 metros, o APS controla a carga diretamente no gancho, utilizando tecnologia de propulsão integrada e software em tempo real. O projeto do sistema inclui redundância em todos os principais subsistemas, permite configurações de carga suspensa e pode ser instalado com uma interface de montagem rápida, chamada Quick Shift, que utiliza suportes de travamento rápido. Isso permite que o sistema APS seja movido, instalado ou removido em minutos, em vez de horas. Isso evita a necessidade de parafusar e desparafusar peças complicadas sempre que é preciso alternar entre içar uma nacela ou uma pá.

“Hoje, a APS substituiu os sistemas de cabos-guia tradicionais por tecnologia de propulsão, tornando as instalações de turbinas mais seguras, rápidas e muito menos dependentes de grandes áreas de trabalho”, destaca Jørgensen. “Isso revoluciona a instalação de turbinas eólicas: Um único operador consegue estabilizar cargas que antes exigiam 20 pessoas trabalhando em sincronia com os cabos-guia."

Agora como um dos carros-chefe da Seasight Solutions, o APS foi inteiramente desenvolvido dentro do SOLIDWORKS®. "Desenvolvemos todo o sistema no SOLIDWORKS, que permite testar virtualmente os conjuntos, os movimentos e as interferências antes da produção", explica Jørgensen. "Por esse motivo, nosso primeiro sistema de APS funcionou praticamente no primeiro dia."

Trabalhar com o SOLIDWORKS Design permitiu que os engenheiros conferissem folgas, simulassem cursos no sistema de inclinação e confirmassem se os pequenos componentes usinados e as grandes estruturas soldadas teriam a interação correta, sem interferências. Quando os clientes enviavam seus modelos 3D de peças de turbinas, a equipe de engenharia da Seasight podia carregá-los diretamente no SOLIDWORKS Design, visualizando exatamente como cada peça, como as pás ou a nacela, interagiria com o APS e o equipamento de elevação antes de qualquer construção ou içamento.

Esse nível de teste virtual foi fundamental. Como em qualquer dia, os ventos são imprevisíveis durante os dias de instalação, e cada componente se comporta de um jeito quando suspenso no ar. O APS precisava manter um controle preciso mesmo quando a visibilidade era reduzida ou quando rajadas de vento desestabilizavam a carga e a tirava do eixo.

Controle de dados de projeto e acessibilidade

A Seasight padronizou e gerenciou seus desenhos e dados estruturados utilizando o SOLIDWORKS PDM. Como explica Jørgensen: “Com o SOLIDWORKS PDM, podemos gerenciar todos os arquivos CAD, o que significa que desenhos 2D e 3D são centralizados em um único lugar. Isso facilita muito o gerenciamento de todos os arquivos e nos traz tranquilidade, pois precisamos fazer backup apenas em um local.”

A equipe do APS também aproveitou a alta usabilidade oferecida pelo SOLIDWORKS. “É tão simples que quase podemos entregar essa tarefa a um estagiário que nunca usou um software 3D e, em poucos dias, ele já estará desenhando e montando no SOLIDWORKS”, afirma Jørgensen.

O fluxo de trabalho digital do SOLIDWORKS simplificou o processo de desenvolvimento de produtos, reduziu a necessidade de retrabalho e de protótipos, e acelerou a inovação da Seasight à medida que a demanda por energia eólica crescia.

O APS reformulou o processo de instalação de turbinas. Com a eliminação dos cabos-guia, a Seasight removeu alguns dos riscos à segurança mais persistentes do setor, como queimaduras, lesões nas costas, deslocamento dos ombros, torções nos tornozelos e outros perigos comuns ao manusear cordas que sustentam carga. Agora, as equipes têm controle total da carga diretamente da plataforma da grua, sem a necessidade de manter trabalhadores longe da plataforma de apoio. O resultado é a redução das áreas de trabalho necessárias e a diminuição de conflitos ambientais e relacionados a licenças.

Sem cabos-guia, os planejadores de parques eólicos evitam muitos dos atrasos relacionados ao acesso à vizinhança, às restrições do terreno ou ao fechamento de rodovias. Além disso, o APS não se limita ao tamanho das plataformas de apoio, o que permite seu uso em florestas, regiões montanhosas e outros ambientes com restrições.

Ao manter a estabilidade mesmo com ventos de até 48 km/h, o APS amplia a janela operacional em condições climáticas adversas: As equipes podem operar em condições de baixa visibilidade, neve ou condições climáticas sazonais que normalmente interromperiam as operações. Isso resolve diretamente um dos principais fatores que elevam os custos na construção de usinas de energia eólica modernas. O APS também aumenta a utilização da grua principal e melhora a previsibilidade do projeto.

Esses resultados são fruto direto do rigoroso processo de engenharia da Seasight. “Com o SOLIDWORKS, conseguimos identificar quase todos os problemas antes que eles cheguem à nossa oficina. Posso dizer que é cerca de 99%”, afirma Jørgensen. “Conseguimos economizar um tempo considerável e, no final, reduzir significativamente os custos dos nossos protótipos.”

Jørgensen acredita que o projeto digital terá um papel ainda mais importante no futuro. “Com tantas máquinas e ferramentas diferentes, criar gêmeos digitais completos nem sempre foi uma tarefa fácil.” Mas, com a inteligência artificial, está se tornando muito mais viável integrar essa ferramenta ao nosso ambiente de CAD. E isso abre novas possibilidades para projetos e trabalhos.”

O APS da Seasight Solutions é um exemplo de inovação prática que afeta a indústria toda, pois protege operações de içamento, reduz o tamanho das áreas de trabalho, estima melhores cronogramas de construção e reduz o custo total de instalação. Com o SOLIDWORKS Design e o SOLIDWORKS PDM usados como base do fluxo de trabalho de engenharia, a Seasight Solutions traz precisão, controle e um novo olhar de confiança à instalação de turbinas.