Introdução

As operações offshore de exploração e produção de petróleo necessitam de transporte por meio de aeronaves de asa rotativa. A fase mais crítica da operação destas aeronaves é o pouso sobre as embarcações offshore. Para esse tipo de operação, quando o helideque é situado na popa, próximo da saída de ar aquecido dos motores de propulsão da embarcação, a sustentação é reduzida.

No caso de plataformas de produção do tipo FPSO (Floating Production Storage and Offloading), as estruturas existentes no deck (topside) são compostas por módulos diversos, como compressores, bombas, geradores, entre outros equipamentos necessários ao processo. As saídas de ar forçado dos equipamentos próximos ao heliporto são fontes de turbulência que podem causar impactos na operação das aeronaves.

A operação de pouso nas plataformas envolve algumas etapas, como um sobrevoo para a identificação e confirmação visual da plataforma de destino, para posterior ingresso no final do pouso. Neste trajeto, o piloto ajusta a aeronave para as condições de turbulência existentes, porém, as condições junto ao helideque podem ser distintas, o que requer um estudo específico, conforme exigência NORMAM-223/DPC.

O presente artigo apresenta um estudo do ambiente eólico em um helideque utilizando CFD (Computational Fluid Dynamics), considerando a saída de gases de uma chaminé e a sua influência na sustentação de uma aeronave Agusta Westland AW189. A partir do campo de vetores de velocidade calculados nas simulações, os pilotos de helicóptero possuem uma informação valiosa das condições, auxiliando na orientação para as operações de aproximação e pouso.

Modelo de estudo

Neste exemplo específico, a chaminé de exaustão dos motores da embarcação é localizada próximo ao helideque. Apesar de não ser recomendado o posicionamento de exaustão de gases próximos ao helideque, essa situação ainda é encontrada em embarcações de exploração offshore.

Além da descarga de gases, outro aspecto importante é a interferência das estruturas existentes no deque da embarcação no escoamento que atinge o helideque. O vento relativo é sujeito ao efeito da rugosidade dessas estruturas, formando vórtices que podem significar turbulência para os helicópteros. No presente estudo foi considerado a interferência da torre da embarcação.

O modelo CFD representativo da operação de pouso, considerando a embarcação offshore com helideque na popa, foi construído de modo a representar o campo de escoamento envolvendo, inclusive, a influência do casco.

Para a elaboração de um modelo viável, do ponto de vista computacional, foram definidos diversos graus de refinamento para a malha de volumes finitos.

O escoamento no helideque é influenciado por diversas condições, como a vazão e a temperatura dos gases de saída da chaminé, a velocidade relativa da embarcação e a altura do helicóptero em relação à embarcação offshore. O estudo deve ser realizado para uma variação no ângulo do vento de modo a determinar as condições típicas a serem enfrentadas durante as operações de pouso.

Para determinadas condições de vento relativo e vazão dos gases na chaminé, ocorre uma forte influência na região do helideque. O aspecto típico de escoamento na região do helideque para vento relativo de proa pode ser observado na figura abaixo.

A partir dos resultados, nota-se uma corrente de ar descendente sobre o helideque, com a formação de dois vórtices a bombordo e boreste.

A existência do helicóptero gerando sustentação sobre o helideque tem um efeito significativo no escoamento do ar na popa da embarcação. De modo a estudar a influência do helicóptero, foi simulada uma condição em regime permanente de voo pairado sobre o helideque.

O escoamento proveniente da exaustão dos gases é alterado pelo rotor principal do helicóptero, que tem efeito de sucção e resulta em perda de sustentação. Outro efeito está relacionado à perda de eficiência do motor por meio da aspiração de ar aquecido com menor densidade. Para evitar ou minimizar o impacto destes efeitos na operação de pouso, podem ser instalados defletores para elevar a altura da chaminé.

Uma maior vazão ou velocidade de saída dos gases na chaminé também tem o mesmo efeito, pois aumenta a inércia do escoamento da exaustão. Entretanto, a perda de carga na exaustão aumenta nessas condições, o que pode ter impacto na operação das máquinas.

Considerações finais

A partir das análises de escoamento na região do helideque, os pilotos têm condições de visualizar as condições típicas, permitindo melhor planejamento da aproximação final para pouso e garantindo maior segurança nas operações.

A influência da exaustão dos gases na sustentação das aeronaves é significativa, e deve ser evitada distanciando os dutos de exaustão da região do helideque.

A perda de controle ou trajetória é responsável por cerca de 15% das ocorrências com aeronaves offshore. Compreendendo os parâmetros de turbulência encontrados em cada operação específica por meio do estudo via CFD, novos acidentes podem ser evitados.

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