Viti a ricircolo di sfere rullate a freddo, al lavoro nell’estrazione dell’oro nero

2 gennaio 2019
oro nero

Il petrolio è l’oro nero nascosto sotto la superficie terrestre

 

Per raggiungere questa preziosa risorsa occorrono tecnologie estrattive di nuova concezione. Il combustibile fossile, quando arriva a noi sotto forma dei ben noti prodotti finali che utilizziamo quotidianamente, non solo si porta dietro una storia che risale a milioni di anni fa, ma ha anche percorso molta strada. Da sei decenni, l’attività principale di Eichenberger Gewinde AG consiste nella progettazione e nella produzione di azionamenti a vite altamente precisi e sapientemente progettati. L’azienda sfrutta la sua vasta esperienza e il suo know-how tecnico per fornire assistenza ai propri partner nel loro processo di innovazione. Gli elementi funzionali dinamici e meccanici sono altamente adattabili e ciò significa che possono contribuire in modo significativo al successo della progettazione delle tecnologie di azionamento. Lo specialista svizzero di viti filettate ne è consapevole e si avvale di questo potenziale.
 


Perforazione offshore

Nel settore della produzione di petrolio e gas, la perforazione offshore indica l’estrazione dal fondale marino. Nella perforazione offshore, la sensibile tecnologia estrattiva dovrà confrontarsi con condizioni climatiche avverse. Per praticare un pozzo di trivellazione, la roccia solida deve essere frantumata, con potenza, precisione ed efficienza. Al giorno d’oggi vengono utilizzati sistemi di perforazione altamente intelligenti, in grado di raggiungere o perforare in modo indipendente i depositi di petrolio e gas. Ciò che è notevole non è solo il funzionamento delle perforatrici, ma anche le condizioni estreme in cui esse operano. In profondità sotto la superficie terrestre, le temperature diventano spesso calde come il forno che usiamo a casa per cuocere una pizza. A questo si aggiungono pressioni statiche che vanno da 500 a 1000 bar (la pressione dei pneumatici dell’auto è di solito di soli 2 bar), urti violenti e vibrazioni e un ambiente aggressivo che contiene fanghi di perforazione, detriti frastagliati ecc. La tecnologia di perforazione direzionale consente di scavare con diverse angolazioni. Utilizzando sistemi estremamente complessi, è possibile controllare la direzione della perforazione e cambiarla in una qualsiasi altra direzione. Ad esempio, se un giacimento di petrolio è ubicato sotto una città o sotto una riserva naturale è impossibile erigervi sopra un impianto di perforazione. In questi casi, occorre installare l’impianto ad alcuni chilometri di distanza e, lavorando da lì, perforare orizzontalmente e verticalmente per raggiungere l’obiettivo.


Robustezza, coppia elevata e rotazione lenta

I tipi di dispositivi utilizzati nella moderna tecnologia di perforazione non esistono in nessun altro luogo tranne forse nel settore aerospaziale. I “comuni” fori sono spesso lunghi diversi chilometri. A dispetto delle condizioni estremamente difficili, l’albero di perforazione altamente complesso deve funzionare in modo impeccabile. Non solo deve perforare con rapidità ed efficienza, ma deve anche essere estremamente affidabile. Se un gruppo di perforazione si inceppa, ciò si traduce in costi enormi. Come parte del sistema di sterzo, una robusta vite a ricircolo di sfere (Ball-Screw Drive, BSD) denominata Carry svolge l’impegnativo compito di guidare i bracci di perforazione. Se la rotazione è lenta, la coppia deve essere elevata. Il sistema BSD fabbricato a Burg (Svizzera) gestisce le impegnative operazioni di perforazione verticali e orizzontali, operando con velocità e grande precisione. L’estrazione di petrolio e gas è un’operazione molto faticosa per i componenti meccanici. L’elevata capacità di carico meccanico della vite Carry, i suoi elevati rapporti di trasmissione e il suo trasferimento di energia altamente efficiente e a bassa dissipazione entrano davvero in gioco.

Carry trasporta un pieno di potenza

Le specifiche caratteristiche per il funzionamento dello sterzo dell’unità di perforazione richiedevano prestazioni estremamente esigenti in termini di carichi statici e dinamici, velocità di rotazione, coppia, dimensioni e geometria perimetrale. La sfida è stata quella di trovare la perfetta vite a ricircolo di sfere e di adattare la forma del dado alle specifiche esigenze. Grazie al suo rapporto di efficienza superiore a 0,9 e all’efficienza energetica associata, Carry offre la soluzione perfetta. Il canale tubolare di ritorno delle sfere, realizzato in acciaio resistente al calore, costituisce una delle caratteristiche chiave che hanno portato alla decisione di utilizzare la vite Carry. Un processo sofisticato viene utilizzato per piegare e modellare il tubo di ritorno delle sfere prima di essere integrato nel dado. Il tubo di ritorno aumenta la robustezza e la capacità di carico di Carry. La soluzione ottimale per la lubrificazione in condizioni di temperatura e pressione elevate è stata trovata grazie alla collaborazione con un produttore di grasso.

Lo speciale lubrificante si è dimostrato all’altezza della situazione. Calore, freddo, corrosione, polvere, prodotti chimici e acqua salata non hanno alcun effetto su di esso.


L
a formatura a freddo stabilisce le condizioni ideali

Cosa rende Carry così resistente e il componente ideale per la sua funzione nell’applicazione pratica? La rullatura del filetto garantisce geometrie molto precise e un’elevata qualità superficiale. I comuni metodi di lavorazione dei filetti come fresatura, tornitura o tourbillon, agiscono eliminando parte del materiale solido. Questi metodi hanno lo svantaggio di tagliare le fibre longitudinali dell’acciaio. Al contrario, la rullatura del filetto, lavorando le fibre senza scheggiare il metallo, non le taglia ma le piega solamente. A seconda del materiale, ciò si traduce in un aumento della rigidità dal 30 al 50%. Anche la superficie del profilo ne viene rinforzata. Una superficie liscia ben rullata offre poche possibilità di contaminazione. Ciò è fondamentale per ottenere una lunga durata. Inoltre, la rullatura produce anche valori di rugosità molto buoni (~ Rz 1.0) ai bordi del filetto e nel raggio di base, ottenendo una sensibile riduzione della vulnerabilità alle ammaccature.

Una costante ricerca dell’eccellenza nelle prestazioni

Con anni di esperienza nella tempra ad induzione direttamente nei propri stabilimenti, Eichenberger, specialista nella rullatura di filetti, ha acquisito un notevole know-how anche in questo settore. Mentre le officine di tempra si dedicano esclusivamente alla tempra dell’acciaio, Eichenberger cerca di ottenere la migliore combinazione possibile di durezza e precisione. Anche se questo può sembrare facile, è possibile solo con un team che lavora molto a stretto contatto. La vicinanza al cliente e la comprensione delle sue esigenze sono requisiti fondamentali. Grazie al parco macchine avanzato di Eichenberger, dotato dei metodi di produzione più moderni, e al raggruppamento sotto un unico tetto di sviluppo, produzione e garanzia della qualità di Eichenberger, i prototipi possono essere realizzati in modo estremamente rapido. La strada è quindi spianata per la fase successiva: la maturità della produzione. Quando l’inventore del prodotto è anche il suo produttore più economico, ciò può rappresentare una ricetta per il successo.

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