OtimizaÃÃo de Risers de materiais compÃsitos

• Autor(a) principal: Rafael Fernandes da Silva
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC
• Texto Completo: http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=14842
• topic: Materiais compÃsitos; Offshore; Algoritmos genÃticos; Composite materials; Optimization; Composite risers; Genetic algorithms; ESTRUTURAS

Materiais compÃsitos reforÃados por fibras tÃm sido cada vez mais empregados devido a suas altas relaÃÃes rigidez/peso e resistÃncia/peso, alÃm de outras vantagens, como alta resistÃncia à corrosÃo, bom isolamento tÃrmico, excelente amortecimento e resistÃncia à fadiga. Por isso, estes materiais tÃm sido aplicados na fabricaÃÃo de tubos para o transporte de fluidos em diversas indÃstrias, como por exemplo, a petroquÃmica. A exploraÃÃo e produÃÃo de petrÃleo e gÃs em Ãguas profundas tornam necessÃrio o uso de plataformas flutuantes conectadas ao poÃo por dutos (flowlines) e risers, que quando feitos de aÃo, se tornam menos atrativos devido ao seu elevado peso. Nessas condiÃÃes, requerem-se mecanismos capazes de suportar as altas tensÃes desenvolvidas no topo, sendo que tais mecanismos sà podem ser acomodados por plataformas maiores e mais caras. AlÃm disso, torna-se necessÃrio tambÃm o uso de mais flutuadores visando suportar o peso total do sistema, encarecendo tambÃm o projeto. Diante de tais fatos, tem-se estudado a viabilidade do emprego de risers de materiais compÃsitos na exploraÃÃo em Ãguas ultra-profundas. Devido ao grande nÃmero de parÃmetros envolvidos, tais como o nÃmero de camadas e o material, a espessura e o Ãngulo de orientaÃÃo das fibras de cada camada, o projeto de estruturas de compÃsitos laminados à mais complexo que o de aÃo. No caso dos risers, acrescentam-se ainda as vÃrias condiÃÃes de carregamento e ambientais que tornam o processo de projeto tradicional de tentativa e erro inadequado. Uma soluÃÃo apenas satisfatÃria nÃo explora, em geral, o potencial que os compÃsitos apresentam de se adaptarem Ãs solicitaÃÃes da forma mais eficiente possÃvel. Esse trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia e ferramentas computacionais para o prÃ-dimensionamento de risers de material compÃsito via tÃcnicas de otimizaÃÃo. SÃo consideradas como vÃriaveis de projeto as espessuras, as orientaÃÃes das fibras e os materiais de cada lÃmina. Peso, custo e um fator de seguranÃa sÃo adotados como funÃÃo objetivo. RestriÃÃes de resistencia, estabilidade e fabricaÃÃo avaliadas. O riser à anÃlisado usando um modelo de catenÃria inextensÃvel. Um Algoritmo GenÃtico com operadores especÃficos para estruturas laminadas à empregado.