Mecânica global tridimensional de linhas submersas.

• Autor(a) principal: Santos, Melquisedec Francisco dos
• Data de Publicação: 2003
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-26072024-142159/
• topic: Cabos flexíveis; Estruturas offshore; Flexible cables; Offshore structures; Petróleo (Exploração); Petroleum (Exploration)

Cabos umbilicais e tubos de produção são elementos fundamentais na exploração de petróleo no mar. Os cabos umbilicais têm a função de prover sinais de controle, elétricos e/ou hidráulicos, aos sistemas de válvulas submersos. Os tubos de produção, que podem ser flexíveis ou rígidos (Steel Catenary Riser), são utilizados no transporte de óleo, gás ou mesmo água doce. A fim de verificar a resposta estrutural global de uma linha submersa são realizados dois tipos de análises mecânicas: a estática e a dinâmica. A análise estática consiste na determinação da configuração de equilíbrio estática da linha, ou seja, sua geometria e a variação de tensão ao longo de seu comprimento. A resposta dinâmica consiste na determinação de movimentos da linha e variações de tensões dele decorrentes, sendo que isto depende fundamentalmente da ação da onda na linha e do movimento imposto pela unidade flutuante. A análise dinâmica pode ser realizada no domínio do tempo ou no domínio da freqüência. Nas fases iniciais do projeto há um grande número de situações a serem simuladas, devido as várias condições ambientais que devem ser analisadas. O tempo computacional dispendido para a análise estática é pequeno, da ordem de segundos. Quanto a análise dinâmica, caso esta seja realizada no domínio do tempo, observa-se um elevado tempo computacional dispendido, da ordem de horas. Dessa forma, é patente a necessidade do desenvolvimento de ferramentas numéricas que permitam a realização de análises dinâmicas em um tempo computacional pequeno, da ordem de minutos. Isso permitiria ao projetista de linhas submersas a simulação de um grande número de casos e com isso, selecionar alguns poucos para serem simulados no domínio do tempo, onde todas as não-linearidades são consideradas. ) O escopo deste trabalho é o desenvolvimento de modelos estáticos e dinâmicos, simplificados, porém elaborados, lineares. O modelo dinâmico é resolvido no domínio da freqüência, permitindo ao projetista de linhas submersas realizar a análise dinâmica em um baixo tempo computacional. Uma importância maior é dada ao modelo do contato existente entre a linha e o solo marítimo. Este modelo foi desenvolvido baseado na lei de atrito de Coulomb. A correção dos valores da curvatura via técnica de camada limite, nas regiões onde esta é relevante (regiões do ponto de touchdown e do topo) também é um dos objetivos deste trabalho. Entretanto, após o desenvolvimento de vários modelos de correção da curvatura via técnica de camada limite, não foi possível obter uma convergência de valores. Entretanto, conhecer as limitações de um determinado modelo também pode ser importante para o desenvolvimento de trabalhos futuros nessa área.