Modelagem de efeitos de segunda-ordem nos movimentos de roll de plataformas tipo FPSO.

• Autor(a) principal: Matsumoto, Fábio Tadao
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-23122014-150550/
• topic: Dinâmica de plataforma; Oil; Petróleo; Platform dynamics

A indústria de petróleo brasileira é baseada essencialmente na exploração e produção de petróleo em águas oceânicas. O estudo do comportamento no mar é, portanto, indispensável no dimensionamento de embarcações projetadas para operar em diferentes estados de onda. Normalmente, a abordagem linear é suficiente para estimar razoavelmente os movimentos verticais de estruturas flutuantes na superfície do oceano. As características dos campos gigantes de petróleo e a infraestrutura submarina da costa brasileira onde estes campos estão localizados favorecem soluções em que se empregam plataformas de exploração e produção de grande deslocamento que, por sua vez, faz com que a ressonância dos movimentos verticais fique fora da região de energia do mar. Se, por um lado, isso diminui os efeitos de primeira ordem, por outro lado os movimentos de segunda ordem tornam-se relevantes para análise do comportamento em ondas tais quais os movimentos no plano horizontal suportados pelas linhas de amarração. Este trabalho apresenta a teoria potencial no domínio da frequência na qual fica explicita a dificuldade que envolve a determinação da chamada função de transferência quadrática ou simplesmente QTF, tanto de força quanto de movimento. A teoria é válida para os seis graus de liberdade sendo as forças de segunda ordem obtidas através da integração direta da pressão exercida pelo fluido na superfície molhada do corpo. A força de segunda ordem é, portanto, calculada utilizando um algoritmo de solução do problema potencial implementado no programa comercial WAMIT®. Um novo conceito de FPSO (Floating Production Storage and Offloading Units) idealizado para operar em campos de águas profundas foi testado em ondas irregulares de través no tanque de reboque do IPT (Instituto de Pesquisa Tecnológica do Estado de São Paulo). Os resultados deste teste mostraram claramente movimentos ressonantes de roll caracterizados como movimentos lentos de segunda ordem, os quais foram utilizados como paradigma para comparação dos resultados numéricos obtidos a partir da solução completa da QTF. As comparações mostraram boa aderência entre eles. Obter a QTF, no entanto, exige, além de muito cuidado na modelagem e simulação numérica, um tempo de processamento relativamente elevado em virtude de um grande esforço computacional exigido na solução linearizada, em segunda ordem, do problema não linear. Por este motivo, este trabalho utiliza métodos de aproximação existentes para estimar o movimento de segunda ordem de roll de um FPSO e propõe um novo método, derivado dos métodos existentes e é exatamente esta proposta que confere originalidade à Tese. Os resultados obtidos com os métodos existentes e o proposto foram comparados com o modelo completo da QTF mostrando claramente o ganho obtido com a aplicação do novo método. A luz das hipóteses adotadas para aplicação do método de aproximação aqui proposto, espera-se que seu emprego em outros tipos de estruturas oceânicas seja igualmente promissor.