Compressão dinâmica de risers flexíveis em contato com o solo marinho

Autor: Silva, Fernanda Rizzi Gama Da
Přispěvatelé: Avila, Juan Pablo Julca, Amarante, Rodrigo de Almeida, Góis, Wesley
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFABC
Universidade Federal do ABC (UFABC)
instacron:UFABC
Popis: Orientador: Prof. Dr. Juan Pablo Julca Avila Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2019. O presente trabalho propõe a análise do comportamento dinâmico de risers flexíveis sobre o solo marinho focando no fenômeno de compressão dinâmica. A maior contribuição está na análise do comportamento de risers flexíveis com materiais não lineares sobre solos com diferentes rijezas. Risers flexíveis são estruturas tubulares cilíndricas multicamadas usadas para a transferência de petróleo desde o fundo do mar até uma plataforma. Sua configuração em catenária apresenta baixos níveis de tração na zona de contato com o solo, e quando sujeita a ações ambientais pode apresentar compressão e causar sérios danos à estrutura, tornando-a inutilizável. Quando isso é observado, o riser deve ser substituído por um novo. Assim, a indústria offshore perde muito dinheiro devido ao alto custo de fabricação e instalação desse tipo de estrutura. O problema ocorre quando há formação de ondas que viajam da zona crítica de contato em direção ao topo da estrutura, fazendo com que o riser apresente instabilidades. As simulações foram conduzidas no software Abaqus fundamentado no método dos elementos finitos. Assim, um estudo paramétrico foi elaborado a partir de diversas combinações. Observou-se que a correnteza age como um amortecedor hidrodinâmico. Além disso, ao afundar, o riser apresenta uma folga em sua zona crítica e a onda de compressão se forma nessa região, podendo ser propagada, no caso de material linear, ou acumulando energia e deformação na zona crítica, no caso de material não linear. A formulação mais adequada para a previsão da carga crítica e comprimentos de onda foi a de Amarante (2015). A previsão das velocidades mostrou-se adequadas apenas em casos muito específicos. Os resultados analíticos, salvo para as cargas críticas, não puderam ser utilizadas como previsão do comportamento da estrutura nos casos de materiais não lineares. Por fim, quando a compressão dinâmica foi observada, as frequências dominantes da estrutura apresentaram-se como múltiplos das frequências naturais do riser. The present work proposes the analysis of the dynamic behavior of flexible risers laid on the seabed focusing on the dynamic compression. The greatest contribution is the analysis of flexible risers behavior with nonlinear materials on seabed with different stiffness. Flexible risers are multilayered cylindrical tubular structures used to transport oil from the seabed to a platform. Catenary risers present low-tension levels in its contact zone with the seabed, and when subjected to environmental events may present compression and cause serious damage to the structure, which becomes unusable. When it happens, the riser must be replaced by a new one. Thus, the offshore industry loses a big amount of money due to the fabrication and installation costs of the structure. The problem occurs when the compressive waves are formed and travels from the critical zone to the top of the structure. The simulations were conducted on Abaqus, which is a software based on the finite element. Thus, a parametric study was elaborated from several. It was noticed that the sea current acts as a hydrodynamic damper. Furthermore, it was found that when the wave pushes the riser down, a gap is formed at the critical zone and the compression wave is formed at this point, which can be propagated, in linear material cases, or accumulating energy and deformation in the critical zone, in non-linear material cases. The most appropriate formulation for the critical load and wavelength was the one by Amarante (2015). The theoretical results for the wave propagation velocity were a good prediction just for isolated cases. The analytical result, except for the critical load, could not be considered as a prediction of the behavior of nonlinear material risers. Finally, when the dynamic compression was noticed, the dominant frequencies of the structure were presented as multiple natural frequencies of the riser.
Databáze: OpenAIRE
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