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Desenvolvimento de Métodos Computacionais, Aplicações no Projeto de Sistemas Offshore, Simulação de Operações de Instalação de Sistemas Offshore, Metodologias de Projeto de Sistemas Offshore

Desenvolvimento de Métodos Computacionais

Formulação de novos algoritmos e métodos numéricos, compondo procedimentos de solução mais eficientes para problemas estáticos e dinâmicos, lineares e não-lineares, e que podem ter aplicação em diferentes problemas de engenharia em geral.

Os métodos formulados são implementados em programas computacionais orientados principalmente para a análise estrutural e hidrodinâmica de sistemas para produção de petróleo offshore. Em especial, pode-se mencionar o programa SITUA-Prosim, que vem sendo empregado pela Petrobras em diferentes atividades de projeto de sistemas offshore.

As ferramentas computacionais desenvolvidas incorporam não somente solvers baseados em algoritmos e métodos numéricos, mas também interfaces gráficas com recursos de pré-processamento para geração de modelos, e pós-processamento para visualização de resultados.

Além disso, também vem sendo aplicados recursos de soft computing ou inteligência computacional para complementar e/ou substituir métodos numéricos na síntese e otimização de sistemas offshore, e no tratamento de incertezas. Pode-se mencionar por exemplo o sistema OtimRiser (baseado em Algoritmos Genéticos) orientado à otimização de risers em catenária, ou o sistema OtimRota, orientado à síntese e otimização de rotas de dutos submarinos.

 Dentre as principais ferramentas computacionais geradas pelos projetos executados pelo LAMCSO, destacam-se:

• SITUA-Prosim Voltada para a análise dinâmica não-linear de sistemas offshore, teve sua primeira versão liberada em 1997. Pioneiro em métodos de análise acoplada de sistemas flutuantes, e dispondo de interface gráfica para geração de modelos, com recursos de pré e pós-processamento numérico/analítico/gráfico/estatístico.
• OtimRota – Síntese e Otimização de Rotas de Dutos e Sistemas Submarinos de Produção.
• OtimRiser - Otimização de Sistemas de Risers.
• OtimAnc - Otimização de Sistemas de Ancoragem.
• RiserWeb - Modelagem, simulação numérica e dimensionamento de risers de perfuração.
• IntegriDutos - Avaliação da Integridade Estrutural de Dutos Submarinos HP-HT.
• Monk - Sistema de Monitoração de Calado e Trações em Linhas de Ancoragem
• PetroPipe – Módulo do SITUA-Prosim para geração de modelos de operações de Lançamento, Movimentação e Posicionamento de Dutos Submarinos.

Aplicações no Projeto de Sistemas Offshore

Estudo do comportamento e projeto de diversos tipos de sistemas offshore (plataformas, risers, sistemas de ancoragem, dutos, etc), para situações de produção, instalação e avaria.

Para isto, empregam-se tanto os programas computacionais desenvolvidos pela própria equipe do LAMCSO (como o SITUA-Prosim), quanto programas comerciais disponíveis no mercado (principalmente para análise local por Elementos Finitos, como o Ansys e o Abaqus).

Especial atenção tem sido dedicada ao desenvolvimento de concepções inovadoras de plataformas e sistemas de risers. Tais atividades vêm sendo exercidas a partir da década de 80, quando se estudavam plataformas auto-elevatórias e diferentes concepções de torres complacentes. Desde então, vêm sendo estudadas outras novas concepções, tais como:

• Sistema híbrido de risers baseado em bóia submersa de grandes dimensões (BSR);
• Sistemas de transferência a meia-água;
• Configurações de risers rígidos em catenária (SCRs);
• Sistemas de ancoragem com raio ultra-curto;
• Sistemas de mangotes e terminais oceânicos.

Simulação de Operações de Instalação de Sistemas Offshore

Recentemente, também tem sido dedicado um foco especial na análise de operações de instalação de sistemas offshore. Assim, o sistema SITUA-Prosim tem sido empregado na geração de modelos e análise de diferentes operações de instalação e movimentação de dutos, risers, sistemas de ancoragem, equipamentos submarinos (árvores de natal, manifolds, etc).

Metodologias de Projeto de Sistemas Offshore

Finalmente, uma das atividades mais relevantes no contexto do projeto de sistemas offshore diz respeito ao estabelecimento de novas metodologias de projeto, avançando além do estado-da-arte atual. Por exemplo, empregando-se os novos métodos de análise acoplada (casco-ancoragem-risers) implementados no SITUA-Prosim, podem ser estabelecidas metodologias que levem gradualmente à completa integração entre o projeto de sistemas de ancoragem e o projeto dos risers.