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Resumo
O Brasil hoje é o país que mais instala dutos flexíveis para produção de óleo e gás offshore no mundo, por conta da facilidade de manuseio e rapidez na sua instalação, além de propriedades mecânicas que garantem manutenção quase zero durante décadas de exploração. Os risers são estruturas tubulares consideradas esbeltas pela baixa razão entre o diâmetro e o comprimento, e são amplamente utilizadas na indústria offshore e podem ser classificados segundo o material como sendo flexíveis ou rígidos. Os risers rígidos, geralmente são construídos de aço enquanto os flexíveis são compostos de camadas de vários materiais. Com o aumento da profundidade de exploração, alguns problemas surgem e podem inviabilizar a utilização de risers em catenária simples. Os principais problemas estão relacionados ao excesso de tração no topo, uma vez que todo o comprimento suspenso do riser é sustentado pelo ponto de conexão com a plataforma, e à baixa vida útil à fadiga, principalmente na conexão de topo e no ponto de contato com o solo (Touch Down Point – TDP). A proposta deste trabalho é analisar as tensões atuantes existentes nos dutos flexíveis suspensos em catenária com e sem a utilização de flutuadores através de cálculos analíticos e análise por elementos finitos, propondo a pesquisa, estudo e análise das tensões atuante em um riser de produção de petróleo sem a utilização de flutuadores (catenária livre) e com flutuadores (catenária complexa), com o intuito de verificar a melhor configuração da linha para prevenir a falha em operação e evitar danos tanto nos equipamentos submarinos como Módulo de Conexão Vertical, Árvore de Natal Molhada e manifolds quanto nos equipamentos de top side de plataformas. Essa análise será realizada com o software de elementos finitos ANSYS®. O software de elementos finitos utiliza malhas de convergência para análise das tensões aplicadas, o ANSYS® através da métrica “Element Quality”, essa malha é gerada a partir das médias de todas as métricas, sendo assim obtém-se melhores resultados para a análise. O resultado esperado é que as tensões nos dutos com módulos flutuadores, na configuração Lazy Wave sejam menores do que o Free Handing ou catenária livre, aliviando assim os esforços de tração pelo topo e reduzindo o Touch Down zone, diminuindo a ocorrência de falhas nos equipamentos submarinos.
Palavras-chave: tubos flexíveis, tensões e elementos finitos.
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