Pedro Yuji Kawasaki
Resumo
A atividade de explotação de petróleo nas costas brasileiras é costumeiramente realizada por meio de risers flexíveis e cabos umbilicais. Os cabos umbilicais submarinos possuem, dentre diversas outras finalidades, a atribuição de fornecer serviços de controle eletro-hidráulico de equipamentos e/ou de injeção química, sendo uma parte vital para o funcionamento de um sistema submarino de produção de hidrocarbonetos. Trata-se de uma estrutura compósita complexa com diversos componentes funcionais e estruturais interagindo e, portanto, configurando um desafio do ponto de vista de análise estrutural global e local. O presente trabalho tem como objetivo principal apresentar um modelo de elementos finitos tridimensional não linear, desenvolvido através do sistema ANSYS®, para a determinação da resposta estrutural local e das propriedades mecânicas de rigidez de um umbilical submarino submetido a cargas axissimétricas, comparando os resultados obtidos com os disponíveis na literatura, incluindo resultados oriundos de ensaios experimentais. Análises críticas indicam boa correlação entre os resultados numéricos e experimentais e robustez do modelo proposto na predição dos mecanismos de resposta do cabo umbilical analisado.
Abstract
The activity of oil exploitation in the Brazilian coast is customarily performed through flexible risers and umbilical cables. The subsea umbilical cables possess, among several other purposes, the assignment to provide electrohydraulic services of equipment control and / or chemical injection, being a vital part of the functioning of a hydrocarbon subsea production system. This is a complex composite structure with several structural and functional components interacting and, therefore, configuring a challenge in terms of global and local structural analysis. This work has as main objective to present a three-dimensional nonlinear finite element model, developed in ANSYS®, for the determination of local structural response and mechanical stiffness properties of a subsea umbilical subjected to axisymmetric loads, comparing the results obtained with the available in the literature, including results from experimental tests. Critical analyses indicate good correlation between the numerical and experimental results and robustness of the proposed model in predicting the response mechanisms of the analyzed umbilical cable.
