anÁlise dos mÉtodos de lanÇamento de dutos rÍgidos para diferentes profundidades

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ANÁLISE DOS MÉTODOS DE LANÇAMENTO DE DUTOS RÍGIDOS PARA

DIFERENTES PROFUNDIDADES

Daniel Max Bucconi Pereira de Souza

PROJETO FINAL SUBMETIDO À BANCA APROVADA PELO COLEGIADO DO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA – ESCOL

POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PART

DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA D

ENGENHEIRO NAVAL.

Aprovado por:

Prof. Segen Farid Estefen , Ph.D.

Prof. Ilson Paranhos Pasqualino, D.Sc.

Dr. Francisco Quaranta Neto, D.Sc

Eng. Luciano Donizetti Franco, M.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASILDEZEMBRO DE 2006



A toda minha família.



AGRADECIMENTOS

A Deus, por tudo.

À memória de meu avô, Emilio Bucconi, que mesmo não estando presente entre nós, continu

sendo uma grande inspiração em vencer desafios que a vida proporciona.

À minha avó, Giuseppina Bucconi, pelo pleno amor e carinho, sendo atualmente minha maio

inspiração de luta e nunca deixarei de poupar esforços no objetivo de fazê-la feliz e se orgulhar d

minha pessoa.

A minha mãe, Olívia, pelo apoio e dedicação.

Ao meu pai, Antonio, que mesmo distante sempre me incentivou nos estudos e nas minhas opçõe

e profissionais.

Ao orientador Prof. Segen F. Estefen, pela experiência compartilhada e o apoio que fora

fundamentais para realização deste trabalho.

Ao co-orientador Dr. Ilson Paranhos Pasqualino, pela atenção, pelo apoio e dedicação na c

orientação.

A minha namorada Beatriz, por todo amor, companheirismo, incentivo e carinho.

Ao Dr. Francisco Quaranta Neto, pela extrema paciência e vontade de ajudar no que for preciso.

Ao meu amigo de graduação, Eng. Tiago Pace Estefen, pelo apoio e amizade nos momento

fáceis e difíceis por qual passamos no dia-dia.

Aos meus amigos da INTEC DO BRASIL LTDA., pelo incentivo, pelo conhecimento compartilhad

por fornecerem ferramentas para o desenvolvimento do trabalho. Em particular para o En

Luciano Donizetti Franco, pelo auxilio da utilização do programa OFFPIPE, pelas sugestões

acompanhamento no trabalho, pelo conhecimento e pela amizade, a Eng. Vivianne Cardos

Pessoa Guedes, pela amizade, pelos ensinamentos na parte de dimensionamento e lançamen

de dutos, pelo conhecimento compartilhado e por todo incentivo dado durante todo esse tempo d

amizade, a Eng. Janaina Loureiro, por toda força e amizade a Eng. Adriana Machado da Silva pe

ajuda dada na parte de dimensionamento de dutos, Eng. Silvio Martins, pela amizade e incentiv

dado e Eng. Carlos Bonfimsilva por ter permitido que eu pudesse disponibilizar o tempo necessár

para o trabalho.

A Eng. Ingrid Valeriano, da Subsea 7, pela amizade e dicas para o trabalho.



Resumo do Projeto Final apresentado ao Departamento de Engenharia Naval e Oceânica

Escola Politécnica / UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do Diploma d

Engenheiro Naval.

ANÁLISE DOS MÉTODOS DE LANÇAMENTO DE DUTOS RÍGIDOS PARA

DIFERENTES PROFUNDIDADES


Dezembro 2006

Orientadores: Segen Farid Estefen

Ilson Paranhos Pasqualino

Programa: Engenharia Naval e Oceânica

Pesquisas relacionadas à análise de dutos submarinos em águas profundas tê

sido desenvolvidas para métodos de lançamentos. A maior dificuldade é controla

a configuração do duto da superfície até ao fundo do mar, mantendo a integridad

estrutural.

Os dutos submarinos podem ser instalados por vários métodos. A diferenç

consiste na maneira pela qual o duto é transferido da terra para o local d

instalação e como o duto é posicionado no fundo do mar.

Neste trabalho será feita uma análise de lançamento para os métodos d

superfície mais utilizados, envolvendo os dutos para águas que vão de rasas

profundas.O duto dimensionado deverá resistir aos esforços oriundos da atuação de pressã

interna e externa, combinação da pressão externa com flexão, além de se

dimensionado em função da pressão de propagação do colapso.

A análise de lançamento utiliza o programa comercial de elementos finito

OFFPIPE, especifico para modelagem e análise estrutural de problemas nã

lineares encontrados na instalação e operação de dutos submarinos.



Abstract of the Final Project presented to the Department of Naval and Ocean Engineering

Escola Politécnica / UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the Naval Architectu

Diploma.

ANALISYS OF INSTALLATION METHODS OF STEEL PIPES FOR DIFFERENT

DEPTHS


December 2006

Advisors: Segen Farid Estefen

Ilson Paranhos Pasqualino

Department: Naval and Ocean Engineering

Steel submarine pipe analyses in deepwaters have been developed for pipela

methods. The biggest difficulty is to control the configuration of the pipe from th

surface to the bottom, keeping the structural integrity.

Submarine pipes can be installed using different methods. The difference consis

of the way which the pipe is transferred from the land to the installation locatio

and the positioning on the sea bottom.

In this report analyses are performed for the surface pipelay methods for differen

water depths.

The designed pipe should resist internal and external pressure, combined externa

pressure with bending, beside be dimensioned in function of collapse propagatio

pressure.The pipelay analyses used the finite element commercial program OFFPIPE

which is specifically for modeling the structural behaviour for nonlinear problem

found in submarine pipe installation and operation.



TU1UT TUINTRODUÇÃOUT ....................................................................................................................

TU

2UT

TU

REVISÃO BIBLIOGRÁFICAUT

............................................................................................

TU

2.1UT

TU

ANÁLISE DE LANÇAMENTOUT

..............................................................................................TU2.1.1UT

TUMétodo S-LayUT..........................................................................................................

TU2.1.2UT TUMétodo J-LayUT..........................................................................................................

TU2.1.3UT TUMétodo Reel-LayUT ....................................................................................................TU2.2UT TUDIMENSIONAMENTO DOS DUTOS UT......................................................................................

TU3UT TUDIMENSIONAMENTO DO DUTO SUBMARINO UT .........................................................

TU3.1UT TUDADOS DE PROJETOSUT .......................................................................................................TU3.2UT TUMETODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTOUT .........................................................................1TU3.3UT TUCASOS DE CARREGAMENTOUT............................................................................................1TU

3.4UT

TU

CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃOUT

..............................................................................................1TU3.4.1UT

TU Pressão InternaUT .....................................................................................................1

TU3.4.2UT TU Pressão de Colapso UT ...............................................................................................1

TU3.4.3UT TU Esforços Combinados de Pressão externa com Flexão UT ........................................1TU3.4.4UT TU Pressão de Propagação de ColapsoUT......................................................................1

TU3.5UT TURESULTADOS DO DIMENSIONAMENTOUT.............................................................................1

TU4UT TULANÇAMENTOUT..................................................................................................................1

TU4.1UT TUDADOS PARA A ANÁLISE DE LANÇAMENTOUT .....................................................................1TU4.1.1UT TU Dados do DutoUT.......................................................................................................2

TU4.1.2UT

TU Dados oceanográficosUT ...........................................................................................2

TU4.1.3UT TU Dados dos recursos navaisUT ....................................................................................2

TU4.1.3.1UT TUMétodo S-Lay – BGL-1 UT ..............................................................................2TU4.1.3.2UT TUMétodo Reel-lay – Skandi Navica UT ................................................................2TU4.1.3.3UT TUSaibos FDSUT......................................................................................................2

TU

4.2UT

TU

SIMULAÇÃOUT

....................................................................................................................2TU4.2.1UT TUConsiderações UT .......................................................................................................2TU4.2.2UT TUCritérios de Comparação UT ......................................................................................3

TU4.3UT TUANÁLISE DOS DADOS E RESULTADOS OBTIDOSUT..............................................................3

TU5UT TUCONCLUSÕES E SUGESTÕESUT .......................................................................................4

TU5.1UT TUCONCLUSÕESUT..................................................................................................................4TU

5.2UT

TU

SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROSUT

........................................................................4

TU

6UT

TU

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAUT

...................................................................................4



1 TINTRODUÇÃO

As últimas décadas marcaram, no Brasil, uma busca desenfreada pela auto

suficiência na produção de óleo e gás. Tal busca tem tido sucesso

principalmente, na extração de produtos brutos em águas cada vez ma

profundas, que impõem problemas de transporte do fluido do poço até a unidad

de processamento na superfície do mar. Esse transporte se dá através de duto

submarinos horizontais chamados “flowlines”, apoiados sobre o leito marinho, qu

são conectados as unidades flutuantes ou fixas por dutos verticais ou em

catenária, chamados “risers”. O transporte por longas distâncias, quando não

feito por navios de exportação, é feito por dutos também apoiados sobre o fundo

porém chamados de pipelines . Tanto os flowlines quanto os pipelines são duto

sob carregamento estático que estão sujeitos somente à pressão hidrostática

enquanto os risers são dutos que estão sujeitos a carregamentos dinâmicos d

ondas e correntes submarinas, geralmente montados na forma de catenár

simples com a extremidade inferior apoiada no fundo e a superior tracionada n

unidade flutuante X[1]X.

Em virtude disso, a instalação de dutos rígidos submarinos, como estrutura

responsáveis pelo escoamento de hidrocarbonetos entre o poço (origem d

produto bruto) e o continente, bem como a interligação entre plataforma

produtoras teve uma grande demanda.

Dutos submarinos de aço podem ser fabricados sem costura, por extrusão, o

com costura utilizando-se chapas calandradas na forma cilíndrica, configurand

uma flexão plástica na direção circunferencial.

A forma de armazenamento e lançamento de dutos mais empregada no passad

consiste em empilhar os dutos em trechos prontos para conexão ou soldagem em

navios ou plataformas de transporte e lançamento no caso dos métodos S (S-Lay

e J (J-Lay ). Por razões relativas à diminuição de tempo e custo da operação d

instalação, a indústria tem preferido enrolar os dutos em carretéis em terra

transportá-los com navios especiais para um lançamento rápido pelo métod

carretel (Reel Lay ).

A etapa de instalação dos dutos requer operações cuidadosas e os dutos deve

ser projetados prevendo-se os esforços que ocorrem nestas condições, como po

exemplo, quando a pressão externa equivalente à pressão da lâmina d’água combinada com os esforços de flexão longitudinal e de tração axial.



combinada com os esforços de flexão longitudinal e de tração axial.

O trabalho tem como objetivo analisar os três métodos de lançamento de duto

rígidos submarinos mais empregados no mercado atualmente, utilizand

embarcações específicas para os métodos Reel-lay, J-lay e S-lay para diferente

profundidades, utilizando um programa comercial de elementos finitos OFFPIPE

especifico para a modelagem e análise estrutural de problemas não lineare

encontrados na instalação e operação de dutos submarinos.

No segundo capítulo, é apresentada uma revisão bibliográfica com o intuito d

apresentar os métodos de lançamento a serem analisados e fazer uma introduçã

de como o duto será dimensionado.

No terceiro capítulo, é realizado o dimensionamento do duto rígido submarino.

No quarto capítulo é realizada a simulação de lançamento para os três método

citados acima e feita a análise.

No quinto capítulo são apresentadas as conclusões obtidas.

No sexto capitulo são citadas as referências utilizadas para o dimensionamento

lançamento de duto rígido submarino.



2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Análise de lançamento

Visto que o enfoque principal dado a este trabalho é analisar os métodos d

lançamento, S-Lay, J-Lay e Reel-Lay, para diferentes profundidades, se fanecessário revisar os tipos de instalação.

A análise de lançamento de um duto visa assegurar a integridade do duto durant

sua instalação, a partir de uma embarcação específica equipada para est

finalidade.

Dentre os diversos métodos de instalação de dutos pela superfície, os ma

empregados atualmente são o método S-Lay, o método J-Lay e o método Reel-La

que serão explicados abaixo.

2.1.1 Método S-Lay

O método S-Lay prevê que a construção da linha seja feita sobre a embarcaçã

de lançamento em uma posição quase horizontal, criando duas regiões de flexã

acentuada: uma na rampa conhecida por “overbend” e outra junto ao fundo

denominada “sagbend”.A XFigura 2.1X mostra uma operação de lançamento na qual se vê a embarcação

a linha sendo instalada. Os segmentos do duto são soldados sobre uma rampa d

montagem, contendo estações de soldagem. Um ou mais tensionadores, qu

controlam a tração na linha e, conseqüentemente, os momentos concomitante

são posicionados no convés. Uma rampa treliçada chamada “stinger”, usada par

suavizar ou minimizar a forte variação angular que o duto sofre ao deixar

embarcação é construída externamente a embarcação e atende a critérios dprojeto específicos.

A mesma Figura mostra ainda a trajetória típica em S do duto até chegar ao leit

marinho. Ressalta-se que há roletes ao longo de toda a rampa de montagem par

a movimentação do duto, mas que estes só passam a formar uma curva no trech

após os tensionadores, ou seja, há um alinhamento perfeito dos segmentos a

serem soldados. Como nesse método os equipamentos estão dispostos em linha

a construção em série é permitida, aumentando assim a produtividade dmétodoX[7]X.


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Figura 2.1: Detalhe esquemático do método de lançamento S-Lay X[7]X

Os principais equipamentos desse tipo de embarcação sãoX[8]X:

• Equipamentos de transporte e manuseio de dutos;

• Estação de alinhamento e soldagem dos passes de raiz;

• Estações de soldagem dos passes de enchimento;

• Máquinas de tração;

• Estação de inspeção radiográfica;

• Estação de revestimento;

• Rampa de lançamento;

2.1.2 Método J-LayO método J-Lay é uma variação do método S-Lay , com a rampa de lançament

construída em posição quase vertical, sendo transformada numa torre d

lançamento. Neste caso a região de overbend não existe e a configuração s

aproxima ao desenho da letra J. A ausência da região de overbend foi o grand

motivo pelo qual este método foi desenvolvido primordialmente para água

profundasX[7]X. A XFigura 2.2X ilustra um lançamento utilizando o método J-Lay.



Figura 2.2: Detalhe esquemático do método de lançamento J-Lay X[7]X

Com a utilização da torre de lançamento, as operações de construção já nã

podem ser mais desenvolvidas totalmente em série, tendendo assim a um

redução na produtividade deste método. Para obter uma maior produtividade

reduzir o tempo de instalação dos dutos rígidos, várias formas de otimizações vê

sendo desenvolvidas, tais como o sistema de soldagem automático e pré

fabricação de tramos, para utilização de juntas de maior comprimento na torre d

lançamento, as juntas pré-fabricadas e conectadas, no momento da instalaçã

através de conectores mecânicos, são do trecho horizontal, o trecho suspenso

feito soldado, pois os conectores mecânicos ainda não estão qualificados para

utilização em risers rígidos em catenárias, apesar de já terem sido usados em

aplicações sujeitas à fadigaX[8]X.

Um processo típico de lançamento J-Lay compreende X[8]X:

• Pré-fabricação de tramos, tipicamente entre 12 e 48m;

• Sistema de elevação para verticalização do tramo pré-fabricado;

• Sistema de transferência do tramo para a torre de lançamento;

• Estação de trabalho, visando alinhamento, soldagem, inspeção por ultra

som e revestimento.

Este método de instalação apresenta algumas vantagens como:

• Não necessita de ferramentas especiais submarinas, tais como tratores

para montagem de linha;



• Não necessita de instalações fabris em regiões costeiras e grande

canteiros, perpendiculares à praia para a construção das linhas.

2.1.3 Método Reel-Lay

No método Reel-Lay a linha é fabricada em terra e estocada em rolos de grand

diâmetro no convés da embarcação para transporte e instalação. Neste caso,

grande limitação diz respeito ao diâmetro máximo do duto, que pode ser estocad

desta forma. Este método tem sido utilizado para diâmetros de até 1

polegadasX[7]X. Devido às deformações impostas ao duto, durante ao processo d

enrolamento e desenrolamento, normalmente a espessura de parede necessit

ser maior do que a requerida para os demais métodos. Outra limitação dest

método é a restrição quanto à utilização de alguns revestimentos devido curvatura imposta. O uso de revestimento de concreto e de algum tipo d

isolamento térmico de alta rigidez são impraticáveis para este método, além d

ser sensível as condições climáticas, pois o duto tem que ser todo desenrolado

lançado por inteiro, sendo assim a operação não pode ser interrompida po

eventuais condições climáticas. A única vantagem deste método, em relação ao

outros, é a grande velocidade de instalação.

A XFigura 2.3X mostra um lançamento utilizando o método Reel-Lay .

Figura 2.3: Detalhe esquemático do método de lançamento Reel-Lay X[7]X



Equipamentos típicos de lançamento Reel-Lay X[8]X:

• Tambor de armazenamento;

• Equipamento de retificação;

• Máquinas de tração;

• Estação para montagem de ânodo de sacrifício;

• Estação para corte, biselamento, alinhamento, soldagem, inspeção,

revestimento de eventuais juntas de campo;

• Equipamento de suporte da linha;

• Rampa de lançamento

2.2 Dimensionamento dos dutos

O dimensionamento para esses diâmetros foi realizado de acordo com a DNV OS

F101 X[2]X, onde as espessuras mínimas dimensionadas deverão ser suficiente

para que os dutos resistam aos esforços de pressão interna, flambagem loca

devido ao colapso do duto, combinação da pressão externa com flexão n

tubulação e propagação de colapso. A seleção das espessuras segue o padrã

APIX[6]X.



3 DIMENSIONAMENTO DO DUTO SUBMARINO

3.1 Dados de Projetos

Os dados de projeto necessários para o dimensionamento são apresentados n

XTabela 3.1X. As informações contêm dados do oleoduto e dados operacionais.

Tabela 3.1: Dados de projeto

Parâmetros Valor Unid. Ref. Notas

Dados de projeto

Especificação do dutoAPI 5L X-60Sem costura

- X[5]X -

Diâmetro externo12,75 / 323,90 e

8,625/219,1in / mm X[5]X -

Sobre-espessura de corrosão 3.0 mm X[1]X -

Tensão de escoamento 414 MPa X[6]X API 5L X60

Tensão de Ruptura 517 MPa X[6]X API 5L X60

Densidade do aço 7850 kg/mP

3P

- Valor típico

Módulo de elasticidade do aço 2.1 10P

11P

Pa - Valor típico

Coeficiente de Poisson 0.3 - - Valor típico

Vida útil 25 anos X[5]X mínimo

Ovalização inicial 1.5 % X[2]X -

Tolerância de fabricação da espessura -8 a +18 %X[5]X

-

Fluido e Dados operacionais

Peso específico do óleo 8.78 KN/mP

3P

X[5]X -

Pressão de projeto 10889 KPa X[5]X At UEP

Temperatura de projeto 60 ºC X[5]X

Profundidade da água 100 a 1800

mX

[5]X

-Densidade da água 1025 Kg/m³ - Valor típico



3.2 Metodologia de Dimensionamento

As espessuras mínimas de parede do duto requeridas foram determinadas par

uma rota cuja lâmina d’água variando de 100 a 1800m, buscando manter

mesma espessura para distâncias de no máximo 6000km. Essas distâncias fora

retiradas de uma rota preliminar para exportação de óleo e é apresentada n

XTabela 3.2X a. O tipo de duto utilizado é o sem costura.

Tabela 3.2: Rota preliminar

WD (m) Length (m) Total Length (m)100 - 200 11545 11545200-300 6126 17671300-400 3556 21227400-500 2319 23546500-600 1603 25149

600-700 686 25835700-800 699 26534800-900 1366 27900900-950 855 28755950-1100 2522 31277

1100 - 1150 824 321011150-1200 699 328001200-1300 804 336041300-1400 581 341851400-1500 2252 364371500-1600 2332 38769

1600-1700 2055 408241700-1800 3818 44642

A metodologia adotada para o dimensionamento da espessura de parede de aç

API 5L X-60, sem costura, está de acordo com a norma DNV OS-F101X[2]X, a qu

prevê o dimensionamento quanto à pressão interna, pressão de colapso, pressã

de propagação e controle de deformação, considerando o critério de propagaçã

de colapso como dimensionante.

O dimensionamento quanto à pressão interna foi desenvolvido para as condiçõe

de teste hidrostático e operação, considerando como pressão incidente local

somatório da pressão máxima de transiente e a pressão de óleo na base do rise

relativa ao peso da coluna de óleo.



É durante a instalação que o duto está mais sujeito à propagação do colapso, um

vez que nesta fase o duto encontra-se sujeito às máximas tensões de flexão, além

da pressão externa. Segundo a DNV OS-F101 X[2]X, para a fase de operação d

linha, é suficiente que a pressão de colapso seja 1,3 vezes maior do que

pressão externa. É comum, durante o projeto, adotar-se uma redução d

espessura do duto para se levar em conta o eventual desgaste do material devid

à corrosão.

A espessura nominal foi selecionada entre as espessuras padronizadas pe

Norma API SPEC 5LX[6]X, sendo igual ou superior à espessura mínima calculada.

Não foi considerado o requerimento suplementar ‘U’ na fabricação dos tubos, po

ter sido adotado um tubo sem os padrões DNV, e considerando ainda que o limit

ao escoamento do material é inferior a 450MPa.Na instalação foi considerado um nível de classe de segurança baixa, por se

considerada uma atividade temporária, e na operação classe normal, po

apresentar atividades humanas nas proximidades de acordo com a DNV OS

F101 X[2]X.

3.3 Casos de CarregamentoOs casos de carregamento considerados para esta análise foram:

• Instalação: avaliação do oleoduto vazio considerando a pressão d

colapso, a pressão de propagação e a deformação durante o lançamento;

• Teste hidrostático: avaliação do oleoduto com água considerando

pressão interna de teste hidrostático;

• Operação: avaliação do oleoduto preenchido com óleo no final da vida úconsiderando a pressão interna;

• Desmobilização: avaliação do oleoduto vazio, no final da vida út

considerando a pressão de colapso, a pressão de propagação e

deformação no sagbend durante a recuperação do duto.



3.4 Critérios de Aceitação

UFatores de classe de segurança e de projeto

Os fatores de projeto da DNVX[2]X foram determinados como a seguir:

• A classe de localização para o duto submarino foi assumida como send

“1”, desde que nenhuma atividade humana freqüente seja realizad

antecipadamente ao longo da rota;

• O fator de classe de segurança foi selecionado como “baixo” para a

fases de instalação e teste hidrostático, onde falhas implicam em baix

risco de ferimentos humanos e menores conseqüências ambientais

econômicas. “Normal” para as condições de operação onde falha

implicam em risco de ferimentos humanos e significante poluiçã

ambiental ou conseqüências econômicas ou políticas muito altas, desd

que todo o duto submarino esteja na classe de localização 1;

• O fator de capacidade de resistência do material (γBmB) foi selecionad

como 1,15, que é aplicado para as categorias de estados limites (tipo d

falha) de SLS (estado limite durabilidade), USL (estado limite máximo)

ALS (estado limite acidental).

• O fator de resistência da classe de segurança (γBSEB

) foi selecionado comsendo 1,046 para condição de teste de pressão e 1,138 para condição d

operação considerando a analise de pressão interna. Para outra

análises, foi considerado 1,04 para as condições de instalação

desmobilização.

• O fator de resistência do material (αBUB) foi considerado como 0,96, desd

que o material não seja submetido ao requerimento suplementar U.

• O fator de fabricação máximo (αBfabB) foi selecionado como 1,00 para duto

sem costura.

• O fator de resistência a deformação (γ BεB) foi selecionado como 2,1 para a

condições de instalação e desmobilização.



3.4.1 Pressão Interna

Para o critério de pressão interna foram analisadas as condições de operação

pressão de teste, onde as espessura mínima de parede de duto satisfaz

seguinte equação da Norma DNV OS-F101X[2]X, seção 5 – D400:

mSC

beli t P P P

γ γ . )(≤− (1

Sendo:

e P : pressão externa, considerando a profundidade mínima;

b P : pressão de ruptura;

t B B: espessura da parede do oleoduto;

mγ : fator de resistência do material;

scγ : fator de resistência da classe de segurança.

li P : pressão interna local incidente;

Onde a pressão interna local incidente é dada por:

h g P h g P P cont inccont d incli ..... ρ ρ γ +=+= (2

Sendo:

ρBcontB: densidade do conteúdo (óleo);

g: gravidade (9.81m/sP

2P);

d P : pressão de projeto, o valor é apresentado na XTabela 3.1X;

incγ : razão entre pressão interna local e a pressão de projeto, adotad

como 1,10 de acordo com X[2]X.

h: diferença de altura entre o ponto e o ponto de referencia (coluna d’águ

real)

Para a condição de operação, a espessura de parede de duto foi assumida com

sendo no fim de sua vida útil, reduzindo a sobre-espessura de corrosão permitid

da espessura nominal, isto é, duto corroído uniformemente e aplicado à pressã

de operação de projeto.



3.4.2 Pressão de Colapso

O dimensionamento à pressão de colapso está em conformidade com o

requisitos da Norma DNV OS-F101X[2]X, que estabelece que a pressão externa em

qualquer ponto ao longo do oleoduto não deverá exceder à:

SC m

ce t P P

γ γ ..1.1 )(≤ (3

Sendo:

e P : pressão externa, considerando a profundidade máxima;

c P : pressão de colapso, dado pela seguinte expressão:

( ) ( ) t

D

f P P P P P P P o pel c pcel c .....

22

=−− (4

Sendo:

PBelB: pressão de colapso elástica;

PBpB: pressão de colapso plástica;

fBoB: ovalização do duto, que foi determinada pela contribuição da máxim

ovalização devido a tolerância de fabricação e a ovalização resultante d

processo de enrolamento.

3.4.3 Esforços Combinados de Pressão externa com Flexão

A curva de interação pressão-deformação para o critério de carregamento

combinados, considerando a condição de deformação controlada proposta pe

Norma DNV OS-F101X[2]X, para relações 45 / ≤t D e ei p p < , é dada por:

1)()(

80

≤+

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

m sc

c

e

,

ε

c

d

.γγ

t P P

γ

t ε

ε (5

Sendo:

d ε : deformação de projeto;

cε : deformação de colapso;

ε γ : fator de resistência para deformação;



Para efeito de dimensionamento da tubulação, a deformação de projeto fo

calculada de acordo com a DNV OS-F101 X[2]X, seção 5 – Eq. 512.

3.4.4 Pressão de Propagação de Colapso

O critério de pressão de propagação de colapso está em conformidade com orequisitos da Norma DNV OS-F101 X[2]X, seção 5 – D500, que estabelece que

pressão de propagação deverá atender ao seguinte critério:

SC m

pr

e

t P P

γ γ .

)(≤ (6

Sendo:

r p P : pressão de propagação de colapso;

e P : pressão externa, considerando a profundidade máxima.

A pressão de propagação de colapso foi definida como:

5.2

...35 ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ = D

t f P fab y pr α (7

sendo:

PBprB: pressão de propagação de colapso;

f ByB: tensão de escoamento usada no projeto;

αBfabB: fator máximo de fabricação;

t: espessura mínima de parede do duto;

D: diâmetro externo do duto.



3.5 Resultados do dimensionamento

As XTabela 3.3X e XTabela 3.4X apresentam os resultados do dimensionamento feit

numa planilha desenvolvida no programa Mathcad, conforme metodologia

critérios de aceitação de acordo com a variação de profundidade.

Tabela 3.3: Espessuras resultantes do dimensionamento para o duto de 219,10mm

LDA (m) Espessuras – API – mm (inch)

1600-1800 15,900(0,625)

1400-160015,900(0,625)

950-1400 14,300(0,562)

500-950 12,700(0,500)

300-500 11,100(0,438)

200-300 9,500(0,375)

100-200 8,200(0,322)



Tabela 3.4: Espessuras resultantes do dimensionamento para o duto de 323,90mm


1600-1800 22,200(0,875)

1400-1600 20,600(0,812)

950-140019,100(0,750)

500-950 17,500(0,688)

300-500 15,900(0,625)

200-30012,700(0,500)

100-200 12,700(0,500)

As XTabela 3.5X e XTabela 3.6X apresentam as espessuras de dimensionament

adotadas para a análise de lançamento.

Tabela 3.5: Espessuras adotadas para o duto de 219,10mm (8,625 in)


1400-1800 15,900(0,625)

950-1400 14,300(0,562)

500-950 12,700(0,500)

100-500 11,100

(0,438)



Tabela 3.6: Espessuras adotadas para o duto de 323,90mm (12,75 in)


1400-1800 22,200(0,875)

950-1400

19,100

(0,750)

500-95017,500(0,688)

100-500 15,900(0,625)



4 LANÇAMENTO

4.1 Dados para a análise de lançamento

O cenário escolhido foi a Bacia de Campos, Campo de Roncador – RJ. A rota d

lançamento possui profundidades que variam de 100 a 1800m e é apresentada n

XFigura 4.1X e na XTabela 3.2X. Abaixo seguem os dados necessários para a anális

de lançamento. As profundidades adotadas buscam abranger águas rasa

intermediárias e profundas.

Figura 4.1: Rota de lançamento



4.1.1 Dados do Duto

A XTabela 4.1X apresenta os dados dos dutos dimensionados requeridos para

análise de lançamento.

Tabela 4.1: Dados do duto submarino

Parâmetros Valor Unid Ref. NotasDados do duto

Especificação do dutoAPI 5L X-60Sem costura

- X[5]X -

Diâmetro externo12.75 / 323.90 e

8.625/219.10in / mm X[5]X -

22.220 / 15.900

mm - 1800m de LDA

19.100 / 14.300

mm - 1400m de LDA

17.500 / 12.700

mm - 950m de LDA

15.900 / 11.100

mm - 500m de LDA

Espessura de parede dos dutosde 323.90 mm e 219.10mm

15.900 / 11.100

mm - 100m de LDA

Sobre-espessura de corrosão 3.0 mm X[2]X -

Tensão de escoamento 414 MPa X[6]X API 5L X60

Densidade do aço 7850 Kg/mP

3P

- Valor típico

Módulo de elasticidade do aço 2.1 10P

11P

Pa - Valor típico

Coeficiente de Poisson 0.3 - - Valor típico



21

4.1.2 Dados oceanográficos

A ocorrência de alturas significativas de onda versus período estão

apresentados naX

Tabela 4.2X

X

[3]X

e os dados de corrente naX

Tabela 4.X

3X

[3]X

, as

unidades para ondas são em metros, períodos em segundos e velocidade de

corrente em metros por segundo.

Tabela 4.2: Dados de ocorrência de ondas na Bacia de Campos

Table 4.3- Pipeline Data



22

Tabela 4.3: Valores Extremos de Correnteza na Bacia de Campos

4.1.3 Dados dos recursos navais

Os recursos navais utilizados para o projeto de lançamento foram a Balsa

BGL-1, a qual se destina à instalação de dutos rígidos pelo método S-Lay , o

navio Skandi Navic, a qual se destina à instalação de dutos rígidos pelo

método reel-lay e o navio Saibos FDS, a qual se destina à instalação de

dutos rígidos pelo método J-lay. Nas análises foram consideradas as

limitações das embarcações.



23

4.1.3.1 Método S-Lay – BGL-1

A Balsa BGL-1 é uma embarcação projetada para o lançamento de duto

rígido pelo método S-lay. A balsa possui duas máquinas de tração com

capacidade de 900kN, uma rampa de lançamento e a possibilidade de

acoplamento de stinger .

Para este projeto foi adotada uma configuração de rampa com raio de

curvatura de 150m e stinger acoplado. A configuração da rampa de

lançamento da BGL-1 e do stinger estão apresentadas nas XFigura 4.2X,

apresenta uma foto da BGL-1.

Figura 4.2: Figura esquemática da balsa



24

AX

Tabela 4.4X

apresenta os dados da embarcação, requeridos para a análise

de lançamento.

Tabela 4.4: Dados da BGL-1

CoordenadasDados da embarcação Valor X (m) Z (m)Raio de curvatura da rampa 150m - -

Centro de movimento - 61 -3.6

Último ponto de contato do

tracionador- 48.9 1.404

Altura do convés principal 3.6m - -

Figura 4.3: Visão aérea da balsa



25

4.1.3.2 Método Reel-lay – Skandi Navica A Skandi Navica é uma embarcação de lançamento de águas profundas,

projetada para lançar dutos rígidos e flexíveis pelo método Reel-lay. O

sistema de lançamento consiste em: um tambor principal com capacidade

acima de 16” de OD para dutos rígidos, possui uma rampa com angulações

que variam de 24º a 90º, retificador com capacidade para dutos rígidos de

323mm de diâmetro e 32mm de espessura e um tensionador de 150 t (1472

kN).

A XTabela 4.5X apresenta os dados da embarcação, requeridos para a analise

de lançamento. AX

Figura 4.4X

eX

Figura 4.5X

apresentam fotos da Skandi Navica.

Tabela 4.5: Dados da Skandi Navica

CoordenadasDados da embarcação Valor

(m) X (m) Z (m)Diâmetro do carretel da

embarcação15 - -

Centro de movimento - 52 -3

Ponto Pivot - 2 3,2

Tracionador - 13,53 -

Ângulo de Rampa 24° a 90º - -Altura do deck principal 5.0 - -

.



26

Figura 4.4: Skandi Navica

Figura 4.5: Vista da rampa da Skandi Navica



27

4.1.3.3 Saibos FDS O Saibos FDS é uma embarcação de lançamento de águas ultra-profundas,

projetada para lançar dutos rígidos e flexíveis pelo método J-Lay. O sistema

de lançamento é equipado com 3 tensionadores capazes de sustentação de

400 metric tons (3924 kN), sendo capaz de lançar dutos rígidos de diâmetros

de 4-in a 22-in acima de 3000 metros de lamina d’água. Possui uma rampa

que pode variar a angulação de 45 a 96 graus.

AX

Tabela 4.6X

apresenta os dados da embarcação, requeridos para a análise

de lançamento.

Tabela 4.6: Dados do Saibos FDS

CoordenadasDados da embarcação Valor

X (m) Y (m)Centro de movimento - 84.0 -1.5

Ponto de Pivotamento - -3.7 5.0

Tracionador - -6.64 -

Ângulo de rampa 45° a 96° - -

Altura do convés principal 5.0m - -

AX

Figura 4.6X

e aX

Figura 4.7X

apresentam fotos da embarcação Saibos FDS.



28

Figura 4.6: Saibos FDS

Figura 4.7: Vista da rampa da Saibos FDS



29

4.2 Simulação

4.2.1 Considerações

Foram realizadas análises estruturais estáticas e dinâmicas com intuito de

avaliar o nível de tensões na parede do duto durante o seu lançamento e ostrês métodos de instalação pela superfície, considerando os critérios de

aceitação do item X4.2.2X. Todas as análises foram desenvolvidas com o auxílio

do programa comercial de elementos finitos OFFPIPEX

[4]X

, desenvolvido por

Robert C. Malahy Jr., o qual é usado especificamente para a modelagem e

análise estrutural de problemas encontrados na instalação e operação de

dutos offshore. Na análise de lançamento o OFFPIPE calcula tensões e

deformações nas regiões de overbend, sagbend e outras regiões do duto,

determina o ângulo do duto, fazendo uma consideração de catenária durante

o lançamento, além de determinar a curvatura da popa da embarcação e os

tipos de stinger, calcula as posições do ponto onde o duto toca no leito

marinho (touchdown point), dentre outros cálculos.

O ponto de origem das coordenadas está localizado na junção do convés

principal e o espelho de popa da balsa, conforme ilustrado na XFigura 4.8XX[4]X. O

eixo Z está saindo do plano. O mesmo sistema de coordenadas representado

na XFigura 4.8X é adotado para as coordenadas da rampa e dos roletes.



30

Figura 4.8: Posição original do sistema global de coordenadas

O centro de movimento da embarcação e a convenção de sinais para os seis

movimentos da embarcação são mostrados naX

Figura 4.9X

. As convenções de

sinais para as direções de ondas e correntes são ilustradas naX

Figura 4.10X

.

Figura 4.9: Centro de movimento e convenção de sinais para os seis graus de

liberdade da embarcação.

Figura 4.10: Direção de RAO

proapopa

bombordo

boreste

0º 180º

90º

135º

Z

X



31

A convenção de sinal, usada pelo OFFPIPE, para definir a direção de

escoamento para corrente é a mesma usada para direção de ondas. A

direção do escoamento é o angulo entre o vetor horizontal de velocidade da

corrente e o eixo global X. A direção de escoamento é positiva quando a

rotação do vetor de velocidade de corrente em torno do eixo vertical Y é no

sentido horário quando observado de cima. A convenção de sinal usada para

direção de escoamento é mostrada na XFigura 4.11X.

Figura 4.11: Convenção de sinais para corrente e ondas



32

Para determinar as cargas durante a operação de lançamento, as análises

foram desenvolvidas considerando ondas irregulares, representadas pelo

espectro de onda de JONSWAPX

[3]X

ajustado para a Bacia de Campos. A

densidade espectral é dada por:

( )

( )( )⎥

⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡ −−

−

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ =

22**2exp

45

2 **25.1exp*ln*287.01****16

5)( p

p

f

f f

p

p

f

f

f

f Tp Hs f S

σ

γ γ

Onde:

f - freqüência (Hz)

fBpB – freqüência de pico (Hz)

γ - parâmetro de ajuste de pico ou fator de aumento de picoσ - parâmetro de ajuste de banda

O parâmetro γ para os dados de onda na Bacia de Campos é ajustado pela

expressão abaixo:

→= − 491.0*4.6 Tpγ TBpB

= Período de pico

A onda de projeto selecionada foi retirada daX

Tabela 4.7X

, onde a direção de

incidência considerada para onda foi de 180 graus, o principal motivo para aescolha da incidência de ondas a 180°, foi a limitação das direções de RAO

disponível para os 3 métodos, sendo o RAO de 180° o disponível para as três

embarcações. O critério de seleção foi definido em função da capacidade das

embarcações, no caso a embarcação que BGL-1 que faz instalação pelo

método S-Lay está limitada a ondas de 1,5m. Além disso, buscou-se verificar

a probabilidade acumulada de ocorrência de onda com essa altura

significativa, onde se constatou que a onda com esta altura significativa de

1,5m possui probabilidade acumulada de ocorrência de aproximadamente

85%, o que significa que há 85% de probabilidade de ocorrerem ondas

menores que 1,5m o que foi considerado como sendo bastante razoável.

Sendo assim a onda adotada foi a de 1,5m de altura significativa, com

período médio associado 7,7 s .



33

As correntes adotadas foram as com valores extremos anuais, com

incidência de 180°, a angulação de incidência de corrente foi escolhida como

sendo igual a de ondas, visando amplificar o carregamento. Os valores das

correntes foram retiradas daX

Tabela 4.X

3.

Tabela 4.7: Tabela de probabilidade acumulada de ondas e períodos



34

4.2.2 Critérios de Comparação

O critério de comparação leva em consideração o critério simplificado da

Norma DNV OS-F101X[2]X, seção 12 K. O critério simplificado estabelece que

para região de sagbend a tensão equivalente na parede do duto deve ser

limitada em 87% da tensão de escoamento do material, para carregamento

estático e dinâmico. Para região de overbend o critério simplificado

estabelece que as deformações equivalentes no duto, para aço API X60,

devem permanecer abaixo de 0,23% e 0,29%, para carregamento estático e

dinâmico, respectivamente.

4.3 Análise dos Dados e Resultados ObtidosCom base nas informações dos itens acima, e com auxilio do programa

OFFPIPE, os dutos de diâmetro de 323,90mm e 219,10mm foram analisados

para os métodos, S-Lay, Reel-Lay e J-Lay considerando as profundidades de

100, 500, 950, 1400 e 1800 metros e as limitações de cada embarcação,

buscando se avaliar uma faixa de lâmina d’água de rasas até profundas.

Os resultados obtidos para cada tipo de duto, lançamento e lâmina d’água

são apresentados da XTabela 4.8X à XTabela 4.12X. Cada tabela apresenta osresultados das análises estáticas e dinâmicas para cada profundidade

considerada. Além das tabelas foram plotados gráficos referentes as regiões

da rampa, sagbend e TDP com %σ / σByB por lâmina d’água para as análises

dinâmica, e são apresentados dasX

Figura 4.12X

aX

Figura 4.17X

.



35

Tabela 4.8: Resultados da análise para 100m de profundidade.



36




37




38




39




40

Região do Sagbend - Duto de 323,90mm

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,0080,00

90,00

100,00

110,00

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

LDA (m)

σ/σ

y ( % )

S-lay

Reel

J-Lay

Limite

Figura 4.12: Porcentagem da tensão de escoamento na região do sagbend para os 3

métodos variando com a profundidade – análise dinâmica

Rampa- Duto de 323,90mm

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,0090,00

100,00

110,00

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

LDA (m)

σ/σ

y

( % )

S-layReel

J-Lay

Limite

Figura 4.13: Porcentagem da tensão de escoamento na região da rampa para os 3

métodos variando com a profundidade– análise dinâmica



41

Região do TDP- Duto de 323,90mm

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

110,00

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

LDA (m)

σ/σ

y ( % )

S-lay

Reel

J-Lay

Limite

Figura 4.14: Porcentagem da tensão de escoamento na região do TDP para os 3


Região do Sagbend - Duto de 219,10mm

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

110,00

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

LDA (m)

σ/σ

y ( % )

S-lay

Reel

J-Lay

Limite

Figura 4.15: Porcentagem da tensão de escoamento na região do sagbend para os 3

métodos variando com a profundidade – análise dinâmica



42

Rampa- Duto de 219,10mm

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

110,00

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

LDA (m)

σ/σ

y

( % )

S-lay

ReelJ-Lay

Limite

Figura 4.16: Porcentagem da tensão de escoamento na região da rampa para os 3


Região do TDP- Duto de 291,10mm

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,0080,00

90,00

100,00

110,00

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

LDA (m)

σ/σ

y ( % )

S-lay

Reel

J-Lay

Limite

Figura 4.17: Porcentagem da tensão de escoamento na região do TDP para os 3




43

A partir dos resultados apresentados nas tabelas 4.8 a 4.12, os seguintes

pontos devem ser enfatizados:

1. Profundidade de 100m:

• Tanto nas análises estáticas quanto dinâmicas a tensãoequivalente na parede do duto se mantém abaixo de 87% da

tensão de escoamento;

• A região do TDP é a que apresenta a menor porcentagem de

tensão equivalente na parede / tensão de escoamento em todos

os métodos. Para o método S-Lay a região de transição da

embarcação para rampa (região de overbend) apresentou a

maior tensão. Para os demais métodos por não existir essaregião, a maior tensão

B B

ocorreu na região de sagbend. Neste

caso foi observado que o maior valor de tensão ocorreu para o

método J-Lay;

• O método S-lay é o que requer uma maior força de tração no

tracionador, seguido pelo método Reel-lay.


• Apenas para os métodos Reel-Lay e J-Lay, tanto nas análises

estáticas quanto dinâmicas, a tensão equivalente na parede do

duto se mantém abaixo de 87% da tensão de escoamento;

• Para o método S-lay nesta profundidade e para o duto de

diâmetro nominal de 323,90mm o duto não conseguiu manter a

integridade estrutural, obtendo a tensão equivalente na parededo duto maior que a tensão de escoamento na região de

overbend, como podemos ver na análise dinâmica esse valor é

quase ultrapassado para o duto de diâmetro nominal

219,10mm, chegando a 84,59%;



44

• O método S-lay é o que requer uma maior força de tração no

tracionador, seguido pelo método Reel-lay;

• Para os métodos Reel-Lay e J-Lay a região do sagbend foi a

que apresentou a maior tensão e força axial máxima no duto,porém muito abaixo do requerido;

• Para os métodos S-Lay e Reel-lay o duto de diâmetro nominal

219,10mm apresentou melhores resultados em termos de força

axial e % de tensão no duto/tensão de escoamento;

• Para ambos os métodos, a região do TDP foi a que apresentou

melhores resultados em termos de força axial e % de tensão no

duto/tensão de escoamento, para ambos os diâmetros.

3. Profundidades de 950 a 1400m:

• O método S-lay não foi analisado, pois não manteve a

integridade do duto;

• Tanto nas análises estáticas quanto dinâmicas a tensão

equivalente na parede do duto se mantém abaixo de 87% datensão de escoamento para os métodos Reel-Lay e J-Lay;

• Para ambos os métodos analisados a região do sagbend foi a

que apresentou a maior % de tensão no duto/tensão de

escoamento e força axial no duto, porém muito abaixo do

requerido;

• Para ambos os métodos analisados a região do TDP foi a que

apresentou melhores resultados em termos de força axial e %

de tensão no duto/tensão de escoamento, para ambos os

diâmetros.



45

• O método Reel-Lay exigiu maior força no tracionador da

embarcação e apresentou maiores valores de força axial e %


diâmetros.


• O método S-lay não foi analisado, pois já não manteve a

integridade do duto;

• Tanto nas análises estáticas quanto dinâmicas a tensão

equivalente na parede do duto se mantém abaixo de 87% da

tensão de escoamento para os métodos Reel-Lay e J-Lay;

• Para o método J-Lay a região do sagbend foi a que apresentou

o maior valor de % de tensão no duto/tensão de escoamento e

força axial no duto, para o método Reel-Lay a região do

sagbend apresentou maior valor de força axial no duto, porém o

último rolete da embarcação foi o que apresentou o maior valor

de % de tensão no duto/tensão de escoamento;

• Para ambos os métodos analisados, a região do TDP foi a que

apresentou melhores resultados em termos de força axial e %


diâmetros.

• O método Reel-Lay exigiu maior força no tracionador da

embarcação, e para o duto de 323,90mm, tração necessária

para instalação foi maior que a capacidade instalada, mas a

embarcação seria capaz de fazer um upgrade na sua máquina

de tração, conseguindo assim alcançar a força de tração

necessária e esse detalhe foi considerado nas análises, além

disso, apresentou maiores valores de força axial e % de tensão

no duto/tensão de escoamento, para ambos os diâmetros.



46

5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES

5.1 Conclusões

Com base nos resultado apresentados, relacionando os diâmetrosanalisados, o duto com o diâmetro nominal de 219,10mm apresentou

melhores resultados em termos de tensões do que duto com diâmetro de

323,90mm, para todos os métodos. Isso se deve ao fato do duto ser mais

leve, possuindo assim um peso suspenso menor e exigindo assim menor

força no tracionador da embarcação. Isto se traduz em forças axiais menores

para manter a integridade do duto suspenso e forças axiais menores na

região de overbend, sagbend e touch down point, resultando em menores

tensões equivalentes na parede do duto nessas regiões.

Todos os métodos se aplicam a águas rasas, intermediárias e profundas e

dependem bastante da configuração de rampa e da capacidade da máquina

de tração da embarcação. Comparando os três métodos em relação à região

de sagbend o método J-Lay apresentou maior de tensão equivalente na

parede do duto, provavelmente pelo baixo ângulo de rampa que é necessário

para águas rasas.



47

O método S-lay foi o que apresentou piores resultados comparados com os

demais métodos. Esse método, como esperado, apresentou maiores tensões

na rampa (stinger) e exigiu maior força na máquina de tração. Uma das

impossibilidades de prover a análise para profundidades maiores que 500m

foi devido a configuração da rampa e da capacidade da maquina de tração

da embarcação utilizada para as análises. O método S-lay com a

configuração da embarcação utilizada mostrou-se restrito a águas rasas, este

método exigiu grande capacidade da máquina de tração e configuração de

rampa que evite tensões maiores que as admissíveis na região de overbend.

Cabe ressaltar que esse método não está restrito a águas rasas, na

referência X[9]X pode ser visto com mais detalhes um estudo deste método

aplicado em águas profundas. É um método bastante utilizado para dutoscom grandes diâmetros e revestimento de concreto, possuindo uma boa

velocidade de lançamento.

Em se tratando de águas mais profundas, como pode ser constatado nos

dados analisados, o método J-Lay foi o que apresentou melhores resultados

comparados com os demais métodos. É um método que requer menor força

na máquina de tração e apresenta menores forças axiais nas regiões de

sagbend e touch down point, além de apresentar menores tensõesequivalentes na parede do duto nessas regiões, resultando assim em

menores tensões atuantes no duto. A região que pode ser considerada como

mais crítica para esse método é a de sagbend, que é uma região mais

sensível ao colapso, pois é submetida a tensões devido à combinação de

flexão com pressão externa.



48

O método Reel-Lay mostrou-se um método de instalação aplicado em águas

mais profundas. Não apresentou melhores resultados que o método J-Lay,

mas é um método bastante utilizado por ser o que possui maior velocidade

de instalação, reduzindo o período de construção e as paradas devido às

condições ambientais desfavoráveis. A região do sagbend apresentou maior

porcentagem tensão equivalente na parede do duto. Aspectos referentes às

tensões residuais devido ao processo de dobramento e suas conseqüências

na vida à fadiga devem ser cuidadosamente consideradas no caso de risers

rígidos instalados por este método.

5.2 Sugestões para trabalhos futuros

Recomenda-se, para trabalhos futuros utilizar para o método S-lay uma

embarcação com maior capacidade de tração e uma configuração de rampa

diferente, já que estes foram os motivos pelo qual o duto não pode manter a

integridade estrutural para maiores profundidades, ou então a variação dos

parâmetros citados acima, até que a instalação para águas mais profundas

possa ser garantida.

Também nessa linha, recomenda-se a implementação do estudo do fator

custo na avaliação dos métodos.



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6 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

[1]. XAVIER CASTELLO, ”EFEITOS DO PROCESSO DE INSTALAÇÃO NA RESISTÊNCIA

ESTRUTURAL DE DUTOS SANDUÍCHE”, TESE M. SC, COPPE/UFRJ, FEVEREIRO/2005.

[2]. DNV OS F101, SUBMARINE PIPELINE SYSTEMS, JANUARY 2000.

[3]. DADOS METAOCEÂNICOS DA BACIA DE CAMPOS, ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA.

[4]. OFFPIPE USER´S GUIDE – VERSION 2.06, MALAHY JR., R.C., 1996

[5]. DADOS DE PROJETO DEFINIDOS COM OS ORIENTADORES DO PROJETO FINAL DO

CURSO DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA

[6]. API 5L, SPECIFICATION FOR LINE PIPE, 42 ED., WASHIGTON, AMERICAN

PETROLEUM INSTITUTE, JULY 2000.

[7]. LUPINACCI, A. L. M, ”CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DE FLAMBAGEM EM DUTOS

RÍGIDOS SUBMARINOS CONDUZINDO FLUIDOS AQUECIDOS”, TESE M.SC,

COPPE/UFRJ, MARÇO/2003.

[8]. APOSTILA DE TECNOLOGIA DOS SISTEMAS OCEÂNICOS VERSÃO 02/2005 –

PROFESSORA MARTA CECILIA TAPIA REYES – EP/UFRJ

[9]. ED VERMEULEN, “ULTRADEEPS NO THREAT TO S-LAY”- APRIL 2000,

PUBLICAÇÃO, WWW.OILONLINE.COM

anÁlise dos mÉtodos de lanÇamento de dutos rÍgidos para diferentes profundidades

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