Oceânica recebe nota máxima em sua Semana de Treinamentos

Nos últimos dias 3 a 5 de agosto, a Oceânica realizou sua 3a Semana de Treinamentos. Além de seus próprios colaboradores, o evento contou com a participação de profissionais da Acergy, Chemtech, DNV, Gaia, Kromav, Petrobras, Promon and Spectra Tecnologia, o que prova que o mercado brasileiro busca qualificação de seu trabalho e ampliação de seu conhecimento.Foram realizadas 6 palestras: Hidrodinâmica básica de plataformas, Estabilidade básica de sistemas flutuantes, Visão geral de sistemas de posicionamento, VIV em engenharia offshore, Forças de ondas em correntezas em estruturas pequenas - Morrison, Análises numéricas em engenharia oceânica, ministradas por profissionais da Oceânica (http://www.oceanicabr.com/) e convidados da USP (http://www.usp.br/) e Nyx Knowledge (http://www.nyxknowledge.com/ ).Ao final do evento, os participantes responderam uma pesquisa de satisfação, e todos avaliaram com nota máxima a Organização Geral, Infraestrutura e Almoço. O material de apoio foi considerado "bom" por 59% do público e "médio" para os 41% restantes, não obtendo nenhuma resposta "ruim". Sobre a quantidade de informação, foi considerada "adequada" em 76% dos casos, "muita" para 24% e ninguém considerou que quantidade foi "pouca". As apresentações também foram avaliadas separadamente, com os resultados apresentados nos gráficos abaixo:

Os resultados mostram que alguns pontos ainda podem ser melhorados, mas que em geral o evento foi um sucesso, fato que e nos motiva a realizar mais semanas como essa no futuro.

Conversão de sondas SS - Parte II - Movimentos

Em um upgrade de sonda, normalmente a carga de convés é aumentada, e para que o calado e a borda livre se mantenham, deve ser aumentada a flutuação das colunas e pontoons através do uso de blisters e sponsors. Com novo deslocamento e geometria, uma nova análise de movimento deve ser realizada.

Primeiramente um modelo geométrico modificado da região submersa da sonda deve ser preparado em um software modelador de malha como o Multisurf. A partir das análises de arquitetura naval, a posição do centro de gravidade e a matriz de massa da nova estrutura devem ser obtidas. Por fim, deve ser verificado a parcela de amortecimento viscoso, que deve ser incluída externamente no cálculo. Devido às estruturas pequena da sonda (bracings ou contraventamentos), o modelo de força de Morison é adequado para esse cálculo, caso seja necessário.

Com essas informações, o RAO da unidade pode ser obtido em diversos calados, normalmente são considerados os de Operação, Sobrevivência, Trânsito e Intermediário, através da obtenção dos coeficientes potenciais e resolução da equação dinâmica de movimento. Entre alguns softwares disponíveis no mercado, o WAMIT é uma boa opção.

Os RAO devem ser obtidos com aproamentos a cada 15 graus e cobrindo uma faixa de períodos entre 3 e 35 segundos, pelo menos. Estes servirão de base para os cálculos das curvas STR (Short Term Response) e para os cruzamentos espectrais com ondas com período de recorrência de pelo menos 1, 5 e 10 anos. Estes darão origem aos valores máximos esperados de movimento.

Com os RAOs de movimento no centro de gravidade da sonda, os movimento e as acelerações em diversos pontos são obtidos. Para o cálculo simplificado de air-gap, é utilizado o cálculo de movimento nos bordos da plataforma e o de elevação da onda na mesma posição, resultando em um RAO de borda-livre. Para o cálculo estrutural, as acelerações em diversos pontos é utilizada, além do valor de pressão devido à onda no casco.

Conversão de sondas SS - Parte I - Estruturas

As unidade de perfuração mais usadas no mundo podem ser classificadas como flutuantes ou fixas. As primeiras podem ser usadas em águas rasas e profundas, e normalmente são do tipo semi-submersível (SS) ou navio-sonda (NS). As fixas normalmente são do tipo Jack-up ou jaqueta.

Atualmente, além de algumas sondas que já estão em construção, muito se fala sobre a mega-licitação de 28 sondas da PETROBRAS, que deve sair pro mercado até o final do ano, de acordo com a publicação Upstream.

Além disso, estão sendo reformadas algumas sondas antigas, extendendo seu limite de operação com novos equipamentos e modificações no casco. Neste artigo, dividido em 3 partes, algumas implicações destas modificações serão discutidas, no âmbito naval, de amarração e de estruturas.


Ao se prever a instalação de novos equipamentos, um mudança na carga no convés é estimada. Está carga, normalmente maior do que a instalada anteriormente, solicita a estrutura que já operou por diversos anos, e que havia sido projetada para cargas menores. Desta forma, deve ser realizada uma análise global para se verificar a resistência de pontoons, colunas e conveses juntos e análises localizadas onde ocorrer aumento de carga significativo.

Na análise global, é modelada, normalmente em elementos finitos, os pontoons, colunas e conveses com seus reforços principais. Na maior parte destas regiões, elementos de casca são mais adequados, quando que para os reforços, os elementos de viga se mostram adequados. As cargas de peso, forças de ondas e força da amarração são aplicadas na unidade, e seu comportamento global verificado.

Na análise local, pequenas partes da sonda são analisados, em detalhe muito superior do que no modelo global. Aqui, reforços localizados como borboletas e furos menores são modelados, cargas incluídas com mais detalhe e resultados localizados são observados. Uma das análises que deve ser feita é da subestrutura, estrutura que tem a grande responsabilidade de suportar a torre de perfuração, e que normalmente é reforçada ou substituída em um upgrade.

Nesta análise, as cargas devido ao peso da torre de perfuração, considerando-se a aceleração causada pelos movimento induzidos por ondas, as forças e momentos devido ao vento, e os esforços dos cabos dos compensadores de movimento devem ser incluídos.

Por fim, a análise de fadiga deve ser feita com muito critério, primeiramente com a avaliação da vida a fadiga já consumida antes do upgrade, e depois com o dimensionamento dos reforços para que a unidade possa operar o tempo determinado. As curvas para a determinação do dano acumulado e da vida restante devem ser selecionadas com muito critério. Para juntas tubulares, a API apresenta um grande número de curvas que podem ser utilizadas. Desta forma a estrutura estará livre destes problemas.

Nas partes II e III deste artigo serão apresentados mais sobre as análises navais e de sistemas de posicionamento em um upgrade de sonda de perfuração.

Apesar da crise e da gripe do porco, sucesso na OTC09

Apesar da recente crise na economia mundial, da derrubada do preço do petróleo e da gripe do porco por perto, a OTC 2009 foi um grande sucesso. Com mais de 66 mil visitantes e 2.500 empresas de 38 países espalhadas por 62 mil metros quadrados, foi a segunda maior de toda a história.

Pelo lado brasileiro, apesar do cancelamento da ida dos profissionais da PETROBRAS que atuam no Brasil, o pavilhão brasileiro, muito bem localizado e com um bom arranjo, se manteve sempre cheio, garantindo bons contatos para as empresas que lá estavam.

No seu segundo ano como expositor, a Oceânica se firmou como provedor de serviços internacionais, aumentando a exposição a possíveis clientes e firmando algumas parcerias, aumentando as áreas de atuação da empresa, que além das análises de sistemas flutuantes, já trabalha com ensaios em tanques de provas, análise de risers e pipelines e estruturas de produção fixas, como jaquetas.

Além disso, diversas possibilidades de projetos foram levantadas, principalmente em empresas interessadas em instalar FPSOs no Golfo do Mexico, devido ao suporte que a Oceânica tem dado nas análises de movimento, e offloading para o campo de Chinook-Cascade da PETROBRAS AMERICA.

Semana de Treinamento e Cursos in company

Devido a falta de treinamento especializado para profissionais das áreas naval e offshore, a Oceânica desenvolveu nos últimos anos o material de diversos cursos para seus próprios profissonais, ministrados durante uma semana, a cada seis meses.

O download deste material pode ser feito de http://www.oceanicabr.com/pt/downloads

A partir da semana de treinamento do início deste ano, os cursos foram abertos para empresas de fora, contando com a presença da DNV, Odebrecht e Megatranz.

Em Agosto, será montada mais uma desta semana, desta vez no Rio de Janeiro.

Outra ação na linha de capacitação de pessoal é a dos cursos in company. A Oceânica estrutura cursos de acordo com a necessidade do cliente, e os apresenta dentro da própria empresa. Cursos deste tipo já foram ministrados na Queiroz Galvão Óleo & Gás e Gaia.

Os seguintes cursos já foram apresentados:

Temas Gerais:
1-Curso básico de engenharia offshore
2-Projeto de plataformas

Hidrodinâmica:
1-Hidrodinâmica básica
2-Introdução à hidrodinâmica numérica com uso do WAMIT
3-VIV e VIM em engenharia offshore
4-Deriva média e lenta (2a ordem) em sistemas oceânicos
5-Roll em FPSOs
6-Interpretação de ensaios

Estruturas:
1-Introdução à fadiga
2-Análise estrutural básica de sistemas offshore

Outros:
1-Introdução à análise de estabilidade
2-Calibração e análise de sistemas de offloading

Carteira de encomendas dos estaleiros brasileiros

Que a indústria naval está cada vez mais forte no Brasil ninguém duvida, no entanto, ao se colocar os números apresentados pelo SINAVAL (Sindicato Nacional da Indústria da Construção e Reparo Naval e Offshore), é que é possível se ter uma idéia do tamanho do mercado.

Tipo de Navio	Qtde.
Petroleiro	35
Porta-containeres	5
Graneleiros	4
Supply	78
Rebocador Portuário	67
Ferry e passageiros	2
Pesqueiro	2
Navio Gasseiro	3
Total	197

Alguns números de reservas, produção e consumo mundial de petróleo e gás

Alguns dados interessantes e muitas vezes desconhecidos a respeito das reservas, produção e consumo mundiais de petróleo, obtidos da publicação "World Oil and Gas Review 2008", da Eni.

As reservas mundiais de petróleo em 1 de Janeiro de 2008, eram de 1,2 trilhões de barris de óleo, distribuídos de acordo com o gráfico abaixo.


A produção mundial média em 2007 foi de 83,1 milhões de barris de óleo por dia, com distribuição de acordo com gráfico abaixo:



O consumo mundial média em 2007 foi de 85,9 milhões de barris de óleo por dia, com distribuição de acordo com gráfico abaixo:

Valores estatísticos comuns em análise de movimentos de navios e plataformas

Constantemente um engenheiro que trabalhe na análise de sistemas navais e oceânicos irá se deparar com análises no domínio do tempo ou no domínio da frequência. Este artigo tem como objetivo funcionar como um resumo dos parâmetros básicos que devem constar em uma análise tradicional, com uma breve explicação de alguns.

No domínio do tempo:

• Média;
• Desvio padrão;
• RMS (root mean square) - Semelhante ao desvio padrão. Em casos de sinais com a média igual a zero, os dois terão o mesmo valor;
• Máximo (ou máximo positivo);
• Mínimo (ou máximo negativo);
• Altura significativa (ou H1/3) - Obtida através de 4 vezes o desvio padrão;
• Média dos períodos entre picos (Tc);
• Média dos períodos entre zeros ascendentes (Tz);
• Atura significativa (ou H1/3) - Obtida através da média dos 1/3 maiores picos.

No domínio da frequência:

• Momentos espectrais - O de ordem zero (m0) é igual a área do gráfico do espectro de onda;
• Atura significativa (ou H1/3) - Obtida através de 4 vezes a raiz quarada de m0;
• Período de pico - Definido como o período do espectro com maior potência;
• Período médio do espectro (T01) - Calculado com os momentos espectrais de ordem 0 e 1;
• Média dos períodos entre picos (T24) - - Calculado com os momentos espectrais de ordem 2 e 4;
• Média dos períodos entre zeros ascendentes (T02) - Calculado com os momentos espectrais de ordem 0 e 2;

Força de ondas em estruturas pequenas - Morison

A engenharia oceânica não é somente formada de grandes estruturas como FPSOs, navios e semi-submersíveis. Dimensões menores estão presentes nos risers, linhas de amarração, bracings, stingers, dutos, etc. Como estes tem dimensões menores em relacão aos comprimentos de ondas, as forças existentes são diferentes em relação as que são observadas em grandes estruturas.

Pelo fato da dimensão da estrutura ser pequena em relação ao comprimento de onda, essa não é difratada, não sendo necessário o cálculo de difração-radiação, executado pelo código WAMIT, por exemplo. Para estas estruturas, usa-se o modelo de força proposto por Morison.

Neste modelo, a força é considerada como a somatória da força inercial (ou de massa) e da força viscosa. A primeira parcela é proporcional à aceleração relativa entre a estrutura e as partículas de onda, e a segunda proporcional a velocidade. Mais informações podem ser encontradas no Cap. 7 do livro do Faltinsen, 1990, Sea Loads on Ships and Offshore Structures.

A simplicidade da equação não deve ser subestimada, pois a dificuldade não esta na resolução matemática, e sim na correta obtenção dos coeficientes Cm e Cd, respectivamente coeficientes de massa e de arrasto (ou drag, em inglês).

A norma DNV RP C-205 apresenta diversos valores para serem aplicados em cálculos deste tipo. Se a estrutura a ser calculada é semelhante às apresentadas na norma, sorte para o engenheiro. Porque caso esteja trabalhando com estruturas mais complexas, como é a maioria dos casos, ensaios de oscilação forçada em tanque de provas devem ser realizados. Os resultados são apresentados em função do admensional KC (número de Keulegan-Carpenter = V.T/D).

Para se ter uma idéia de qual força é dominante na estrutura a ser avaliada, em uma fase inicial pode ser usado o gráfico apresentado por Chakrabarti, 1986, para um cilindro vertical fixado no fundo.

Seminário de Hidrodinâmica Naval

A Oceânica realizou no dia 09 de Março, um seminário de hidrodinâmica naval, em conjunto com o MARIN (Maritime Research Institute Netherlands), de quem é parceira desde 2007.

Além da palestra introdutória, foram realizadas apresentações de resistência ao avanço, interação casc0-hélice, manobra, comportamento no mar e aspectos operacionais, sempre apresentando embasamento teórico, ferramentas computacionais, ensaios em tanque de provas e monitoramentos reais. Os palestrantes foram Marcos Cueva, Johan de Jong e Jaap van Heerd.

No total, 70 pessoas participaram do curso, e pelo objetivo de poder fornecer um serviço de alto nível aos que presentes, infelizmente algumas pessoas tiveram que ficar de fora. O total de incrições foi de 120 pessoas. No próximo evento, o objetivo é não deixar ninguém de fora.

A partir da avaliação respondida pelos participantes, foi obtida a marca de 92% de avaliações boas, 8% regulares e 0% ruims sobre o evento em geral.

Além disso, sobre futuros treinamentos, os 4 assuntos que estão liderando são:

• ancoragem e posicionamento dinâmico para plataformas;
• análise estrutural de navios e plataformas;
• hidrodinâmica e arquitetura naval de plataformas e
  
• ensaios em tanque de provas.
  

Caso deseje influenciar nesse resultado, para direcionar futuros treinamentos, utilize a enquete neste blog.

Para que servem as sementes aleatórias?

Quem trabalha com análises de movimento, linhas de amarração e risers no domínio do tempo já deve ter se deparado com as famosas sementes aleatórias, números que se alterados, podem ocasionar resultados diferentes para um mesmo modelo e condição ambiental. O que pouca gente sabe é de onde estes valores veem e o porque deles influenciarem os resultados.

Para se efetuar uma análise no domínio do tempo, é necessário definir as características da onda que incidirá na unidade flutuante, fixa ou navio. Estas ondas são normalmente especificadas em termos de altura significativa (Hs) e período de pico (Tp), que juntamente com a formulação do tipo de espectro - para o Brasil o mais comum é o de JONSWAP, formam um espectro de onda, que define a quantidade de potência de onda incidente para cada frequência associada. Por se tratar de um espectro somente de amplitude, a informação de fase, necessária para definir a série temporal não está existente.

Para contornar este problema, os softwares de análise temporal utilizam funções randômicas para definir a fase, conforme a semente aleatória que for definida pelo usuário. Observa-se, no entanto, que a escolha errada de uma semente pode subestimar ou superestimar o resultado obtido.

Uma abordagem correta deve considerar a rodada de diversas sementes, seguindo algum critério de convergência ou recomendação de norma. O BV, por exemplo, em sua norma NI493, para sistemas de amarração de unidades permanentes, apresenta uma tabela que define uma margem de segurança em função do número de rodadas com diferentes sementes aleatórias.
Na execução de ensaios o problema se apresenta da mesma forma, mas devido a impossibilidade de se realizar diversos ensaios somente com a variação da semente, é recomendada uma escolha criteriosa da semente a ser ensaiada e completar as análises com modelos numéricos, calibrados a partir do ensaio e posteriormente rodados em maior número.

Do básico: Explicações sobre o RAO

O RAO é um dos termos mais usados dentro de engenharia Naval e Oceânica, sendo a sigla de Response Amplitude Operator. Na verdade, ele representa uma função transferência de um sistema linear, e no caso do movimento de embarcações, nos indica o quanto esta irá mexer, adimensionalizado pela onda, para uma determinada frequência de onda. É importante lembrar que estamos tratando de ondas regulares. Outra maneira de pensar é que esta representa o movimento para uma onda de amplitude unitária.

Falando de RAO de movimentos, existem algumas características das curvas que nos ajudam a entendê-las um pouco melhor:

1. Para águas profundas e períodos altos, os RAOs sempre tendem a 1, caso não haja forças externas de restauração significativas. Pensando no caso do movimento de heave, é só pensar em uma onda bem lenta, chegando no limite ao movimento de maré. O que acontece é que a embarcação acompanha esta onda, sendo este o valor no limite. No caso de movimentos angulares, o valor do ângulo (em radianos), deve ser admensionalizado pela inclinação da onda (k.h), resultando que em ondas longas, a embarcação tem angulação igual à inclinação da onda;
2. Em águas rasas, pelo fato do orbital de onda deixar de ser circular e passar a ter um formato de elipse, em movimentos no plano horizontal, como surge e sway, os valores de movimento divididos pela amplitude de onda podem resultar em valores maiores que 1, mesmo para ondas longas;
3. O período natural do sistema é muitas vezes evidenciado no RAO por pico de movimento, chegando a valores maiores que 1. No entanto, é importante observar que nem sempre os picos representam o período natural. Algumas vezes, mais comumente em pitch, o período de máximo movimento não será no período natural, e sim no que tiver um comprimento de onda igual ao comprimento da embarcação;
4. Em alguns tipos de geometrias, como semi-submersíveis e monocolunas, aparecem pontos de cancelamento, onde o movimento tende a zero, resultado do cancelamento entre as forças de exitação nas colunas e pontoons.
   

Apesar de ser uma função transferência linear, com algum cuidado os RAOs também podem ser usados para sistemas não lineares, como o caso de Roll em navios. Devido à sua característica de amortecimento predominantemente viscoso, ou seja, proporcional ao quadrado da velocidade, um RAO de roll de navio não pode ser usado indiscriminadamente para o cruzamento espectral com diversas altura de mares irregulares. Para contornar este problema, o mais correto é se obter um RAO de roll para cada condição ambiental objetivo. Quando isso não for possível, utilizar um RAO obtido em mares pequenos, que causará um amortecimento menor e consequentemente um RAO maior e mais conservador.

Em engenharia naval e oceânica, os RAOs também são usados para designar as funções transferência de forças de excitação de ondas, forças de derivas, tensões, trações, ou qualquer outra grandeza em que tenha utilizade usar uma função transferência.

Mais uma fonte de discussão sobre engenharia naval e Oceânica

A Oceânica Offshore tem como um de seus principais valores a difusão do conhecimento. Com esse objetivo em mente, nos sentimos obrigados a buscar melhorias de forma constante, o que nos permite fornecer cada vez mais serviços de primeira qualidade aos nossos clientes. Para transformar esta idéia em ações, estamos engajados em uma série de atividades com esse fim, como exemplos:

• I semana de treinamento - Julho de 2008
• II semana de treinamento - Janeiro de 2009
• Presença anual na OTC
• Publicação constante de artigos técnicos em congressos nacionais e internacionais
• Disponibilização dos materiais didáticos dos cursos no seu site
• Disponibilização dos artigos publicados no seu site
• Participação na organização do curso de Hidrodinânica Offshore para a PETROBRAS, em conjunto com o MARIN - Fevereiro de 2008
• Organização do evento sobre Hidrodinâmica de Navios, em conjunto com o MARIN - Março de 2009

Além disso, mantemos trabalhos frequentes com os mais atuantes centros de pesquisa e universidades com país, como USP, UFRJ, COPPE, LabOCEANO e IPT, além do centro de pesquisas da PETROBRAS, o CENPES. Estes trabalhos resultaram na premiação de Inovação Tecnológica da FINEP, como uma das empresas mais inovadoras do país.

Com esse espírito inovador e de busca pela excelência, nasce mais este espaço de comunicação e discussão, onde regularmente serão postados artigos técnicos interessantes sobre engenharia naval e Oceânica. O foco principal será relacionados a hidrodinâmica, cálculo estrutural, ensaios em escala, sistemas de amarração, posicionamento dinâmico e estabilidade de embarcações.

Obviamente, o objeto destes assuntos pode ser direcionado pela participação dos leitores.

Atenciosamente,

Oceânica Offshore