POLI/USP pesquisa para Petrobras melhorias em plataformas

Estudos buscam auxiliar na determinação do amortecimento hidrodinâmico devido a instalação debolinas nos cascos de petroleiros adaptados como plataformas flutuantes (FPSO).

Com um investimento de R$263 mil para o ano de 2007, a Petrobrás contratou o Núcleo de Dinâmica e Fluidos (NDF) do Departamento de Engenharia Mecânica da POLI/USP para realizar estudos experimental e numérico de escoamento ao redor de cascos de navios com e sem bolinas.

Para realizar as pesquisas necessárias, uma equipe de pesquisadores (professores, doutorandos, mestrandos e alunos de iniciação científica) já está envolvida em experimentos em um canal de água circulante – um dos mais modernos do mundo, instalado na POLI/USP – e na análise de dados realizados com o apoio de supercomputadores.

De acordo com o prof. Dr. Julio Meneghini, responsável pelo projeto na POLI, o estudo objetiva simular e medir o movimento de rolagem dos navios petroleiros, a fim de atenuá-los. "Nas embarcações são instaladas chapas de aço planas – as bolinas –, colocadas nas laterais dos barcos, que intensificam o amortecimento hidrodinâmico no movimento de rolagem. Transformados em plataformas de petróleo, esses navios recebem em seus cascos dezenas de risers (tubos pelos quais são transportados o óleo e outros materiais extraídos do fundo do mar). O navio está sujeito a movimentos devido a corrente marítimas e ondas. Um desses movimento é a rolagem", esclarece o pesquisador.

Esse movimento de rolagem deve estar limitado a pequenos ângulos e certas freqüências devem ser evitadas. A concepção e a instalação de bolinas são feitas de forma a atender a essas exigências. Na extremidade dessas bolinas, durante o movimento de rolagem, ocorre a formação de vórtices. Esses, por sua vez, são os responsáveis pelo aumento do amortecimento hidrodinâmico que limita o movimento. "Os resultados desse estudo vão auxiliar na compreensão do fenômeno de formação e desprendimento de vórtices e a relação destes com o amortecimento hidrodinâmico no movimento de rolagem de embarcações", acrescenta o prof. Meneghini.

Entendendo a força de arrasto - Um estudo inédito está sendo desenvolvido pelo NDF para a Pebrobras na área de Vortex-Induced Vibration (VIV), fenônemo que ocorre ao longo do comprimento do riser e influencia na vida útil desses equipamentos. Intitulado "Experimento para análise de VIV em 2 cilindros em Tandem com strakes", o projeto objetiva compreender melhor o fenômeno de geração de vórtices nos risers instalados em plataformas.

O professor Julio Meneghini esclarece que uma plataforma típica reúne cerca de 50 linhas (risers e cabos umbilicais), que são distribuídas no fundo do mar, por grandes distâncias. Esses longos cabos e dutos – que podem medir cerca de 3 mil metros/cada – têm uma das extremidades conectada nos poços no fundo do mar e a outra conectada à plataforma. Devido a limitações de espaço na plataforma, esses risers podem ficar a pequenas distâncias uns dos outros na região próxima à superfície do mar. Essa proximidade gera um efeito de interferência semelhante àquele presente na força de arrasto de um carro de Fórmula 1. "Quando um veículo se coloca atrás de outro, comentamos que ele aproveita o vácuo deixado pelo veículo da frente. A força de arrasto no carro que está atrás pode, inclusive, tornar-se negativa. O carro atrás é efetivamente puxado em direção ao carro da frente. Assim, de forma semelhante à aerodinâmica veicular, a concentração de risers próximos da plataforma faz com que alguns deles atue como uma força de arrasto negativa. Isso aumenta a probabilidade dos risers se chocarem uns com os outros, causa'ndo danos estruturais e eventuais colapsos dos mesmos ", esclarece o professor.

Segundo Meneghini, uma plataforma que produz petróleo a uma profundidade de 2 mil metros pode ter risers e umbilicais a um custo de cerca de US$100milhões. Compreender os fenômenos de interferência a fim de minimizar a possibilidade de choque entre eles, com isso ampliar a longevidade do material e, assim, prevenir desastres ecológicos são os desafios do projeto, que conta com colaboração e investimento da Petrobras.

Brasil sedia conferência mundial - Em dezembro, o Brasil irá receber a liderança mundial em pesquisas sobre Vortex-Induced Vibration (VIV) e escoamento ao redor de corpos rombudos. A Escola Politécnica da USP é uma das instituições organizadoras do evento. O fenômeno de VIV está presente nas áreas de produção de petróleo em águas profundas, engenharia civil (pontes e edifícios), e em aplicações militares navais. VIV está diretamente relacionada com o problema de escoamento ao redor de corpos rombudos. Esse, por sua vez, é o paradigma da aerodinâmica veicular. A maior parcela da força de resistência aerodinâmica de um veículo em movimento ocorre devido ao desprendimento de vórtices ao redor do veículo. | Site do evento: www.mae.cornell.edu/bbviv5