{"id":72931,"date":"2001-09-01T00:00:00","date_gmt":"2001-09-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2001\/09\/01\/mas-petroleo-en-altamar\/"},"modified":"2015-02-25T13:23:58","modified_gmt":"2015-02-25T16:23:58","slug":"mas-petroleo-en-altamar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/mas-petroleo-en-altamar\/","title":{"rendered":"M\u00e1s petr\u00f3leo en altamar"},"content":{"rendered":"
\"\"

flavio canalonga<\/span>Tanque de pruebas del IPT: las simulaciones del comportamiento din\u00e1mico sirven de base para c\u00e1lculos e investigaciones en situaciones realesflavio canalonga<\/span><\/p><\/div>\n

Un estudio sobre el comportamiento din\u00e1mico de los buques tanque fondeados, que funcionan como plataformas de explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo en el mar, est\u00e1 posibilitando aumentar su eficiencia y contribuir\u00e1 para que Petrobras alcance sus metas de producci\u00f3n en aguas profundas en los pr\u00f3ximos a\u00f1os. En 2005, la producci\u00f3n total de la empresa en Brasil llegar\u00eda 1,85 millones de barriles de petr\u00f3leo diarios, ante los 1,1 millones actuales, de acuerdo al promedio de agosto. Iniciado en marzo de 1998 y con duraci\u00f3n prevista de cuatro a\u00f1os, el proyecto sobre sistemas de anclaje es coordinado por Hernani Luiz Brinati, del Departamento de Ingenier\u00eda Naval y Oce\u00e1nica de la Escuela Polit\u00e9cnica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP).<\/p>\n

Este hecho constituye un fortalecimiento del liderazgo de Petrobras en tecnolog\u00eda de explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo a grandes profundidades. Un ejemplo de ese dominio es el campo Marlim Sul, situado en la cuenca de Campos, en donde se extrae crudo a 1.709 metros, un r\u00e9cord mundial de producci\u00f3n en l\u00e1mina de agua. El despliegue de ese liderazgo tecnol\u00f3gico tuvo un fuerte est\u00edmulo: de los 9,8 mil millones de barriles que componen las actuales reservas de petr\u00f3leo y gas de la empresa brasile\u00f1a, el 75% se encuentra en aguas profundas (a entre 400 y 1.000 metros) o ultraprofundas (a m\u00e1s de 1.000 metros).<\/p>\n

Los t\u00e9cnicos creen que el crecimiento de la producci\u00f3n depende mucho de la explotaci\u00f3n exitosa de esos campos, en los cuales los sistemas flotantes – plataformas semisumergibles y buques tanque fondeados – son las \u00fanicas formas viables de producci\u00f3n en el mar.<\/p>\n

El \u00e9xito brasile\u00f1o en la explotaci\u00f3n en aguas profundas solo ha sido posible gracias a un intenso programa de investigaciones iniciado hace m\u00e1s de 20 a\u00f1os, con la participaci\u00f3n de cient\u00edficos e ingenieros de todo el pa\u00eds. Uno de los estudios m\u00e1s recientes es el que coordina Brinati, con su foco en los buques tanque fondeados, los llamados FPSOs – sigla de\u00a0floating production storage and off loading<\/em>, o sistema flotante de producci\u00f3n, almacenamiento y descarga.<\/p>\n

Un casco sencillo
\n<\/strong>Originariamente, los FPSOs eran superpetroleros de casco simple y de hasta 300 mil toneladas, que fueron transformados en plataformas de producci\u00f3n de petr\u00f3leo. \u00c9se es el caso del\u00a0Vidal de Negreiros<\/em>, de 320 metros de eslora y 240 mil toneladas, fabricado en los a\u00f1os 70 y que opera en la cuenca de Campos. En el comienzo de los a\u00f1os 90, esos barcos de casco simple empezaron a sufrir restricciones de navegaci\u00f3n por el riesgo que representaban para el medio ambiente -de acuerdo con la actual legislaci\u00f3n internacional, los buques tanque deben tener casco doble, que es m\u00e1s resistente y menos sujeto a aver\u00edas y filtraciones.<\/p>\n

La salida de las empresas fue transformarlos en plataformas de producci\u00f3n en altamar. Actualmente, Petrobras opera 12 FPSOs construidos en los a\u00f1os 70. \u00c9stos tienen una ventaja sobre las plataformas normales: adem\u00e1s de albergar plantas de producci\u00f3n para separar el crudo del gas, tienen una gran capacidad de almacenamiento.<\/p>\n

“El objetivo del proyecto tem\u00e1tico consisti\u00f3 en intentar alcanzar un mayor dominio del comportamiento del FPSO con las diferentes configuraciones de sus sistemas de anclaje”, explica Brinati. Cuando la explotaci\u00f3n se efect\u00faa en aguas playas, de hasta 400 metros de profundidad, se puede instalar como estructura de producci\u00f3n una plataforma fija, una enorme estructura met\u00e1lica sujeta al fondo del mar. Con todo, en el caso de los pozos en aguas m\u00e1s profundas, la \u00fanica alternativa es instalar sistemas flotantes, que permanecen amarrados al suelo submarino con cadenas y cables de acero o poli\u00e9ster.<\/p>\n

Fuerzas marinas
\n<\/strong>All\u00ed es donde comienzan los problemas. Las fuerzas ambientales que inciden sobre el sistema de amarre en aguas profundas son poderosas: incluyen olas de hasta 15 metros, vientos de alta velocidad y correntadas de 2 metros por segundo. Por eso, las l\u00edneas de amarre del sistema flotante, que llegan a tener 3 mil metros de extensi\u00f3n, se mueven mucho y corren riesgos de aver\u00edas. Al mismo tiempo, pueden desestabilizar a la plataforma o al barco, perjudicando la producci\u00f3n.<\/p>\n

Cabe hacer notar que, debido a la propia concepci\u00f3n de proyecto, los buques tanque son naturalmente sujetos a movimientos de gran amplitud. “El gran desaf\u00edo de los ingenieros oce\u00e1nicos es mantener la posici\u00f3n de las embarcaciones de gran porte en l\u00e1minas de agua de m\u00e1s de 1.000 metros, de manera confiable y con bajo costo”, dice Brinati. Para tal fin, existen dos sistemas de anclaje en uso.<\/p>\n

El m\u00e1s tradicional, adoptado por la industria petrolera en todo el mundo, es el sistema torreta, que consiste en un enorme eje vertical que traspasa la proa del barco, desde donde salen cables de amarre y tubos -en algunos casos, son m\u00e1s de 40 tubos – en direcci\u00f3n al fondo del mar. En ese sistema, la embarcaci\u00f3n puede moverse libremente alrededor de la torreta, orient\u00e1ndose de acuerdo con el \u00e1ngulo de incidencia de las olas, del viento y de la correntada.<\/p>\n

En el caso del sistema Dicas -abreviatura de\u00a0differentiated compliance anchoring system<\/em>, o sistema de anclaje por tensionamiento diferenciado -,creado por Petrobras, parte de un m\u00e9todo de ancoraje convencional, con cables de amarre alrededor del barco. Entretanto, la distribuci\u00f3n de las amarras y su tensionamiento, son criteriosamente planeados de modo tal que la embarcaci\u00f3n pueda oscilar dentro de una amplitud determinada.<\/p>\n

“Lo bueno de este sistema es el costo, bastante inferior al de la torreta. La gran desventaja es que solo le permite al FPSO una oscilaci\u00f3n en la proa cercana a los 45 grados, lo que lo torna m\u00e1s dependiente de los factores ambientales”, explica Celso Pesce, del Departamento de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica de la Polit\u00e9cnica y que forma parte del grupo de Brinati.<\/p>\n

Lanzamiento de tubos
\n<\/strong>Aunque las investigaciones del grupo tienen un fuerte contenido te\u00f3rico para la creaci\u00f3n de modelos matem\u00e1ticos no lineales para la simulaci\u00f3n num\u00e9rica de los movimientos del sistema flotante, existen otras aplicaciones pr\u00e1cticas, revela Pesce: “Adem\u00e1s de participar activamente de diversos estudios referentes al proyecto de FPSOs, como el del futuro P-50 (Petrobras-50), al comienzo de este a\u00f1o nuestro equipo concluy\u00f3 un estudio de viabilidad y dimensionamiento para la instalaci\u00f3n de un sistema de posicionamiento din\u00e1mico en una barcaza lanzadora de tuber\u00edas: la BGL-1.<\/p>\n

Gracias a esas investigaciones, que incluyen la formulaci\u00f3n de modelos hidrodin\u00e1micos, aerodin\u00e1micos y de control, la BGL-1 dejar\u00e1 de ser una barcaza del tipo amarrado y pasar\u00e1 a posicionarse din\u00e1micamente, con seis sistemas propulsores”. La BGL-1, que act\u00faa en la construcci\u00f3n y mantenimiento de m\u00f3dulos en la cubierta de las plataformas, sirve para lanzar oleoductos en el mar. Su posici\u00f3n precisa es esencial para el \u00e9xito de la operaci\u00f3n de lanzamiento de tubos. Los propulsores, comandados por un sistema de control, funcionan autom\u00e1ticamente para corregir la posici\u00f3n y el rumbo, de modo tal que las tuber\u00edas sean lanzadas en el lugar cierto.<\/p>\n

Con el sistema de amarre tradicional, basado en el lanzamiento de anclas, propio para profundidades menores, la operaci\u00f3n era mucho m\u00e1s lenta y compleja. Despu\u00e9s de lanzadas algunas centenas de metros de tuber\u00edas, la barcaza deb\u00eda ser desplazada hacia adelante para continuar la operaci\u00f3n. Esto hac\u00eda que el trabajo fuera costoso y lento, pues exig\u00eda el reposicionamiento de las anclas a lo largo del transcurso, por medio de embarcaciones auxiliares, los “remolcadores de manipuleo de anclas”.<\/p>\n

Kazuo Hirata, del Instituto de Investigaciones Tecnol\u00f3gicas (IPT), comenta: “Esta nueva operaci\u00f3n, que har\u00e1 mucho m\u00e1s eficiente el lanzamiento de tuber\u00edas, permitiendo ampliar la operaci\u00f3n de la BGL-1 en aguas profundas, solo fue posible gracias al desarrollo de modelos computacionales confiables, creados en la Escuela Polit\u00e9cnica y calibrados a partir de experiencias realizadas en los laboratorios de hidrodin\u00e1mica del IPT”.<\/p>\n

Estudio de v\u00f3rtices
\n<\/strong>Andr\u00e9 Paiva Leite, investigador del Departamento de Ingenier\u00eda y Producci\u00f3n de Petrobras, revela que el trabajo del equipo de la USP ha sido de grande val\u00eda para la empresa. “Independientemente de cualquier resultado directo, estos proyectos tienen el m\u00e9rito de mantener a Petrobras en contacto con investigaciones de punta”, afirma. “Adem\u00e1s, las investigaciones est\u00e1n auxiliando en la formaci\u00f3n de mano de obra especializada, esencial para el desarrollo de la tecnolog\u00eda nacional en la exploraci\u00f3n de petr\u00f3leo\u00a0offshore<\/em> (en el mar). “Un segundo proyecto, coordinado por Jos\u00e9 Augusto Penteado Aranha, de Ingenier\u00eda Naval y Oce\u00e1nica de la Polit\u00e9cnica, est\u00e1 \u00edntimamente ligado al primero.<\/p>\n

Tuvo por objeto el estudio de uno de los fen\u00f3menos m\u00e1s complejos de la mec\u00e1nica cl\u00e1sica: las vibraciones inducidas por v\u00f3rtices. “Este fen\u00f3meno a\u00fan no ha sido bien entendido desde el punto de vista experimental y del modelado te\u00f3rico”, explica Pesce, responsable por la parte experimental. Los v\u00f3rtices son los movimientos de torbellino, como los remolinos, que pueden ocurrir tanto en el aire (el torbellino generado en las punta de las alas de los aviones, por ejemplo) como en el agua (el remolino que se forma en la rejilla de las piletas).<\/p>\n

Vibraciones intensas
\n<\/strong>En la explotaci\u00f3n del petr\u00f3leo en el mar, los v\u00f3rtices surgen de la interacci\u00f3n de las corrientes marinas con las tuber\u00edas de perforaci\u00f3n y producci\u00f3n (los\u00a0risers<\/em>) que penden de las plataformas. Cuando eso sucede, cables y tubos vibran, debido a la excitaci\u00f3n producida por la emisi\u00f3n alternada de v\u00f3rtices, y esto genera tensiones que pueden causar incluso la ruptura del material por fatiga. “Es vital que las caracter\u00edsticas cr\u00edticas de una nueva estructura sujeta a vibraciones inducidas por v\u00f3rtices sean conocidas ya en una fase inicial del proyecto”, dice Penteado Aranha.<\/p>\n

La s\u00edntesis del proyecto, concluido tras cinco a\u00f1os de investigaciones, era el desarrollo de un m\u00e9todo de an\u00e1lisis que permitiera estimar la vida \u00fatil de los tubos sujetos a corrientes mar\u00edtimas. “Esos sistemas de risers llegan a costar decenas de millones de d\u00f3lares, y su integridad es amenazada por las intensas vibraciones generadas por los v\u00f3rtices”, dice el investigador. “Es importante, por lo tanto, comprender ese fen\u00f3meno, pues el mismo tiene un impacto econ\u00f3mico muy gran en la explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo en altamar.”<\/p>\n

Para hacerse una idea de la amplitud de la investigaci\u00f3n – que se vali\u00f3 de estudios computacionales de din\u00e1mica de los fluidos y de ensayos con modelos reducidos realizados en el tanque de pruebas del IPT, as\u00ed como tambi\u00e9n de simulaciones del comportamiento din\u00e1mico de una tuber\u00eda o\u00a0riser<\/em> -, basta saber que la estructura de los v\u00f3rtices es tan compleja que actualmente las computadoras solo son capaces de simular num\u00e9ricamente una peque\u00f1a parte de ellas.<\/p>\n

“Hemos avanzado de manera consistente. Estamos muy cerca de poder simular el fen\u00f3meno de vibraciones inducidas por v\u00f3rtices en\u00a0risers<\/em> , con la inclusi\u00f3n de efectos tridimensionales en el deslizamiento”, subraya Julio Meneghini, responsable por la fluidodin\u00e1mica computacional. “Fue posible criar el LIFE – Laboratorio de Interacci\u00f3n Fluidoestructuras – equip\u00e1ndolo con estaciones de trabajo de \u00faltima generaci\u00f3n, de gran capacidad de procesamiento”, agrega Cl\u00f3vis Martins, de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica.<\/p>\n

Una mejor comprensi\u00f3n
\n<\/strong>“El proyecto fue esencial para juntar a las personas de diferentes departamentos que trabajaban en torno a un campo com\u00fan. Con ello, procuramos llegar a una comprensi\u00f3n f\u00edsica m\u00e1s precisa del fen\u00f3meno de la vorticidad, en la tentativa de construir modelos capaces de reproducir el fen\u00f3meno observado en laboratorio”, dice Penteado Aranha. “Creo que en dos a\u00f1os vamos a alcanzar ese objetivo.”<\/p>\n

De los dos proyectos tem\u00e1ticos participaron cinco investigadores del IPT, 11 de la Polit\u00e9cnica y de los institutos de F\u00edsica y de Mat\u00e9m\u00e1tica de la USP, adem\u00e1s de cerca de 20 alumnos de iniciaci\u00f3n cient\u00edficayposgrado. Tambi\u00e9n colaboraron cient\u00edficos del Imperial College de Londres y de las universidades de Michigan y Cornell, en Estados Unidos. La producci\u00f3n acad\u00e9mica a partir de las investigaciones incluye 60 documentos presentados en conferencias internacionales y 15 art\u00edculos en revistas cient\u00edficas en el exterior, adem\u00e1s de monograf\u00edas, disertaciones de maestr\u00eda y tesis de doctorado.<\/p>\n

Los proyectos
\n<\/strong>M\u00e9todos de Din\u00e1mica No Lineal Aplicados al Proyecto y al An\u00e1lisis de Sistemas de Anclaje
\nModalidad
\n<\/strong>Proyecto tem\u00e1tico
\nCoordinador
\n<\/strong>Hernani Luiz Brinate – USP
\nInversi\u00f3n
\n<\/strong>R$ 247.000,00<\/p>\n

Vibraci\u00f3n Inducida mediante Emisi\u00f3n de V\u00f3rtices (Vortex Shedding) en estructuras Mar\u00edtimas y Oce\u00e1nicas
\nModalidad<\/strong>
\nProyecto tem\u00e1tico
\nCoordinador<\/strong>
\nJos\u00e9 Augusto Penteado Aranha – USP
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 44.032,52 y US$ 69.395,15<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Dos proyectos ayudan a Petrobras a cumplir metas en aguas profundas","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[],"coauthors":[93],"class_list":["post-72931","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/72931","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=72931"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/72931\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=72931"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=72931"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=72931"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=72931"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}