{"id":74548,"date":"2002-03-01T00:00:00","date_gmt":"2002-03-01T03:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2002\/02\/01\/simulaciones-en-la-pantalla-y-en-las-aguas\/"},"modified":"2015-03-11T14:06:13","modified_gmt":"2015-03-11T17:06:13","slug":"simulaciones-en-la-pantalla-y-en-las-aguas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/simulaciones-en-la-pantalla-y-en-las-aguas\/","title":{"rendered":"Simulaciones en la pantalla y en las aguas"},"content":{"rendered":"
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eduardo cesar<\/span>Imagen tridimensional en la Poli-USP: anteojos especiales para ver los fen\u00f3menos estudiadoseduardo cesar<\/span><\/p><\/div>\n

Dos tanques de pruebas, uno virtual y el otro f\u00edsico, robustecer\u00e1n la posici\u00f3n de Brasil como l\u00edder tecnol\u00f3gico en la explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo en alta mar. La Escuela Polit\u00e9cnica (Poli) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) inaugur\u00f3, a fines de febrero, un sofisticado laboratorio, denominado Tanque de Pruebas Num\u00e9rico (TPN), que har\u00e1 factible la explotaci\u00f3n de pozos submarinos situados a m\u00e1s de 2.000 metros de profundidad -actualmente, el campo de Roncador, en la cuenca de Campos, R\u00edo de Janeiro, a 1.800 metros de la superficie del marina, es el m\u00e1s profundo operado por Petrobras. Y, en la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), investigadores de la Coordinaci\u00f3n de los Programas de Posgrado e Investigaci\u00f3n en Ingenier\u00eda (Coppe) est\u00e1n terminando un tanque oce\u00e1nico que se asemeja a un mar artificial, con 22 millones de litros de agua, con previsi\u00f3n para que est\u00e9 listo en junio.<\/p>\n

Instalado en las m\u00e1rgenes de la bah\u00eda de Guanabara, en el campus de UFRJ, el tanque oce\u00e1nico tiene alrededor de 1,5 mil metros cuadrados, 40 metros de largo por 30 de ancho y una profundidad promedio de 15 metros y m\u00e1xima de 25 metros. Supera a tanques del mismo tipo existentes en Estados Unidos, con 5,8 metros, en Holanda, con 10,5 metros, y en Noruega, con 10 metros de profundidad. Los dos proyectos fueron financiados con recursos del Fondo Sectorial de Petr\u00f3leo y Gas Natural (CT-Petro), del Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda (MCT). Adquirir\u00a0know-how<\/em> para la exploraci\u00f3n y explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo y gas en grandes profundidades tiene una importancia decisiva para Brasil, pues un 75% de las reservas de Petrobras, estimadas en 9.800 millones de barriles, se encuentra en aguas profundas (400 a 1.000 metros) o ultraprofundas (a m\u00e1s de 1.000 metros).<\/p>\n

Ensayos virtuales
\n<\/strong>“El TPN efectuar\u00e1 la simulaci\u00f3n del comportamiento de plataformas mar\u00edtimas de petr\u00f3leo en alta mar, para permitir que Petrobras avance as\u00ed con mayor seguridad en la explotaci\u00f3n en aguas muy profundas”, cuenta Kazuo Nishimoto, profesor de Ingenier\u00eda Naval y Oce\u00e1nica de la Poli y coordinador del reci\u00e9n inaugurado laboratorio. El ingeniero Andr\u00e9 Paiva Leite, consultor t\u00e9cnico del Departamento de Exploraci\u00f3n y Producci\u00f3n de Petrobras, confirma la importancia del TPN: “La confiabilidad en los sistemas flotantes ser\u00e1 mucho mayor con los ensayos que se realizar\u00e1n en el nuevo tanque virtual de pruebas”.<\/p>\n

El TPN es, en verdad, un sistema computacional compuesto por un grupo de 60 computadoras operando en paralelo. A fines de este a\u00f1o, otras 60 microcomputadoras ser\u00e1n incorporadas a la red, que tiene capacidad para recibir hasta 300 aparatos. “Ampliaremosla capacidad en la medida en que la demanda justifique dicha inversi\u00f3n”, dice Nishimoto. La ventaja del grupo con relaci\u00f3n a computadoras aisladas reside en la ejecuci\u00f3n de c\u00e1lculos mucho m\u00e1s complejos en poco tiempo. “Simulaciones que llevar\u00edan d\u00edas para ejecutarse en una estaci\u00f3n aislada son realizadas en pocos minutos en la red”, explica el investigador.<\/p>\n

Imagen tridimensional
\n<\/strong>Adem\u00e1s de las computadoras, el laboratorio tendr\u00e1 tambi\u00e9n una sala de realidad virtual, que emplear\u00e1 tecnolog\u00eda de animaci\u00f3n Silicon Graphics. Esa sala ser\u00e1 utilizada para la proyecci\u00f3n de la imagen tridimensional de la simulaci\u00f3n num\u00e9rica procesada por las computadoras. “Decidimos incorporar al proyecto del TPN una sala estereogr\u00e1fica con recursos de computaci\u00f3n gr\u00e1fica 3-D para visualizar, de la manera m\u00e1s real posible, todos los fen\u00f3menos estudiados”, cuenta Nishimoto. Ese recurso permitir\u00e1 que el an\u00e1lisis num\u00e9rico de cada ensayo sea acompa\u00f1ado, simult\u00e1neamente, por el an\u00e1lisis visual, facilitando su comprensi\u00f3n y auxiliando en la evaluaci\u00f3n de los resultados.<\/p>\n

Las simulaciones de modelos hidrodin\u00e1micos y estructurales hechas en el TPN tendr\u00e1n como resultado informaciones sobre el comportamiento de las plataformas semisumergibles y de los buques tanque fondeados, conocidos por FPSOs -sigla de\u00a0Floating, Production, Storage and Offloading<\/em>, o sistema flotante de producci\u00f3n, almacenamiento y descarga-, estructuras responsables por la explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo en alta mar. Los ensayos tambi\u00e9n mostrar\u00e1n como se comportan los cables de anclaje, que sujetan la plataforma o el buque tanque al fondo del mar, y las tuber\u00edas que llevan el petr\u00f3leo del pozo hasta la plataforma en la superficie. Todos esos elementos est\u00e1n sujetos continuamente a factores ambientales, como la acci\u00f3n de los vientos, las olas y las corrientes, que pueden provocar aver\u00edas y desestabilizar la plataforma o el barco, perjudicando la producci\u00f3n. Saber c\u00f3mo mantenerlos con la mayor estabilidad posible es un factor decisivo para el \u00e9xito de la explotaci\u00f3n.<\/p>\n

El proyecto del Tanque de Pruebas Num\u00e9rico cont\u00f3 con la participaci\u00f3n de cuatro instituciones de investigaci\u00f3n, adem\u00e1s de la USP: Instituto de Investigaciones Tecnol\u00f3gicas del Estado de S\u00e3o Paulo (IPT), Coppe, Grupo de Tecnolog\u00eda en Computaci\u00f3n Gr\u00e1fica (Tecgraf), de la Pontificia Universidad Cat\u00f3lica (PUC) de R\u00edo de Janeiro, y el Centro de Investigaciones de Petrobras (Cenpes). La inversi\u00f3n total en el proyecto, que integr\u00f3 la primera licitaci\u00f3n el CT-Petro, realizada a fines de 2000, fue de casi 3 millones de reales. De ese total, 2,56 millones de reales fueron repasados por la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), \u00f3rgano que ejerce la Secretar\u00eda Ejecutiva de los Fondos Sectoriales del MCT, y los otros 400 mil reales quedaron por cuenta de Petrobras.<\/p>\n

Los recursos comenzaron a ser inyectados en enero del a\u00f1o pasado, y el laboratorio fue montado en apenas un a\u00f1o. Seg\u00fan Nishimoto, el TPN les suministrar\u00e1 datos preciosos a los proyectistas e ingenieros involucrados en los proyectos de construcci\u00f3n de estructuras flotantes. “Simularemos, principalmente, par\u00e1metros b\u00e1sicos, como los movimientos y las aceleraciones de la plataforma y las tensiones en las l\u00edneas de amarre y en los tubos.”<\/p>\n

Escala reducida
\n<\/strong>El TPN complementa y extiende las aplicaciones de los tanques de pruebas f\u00edsicos, que realizan ensayos con modelos reducidos. A su vez, el mismo depende de resultados obtenidos en los tanques de prueba f\u00edsicos, para evaluar y calibrar los modelos num\u00e9ricos utilizados en el modo virtual. Los tanques f\u00edsicos son eficientes pero sufren restricciones en las simulacionesen aguas muy profundas por causa del efecto escala. Restricciones que pueden ser atenuadas en la integraci\u00f3n con estudios realizados en el TPN. Actualmente, la profundidad m\u00e1xima posible para la realizaci\u00f3n de simulaciones es de 1.000 metros. Cuando el tanque de Coppe est\u00e9 listo, podr\u00e1n ser simuladas operaciones en hasta 2.500 metros de profundidad. Para extrapolar esos l\u00edmites, estudios complementarios basados en ensayos en los tanques virtuales representan una contribuci\u00f3n efectiva.<\/p>\n

Una ventaja del TPN es el costo de sus ensayos, bien inferior al de los realizados en el tanque de pruebas f\u00edsico. La econom\u00eda de costos vale tambi\u00e9n en el \u00e1mbito del tanque f\u00edsico -sus pruebas son imprescindibles en proyectos pioneros y concepciones originales e innovadoras- citada por los investigadores de Coppe. La tasa diaria de utilizaci\u00f3n del tanque oce\u00e1nico no llegar\u00e1 a 15 mil d\u00f3lares, mientras que en los tanques localizados en el exterior se cobran valores superiores a 20 mil d\u00f3lares. Petrobras, seg\u00fan Coppe, desembolsa hasta 400 mil d\u00f3lares por 15 d\u00edas de ensayos en el exterior.<\/p>\n

Equipado para producir olas, vientos y corrientes, el tanque oce\u00e1nico, de 25 metros de profundidad m\u00e1xima, posibilitar\u00e1 ensayos de modelos de estructuras y equipos para actividades de producci\u00f3n de petr\u00f3leo y gas\u00a0offshore<\/em> (en alta mar), en grandes profundidades, investigaciones en el \u00e1rea de ingenier\u00eda naval, adem\u00e1s de estudios asociados a nuevas estructuras oce\u00e1nicas y a operaciones submarinas. “Los ensayos de modelos en las condiciones que tendremos en el tanque oce\u00e1nico son fundamentales para prever qu\u00e9 se va a encontrar en el mar en la extracci\u00f3n de petr\u00f3leo. Y, cuanto m\u00e1s profundo es el tanque, mejores ser\u00e1n los resultados”, dice el ingeniero civil Ricardo Franciss, de la Gerencia de Tecnolog\u00eda Submarina del Cenpes de Petrobras.<\/p>\n

“En el tanque, podremos observar con mayor eficiencia, confiabilidad y menores riesgos, factores tales como fatiga, colapso, vibraci\u00f3n, variaci\u00f3n de tensi\u00f3n y v\u00f3rtice (remolino) de las l\u00edneas de tuber\u00edas, por ejemplo, adem\u00e1s de probar equipos involucrados en operaciones mar\u00edtimas. Tendremos el comportamiento de todo lo que est\u00e1 flotando o sumergido casi en las mismas condiciones que encontramos, por ejemplo, en la cuenca de Campos”, completa \u00e9l.<\/p>\n

Seg\u00fan los investigadores, varios tipos de equipos y estructuras vinculados a la explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo podr\u00e1n pasar por los ensayos en el tanque: plataformas, nav\u00edos de explotaci\u00f3n y almacenaje de petr\u00f3leo, cables de fijaci\u00f3n de plataformas en el fondo del mar y l\u00edneas de transmisi\u00f3n, entre otros. El tanque posee mecanismos para provocar la formaci\u00f3n de olas de hasta medio metro, a intervalos que pueden variar de 0,3 a cinco segundos. Las olas son producidas por 75 paneles batidores colocados en uno de los bordes del tanque. Cada panel tiene un motor independiente y puede crear ondulaciones con diferentes movimientos y direcciones de propagaci\u00f3n.<\/p>\n

Corrientes submarinas
\n<\/strong>Los vientos que azotar\u00e1n ese “mar artificial” ser\u00e1n programados por ventiladores que pueden ser situados en cualquier punto cercano al espejo del agua. Los aparatos pueden generar vientos con velocidades de hasta 12 metros por segundo y direcci\u00f3n y variaci\u00f3n en el tiempo pre-programadas. El tanque tendr\u00e1 un fondo m\u00f3vil, que puede subir y bajar, graduando la profundidad entre 1,4 y 15 metros, dependiendo del tipo de ensayo realizado. La construcci\u00f3n, que cost\u00f3 13,6 millones de reales, fue realizada con recursos del CT-Petro.En la segunda etapa, prevista para estar concluida en un a\u00f1o, ser\u00e1 montado el sistema de corrientes submarinas. Bombas despejar\u00e1n agua en el tanque a partir de galer\u00edas sumergidas instaladas en uno de los lados de la obra, formando las corrientes.<\/p>\n

El agua, saldr\u00e1 del embalse por aberturas situadas en la extremidad opuesta del tanque, siguiendo por tuber\u00edas hasta que vuelva a ser inyectada nuevamente en el tanque. Ser\u00e1 posible generar corrientes en diferentes intensidades y profundidades. Para instalar ese sistema el grupo est\u00e1 captando recursos complementarios de 8,2 millones de reales. La Fundaci\u00f3n Carlos Chagas Filho de Apoyo a la Investigaci\u00f3n del Estado de R\u00edo de Janeiro (Faperj) ya ha destinado un mill\u00f3n de reales.<\/p>\n

Alrededor de 15 profesionales, entre investigadores, t\u00e9cnicos, buzos y personal de apoyo, trabajar\u00e1n en el tanque. Sensores conectados a los modelos reducidos de plataformas, tanqueros, cables o robots submarinos registrar\u00e1n las respuestas de los equipos probados. Un sistema de video grabar\u00e1 im\u00e1genes fuera y dentro del agua. A trav\u00e9s de escotillas localizadas abajo de la l\u00ednea de flotaci\u00f3n, tambi\u00e9n ser\u00e1 posible acompa\u00f1ar visualmente los ensayos.<\/p>\n

Pero las aplicaciones del emprendimiento van m\u00e1s all\u00e1 de los ensayos con modelos de equipos vinculados principalmente a la explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo y gas. Para el profesor de Ingenier\u00eda Oce\u00e1nica Segen Estefen, uno de los coordinadores del proyecto del tanque oce\u00e1nico, la rob\u00f3tica submarina ser\u00e1 otra \u00e1rea que se beneficiar\u00e1 con el nuevo tanque. “Hoy en d\u00eda un buzo no puede sobrepasar los 400 metros de profundidad. Por eso, equipos robotizados ser\u00e1n cada vez m\u00e1s necesarios a medida en que la exploraci\u00f3n de los recursos del mar vaya a profundidades cada vez mayores”, dice.<\/p>\n

El \u00e1rea ambiental tambi\u00e9n tendr\u00e1 su cuota de ventajas. Simulando olas, corrientes y vientos, es posible estudiar el comportamiento de una mancha de petr\u00f3leo en el agua. “Al analizar un derramamiento de petr\u00f3leo en el mar, podemos hacer disponibles datos para el uso en la acci\u00f3n de combate al problema”, dice el profesor de Ingenier\u00eda Oce\u00e1nica Carlos Levi, otro coordinador del proyecto del tanque.<\/p>\n

Alianzas importantes
\n<\/strong>El grupo de Coppe gener\u00f3 cuatro tesis de doctorado, ocho disertaciones de maestr\u00eda y 15 trabajos de iniciaci\u00f3n cient\u00edfica con temas referentes al tanque. Todas las etapas del proyecto fueron acompa\u00f1adas por un comit\u00e9 t\u00e9cnico formado por investigadores del IPT, de la USP, de Coppe y de Petrobras. Las asociaciones son muy valoradas por los dos grupos. “Vamos a intercambiar muchas informaciones a partir de los datos generados en los nuevos campos de pruebas”, completa Levi. “Se trata de herramientas de gran importancia para el \u00e1rea de ensayos vinculados al sector de explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo”, dice Franciss, de Petrobras.<\/p>\n

Profundidad estrat\u00e9gica<\/em><\/strong>
\nUna porci\u00f3n significativa de las reservas brasile\u00f1as de petr\u00f3leo, que llega al 23%, est\u00e1 localizada en el rango de zona acu\u00e1tica entre 1.000 y 2.000 metros de profundidad. Petrobras estima que un 50% de las reservas que se hallan estar\u00e1n situadas en aguas profundas y ultraprofundas. “Actualmente las tecnolog\u00edas e innovaciones est\u00e1n especialmente volcadas a la producci\u00f3n en aguas profundas por la importancia estrat\u00e9gica que dicha \u00e1rea adquiri\u00f3”, dice Ricardo Franciss, del Cenpes de Petrobras.<\/p>\n

La empresa es l\u00edder en la carrera por la explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo y gas en aguas profundas. En el campo de Roncador, hallado en 1996 y ubicado en la cuenca de Campos, litoral norte de R\u00edo de Janeiro, se extrae petr\u00f3leo a una profundidad de m\u00e1s de 1.800 metros, r\u00e9cord mundial de explotaci\u00f3n en el mar. En las cuencas de Santos y de Esp\u00edrito Santo tambi\u00e9n ya se han hallado pozos en grandes profundidades. En el exterior, el ritmo de los hallazgos es menor. “Con excepci\u00f3n de un pozo en el golfo de M\u00e9xico, explotado por Shell y localizado a 1.800 metros, los pozos en el exterior no pasan de 1.200 metros de profundidad”, revela Franciss.<\/p>\n

La producci\u00f3n de la empresa en aguas profundas ha aumentado significativamente. En 1987, el petr\u00f3leo y el gas extra\u00eddos de pozos localizados a grandes profundidades representaban apenas un 1,7% de la producci\u00f3n total de la compa\u00f1\u00eda. En 2000, ese porcentual salt\u00f3 a un 55%. Petrobras tiene como meta alcanzar, en 2005, el rango de producci\u00f3n de 1 mill\u00f3n 850 mil barriles de petr\u00f3leo por d\u00eda. Alrededor del 75% de esa producci\u00f3n ser\u00e1 retirada de pozos localizados en zonas acu\u00e1ticas profundas y ultraprofundas.<\/p>\n

Desde mediados de la d\u00e9cada de los 80, Petrobras realiza investigaciones para hacer factible la extracci\u00f3n de petr\u00f3leo en profundidades mayores. El Programa de Capacitaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica en Aguas Profundas (Procap) fue creado en 1986 para impulsar esa actividad. El programa est\u00e1 en su tercera edici\u00f3n, el Procap-3000, que, entre otras metas, pretende hacer factible nuevos hallazgos en zonas acu\u00e1ticas de hasta 3.000 metros de profundidad.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Tanques de la USP y de la Coppe-UFRJ ayudar\u00e1n a Petrobras en la explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo en aguas ultraprofundas","protected":false},"author":23,"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":[116,472],"class_list":["post-74548","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\/74548","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\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=74548"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74548\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=74548"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=74548"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=74548"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=74548"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}