CURSO ESPECIAL DE NOES BSICASSOBRE ANCORAGEM

(ENBA)

MARINHA DO BRASILDIRETORIA DE PORTOS E COSTASENSINO PROFISSIONAL MARTIMO

Rio de Janeiro2009

Manual do Curso1 edio

Organizada por: CLC Sebastio Mauro de Oliveira e 2ON Adriano Mauricio de OliveiraDiagramao e ilustraes: Arthur Luiz MalheirosReviso ortogrfica: Katia Nascimento de Souza

2009 direitos reservados Diretoria de Portos e Costas

________ exemplares

Diretoria de Portos e CostasRua Tefilo Otoni, n 4 - CentroRio de Janeiro, RJ20090-070http://www.dpc.mar.mil.brsecom@dpc.mar.mil.br

Depsito legal na Biblioteca Nacional conforme Decreto n 1825, de 20 de dezembro de 1907

IMPRESSO NO BRASIL / PRINTED IN BRAZIL

3Sumrio

1 INTRODUO .................................................................................................... 51.1 Histrico da Produo de Petrleo no Mar ........................................................... 51.2 Unidades de produo e perfurao .................................................................... 71.2.1 Plataforma Fixa (Jaqueta) .................................................................................... 71.2.2 Plataforma Autoelevvel (Jack-up) ........................................................................ 71.2.3 Navio-Sonda (Drilling Ship) ................................................................................. 81.2.4 Plataforma Semissubmersvel (SS) ..................................................................... 81.2.5 Unidade Flutuante de Produo e Armazenamento (FPSO) ................................ 91.3 Ancoragem ................................................................................................ 102 PROJETOS DE ANCORAGEM .........................................................................112.1 Classificao dos Sistemas de Ancoragem ........................................................112.1.1 Ancoragem com Ponto nico (SPM) ...................................................................132.1.2 Amarrao com Quadro de Ancoragem (SM) ......................................................132.1.3 Ancoragem com Posicionamento Dinmico ........................................................142.2 Movimentos de uma Unidade Flutuante ...............................................................152.3 Cargas Ambientais em Uma Unidade .................................................................172.3.1 Fora das Ondas.................................................................................................172.3.2 Fora dos Ventos ................................................................................................182.4 Dimensionamento de um Sistema de Ancoragem ...............................................192.4.1 Projeto ................................................................................................................192.4.2 Metodologias de Anlise .....................................................................................223 REBOCADORES DE MANUSEIO DE NCORAS ............................................243.1 Caractersticas ....................................................................................................243.2 Guincho de Manuseio ..........................................................................................253.3 Sarilhos e Guinchos Auxiliares .............................................................................263.4 Pinos Hidrulicos e Shark Jaw ..........................................................................273.5 Rolo de Popa e Paiol de Amarras .......................................................................283.6 Coroa de Barbotin ...............................................................................................293.7 A-Frame ..............................................................................................................293.8 Novos Projetos de AHTS .....................................................................................304 ATIVIDADES ESPECIAIS DOS AHTS ...............................................................314.1 Reboque .............................................................................................................314.2 Inspeo com ROV .............................................................................................324.3 Suprimento ..........................................................................................................334.4 Apoio a Terminais Ocenicos ..............................................................................345 POSICIONAMENTO DINMICO - DP ................................................................355.1 Princpios de funcionamento do DP .....................................................................365.2 Elementos que compem o Sistema de Posicionamento Dinmico ....................395.3 Classes de DP conforme estabelecido pelas regras da IMO ...............................405.4 Operao do Sistema de Posicionamento Dinmico ..........................................435.4.1 Mdulos de Operao DP ...................................................................................445.4.2 Modos Operacionais ...........................................................................................455.4.3 Mdulos Bsicos de Controle ..............................................................................466 MATERIAIS EMPREGADOS EM ANCORAGEM ...............................................536.1 Tipos de ncoras ................................................................................................536.2 Amarras ..............................................................................................................596.3 Cabos de Ao .....................................................................................................606.4 Cabos de Polister .............................................................................................616.5 Acessrios Utilizados em Ancoragem .................................................................62

47 UNIDADE DE PERFURAO E PRODUO .................................................677.1 Caractersticas Tcnicas .....................................................................................677.2 Estabilidade ........................................................................................................687.3 Operaes durante a Ancoragem ........................................................................717.4 Guinchos de Ancoragem .....................................................................................737.5 Linhas de Produo ............................................................................................74

8 NORMAS, CERTIFICAO, INSPEO E MANUTENO ............................758.1 Normas Nacionais e Internacionais .....................................................................758.2 As Sociedades Classificadoras ..........................................................................788.2.1 Projeto e Certificao do Sistema de Amarrao ................................................788.2.2 Metodologia de Anlise .......................................................................................798.2.3 Projeto e Certificao dos Acessrios de Amarrao .........................................808.2.4 Etapas do Processo de Certificao de Acessrios ...........................................818.2.4.1Projeto ................................................................................................................818.2.4.2 Especificao do Material ..................................................................................818.2.4.3 Testes No-Destrutivos.......................................................................................818.2.4.4 Marcaes e Certificaes ................................................................................828.2.4.5 Documentao do Fabricante ............................................................................828.2.4.6 Nota Final ...........................................................................................................828.3 Inspeo e Manuteno de Sistemas de Ancoragem ..........................................838.4 Anlise de Riscos e SMS (Sade, Meio Ambiente e Segurana) ........................858.4.1 Anlise de Riscos ...............................................................................................858.4.2 Normas e Procedimentos de Sade, Segurana e Meio Ambiente SMS em Opera-es de Ancoragem .......................................................................................................858.4.2.1 Embarcao de Manuseio de ncoras...............................................................868.4.2.2 UEPs e MODUs .................................................................................................878.4.2.3 Reboque ............................................................................................................888.4.2.4 Operao de Ancoragem ...................................................................................898.4.2.5 Meio Ambiente ...................................................................................................90

9 ESTUDO DE NOVOS PROJETOS DE ANCORAGEM .....................................919.1 Anlise de um Projeto de Ancoragem..................................................................919.1.1 Caractersticas Principais da Unidade.................................................................919.1.2 Configurao do Sistema de Ancoragem ............................................................929.1.3 Composio do Sistema .....................................................................................939.2 Novos Tipos de ncora .......................................................................................949.2.1 ncora de Placa ..................................................................................................949.2.2 ncoras de Carga Vertical (Vertical Load Anchors) .............................................949.3 Ancoragem Taut Leg ...........................................................................................969.4 Sistemas Pr-Lanados ......................................................................................979.5 Novos Componentes de Conexo .......................................................................98

10 FALHAS EM SISTEMAS DE ANCORAGEM .....................................................9910.1 Falhas em Amarras ......................................................................................... 10010.2 Falhas em Acessrios ..................................................................................... 10310.3 Falhas em Cabos de Ao ................................................................................. 10610.4 Falhas em Cabos de Polister ......................................................................... 104

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................... 108

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1 Introduo

1.1 Histrico da Produo de Petrleo no Mar

O primeiro poo no mar foi perfurado em 1882, na cidade de Santa Brbara, no Estadoda Califrnia. H.L. Williams teve a idia de construir uma torre de perfurao a partir de umper de madeira, iniciando a explorao do poo localizado 90 metros mar adentro. Assimcomo esperado, o poo revelou-se muito produtivo e rapidamente empreendedoresfinanciaram a construo de novos pers.

A imensa demanda interna dos Estados Unidos por leo e gs impulsionou os avanostecnolgicos na rea de offshore. Em 1922, foi desenvolvido o conjunto de vlvulas quecontrola a presso e vazo do poo (rvore de natal) e em 1926, cientistas criaram asismologia. O rpido desenvolvimento culminou com a perfurao do primeiro poo de ondeno era possvel avistar terra, em 1947, pela Companhia Kerr-McGerr, a partir de umaplataforma fixa ligada a uma barcaa. Entretanto, com a intensificao da explorao dospoos no mar, percebeu-se que, embora pouco mveis, a prospeco e o deslocamentodas plataformas fixas eram relativamente lentos, aumentando os custos de produo.

A indstria necessitava de uma unidade mvel maior que pudesse avanarrapidamente e apresentasse uma melhor relao custo-eficcia. No mesmo ano, oengenheiro John T. Hayward projetou para a empresa Barnsdall Oil & Gas a primeira sondasubmersvel do mundo. A unidade mvel foi desenvolvida a partir do casco de uma barcaaconectada a um convs de perfurao separado por colunas de sustentao. Desta forma,mesmo com a barcaa submersa, a altura proporcionada pelas colunas de sustentaopermitia que as ondas passassem entre a barcaa e o convs de perfurao, reduzindo osefeitos do mar sobre a sonda. A partir do projeto, construiu-se a sonda Breton Rig 20 queperfurou seu primeiro poo no Golfo do Mxico em 1948.

As primeiras atividades de explorao de petrleo offshore no Brasil iniciaram-se em1968, na Bacia de Sergipe, mais precisamente no Campo de Guaricema, situado em umalmina dgua de cerca de 30m, na costa do Estado de Sergipe, regio nordeste. Para odesenvolvimento na Bacia de Sergipe aplicaram-se as tcnicas convencionais da pocapara campos de pequeno a mdio porte: Plataformas fixas e rgidas de ao, cravadas nosolo atravs de estacas, projetadas somente para produo e teste de poos, denominadasjaquetas. Estas primeiras plataformas eram, com pequenas variaes, do tipo padro dequatro pernas e os efeitos dinmicos e no-lineares no eram significativos. A nica fontede no-linearidade provinha, portanto, da interao solo fundao.

A perfurao dos poos era executada por plataformas autoelevatrias posicionadasjunto plataforma fixa. Em 1974 houve a primeira descoberta de petrleo na Bacia deCampos, atualmente a principal provncia petrolfera do Brasil, localizada na parte martimado Estado do Rio de Janeiro. Entretanto, a atividade de produo somente comeou emagosto de 1977, na segunda descoberta, com o Campo de Enchova, em lmina dgua de120 m. At 1977 as atividades de produo offshore no Brasil limitaram-se s reas donordeste brasileiro em lminas dgua de at 50m.

6Com a finalidade de acompanhar a expanso das atividades de prospeco emreservas de petrleo em profundidades maiores (variando entre 100 e 300 metros), eramutilizadas jaquetas de maior porte com perodos naturais de vibrao, que tendiam aaproximar-se dos perodos de excitao das cargas ambientais, notadamente do perododas ondas de projeto. Assim, os efeitos de inrcia passaram a ter um papel mais importante,de modo a exigir sua considerao no dimensionamento. Neste cenrio foram utilizadasplataformas autoelevatrias para explorao inicial de novas reservas. Estas plataformaseram compostas por um casco suportado por trs ou quatro colunas independentes,treliadas. Um sistema de pinhes e cremalheira permite elevar ou baixar as pernas emrelao ao casco, de modo a viabilizar o transporte e utilizao da plataforma em diversaslminas dgua. Este segundo sistema era bem mais flexvel que uma jaqueta de mesmoporte, ressaltando assim os efeitos de inrcia, que eram essenciais neste tipo de anlise.Desde 1984, a Bacia de Campos comeou a mostrar seu completo potencial, com adescoberta de campos gigantescos, cujas profundidades variam entre 1000 e 2000 metros(guas profundas) e acima de 2000 metros (guas ultraprofundas). Em funo dessasdescobertas e da necessidade de suprir a demanda do pas, vm se estabelecendosucessivos recordes de profundidade de poos em produo.

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1.2 Unidades de Produo e Perfurao

1.2.1 Plataforma Fixa (Jaqueta)

A plataforma fixa do tipo jaqueta foi a primeira a ser utilizada na explorao offshore. formada por uma estrutura contnua principal tridimensional de ao (jaqueta), cujas pernasservem de guias para as estacas. A sua instalao compreende 5 etapas: transporte,lanamento, flutuao, verticalizao e assentamento no fundo do mar. Sobre a jaqueta colocada uma superestrutura.

As plataformas fixas operam em lminas dgua de at 400m e so projetadas parareceber todos os equipamentos de perfurao, estocagem de materiais, alojamento depessoal, bem como todas as instalaes necessrias para a produo dos poos.

1.2.2 Plataforma Autoelevvel (Jack-up)

As plataformas autoelevveis so unidades mveis de casco triangular que suportaas pernas. Quando no local de operao, as pernas so arriadas por acionamento mecnicoou hidrulico. Por no possurem propulso prpria dependem de rebocadores para seutransporte. So utilizadas para prospeco em lminas dgua de at 100 metros.

81.2.3 Navio-Sonda (Drilling Ship)

uma embarcao projetada para perfurao de poos submarinos. Possui umaabertura no casco a meio-navio (Moon Pool) por onde passa a coluna de perfurao. Seuposicionamento controlado pelo sistema de Posicionamento Dinmico, composto porsensores acsticos, propulsores e computadores, que agem de forma a anular os efeitosambientais para evitar o deslocamento do navio.

1.2.4 Plataforma Semissubmersvel (SS)

As plataformas semissubmersveis, compostas por estruturas flutuantes, so largamenteempregadas na produo e perfurao. Consistem de um casco compartilhado e compostopor flutuadores e colunas. Os flutuadores (pontoons) apoiam as colunas (pernas), que porsua vez sustentam os conveses. O posicionamento de uma SS pode ser feito de duasformas: pelo sistema de ancoragem ou pelo sistema de posicionamento dinmico. O sistemade ancoragem constitudo de 8 a 12 ncoras e cabos e/ou amarras, atuando como molasque produzem esforos capazes de restaurar a posio do flutuante quando modificadapela ao das ondas, ventos e correntes. No sistema de posicionamento dinmico, noexiste ligao fsica da plataforma com o fundo do mar, exceto a dos equipamentos deperfurao. Sensores acsticos determinam a deriva, e propulsores no casco acionadospor computador restauram a posio da plataforma. Uma das principais desvantagens destetipo de plataforma o fato de no serem adequadas para o armazenamento do leoproduzido durante o processo de explorao, necessitando assim de meios para suaexportao.

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1.2.5 Unidade Flutuante de Produo e Armazenamento (FPSO)

um tipo de navio-tanque VLCC adaptado para a explorao, armazenamento depetrleo e/ou gs natural e escoamento da produo por navios aliviadores. posicionadapor sistemas de ancoragem do tipo turret ou spread mooring, tambm conhecido no Brasilcomo sistema DICAS (Differentiated Compliance Anchoring System). utilizada em locaisde produo distantes da costa com inviabilidade de ligao por oleodutos ou gasodutos.Na constante evoluo da indstria offshore, um novo conceito em FPSO foi desenvolvidopara explorao em guas ultraprofundas. Trata-se de uma plataforma com casco redondobatizada de SSP Piranema. O formato redondo da plataforma privilegia a estabilidade nomar, pois as ondas circundam a embarcao aps se chocarem contra ela e no h umimpacto frontal to grande quanto o sofrido pelos navios convencionais. Seu casco maisverstil e estvel, permitindo a operao em condies ambientais mais severas.

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1.3 Ancoragem

A ancoragem pode ser definida como um conjunto de elementos esbeltos capazes demanter uma unidade flutuante em uma posio de equilbrio sem auxlio de propulso.Normalmente, um sistema de ancoragem composto por um conjunto de linhas, sendocada linha composta de um ponto fixo no solo marinho (ncora) e elementos que conectameste ponto unidade. Estes elementos de ligao podem ser compostos de amarras, cabosde ao e ou cabos de polister, dependendo da profundidade em que se pretende explorar.

amarra

amarra

cabo de aoou poliester

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2 Projeto de Ancoragem

2.1 Classificao dos Sistemas de Ancoragem

Trs tipos de Sistemas de Ancoragem podem ser utilizados em estruturas flutuantes:amarrao em ponto nico SPM (Single Point Mooring), amarrao com quadro deancoragem SM (Spread Mooring) e o posicionamento dinmico (DP).

2.1.1 Ancoragem com Ponto nico (SPM)

A Ancoragem com Ponto nico frequentemente utilizada por embarcaes adaptadaspara operar como FSOs ou FPSOs. Neste sistema, as foras sobre o casco so minimizadasporque, desta maneira, ele permite que a embarcao se alinhe com o carregamentoambiental.

Existem vrios tipos de ancoragem em um nico ponto, sendo definidos basicamentetrs tipos: ancoragem com turret, CALM (Catenary Anchor Leg Mooring) e SALM (SingleAnchor Leg Mooring).

No sistema de ancoragem com turret todas as linhas de ancoragem e risers so presasno turret que essencialmente faz parte da estrutura a ser ancorada. O turret permite que aembarcao gire em torno das linhas. Ele pode ser montado interna ou externamente embarcao.

O sistema CALM consiste numa boia de grandes dimenses que suporta um nmerode linhas de ancoragem em catenria. Os risers so presos na parte de baixo da boiaCALM e utilizam um cabo sinttico para fazer a amarrao entre a boia e o navio. Estesistema limitado em sua capacidade de resistir s condies ambientais, quando a reaoda boia for totalmente diferente da resposta do navio sob influncia da onda. Assim, quando

unidade flutante de armazenamento

conexo inferior com a estrutura

conexo estrutural superior

turret vertical

mesa de amarras

linhas de ancoragem

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yoke

navio-cisterna

swivel

seo da bia

seo do riserjunta universal

base

hawser

bia

linha de ancoragem

as condies do mar alcanam uma certa magnitude, necessrio desconectar o navio.Para evitar essas limitaes, podem ser empregadas forquilhas (yoke) de acoplamento,estruturas rgidas com articulaes para ligar o navio parte superior da boia. A articulaorgida elimina movimentos horizontais entre a boia e o navio.

O sistema SALM emprega um sistema de riser vertical com ampla capacidade deflutuao prximo superfcie e, algumas vezes, na superfcie, mantido por um riser pr-tensionado. O sistema basicamente emprega um riser articulado com uma forquilha deacoplamento rgida.

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2.1.2 Amarrao com Quadro de Ancoragem (SM)

A Ancoragem SM utilizada frequentemente em plataformas semissubmersveisdestinadas a produo e perfurao de poos. Neste sistema, as linhas de ancoragem seencontram distribudas em torno da embarcao, de modo a resistir a carregamentosambientais vindos de quaisquer direes. Assim, os efeitos de cargas ambientaisindependem da direo de incidncia sobre a plataforma semissubmersvel.

Uma outra concepo de ancoragem para navios pode tambm adotar linhasdistribudas como no caso das plataformas semissubmersveis, apesar dos navios sofreremmaior influncia em relao direo do carregamento. Este sistema conhecido comoDICAS (Differenciated Compliance Anchoring System), fornecendo um alinhamento parcialcom a pior direo do carregamento ambiental. O Sistema DICAS, desenvolvido pelaPetrobras para plataformas de produo e armazenamento offshore, consiste num conjuntode linhas de ancoragem com conexo na proa e na popa da embarcao.

A locao das linhas do sistema DICAS permite a existncia de diferente rigidez napopa e proa do navio. Esta diferena de rigidez conseguida atravs das pr-tenses dosconjuntos de linhas e isto permite ao navio adquirir uma configurao (aproamento)adequada s caractersticas ambientais. Diferentes nveis de pr-tenses das linhasconduziro a diferentes ngulos crticos de incidncia, resultando ento num melhorposicionamento do navio em relao s mais freqentes direes de incidncia ambientale de tempestades.

guincho

fairlead

bia de localizao linha de ancoragem

ncora

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Dois tipos de sistemas DICAS (SYS e LYS) foram desenvolvidos em funo dos ngulosaceitveis de giro no plano horizontal (yaw). O sistema SYS (Small Yaw System) apresentagrandes offsets das reas de conexes dos risers, embora o ngulo principal de giro (yaw)seja limitado a 30 graus em condies extremas. O sistema LYS (Large Yaw System) tembaixos offsets, mas grandes ngulos de giros (yaw) podendo alcanar 80 graus. Em modelosteste, as linhas de ancoragem da proa so arranjadas simetricamente, similares ao arranjoTurret dos FPSO.

2.1.3 Ancoragem com Posicionamento Dinmico

O sistema DP (Dynamic Position) pode ser utilizado sozinho ou como auxlio a umsistema j ancorado de alguma forma. Este tipo de ancoragem utilizado em atividades deperfurao, completao e interveno em poos de petrleo. As unidades DP podem serconstitudas de navios ou plataformas semissubmersveis que mantm sua posio com oauxlio de um conjunto de propulsores. Quando estas unidades operam muito prximas aoutras unidades ancoradas, pode ser necessria a utilizao de ncoras de segurana,para o caso de sofrerem alguma falha na gerao de energia para os seus propulsores.

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2.2 Movimentos de uma Unidade Flutuante

Normalmente as cargas ambientais de onda e vento governam o comportamento dasestruturas flutuantes. Um dos efeitos da onda o de induzir no corpo flutuante movimentososcilatrios na faixa de frequncia do espectro do mar. Estes movimentos chamados demovimentos de primeira ordem esto presentes em todos os 6 graus de liberdade daestrutura.

O dimensionamento de um sistema de ancoragem exige um estudo complexo destesmovimentos. Para tal, utilizam-se algumas terminologias a fim de definir estes movimentose determinar parmetros para o desenvolvimento de formulaes matemticas.

A terminologia usual para definir os 6 graus de liberdade de uma unidade flutuanteso:

Surge: Movimento na direo do eixo longitudinal do navio; Sway: Movimento na direo do eixo transversal do navio; Heave: Movimento vertical do navio; Yaw: Movimento de rotao no plano horizontal; Pitch: Movimento de rotao em torno do eixo transversal do navio (passando peloCG); Roll: Movimento de rotao em torno do eixo longitudinal do navio (passando peloCG).

yawdireo de onda heave

rollsurge

sway pitch

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O estudo dos movimentos de uma embarcao feito, geralmente, atravs de doissistemas de coordenadas:

Sistema de eixos, OXYZ fixado na Terra (sistema inercial); Sistema de eixos, GXYZ fixado no navio com origem no centro de gravidade (oua meia nau, na quilha).

As equaes do movimento do navio so normalmente escritas e resolvidas em relaoao sistema de coordenadas local (GXYZ), uma vez que o peso adicional, e os coeficientesutilizados para os clculos das foras hidrostticas, hidrodinmicas e aerodinmicas sotradicionalmente levantados em relao a esse sistema.

y

X

Y

G

o

Nx

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2.3 Cargas Ambientais em Uma Unidade

Toda unidade flutuante est sujeita s grandes variaes de correntes e ventos econsequentemente fora resultante destas cargas ambientais. Tendo em vista essainfluncia, faz-se necessria uma avaliao das foras envolvidas e o clculo das mesmasa fim de determinar o tipo de material a ser utilizado no projeto de ancoragem e o melhorsistema a ser utilizado.

2.3.1 Fora das Ondas

As ondas do mar podem ser vistas como uma composio de inmeras ondasharmnicas de amplitudes, freqncias e at direes diferentes, fazendo com que sejamextremamente irregulares e aleatrias. Assim, seria impossvel reproduzir numericamente,exatamente, um dado estado de mar. Porm, tal fato no tem muita importncia, uma vezque o que importa a energia total contida em um dado estado de mar, calculada pelasoma das contribuies de todas as ondas harmnicas que a compem.

As embarcaes, quando em mar irregular, esto sujeitas a foras de onda, que podemser divididas em trs componentes:

Componente de alta freqncia, na faixa de freqncia das ondas, tambm chamadode Fora de Onda de Primeira Ordem, so linearmente proporcionais altura dasondas. Componente constante, ou Fora de Deriva Mdia, causada pelas ondas, refletida etransmitida. Componente de baixa freqncia, ou Fora de Deriva Lenta, de intensidade menorque as duas primeiras. As freqncias das Foras de Deriva Lenta esto associadass freqncias dos grupos de ondas, encontradas em mar irregular.

As duas ltimas componentes so de segunda ordem, ou seja, so proporcionais altura da onda ao quadrado.

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2.3.2 Fora dos Ventos

A influncia das foras devidas incidncia de ventos sobre a parte emersa do naviodeve ser considerada, pois podem modificar as condies de equilbrio e de estabilidadedo sistema.

A formulao utilizada para a determinao de tal influncia baseia-se em coeficientesadimensionais de fora, obtidos a partir de ensaios em tneis de vento para navios. Ascomponentes utilizadas para tal clculo so: massa especfica do ar, coeficientes de forade vento, ngulo de incidncia relativo vento/navio, velocidade relativa vento/navio e as reasprojetadas da parte emersa do navio.

vento

onda

corrente

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2.4 Dimensionamento de um Sistema de Ancoragem

2.4.1 Projeto

O projeto de um sistema de ancoragem consiste basicamente na determinao ouespecificao dos seguintes parmetros:

Nmero de linhas do sistema; Arranjo de ancoragem; Configurao geomtrica de cada linha do sistema; Composio e dimenses dos materiais de cada linha; Pr-trao em cada linha de amarrao; Tipo, peso e posio da ncora de cada linha; Tipo, dimenses e caracterstica da unidade flutuante.

Para que esteja apto a ser instalado numa unidade flutuante, o sistema deve satisfazeruma srie de requisitos e critrios de projeto estabelecido nas normas das SociedadesClassificadoras. Estes critrios normalmente estabelecem limitaes para as seguintesvariveis bsicas de projeto:

Offset mximo da unidade; Tenses mximas admissveis nas linhas de amarrao; Cargas mximas sobre as ncoras; Comprimento mnimo das linhas para satisfazer as caractersticas operacionais dasncoras utilizadas; Vida em fadiga mnima dos componentes das linhas.

Em geral, o que governa o projeto de sistema de ancoragem o clculo das tensesmximas nas linhas de amarrao, ou seja, o dimensionamento mecnico das mesmas,que tambm envolve o clculo da vida em fadiga. A avaliao das demais variveis normalmente consequncia do processo de dimensionamento mecnico.

O objetivo principal de um sistema de ancoragem restringir os deslocamentos oupasseios no plano horizontal, ocasionados pelas foras ambientais que incidem sobre aunidade flutuante, garantindo o posicionamento da mesma e permitindo uma operaosegura. O carter aleatrio da ao ambiental, variando em intensidade, sentido e direo,exige que o sistema de ancoragem seja capaz de restringir deslocamentos em qualquerdireo ao redor da unidade. Este fato justifica a necessidade de um sistema constitudo devrias linhas distribuidas ao redor da embarcao, formando a amarrao em quadro deancoragem, conforme detalhado anteriormente neste captulo.

A escolha de uma determinada distribuio ou arranjo (pattern) das linhas deancoragem depender das caractersticas ambientais do local da instalao, docomportamento da unidade durante a ao ambiental e das limitaes impostas pelo layoutsubmarino do campo.

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Em termos de projeto de sistema de ancoragem, considera-se que a fora de traoexercida pela linha de ancoragem na unidade, ao sofrer uma fora qualquer, esteja aplicadano ponto de amarrao (fairlead) e sua direo contida no plano vertical estabelecido entreo fairlead e o ponto de amarrao (plano da linha).

A fora exercida pela linha de ancoragem no plano horizontal conhecida como forade restaurao da linha de amarrao. Para que a unidade permanea na posioestabelecida e com o aproamento desejado, na ausncia de foras ambientais, a resultantedesta fora e o momento gerado por ela, respectivamente, devem ser nulos. Quando estascondies so satisfeitas diz-se que o sistema encontra-se balanceado.

Dada uma situao em que o sistema encontra-se balanceado, ao sofrer umadeterminada fora horizontal, provocado o aparecimento de uma resultante no nula comsentido oposto ao da fora perturbadora. medida que a unidade se desloca, a resultantedas foras horizontais vai crescendo at que, numa determinada posio da unidade, elase iguala fora ambiental, anulando seu efeito. Nesse momento, a resultante das forasque atuam na unidade nula, fazendo com que ela permanea em equilibrio nesta novaposio. Este deslocamento permitido pelo mecanismo de atuao das linhas de ancoragem chamado de offset ou passeio da unidade.

A relao entre a fora de restaurao e o offset correspondente caracteriza a rigidezdo sistema de ancoragem. Um sistema ser mais ou menos rgido quando, para umadeterminada fora ambiental, for menor ou maior, respectivamente, o offset necessrio paraque a resultante das foras atuantes no sistema seja nula novamente. Portanto, para seavaliar os deslocamentos da unidade para diferentes direes de incidncia das forasambientais, necessrio conhecer a rigidez do sistema para vrias direes em torno daunidade. S assim possvel determinar se o sistema ser capaz de manter o passeio(offset) da unidade dentro do raio determinado pelos requisitos operacionais dos dispositivos(risers e umbilicais) que ligam a plataforma aos equipamentos submarinos. Para que a

detalhe

Geometria da linha de ancoragem em Catenria

ponto de amarrao(fairlead)

parte suspensa da linha

ponto de toque parte apoiada

raio

ponto de ancoragem

profundidade

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plataforma possa operar, o offset da mesma deve ser menor do que o raio que define estaregio.

A avaliao do passeio da unidade tambm importante no dimensionamentomecnico das linhas, uma vez que algumas linhas ficaro submetidas a tenses maiores doque as que atuavam quando o sistema estava balanceado. Neste sentido, cada linha deamarrao deve ser analisada para determinar se durante as operaes da unidade astraes admissveis no sero ultrapassadas.

Offset da plataforma

direo X

fora

direo Y

plataforma ss

A (antes) B (depois)

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2.4.2 Metodologias de Anlise

Modelos Desaclopados

O estado da arte atual de anlise e projeto de unidades flutuantes ancoradas baseia-se no uso de programas que compem um procedimento de anlise desacoplada que trataos movimentos do casco da unidade flutuante separadamente do comportamento estruturaldinmico no-linear das linhas de ancoragem e risers.

Numa primeira fase, programas (softwares) como o ARIANE e DYNASIM efetuam aanlise de movimentos do casco. Nesta anlise as linhas so representadas por um modelosimplificado composto por coeficientes escalares de massa, rigidez, amortecimento ecarregamento, que so introduzidos na equao de movimento do flutuante. Posteriormente,os movimentos resultantes da anlise do casco so fornecidos como dados de entradapara programas como o ANFLEX e o ORCAFLEX que so empregados para a anlise e oprojeto estrutural de risers isoladamente.

importante ressaltar que, apesar de estar fortemente estabelecido na cultura deprojeto de ancoragem, as anlises por modelos desaclopados ignoram o fato de que ocasco, as linhas de ancoragem e os risers compem um sistema integrado. So introduzidassimplificaes que fazem com que a interao do comportamento dinmico no-linear destescomponentes no seja considerada de forma rigorosa, o que pode prejudicar seriamente aqualidade dos resultados. Sabe-se que as simplificaes relacionadas ao procedimentode anlise desacoplada se tornam mais graves para sistemas com grande nmero de risers,e/ou instalados em lminas dgua profundas; este ltimo aspecto pode se tornar crucialquando projetos de unidades flutuantes ancoradas em at 3000m de lmina dgua soconsiderados.

Modelos Acoplados

Na implementao de um programa de anlise acoplada, o esquema de integraono tempo das equaes de movimento da unidade flutuante adaptado para, a cada instantede tempo, efetuar uma srie de anlises no-lineares. Nestas anlises, as componentes demovimento transmitidas pelo casco so aplicadas no topo de cada linha; consideram-setambm cargas de onda, correnteza e peso prprio atuando diretamente sobre a mesma.Como resultado, obtm-se as foras no topo de cada linha, que so acumuladas e aplicadasnas equaes de movimento do casco.

Os resultados obtidos por um programa baseado numa formulao acoplada, emtermos de movimentos da unidade flutuante, por exemplo, vo ser mais precisos do queaqueles obtidos atravs de anlises desacopladas, desde que as formulaes acopladasconsiderem implicita e automaticamente todos os efeitos no-lineares e dinmicosresultantes da interao entre o casco e as linhas. Isto fornece ao projetista uma maiorconfiana nos resultados obtidos.

Para realizao das anlises por modelos acoplados foram desenvolvidos osprogramas Prosim, Dynasim-A e TPN (Tanque de Provas Numrico).

O Prosim orientado para a anlise de unidades flutuantes ancoradas, considerandoo acoplamento do casco com as linhas de ancoragem e risers, permitindo obter

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simultaneamente os movimentos da unidade flutuante e a resposta estrutural das linhas. Aformulao utilizada pelo Prosim torna-o adequado para a anlise de unidades flutuantescompostas por membros cilndricos de pequenos ou grandes dimetros, tais como TLPs,plataformas semissubmersveis, SPAR-buoys e monoboias. No entanto, no adequadopara a anlise de unidades flutuantes baseadas em navios, tais como as unidades FPSO.

O Dynasim-A orientado para a anlise e projeto de unidades estacionrias deproduo de petrleo offshore, empregando a metodologia de anlise acoplada descritana seo anterior. Com isso, permite a avaliao integrada e simultnea das respostas demovimento da unidade flutuante, e das respostas de esforos nas linhas de amarrao,risers, jumpers, e outras linhas de ligao. O Dynasim-A, por sua vez, destinado paraunidades flutuantes baseadas em navios, tais como as unidades FPSO.

O Tanque de Provas Numrico (TPN) um programa desenvolvido pela Petrobras emconjunto com laboratrios de pesquisas da COPPE, USP, PUC-RJ. Tem como objetivorealizar simulaes numricas de sistemas offshore atravs da implementao das maiscomplexas formulaes matemticas visando modelar adequadamente a maioria dosproblemas que influem diretamente tanto no comportamento global (movimentos, iteraoentre corpos, etc.) quanto local (esforos locais, fadiga, vrtices, etc.) do sistema. Suacapacidade de tratar problemas complexos torna-o uma ferramenta no s para projetomas tambm para verificaes finais. Pode ser entendido tambm como uma ferramentade simulao numrica, empregada para situaes especiais que poderiam requererensaios em um tanque de provas, quando tais ensaios se mostram inviveis ou muito caros.Sua responsabilidade tambm est em simular a dinmica e iterao de sistemasmulticorpos, como por exemplo um sistema DICAS ou TURRET ligado a um aliviador.

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3.0 Rebocadores de Manuseio de ncoras (AHTS)

3.1 Caractersticas

Os AHTS so embarcaes robustas especialmente projetadas para trabalhar emoperaes de reboque e ancoragem de plataformas. Por serem embarcaes de grandecomplexidade, o convs equipado com equipamentos especiais como: guinchos demanuseio/reboque, guinchos auxiliares, coroa de babotin, guindastes, A-frame (algunsrebocadores), paiol de amarra, guincho de manobra (tugger), cabrestante, pinos de reboque(towing pins), shark jaws.

Os rebocadores de manuseio mais modernos so construidos com bow thruster(impelidor lateral de proa), stern thruster (impelidor lateral de popa, hlice azimutal, hlicesde passo varivel e lemes independentes gmeos. Esses recursos aumentam o leque demanobras disponveis nas operaes. Alm disso, so equipados com sistema deposicionamento dinmico (DP System) que permite manter a embarcao numa posiopr-estabelecida. O software analisa as influncias externas e atua automaticamente nosthrusters e/ou propulsores. Isto permite uma maior segurana e preciso nas operaes demanuseio.

25ENBAENBA

3.2 Guincho de Manuseio

o guincho utilizado para posicionar a ncora no local determinado pelo projeto deancoragem e fazer o tensionamento. Os guinchos de manuseio variam de tamanho, podendoos maiores suportar mais de 500 toneladas de tenso. O guincho operado pelo passadioe observado pelo operador por meio de monitores instalados no console.

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3.3 Sarilhos e Guinchos Auxiliares

Os guinchos auxiliares (secondary winches) no so utilizados no posicionamento dasncoras ou tensionamento, por terem menos fora que os guinchos de trabalho. Sogeralmente usados para estivar os cabos de ancoragem. Estes cabos so enrolados notambor do guincho, tecnicamente chamado de sarilho.

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3.4 Pinos Hidrulicos e Shark Jaw

So equipamentos localizados no convs principal acionados remotamente dopassadio pelo operador do guincho e movimentados por um atuador hidrulico. Estesdispositivos so extremamente importantes para a segurana dos marinheiros durante ostrabalhos no convs. O shark jaw utilizado para auxiliar na conexo de cabos e amarras.Para isto so utilizados diferentes insertos (inserts), para ajustar o shark jaw a diferentesbitolas. Os pinos hidrulicos tm a funo de manter os cabos e amarras sobre o rolo depopa e evitar que corram pelo convs.

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3.5 Rolo de Popa e Paiol de Amarras

O rolo de popa serve para evitar abraso nos cabos e amarras. O paiol de amarrasest localizado a r dos guinchos de trabalho que puxam as amarras, passando por umabandeja e caindo no paiol.

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3.6 Coroa de Barbotin

uma roda fundida de periferia cncava e dentes onde a amarra se aloja e os elosso momentaneamente presos durante o movimento. No mnimo trs elos devem engrazarnela, e para isso necessrio que a amarra faa pelo menos meia volta ao redor da coroa.A coroa serve somente para certos tamanhos e tipos de elos.

3.7 A-Frame

Tipo especial de guindaste em formato de A (prtico) localizado na popa daembarcao de manuseio. Tem o objetivo de facilitar o recolhimento de equipamentos domar para o convs ou lan-los ao mar com preciso.

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3.8 Novos Projetos de AHTS

As recentes descobertas de reservas gigantes de petrleo em guas ultraprofundas ea alta da comoditie no mercado internacional permitiram que a indstria petrolferaaumentasse sua fronteira exploratria. Com isso, a perfurao e prospeco de poos tmexigido novos projetos de sistemas de ncoras e penetrao das mesmas. Para altasprofundidades j so empregados sistemas compostos de ncoras verticais e cabos dekevlar. Essas operaes exigem grande esforo do rebocador, o que gerou a necessidadede desenvolver novos projetos de AHTS a fim de suportar os esforos e otimizar as operaesem guas ultraprofundas. Os novos projetos prevem AHTS com maior capacidade de traoesttica (bollard pull), guinchos mais potentes, paiol de amarras com maior capacidade esistemas modernos de manobra. Dentre os principais projetos em andamento atualmente,destacam-se o Far Saracen e Far Shogun com lanamento previsto para 2010 e os AHTSPRO 24 e PRO 26, em construo em estaleiro nacional, previstos para 2011.

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4.0 Atividades Especiais dos AHTS

Como foi visto no Captulo anterior, os rebocadores de manuseio de ncoras (AHTS)so embarcaes altamente especializadas, dotadas de recursos que possibilitam arealizao de diversas tarefas na atividade offshore. A seguir, sero apresentadas atividadesalm da que o rebocador foi inicialmente projetado para executar.

4.1 Reboque

Uma operao de reboque de plataforma, balsa, navio ou qualquer outra estruturaflutuante pode ser dividida em duas etapas principais: planejamento e execuo.

Planejamento

Assim como na maioria das operaes no offshore, rebocar um corpo flutuante umaatividade complexa que envolve vrios riscos. O planejamento do reboque , portanto, umafase primordial da operao, onde todos os fatores devem ser analisados e levados emconsiderao. Ateno especial deve ser dada aos pequenos detalhes que, embora possamparecer bvios, se abordados de forma superficial, podem significar um resultado adversodo esperado.

A responsabilidade por todo planejamento da operao ser da empresa contratantedo servio, restando ao proprietrio da embarcao de reboque aprovar ou no oplanejamento apresentado. Frequentemente, mais de um rebocador utilizado paraexecuo de um reboque. Neste caso, um deles dever ser escolhido como o rebocadorprincipal, ficando com a responsabilidade de compreenso dos planos de reboque e osdemais rebocadores ficam com as responsabilidades de seguir o que foi planejado.

Como em todo planejamento, necessrio saber o tipo de embarcao ou unidadeflutuante que ser rebocada, considerando fatores como dimenses do rebocado, modelode casco, condies de navegabilidade e estabilidade, cabresteiras de reboque existentese velocidade mxima de reboque. Alm disso, deve-se determinar o dispositivo de reboque,o qual definir o comprimento e dimetro do cabo.

Execuo

A manobra de aproximao de um rebocador ao rebocado um dos fatores maisimportantes em uma operao de reboque; exige extrema cautela e aes seguras. Antesde iniciar a aproximao, o dispositivo de reboque j dever estar previamente montado noconvs do rebocador (responsabilidade da tripulao de convs). Aps o rebocadoraproximar-se da unidade (10m aproximadamente), passa-se para o rebocador um caboguia (devendo este estar conectado ao cabo de reboque da cabresteira) que conectadoao guincho auxiliar e ento dever ser puxado ate colocar o soquete do cabo da cabresteirano shark jaw. Aps conectar o cabo de reboque da cabresteira ao cabo de reboque dorebocador baixa-se o shark jaw e comea-se a pagar cabo de reboque at o comprimentodesejado. Ateno especial deve ser dada profundidade do local. Todas as embarcaesenvolvidas na operao devem manter comunicao constante. Mudanas de rumo ealteraes de velocidade exigem cautela especial, pois podem gerar foras adicionais ecausar a ruptura do cabo. Os rebocadores devero estar equipados com um dispositivo de

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desengate rpido para emergncia, como precauo; qualquer rebocador que no possuireste dispositivo, dever manter um equipamento de corte para qualquer emergncia.

4.2 Inspeo com ROV

O ROV (Remote Operated Vehicle), veculo de operao remota um rob usado emoperaes submarinas. ROVs no so tripulados, possuem alta manobrabilidade e sooperados por uma equipe a bordo de um navio. Eles so ligados a bordo do navio por umcabo que transporta eletricidade, sinais de vdeo e sinais de telemetria entre o operador e oveculo. A maioria dos ROVs equipada com pelo menos um sinal de vdeo, masequipamentos adicionais so comumente instalados, tais como: sonares, braosmanipuladores e discos de corte.

As embarcaes AHTS mais modernas so projetadas para receber os suportesmecnicos do ROV, o que torna a adaptao menos complexa. Estas embarcaes socapazes de realizar diversos trabalhos, como: apoio no lanamento de estacas torpedo,execuo de metrologia submarina, operaes de pesquisa, inspees em linhas deancoragem, interveno e apoio a sondas em profundidades superiores a 1800 metros.

A grande vantagem da utilizao de ROV na inspeo de linhas de ancoragem apossibilidade de inspecionar todas as linhas do sistema rapidamente e a um custo menordo que a remoo de uma nica linha. Por outro lado, este tipo de inspeo estritamentevisual, tornando limitada a deteco de descontinuidades externas e de grandes dimenses.

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4.3 Suprimento

A atividade de suprimento de plataformas tarefa principal das embarcaes PSV(Platform Supply Vessels); entretanto a versatilidade dos projetos de AHTS permite que emcasos particulares possam tambm carregar suprimentos. Seus tanques podem armazenargua potvel, fluidos de perfurao (lama de base leo, gua, bentonita, baritina), leo diesel,entre outros. A transferncia dos produtos lquidos feita atravs de conexo de mangotenas tomadas localizadas nos bordos da embarcao. O convs tambm permite o transportede contineres, porm o espao restrito devido s mquinas instaladas para as operaesde manuseio. Vale ressaltar que esta atividade no comumente exercida por rebocadoresde manuseio, j que por serem embarcaes altamente especializadas, a relao custo-benefcio se torna muito elevada.

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4.4 Apoio a Terminais Ocenicos

Os terminais ocenicos, comumente conhecidos como monoboias, so unidades coma finalidade de antecipar a produo em um determinado campo. Geralmente permanecemna locao por perodos curtos (1 a 5 anos). So de extrema importncia na logstica deescoamento do petrleo e exigem um programa de manuteno constante devido aodesgaste natural de material causado pelas inmeras operaes com navios petroleiros.Normalmente, a manuteno desses terminais realizada pelos AHTS, substituindo asmonoboias j desgastadas, reposicionando-as e at mesmo substituindo o sistema deancoragem.

35ENBAENBA

5 POSICIONAMENTO DINMICO DP

O Posicionamento Dinmico (DP) originou-se da necessidade apresentada pelaindstria do petrleo de manter uma embarcao e/ou plataforma com uma proa constantee na mesma posio em relao a um ponto fixo ou mvel, sem que esta embarcao e/ouplataforma estivesse amarrada ou fundeada. Portando, apenas com o empuxo produzidopor suas mquinas corrige os efeitos causados por foras externas que atuam sobre aembarcao e/ou plataforma, como vento, corrente, ondas etc.

Antes do surgimento dos Sistemas DP, a nica forma de se manter uma embarcaoem uma determinada posio utilizando-se somente o seu sistema de propulso, eraacionando individualmente cada um dos propulsores medida que o operador observavaum afastamento da posio desejada. Manter uma embarcao em posio manualmente uma tarefa muito trabalhosa, pois alm da dificuldade de se observar o afastamento atempo de corrigir a posio, o operador necessita acionar diversos comandos de propulsoresao mesmo tempo

O sistema de posicionamento dinmico comeou a ser usado pela indstria de leo egs na dcada de 60 para operaes de perfurao offshore, quando as perfuraespassaram a ocorrer em guas cada vez mais profundas e a ancoragem no era mais possvelou no era economicamente vivel.

Os primeiros navios de posicionamento dinmico tinham controles analgicos edeficincia de sistemas de redundncia (que duplicidade de equipamentos, propulsores,sensores, etc.). No primeiro sistema de posicionamento dinmico, instalado em um navio,a proa era mantida automaticamente; entretanto, a posio era mantida manualmente pelooperador sendo determinada por marcaes de distncia para boias atravs do radar emarcaes de distncia para beacons submarinos usando sonar. J em 1961 foramlanados navios (Calldrill, Glomar Challenger e Trbel) com um sistema automtico decontrole e usando Tautwire como referncia para manter a posio; no ano de 1970 atcnica era ento consolidada.

A evoluo tecnolgica dos sistemas de gerao de energia, propulso, tomada deposio e automao, nesta ltima com uma grande contribuio de sistemas lgicosinformatizados, permitiram que se chegasse a um sistema de posicionamento dinmicosatisfatrio s necessidades atuais da indstria do petrleo.

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5.1 Princpios de funcionamento do DP

Para entendermos Posicionamento Dinmico, precisamos antes ter em mente queuma embarcao tem seis graus de liberdade que so:

1 YAW CABECEIO2 SWAY ABATIMENTO3 SURGE AVANO/RECUO4 PITCH CATURRO5 ROLL BALANO6 HEAVE ARFAGEM

sway

surge

yaw

heave

picth

roll

37ENBAENBA

O Sistema de Posicionamento Dinmico (DPS) atua apenas nos trs primeiros:Cabeceio, Abatimento e Recuo/Avano.

Existem sensores que medem os trs ltimos: Caturro, Avano e Arfagem; entretanto,o sistema DP no efetua qualquer operao para alterao dos parmetros encontrados.

O Posicionamento Dinmico funciona colocando-se da forma mais simples possvel,atravs do empuxo gerado por seus sistemas, propulso (Propulsor Principal e Thrusters)que vai se antepor fora resultante de todas as foras externas (vento, corrente, mar)que atuaram sobre a estrutura da embarcao e/ou plataforma. Este empuxo aplicado visamanter ou fazer a Embarcao e/ou plataforma manter ou retornar proa desejada e manterou fazer com que volte a sua posio original em relao a um ponto fixo ou mvel.

odoeriDotnemivom

oatneirOavitisop

edametsiSsadanedrooc PDonosU

egruS aorP X-/+ edelortnoCotnemanoicisopyawS etseroB Y-/+

waY oditneSoirroh N-/+

edelortnoCotnemaorpa

evaeH amicrP Z-/+

htciP rpaorPoxiab

onsodasnepmoCodosuametsis

oidraiv,ocitscaeriwtuate

lloR etseroBoxiabrp

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Portanto, atravs de agulhas giroscpicas modernas, sensores de vento e corrente,equipamentos de tomada de posio (PMEs), sistema lgico de automao e modelomatemtico avanado denominado Filtro Kalman, que o sistema de posicionamentodinmico estabelece o valor do empuxo a aplicar, o mais prximo possvel da citada foraresultante, na direo e sentido contrrios a esta resultante.

Foras

Efeitos

Reao(Controle de posio)

Empuxo

39ENBAENBA

5.2 Elementos que compem o Sistema de Posicionamento Dinmico

Configuraes do equipamento

Os requisitos do cliente, da sociedade classificadora e das legislaes nacionais einternacionais devem ser considerados quando da determinao da configurao deequipamentos e programas e na escolha do nvel apropriado de redundncia.

Para chegar configurao desejadam devemos conhecer a classe do DP a serinstalada, como a seguir:

DP Classe 01 Controle automtico de aproamento;2 Controle manual de posio.

DP Classe 11 Controle automtico de aproamento;2 Controle automtico de posio;3 Sem redundncia completa.

Para que nenhuma falha pontual cause a perda de controle do aproamento ou daposio:

DP Classe 21 Controle automtico de aproamento;2 Controle automtico de posio;3 Redundncia completa (incluindo propulsores e geradores).

DP Classe 31 Controle automtico de aproamento;2 Controle automtico de posio;3 Tripla redundncia (incluindo propulsores, geradores, sistema de combate a incndioe alagamento).

PLC DPAnemmetro

AgulhaGiroscpica VRU - Vertical

ReferenceUnity

Impressora

PMEs (DGPS,TAUT WIRE,

Acstico, Cyscan,Fambeam, etc.)

Propulsores/Thrusters

UPSUnidade de

Suprimento deEnergia

ConsoleConsole de controle DP classe 2

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5.3 Classes de DP conforme estabelecido pelas regras da IMO

IMO CLASSE 1:A perda de posio pode ocorrer no caso de falha simples do sistema.

IMO CLASSE 2:A perda de posio NO pode ocorrer no caso de falha simples em qualquer um dos

componentes ativos do sistema.

Os critrios para falha simples incluem:a) Qualquer componente ativo do sistema (geradores, thrusters, quadros eltricos,

vlvulas de controle remoto, etc.);b) Qualquer componente normalmente esttico (cabos, tubulaes, vlvulas manuais

etc.) que no est apropriadamente documentado em relao a proteo e confiabilidade.

IMO CLASSE 3:Para os equipamentos classe 3, uma falha simples do sistema inclui:a) Os itens citados anteriormente e qualquer componente normalmente esttico que

pode vir a falhar;b) Todos os componentes em qualquer compartimento estanque, a alagamento ou

incndio;c) Todos os componentes em qualquer uma das subdivises de incndio, a incndio e

alagamento.

Elementos que compem um DP Classe 1

Tambm denominado Sistema DP Simplex; podemos observar que no existe redundnciade equipamentos ou sistemas, com uma falha simples levar inoperncia do sistema DP.

anemmetro vru giro impressora taut wire acsticocyscan

DP a

PLC

UPS

thrusters

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Elementos que compem um DP Classe 2

anemmetro

vru

giro

impressora

taut wire

DP a

HPR

UPS

thrusters

mainpropeller

aftthruster

transponder

transceiver

anemmetro

vru

agulha giroscpica

impressora

taut wire

DP a

UPS

transponder

transceiver

impressora

DP b

vru

UPS

acstico

agulha giroscpica

joystick

radio

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Elementos que compem um DP Classe 3

anemmetro

operator console

agulha giroscpica

UPS

sufacer reference systems

anemmetro vru acstico cyscan

DP a

PLC

UPS

thrusters

taut wire

giroimpressora

dgps

DP b

UPS

taut wire

impressora

joystick

bowthrusters

mainpropeller

aftthruster

transponder

transceiver

vertical reference units (vru)

43ENBAENBA

5.4 Operao do Sistema de Posicionamento Dinmico

Na operao do sistema de posicionamento dinmico, os fatores abaixo devem serconsiderados:

Embarcaes DP so normalmente projetadas para um tipo de tarefa ou dois tiposassociados.

Caractersticas das tarefas determinam qual ser o nvel de segurana do sistemaDP e a maneira na qual a embarcao se move e se orienta no sentido de cumprir asexigncias da tarefa.

Sofisticao e redundncia do sistema dependem do risco associado perda deposio durante a operao.

Espera-se que as embarcaes realizem suas tarefas seguramente dentro dos limitesdas demandas ambientais de mdia mxima de velocidade de vento, altura de onda evelocidade da corrente.

Consideramos que o sistema DP engloba o controle de posio e os sistemas dereferncia de posio, foras ambientais e o comportamento da embarcao. Entretanto,ao considerar a implementao de um sistema DP numa embarcao, vrios outrossubsistemas que afetam a segurana e o desempenho devem ser levados em conta.

Subsistemas esto normalmente agrupados no Sistema de Controle Integrado (ICS)e incluem:

Gerao de energia Distribuio de energia Gerenciamento de energia Controle de propulsores

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5.4.1 Mdulos de Operao DP

auto headingmodemanual

joystick mode

follow targetmode

auto positionmode

auto pilot mode

auto trackmode

autopilot autotrack low speed

autotrack high speed follow rov

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5.4.2 Modos Operacionais

Sistemas DP usam Modos Operacionais para controlar a embarcao. Cadaembarcao, dependendo da sua tarefa, possuir certos modos operacionais ou decontrole, mas a embarcao s poder estar sob o controle de um modo operacionalpor vez. A diferena entre os modos a forma na qual a posio e a velocidade socontroladas. Os modos operacionais so selecionados pelo operador usando tanto o painel quantoos botes prprios no teclado do console.

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5.4.3 Mdulos Bsicos de Controle

JSMH Joystick Manual Heading JSAH Joystick Autohead DP Posicionamento Dinmico

Joystick Manual Heading (JSMH):

Uma nica manete controla todos os propulsoresselecionados. Nesse modo, os dados de entrada so fornecidospelo operador feeling. Empuxos podem ser aplicados embarcaotanto no sentido proa/popa quanto bombordo/boreste.

O JOYSTICK controla a direo do empuxo aplicado embarcao pela direopara onde estiver apontando. A quantidade de empuxo controlada pela intensidadecom que o JOYSTICK acionado para frente ou para trs. O empuxo pode tanto mover a embarcao quanto mant-la estacionria sob asforas ambientais. O aproamento controlado pelo boto de controle de giro que giraa embarcao em torno do seu centro de rotao, usando os propulsores selecionados. O navio controlado pelo JOYSTICK com movimentos AV/AR e BB/BE e tambmem rotao do seu centro de rotao do navio, girando o boto de controle de giro.Este modo usado para manobras brutas, sem a necessidade de preciso.

moving vessel from A to Bunder joystick control with

constant heading

manual / joystick mode

A

B

47ENBAENBA

Joystick Autohead (JSAH)

JOYSTICK controla todos os propulsoresselecionados. Direo do empuxo controlada pelooperador e o aproamento controlado pelaagulha giroscpica. Empuxos podem ser aplicados embarcao tanto no sentido proa/popaquanto bombordo/boreste, enquanto oaproamento mantido automaticamenteno valor ajustado pelo operador. JOYSTICK controla a direo do empuxoaplicado embarcao pela direo paraonde estiver apontando. A quantidade deempuxo controlada pela intensidade comque o JOYSTICK acionado para frenteou para trs. O empuxo pode tanto mover a embarcao quanto mant-la estacionria sob asforas ambientais. O aproamento da embarcao mantido em um certo valor ajustado, usando-se osinal vindo da agulha giroscpica. O boto de controle de giro desabilitado nestemodo. O aproamento automaticamente controlado acerca do seu centro de rotao. Ojoystick controla os movimentos AV/AR e BB/BE. Este modo usado para manobrasprximas.

auto heading mode

B

Amoving vessel from A to Bunder joystick control with

constant heading

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Posicionamento Dinmico

O sistema recebe o valor do aproamento da embarcao vindo da agulha giroscpicae a posio do PME. Quando o modo DP selecionado, a posio e o aproamentoatuais da embarcao so considerados como referncia. Os propulsores controlam a embarcao de forma a manter a posio e aproamento.O operador deve mudar a posio de aproamento da embarcao usando as opesChange Position e Change Heading no monitor do console. O modo DP mantm a embarcao numa posio fixa em relao a um ponto dereferncia fixo ou mvel enquanto mantm tambm um aproamento fixo. Nesse modo,a posio da embarcao controlada por um equipamento de medida de posio(PME) e o aproamento controlado por uma agulha giroscpica.

fixed heading

fixed position

PDametsisodelortnocedodomodsenuF"YAWS"E"EGRUS"edetnednepednielortnoC

elortnocedoludMelortnocedsenuf

waY egruS yawSlaunamkcitsyoJ launam launam launam

otuakcitsyoJgnidaeh otua launam launam

noitisopotuA)egruseway( otua otua launam

noitisopotuA)yawsegrusway( otua otua otua

49ENBAENBA

Min Power / Weathervaning

O DP Minimum Power Mode mantm a posio do navio relativa a um ponto dereferncia fixo, enquanto so minimizadas as demandas de thrusters para BB/BEresultantes das foras ambientais sobre o navio. Tambm conhecido como Wheathervaning. Posio do navio identificada por um PME.

ROV Follow

A posio do navio mantida tambm relativa a um alvo em movimento, tal o ROV,oumantida antes que o ROV se mova para fora de uma rea definida. O propsito do ROV Follow manter a posio do navio relativa ao veculo que seencontra ngua conectado a este por um umbilical, provendo-o com servios e umlink de dados. H duas possveis formas de operao neste mdulo:

a) Posio Fixa de RefernciaO navio mantm uma posio fixa e ao ROV permitido mover-se numa reapreviamente definida.Se o ROV excursionar fora desta rea, o navio tambm ser movido para essaposio, na qual o ROV centrado novamente.Este mdulo de operao envolve mnimos movimentos do navio e so usadosquando o ROV est se movendo sobre uma rea limitada.Neste mdulo usamos PME e gyro para controlar posio e aproamento do navio,e um sistema acstico para determinar a posio do ROV relativa ao navio.b) Distncia FixaO navio e o ROV movem-se juntos, mantendo uma distncia fixa horizontal relativaao fundo do mar.Essas distncias so relativas ao centro de rotao (COR) e ao beacon do ROV.Neste mdulo o aproamento do navio controlado pela gyro e a separao relativa controlada por um PME acstico.Esta forma de mdulo usada quando o ROV est seguindo uma tubulao ouum cabo.

Com posio fixa de referncia, o navio se manter estacionrio usando um PME,tais como: Artemis ou DGPS.

follow target mode

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A posio do navio mantida em relao a um alvo em movimento, assim como umVeculo Operado Remotamente (ROV) ou a posio mantida at que o ROV saia deuma rea definida de ao.

Auto Track

A posio do navio automaticamente mantida ao longo de uma trajetria, sob baixavelocidade determinada, dentre dois ou mais pr-determinados waypoints, comcontrole de aproamento automtico. O propsito do Auto Track ou Track Follow mover o navio ao longo de uma rotaou caminho definido por dois ou mais waypoints. A velocidade do navio usualmente baixa em Auto Track. Este mdulo usa PME para posio e uma gyro para aproamento. O track a ser seguido poder ser uma tubulao ou um cabo, um plano de lanamentode linhas ou cavos flexveis ou uma inspeo de caminho. O primeiro estgio do Auto Track inserir um srie de waypoints no sistema, osquais sero inseridos manualmente pelo operador, carregando-os de um disquete oufazendo um downloader de um sistema de inspeo. O segundo estgio dar os comandos necessrios para que o navio sigaautomaticamente um target movendo-se ao longo deste track. Na prtica, h uma srie de funes adicionais que tornam o mdulo auto Trackmais eficiente. A velocidade do navio e o aproamento entre os waypoints podero ser ajustadosde forma independente.

auto track mode

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Auto Pilot

Normalmente usa-se a propulso principal e o leme para mover-se ao longo de umrumo fixo. Usado no mdulo de trnsito. Proporciona movimento avante segundo um rumo fixo (aproamento).

Auto Sail

Move a embarcao frente, ao longo de um curso com controle automtico deaproamento para manter a embarcao neste curso. Normalmente usa somente o propulsor principal e leme. Usado como um modo de trnsito. Propulsores azimutais podem ser usados no lugar do propulsor principal e leme.

Auto Speed

Mantm zero ou velocidade constante a proa/popa e bombordo/boreste usando sinaisDoppler Log e com controle automtico de aproamento.

Pick-up / Fixed Loading

O aproamento determinado pela condio ambiental prevalecente enquantomantm a posio em torno de um ponto fixo. Usado em FPSOs e navios-tanque.

Approach / Loading

O aproamento determinado pela condio ambiental prevalecente enquantomantm a posio em torno de uma determinada distncia a um ponto fixo. Usado em FPSOs e navios-tanque.

auto pilot mode

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Riser Follow

Controla a posio da embarcao de forma a minimizar o ngulo do riser. Usado em navios de perfurao, visando o controle de posio do navio de modo amanter o ngulo de inclinao do riser prximo de zero. O sistema recebe informaes de inclinao e sinais de posio do mdulo deperfurao (LMRP/BOP). O sistema calcula a posio do navio na qual o ngulo de inclinao do riser serzero, ou seja, a posio de ngulo zero ou ZAP.

Simulation

Um modo fora de linha (offline) que prov dados de entrada e sada com o propsitode treinamento e teste em todos os modos.

Model Control

Mantm a embarcao no modo operacional corrente no caso de perda dos sensoresde aproamento ou posio. O Model Control permite que o navio seja controlado por um perodo de tempo,usando as condies prevalecentes no momento da falha. O Model Control permite que o navio seja adquirido sob controle manual de maneirasegura e ordenada. O navio poder ser mantido em Model Control por perodos de 1 a 10 minutos oumais, dependendo da estabilidade das condies ambientais e outros fatores externos.

Special Models

Existem outros mdulos especiais de operao que variam com as particularidadese aplicao da embarcao. Antes do mdulo de operao poder ser selecionado, o sistema checar o mnimode equipamentos necessrios operao deste mdulo, e se estes j foramhabilitados e selecionados. Por exemplo, antes de entrar no DP Model, checar se:

a)Thrusters suficientes esto selecionados ou disponveis para uso de modo asuportar o modelo;b) Uma gyro est selecionada ou disponvel para uso;c) Um PME est selecionado ou disponvel para uso.

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6.0 Materiais Empregados em Ancoragem

Como foi visto anteriormente, o sistema de ancoragem responsvel por manter asunidades flutuantes numa determinada posio, sendo capaz de sustentar todas as forasque tendem a tir-las desta posio. Este sistema composto por ncoras, amarras, cabosde ao, cabos de polister e acessrios de conexo.

Os equipamentos e acessrios do sistema de ancoragem das unidades flutuantes deexplorao e/ou produo de petrleo so submetidos aprovao das SociedadesClassificadoras, as quais atestam a qualidade dos materiais com base nas especificaesestabelecidas em normas.

6.1 Tipos de ncoras

As ncoras so partes fundamentais no sistema de ancoragem, pois so elas quemantm o sistema fixado ao solo, mantendo as unidades flutuantes em determinadalocalizao. Dentre os vrios tipos de ncora existentes, podemos citar as ncorasconvencionais, ncoras estaca, ncoras de suco, ncoras de carga vertical (Vertical LoadAnchor) e ncoras torpedo. O tipo de ncora a ser utilizado depender da configurao ecomposio das linhas de ancoragem, do tipo de solo, condies de carregamento naslinhas e do congestionamento no fundo do mar devido aos risers e sistemas de ancoragemde unidades nas proximidades.

ncoras Convencionais

So o tipo mais comum de ncoras atualmente, pois so utilizadas tanto na indstriaoffshore quanto na indstria naval. So instaladas por arrasto por meio de uma embarcaoque responsvel por lanar e puxar a ncora. Estas ncoras so constitudas de umahaste, que fornece o ngulo de ataque para o seu enterramento no solo; de uma garra, queserve para mobilizar a capacidade de carga do solo; de um cepo, que impede a rotao damesma aps seu enterramento no leito marinho e de uma coroa, que responsvel pelarigidez da ncora.

coroacepo

p

haste

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Nos solos de baixa compacidade ou consistncia, o carregamento se distribuiuniformemente em toda a superfcie da garra; por outro lado, em solos cimentados, todatransferncia de esforos pode se concentrar em apenas uma pequena rea de contato.Independentemente do tipo de solo, a ncora deve ter o mximo alinhamento com o leitomarinho. Por no resistirem s componentes de cargas verticais, tais ncoras so utilizadasem linhas de ancoragem por catenria de peso. Exemplos de ncoras convencionais paraancoragem: Stevpris, Stevshark, Bruce, Stevin, entre outras.

As ncoras mais usadas atualmente so as STEVSHARK e STEVPRIS. Sua principalcaracterstica de no possuir articulao entre a haste e a pata (p); o ngulo entre elas ajustado de acordo com o tipo de fundo.

ncora Estaca

Este tipo de ncora a precursora das ncoras de suco e se caracteriza por umcilindro metlico aberto instalado no fundo do mar por martelos. O poder de garra da estaca gerado pelo atrito com o solo e pela resistncia lateral da camada perfurada. Geralmente,a estaca deve ser cravada a grandes profundidades abaixo do fundo do mar para se obtera resistncia desejada. capaz de resistir tanto a cargas verticais quanto horizontais.

lama

areiameio

angulo p/areia

angulomediano

angulo p/lama

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ncora de Suco (Estaca de Suco)

Este tipo de estaca constitudo de um cilindro aberto no fundo e fechado no topo,onde se acopla uma bomba de suco. A instalao pode ser realizada por uma embarcaoprovida de guindaste ou lanada da popa. Ocorre a penetrao de parte da estaca porpeso prprio, seguida da acoplagem do ROV com bomba de suco que evacua a guaexistente no interior da estaca, causando a reduo da presso interna.

A penetrao ocorre quando o diferencial de presso hidrosttica desenvolvida notopo da estaca (causado pela reduo da presso interna) excede a resistncia do solo.Para argilas moles, a taxa de penetrao pode ultrapassar 20m por hora; entretanto, emmdia essa taxa est em torno de 10m por hora. Apesar de terem sido desenvolvidas paraargilas moles de baixa permeabilidade, estas estacas podem tambm ser instaladas emareias. A resistncia penetrao, a uma certa profundidade, linearmente proporcionalao dimetro da estaca. A suco requerida a fora de cravao (adicionada ao peso daestaca) dividida pela seo transversal interna da estaca. A suco requerida proporcionalao quadrado do dimetro da estaca. Consequentemente, a fora de cravao por sucoaumentar mais que a resistncia penetrao, quando o dimetro da estaca aumentar. Ainstalao desse tipo de estaca em guas profundas traz alguns inconvenientes como amassa adicional devido gua aprisionada no interior do cilindro e a necessidade de segarantir que o perodo de ressonncia do sistema de iamento na profundidade de instalaoseja diferente do perodo de onda dominante no local. Este sistema permite que a carga dalinha de ancoragem seja aplicada em qualquer ngulo, desde cargas quase horizontais delinhas de ancoragem em catenria a cargas quase verticais de TLPs. Dessa forma, somuito aplicadas em ancoragem de linhas tipo taut leg (em que os ngulos de carregamentoesto entre 30 e 50).

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angle adjuster

ncora VLA (Vertical Load Anchor)

O uso cada vez maior de ancoragens taut leg fez surgir a necessidade de se desenvolverum sistema de ancoragem que suportasse cargas com componentes verticais. Uma soluofoi a utilizao das ncoras VLA (Vertical Load Anchor). Estas ncoras possuem cabos,substituindo a haste rgida das ncoras convencionais, dotados de um dispositivo quepermite a mudana do ngulo de aplicao da carga para que a mesma incida na direonormal placa.

Sua instalao semelhante ncora convencional, puxando-se a ncora com o auxliode embarcaes at atingir a carga prevista em projeto. A direo de carregamento ,ento, mudada para se tornar perpendicular placa.

Para permitir a instalao dessas ncoras em reas congestionadas, locais onde apresena de outras plataformas ou da prpria plataforma (no caso de reinstalao) impedea realizao de operaes de arraste, possvel realizar a instalao em outro sentido erotacionar para a situao desejada.

anchor bridle

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Ancora Torpedo

Sistema de fixao de ncora desenvolvido pela PETROBRAS, em que se destaca obaixo custo financeiro e sua fcil operao. Este sistema de fundaes foi criado para serinstalado por queda livre em argilas moles, como o caso da argila normalmente adensadaque compe o solo marinho da Bacia de Campos. uma estaca de ao tubular de pontacnica, preenchida com uma mistura de sucata de ao de vrias dimenses e concreto,cuja dosagem efetuada com o objetivo de atingir a maior massa especfica possvel. Naparte superior, existe um olhal que permite a aplicao da carga de ancoragem em qualquerdireo. No torpedo para ancoragem de risers, o olhal interno, enquanto nos torpedosprojetados para ancorar MODU (T-MODU) e UEP (T-UEP), o olhal acoplado externamente.

Estas estacas foram inicialmente aplicadas para ancoragem de risers flexveis eMODUs. Para estes casos, necessita-se somente de um rebocador para realizar o transportee o lanamento; isto significa uma diminuio do nmero de meios navais a serem utilizadose, pelo fato do tempo de instalao ser menor que o de outros tipos de fundaes, o custode utilizao desses meios navais reduzido. Alm disso, este tipo de instalao no requeroperaes de arraste, como o caso das ncoras; dessa forma os torpedos podem serinstalados em reas congestionadas sem que haja a interferncia das linhas de ancoragemj existentes na regio. Verificou-se que estas estacas no sofrem influncia significativado aumento da lmina dgua na qual o sistema instalado, o que possibilita a instalaodas mesmas em guas ultraprofundas sem necessitar de equipamentos submarinosespeciais ou embarcaes de apoio de grande porte.

A instalao do torpedo para ancoragem de risers se procede, primeiramente, peladescida do mesmo at uma determinada profundidade do piso marinho denominada dealtura de queda, prendendo-se a linha de lanamento no primeiro Shark Jaw e fazendo aala de tiro, comprimento necessrio para o lanamento e a penetrao da estaca, que presa ao segundo Shark Jaw. Aps verificar a posio do alvo, a estaca liberada atravsda abertura do primeiro Shark Jaw. As estacas para ancoragem de UEP so lanadas deforma semelhante, porm sem a ala de tiro e com a linha de ancoragem j conectada.

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As caractersticas de dois tipos de estacas so: para ancoragem de risers flexveisforam usados tubos de 30" com 12m de comprimento, peso total de 240kN e capacidadede carga de 1400kN; com o mesmo dimetro e comprimento, porm providos de quatroaletas verticais de 0,45m de largura e 9m de comprimento, peso total de 420kN e capacidadede carga de 3000kN, foram fabricados os torpedos para ancoragem de MODU.

Esquema de lanamento de estaca para ancoragem

Lanamento de estaca torpedo para ancoragem de risers e MODU.

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6.2 Amarras

Amarras so correntes formadas por elos, em geral reforados com malhetes (stud),que seguram a unidade flutuante ncora. Amarras sem malhetes (studless chain) soutilizadas em atividades offshore, em caso de dimetros muito grandes. As amarras socompostas de elos comuns e uma srie de acessrios, na maioria das vezes utilizadospara conexo. Estes so os componentes mais comuns das amarras: extremidades comelos comuns; extremidades com elos final e alongado; uma extremidade com elos final ealongado, outra com elos comuns; uma extremidade com elos final e alongado, tornel, eloalongado, outra com elos comuns; uma extremidade com elos comum e alongado, tornel,elo alongado, outra com elos comuns.

elo final elo comum

elo alongado

elo comum

elo comum

extremidades com elos comuns

extremidades com elos final e alongados

extremidades com elos final e alongados,outra com elos comuns

elo final elo comum elo alongado

elo finalelo comumelo alongado

elo final elo comum

elo alongado

elo comum

elo comum

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6.3 Cabos de Ao

O cabo de ao composto por um grupo (M) de fios de ao entrelaados entre si. Aforma do entrelaamento e do arranjo do conjunto dos fios define o tipo do cabo de ao. Osprincipais tipos utilizados so os six strand e os spiral strand. Os six strand apresentamfcil manuseio e so empregados com maior freqncia em unidades de perfurao. Osspiral strand, entretanto, possuem alta resistncia e durabilidade, sendo mais comumenteutilizados em unidades de produo. Devido corroso da trana metlica, os cabosapresentam vida til inferior das amarras, mas este problema pode ser contornado com autilizao de cabos galvanizados. Com relao resistncia dos arames que formam oscabos, so utilizados normalmente os tipo IPS (Improved Plow Steel) e EIPS (Extra ImprovedPlow Steel). Os cabos com este ltimo tipo de arame so mais resistentes trao e,portanto, mais recomendados nos sistemas de unidades flutuantes.

Os cabos de ancoragem de unidades flutuantes ocenicas so classificados de acordocom a ET 540.32.12, nos seguintes tipos, conforme sua expectativa de vida:

a) Tipo A: cabos com vida til maior do que 20 anos;b) Tipo B: cabos com vida til maior do que 10 anos;c) Tipo C: cabos de torque balanceado com vida til maior do que 5 anos.

Os cabos de instalao de unidades flutuantes devem ser do tipo C.

spiral strand

six strand rope multi-strand

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6.4 Cabos de Polister

Material formado por fios naturais ou sintticos, torcidos e retorcidos em forma dehlice, utilizado para trao. As fibras mais frequentemente utilizadas so: sisal, polietileno,poliamida (que tem o nome comercial de nylon), polister (muito utilizado para ancoragemde plataformas, esperando-se que atinja uma vida til de 20 anos), polipropileno, poliaramida(cuja fibra possui grande mdulo de elasticidade e tem nomes comerciais tais como kevlar,twaron e technora) e HMPE (High Modulus Polyethylene, que tem nomes comerciais taiscomo dyneema e spectra).

Componentes do Cabo de Polister

Filamento: Fio indivisvel correspondente ao mais elementar na fieira de fabricao.Fio primrio: Fio constitudo por um monofilamento ou um conjunto de multifilamentos

sem toro ou com toro quase nula.Fio torcido: Fio formado pela reunio de vrios fios primrios, torcidos entre si.Fio retorcido a trs: Fio formado de trs fios torcidos e retorcidos entre si.Ttulo do fio: Massa por unidade de comprimento.Perna: Reunio e retoro de um determinado nmero de fios retorcidos a trs, nmero

esse que varia em funo do dimetro final do cabo. Pode ou no ter um ncleo ou alma,constitudo(a) do mesmo material dos fios ou de material diferente.

Cabo: Conjunto de pernas dispostas em forma de hlice ou trana, envolvendo ou noum ncleo ou alma.

Capa: Manta que envolve os cabos com a finalidade de compact-los e proteg-loscontra danos fsicos.

diagrama do cabo de polister para ancoragem

capa(jacket) cabos paralelos

cabo

perna

pernas

fios ou filamentos

cabos

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6.5 Acessrios Utilizados em Ancoragem

Elo Kenter (Kenter Shackle)

Elo desmontvel formado por duas partes em forma de J e um malhete, que seencaixam entre si, fixados atravs de um pino, utilizado para ligar duas sees de amarraatravs de seus elos comuns.

Manilhas (Shackle)

Manilhas so acessrios constitudos por um vergalho metlico em forma de U, comum pino atravessado entre as duas extremidades, com a finalidade de transmitir fora. Amanilha de ncora difere da manilha de unio por ter abertura e dimetro maiores.

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Manilha-Sapatilho (Rope Chain Conector)

Acessrio utilizado na conexo de cabos de polister para ancoragem de plataformas.

Elo Pera

Equipamento usado para unir dois cabos/amarras de diferentes dimenses (bitola).

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Soquete

Terminao nos cabos para conectar um cabo ao outro, atravs de uma manilha/ elokenter /elo pera.

Destorcedor (Swivel)

Elo de conexo, usado para prevenir a toro do cabo/amarra.

Rabicho (Chain Tail)

Pedao curto de amarra, com duas ou mais conexes.

kenter link

alternatively min120 T shackle

chaintail

kenterlink

open end link

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Cabo de arinque (Pennant wire)

Cabo que une a ncora no fundo do mar a uma boia na superfcie.

Pendant wire

Cabo de ao unido ao chaser.

1 x 400m,3(1300ft.) pennan twire

scanmarin buoy = 10 - 14T

permanent chaser

rig chain

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Garatia (Grapnel)

A garatia foi desenvolvida como uma ferramenta de pesca, utilizada para recolherncoras e amarras que se desprenderam do sistema ou simplesmente foram abandonadasno fundo do mar.

Chaser

O chaser foi desenvolvido para facilitar o recolhimento da ncora de determinadosistema.

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7.0 Unidade de Perfurao/Produo

7.1 Caractersticas Tcnicas

As plataformas de petrleo do tipo semissubmersveis so estruturas flutuantesprojetadas para perfurao ou produo de petrleo e cuja estrutura formada basicamentepor um convs, onde instalada a plata de produo/perfurao, colunas de sustentaodo convs com seo circular ou retangular, flutuadores (pontoons) e contraventamentos(bracings) entre as colunas. As colunas e os flutuadores so responsveis por garantirflutuao necessria para a unidade e abrigam vrios tanques e compartimentos contendofluidos e equipamentos, como: gua de lastro, leo combustvel, cimento, amarras e fluidosde perfurao (bentnica, calcita, baritina etc). A casa de mquinas est localizada,geralmente, na base das colunas e abrigam as bombas de lastro e outros equipamentosinerentes ao sistema de controle de lastro da embarcao.

O posicionamento das semi-submersveis garantido atravs de linhas de ancoragemligadas a pontos fixos no fundo do mar ou por posicionamento dinmico. As unidades deperfurao (MODUs) nao permanecem muito tempo na locao, viablizando portanto o usodo sistema de posicionamento dinmico. As unidades de produo, entretanto, so instaladasprojetando-se uma vida til de operao superior a 20 anos na locao.

Estas unidades no so capazes de armazenar o leo produzido durante o processode explotao, fazendo-se necessrio o uso de meios alternativos para a exportao, comooleodutos ou terminais acenicos.

torre de perfurao

guindaste

superestruturahelideck

queimadores

coluna (perna)flutuadores (pontoons)

guincho de ancoragem

Ilustrao de uma plataforma semissumersvel

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7.2 Estabilidade

A estabilidade de uma semi-submersvel est diretamente ligada ao seu sistema delastro. Essa relao afeta tanto a estabilidade esttica da unidade quanto a estabilidadedinmica. O KG (distncia vertical da quilha ao centro de gravidade) pode ser drasticamentereduzido ou aumentado se utlizado tanques superiores ou inferiores respectivamente, e oLCG ser afetado se transferido lastro a vante ou a r. Alm disso, um desequilbrio delastro nos flutuadores e nas colunas opostas iro resultar numa mudana do TCG. O lastrodeve ser constantemente ajustado de acordo com qualquer transferncia de quantidadesignificativa de peso e deve estar preparado em caso de perda de estabilidade.

A estabilidade intacta das semi-submersveis muito distinta dos navios navios deum s casco. O formato simples da estrutura das colunas fornecem caractersticas deestabilidade esttica mais simplesque a dos navios convencionais.Alm disso, a caractersta simtricadas semi-submersveis resultam emmenos variao das curvas deestabilidade para grandesalteraes de banda e compasso. Ofato da unidade possuir formassemelhantes tanto no sentidolongitudinal quanto no sentidotransversal signifiva que suasrespectivas curvas de estabilidadetambm sero similares,especialmente se o nmero decolunas for o mesmo em ambos ossentidos.

Os principais componentes responsveis pela flutuabilidade da embarcao estolocalizados abaixo da linha dgua, tornando assim necessria a rea de linha dgua dascolunas que iro fornecer um forte brao de endireitamento (GZ) e um momento de inrciafavorvel, contribuindo tambm para um bom BM. Este fator evidencia a impotncia dascolunas na manuteno da estabilidade da unidade.

Altura metacntrica e braos de estabilidade

movimentos de uma semi-sumersvel

altura metacntrica e braos de estabilidade

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Sistema de Controle de Lastro

Como foi visto anteriormente, o controle de lastro de uma embarcao permite, atravsda manipulao de um fluido de lastro, uma distribuio mais uniforme de cargas, tendocomo funo manter a estabilidade. O sistema de Controle de Lastro parte importante nosistema de gerenciamento de plataformas de petrleo semissubmersveis. Consiste emuma rede complexa de tubulaes, vlvulas, bombas e tanques, cuja interface de controledeve ser planejada para facilitar a operao. Devido sua contribuio na manuteno daestabilidade da embarcao, aspectos como redundncia, anlise de falhas e o diagnsticodos componentes desse sistema so importantes, pois estas falhas podem causarvazamentos, alagamento de compartimentos, entre outros problemas, podendo inclusivelevar ao afundamento.

A complexidade da operao e a possibilidade de se obter uma resposta mais rpidae efetiva s variaes de distribuio de carga da plataforma so os principais fatores quecontribuem para instalao de um controle automtico de lastro. Adicionalmente, aquantidade de alarmes disparados durante uma situao de emergncia pode dificultar eretardar a reao dos operadores. Outra possvel consequncia da perda do controle dolastro de uma plataforma de petrleo uma parada de produo, o que pode significargrandes perdas financeiras. Por outro lado importante enfatizar que esses sistemas tmcomo objetivo principal complementar, auxiliando nas tomadas de decises dos operadores,no cabendo portanto substitu-los.

Em geral, um sistema de lastro constituido pelos seguintes elementos:

Casa de mquinas (Pump room): localizada nos flutuadores; Bombas de lastro, seus dispositivos de controle e indicadores; Tanques de lastro, medidores e indicadores de nvel; Rede de tubulaes interconectadas; Ventilao dos tanques de lastro; Vlvulas, atuadores, dispositivos de controle e indicadores; Sistema de atuao das vlvulas hidrulico ou pneumtico;

Painel do Centro de Controle

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Sistema Indicador de Presso Hidrulica/Pneumtica; Suprimento de energia eltrica e suprimento reserva; Caixas de mar; Indicadores de banda, trim e calado; Instrumentao de resposta (feedback); Console de controle remoto opervel por pelo menos uma pessoa; Sistemas de Monitoramento; Sistema de detecco alarmes de mquinas, incndio e gases; Medidores de fluxo; Anteparas estanque; Portas estanque; Operador elemento crucial do sistema.

Tanque de Lastro

bomba de lastro suco da bomba de lastro

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7.3 Operaes durante a Ancoragem

Para o lanamento da ncora, o rebocador deve se aproximar da unidade para recebero pendant wire, via guindaste da plataforma, aps a ncora ter sido previamente liberadade seu rack. O comprimento do cabo de arinque depende em cada caso da profundidadeda linha dgua. O cabo de arinque dever ser preso no shark jaw, para que o mesmo sejamanilhado s quarteladas do cabo de arinque (previamente definidas conforme aprofundidade) no cabo de trabalho.

Para unir estes cabos deve-se utilizar um elo kenter ou um pear link (no usar manilha,pois a mesma pode dificultar a passagem de um Chaser ou at danificar o sistema deamarrao se o mesmo estiver solecado. Aps fixar cabo do tambor de trabalho ao cabode arinque e o convs livre de qualquer pessoa, a ncora (aps a