Tipos de plataformas

Escola PolitEscola Politéécnica da Universidade de Scnica da Universidade de Sãão Paulo o Paulo -- Departamento de Estruturas e FundaDepartamento de Estruturas e FundaçõçõesesPEF 2506 PEF 2506 –– Projeto de Estruturas MarProjeto de Estruturas Maríítmastmas

Ago/2003

INTRODUÇÃO

1. “OFF-SHORE”

• Tradução: fora da terra. • Mais empregado como a área da plataforma continental até uma lâmina d’água de 2000 metros, no

caso do Brasil.

2. O MEIO AMBIENTE

• Vento → Age nas partes expostas (≈5% do carregamento total, para plataformas fixas).

• Correntes marinhas → Os movimentos das partículas d’água servem como “arrasto” da estrutura. Podem ser relevantes.

• Ondas → as velocidades e acelerações das partículas causam esforços na estrutura. As ondas são geradas pelo vento. A cada onda (d/T2, H/T2) aplica-se uma determinada teoria de onda. Esta teoria determina a velocidade e aceleração das partículas do fluido como função do tempo e do espaço. Seu efeito é o mais importante. No entanto, o “estado do mar” é caótico e aleatório. Seu estudo só pode ser feito através de métodos estatísticos.

• Outras solicitações → Icebergs, terremotos, temperatura, tensões residuais, peso próprio.Notas de Aula


3. O FUNDO DO MAR

O fundo do mar, devido ao movimento de fluido e do terreno, é formado de várias camadas de diferentes resistências. Aplica-se o estudo de fundações.

4. RESTRIÇÕES DE PROJETO

• Carregamentos impostos pelo meio → diferentes fontes.

• Carregamentos dinâmicos e aleatórios → mais ainda que o agente sobre as estruturas na terra.

• Várias condições de fundo.

• Tipo de operação.

Notas de AulaAgo/2003


TIPOS DE PLATAFORMASTIPOS DE PLATAFORMAS

PLATAFORMAS

{

TORRES MISTAS

NAVIOSBÓIAS

ISSUBVERSÍVE-SEMI FLUTUANTES

)UP"-JACKS("ELEVATÓRIA-AUTO

GRAVIDADEJAQUETA

FIXAS

MAR DO FUNDO NO APOIADAS



Ago/2003

PLATAFORMA FIXA TIPO JAQUETAPLATAFORMA FIXA TIPO JAQUETA

Principais Características:

• Formadas por uma estrutura principal tridimensional (jaqueta), cujas pernas servem de guias para as estacas. • Sobre essa estrutura é colocada uma superestrutura. São fabricadas de aço (mais comuns) e/ou concreto.

Finalidades:

• Produção de petróleo, até 400 metros. Podem operar sozinhas (mandando o óleo diretamente para a terra através de tubulação) ou com navio acoplado à plataforma.

Notas de Aula


PLATAFORMA FIXA TIPO JAQUETAPLATAFORMA FIXA TIPO JAQUETAEsforços Principais:

• Correntes• Ondas• Peso Próprio• Vento• Perfuração do Solo e Prospecção de Petróleo

Transporte:

• Grandes: são arrastadas até o local por flutuadores.• Pequenas (até 50 metros):são içadas até o local.

Instalação:

• Erguimento, Lançamento e Flutuação• Colocação da Superestrutura após o estaqueamento



Ago/2003


TRANSPORTE LANÇAMENTO

FLUTUAÇÃO VERTICALIZAÇÃO

ASSENTAMENTO

Notas de Aula



TRANSPORTE DAS JAQUETAS ESTAQUEAMENTO

ESTAQUEAMENTO



Ago/2003

PLATAFORMA FIXA DE GRAVIDADEPLATAFORMA FIXA DE GRAVIDADE


• Apóiam-se no fundo do mar por gravidade.• São fabricadas de concreto (mais comuns) e/ou aço.

Finalidades:

• Produção de petróleo, até 400 metros. Podem operar sozinhas (mandando o óleo diretamente para a terra através de tubulação) ou com navio acoplado à plataforma (idem “Jaqueta”).

Esforços:

• Idem “Jaqueta”.

Notas de Aula





Ago/2003


Transporte e Construção:

• Concretagem dos Tanques no Continente • Transporte dos tanques até o local de implantação ( parcialmente afundadas)

Notas de Aula




• Continuação da Construção dos Tanques





• Construção das Colunas • Construção das Colunas





• Transporte da Superestrutura





• Montagem da Superestrutura



Ago/2003

PLATAFORMA AUTOPLATAFORMA AUTO--ELEVATÓRIAS (“JACKELEVATÓRIAS (“JACK--UP”)UP”)


• São unidades móveis que, quando em operação, abaixam as pernas e apóiam-se no fundo do mar. • Pernas: CILINDROS ou JAQUETAS. • Em águas profundas a estrutura com jaquetas é mais eficiente pois este tipo de perna é mais resistente à flambagem e mais “transparentes” as ondas.

Finalidades:

• Prospecção e instalação de plataformas fixas.

Transporte:

• São rebocadas até o local.

Notas de Aula















Esforços Principais:

• Correntes• Ondas• Peso Próprio• Vento• Perfuração do Solo• Esforços Dinâmicos decorrentes da maior flexibilidade das pernas

Problemas:

• Durante o Transporte (flexibilidade das pernas)• Na Fixação (penetração das pernas no solo)



PLATAFORMA SEMIPLATAFORMA SEMI--SUBMERSÍVELSUBMERSÍVEL


• Consiste em uma plataforma superior, sempre acima da linha d’água, ligada por colunas aos cascos.

Finalidades:

• Prospecção de petróleo em campos de águas profundas.






















Transporte:

• São rebocadas até o local ou auto-propelidas, flutuando em seus cascos.




Transporte:




Transporte:




Instalação e Fixação:

• Instalação: Alagam-se os cascos e a linha d’água fica na altura das pernas. Desta forma, minimizam-se os movimentos da plataforma pela excitação das ondas.

• Fixação: Pode ser por ancoragem (lâminas d’água de até 150 metros) ou por posicionamento dinâmico

• Deve-se evitar o deslocamento horizontal da plataforma para impedir o “enterramento” da perfuração. A minimização dos deslocamentos é o principal requisito de projeto.



BÓIASBÓIAS

Finalidades:

• Usadas para produção, servindo para receber a tubulação que está extraindo petróleo do oceano e carregar navios com o produto.


• Ondas• Carregamento de Petróleo• Ancoragem• Impacto



NAVIOSNAVIOS

Finalidades:

• Tem as mesmas características de operação e projeto das semi-submersíveis, exceto que seu casco não submerge. O posicionamento é mais crítico, pois a área atingida pelas ondas é maior.

Fixação:

• Amarras • Posicionamento Dinâmico



NAVIOSNAVIOS



NAVIOSNAVIOS



NAVIOSNAVIOS



NAVIOSNAVIOS



Ago/2003

TORRESTORRESPrincipais Características:

• São torres fixas ao fundo em uma base, com junta universal.

• São mais leves que as estruturas fixas equivalentes, podendo operar em maiores profundidades, pois os esforços gerados pelo mar são diminuídos pela articulação. Podem chegar a uma profundidade de operação de 400 metros.

Finalidade:

• Produção

Tipos:

• serviço: onde ficam os operadores de campo.

• processo: onde o óleo extraído é processado (na própria torre ou navio acoplado).• carregamento: por onde sobe a tubulação para carregamento de um navio.

Notas de Aula


TORRESTORRESTransporte:

• São rebocadas até o local, flutuando.

Fixação:

• Lastreamento e fixação da junta (mergulhadores em módulo de serviço).



TORRESTORRES

Princípio de Operação:

• Sempre há uma força restituidora agindo para

cima.


• Ondas• Corrente• Peso Próprio



Principais partes de uma Torre:

• Junta universal → permite pivotar em todas as direções.

• Flutuadores auxiliares → dão a flutuação necessária

quando em reboque na posição horizontal.

• Tanque de lastro → junto a junta universal, compensando

as forças geradas pelos flutuadores (deve-se diminuir

ao máximo os esforços na junta).

• Estrutura principal → união da seção inferior à superior.

A parte inferior submersa deve ser, preferivelmente,

em jaqueta, pois é mais “permeável” às ondas,

minimizando os esforços.

• Flutuador principal → assegura a flutuação, equilibrando

o esforço na junta.

Deck de pouso

Riser

Riser

Estrutura Principal

Estrutura de Contrapeso

Compartimento de Maré

“Chaminé”

Cabeça Rotativa

Guindaste

Flutuador Principal

Perna

Junta Universal

Estrutura Anti-atrito

Tanque de Lastro (água)

Lastro (concreto)

Flutuadores Auxiliares

Proteções Laterais

Placa de Conecção

Base



Principais partes de uma Torre:

• Compartimento de maré → acima do flutuador.

Através de orifícios evita-se que as ondas e inclinações

da torre (implicando um aumento de calado) aumentem

os esforços na junta.

• Base → serve como ancoragem da torre. Possuem

flutuadores para transporte por reboque.

• Cabeça→existente nas torres de serviço

(acomodação de equipamento e de pessoal) processo e

carregamento (onde geralmente é rotatória).

Deck de pouso

Riser

Riser

Estrutura Principal

Estrutura de Contrapeso

Compartimento de Maré

“Chaminé”

Cabeça Rotativa

Guindaste

Flutuador Principal

Perna

Junta Universal

Estrutura Anti-atrito

Tanque de Lastro (água)

Lastro (concreto)

Flutuadores Auxiliares

Proteções Laterais

Placa de Conecção

Base



Principais Tipos de Torres:


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