Estudo Numérico-Experimental de Vibração em um Modelo Estrutural de Riser Flexível

Abstract

A extração de petróleo de poços submersos é um processo que envolve diversas etapas e equipamentos, que necessitam alta precisão e sofrem influência do meio externo, nesse caso, o oceano, com suas correntes marítimas e ondulações na superfície. Este trabalho foi realizado com o intuito de obter e analisar os modos de vibração de um modelo em escala, de um riser flexível, composto por um tubo vazado de elastômero com uma mola helicoidal de compressão em seu interior. Para tal determinação foram realizados experimentos no Laboratório de Modelagem e Análise de Dados (LabMAD) da UFSC-CTJ. Também foi construído em ferramenta computacional, o mesmo modelo, possibilitando uma análise numérica, para tal análise, foi utilizado o programa Ansys. Finalizando o estudo com uma comparação entre os resultados obtidos com os modelos experimental e numérico, com o objetivo de validar a análise numérica realizada, e assim podendo ser conhecido o comportamento vibracional do modelo. Executando o ensaio foi possível observar as frequências naturais e modos de vibrar do sistema, após a simulação computacional, verificou-se que esta traz resultados similares ao que foi observado experimentalmente, estando também de acordo com a teoria apresentada, dessa forma validando a forma de análise numérica empregada.

The extraction of oil from submerged wells is a process that involves several steps and equipment, which needs high precision and is influenced by the external environment, in this case, the ocean, with its seas currents and surface ripples. This study was carried out to obtain and analyze the mode shapes of vibration of a scaled model of a flexible riser composed of a hollow rubber tube with a compression helical spring inside. For such determination experiments were performed in the Modeling and Data Analysis Laboratory (LabMAD) of UFSC-CTJ. It also built a computational designer, the same model, allowing a numerical analysis, for such analysis, the Ansys program was used. Finally, a comparison was made between the results obtained with the experimental and numerical models, to validate the numerical analysis performed, and thus the vibrational behavior of the model can be known. By executing the test was possible to observe the natural frequencies and mode shapes of vibration, after the computational simulation, it was found that this brings similar results to those observed experimentally, which also agree with the theory presented, thus validating the form of numerical analysis used.