Los profesores e investigadores del LAMCSO llevan desde 1983 trabajando en actividades de investigación relacionadas con el desarrollo de métodos computacionales y sus aplicaciones en el análisis y diseño de sistemas para la producción de petróleo en alta mar.

Estas actividades se han llevado a cabo en colaboración con Petrobras y, más recientemente, con empresas privadas del sector del petróleo y el gas.

Tipos de Sistemas Offshore Estudiados

Entre los diferentes sistemas offshore considerados, destacan:

• Plataformas fijas o complacientes;

• Sistemas flotantes anclados, tales como:

  • Plataformas semisumergibles;

  • Unidades basadas en buques (FPSO);

• Sistemas de tubos ascendentes, incluyendo:

  • Tuberías flexibles para elevar y transportar la producción desde el fondo marino hasta la plataforma;

• Tuberías:

  • Tuberías rígidas para transportar la producción en el fondo marino o en situaciones en tierra.

Desarrollo de métodos computacionales

Las actividades de desarrollo de métodos computacionales implican la formulación de nuevos algoritmos y métodos numéricos, componiendo procedimientos de solución más eficientes para problemas estáticos y dinámicos, lineales y no lineales, que pueden aplicarse a diferentes problemas de ingeniería en general.

Estos métodos se implementan en programas computacionales destinados principalmente al análisis estructural e hidrodinámico de sistemas offshore.

Herramientas computacionales

Cabe destacar el programa SITUA-Prosim, ampliamente utilizado por Petrobras en diferentes actividades de diseño de sistemas offshore.

Las herramientas desarrolladas incluyen:

• Solucionadores numéricos avanzados;

• Interfaces gráficas, con recursos de:

  • Preprocesamiento (generación de modelos);

  • Posprocesamiento (visualización de resultados).

Además, se aplican técnicas de computación suave o inteligencia computacional para:

• Complementar o sustituir métodos numéricos;

• Síntesis y optimización de sistemas offshore;

• Tratamiento de incertidumbres.

Ejemplos de sistemas desarrollados:

• OtimRota: síntesis y optimización de rutas de tuberías submarinas;

• OtimRiser: optimización de tubos ascendentes en catenaria, basada en algoritmos genéticos.

Aplicaciones en el diseño de sistemas offshore

Las actividades de aplicación se centran en el estudio del comportamiento y el diseño de diversos sistemas offshore, teniendo en cuenta situaciones de:

• Producción;

• Instalação;

• Avería.

Para ello se utilizan:

• Programas desarrollados por LAMCSO (como SITUA-Prosim);

• Software comercial ampliamente utilizado en la industria, como:

  • Ansys;

  • Abaqus, principalmente para análisis locales por elementos finitos.

Conceptos innovadores

Se presta especial atención al desarrollo de conceptos innovadores de plataformas y sistemas de risers, entre los que se incluyen:

• Plataformas autoelevables;

• Torres complacientes;

• Sistema híbrido de risers con boya sumergida de grandes dimensiones;

• Sistemas de transferencia a media agua;

• Risers rígidos en catenaria (SCRs);

• Sistemas de anclaje con radio ultracorto;

• Sistemas de mangueras y terminales oceánicos.

Análisis de operaciones de instalación

Recientemente, se ha prestado especial atención al análisis de las operaciones de instalación de sistemas marinos.

SITUA-Prosim se ha empleado en el modelado y análisis de operaciones relacionadas con:

• Instalación y movimiento de:

  • Tuberías;

  • Risers;

  • Sistemas de anclaje;

  • Equipos submarinos, tales como:

    • Árboles de Navidad;

    • Manifolds.

Metodologías avanzadas de diseño

Una de las actividades más relevantes en el contexto del diseño de sistemas offshore es el desarrollo de nuevas metodologías de diseño, que vayan más allá del estado actual de la técnica.

Por ejemplo, el uso de métodos de análisis acoplado (casco-anclaje-risers), implementados en SITUA-Prosim, permite:

• Establecer metodologías integradas;

• Avanzar progresivamente hacia la integración completa entre:

  • Diseño de sistemas de anclaje;

  • Diseño de sistemas de tubos risers.