monopoli10015705

Prévia do material em texto

INSTALAÇÃO DE RISER NA CONFIGURAÇÃO LAZY 
WAVE 
 
 
Lucas dos Anjos Cristiano Marino 
 
 
 
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de 
Engenharia Naval e Oceânica da Escola Politécnica, 
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos 
requisitos necessários à obtenção do título de 
Engenheiro. 
 
 
Orientadora: Marta Cecilia Tápia Reyes 
Coorientador: Andre Ramiro Amorim 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
Agosto de 2015 
 
 
INSTALAÇÃO DE RISER NA CONFIGURAÇÃO LAZY 
WAVE 
 
Lucas dos Anjos Cristiano Marino 
 
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE 
ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS 
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO NAVAL E 
OCEÂNICO. 
 
 
Examinada por: 
 
 
_________________________________________________ 
Prof.ª Marta Cecilia Tapia Reyes, D.Sc. 
 
_________________________________________________ 
Prof. Severino Fonseca da Silva, D.Sc. 
 
_________________________________________________ 
Prof. Carl Host Albrecht, D.Sc. 
 
_______________________________________________ 
Eng. Andre Ramiro Amorim 
 
 
 
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL 
AGOSTO DE 2015
iii 
 
 
Marino, Lucas dos Anjos Cristiano 
Instalação de riser na configuração lazy wave/ Lucas dos 
Anjos Cristiano Marino. – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola 
Politécnica, 2015. 
XIV, 70, p.: i1. ; 29,7 cm. 
Orientadores: Marta Tápia, D. Sc., Andre Ramiro, Eng. 
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de 
Engenharia Naval e Oceânica, 2015. 
Referências Bibliográficas: p 55. 
1. Introdução. 2. Conceitos Básicos. 3. O problema e Sua 
Modelação. 4. Análise dos Resultados. 5. Conclusões e 
Sugestões Futuras. 6. Referências Bibliográficas. 7. Anexo 
A. 
I. Tápia, Marta et al Ramiro, Andre. II. Universidade Federal 
do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia 
Naval e Oceânica. III. Instalação de riser na configuração 
lazy wave. 
iv 
 
ÍNDICE	
  
1.	
   INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 15	
  
2.	
   CONCEITOS BÁSICOS ................................................................................................. 19	
  
2.1	
   DUTOS ..................................................................................................................... 19	
  
2.1.1	
   DUTOS FLEXÍVEIS ......................................................................................... 20	
  
2.1.1.1	
   CARCAÇA INTERTRAVADA .................................................................... 21	
  
2.1.1.2	
   CAMADA PLÁSTICA INTERNA ............................................................... 22	
  
2.1.1.3	
   ARMADURA DE PRESSÃO ........................................................................ 22	
  
2.1.1.4	
   CAMADA DE REFORÇO A PRESSÃO ...................................................... 22	
  
2.1.1.5	
   CAMADA ANTI-DESGASTANTE .............................................................. 22	
  
2.1.1.6	
   ARMADURA INTERNA E EXTERNA DE TRAÇÃO ............................... 22	
  
2.1.1.7	
   CAPA EXTERNA ......................................................................................... 22	
  
2.1.2	
   UMBILICAIS .................................................................................................... 22	
  
2.1.3	
   DUTOS RÍGIDOS ............................................................................................. 24	
  
2.2	
   MODELO DE CATENÁRIA ................................................................................... 24	
  
2.3	
   MÉTODOS DE INSTALAÇÃO ............................................................................... 27	
  
2.3.1	
   REEL LAY ........................................................................................................ 27	
  
2.3.2	
   J-LAY ................................................................................................................ 29	
  
2.3.3	
   S-LAY ................................................................................................................ 30	
  
2.4	
   LAZY WAVE ........................................................................................................... 33	
  
2.4.1	
   FLUTUADORES ............................................................................................... 33	
  
2.4.2	
   PRINCIPAIS ACESSÓRIOS ............................................................................ 35	
  
2.4.2.1	
   CONECTORES .............................................................................................. 35	
  
2.4.2.2	
   ENRIJECEDORES ........................................................................................ 35	
  
2.5	
   MAR REGULAR ...................................................................................................... 36	
  
2.6	
   MAR IRREGULAR .................................................................................................. 37	
  
2.6.1	
   ESPECTRO DE PIERSON-MOSKOWITZ ...................................................... 39	
  
v 
 
2.6.2	
   ESPECTRO DE JONSWAP .............................................................................. 39	
  
3.	
   O PROBLEMA E SUA MODELAÇÃO ......................................................................... 40	
  
3.1	
   MÉTODO .................................................................................................................. 41	
  
3.2	
   MODELAÇÃO DO CENÁRIO ................................................................................ 42	
  
3.3	
   PARÂMETROS DO DUTO ..................................................................................... 42	
  
3.4	
   DESCRIÇÃO DOS PASSOS ................................................................................... 43	
  
3.5	
   PARÂMETROS AMBIENTAIS .............................................................................. 44	
  
3.6	
   PARÂMETROS CRÍTICOS DE CADA STEP ........................................................ 45	
  
3.7	
   PARÂMETROS DO NAVIO ................................................................................... 45	
  
4.	
   ANÁLISE DOS RESULTADOS .................................................................................... 46	
  
5.	
   CONCLUSÕES E SUGESTÕES FUTURAS ................................................................. 53	
  
6.	
   REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ 55	
  
7.	
   ANEXO A ........................................................................................................................ 56	
  
7.1	
   RESULTADOS OBTIDOS PARA O PASSO 2 ...................................................... 57	
  
7.2	
   RESULTADOS OBTIDOS PARA O PASSO 3 ...................................................... 59	
  
7.3	
   RESULTADOS OBTIDOS PARA O PASSO 4 ...................................................... 61	
  
7.4	
   RESULTADOS OBTIDOS PARA O PASSO 5 ...................................................... 63	
  
7.5	
   RESULTADOS OBTIDOS PARA O PASSO 6 ...................................................... 65	
  
7.6	
   RESULTADOS OBTIDOS PARA O PASSO 7 ...................................................... 67	
  
7.7	
   RESULTADOS OBTIDOS PARA O PASSO 8 ...................................................... 69	
  
 
 
vi 
 
AGRADECIMENTOS 
Primeiramente a Deus por me trazer nessa jornada, com caminhos altos e baixos, mas com 
sabedoria, força e luz para seguir o caminho correto. 
 
À minha mãe e meu pai, que são as pessoas mais importantes na minha vida. Sem eles não 
teria como chegar aonde cheguei. Agradeço muito por me aguentarem todos esses anos, em 
todos os momentos da minha vida, me passando incentivo, carinho, paciência e compreensão. 
Espero que um dia consiga passar parte disso parameus filhos. Vocês são, e sempre serão 
um exemplo para mim. Muito obrigado! 
 
Às minhas avós que estão presentes, e aos meus avôs aonde quer que estejam, que torcem por 
mim sempre. 
 
À minha orientadora Marta Tápia e meu coorientador Andre Ramiro por me darem um voto 
de confiança nesse trabalho. 
 
Aos poucos amigos que me apoiaram em toda a minha vida, pela amizade e fidelidade. 
 
Aos meus colegas de trabalho da equipe Installation Analysis na Subsea7 que me 
incentivaram neste trabalho. Ao engenheiro Alberto Santos pela revisão e dicas para meu 
trabalho. Em especial ao engenheiro Douglas Cabral, pela ideia para este projeto, pelas dicas 
que foram fundamentais para o desenvolvimento da minha vida profissional e pessoal. 
 
À Andrea Machado, minha namorada, pelo carinho, incentivo e amizade que me fizeram 
superar obstáculos e andar com meu trabalho. 
 
 
vii 
 
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos 
requisitos necessários para obtenção do grau de Engenheiro Naval e Oceânico. 
 
INSTALAÇÃO DE RISER NA CONFIGURAÇÃO LAZY WAVE 
 
Lucas dos Anjos Cristiano Marino 
 
Agosto/ 2015 
 
Orientadora: Marta Cecilia Tapia Reyes 
Coorientador: Andre Ramiro Amorim 
 
Curso: Engenharia Naval e Oceânica 
 
Este projeto tem como motivação reduzir o tempo de análise com onda irregular durante o 
processo de instalação de um sistema de lazy wave. Para reduzir esse tempo de análise, 
propõe-se estabelecer uma comparação com espectros de onda de mar irregular entre um 
determinado navio navegando/lançando duto e o mesmo navio a deriva. 
Com a finalidade avaliar o grau de conservadorismo adotado durante as análises de lazy 
wave, uma comparação dos resultados dinâmicos obtidos, com uma simulação considerando 
espectro de onda de mar regular (utilizando os mesmos parâmetros) será realizada ao final do 
projeto. 
As análises foram realizadas com o software Orcaflex 9.7c, sendo este o padrão da indústria 
para avaliar o lançamento de dutos flexíveis e rígidos e instalação de equipamentos rígidos. 
 
 
 
 
 
 
 
Palavras-chave: Lazy Wave, Mar Regular, Mar Irregular, Dinâmica, Tempo de Análise, 
Orcaflex. 
viii 
 
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the 
requirements for the degree of Naval Engineer. 
 
INSTALLATION OF A LAZY WAVE CONFIGURATION 
 
Lucas dos Anjos Cristiano Marino 
 
August/ 2015 
 
Advisor: Marta Cecilia Tapia Reyes 
Co-advisor: Andre Ramiro Amorim 
 
Course: Naval Architecture 
 
The main point of this project is to reduce the simulation time of a regular wave during the 
installation of a lazy wave configuration. To simplify this simulation time, this project gives a 
way to establish a comparison between an installation vessel during the process of laying and 
free standing, using an irregular wave spectrum. 
In order to evaluate the conservatism degree adopted with regular waves, a comparison of the 
dynamic results for the top tension using irregular waves and regular waves (using the same 
parameters) will be made in the end of this project. 
All the analysis were carried out with Orcaflex 9.7c, being this software the most used in the 
offshore industry with flexible and rigid laying and rigid equipment installation. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Keywords: Lazy Wave, Regular Wave, Irregular Wave, Dynamics, Simulation Time, 
Orcaflex. 
ix 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1 – Evolução da produção de petróleo ............................................................. 15	
  
Figura 2 – Evolução da exploração de petróleo no Brasil relacionada com a profundidade 17	
  
Figura 3 – Diferentes dutos submarinos ...................................................................... 19	
  
Figura 4 – Camadas internas nos dutos flexíveis ......................................................... 21	
  
Figura 5 – Umbilical combinado com duto de aço ..................................................... 23	
  
Figura 6 – Camadas internas no umbilical ................................................................... 23	
  
Figura 7 – Modelo de catenária ................................................................................... 25	
  
Figura 8 – Configuração em catenária ......................................................................... 26	
  
Figura 9 – Instalação por Reel Lay .............................................................................. 28	
  
Figura 10 – Navio de instalação Seven Oceans ........................................................... 28	
  
Figura 11 – Configuração do método de instalação J-Lay. ......................................... 29	
  
Figura 12 – Navio de instalação Seven Borealis .......................................................... 30	
  
Figura 13 – Configuração do método de instalação S-Lay. ......................................... 30	
  
Figura 14 – Vista do stinger e seus roletes .................................................................. 32	
  
Figura 15 – Navio de instalação Seven Polaris ........................................................... 32	
  
Figura 16 e Figura 17- Configuração do sistema lazy wave ........................................ 33	
  
Figura 18 e Figura 19 – Flutuadores sendo instalados ................................................. 34	
  
Figura 20 – Instalação de flutuadores na mesa de trabalho ......................................... 34	
  
Figura 21 – Conector de extremidade .......................................................................... 35	
  
Figura 22 – Instalação de enrijecedor .......................................................................... 35	
  
Figura 23 – Enrijecedor trabalhando ............................................................................ 36	
  
Figura 24 – Passos da instalação em lazy wave ........................................................... 43	
  
Figura 25 – Definição de onda regular ........................................................................ 37	
  
Figura 26 – A soma de varias incidências de onda gerando onda irregular ................ 38	
  
Figura 27 – Incidência de ondas .................................................................................. 42	
  
 
 
x 
 
ÍNDICE DE TABELAS 
Tabela 2-1- Rigidezes a flexão para flexíveis .......................................................................... 21	
  
Tabela 3-1 - Parâmetros adotados ............................................................................................ 42	
  
Tabela 4-1 – Resultados obtidos para o movimento do navio flutuando em mar irregular ..... 46	
  
Tabela 4-2 - Resultados obtidos para o passo 1 com mar irregular ......................................... 47	
  
Tabela 4-3 - Resultados obtidos para o passo 1 com mar regular ........................................... 49	
  
Tabela 4-4 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 1 para mar regular e irregular
.................................................................................................................................................. 50	
  
Tabela 4-5 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 2 para mar regular e irregular
.................................................................................................................................................. 50	
  
Tabela 4-6 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 3 para mar regular e irregular
.................................................................................................................................................. 51	
  
Tabela 4-7 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 4 para mar regular e irregular
.................................................................................................................................................. 51	
  
Tabela 4-8 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 5 para marregular e irregular
.................................................................................................................................................. 51	
  
Tabela 4-9 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 6 para mar regular e irregular
.................................................................................................................................................. 52	
  
Tabela 4-10 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 7 para mar regular e irregular
.................................................................................................................................................. 52	
  
Tabela 4-11 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 8 para mar regular e irregular
.................................................................................................................................................. 52	
  
Tabela 7-1 - Resultados obtidos para o passo 2 com mar irregular ......................................... 57	
  
Tabela 7-2 - Resultados obtidos para o passo 2 com mar regular ........................................... 58	
  
Tabela 7-3 - Resultados obtidos para o passo 3 com mar irregular ......................................... 59	
  
Tabela 7-4 - Resultados obtidos para o passo 3 com mar regular ........................................... 60	
  
Tabela 7-5 - Resultados obtidos para o passo 4 com mar irregular ......................................... 61	
  
Tabela 7-6 - Resultados obtidos para o passo 4 com mar regular ........................................... 62	
  
Tabela 7-7 - Resultados obtidos para o passo 5 com mar irregular ......................................... 63	
  
Tabela 7-8 - Resultados obtidos para o passo 5 com mar regular ........................................... 64	
  
Tabela 7-9 - Resultados obtidos para o passo 6 com mar irregular ......................................... 65	
  
Tabela 7-10 - Resultados obtidos para o passo 6 com mar regular ......................................... 66	
  
Tabela 7-11 - Resultados obtidos para o passo 7 com mar irregular ....................................... 67	
  
xi 
 
Tabela 7-12 - Resultados obtidos para o passo 7 com mar regular ......................................... 68	
  
Tabela 7-13 - Resultados obtidos para o passo 8 com mar irregular ....................................... 69	
  
Tabela 7-14 - Resultados obtidos para o passo 8 com mar regular ......................................... 70	
  
 
 
xii 
 
ÍNDICE DE GRÁFICOS 
Gráfico 4-1 – Resultados no topo para 90° e 8s ...................................................................... 48	
  
Gráfico 4-2 - Resultados no TDP para 90° e 8s ....................................................................... 49	
  
Gráfico 5-1 - Correlação entre carga de topo mínima e aceleração da embarcação ................ 54	
  
Gráfico 7-1 - Resultados no topo para 90° e 9s ....................................................................... 58	
  
Gráfico 7-2 - Resultados no TDP para 90° e 9s ....................................................................... 58	
  
Gráfico 7-3 - Resultados no topo para 90° e 8s ....................................................................... 60	
  
Gráfico 7-4 - Resultados no TDP para 90° e 8s ....................................................................... 60	
  
Gráfico 7-5 - Resultados no topo para 90° e 8s ....................................................................... 62	
  
Gráfico 7-6 - Resultados no TDP para 90° e 8s ....................................................................... 62	
  
Gráfico 7-7 - Resultados no topo para 90° e 9s ....................................................................... 64	
  
Gráfico 7-8 - Resultados no TDP para 90° e 9s ....................................................................... 64	
  
Gráfico 7-9 - Resultados no topo para 90° e 8s ....................................................................... 66	
  
Gráfico 7-10 - Resultados no TDP para 90° e 8s ..................................................................... 66	
  
Gráfico 7-11 - Resultados no topo para 180° e 8s ................................................................... 68	
  
Gráfico 7-12 - Resultados no TDP para 180° e 8s ................................................................... 68	
  
Gráfico 7-13 - Resultados no topo para 135° e 9s ................................................................... 70	
  
Gráfico 7-14 - Resultados no TDP para 135° e 9s ................................................................... 70	
  
 
xiii 
 
ABREVIAÇÕES 
AN: anular 
FAD: fator de amplificação dinâmica 
H: altura de onda 
Hs: altura significativa de onda 
JONSWAP: Joint North Sea Wave Project 
MBR: minimum bending radius – raio mínimo de curvatura 
PLEM: pipeline end manifold 
PLET: pipeline end terminator 
PO: produção 
RAO: Response Amplitude Operator 
TDP: Touch Down Point – ponto onde a catenária toca o leito marinho 
Tp: período de pico 
Tz: período de cruzamento no zero 
UEH: umbilical 
V: Vessel – Navio 
VWL: Vessel With Line – Navio com linha 
 
xiv 
 
GLOSSÁRIO 
Bundle: conjunto de dutos utilizados para interligar equipamentos submarinos e estes às 
unidades de produção, sendo composto por dutos de escoamento e umbilicais de controle. 
Manifold: equipamento que conecta diversos equipamentos instalados. Tem a função 
também de coletar os fluidos produzidos nos poços e transportar através de um único duto, 
reduzindo assim a quantidade de duto que chega à unidade de produção. Pode realizar o fluxo 
contrario com água ou gás de injeção, recebendo em um único duto e distribuindo para poços 
injetores. 
Sagbend: região de flexão acentuada junto ao fundo do mar. 
Overbend: região de flexão acentuada na saída rampa de lançamento. 
Pig: equipamento de pré-comissionamento de dutos. 
Plem: equipamento que permite a junção de mais de um duto e facilita o traçado do arranjo 
submarino. 
Plet: equipamento que permite a interligação do duto rígido com duto flexível. 
15 
 
1. INTRODUÇÃO 
Atualmente, a fonte de energia mais utilizada no mundo é oriunda do petróleo. Essa 
utilização vem de tempos remotos, quando antigos Egípcios e chineses queimavam 
óleo para obtenção de iluminação e aquecimento de suas casas. 
Em meados do século XIX, antes da chegada da lâmpada elétrica, o óleo de baleia era 
utilizado para iluminar casas e instalações. Quando esse óleo passou a ser escasso, as 
pessoas começaram a procurar outros meios de se ter energia, como por exemplo, o 
querosene. 
Quando a demanda de querosene estava em alta, um americano chamado Edwin 
Drake começou uma busca por reservas de petróleo. O primeiro poço de petróleo, nas 
Américas, foi descoberto por Edwin, no estado da Pensilvânia em 1859, com 21 
metros de profundidade. 
Com o passar do tempo, houve uma crescente demanda de petróleo no mundo. A 
tecnologia foi aperfeiçoando, e a utilização do petróleo e seus derivados foram cada 
vez mais sendo marcada no mundo. 
Até os anos 1940, os Estados Unidos foram líderes mundiais na produção de petróleo, 
produzindo 65 por cento da produção mundial e o Oriente Médio com menos de 5 por 
cento. Isto mudou consideravelmente após a descoberta do gigante campo no Kuwait 
e Arábia Saudita, entre os anos 1930 e 1940. Houve então uma dependência mundial 
do óleo proveniente do Oriente Médio, o que causou séria preocupação. 
A Figura 1demonstra a evolução da produção de óleo no mundo, de acordo com [1]. 
 
Figura 1 - Evolução da produção de petróleo 
 
16 
 
No Brasil houve tentativa de encontrar petróleo desde 1864, porem, apenas em 1897 
houve a primeira tentativa de perfuração em solo brasileiro. Essa tentativa de 
encontrar petróleo foi feita por um fazendeiro chamado Eugênio Ferreira de Camargo. 
O poço ficava em São Paulo e tinha 488 metros de profundidade,porem só foi 
extraída água sulfurosa. Como no mundo, o Brasil teve um crescimento grande na 
utilização de combustível fóssil. Com o crescimento da tecnologia, poços foram 
descobertos no litoral do país, chegando ao primeiro poço no mar, o campo de São 
Matheus - ES, em 1969. Em 1974, logo após a eclosão da primeira crise de petróleo, 
em 1973, foram descobertos os campos marítimos de Ubarana - ES e Garoupa - RJ 
que elevaram a produção diária para 182 mil barris. [1] 
Em 2003, a descoberta de novas bacias de exploração estabeleceu um marco na 
atividade petrolífera no Brasil e, com isso a produção interna era equivalente a 90% 
do consumo nacional. Em 2006 a extração petrolífera passou o consumo interno, 
marcando assim a autossuficiência brasileira, criando um cenário de uma economia 
mais bem desenvolvida e aumentando o número de empregos e o desenvolvimento da 
nação. 
Em 2007, o governo Brasileiro anunciou a descoberta do pré-sal, dando início a um 
novo desafio de realizar atividades de exploração em águas que ultrapassariam a 
barreira dos 2000m de lâmina d’água e, portanto, sendo considerado como ultra 
profunda. 
O termo pré-sal é devido a um conjunto de rochas localizadas nas porções marinhas 
de grande parte do território brasileiro, como potencial de geração e acúmulo de 
petróleo. A profundidade total destas rochas, ou seja, a distância da superfície do mar 
e os reservatórios de petróleo abaixo da camada de sal, pode chegar a mais de 7 mil 
metros de profundidade. 
As características geológicas do pré-sal marca um início de exploração em ambientes 
mais hostis que apresentam altas taxas de corrosão, altas pressões e temperaturas, 
apresentando assim um marco na história da engenharia brasileira. 
A Figura 2 mostra o avanço do petróleo no Brasil. 
O aumento da lâmina d`água torna a exploração do petróleo mais complicada, visto 
que a tecnologia para isso ainda vem sendo trabalhada. O duto flexível, que vem 
sendo estudado cada dia mais, se torna assim uma opção mais viável pela facilidade 
de instalação e operação. 
17 
 
 
Figura 2 – Evolução da exploração de petróleo no Brasil relacionada com a 
profundidade [2] 
O sistema de lazy wave vem se tornando bastante aplicavel com o crescimento da 
industria de óleo gás e o progressivo aumento da lâmina d’água, uma vez que este 
sistema tem por função diminuir a carga de tração no topo na unidade estacionária de 
produção e desacoplar o movimento da unidade estacionária de produção no TDP. 
A lazy wave, por ser uma configuração formada por diversos acessórios e tipos de 
dutos, exige cuidados necessários para evitar eventuais danos ao navio, à sua 
estrutura, aos operadores e ao ambiente marinho. E quanto maior a lâmina d’água 
maior serão as cargas associadas ao sistema e, consequentemente, piores serão as 
condições de instalação dos dutos e equipamentos. 
Dessa forma, o sistema de produção submarino deve ser capaz de suportar cargas e ser 
confiável o bastante para evitar que acidentes ocorram, e que não haja prejuízo aos 
envolvidos. É importante que análises sejam realizadas para verificar o 
comportamento do sistema para que não ocorram problemas que possam atrasar a 
operação do sistema de produção. 
Para realizar essas análises de instalação, podem ser utilizados espectros de onda com 
mar regular e irregular, variando o tempo de simulação de cada método utilizado. O 
mar regular requer um tempo de simulação menor do que o mar irregular porem, 
18 
 
normalmente, um alto grau de conservadorismo. O mar irregular requer um tempo de 
simulação grande, apresentando uma representação mais fiel do cenário, na maioria 
dos casos. 
O objetivo do trabalho é simplificar o tempo de análise com mar irregular durante o 
processo de instalação de um sistema de lazy wave, visando às cargas inerentes ao 
lançamento. 
A análise será desenvolvida através de um modelo numérico, através do software 
Orcaflex 9.7c, que é uma ferramenta baseada em modelo de elementos finitos. 
Em seguida, será feita uma comparação entre os resultados obtidos para mar irregular 
e mar regular, a fim de avaliar o grau de diferença entre os resultados obtidos. 
Este trabalho está organizado em capítulos, seguindo a ordem descrita nos parágrafos 
abaixo: 
No capítulo 2 serão explicados os conceitos básicos atribuídos em instalações de 
dutos, seus métodos de instalação e configuração mais utilizados e suas respectivas 
limitações operacionais e benefícios. Também serão apresentados modelos 
matemáticos que explicam o formato geométrico de catenária, espectro de mar regular 
e mar irregular. 
No capítulo 3 será apresentado o problema que será estudado, o método de ataque 
para o mesmo e sua modelação numérica com a utilização do software Orcaflex. 
No capítulo 4 serão apresentadas as análises dos resultados obtidos para o navio 
flutuando em mar irregular, ou seja, sem lançar linha, para todos os passos durante 
lançamento, tanto para mar regular quanto mar irregular, e comparações dos 
resultados de mar irregular e mar regular obtidos nas análises para cada passo de 
lançamento, que será explicado posteriormente. 
No capítulo 5 são apresentados as conclusões e possíveis trabalhos futuros baseados 
nas mesmas. 
No capítulo 6 serão apresentadas as referências bibliográficas. 
E por fim, no capítulo 7 serão apresentadas as tabelas com os resultados obtidos, de 
cada passo, utilizando mar irregular e mar regular, e gráficos de alguns dos resultados 
obtidos nas análises de cada passo de lançamento. 
 
19 
 
2. CONCEITOS BÁSICOS 
Neste capítulo estão sendo apresentados e explicados todos os principais conceitos 
considerados básicos para o entendimento do proposto trabalho. São conceitos de 
dutos flexíveis e rígidos, modelo de catenária, principais métodos de instalação, 
configuração em lazy wave e seus principais acessórios, espectros de mar regular e 
irregular. 
2.1 DUTOS 
Os dutos têm a principal função de transportar fluidos e energia elétrica, sejam eles de 
umbilicais, gases de exportação ou óleo. 
A exploração de petróleo tem sido feita em águas cada vez mais profundas, que 
envolvem, para sua extração, plataformas de produção, poços de produção e injeção e 
demais equipamentos submarinos. 
Existem os dutos rígidos, flexíveis e umbilicais, que instalados no fundo mar 
completam o sistema entre unidade produtora e equipamentos próximos ou sobre o 
poço, podendo ser de produção, de óleo ou gás, ou de injeção, de água ou gás. 
De acordo com a aplicação, os dutos podem ser classificados como: riser, flowline e 
jumper. 
Basicamente os risers tem função de transportar o óleo do fundo do mar até as 
unidades estacionárias de produção na superfície. Flowline é o trecho assentado sobre 
o fundo do mar, fazendo conexão dos poços aos risers, e normalmente são trechos 
longos. Jumper é o trecho que interliga as estruturas submarinas, como árvores de 
natal, PLET’s, PLEM’s entre outros, e normalmente são trechos curtos. [3 e 4] 
 
Figura 3 - Diferentes dutos submarinos [4] 
 
20 
 
2.1.1 DUTOS FLEXÍVEIS 
O duto flexível é uma estrutura composta por diversas camadas metálicas e 
poliméricas que, trabalhando em conjunto, propiciam resistência e estanqueidade sem 
comprometer a necessária flexibilidade para a condução de diversos fluidos da 
indústria de petróleo, principalmente, na produção de petróleo no mar. [5] 
São utilizados na indústria offshore como risers dinâmicos e consegue alcançar um 
raio de curvatura consideravelmente maior comparado com uma estrutura rígida. 
Quando utilizado para transporte de óleo/gás/água são chamados de risers flexíveis e 
quando utilizados para transporte de fluidos de controle hidráulico/elétrico/ótico são 
chamados de umbilicais. 
São características principais do flexível: 
• Facilidade e rapidez na instalação: alguns barcos tem capacidade de lançar três 
dutos simultaneamente, barcos podem lançar até 500metros de duto flexível 
por hora, sendo mais habitual lançar 250 metros por hora. Dutos flexíveis 
possuem uma facilidade de aprovação na hora do lançamento, pois como já 
são carregados em etapa anterior ao de lançamento, já foram inspecionados e 
aprovados, diferente com o que acontece para dutos rígidos, onde exigem 
análises de soldagem, corrosão, etc.; 
• Resistência à corrosão: há uma combinação de camadas nos dutos flexíveis 
que promovem uma alta resistência a corrosão; 
• Possibilidade de reutilização: existem campos de abandono de dutos, onde os 
dutos são posicionados de forma que se consegue recolhe-los futuramente e 
reutiliza-los. Os campos de abandono, atualmente, são o de Corvina e 
ASLUB; 
• Capacidade de suportar grandes pressões externas: recentemente a indústria 
desenvolveu um material que suporta a pressão de uma lâmina d’água ultra 
profunda, viabilizando projetos que estão no nosso mercado, como no campo 
de Sapinhoá e Lula e Iracema Sul; 
• Baixa rigidez à flexão, facilitando seu armazenamento: a Tabela 2-1 apresenta 
a rigidez à flexão média para alguns tipos de dutos flexíveis. 
 
21 
 
Tabela 2-1- Rigidezes a flexão para flexíveis 
Estrutura	
   Rigidez	
  a	
  Flexão	
  (kNm²)	
  
PO	
   78.89	
  
AN	
  	
   4.14	
  
UEH	
   5.01	
  
 
• Alto custo de fabricação: o custo de fabricação do duto gira em torno de seis 
vezes o custo do duto de aço, [6]; 
• Complacência em ações dinâmicas. 
As características citadas acima têm, em sua maioria, explicação devido à construção 
modular dos dutos (Figura 4), onde as diversas camadas helicoidais são 
independentes, porém projetadas para interagir umas com as outras, permitindo que 
cada camada possa ser fabricada de forma individualizada e independente, ajustada 
para melhor atingir os objetivos específicos de determinado projeto. 
 
Figura 4 - Camadas internas nos dutos flexíveis [7] 
Atualmente vem crescendo o desenvolvimento/estudo e a utilização dos dutos 
flexíveis na indústria de óleo e gás, sendo a PETROBRAS a maior consumidora do 
mesmo. 
2.1.1.1 CARCAÇA INTERTRAVADA 
É a camada mais interna que compõe o duto, e é, normalmente, fabricada em aço 
inoxidável. Essa camada deve garantir alta resistência à corrosão, conferir alta 
resistência à pressão interna, evitando o colapso estrutural, permitir a utilização de 
componentes como pig’s e garantir maior capacidade de compressão radial. O 
material desta camada irá variar de acordo com o fluido que será transportado. 
22 
 
2.1.1.2 CAMADA PLÁSTICA INTERNA 
Apresenta resistência a elevadas temperaturas e a vedação do fluido durante o 
escoamento e deve resistir à abrasão e corrosão do fluido a ser transportado. 
2.1.1.3 ARMADURA DE PRESSÃO 
Essa camada é responsável por resistir às tensões circunferenciais expostas à linha 
pela pressão do escoamento do fluido, e os aços carbonos de alta resistência são 
materiais indicados a compor esta camada. 
2.1.1.4 CAMADA DE REFORÇO A PRESSÃO 
Essa camada tem por função incrementar a rigidez radial da estrutura, e assim 
diminuir a carga atuante sobre a armadura de pressão e a carcaça intertravada. 
2.1.1.5 CAMADA ANTI-DESGASTANTE 
Essa camada tem por função reduzir o desgaste por fricção que ocorre entre camadas 
metálicas adjacentes. Normalmente, utilizam-se polímeros com que apresentem 
característica de resistência ao desgaste. 
2.1.1.6 ARMADURA INTERNA E EXTERNA DE TRAÇÃO 
Essa camada promove a rigidez axial à linha e por isso é a camada responsável por 
resistir aos esforços trativos sobre o duto. Ela é obtida pelo enrolamento de arames em 
aço carbono com seções transversais retangulares em camadas com direções opostas. 
2.1.1.7 CAPA EXTERNA 
Essa camada é responsável por promover resistência à abrasão da linha durante o seu 
lançamento no leito marinho, deve ainda conferir resistência ao impacto sobre objetos 
que podem colidir com o duto e manter as outras camadas na posição correta. 
2.1.2 UMBILICAIS 
Como dito anteriormente, umbilicais são utilizados para transporte de fluidos de 
controle hidráulico/elétrico/ótico, ou seja, suprir as necessidades elétricas e 
hidráulicas de um determinado equipamento. Eles diferem dos dutos flexíveis, que 
foram vistos anteriormente, por apresentarem pequenas tubulações que são 
23 
 
responsáveis pelo fornecimento de corrente elétrica, água ou outros fluidos a 
equipamentos. 
Este tipo de duto possui camadas internas que compõe sua estrutura. 
 
Figura 5 - Umbilical combinado com duto de aço [8] 
 
Figura 6 - Camadas internas no umbilical [8] 
 
24 
 
2.1.3 DUTOS RÍGIDOS 
Dutos rígidos são compostos por materiais a fim de prover alta rigidez à flexão. São 
amplamente utilizáveis em projetos de escoamento de petróleo pela sua capacidade de 
oferecer alta resistência a elevadas pressões, que por outro lado, por limites 
econômicos a coluna máxima que exercerá a máxima pressão na uma linha flexível é 
próxima a 2500 metros de profundidade. 
Para obter maior aproveitamento das linhas rígidas é necessário conhecer bem os 
esforços atuantes, para estipularmos uma condição limitante de instalação de tais 
linhas é necessário especificar o máximo fator de amplificação dinâmica de carga 
associado a um estado de mar, ou seja, levando em consideração as direções de ondas, 
seus períodos e alturas de ondas significativas, deste modo, será capaz contabilizar a 
tração, o momento fletor aplicado à linha e com isso a sua deformação será 
especificada, de acordo com [9]. 
Para certos projetos que utilizam métodos de reel lay, por exemplo, é necessário 
especificar a deformação plástica imposta na linha durante o enrolamento no carretel 
da embarcação. 
Em projetos que utilizam o método de lançamento em j-lay será necessário determinar 
a máxima carga de tração imposta pela catenária suspensa deste o navio de 
lançamento até o TDP, ou seja, o primeiro ponto de contato da linha com o leito 
marinho, deste modo, o comprimento de catenária suspenso junto com sua densidade 
linear será necessário para calcular a tensão no topo. 
Para procedimentos de instalação em s-lay, será necessário definir a máxima 
deformação experimentada pela linha ao sair da embarcação, devido ao seu momento 
fletor aplicado em ambos extremos da linha no formato em “S”. 
2.2 MODELO DE CATENÁRIA 
É a configuração de riser mais simples e de menor custo de instalação, visto que 
necessita pouca infraestrutura submarina e apresenta fácil instalação. Durante o 
lançamento, o duto sempre será exposto a esforços de flexão causados pelo momento 
fletor incidente e tração no topo. Em águas profundas a tração de topo passa ser um 
problema, devido ao peso da linha ser imposto no tensionador, por exemplo. 
O conceito de catenária é puramente geométrico e matemático, e é definido como o 
comprimento suspenso entre dois pontos de uma corda. Do ponto de vista estrutural o 
25 
 
modelo é bastante simples, pois desconsidera a resistência à flexão imposta pela linha, 
ou seja, ignora o produto EI, onde E representa o módulo de elasticidade e I o seu 
momento de inércia. [10] 
O modelo de catenária também considera que a tração horizontal exercida na linha é 
constante e que a sua tração vertical é igual ao produto do seu comprimento suspenso 
pela densidade linear da linha, criando assim um modelo físico muito útil para 
análises estáticas ou quase estáticas, onde podem ser considerados picos de 
movimentos da embarcação para determinação da elevação da linha. Além disso, 
conhecendo-se o FAD é possível multiplicar a tração estática exercida na linha por 
este fator e obter um valor esperado da tração dinâmica exercida na estrutura. A 
Figura 7 ilustra as principais características de uma catenária. 
 
Figura 7 - Modelo de catenária [10] 
A variação da tração no topo, o ângulo de saída da linha e seu comprimento suspenso 
podem ser obtidos por [10] para o modelo de catenária. 
A catenária pode ser expressapor: 
𝑧 =
𝑇!
𝑤!
(𝑐𝑜𝑠ℎ
𝑥𝑤!
𝑇!
− 1) 
Onde: 
x é a cota horizontal ao longo da linha, [m]. 
z é a altura que a linha apresenta acima do leito marinho, [m]. 
Th é a componente horizontal da tração no topo da catenária, [N] 
ws é a densidade linear de peso da linha por unidade de comprimento, [N/m] 
A variação angular pode ser expressa por: 
26 
 
𝑑𝜃
𝑑𝑠 =
𝑑!𝜃
𝑑𝑥! 𝑐𝑜𝑠𝜃 =
𝑤!
𝑇!
cosh
𝑥𝑤!
𝑇!
𝑐𝑜𝑠𝜃 
Onde: 
𝜃 é o ângulo entre o eixo x, [graus]. 
s é o comprimento suspenso da catenária, [m]. 
A componente vertical Tv é dada por: 
𝑇! = 𝑤!. 𝑠 
O comprimento suspenso é expresso por: 
𝑠 = 𝑧 1+ 2
𝑇!
𝑧𝑤!
 
O ângulo entre o duto e o plano x-y é: 
𝑡𝑎𝑛𝜃 =
𝑇!
𝑇!
 
E assim, podemos definir: 
𝑇! =
𝑧𝑤!
𝑡𝑎𝑛!𝜃 (1+ 1+ 𝑡𝑎𝑛
!𝜃) 
 
Figura 8 - Configuração em catenária [10] 
 
 
 
27 
 
2.3 MÉTODOS DE INSTALAÇÃO 
Os esforços que a linha sofre durante o lançamento são determinantes para escolha do 
método de lançamento. Os métodos mais conhecidos para a instalação de linhas 
rígidas são: Reel lay, J-lay e S-lay. 
Esses métodos são de lançamentos pela superfície, existindo ainda os lançamentos por 
arraste, onde o duto é construído em terra e transportado por embarcações de reboque 
até o local da instalação, denominado bundle, porem é mais utilizado em águas rasas. 
2.3.1 REEL LAY 
Este método propicia a fabricação do duto em terra e posteriormente o 
armazenamento em um carretel, numa embarcação projetada para atender este método 
de instalação. 
O duto é inicialmente puxado para próximo ao navio de lançamento, por um guincho. 
Quando o duto chega próximo ao guincho, ele é desconectado deste cabo, e outro 
cabo de outro guincho, o do navio, é conectado à cabeça de tração que é instalada na 
extremidade do duto. Assim, o duto é agora puxado para dentro da embarcação por 
equipamentos próprios do navio. No momento em que o duto ultrapassa o 
tensionador, este fica responsável por enrolar o duto no carretel. 
Este método permite instalação mais segura e estável, menor custo de fabricação e 
instalação, além de maior velocidade de instalação, que pode chegar a 10 vezes maior 
que os outros métodos. 
Uma limitação deste método é capacidade do carretel em armazenar dutos de grande 
diâmetro. Este método tem compreendido diâmetros de 6 a 18 polegadas. A espessura 
está corretamente ligada à capacidade do duto estar sujeito à flambagem localizada ou 
globalizada. Durante o ciclo de enrolamento da linha no carretel, a linha sofre flexão, 
com isso cria-se uma região de tensões compressivas aplicadas no duto, localizada 
entre o contato da linha e o carretel, tais tensões compressivas se não forem analisadas 
podem induzir flambagem na linha. 
28 
 
 
Figura 9 - Instalação por Reel Lay 
 
Figura 10 - Navio de instalação Seven Oceans [11] 
 
29 
 
2.3.2 J-LAY 
No método J-Lay a rampa de lançamento é construída em posição quase vertical, não 
havendo, nesta situação, a região de overbend. A configuração se assemelha a letra J. 
Por este motivo, este método foi desenvolvido primordialmente para águas profundas. 
A Figura 11 ilustra a configuração de instalação típica do método J-Lay. 
 
Figura 11 - Configuração do método de instalação J-Lay. 
Nesta configuração, a soldagem do duto é feita numa posição quase vertical, ou 
vertical. O duto é lançado até o fundo do mar, apresentando uma curvatura (sagbend) 
maior que o método S-Lay, o que resulta menores tensões no duto. 
São algumas características deste método, a perda de produtividade, devido à torre de 
lançamento prejudicar construção em série do duto. As forças horizontais para manter 
esta configuração são inferiores comparadas com o método S-Lay, contudo a 
velocidade de lançamento é normalmente inferior. Além disso, a instalação fica 
menos suscetível às condições climáticas. [3]. 
30 
 
 
Figura 12 - Navio de instalação Seven Borealis [11] 
2.3.3 S-LAY 
O método S-Lay prevê que a construção da linha seja feita sobre a embarcação de 
lançamento em uma posição quase horizontal. A denominação deste método de 
instalação é oriunda da configuração do lançamento, onde são criadas duas regiões de 
flexão acentuada, no overbend e no sagbend. 
 
Figura 13 - Configuração do método de instalação S-Lay. 
 
31 
 
Inicialmente o barco irá se transformar em uma estação de montagens com diferentes 
cabines para prover diferentes necessidades de montagem da linha durante o 
lançamento. Neste método de instalação os segmentos de duto são soldados sobre uma 
rampa de montagem, onde estão estações de soldagem. O duto soldado é apoiado por 
um ou mais tensionadores, que controlam a tração na linha, e na rampa de lançamento 
(stinger), usado para minimizar o ângulo de saída do duto (overbend). No início da 
operação de lançamento, o duto fica suspenso abaixo da linha d’água até que encoste 
ao fundo do mar, momento no qual se forma a outra região de curvatura (sagbend). 
O objetivo principal da tração aplicada pelo tensionador é controlar a curvatura na 
região do sagbend, esta é a região definida onde o momento fletor aplicado é positivo. 
Inicialmente o overbend apresenta momento fletor negativo e existe um ponto de 
inflexão ou uma pequena reta, onde existirão tensões normais com momento fletor 
nulo e logo após a linha irá sofrer um momento fletor com sentido oposto ao do 
overbend, denominado de sagbend e sendo positivo. 
A tensão imposta pelo tensionador é função da profundidade da lâmina d’água, o peso 
submerso da linha, o raio de curvatura aceito pelo projeto, o ângulo de saída do 
stinger e a curvatura aceitável no sagbend. 
Como mencionado anteriormente, o momento fletor na região do overbend é 
puramente geométrico e ditado exclusivamente pela configuração dos roletes, com 
isso, diferentes configurações de stinger podem ser trabalhadas de forma a aperfeiçoar 
o momento fletor aplicado à linha nas configurações estáticas e dinâmicas objetivando 
sempre o ganho de janela operacional, ou seja, suportar maiores alturas de ondas sem 
comprometer a integridade do duto. 
O lançamento em S-Lay consiste, basicamente, em definir a curvatura estabelecida 
pelos roletes instalados ao longo da rampa, bem como a força a ser aplicada no 
tensionador, de modo a garantir a integridade estrutural do duto durante a instalação. 
Durante o projeto, devem ser estudados também, os casos particulares de inicialização 
e finalização do lançamento, bem como eventuais etapas de abandono de emergência 
ou recuperação do duto em função das condições ambientais severas ou acidentais. A 
grande vantagem deste método é a possibilidade de instalação de dutos com razão 
diâmetro espessura elevadas. 
32 
 
 
Figura 14 - Navio de instalação Seven Polaris [11] 
 
Figura 15 - Vista do stinger e seus roletes [12] 
 
33 
 
2.4 LAZY WAVE 
Esse sistema tem por configuração uma quantidade de dutos (riser e flowline), 
acessórios (conectores, enrijecedores, colares de anodo, entre outros), conjunto de 
peso morto e flutuadores, que serão utilizados e explicados. 
Esta configuração tem por finalidade reduzir a carga de tração no topo e reduzir o 
passeio do duto no TDP. Mas como dito anteriormente, este tipo de configuração está 
sendo empregado em grandes profundidades, o que gera a necessidade de dutos 
parrudos, acarretando grande peso submerso. Desta forma, há a necessidade de um 
número enorme de flutuadores para conseguir gerar empuxo suficiente. 
 
Figura 16 e Figura 17- Configuração do sistema lazy wave [10] 
2.4.1 FLUTUADORES 
Basicamente, os módulos de flutuadores tem função de gerar empuxo na linha a fim 
de diminuir as trações no topo, e sua quantidade depende da estrutura do duto, da 
lâmina d’água, do ângulo do i-tube, da conexão riser/flow, entre outros fatores. 
No mercado, atualmente, são utilizados flutuadores de espumas sintéticas, que são 
microesferas de fibra de vidro em uma matriz de resinaepóxi, apresentando uma boa 
flutuabilidade, resistência a impacto, pouca perda de flutuação devido à absorção de 
água. Em contra partida, a utilização desse tipo de flutuador é restrita a pressões 
elevadas, pois as espumas que suportam maior pressão são mais densas, sendo assim 
necessário ter um maior volume para gerar o empuxo necessário. 
A tarefa de instalação dos flutuadores é demanda dificuldade durante a operação de 
instalação da lazy wave, visto que os mesmos começam a gerar empuxo quando 
submersos, e com o aumento do número deles, a linha pode ficar muito “leve”, tendo 
assim o efeito de compressão no topo, se tornando perigoso para os envolvidos 
durante a operação. 
34 
 
 
Figura 18 e Figura 19 - Flutuadores sendo instalados 
 
Figura 20 - Instalação de flutuadores na mesa de trabalho 
 
35 
 
2.4.2 PRINCIPAIS ACESSÓRIOS 
Nesta seção serão apresentados e explicados os principais acessórios que são 
utilizados na modelação da lazy wave. Existem inúmeros outros acessórios presentes, 
porem, foram suprimidos por não gerarem grandes diferenças na modelação. 
2.4.2.1 CONECTORES 
Conectores são acessórios de extremidade que permitem a ligação entre tramos 
flexíveis ou entre dutos e equipamentos. Tem a função também de prover a interface 
entre a cabeça de tração e seu dispositivo de manuseio. 
 
Figura 21 - Conector de extremidade 
2.4.2.2 ENRIJECEDORES 
Os enrijecedores aumentam, gradativamente, a rigidez a flexão na interface 
linha/conector, reduzindo o momento fletor. 
 
Figura 22 - Instalação de enrijecedor 
 
36 
 
 
Figura 23 - Enrijecedor trabalhando 
2.5 MAR REGULAR 
A abordagem utilizada para mar regular é baseada na linearidade da resposta. 
Acredita-se que o sistema responderá de acordo com a amplitude de excitação da onda 
para um determinado período de onda e direção. Utiliza-se a altura de onda máxima 
de um espectro de onda, ou seja, aproximadamente 1.86xHs, sendo esse um fator de 
conservadorismo a ser estudado e comparado neste trabalho. 
No método de onda regular, devem ser tomadas considerações para analisar uma 
quantidade suficiente de períodos de onda que identifique as respostas críticas tanto 
para períodos curtos e longos. Por exemplo, o período de onda curto pode dar cargas 
críticas na conexão do navio, enquanto período de onda longo pode dar movimentos 
maiores nos sistemas de boias submarinas. 
A limitação da abordagem na onda regular se deve à não linearidade intrínseca ao 
problema. Ou seja, a resposta ao movimento pode não ser linear com a amplitude de 
excitação da onda. Nesse caso, dizemos que a sequência de ondas, ou a fase das 
ondas, interferem no movimento. Determinar se o resultado é conservador ou não 
acaba sendo uma tarefa que gera elevada combinação tempo X dinheiro, pois podem 
ser feitos ensaios experimentais, modelo numérico com onda irregular utilizando 
variação de um número expressivo de seeds, entre outros. Porem cada alternativa 
dessa dispende de grande tempo comparado com uma solução de mar regular. No 
caso de linhas flexíveis, por exemplo, os métodos convencionais e software para a 
estimativa de frequências naturais contêm incertezas significativas. 
37 
 
Na análise de onda regular, o comportamento do sistema da catenária é obtido a partir 
de uma simulação no domínio do tempo da resposta do sistema a um trem de onda. A 
onda regular é caracterizada por uma altura de onda, H, geralmente considerado para 
ser a altura máxima das ondas, Hmax, em condições de mar (hipótese conservadora). 
A altura máxima da onda deve ser normalmente assumida como sendo 1.86 vezes a 
altura significativa das ondas. A faixa de período de onda, normalmente, deve cobrir 
períodos de 6 a 13 segundos. Podem ser aplicados em relatórios de análise como uma 
estimativa conservadora: 
H = 1.86 x Hs 
T = Tp 
 
Figura 24 - Definição de onda regular [13] 
De acordo com [13], a onda regular pode ser definida como: 
𝜁 = 𝜁!cos  (𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) 
2.6 MAR IRREGULAR 
A abordagem utilizada no mar irregular é baseada numa descrição estocástica do 
estado do mar. O estado de mar é modelado como um espectro de onda com energia 
distribuída por uma faixa de frequências e pode ser demonstrado como uma 
superposição de ondas. Os espectros de onda mais comuns são o Pierson-Moskowitz 
(mar totalmente desenvolvido) e o JONSWAP (mar em desenvolvimento). 
Para uma tomada mais realista de ondas irregulares unidirecionais, uma superposição 
de 15 a 20 ondas, pelo menos, é necessária para se obter um valor coerente de 
resposta. [13] 
Mas deve-se atentar que normalmente um número pequeno de componente de ondas 
leva a uma estimativa elevada das cargas e/ou movimentos, além de uma pequena 
diferença no período de pico desejado. Para fins de análises espectrais pode ser 
suficiente desde que haja linearidade no sistema. Porém, para valores extremos e 
sistemas não-lineares esse número é pouco. O software Orcaflex, por exemplo, adota 
38 
 
um valor default de 100 componentes de onda e mesmo esse número pode vir a ser 
pouco. Em ensaios experimentais, as ondas geradas nos tanques têm entre 600 e 1000 
componentes, mas em modelos numéricos esse número gera um alto custo 
computacional. 
Normalmente, para uma simulação utilizando mar irregular, usa-se um tempo de 
simulação de 3 horas. 
Os dados de entrada para mar irregular são: 
o Altura significativa de onda, Hs; 
o Período de pico, Tp, ou período de cruzamento no zero, Tz; 
o Espectro de onda; 
o Tempo de simulação. 
o Fator de picosidade ᵞ 
O foco de usar a metodologia de mar irregular é estimar as respostas máximas dentro 
do tempo de simulação. Normalmente, o que se faz é escolher a pior resposta dentro 
do período de simulação. A fim de avaliar a dispersão estatística, várias simulações, 
utilizando diferentes seeds (5-10 realizações), devem ser realizadas. 
 
Figura 25 – Sobreposição de ondas gerando onda irregular [13] 
 
39 
 
2.6.1 ESPECTRO DE PIERSON-MOSKOWITZ 
De acordo com [13]: 
𝑆 𝑤 =
𝐻!²
4
2𝜋
𝑇!
!
𝑤!!𝑒𝑥𝑝 −
2𝜋
𝑇!
!
𝑤!! 
 
 
onde: 
S(w) - função densidade espectral 
w - frequência angular (circular) da onda 
HS - altura de onda significativa 
Tz - Período de zero ascendente 
 
2.6.2 ESPECTRO DE JONSWAP 
De acordo com [13]: 
𝑆 𝑤 = 𝛼
𝑔!
2𝜋!𝑤! 𝑒𝑥𝑝 −1.25
𝑤
𝑤!
!!
𝛾
!"# (!!!
!)!
!!!!!! 
O parâmetro de forma σ é fixo, sendo determinado em função da relação entre a 
frequência w e a frequência de pico wp: 
𝜎 =
𝜎! = 0.07,𝑝𝑎𝑟𝑎  𝑤 ≤ 𝑤!
𝜎! = 0.09,𝑝𝑎𝑟𝑎  𝑤 > 𝑤!
 
 
𝛾 = 𝑒𝑥𝑝 1.0394− 0.01966
𝑇!
𝐻!
 
𝛼 = 5.0609
𝐻!!
𝑇!!
1− 0.287𝑙𝑛 𝛾 
Tendo equivalência entre o espectro de Pierson-Moskowitz e JONSWAP quando o 
parâmetro de pico γ=1. 
 
40 
 
3. O PROBLEMA E SUA MODELAÇÃO 
Conforme mencionado anteriormente, a instalação em lazy wave vem se tornando um 
método muito comum, devido ao crescimento da lâmina d`água. Desta forma, o 
processo de instalação, que já era complexo, se torna ainda mais, pois dutos e 
acessórios acabam aumentando de tamanho para atender o projeto. 
A empresa prestadora de serviço que se encarrega do projeto de instalação precisa de 
um respaldo técnico que oriente o processo de instalação, ou seja, necessitam aspectos 
que mostrem a melhor janela de operação, a tabela de lançamento, que é uma tabela 
que abrange os passos de instalação da lazy wave e onde se encontram as cargas de 
tração esperadas, ângulo de topo durante instalação, quantidade de linha paga ou 
recolhida, movimentos da embarcação durante a instalação, entre outros. 
A janela de operação é fornecida após serem realizadas uma série de análises 
numéricas, que visam a integridade dos equipamentos a serem instalados, da 
embarcação e da tripulação. Essas análises numéricas demandam grande parte do 
tempo para emissão do respaldo técnico. Desta forma, o método mais comum é pegar 
os casos que gerariam maior problema, normalmenteutilizam-se os casos que todos 
os flutuadores estão submersos e instalação/ remoção de peso morto, e rodar análises 
numéricas utilizando mar regular, o que diminui o tempo de análise, porem pode ser 
muito conservador nos resultados. Esse conservadorismo traz a segurança para 
instalação, mas pode inviabilizar a operação e dar prejuízo à instaladora, uma vez que 
os resultados das análises podem mostrar que a carga de tração no topo para um 
determinado estado de mar que a embarcação se encontre excede a carga mínima 
permitida, havendo compressão da linha, obrigando a instaladora parar a operação e 
aguardar uma janela, por exemplo. 
Outro método que poderia ser utilizado para análise, é utilizar mar irregular. A 
utilização de mar irregular pode apresentar resultados mais fieis a realidade, porem 
demanda um tempo muito maior de análise, o que prejudicaria a instaladora, uma vez 
que para obter o respaldo técnico para instalação demandaria um tempo muito grande. 
Desta forma, o presente trabalho propõe um método para simplificar o tempo de 
análise utilizando mar irregular durante o processo de instalação em configuração lazy 
wave, a fim de obter resultados mais reais, e assim não inviabilizar uma operação de 
instalação. Essa inviabilização da operação é devido ao problema de compressão da 
estrutura na mesa de trabalho, e tal compressão é devido às cargas dinâmicas 
41 
 
resultantes, uma vez que a diferença do peso total da estrutura menos o empuxo dos 
flutuadores pode levar a resultados não compressivos, mas inserindo um fator de 
amplificação dinâmica, ou seja, um fator devido à excitação das ondas, pode 
ocasionar compressão da linha. Desta forma, a compressão da estrutura é devido a 
uma carga de tração baixa ou negativa, que poderá ocorrer numa etapa dinâmica, 
conforme mencionado. 
3.1 MÉTODO 
Nesta seção é apresentado o método adotado para desenvolver o objetivo do projeto. 
O método para estudar o problema foi desenvolvido em etapas, que serão 
apresentadas abaixo. 
1ª Etapa: Inicialmente, são modelados todos os passos da lazy wave, e são gerados 
casos seguindo os seguintes parâmetros: 
o Onda irregular, JONSWAP; 
o Incidência de onda de 90°, 135° e 180°; 
o Períodos de onda de 8 e 9 segundos; 
o Cinco variações de seed. 
2ª Etapa: Posteriormente, foram gerados casos considerando somente o navio 
flutuando, ou seja, sem linha, seguindo os seguintes parâmetros: 
o Onda irregular, JONSWAP; 
o Incidência de onda de 90°, 135° e 180°; 
o Períodos de onda de 8 e 9 segundos; 
o Cinco variações de seed. 
3ª Etapa: A fim de avaliar o grau de conservadorismo utilizando mar irregular, foram 
gerados casos para cada passo modelado da lazy wave, seguindo os seguintes 
parâmetros: 
o Onda regular; 
o Incidência de onda de 90°, 135° e 180°; 
o Períodos de onda de 8 e 9 segundos. 
4ª Etapa: Com os resultados dinâmicos obtidos na 1ª e 2ª etapa, foi estabelecida uma 
forma de comparar os parâmetros críticos obtidos das análises. 
5ª Etapa: Com os resultados dinâmicos obtidos para mar irregular, foi feita uma 
comparação com os resultados dinâmicos obtidos para mar regular. 
42 
 
A Tabela 3-1 apresenta os parâmetros de entrada adotados para o desenvolvimento 
das análises do presente projeto. 
A Figura 26 demonstra as incidências de ondas na embarcação. 
Tabela 3-1 - Parâmetros adotados 
 
 
Figura 26 - Incidência de ondas 
3.2 MODELAÇÃO DO CENÁRIO 
Neste capítulo serão apresentados todos os fatores necessários para modelação da lazy 
wave de estudo, que servirão como dados de entrada no software de análise Orcaflex. 
Primeiramente, no software, modelam-se os dutos e seus principais acessórios. Depois 
desta etapa modela-se cada passo de lançamento, respeitando o ângulo de topo e a 
localização de cada acessório. Será necessário inserir parâmetros fundamentais para a 
análise, como os parâmetros ambientais e parâmetros do navio. Por fim, há os 
parâmetros que serão avaliados em cada passo. 
3.3 PARÂMETROS DO DUTO 
Para modelar os trechos de dutos, são necessários dados técnicos das estruturas e 
acessórios. Para estrutura é necessário saber o diâmetro externo, peso na água e no ar, 
rigidez à flexão, rigidez axial, raio mínimo de curvatura. Para os acessórios são 
necessários o comprimento e peso na água ou no ar. 
Para o projeto, foi utilizado um duto de produção. 
 
Parâmetros Valores
Hs [m] 1.5, 2.0
Tp [s] 8, 9
Wave incidence [°] 90, 135, 180
43 
 
3.4 DESCRIÇÃO DOS PASSOS 
Para auxiliar a operação de instalação de lazy wave, são gerados passos que 
demonstram cada momento julgado importante. Esses passos, que são informados na 
tabela de lançamento, servem de guia para o pessoal de bordo, e podem ser mais 
especificados, de acordo com a necessidade e dificuldade da operação e do pessoal de 
bordo. Os passos que foram estudados no trabalho estão especificados abaixo: 
 
Figura 27 - Passos da instalação em lazy wave 
o Passo 1: passo em que há a conexão entre os tramos de riser de fundo e riser 
intermediário; 
o Passo 2: passo em que 25% dos flutuadores estão submersos; 
o Passo 3: passo em que 50% dos flutuadores estão submersos; 
o Passo 4: passo em que 75% dos flutuadores estão submersos; 
o Passo 5: passo em que 100% dos flutuadores estão submersos; 
o Passo 6: passo em que os flutuadores estão a 50m da lâmina d'água; 
o Passo 7: passo com riser de topo sendo lançado; 
o Passo 8: todo tramo de riser lançado, e início de transferência para a unidade 
estacionária de produção. 
 
Top Section
Intermediate Sections
Bottom Sections
Flowline
Buoys Section
18
1678
44 
 
3.5 PARÂMETROS AMBIENTAIS 
Abaixo estão listados parâmetros ambientais relevantes que servem de entrada. 
o Densidade da água: a densidade pode ser definida como uma constante ou 
variada com a profundidade da água. Foi utilizado o valor constante de 
1025kgf/m³. 
o Propriedades do leito 
! Origem do leito: é usado para definir o sistema de coordenadas do leito. É 
o ponto (0,0,0) do modelo. 
! Lâmina d’água: é a altura de água. Foi utilizada uma lâmina d’água de 
2220 metros, o que é uma lâmina d’água encontrada na bacia de santos. 
! Rigidez do leito: pode ser considerado o valor padrão do software 
Orcaflex, caso não tenha ressalva para usar outro. Foi utilizado um valor 
de 100kN. 
o Propriedades da onda: as propriedades necessárias para definir um sistema 
de ondas dependem do tipo de onda utilizado para a análise. 
Ondas é uma importante fonte de força dinâmica ambiental na catenária. A 
condição de onda pode ser descrita tanto por uma onda de característica 
determinística ou por métodos estocásticos aplicando espectros de onda. Os 
espectros são descritos em termos de alguns parâmetros de onda, como a altura 
significativa das ondas, Hs, período de pico espectral, Tp, forma espectral e 
direcionalidade. Outros parâmetros, tais como a altura máxima da onda, 
Hmax, e o período de onda associada, THmax, pode ser derivada a partir 
destes. 
Para as operações de instalação que podem ser realizadas independentemente 
da posição do navio, por exemplo, a instalação através de um moonpool, a 
análise das respostas do navio pode ser limitada a posições de incidência de 
onda dentro de uma tolerância. 
o Propriedades da corrente: a corrente é modelada como uma velocidade que 
varia com a profundidade e numa direção constante. 
Não foi considerado correnteza no desenvolvimento dos casos deste projeto. 
o Propriedades do vento: vento não é considerado na análise. 
 
45 
 
3.6 PARÂMETROS CRÍTICOS DE CADA STEP 
Abaixo estão listados parâmetros críticos relevantes para cada passo da lazy wave: 
o Raio mínimo de curvatura: não superar o raio mínimo de curvatura da linha 
durante a instalação, sendo mais relevante no TDP. 
o Compressão de topo: a carga de topo, dinâmica, no tensionador não pode ser 
baixa, ou seja, compressiva. Normalmente, consideram-se cargas 
compressivasaquelas que são inferiores a uma tonelada força. 
3.7 PARÂMETROS DO NAVIO 
Para modelar o navio de lançamento devem-se ter dados suficientes que descrevam o 
comportamento do mesmo durante operação. Tais parâmetros são: 
o Calado: os RAO’s calculados para cada tipo de navio são referenciados para 
cada condição de carregamento estabelecido com um determinado calado. 
o Posição: define a origem do sistema de coordenadas do navio. 
o Banda e trim: banda é a inclinação permanente da embarcação para um dos 
bordos. Trim é a inclinação longitudinal da embarcação. 
o Aproamento: é o ângulo entre o eixo longitudinal do navio e o eixo X do 
sistema de coordenadas global. 
o Convenção de sinais: é necessário verificar a convenção de sinais obtidos no 
documento de RAO e com o modelo no Orcaflex. 
o RAO’s de deslocamento: 
• Origem do RAO: é o ponto da embarcação para o qual RAO foi 
calculado. 
• RAO de deslocamento: define os movimentos de resposta em surge, 
heave, roll, pitch e yaw, para uma faixa de períodos e direções de 
onda. 
 
 
46 
 
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS 
Nesta seção será apresentada a análise dos resultados dinâmicos obtidos. 
A Tabela 4-1, a seguir, mostra os resultados obtidos para o movimento do navio 
flutuando, ou seja, sem carga, em mar irregular. Esta tabela servirá como apoio para 
identificar pontos semelhantes no espaço de tempo da análise. 
Tabela 4-1 – Resultados obtidos para o movimento do navio flutuando em mar 
irregular 
 
 
Direção 
[deg] Hs [m] Tp [s] Seed Tempo (s)
GZ-
Aceleração 
(m/s²)
Tempo (s)
GZ-
Aceleração 
(m/s²)
Tempo (s)
GZ-
Velocidade 
(m/s)
Tempo (s)
GZ-
Velocidade 
(m/s)
90 1.5 8 12345 6534.9 0.584 331.5 -0.576 6537.0 0.742 333.6 -0.784
90 1.5 8 23451 811.4 0.644 6641.5 -0.641 6647.7 0.845 6643.5 -0.855
90 1.5 8 34512 9356.7 0.683 9360.6 -0.694 9358.7 0.894 9362.7 -0.861
90 1.5 8 45123 10304.8 0.601 10308.8 -0.617 10306.8 0.781 10310.7 -0.760
90 1.5 8 51234 421.5 0.607 425.5 -0.600 423.4 0.770 8068.6 -0.747
90 1.5 9 12345 688.8 0.680 692.7 -0.621 690.8 0.852 686.8 -0.839
90 1.5 9 23451 8730.4 0.632 8734.6 -0.679 8732.5 0.902 8736.7 -0.891
90 1.5 9 34512 3437.0 0.630 3433.1 -0.713 3431.1 0.891 3435.1 -0.933
90 1.5 9 45123 7242.1 0.606 7246.1 -0.627 7244.1 0.848 3681.3 -0.790
90 1.5 9 51234 8847.1 0.632 8851.2 -0.639 466.9 0.884 462.4 -0.891
90 2 8 12345 6534.9 0.779 331.5 -0.769 6537.0 0.990 333.6 -1.046
90 2 8 23451 811.4 0.859 6641.5 -0.854 6647.7 1.127 6643.5 -1.140
90 2 8 34512 9356.7 0.910 9360.6 -0.925 9358.7 1.192 9362.7 -1.148
90 2 8 45123 10304.8 0.801 10308.8 -0.822 10306.8 1.041 10310.7 -1.014
90 2 8 51234 421.5 0.809 425.5 -0.800 423.4 1.027 8068.6 -0.996
90 2 9 12345 688.8 0.907 692.7 -0.828 690.8 1.136 686.8 -1.119
90 2 9 23451 8730.4 0.843 8734.6 -0.905 8732.5 1.203 8736.7 -1.189
90 2 9 34512 3437.0 0.841 3433.1 -0.951 3431.1 1.187 3435.1 -1.244
90 2 9 45123 7242.1 0.809 7246.1 -0.836 7244.1 1.131 3681.3 -1.053
90 2 9 51234 8847.1 0.843 8851.2 -0.853 466.9 1.179 462.4 -1.189
135 1.5 8 12345 5017.8 0.151 5013.9 -0.153 6399.1 0.203 1467.0 -0.202
135 1.5 8 23451 9795.8 0.176 9799.7 -0.200 9797.7 0.256 9801.7 -0.239
135 1.5 8 34512 2122.1 0.159 3384.8 -0.166 3744.2 0.221 3386.9 -0.206
135 1.5 8 45123 3773.9 0.171 9562.4 -0.177 9560.3 0.248 9564.6 -0.233
135 1.5 8 51234 4810.4 0.164 6829.8 -0.166 7848.5 0.215 6831.8 -0.216
135 1.5 9 12345 3160.2 0.180 3156.1 -0.201 4768.6 0.287 3158.2 -0.269
135 1.5 9 23451 7046.7 0.194 7042.5 -0.215 4830.5 0.298 7044.6 -0.302
135 1.5 9 34512 932.6 0.184 9043.1 -0.175 9943.1 0.286 9045.3 -0.269
135 1.5 9 45123 1799.8 0.195 1795.4 -0.220 1793.1 0.305 1797.6 -0.317
135 1.5 9 51234 4531.9 0.201 8654.9 -0.192 4534.2 0.291 10347.0 -0.292
135 2 8 12345 5017.8 0.201 5013.9 -0.204 6399.1 0.271 1467.0 -0.268
135 2 8 23451 9795.8 0.235 9799.7 -0.266 9797.7 0.342 9801.7 -0.319
135 2 8 34512 2122.2 0.213 3384.7 -0.221 3744.2 0.295 3386.9 -0.274
135 2 8 45123 3773.9 0.228 9562.4 -0.236 9560.3 0.331 9564.6 -0.311
135 2 8 51234 4810.4 0.218 6829.8 -0.222 7848.5 0.288 6831.8 -0.288
135 2 9 12345 3160.2 0.240 3156.1 -0.268 4768.6 0.384 3158.2 -0.359
135 2 9 23451 7046.7 0.257 7042.5 -0.288 4830.5 0.398 7044.6 -0.403
135 2 9 34512 932.6 0.244 9043.1 -0.234 9943.1 0.382 9045.3 -0.359
135 2 9 45123 1799.8 0.259 1795.4 -0.294 1793.1 0.406 1797.6 -0.423
135 2 9 51234 4531.9 0.268 8654.9 -0.257 4534.2 0.388 10347.0 -0.389
180 1.5 8 12345 6128.9 0.147 4077.0 -0.145 6130.9 0.185 6126.9 -0.184
180 1.5 8 23451 8613.2 0.176 8617.1 -0.180 8615.1 0.232 8619.1 -0.217
180 1.5 8 34512 5074.4 0.190 5070.5 -0.205 5068.6 0.251 5072.5 -0.256
180 1.5 8 45123 1522.4 0.173 1526.2 -0.173 1524.3 0.219 1528.2 -0.208
180 1.5 8 51234 7794.9 0.190 7790.9 -0.184 7796.9 0.238 7792.9 -0.246
180 1.5 9 12345 8703.3 0.150 5466.8 -0.145 8705.5 0.206 8701.2 -0.201
180 1.5 9 23451 2838.7 0.151 8368.3 -0.143 570.9 0.204 2836.6 -0.214
180 1.5 9 34512 7047.7 0.165 7051.7 -0.165 7049.7 0.221 7053.7 -0.202
180 1.5 9 45123 1717.9 0.199 1722.2 -0.182 1720.1 0.278 1715.7 -0.268
180 1.5 9 51234 8480.6 0.159 8484.6 -0.146 8482.6 0.217 8478.5 -0.203
180 2 8 12345 6128.9 0.196 4077.0 -0.194 6130.9 0.247 6126.9 -0.245
180 2 8 23451 8613.2 0.235 8617.1 -0.239 8615.1 0.309 8619.1 -0.290
180 2 8 34512 5074.4 0.253 5070.5 -0.273 5068.6 0.335 5072.5 -0.341
180 2 8 45123 1522.4 0.231 1526.2 -0.230 1524.3 0.292 1528.2 -0.277
180 2 8 51234 7794.9 0.254 7790.9 -0.246 7796.9 0.317 7792.9 -0.328
180 2 9 12345 8703.3 0.200 5466.8 -0.194 8705.5 0.275 8701.2 -0.268
180 2 9 23451 2838.7 0.202 8368.3 -0.190 570.9 0.272 2836.6 -0.285
180 2 9 34512 7047.7 0.220 7051.7 -0.220 7049.7 0.294 7053.7 -0.269
180 2 9 45123 1717.9 0.266 1722.2 -0.242 1720.1 0.370 1715.7 -0.357
180 2 9 51234 8480.6 0.212 8484.6 -0.195 8482.6 0.289 8478.5 -0.271
Parâmetros
Navio
GZ-Aceleração GZ-Velocidade
Max Min Max Min
47 
 
A Tabela 4-2, a seguir, mostra os resultados obtidos para o passo 1 utilizando mar 
irregular. 
Tabela 4-2 - Resultados obtidos para o passo 1 com mar irregular 
 
Analisando Tabela 4-1 com a Tabela 4-2, observa-se que a menor carga de topo 
ocorre num período de tempo próximo a menor aceleração do navio, em z, medida no 
tensionador inferior e observa-se que o menor raio mínimo de curvatura (MBR) no 
Direção 
[deg] Hs [m] Tp [s] Seed Tempo (s) Carga (mt) Tempo (s) Carga (mt) Tempo (s) MBR (m) Tempo (s) MBR (m)
90 1.5 8 12345 6535.2 116.162 332.0 87.726 333.1 68.564 336.9 56.447
90 1.5 8 23451 811.7 116.847 8114.5 86.208 6651.3 163.051 6647.7 56.205
90 1.5 8 34512 9356.8 117.693 9361.0 86.008 9362.2 157.937 5458.6 56.312
90 1.5 8 45123 10305.3 117.655 10308.8 86.969 6848.8 156.808 10314.8 56.557
90 1.5 8 51234 8120.9 116.479 9659.2 87.355 426.8 138.627 423.9 56.608
90 1.5 9 12345 689.1 118.066 692.9 86.866 8776.6 158.147 690.9 56.296
90 1.5 9 23451 7989.3 117.769 889.6 87.891 8736.1 149.199 7991.2 55.814
90 1.5 9 34512 3437.3 118.683 3433.5 84.946 3434.9 160.145 3431.1 56.013
90 1.5 9 45123 9656.8 117.037 10547.3 87.657 7247.6 138.788 7244.5 56.204
90 1.5 9 51234 8847.4 116.093 8851.5 87.478 461.6 154.890 8857.9 55.965
90 2 8 12345 6535.4 121.779 332.0 83.501 6534.6 182.089 4877.1 40.583
90 2 8 23451 811.6 123.427 8114.5 81.215 3415.8 227.492 6647.1 40.825
90 2 8 34512 9357.1 124.894 9361.1 79.550 5448.4 249.173 9374.3 40.858
90 2 8 45123 10305.3 122.803 10308.7 82.176 10304.5 205.554 10314.3 40.306
90 2 8 51234 8121.0 122.397 9659.2 82.514 8068.1 208.128 3547.1 55.874
90 2 9 12345 689.1 125.093 693.1 81.218 5728.6 236.786 698.1 40.391
90 2 9 23451 7989.4 123.776 8735.6 83.056 7280.2 235.738 894.9 40.303
90 2 9 34512 3437.6 122.819 3433.6 79.540 10494.9 226.845 3438.6 40.356
90 2 9 45123 10551.1 122.791 7246.4 83.197 3683.1 203.646 7251.9 40.467
90 2 9 51234 3955.0 122.291 8851.5 82.404 8846.6 241.872 8857.0 40.596
135 1.5 8 12345 9153.5 106.368 4172.0 96.769 4172.9 65.023 4176.4 59.871
135 1.5 8 23451 8823.4 106.066 9769.8 96.653 9770.6 65.139 9774.5 59.683
135 1.5 8 34512 7185.6 105.940 2096.2 96.779 2097.2 64.876 3359.8 59.812
135 1.5 8 451236896.3 105.769 1538.8 97.383 3748.9 64.994 9537.5 59.988
135 1.5 8 51234 4780.8 105.798 4784.2 97.464 4785.2 64.855 1480.4 59.952
135 1.5 9 12345 1263.4 106.001 6995.7 96.457 6996.5 65.302 1264.1 59.524
135 1.5 9 23451 7016.5 106.600 7013.0 96.977 4812.7 65.534 3415.2 59.506
135 1.5 9 34512 5635.6 106.058 2343.5 97.197 2510.9 65.274 5636.5 59.559
135 1.5 9 45123 1769.7 106.412 8972.5 96.948 1774.8 65.690 1770.4 59.156
135 1.5 9 51234 8592.7 105.753 8571.5 96.849 10324.2 65.377 10328.8 59.530
135 2 8 12345 9153.5 107.886 4172.0 95.308 1444.1 65.640 4176.5 59.309
135 2 8 23451 8823.4 107.547 9769.8 95.160 9770.7 65.876 9774.6 59.056
135 2 8 34512 7185.6 107.270 2096.3 95.296 2097.2 65.547 3359.9 59.194
135 2 8 45123 6896.3 107.119 1538.8 96.053 3749.0 65.745 9537.5 59.382
135 2 8 51234 4780.8 107.114 4784.2 96.236 4785.3 65.594 7825.6 59.393
135 2 9 12345 1263.4 107.390 6995.7 94.729 6996.6 66.155 3131.1 58.740
135 2 9 23451 7016.5 108.326 7013.0 95.363 4812.8 66.359 3415.3 58.703
135 2 9 34512 5635.6 107.546 2343.6 95.696 2511.0 66.065 5636.6 58.837
135 2 9 45123 1769.7 107.938 8972.5 95.397 1774.9 66.567 1770.5 58.366
135 2 9 51234 8592.7 107.127 8571.5 95.215 10324.4 66.317 10328.9 58.677
180 1.5 8 12345 4857.3 105.248 4853.7 97.981 4470.8 64.701 6094.3 60.289
180 1.5 8 23451 8577.7 105.630 8581.6 97.620 8582.5 64.782 8578.6 59.978
180 1.5 8 34512 5039.0 105.685 5035.2 97.071 5036.0 65.024 5040.0 59.823
180 1.5 8 45123 1479.2 105.651 1475.6 97.257 3310.3 64.726 1480.1 60.125
180 1.5 8 51234 7744.1 105.477 7732.2 97.283 7733.0 64.816 7737.1 59.967
180 1.5 9 12345 7129.2 104.801 6897.8 98.076 6898.7 64.788 7129.9 60.219
180 1.5 9 23451 2803.5 104.941 8332.9 97.903 8333.7 64.853 2804.1 60.045
180 1.5 9 34512 7020.3 105.312 7016.4 97.626 7017.2 64.914 7021.2 59.963
180 1.5 9 45123 1682.6 105.669 1686.8 97.681 1687.6 65.020 1683.3 59.731
180 1.5 9 51234 5707.5 104.644 7647.6 98.346 5193.3 64.531 8445.7 60.266
180 2 8 12345 4857.4 106.484 4853.7 96.824 4854.5 65.353 6094.4 59.743
180 2 8 23451 8577.8 106.985 8581.6 96.287 8582.6 65.422 8578.6 59.360
180 2 8 34512 5039.1 107.128 5035.2 95.650 5036.1 65.726 5040.1 59.182
180 2 8 45123 1479.3 107.037 1475.6 95.890 1476.6 65.376 1480.2 59.550
180 2 8 51234 7751.6 106.802 7732.2 95.919 7733.1 65.520 7737.1 59.320
180 2 9 12345 7129.2 105.899 6897.8 96.935 6898.7 65.460 7130.0 59.634
180 2 9 23451 2803.5 106.100 8333.0 96.737 8333.8 65.521 2804.2 59.447
180 2 9 34512 7020.3 106.586 7016.5 96.345 7017.3 65.581 7021.3 59.323
180 2 9 45123 1682.6 107.130 1686.8 96.404 1687.7 65.830 1683.4 58.971
180 2 9 51234 5707.5 105.720 7647.6 97.296 10006.1 65.171 8445.8 59.687
Configuração em lazy wave
Topo TDP
Max Min Max Min
Parâmetros
48 
 
ponto onde a estrutura toca o leito (TDP) ocorre num período de tempo próximo a 
maior velocidade do navio medida no tensionador inferior. Certos resultados não 
apresentam essa mesma correlação, podendo ser devido ao refinamento da malha 
utilizada no software Orcaflex 9.7c, ressonância do sistema navio mais duto. 
Foram plotados alguns dos resultados obtidos da Tabela 4-1 e Tabela 4-2, para ilustrar 
e facilitar a visualização. Desta forma, o Gráfico 4-1 e Gráfico 4-2, a seguir, 
demonstram o que foi destacado. 
 Gráfico 4-1 – Resultados no topo para 90° e 8s 
 
-­‐1,0	
  
-­‐0,9	
  
-­‐0,8	
  
-­‐0,7	
  
-­‐0,6	
  
-­‐0,5	
  
-­‐0,4	
  
-­‐0,3	
  
-­‐0,2	
  
-­‐0,1	
  
0,0	
  
0,0	
  
5,0	
  
10,0	
  
15,0	
  
20,0	
  
25,0	
  
30,0	
  
35,0	
  
40,0	
  
0,0	
   2000,0	
   4000,0	
   6000,0	
   8000,0	
   10000,0	
   12000,0	
  
G
z	
  -­‐
	
  V
el
oc
id
ad
e	
  
(m
/s
)	
  
Ca
rg
a	
  
de
	
  to
po
	
  (m
t)
	
  
Tempo	
  (s)	
  
VWL/Dir_90°/Hs_2m/Tp_8s	
   VWL/Dir_90°/Hs_1.5m/Tp_8s	
  
V/Dir_90°/Hs_1.5m/Tp_8s	
   V/Dir_90°/Hs_2m/Tp_8s	
  
49 
 
Gráfico 4-2 - Resultados no TDP para 90° e 8s 
 
A Tabela 4-3, a seguir, mostra os resultados obtidos para o passo 1 utilizando mar 
regular. 
Tabela 4-3 - Resultados obtidos para o passo 1 com mar regular 
 
Essas tabelas servirão como forma de comparação dos resultados obtidos, a fim de 
avaliar o grau de conservadorismo. 
 Desta forma, a Tabela 4-4, a seguir, une os resultados críticos da utilização de mar 
irregular com o de mar regular. 
 
 
 
-­‐1,4	
  
-­‐1,2	
  
-­‐1,0	
  
-­‐0,8	
  
-­‐0,6	
  
-­‐0,4	
  
-­‐0,2	
  
0,0	
  
0,0	
  
10,0	
  
20,0	
  
30,0	
  
40,0	
  
50,0	
  
60,0	
  
70,0	
  
80,0	
  
90,0	
  
0,0	
   2000,0	
   4000,0	
   6000,0	
   8000,0	
   10000,0	
   12000,0	
  
G
z	
  -­‐
	
  V
el
oc
id
ad
e	
  
(m
/s
)	
  
M
BR
	
  (m
)	
  
Tempo	
  (s)	
  
VWL/Dir_90°/Hs_2m/Tp_8s	
   VWL/Dir_90°/Hs_1.5m/Tp_8s	
  
V/Dir_90°/Hs_1.5m/Tp_8s	
   V/Dir_90°/Hs_2m/Tp_8s	
  
Direção [deg] Hs [m] Tp [s] Tempo (s) Carga (mt) Tempo (s) Carga (mt) Tempo (s) MBR (m) Tempo (s) MBR (m)
90 2.79 8 35.1 123.258 55.0 82.056 10.6 168.609 12.7 40.989
90 2.79 9 21.9 119.329 8.6 86.917 12.3 173.882 5.7 40.571
90 3.72 8 75.1 128.660 78.9 76.259 74.6 266.131 35.9 41.603
90 3.72 9 85.0 124.254 0.0 79.785 3.0 251.734 85.9 40.963
135 2.79 8 67.9 103.824 79.9 98.974 48.6 64.260 60.5 60.591
135 2.79 9 28.2 106.945 6.5 96.350 7.0 65.909 11.2 59.374
135 3.72 8 67.9 104.524 79.9 98.084 48.8 64.714 36.6 60.157
135 3.72 9 28.2 108.798 6.6 94.465 7.1 66.867 11.3 58.516
180 2.79 8 65.7 107.390 77.7 95.807 46.6 65.896 34.6 59.127
180 2.79 9 5.3 103.753 26.8 99.438 27.8 63.784 5.9 60.922
180 3.72 8 65.7 109.401 77.7 93.932 30.7 66.721 34.6 58.389
180 3.72 9 5.3 104.676 26.7 98.765 27.8 64.226 6.0 60.512
Configuração em lazy wave
Topo TDP
Max Min Max Min
Parâmetros
50 
 
Tabela 4-4 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 1 para mar 
regular e irregular 
 
Nota-se pelos resultados que na maioria dos casos, utilizar mar regular é um método 
conservador na obtenção dos resultados. Ou seja, a utilização de mar regular em uma 
análise pode tornar uma operação inviável, no ponto de vista de compressão do duto 
no topo, por exemplo. 
Os demais resultados obtidos, do passo dois ao passo oito, estão apresentados da 
Tabela 7-1 a Tabela 7-14, e foram similares aos descritos anteriormente, e se 
encontram no anexo A. 
As comparações realizadas, da 
Tabela 4-5 a Tabela 4-11, que indicam do passo de lançamento dois ao passo oito, 
também apresentam similaridade com as comparações realizadas acima, não havendo 
necessidade descreve-las novamente. 
Foram plotados os demais resultados, que podem ser vistos do Gráfico 7-1 ao Gráfico 
7-14, e se encontram no anexo A. 
Tabela 4-5 - Comparação entre os resultados obtidos no passo 2 para mar 
regular e irregular 
 
Max Min Max Min Max Min Max Min
Direção Hs Tp Carga Carga MBR MBR Carga Carga MBR MBR 
[deg] [m] [s] [mt] [mt] [m] [m] [mt] [mt] [m] [m]
90 1.5 8 123.26 82.06 168.61 40.99 117.69 86.01 163.05 56.21
90 1.5 9 119.33 86.92 173.88 40.57 118.68 84.95 160.15 55.81
90 2 8 128.66 76.26 266.13 41.60 124.89 79.55 249.17 40.31
90 2 9 124.25 79.79 251.73 40.96 125.09 79.54 241.87 40.30
135 1.5 8 103.82 98.97 64.26 60.59 106.37 96.65 65.14 59.68
135 1.5 9 106.95 96.35 65.91 59.37 106.60 96.46 65.69 59.16
135 2 8 104.52 98.08 64.71 60.16 107.89 95.16 65.88 59.06
135 2 9 108.80 94.47 66.87 58.52 108.33 94.73 66.57 58.37
180 1.5 8 107.39 95.81 65.90 59.13 105.69 97.07 65.02 59.82
180 1.5 9 103.75 99.44 63.78 60.92 105.67 97.63 65.02 59.73
180 2 8 109.40 93.93 66.72 58.39 107.13 95.65 65.73 59.18
180 2 9 104.68 98.76 64.23 60.51 107.13 96.35 65.83 58.97
Parâmetros
Mar Irregular
Topo TDP
Mar Regular
Topo TDP
Passo 1
Max Min Max Min Max Min Max Min
Direção Hs Tp Carga Carga MBR MBR Carga Carga MBR MBR 
[deg] [m] [s] [mt] [mt] [m] [m] [mt] [mt] [m] [m]
90 1.5 8 125.00 82.17 8658.56 7.85 120.21 85.01 27311.34 9.25
90 1.5 9 120.64 84.63 7657.01 8.10 120.10 84.16 62259.24 8.63
90 2 8 132.43 75.01 18799.27 3.89 126.50 78.73 89878.36 5.15
90 2 9 126.85 76.53 2183.98 3.81 126.71 77.53 34196.56 4.38
135 1.5 8 104.99 100.48 58.84 43.10 107.11 97.34 95.14 38.31
135