Empuxo APS

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GRADUAÇÃO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
EMPUXO E APLICAÇÕES
(FENÔMENOS DE TRANSPORTE - APS)
 ANDRE CORREA SALDAÑA RA 20914135
DANAE SILVIA DIVENA SILVA REYNA RA 21052364
DANILO PAIVA SIBALDELI RA 20315050 
GIULIANA RAQUEL TORREJON BARRIGA RA 21052360
RENATO RODRIGO PONTE GONZALES RA 21052429 
SÃO PAULO
2018
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO .............................................................. 3
EMPUXO E SUAS APLICAÇÕES 
Barcos ...................................... 5
Submarino .......................................................... 6
xxxxxxxx ........................................... 7
PESQUISA DA EXPLORAÇÃO DE PETRÓLEO E GÁS OFFHORE
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ................................. 8
INTRODUÇÃO 
Denomina-se empuxo a força vertical, dirigida para cima, que qualquer líquido exerce sobre um corpo nele mergulhado. 
O valor do empuxo não depende da densidade do corpo que é imerso no fluido, mas podemos usá-la para saber se o corpo flutua, afunda ou permanece em equilíbrio com o fluido.
Se:
Densidade do corpo > densidade do fluido: o corpo afunda
Densidade do corpo = densidade do fluido: o corpo fica em equilíbrio com o fluido
Densidade do corpo < densidade do fluido: o corpo flutua na superfície do fluido
Essa força corresponde ao peso do volume deslocado, ou seja, ao colocar uma bolinha de gude dentro de um copo cheio de água até o seu limite, o empuxo será igual ao peso da água derramada e a densidade da bolinha determinará se ela irá afundar, flutuar ou se equilibrar com a água restante no copo.
O empuxo também é conhecido como Princípio de Arquimedes, tendo sua origem na Grécia antiga, onde fez o seu primeiro experimento sobre a relação entre o volume deslocado do fluido e a massa do objeto inserido no mesmo.
A forma como você normalmente vai ver a fórmula da força de empuxo escrita é com o “g” e o “V” reorganizados, assim,
Quando você reorganiza a fórmula dessa maneira, você pode observar algo incrível. O termo é a densidade do fluido deslocado multiplicada pelo volume do fluido deslocado. Como a definição de densidade pode ser reorganizada como , isso significa que o termo corresponde à massa do fluido deslocado. Assim, se quisermos, podemos substituir o termo por o termo m na equação anterior para obter,
​
A massa do fluido deslocado vezes a magnitude da aceleração da gravidade é simplesmente o peso do fluido deslocado. Assim, podemos reescrever a fórmula da força do empuxo como,
Essa equação, quando descrita em palavras, é chamada de princípio de Arquimedes. O princípio de Arquimedes diz que a força de empuxo em um objeto é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. A simplicidade e o poder dessa ideia são impressionantes. Se você quiser saber a força de empuxo de um objeto, você só precisa determinar o peso do fluido deslocado pelo objeto. 
OBS: o volume a ser considerado no cálculo é aquele que está imerso no líquido. Não deve ser usado o volume total caso o corpo esteja parcialmente imerso.
Unidade de medida no Sistema Internacional (SI) é o Newton (N).
EMPUXO E SUAS APLICAÇÕES 
Por que os barcos não afundam?
Os barcos não afundam porque seu peso específico é menor que o peso específico da água, então há um empuxo maior que mantém o navio flutuando.
Isto apesar do fato de que o ferro ou aço com o qual os navios são geralmente feitos é de maior peso específico que a água e pias (um pedaço de ferro na água vai para o fundo), mas se considerarmos todas as partes do navio incluindo Nos compartimentos vazios, o peso específico geral do navio diminui e é menor do que o da água, que o mantém à tona.
Submarino
Todas as experiências de submarino flutuante a empurrar, com valor expresso em toneladas, é igual ao peso (expressa também em toneladas) do volume de água desalinada pelo submarino.
O mencionado empuxe, não é mas a força "f" cuja existência é deduzida através do princípio de pascal.
O princípio do Arquimedes permite calcular o valor desta força (push), pesando o volume da água desalinada pelo submarino.
Figura 02. O submarino é pesado no ar, obtendo um peso de "p" toneladas.
Figura 03. O submarino é pesado na água, obtendo um peso de "p '" toneladas, menor que o obtido ao pesá-lo no ar. O submarino desaloja uma certa quantidade de água do maior lago para o menor.
Figura 04. O submarino é pesado na água, obtendo um peso de "p '" toneladas, menor que o obtido ao pesá-lo no ar. O submarino desaloja uma certa quantidade de água do maior lago para o menor....
Balões
Outro grande exemplo de aplicação de empuxo são os balões de ar quente e gás hélio, os gases também são fluidos, diferentes de líquidos, eles possuem uma densidade menor, o que não se aplica a balões enchido com o ar do pulmão.
A Terra sendo envolta por uma mistura de gases, está, portanto, envolta por uma camada de fluido, o balão em contato com a atmosfera do ar, tem sua densidade menor, sendo assim, "mais leve" que o ar graças ao fenômeno do empuxo, fazendo com que os balões levitem.
Sendo dirigíveis um bom exemplo de objeto com uma grande estrutura, mas contendo gases mais leves que o ar, fazendo com que o controle para subida seja mais fácil, assim como a descida é mais fácil quando esvaziamos o dirigível ou um balão.
PESQUISA DA EXPLORAÇÃO DE PETRÓLEO E GÁS OFFHORE
É muito provável que você já tenha se deparado com grandes embarcações no litoral de nosso país. Um exemplo para tal situação são as plataformas de petróleo, sejam elas para perfuração ou para produção, que comumente ficam estacionadas na Baía de Guanabara para manutenção.
Existem diferentes tipos dessas plataformas, segue: 
Plataforma Fixa
Utilizada para perfuração de poços, como também para a produção de petróleo, a plataforma fixa é usada em operações realizadas em águas rasas, ou seja, em operações menores que 300 metros de profundidade.
Como sua instalação é feita por meio de estruturas modulares de aço, estando presa ao fundo do mar por meio de estacas, ela se torna preferível para operações com longa data de duração.
Outro ponto importante a ser citado é seu alto custo de fabricação, envolvendo o custeio do projeto, construção e instalação da plataforma. Dessa forma, sua aplicação se restringe à poços já conhecidos, minimizando riscos de investimentos cegos.
Exemplo: Plataforma fixa de Mexilhão operando na Bacia de Santos. ​
Apesar da pouca mobilidade dessa plataforma, ela é responsável por grande parte do petróleo produzido na exploração offshore (a partir da costa marítima). Ela também é considerada a pioneira nesse cenário de extração nos mares.
Ela é projetada para comportar todos os equipamentos de perfuração, como também todo aparato necessário na produção de poços. Todo gás e óleo produzido nesse tipo de plataforma são levados para a costa por meio de tubulações, demonstrando a ausência de um sistema de estocagem por parte dessa estrutura.
Plataforma Autoelevável
Destinada à perfuração de poços exploratórios na plataforma continental, esse tipo de plataforma está apto a perfurar poços que variam entre 5 a 130 metros de lâmina d'água, ou seja, em águas extremamente rasas.
É uma plataforma altamente segura, com grande estabilidade, devido seu sistema de estrutura de apoio, sendo as operações de perfuração bem semelhantes às realizadas em superfície terrestre justo por tal característica.
Esse sistema conta com um conjunto de três ou mais pernas, sendo elas movimentadas verticalmente até o fundo do mar no local a ser perfurado. Posteriormente ao contato das pernas com o leito marinho, a plataforma sofre uma elevação para se fixar a uma altura segura acima do mar, fora da ação de ondas.
É um tipo de plataforma móvel, podendo ser transportada tanto por reboques, como também por propulsão própria.
Apesar da estabilidade concisa e da facilidade de ser móvel, a plataforma Autoelevável é o tipode unidade de perfuração marítima que tem sofrido o maior número de acidentes. Um dos motivos para tal situação é estar refém da influência das condições de tempo e de mar, o que dificulta a locomoção, como também a instalação.
Plataforma Semissubmersível
É uma unidade flutuante utilizada na perfuração de poços e na produção de óleo. Formada por um ou mais conveses, sua estrutura é apoiada por colunas em flutuadores submersos.
Tais flutuadores são limitados por um círculo com raio de tolerância, a fim de garantir a segurança dos equipamentos utilizados no processo, evitando possíveis danos que poderiam ser causados pela ação das ondas ou corrente de ventos.
Para o posicionamento desse tipo de plataforma são usados dois sistemas: o sistema de ancoragem e o sistema de posicionamento dinâmico. O sistema de ancoragem é composto por um conjunto de 8 a 12 âncoras, que funcionam como molas capazes de estabilizar a plataforma em determinado local, a fim de minimizar a ação de ondas, ventos e correntes.
Exemplo: P-55 operando no Campo do Roncador, Bacia dos Campos
​Já no sistema de posicionamento dinâmico não ocorre relação física entre a plataforma e o fundo do mar, funcionando da seguinte forma: são utilizados de sensores acústicos que se relacionam com propulsores, restaurando a posição da plataforma.
Apresenta grande mobilidade, podendo ter propulsão própria ou ser movida por meio de reboques, assim como ocorre com a plataforma Autoelevável.
Uma variação da plataforma Semissubimersível é a plataforma submersível, de utilização limitada, sendo essa usada apenas em águas calmas, como rios e baías com pequena lâmina d'água. A plataforma submersível é deslocada por meio de rebocadores e fixadas de maneira ao seu casco inferior se apoiar no fundo do terreno explorado.	
FPSO
A plataforma em questão é denominada como flutuante e tem a capacidade de produzir, armazenar, processar e transferir petróleo. Esse transporte de óleo e de gás pode ser feito por meio de oleodutos/gasodutos ou por navios aliviadores para óleo apenas.
Apresenta grande mobilidade, sendo utilizada em extrações em locais com lâmina d'água de grande extensão, ideal para poços localizados a mais de 2000 metros de profundidade. É importante frisar que essa plataforma não possui propulsão própria (não possui motor), o que faz necessário o auxílio do navio reboque para sua locomoção.
Uma das vantagens do uso de uma plataforma como essa é a capacidade de estocagem, o que faz com que ela possa ficar à deriva e opere por um tempo consideravelmente grande.
Exemplo: FPSO Cidade de Paraty operando no Campo Tupi, nordeste de Bacia de Campos
É necessário deixar claro que tal estocagem só é possível devido ao sistema de processamento do óleo, que passa por equipamentos responsáveis pelo separação de petróleo e água, como também pelo tratamento inicial.
O controle dos poços explorados por essa é unidade é feito no fundo do mar, já que não apresenta estabilidade suficiente para garantir segurança para um controle de poço feito na superfície.
Para se ter uma ideia da dimensão que uma plataforma como essa pode ter, vamos ter como exemplo a plataforma P-63. Tal plataforma tem a capacidade de processar cerca de 140 mil barris de óleo por dia e tem capacidade de armazenamento de aproximadamente 1,4 milhões de barris de óleo.
TLWP
Diferente de uma plataforma FPSO, uma TLWP apresenta o controle de poços em sua superfície, já que é considerada uma plataforma de alta estabilidade, assemelhando se a unidades fixas. Tal estabilidade pode ser explicada pelo sistema de ancoragem com tendões fixos por estacas no fundo do mar.
É utilizada para atividades em profundidades de até 1500 metros, sendo usada para determinados tipos de perfuração e para produção. Todo óleo produzido por essa plataforma é transportado para um FPSO que fica responsável pelo processamento e pelo transporte.
Exemplo: P-61 operando na Bacia de Campos
Essa correlação entre plataformas já é utilizada em locais de exploração aqui no Brasil, como é o caso da extração feita na Bacia de Campos, mais precisamente no Projeto Papa-Terra. Nesse projeto é utilizada uma TLWP que encontra-se acoplada a 13 poços de completação seca e um FPSO acoplado a mais 16 poços com diferentes finalidades, sendo todo o óleo produzido pela TLWP levado para o FPSO por meio de um sistema em varal.
A relação dessas plataformas não se restringe apenas a questão de estocagem, mas também está intimamente ligada com a questão de alimentação elétrica, já que uma parte da energia gerada no FPSO é direcionada para a TLWP para acionamentos de bombas.
Navio Sonda
Atua na área de perfuração de poços, podendo ser usado em águas ultraprofundas, com mais de 2000 metros de profundidade. Ele possui uma abertura no centro de seu casco, por onde passa a coluna de perfuração.
Para garantir a estabilidade da plataforma, são utilizados sensores acústicos e propulsores, que anulam os efeitos dos ventos e das ondas. Apesar de tal sistema, o navio sonda não é classificado como uma plataforma altamente estável.
Sua vantagem se deve a grande mobilidade que apresenta, podendo ser utilizada para perfurar em qualquer profundidade, como também operam sem o auxílio de barcos de apoio. Outra vantagem que esse tipo de embarcação oferece é sua grande capacidade de estocagem.
Como em toda plataforma flutuante, é necessário um cuidado especial com todos os equipamentos, para evitar a danificação dos mesmos, sendo importante o uso de um círculo delimitando o local de atuação da unidade.
Exemplo: Navio Sonda NS-16 operando no Campo de Congro, Bacia de Campos 
​
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
PEREIRA, Michel Henrique. Modelo de otimização multiobjetivo aplicado ao projeto de concepção de submarinos convencionais. 2016. 364 f. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia Naval e Oceânica, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2016. 35p
BISTAFA, Sylvio R. Mecânica dos fluidos: Noçoes e aplicaçoes. São Paulo: Blucher, 2010. 37p (E-book)
<http://web.ccead.pucrio.br/condigital/mvsl/museu%20virtual/curiosidades%20e%20descobertas/Massas_e_Volumes/empuxo.html> Acesso em: 09 mai.2018, 15:37
 <http://perso.wanadoo.es/pfcurto/flota.html> Acceso em: 13 mai 2018, 12:30
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/empuxo.php> Acesso em: 14 mai.2018, 18:32
Khan Academy. (2015). Por que será que as coisas flutuam? O que é força de empuxo?. 15 de maio de 2018, de Khan Academy Sitio web: https://pt.khanacademy.org/science/physics/fluids/buoyant-force-and-archimedes-principle/a/buoyant-force-and-archimedes-principle-article
Marco Aurélio da Silva. (2017). Empuxo. 15 de maio de 2018, de Brasil Escola Sitio web: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/empuxo.htm