Apresentação DeepC

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Agosto 2012 
DeepC – Análise de Risers e Umbilicais 
 Fan Joe Zhang 
Sesam Business Development Manager – DNV Software / Houston 
 
 João Henrique Volpini Mattos 
Engenheiro Naval 
Regional Sales Manager - Maritime & Offshore Solutions (South America), DNV Software / Brasil 
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DeepC 
 Análise sem e com acoplamento. 
 Modelagem de estruturas delgadas. 
 Definição e execução de análises no domínio do tempo : 
– Riflex e Simo para análise acoplada. 
– Riflex para análise convencional de riser. 
 Pós-processamento estatístico. 
 Análise de fadiga dos risers. 
 Code-checking de carregamento combinado de risers 
metálicos. 
2 
Ferramenta do Sesam para análise de risers e linhas de ancoragem 
conectadas à corpos flutuantes estacionários. 
Presenter
Presentation Notes
A medida em que os poços de óleo e gás se tornam mais profundos, as instalações de plataformas em águas profundas se tornam mais desafiadoras. Os efeitos de acoplamento entre o flutuante e sua ancoragem se torna mais pronunciado e mais importante. Sesam é uma ferramenta excelente para a análise da interação entre o casco, ancoragem e risers.
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DeepC : Histórico 
 Resultante do projeto de pesquisa sobre ferramentas de análise em águas pro-
fundas (DEPER – JIP) no período 1996-1999. 
 O projeto foi uma cooperação entre DNV e Marintek, sob os auspícios do Royal 
Norwegian Council for Scientific and Industrial Research e várias companhias de 
petróleo e empresas de engenharia : 
- Aker Engineering 
- Australian Maritime Engineering CRC 
- Babcock & Wilcox 
- Brown & Root 
- ETPM AS 
- Kvaermer Oil & Gas 
- Mobil 
- Norsk Hydro 
- Offshore Design 
- Petrobras 
- Saga 
- Statoil 
- Umor Technology 
 
3 
Presenter
Presentation Notes
Objetivos do DEEPER:
- Aumentar a precisão na previsão dos movimentos de corpos flutuantes em águas profundas.
- Ampliar a capacidade dos softwares existentes.
- Compartilhar custos no desenvolvimento e manutenção das ferramentas de software
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DeepC : Propósitos 
 Análise tradicional do projeto de risers para águas rasas e profundas, des-
de a modelagem até a análise de fadiga e verificação por normas. 
 Calcular precisamente as respostas das linhas de 
ancoragem/risers e o movimento da embarcação. 
 Efetuar análise acoplada com vários corpos 
conectados, cobrindo todos os tipos de layouts 
de campos. 
 Levar em conta os efeitos de acoplamento : 
- Forças de restauração não lineares 
- Amortecimento devido à dinâmica das estruturas 
delgadas 
- Carregamento nas estruturas delgadas 
- Forças de inércia nas estruturas delgadas 
 Servir de pré e pós-processador gráfico para 
Simo e Riflex. 
 4 
3 embarcações conectadas 
Presenter
Presentation Notes
Esperar animação da figura inferior
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DeepC : Aplicações 
 FPSOs 
- Amortecimento da excitação de baixa frequência. 
- Movimentos lentos de flutuação/avanço/deriva. 
 
 Semi–submersíveis 
- Melhoria da precisão da resposta da catenária de risers de aço. 
- Previsão da contribuição da fadiga de baixa frequência. 
 
 Spars 
- Melhoria da modelagem dos movimentos lentos de jogo, 
arfagem e afundamento. 
- Fatiga de sistemas de risers tensionados. 
- Resposta de afundamento de treliças clássicas de Spars. 
 
 TLPs 
- Incorpora forças não lineares e dinâmicas da correnteza na 
resposta na frequência das ondas. 
- Melhora a precisão da previsão do avanço e de alta frequência 
do amortecimento da arfagem. 
5 
Presenter
Presentation Notes
Para uma FPSO a análise acoplada resulta em :
 Níveis de amotercecimento dependente da excitação em baixa frequencia mais realístas.
 Tensões nas linhas de ancoragem mais consistentes.
 Respostas dos risers e ancoragem mais consistentes.
 Resposta no turret (momentos e forças) mais consistentes.
Adicionalmente DeepC pode analisar condições intactas e em avaria, incluindo condições extremas de carga e fadiga.

Para TLPs os efeitos de acoplamento são importantes tanto em baixas como em altas frequências :
 A análise acoplada introduz um maior amortecimento de alta frequência em avanço (surge) e caturro (pitch) quando comparada com a análise desacoplada.
 A análise acoplada aumenta a tensão nos tendões para as ondas de fadiga e diminue para as ondas extremas.
 A corrente tem pouca influência na análise acoplada.
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Configuração de Risers : Steel Catenary Riser (SCR) 
Pró : 
 Movimentos da plataforma absorvidos 
por mudanças na configuração da geo-
metria 
Contra : 
 Sujeito à cargas de fadiga, 
particularmente na região em que toca 
o solo, devido à : 
- Movimentos da plataforma 
- Vibração induzida por vórtices (VIV) 
- Correnteza. 
6 
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Configuração de Risers : Top-tensioned Riser (TTR) 
Contra : 
 Requisitos pesados de re-trabalho 
 Requer plataforma com boas caracte-
rísticas de resposta de movimento 
- Tension Leg Platform (TLP) 
- Afundamento negligível (0 to 30 cm) 
- Spar 
- Pequeno afundamento (15 cm a 3m) 
7 
Pró : 
 Risers verticais suportados pela tração 
no topo. Compensadores de afunda-
mento permitindo um movimento relati-
vo entre o riser e a plataforma. 
 Evita flambagem e flexão excessiva 
devido ao movimento da plataforma e 
VIV 
 Reduz custos de perfuração e comple-
tação. 
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Configuração de Risers : Free-standing Riser 
Prós : 
 Desacopla a resposta do riser da plata-
forma associada, bem como dos efeitos 
de vento e swell. 
 O requisito principal é garantir uma 
força de flutuação que estabilize o riser 
no longo prazo. 
Contras : 
 O riser ainda sofre movimentos indu-
zidos pela correnteza. 
 A resposta estrutural do riser à estes 
movimentos ao longo de sua vida útil 
ainda deve ser avaliada. 
 
8 
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Desafios no Projeto de Risers 
 Modo tradicional : metodologias desacopladas. 
 Para águas profundas o efeitos do acoplamento das linhas relativamente ao 
movimento da plataforma pode ser significativo. É esperada uma redução na 
amplificação dos movimentos da plataforma comparado aos resultados da análise 
sem acoplamento. 
 A análise acoplada considera a interação entre 
- o comportamento hidrodinâmico do casco, 
- o comportamento estrutural das linhas de ancoragem. 
- e risers sujeitos às forças ambientais. 
 Para águas profundas e ultra-profundas, o projeto da SCR adotando deslocamentos 
prescritos da análise acoplada irá fornecer resultados mais realísticos e otimizados, 
do que quando comparado a análise não acoplada convencional. 
9 
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Características do Movimento da Plataforma em WF e LF 
10 
 A resposta na frequência de ondas (WF) devido ao 
carregamento das ondas na plataforma normalmente 
não é influenciada pelas estruturas delgadas. 
 A resposta de baixa frequência (LF) é devida à excitação 
dinâmica do vento e forças de onda de segunda ordem. 
 O movimento horizontal de baixa frequência é definido 
pela dinâmica da ressonância do sistema riser/an-
coragem/plataforma. O amortecimento é essencial para 
a predição destes movimentos. 
 O deslocamento médio é definido pelo carregamento 
ambiental médio e as características de restauração do 
sistema riser/ancoragem/plataforma. 
M
ov
im
en
to
 d
e 
av
an
ço
 
tempo 
Componentes do movimento médio +LF+WF Riser/ancoragem/plataforma 
compreendem um sistema 
dinâmico integrado único 
Resposta complexa ao vento, ondas e correnteza 
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Análise do Movimento Sem Acoplamento 
11 
Modelo de Cargas da Plataforma : 
 Massa e restauração hidrostática 
 Modelo de amortecimento Carga de ondas de 1ª e 2ª ordem 
 Carga de vento e correnteza 
Modelo de Estrutura Esbelta : 
 Características de restauração hidrostática 
 Sem carregamento externo nas estruturas delgadas 
Esquema da Solução : 
 Solução no domínio do tempo da plataforma (6 graus de 
liberdade) 
 Força de restauração das estruturas esbeltas aplicadas 
como forças estáticas externas não lineares (molas) 
Avaliação em separado dos outros efeitos de acoplamento entre a plataforma e os riser é requerida. Ex : 
 - Amortecimento devido à dinâmica das estruturas delgadas 
 - Carga da correnteza nas estruturas delgadas. 
 - Forças de inércia devido às estruturas delgadas. 
Efeitos dependentes da excitação no 
sistema a serem avaliados caso a caso. 
Modelo de resposta sem acoplamento : 
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Análise do Movimento Com Acoplamento 
 O modelo de forças da plataforma é 
incluido no modelo detalhado de 
elementos finitos na modelagem da 
estrutura delgada completa (risers e 
ancoragem). 
 Plataforma, ancoragem e risers são 
resolvidos simultaneamente no domínio 
do tempo, com equilíbrio dinâmico a 
cada passo de tempo. 
 Todos os efeitos de acoplamento na são 
automaticamente levados em conta. 
 Um modelo grosseiro da estrutura 
delgada ainda pode capturar os efeitos 
principais do acoplamento, e pode ser 
aplicada para uma maior eficiência 
computacional. 
 Uma resposta mais precisa para a 
análise global de desempenho estruturas 
ancoradas. 
12 
Modelo de resposta 
acoplada entre a 
plataforma e a 
estrutura delgada 
)()()()( t,xx,fxKxxCxxM  =++
Todos os efeitos de acoplamento são levados em 
consideração, por ex. : 
- Força de restauração não linear 
- Amortecimento devido à dinâmica da estrutura esbelta 
- Correnteza nas estruturas esbeltas 
- Forças de inércia devido às estruturas esbeltas. 
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Análise Acoplada com Múltiplos Corpos 
 Na análise da resposta dinâmica dos corpos flutuantes, a análise acoplada 
leva em conta a restauração, amortecimento e forças inerciais dos outros 
corpos. 
 Os flutuantes, ancoragem e risers são resolvidos simultaneamente, com 
equilíbrio dinâmico em cada passo de tempo. 
13 
TLP 
FPSO 
CALM BUOY 
4000 4050 4100 4150 4200
(sec) 
Axial force at two ends of FTL 
(wave/wind/current_180deg, swell_225deg) 
end at FPSO end at TLP
Os flutuantes, linhas de ancoragem, risers, e FTL, 
constituem um sistema dinâmico integrado que 
responde ao vento, corrente e ondas de maneira 
complexa. 
FLOW TRANSFER LINE 
Presenter
Presentation Notes
Todos os termos de amortecimento devem ser levados em conta para obtermos uma resposta global realística. A derivação dos amortecimento devido à ancoragem e risers é um processo iterativo (o amortecimento depende da amplitude, que por sua vez depende do amortecimento)
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Efeitos do Acoplamento 
1) Restauração estática do sistema de posicionamento como 
uma função do deslocamento do flutuante. 
2) Carga de corrente e seus efeitos na força de restauração 
do sistema de ancoragem e de risers. 
3) Fricção com o leito marítimo (se as estruturas tiverem 
contato com o fundo). 
4) Amortecimento pelos sistemas de ancoragem e risers 
devido à dinâmica, correnteza, etc. 
5) Contato casco-riser (importante em Spars). 
6) Forças adicionais de inércia devido aos sistemas de 
ancoragem e risers. 
 
14 
Análise desacoplada : 1) levado em conta com precisão 
 2), 4), 6) podem ser aproximados 
 3), 5) geralmente não são considerados 
 
Análise acoplada : Tratamento consistente de todos os 6 efeitos 
restauração 
amortecimento 
inércia 
Presenter
Presentation Notes
Em SPARS o amortecimento potencial é pequeno, sendo assim todas as contribuições são importantes na redução da resposta de afundamento, e uma das contribuições importantes é a fricção entre o riser e o casco.
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Quando os Efeitos do Acoplamento São Importantes ? 
 Sistema 
Flutuante 
Profundidade 
Raso Moderada Profunda Ultra Profunda 
FPSO Pequenos Moderados Altos Altos 
TLP ------ Pequenos Moderados Moderados 
Spar 
Sistema de riser Aircan 
------ ------ Moderados Moderados/ Altos 
Spar 
Sistema de riser suportado 
pela Spar 
------ ------ Altos Altos 
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Estratégias de Análise Acoplada 
Análise separada do movimento da plataforma/estrutura delgada 
 O propósito da análise acoplada é a predição dos movimentos da 
plataforma 
 Um modelo groseiro das estruturas delgadas é aplicado, ainda 
capturando os efeitos principais do acoplamento (amortecimento, 
restauração, correnteza) 
 Uma análise detalhada da resposta da estrutura delgadas é feita através 
de elementos finitos, considerando os movimentos forçados da 
plataforma. 
 Abordagem flexível e eficiente, frequentemente utilizada no projeto de 
risers com análise detalhada de fadiga. 
16 
Vessel Motion
Analysis
LF & WF vessel
motions
Select vessel motion
representation
Advanced
vessel model
Simplified
slender structure
model
Establish
‘representative’
offset (mean & LF)
Advanced slender
structure model of
each riser & mooring
Slender structure
analysis
WF &LF
vessel
motions
WF & LF slender
structure responses
Vessel WF
motion RAO
Slender structure
analysis
WF slender
structure responses
(b) (a)
Análise combinada do movimento da plataforma/estrutura delgada 
 Inclui o modelo detalhado das estruturas delgadas de interesse no modelo 
de resposta acoplada.. 
 Abordagem simples “tudo de uma vez” 
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Carregamento Hidrodinâmico 
 No Sesam as forças de excitação da embarcação podem ser calculadas 
utilizando : 
- Método da radiação/refração – teoria potencial 3D. 
- Teoria das faixas – modelo de forças viscosas. 
- ou ambos. 
 
 O carregamento hidrodinâmico das estruturas esbeltas são modeladas por 
Morison, baseando-se na velocidade relativa. Os principais modelos 
utilizados são : 
- Carregamento de ondas regulares (Stokes 5ª ordem e Airy). 
- Carregamento de ondas irregulares (Airy). 
- Cinemática calculada por FFT ou séries cossenoidais. 
- Carregamento hidrodinâmico calculado até a superfície livre (Wheeler, movimento 
potencial). 
- Carregamento hidrodinâmico em tubulações parcialmente submersas. 
17 
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 Benefício principal : Condições regulares em adição a condições irregula-res 
de mar. 
 A análise típica de fadiga devido a ondas regulares é similar a análise com 
ondas irregulares, que normalmente incluem : 
- Criação de múltiplas ondas regulares e duração baseados em um diagrama de 
dispersão de ondas. 
- Especificação de um determinado número de períodos (em geral 10) baseados 
em um gabarito de análise pré-definido, 
- Execução de todas as análises e da análise final de fadiga. 
 Condições de ondas regulares podem também ser utilizadas em análise 
acoplada. 
Carregamento de Ondas Regulares 
18 
Onda regular apresentada 
Presenter
Presentation Notes
Um exemplo típico é a validação de testes de modelo. Atualmente, condições de ondas regulares (algumas vezes chamadas de ruído branco) são incluídas nos testes de modelo para obtenção dos RAOs de flutuantes, incluindo os sistemas de ancoragem e risers. A análise tradicional no domínio da frequência (método não-acoplado) somente incluem efeitos de estruturas esbeltas, que podem ser de relevância sifgnificativa em águas profundas. DeepC oferece uma maneira eficiente de calcular as respostas sob ondas regulares ao mesmo tempo em que considera os efeitos de acoplamento.
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Diagramas de Dispersão Direcionais 
 Benefícios principais : Utilização de múltiplos dia-
gramas de dispersão. 
 Esta funcionalidade torna muito mais fácil amani-
pulação de diagramas de dispersão dependentes 
da direção. 
- O usuário somente precisa especificar as proba-
bilidades de cada discretização da dispersão (como 
mostrado a direita). 
- Esta funcionalidade se aplica a tanto a diagramas de 
dispersão regulares como irregulares. 
 
19 
Presenter
Presentation Notes
Esta funcionalidade faz com que o DeepC fique mais próximo dos requisitos da vida real.
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Execução Paralela 
 É possível executar várias análises em pararelo (max. 64). 
- Redução do tempo de processamento. 
- Licenças adicionais do Simo/Riflex podem ser necessárias. 
20 
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DeepC : Softwares DNV Relacionados 
 GeniE Modelagem do casco e distribuição de massas. 
 HydroD Interface gráfica para o Wadam 
- Wadam Interação corpo-onda, radiação/refração e teoria de 
 Morison. 
 Mimosa Análise de ancoragem no domínio da frequência. 
 Digin Comportamento e instalação de âncoras ofshore. 
 DeepC Análise de acoplamento e de raisers, não linear 
 no domínio do tempo. 
- Simo Geração de forças no flutuante (também usado para 
 simulação de operações marítimas e análise sem 
 acoplamento. 
- Riflex Programa de elementos finitos para estruturas delga- 
 das, análise e solver de equações de movimento. 
 Xtract Apresentação aperfeiçoada de resultados e 
 animação. 
 
21 
HydroD 
Wadam 
DeepC 
Simo Riflex 
Xtract 
GeniE 
Mimosa 
Digin 
Presenter
Presentation Notes
Do GeniE para o HydroD traremos o modelo geométrico e o modelo de massas.
Do Wadam para o DeepC traremos as RAO. Do GeniE para o DeepC traremos o modelo geométrico.
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opcional opcional 
DeepC : Como Utilizar 
22 
DeepC D2.0-05 Date: 10 Apr 2003 10:51:36
0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2
0
50
00
0
10
00
00
15
00
00
20
00
00
25
00
00
30
00
00
Power Spectrum of Oil Offloading Line Tension
Circular Frequency [rad/s]
E
ne
rg
y 
D
en
si
ty
 S
pe
ct
ru
m
S0: 41204.1, S1: 23002.7, S2: 14502, S3: 10137.2, S4: 7653.19, Tz: 8.92615, Cut off: 1, Smoothing: 7
HydroD / Wadam DeepC / Riflex / Simo 
Hidrodinâmica: 
• Forças 
• Massa adicional 
• Amortecimento 
• Funções de transferência 
Modelagem & Análise: 
• Ancoragem/risers 
• Ambiente 
• Modificação da embarcação 
 (coeficientes de vento e 
 corrente, massa, etc.) 
• Controle da análise 
Processamento das 
séries temporais: 
• Estatísticas de forças 
 e movimentos. 
• Filtragem (LF, WF) 
• Envelopes de resposta 
• Verificação de normas 
• Análise de fadiga 
GeniE 
Modelo: 
• Forma de casco 
• Distribuição de 
 massas 
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Wadam (Wave Analysis by Diffraction and Morison Theory) 
 23 
Análise hidrodinâmica da iteração entre ondas e estrutura (domínio da fre-
quência) para corpos estacionários. 
 Interação hidrodinâmica entre vários corpos independentes 
 Estruturas fixas e flutuantes de formato arbitrário 
– Semi-submersíveis 
– TLP 
– FPSO 
– SPARS 
– Gravity based 
 Teoria de radiação-difração 3D 
e de Morison 
 Amortecimento viscoso 
 Forças de excitação e resposta de 2ª ordem 
 Geração das cargas para análise estrutural (Sestra) 
 Transferência de dados para o DeepC 
Presenter
Presentation Notes
É uma aplicação DOS mas pode ser executada a partir do HydroD.

A parte do software responsável pela radiação-difração (teoria potencial 3D) foi desenvolvida pelo MIT (Wamit)

Forças e momentos de excitação das ondas
Massa adicional e amortecimento
Movimentos do corpo rígido
Forças e momentos seccionais
Elevação da onda e cinemática do fluido em pontos especificados
Forças de pressão em tanques internos
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Wadam em Aplicações Multi-Corpos 
 A análise multi-corpos do Wadam calcula a 
interação hidrodinâmica entre os corpos 
 Obtenção dos operadores de amplitude de 
resposta (RAO) 
- Os movimentos de uma das embarcações podem 
alterar a resposta da outra devido à perturbação 
do fluido 
 Massa adicional e amortecimento 
- Se as embarcações estiverem muito próximas, 
elas podem agir como paredes, levando a 
diferentes massas adicionais e coeficientes de 
amortecimento 
 Visualização da superfície livre 
- Animação do novo campo de ondas e da região 
entre as embarcações 
24 
direção das ondas 
pico 
cavado 
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DeepC/Wadam : Análise de Corpos Próximos (1) 
Acoplamento hidrodinâmico entre corpos flutuantes 
 Matrizes de massa adicional e amortecimento 
- Transferidas do Wadam para o DeepC 
- Matrizes fora da diagonal ainda não são incluídas no Riflex (e 
portanto no DeepC 
 Forças de excitação de 1ª ordem 
- Transferidas do Wadam para o DeepC 
 Forças de arrasto de 2ª ordem 
- Transferidas do Wadam para o DeepC 
 Movimento dos corpos 
- Calculados pelo DeepC 
 
25 
[ ] [ ]
[ ] [ ]




2221
1211
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DeepC/Wadam : Análise de Corpos Próximos (2) 
Alternativas de Análise 
a) Corpo único 
b) Multi-corpos 
c) Multi-corpos simplificado, negligenciando as matrizes fora da diagonal 
principal quando calcular os movimentos dos corpos 
26 
224 m 
20 m 
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DeepC/Wadam : Análise de Corpos Próximos (3) 
27 
Multi-corpos 
Multi-corpos 
simplificado 
Corpo único 
Jogo Afundamento 
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DeepC/Wadam : Análise de Corpos Próximos (4) 
 Matrizes fora da diagonal são contribuições importantes 
na solução do movimento 
- A análise do Wadam mostra este efeito 
- Simo trata as matrizes fora da diagonal e pode ser usado 
acoplando as estruturas modeladas mas não fazendo a análise acoplada 
- Combinando a opção multi-corpos do Wadam com a análise do Simo podemos 
calcular os acoplamentos físicos e hidrodinâ- 
micos entre dois ou mais corpos flutuantes. 
 A generalização não é possível 
- Sistemas multi-corpos acoplados diferem de 
configuração para configuração 
- Sistemas de ancoragem são muito diferentes 
- Grandes diferenças no tamanho dos corpos 
28 
[ ] [ ]
[ ] [ ]




2221
1211
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Simo (1) 
Simulação de operações marítimas, com análise do movimento e manu-
tenção da posição de embarcações e cargas suspensas. 
 Modelagem flexível de sistemas multi-corpos 
 Simulação não linear no domínio do tempo 
 Cargas ambientais devido ao vento, ondas e corrente 
 Simulação interativa ou em lote 
 Posicionamento dinâmico 
 Operações de guindastes com 
 acoplamento mecânico 
 Completação do convés (deck mating) 
29 
Presenter
Presentation Notes
Cálculo do movimento de qualquer número de corpos : integração das equações do movimento para cada corpo separadamente´.

Cada corpo pode ter 3 ou 6 graus de liberdade.

Movimentos extremos e forças nas linhas de ancoragem de semisubs e FPSOs : Forças de arrasto viscoso, forças de difração de segunda ordem. 

A animação mostra exemplo de um módulo sendo içado sem um estado de mar bastante alto. As cargas e o movimento errático do objeto são são apresentadas.
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Simo (2) 
 Cálculo do movimento de qualquer número de 
corpos 
- Forças “fracas” de acoplamento e engate 
- Integração das equações de movimento para cada 
corpo separadamente 
- Passo máximo de tempo relacionado ao menor 
período natural 
 Cada corpo tem 3 ou 6 graus de liberdade 
- Vários modelos de forças 
 Sistemas de posicionamento 
- Molas 
- Linhas de ancoragem 
- Impelidores 
 Acoplamentos 
- Molas e amortecedores 
 30 
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Riflex (1) 
Análise estrutural não linear de risers e 
umbilicais Estruturas marítimas delgadas 
- Risers, linhas de ancoragem, umbilicais, 
tendões de TLP 
 Recursos 
- Ondas regulares e irregulares 
- Recurso para perturbação cinemática 
- Perfis arbitrários 
- Efeitos de pressão hidrostática interna e 
externa 
- Contato com leito do oceano 
- Propriedades não lineares de materiais 
- Formulação do contato Pipe-in-Pipe 
- Elementos de conexão (rótulas, juntas 
flexíveis, swivels) 
 31 
Presenter
Presentation Notes
Recursos principais :

Ambiente
Ondas regulares e irregulares. Vários espectros ou entreada direta de séries temporais. Perfis de corrente arbritários, constantes ou variáveis com o tempo.

Carregamento
Carregamento hidrodinâmico descrito pela equação generalizada de Morison (força de inércia em fase com a aceleração local do escoamento e força de arrasto proporcional ao quadrado da velocidade instantânea do escoamento), Carregamento no sistema causado por movimentos de uma ou mais embarcações. Movimentos das embarcações baseadas em funções de transferência do movimento ou entrada direta de séries temporais. Contato com o leiro do mar. Modelo especial para membros estruturais parcialmente submersos (mangueiras flutuantes)
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Riflex (2) 
 Slide 32 
 Imbatível na velocidade de obtenção da solução (de 10 a 20x mais rápido 
que outros softwares na análise com mar irregular) 
 Excepcionalmente estável 
 Grande flexibilidade 
 Grande versatilidade para cargas 
ambientais 
 Opera com grandes massas de dados 
muito eficientemente 
 32 
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DeepC : Interface 
Dicas e 
barra de 
status 
Menus e barra de ferramentas 
Área de 
trabalho 
Interface de linha de comandos 
Navegador 
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DeepC : Deriva Lenta de FPSO 
 Níveis de amortecimento dependentes da 
excitação de baixa frequência mais realistas 
- Tensões consistentes na linha de ancoragem 
- Respostas consistentes nos risers 
- Respostas consistentes no turret 
(forças/momentos) 
 Casos intactos e avariados podem ser 
verificados 
 
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 Casos extremos de fadiga podem ser cobertos 
 Interações hidrodinâmicas e estruturais (ex : FTL – flow transfer line) 
 Estratégia de análise adequada ⇒ tempo de computação ≈ tempo real 
 Interação onda e correnteza (wave drift damping) 
 
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DeepC : Análise de Linhas de Ancoragem 
 Modelagem de uma ou várias linhas 
na interface gráfica do DeepC 
 
 Linhas independentes do movimento 
da embarcação : 
- Funções de transferência lidas de 
arquivo (acoplada ou desacoplada) 
- Séries temporais lidas de arquivo 
(tipicamente desacoplada) 
- Séries temporais lidas de análise 
acoplada exitente 
 
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DeepC : Análise Pipe-in-pipe 
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Análise de Fadiga e Code-Checking – 3 Abordagens 
 Análise acoplada 
- Resultados mais precisos 
- Ondas regulares e irregulares 
- Abordagem mais demorada 
 Análise não acoplada com ondas irregulares 
- Abordagem mais comum, mas os resuyltados 
podem ser sensíveis à profundidade 
- Movimento da embarcação baseado em RAO's 
- Abordagem mais rápida 
 Análise não acoplada com ondas regulares 
- Abordagem rapidíssima utilizada na fase 
preliminar do projeto 
- Similar à modelagem com mar irregular 
 Uma opção eficiente 
1. Faça a análise acoplada global com um modelo 
grosseiro incluindo todas as estruturas 
delgadas, 
2. Remova todas as linhas exceto as do rizer a ser 
analisado, 
3. Refine o modelo (fazendo vários modelos locais 
detalhados), 
4. Re-execute a série temporal da análise 
acoplada para cada modelo local para executar 
o pós-processamento. 
 
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DeepC : Verificação de Risers 
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 Baseada em análise sem ou com 
acoplamento 
 Verificação da capacidade de acordo 
com 
- DNV OS F201 
- Tensões de Von Mises (API RP) 
- ISO 13628-7 
 Tensões axiais e momentos fletores 
escalados por fatores de acordo com 
- LRFD ou WSD 
- ULS, SLS, ALS 
Presenter
Presentation Notes
Para águas profundas, a análise dos risers deve ser realizada usando a abordagem de análise acoplada. Neste caso, a funcionalidade completa do DeepC é usada para calcular os deslocamentos e tensões utilizadas em uma verificação de normas ou análise de fadiga dos risers.
�Normalmente isso é feito em duas etapas; primeiro os movimentos do navio são calculados na análise juntamente com um modelo grosseiro dos risers. Em seguida, uma nova análise refinada desacoplada de risers é realizada, utilizando-se os movimentos calculados do navio calculado como entrada quando estiver executando as mesmas séries temporais.�
Todos a modelagem dos risers, realização da análise envolvendo Riflex e Simo e o pós-processamento de resultados é feita a partir da interface do DeepC. Além dos recursos já mencionados, é típico �realizar o pós-processamento estatístico dos resultados das séries temporais.
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DeepC : Análise de Fadiga (1) 
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 Análise de fadiga em linhas tubulares 
- Baseada em análise com ou sem 
acoplamento 
- Não linear no domínio do tempo 
- Ondas regulares e irregulares 
- Contagem de Rain-flow 
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DeepC : Análise de Fadiga (2) 
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 Representação gráfica da vida de 
fadiga 
 Representação tabular dos dados 
estatísticos de fadiga 
 Discretização da dispersão 
- Cada bloco corresponde a uma seleção 
de células 
- Uma análise no domínio do tempo para 
cada bloco. 
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DeepC : Resultados 
 Plotagens XY para apresentação de séries temporais, 
resposta, espectro, envelopes, etc., com exportação 
para o MS Excel. 
 Apresentação gráfica e relatório estatístico da vida útil 
por fadiga. 
 Animação de movimentos típicos e forças na 
ancoragem e risers. 
 Pós-processamento interno de respostas de 
séries temporais (forças e deslocamentos) : 
- Filtros passa-alta/passa-baixa 
- Espectro de resposta 
- Envelopes 
- Cálculo de parâmetros estatísticos chave 
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Exemplo 1 : Análise Acoplada de FPSO em Turret 
 Experiência / exemplos 
 Efeitos típicos do acoplamento 
 Efeitos do sistema 
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Norne 
Modelo no DeepC 
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A Importância dos Efeitos do Acoplamento 
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Deslocamento médio/dinâmico do 
FPSO como função da profundidade 
Amortecimento do avanço 
como função da profundidade 
Dynamic 
Mean (static) 
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Experiência da FPSO com Análise Acoplada 
 Efeitos significativos de acoplamento 
identificados 
- Carga da correnteza nas estruturas delgadas (até 
40% do total). 
- Amortecimento de avanço em baixa frequência de 
20-30% do crítico. 
- Resposta na frequência de ondas não influenciada 
pelos efeitos de acoplamento. 
 
 Efeitos do acoplamento fortemente 
dependentes do sistema 
- Número de risers e linhas de ancoragem (mais 
amortecimento e forças de inércia). 
- Profundidade. 
 
 Efeitos de acoplamento dependentes da 
excitação 
- Ondas e correnteza. 
- Precisa ser estimado para a condição ambiente real. 
 Experiências com a análise acoplada 
- Performance numérica estável. 
- Pode ser aplicado um modelo simplificado das 
estruturas delgadas. 
- Tempo de computação = tempo real. 
- Aplicável nas análises do projeto. 
- A modelagem é rápida para usuários 
experientes. 
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 A análise acoplada contribui 
significativamente para o aumento 
da confiabilidade da análise dos 
movimentos da FPSO 
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Exemplo 2 : Análise Acoplada de SPAR45 
 Experiência / exemplos 
 Efeitos típicos do acoplamento 
 Efeitos do sistema 
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Tipos de SPAR 
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convencional truss 
cell 
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Respostas Importantes da Análise Acoplada de SPAR 
 Avanço/deriva, afundamento e balanço/caturro na frequência de onda 
 Avanço/deriva, afundamento e balanço/caturro em baixa frequência 
 Tensões das linhas de ancoragem 
 Resposta dos risers 
 Movimentos verticais em sistemas de risers suportados por bóias 
(air-can) 
 Golpe no tensionador para sistemas de risers verticais suportados 
 pela SPAR 
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Características dos Movimentos WF-LF da SPAR 
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O centro de rotação em LF fica no fairlead 
Centro de rotação em WF 
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Movimento de Avanço – Acoplado/Desacoplado (1) 
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Movimentos na quillha do SPAR 
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Movimento de Avanço – Acoplado/Desacoplado (2) 
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Movimentos na linha d`água do SPAR 
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Efeitos do Acoplamento Casco/Estruturas Delgadas 
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Hoover/Diana 
(1460m) sobre o 
centro de Houston 
Efeitos de acoplamento ; o tamanho influencia ! 
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DeepC : Análise Acoplada de SPAR Clássica 
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DeepC : Análise Acoplada de SPAR Truss 
 
 
 
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Risers tensionados 
pelo topo 
(15) 
Linhas de ancoragem 
(16) 
Risers SCR 
(2) 
Casco do SPAR 
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Esperiência na Análise Acoplada de SPAR 
 Efeitos gerais do acoplamento 
- Padrão complexo do movimento WF/LF 
- Dificuldade na calibração de modelos de análise 
sem acoplamento 
- Efeitos significativos de acoplamento 
identificados 
- Sensível à profundidade e condições ambientais 
- Efeitos de acoplamento identificados no 
movimento de afundamento em WF (em 
particular em sistemas SSVR). Caso contrário 
sem efeitos de acoplamento em WF 
- Redução no desvio padrão em LF 
 
 
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A análise acoplada é essencial para a 
análise de SPAR em águas profundas 
Avanço – WL 10-20 % 
Avanço – Quilha 10-35 % 
Caturri 15-30 % 
 Efeitos de Acoplamento no Afundamento 
- Análise acoplada essencial, particularmente para 
SSVR 
- Desvio padrão reduzido por um fator de 2 
quando comparado a análise sem acoplamento 
- Modelagem do atrito/deslizamento do contato 
casco/riser é essencial 
- Contribuição significativa de amortecimento pelo 
sistema de ancoragem, em particular para 
sistemas convencionais amarra/cabo 
 
 Experiências com a análise acoplada 
- Performance numérica estável. 
- Pode ser aplicado um modelo simplificado das 
estruturas delgadas. 
- Tempo de computação = tempo real. 
- Aplicável nas análises do projeto. 
- A modelagem é complexa mas rápida para 
usuários experientes. 
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DNV Offshore Codes : Hierarquia 
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Especificações de Serviço 
Padrões Offshore 
Práticas Recomendadas 
Projeto 
Construção 
Operação 
Normas internacionalmente aceitas 
OSS-302 Offshore Riser Systems 
OS-F201 Dynamic Risers (steel) 
RP (titan, composite, 
flexibles) 
Presenter
Presentation Notes
OSS : Offshore Service Specification
OS : Offshore Standard
RP : Recomended Practices
A separação das descrições de serviços com base técnica permite:�- Demarcação clara dos serviços oferecidos pela DNV e o embasamento tecnológico�- Maior utilização dos códigos reconhecidos pela indústria reconhecido como base para os serviços DNV�- Foco no conteúdo e apresentação dos serviços DNV�- Concentração no desenvolvimento de normas técnicas�	onde os clientes relatam uma necessidade e / ou�	onde DNV possuir conhecimentos únicos de novas tecnologias.�- Maior aplicação do know-how técnico da DNV em aplicações fora da classe�
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DNV-OS-F201 Dynamic Risers 
Critérios de Projeto 
AÇO 
Filosofia de Projeto 
Cargas 
Análises 
Práticas Recomendadas 
DNV-RP-F204 Riser Fatigue, 
DNV-RP-C204 Coupled Analyses 
... 
DeepC – Análise Acoplada 
DeepC.Riser – Análise de Risers 
Suporte às Normas e Práticas Recomendadas de Risers 
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DeepC 
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O DeepC completo consiste de : 
DeepC Concept Manager Modelagem / entrada de dados 
Controle da análise 
Pós-processamento especial para cálculo dos 
envelopes de espectro e estatísticas chave 
dos resultados das séries temporais 
DeepC Post-processing 
Engine 
Solver integrado de elementos finitos (vigas 
e pórticos) para análise acoplada de 
riser/ancoragem 
DeepC Analysis Engine 
RIFLEX 
Interface integrada entre o corpo flutuante e 
os solvers FE para análise acoplada 
DeepC Analysis Engine 
SIMO 
Fatigue (FLS) 
ULS code checks 
Avaliação de avaria por fadiga das linhas de 
ancoragem e risers 
Verificação ULS pelas regras DNV-FS-201 
LRFD, WSD, Von Mises (API) 
Extensões 
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 Subconjunto do DeepC : 
- Interface com usuário customizada. 
- Modelagem de uma ou várias linhas. 
 Movimento da embarcação independente da 
linha : 
- Funções de transferência lidas de arquivo (RAO 
do Wadam ou séries temporais lidas de análise 
acoplada existente). 
 Análise no domínio do tempo : 
- Somente Riflex (Simo não é utilizado). 
 Ondas regulares : 
- Em adição à ondas irregulares. 
 Velocidade computacional : 
- Análise de fadiga. 
- VIV (vortex induced vibrations) extensão Vivana do Riflex. 
- Cenários. 
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DeepC.Riser 
Presenter
Presentation Notes
A metodologia utilizada pelo DeepC.Riser pressupõe que o deslocamento representativo (estático e de baixa frequência) e freqüências de ondas de plataforma sejam calculados em programas separados (normalmente Mimosa e HydroD). Estes resultados são tratados como entrada para os risers em uma análise desacoplada.�
A solução no domínio do tempo é calculada pelo Riflex, garantindo um cálculo robusto e muito rápido. Para a análise de fadiga, quando múltiplas análises são necessáris, o Riflex prova sua eficiência como o solver mais rápido do mercado. A análise da catenária de risers de aço pode agora ser feito por meio da investigação da forma, tensões, resultados de verificação pelas normas ou a vida de fadiga.�
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O DeepC.Riser é um pacote consistindo de : 
DeepC.Riser GUI Modelagem / entrada de dados Controle da análise 
Pós-processamento especial para cálculo dos 
envelopes de espectro e estatísticas chave 
dos resultados das séries temporais 
DeepC Post-processing 
Engine 
Avaliação de avaria por fadiga das linhas de 
ancoragem e risers Fatigue (FLS) 
Extensões 
DeepC.Riser 
Solver integrado de elementos finitos (vigas 
e pórticos) para análise de riser simples 
DeepC Analysis Engine 
RIFLEX 
Verificação ULS pelas regras DNV-FS-201 
LRFD, WSD, Von Mises (API) ULS code checks 
© Det Norske Veritas Ltda. Todos os direitos reservados. Slide 59 
59 
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DeepC : Sumário 
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 Eficiência computacional 
 Performance numérica (estabilidade e robustez com relação ao sistema de modela-gem) 
 Flexibilidade de modelagem, fácil acesso à modificações no sistema 
 Pós-processamento eficiente (ULS/FLS) 
 Recurso de verificação por normas (LRFD) 
 A análise com acoplamento é essencial em águas profundas 
 Extensivamente validado 
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“As the oil and gas fields get deeper, the installations of deepwater 
platforms become more challenging. The coupling effects 
between a floater and it’s moorings become more pronounced 
and more important. Sesam is anexcellent tool for analysing 
the interaction between hull, moorings and risers.” 
Andy Kyriakides, Project Manager, Modec International LLC. 
 
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Alguns Usuários DeepC 
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 João Henrique Volpini Mattos 
Engenheiro Naval 
DNV Software - Maritime & Offshore Solutions 
Regional Sales Manager – South America 
  joao.volpini@dnv.com 
  +55 21 3722 7337 
 +55 21 8132 8927 
Salvaguardando a vida, a propriedade e o meio ambiente 
Dúvidas 
www.dnv.com.br