Análises de Sensibilidade

As análises de sensibilidade são realizadas com o caso de carregamento que causa o maior dano ao longo do CP de cada configuração de arraste (superfície e profundo). Sua finalidade é obter a influência na vida à fadiga do CP em função da mudança de uma variável da configuração de arraste.

São estudadas 4 análises de sensibilidade em ambas as configurações de arraste:

• Influência dos movimentos dos rebocadores na fadiga do CP;

• Variação da altura da onda;

• Variação do coeficiente hidrodinâmico de arraste do BHR;

• Influência da corrente marinha na análise de fadiga durante o reboque. Os casos de carregamento que causam os maiores danos no CP são:

Tabela VII.7: Casos de Carregamento para Análises Paramétricas:

Configuração Velocidade Arraste (V) Dir. Incidência (θ) Identificação Dados da Onda Dados da Corrente Marinha Altura (Hw) Período (Tw) Intensidade A2 (Superfície) 3,0 nós 0° A2_5 (0°) 0,5 m 10 s 0,5 m/s C1 (Profundo) 3,0 nós 120° C1_1 (120°) 4,0 m 6 s 0,5 m/s

Todas as análises de sensibilidade desse capítulo verificam apenas a influência da variação do dano de flexão, que é o modo crítico de fadiga do CP durante a operação de arraste.

VII.3.1.

Influência dos movimentos dos Rebocadores na Fadiga do BHR

Para estimar a influência dos movimentos dos rebocadores na fadiga do BHR, são realizadas análises sem a função de transferência RAO dos rebocadores, ou seja, como se os rebocadores não tivessem resposta às excitações das ondas.

VII.3.1.1.

Influência dos movimentos dos Rebocadores – Arraste de

Superfície

Os movimentos dos rebocadores não causam influência significativa no dano ao CP na configuração de arraste de superfície. Ou seja, pode se considerar que, o dano no CP causado durante o arraste de superfície é causado pela influência das ondas incidindo diretamente na estrutura.

É importante considerar que a onda no arraste de superfície, dentro da janela operacional, possui altura pequena (Hw = 0,5m), o que causa pouca amplitude de resposta dos rebocadores.

Figura VII.20: Sensibilidade da influência do movimento dos rebocadores no dano causado pela fadiga de flexão do CP – Arraste de superfície

VII.3.1.2.

Influência dos movimentos dos Rebocadores – Arraste

Profundo

Na configuração de arraste profundo, que o BHR é rebocado a profundidades acima de 115m da superfície do mar, os movimentos dos rebocadores são os principais agentes geradores de esforços cíclicos em sua estrutura. O gráfico da Figura VII.21 comprova essa afirmativa quando compara a análise de fadiga ao longo do CP contemplando os movimentos de resposta às ondas dos rebocadores com o mesmo caso de carregamento, mas sem o RAO dos rebocadores.

Figura VII.21: Sensibilidade da influência do movimento dos rebocadores no dano causado pela fadiga de flexão do CP – Arraste Profundo.

Para efeito de projeto, pode-se considerar que, a fadiga no CP gerada durante a operação de arraste profundo é, integralmente, causada pelos movimentos dos rebocadores em resposta às ondas.

VII.3.2.

Variação da Altura da Onda

Para estimar a sensibilidade da altura da onda (Hw) incidente na fadiga do CP, é realizada análises variando o Hw.

VII.3.2.1.

Sensibilidade da Altura da Onda – Arraste de Superfície

Analisando o gráfico da Figura VII.22, é possível concluir que a fadiga do CP é “proporcional” a altura da onda, na medida em que o dano responde aproximadamente à variação de Hw. Ou seja, a forma da curva do dano ao longo do CP muda muito pouco com a variação da Hw, praticamente apenas se desloca no eixo vertical (eixo de dano).

VII.3.2.2.

Sensibilidade da Altura da Onda – Arraste Profundo

Analisando o gráfico da Figura VII.23, conclui-se que a fadiga do CP, durante o arraste profundo, é sensível à altura da onda.

A variação na altura da onda de 1,0m a 2,0m não causou uma mudança agressiva na forma da curva de dano ao longo do BHR, mas, em Hw = 4,0m a curva se comportou bem diferente. A região central do CP apresenta danos significativos na estrutura, o que não ocorria em alturas menores de onda.

Figura VII.23: Sensibilidade da altura da onda na fadiga de flexão do CP – Arraste Profundo

VII.3.3.

Variação Coeficiente Hidrodinâmico de Arraste do BHR

Para as análises de sensibilidade, apenas o coeficiente hidrodinâmico de arraste do BHR é variado. O valor da variação de cada coeficiente está apresentado na tabela a seguir:

Tabela VII.8: Variação do coeficiente de arraste na análise de sensibilidade: Linha Cd Normal Tangencial BHR Original 1,2 0,03 BHR Sensibilidade 0,7 0,0175

Ou seja, o coeficiente de arrasto transversal (Cd) passa de 1,2 para 0,7 e o coeficiente de arraste tangencial (Cdt) passa de 0,03 para 0,0175.

VII.3.3.1.

Variação do Coeficiente de Arraste do BHR – Arraste de

Superfície

O dano no CP durante a configuração de arraste de superfície é sensível à redução do coeficiente de arraste. Esse fenômeno ocorre devido à maior dissipação de energia em função da resistência friccional causada por altos coeficientes de arrasto, o que reduz a amplitude de movimentos e a variação de tensão de flexão. Ou seja, coeficientes de arrasto elevado tendem a reduzir o dano à flexão, mas também demandam mais potência de bollard pull do rebocador principal, pois aumentam a tração horizontal demandada no reboque.

Figura VII.24: Sensibilidade coeficiente hidrodinâmico de arraste do BHR na fadiga de flexão do CP – Arraste Superfície

VII.3.3.2.

Variação do Coeficiente de Arraste do BHR – Arraste de

Profundo

O dano no CP durante a configuração de arraste profundo é sensível à variação do coeficiente de arraste. No início do BHR, próximo ao TA, coeficientes de arraste menor resulta em dano mais elevado no CP, porém, o inverso ocorre no final do CP, próximo a conexão com o BA, que o dano é reduzido significativamente com a redução do Cd.

Com isso, a conclusão de que a redução da tração horizontal no BHR aumenta a variação de tensão no CP (aumenta o dano à fadiga) é confirmada. Lembrando que coeficiente de arraste alto aumenta a tração horizontal no inicio do BHR e reduz a tração horizontal no fim do BHR.

Esse fenômeno ocorre devido à maior dissipação de energia em função da resistência friccional causada por altos coeficientes de arrasto, o que reduz a amplitude de movimentos e a variação de tensão de flexão no início do CP. No fim do CP, a diminuição da fadiga quando o valor do Cd é reduzido é resultado de maior tração nessa região, pois, quanto menor o Cd, maior é sua tração

horizontal no fim da linha (próximo ao BA) e menor no inicio (próximo ao TA). Ou seja, é confirmado que, quanto menor o valor de tração horizontal no fim da linha, maior a dano à flexão na estrutura durante o reboque nessa região.

Figura VII.25: Sensibilidade Coeficiente Hidrodinâmico de Arraste do BHR na Fadiga de Flexão do CP – Arraste Profundo

VII.3.4.

Influência da Corrente Marinha na Análise de Fadiga Durante o

Reboque

Para estimar a influência da corrente marinha na análise de fadiga do CP, é realizada simulações dos casos que causam maior dano na estrutura sem a corrente marinha.

VII.3.4.1.

Influência da Corrente Marinha – Arraste de Superfície

A corrente marinha não possui influência significativa na configuração de arraste de superfície, como pode ser observado no gráfico da Figura VII.26.

Figura VII.26: Influência da corrente marinha no dano à flexão – Arraste de Superfície

VII.3.4.2.

Influência da Corrente Marinha – Arraste Profundo

A configuração de arraste profundo é sensível à corrente marinha especialmente no fim da linha do BHR, próximo à conexão com o BA. A Corrente marinha reduz a variação de tensão de flexão no início e na região central do BHR, pois ajuda a amortecer a amplitude de movimentos. No fim da linha, a corrente marinha aumenta o dano no CP, fenômeno que ocorre, possivelmente, devido à redução de tração na região causada pela força da corrente marinha incidindo a 120° à direção de arraste.