O Sistema de Ancoragem é o conjunto de linhas que liga a plataforma à âncora no fundo do mar, garantindo posição da UF num intervalo admissível, já que todo o sistema é elástico, não sendo possível mantê-lo numa posição exata. Esse sistema é encarregado de restringir os movimentos do casco, assegurando a integridade estrutural do mesmo e dos risers. As ancoragens estão representadas na Figura 2.12 pelas linhas em branco.
As linhas podem ser de diferentes arranjos e configurações, que atendem a diversos tipos de plataforma, configuração dos risers, disposição de poços e requisitos de carregamento e obstáculos. Por causa do atrito com o fundo, geralmente utiliza-se diferentes materiais ao longo da linha.
2.3.1 Arranjo Geométrico do Sistema
Dependendo do tipo de plataforma, da configuração do sistema de risers, da localização dos poços, da intensidade, direção e sentido carregamentos ambientais, entre outros aspectos, é possível projetar o sistema de ancoragem de forma que os requisitos desses aspectos sejam atendidos.
Sistema Único de Ancoragem (Single Point Mooring)
No sistema único de ancoragem, ou ancoragem de ponto único, as linhas conectam um só ponto da plataforma ao fundo. Para isso, é necessário usar um sistema como o de Turrets, que é o dispositivo onde ficam presas as linhas, para permitir movimento de rotação do casco, podendo ser externo ou interno.
Figura 2.15- UF com Sistema Único de Ancoragem [21]
Esse tipo de arranjo, ilustrado na Figura 2.15, permite que o casco se alinhe na direção resultante dos carregamentos ambientais incidentes, o que minimiza os esforços atuantes no mesmo e no topo das linhas. É, porém um sistema bastante complexo, que culmina em maiores custo e tempo de fabricação. Usualmente éutilizado em plataformas do tipo FPSO, e o sistema de risers pode ter distribuição radial, porém tem entrada limitada.
Sistema de Ancoragem Distribuído (Spread Mooring System)
Quando a plataforma é ancorada a partir de diferentes pontos da mesma, diz-se que o sistema de ancoragem é distribuído, como representado na Figura 2.16. As linhas podem ser instaladas por todo o casco e são projetadas de forma que elas estejam parcialmente alinhadas com os carregamentos, já que a rotação da plataforma é limitada nesse caso.
Esse tipo de sistema de ancoragem possibilita um arranjo dos poços mais espalhado, tendo uma limitação de entrada para os risers um pouco mais folgada. Não é uma boa opção, porém, no caso de um arranjo radial de poços, pois as operações de offloading demandam que os risers cheguem todos num mesmo lado da plataforma. Tem, contudo, um custo menor e técnicas de instalação menos complexas e mais difundidas.
Figura 2.16- UEP com Sistema de Ancoragens Distribuído [21]
2.3.2 Configuração Geométrica das Linhas
Catenária ou Convencional
A configuração geométrica convencional é aquela na qual as linhas seguem equação da catenária simples, como na Figura 2.17. Ela se baseia na força de restauração (a resultante das forças horizontais da linha no casco) para manter os passeios da plataforma nos limites desejados. Dessa forma, transmite apenas esforços horizontais linha-solo, sendo necessário para se garantir isso que se tenha ainda uma boa parte da linha apoiada no fundo. A projeção horizontal das linhas do sistema, do ponto de ligação com a UF até o ponto da âncora (o raio de ancoragem) é geralmente grande, o que pode gerar problemas de interferência com outras linhas, o ambiente, outras unidades e/ou componentes submarinos da UEP.
Taut Leg
Nesse tipo de configuração, as ancoragens são mais como linhas retas, de menor peso, e com ângulo entre a plataforma e a linhas (ângulo de topo) de aproximadamente 45º, como ilustrado na Figura 2.18. Dessa forma, um sistema assim possui menor raio de ancoragem para uma mesma profundidade, se comparado com o arranjo convencional, sendo, portanto, utilizado para maiores LDAs. Além disso, a utilização de linhas em Taut Leg resulta num sistema mais rígido ou menos complacente, e consequentemente em menores offsets. Para isso, é necessária uma fundação que suporte esforços verticais linha-solo.
Figura 2.18- Linhas de Ancoragem em configuração Taut Leg [22]
2.3.3 Materiais
Para garantir a funcionalidade das linhas de ancoragem em toda a sua extensão, são utilizados diferentes materiais ao longo da mesma. São descritos a seguir os mais usuais.
Amarras
As amarras são compostas por elos de barra de aço com seção circular, como mostrados na Figura 2.19. Essas barras podem ter diferentes diâmetros e diferentes graus de resistências, pelos quais são classificados. As amarras são mais utilizadas em trechos de interface das linhas com o casco, onde as forças de tração são elevadas, ou com o leito marinho, onde podem ocorrer problemas de abrasão, ambos os usos justificados pela
maior resistência desse tipo de material a esses problemas. As amarras são, porém, mais pesadas que outros tipos de materiais, o que não possibilita seu uso em toda a linha.
Figura 2.19- Amarras de aço [23]
Cabos de aço
Esse material consiste em fios de aço enrolados e agrupados em “pernas”, como ilustrado na Figura 2.20, que podem ser dispostas de diferentes maneiras para formar o cabo. Dessa forma, diferentes cabos podem possuir diferentes número de pernas e número de fios por perna. Possuem maior elasticidade e são mais baratos do que as amarras, sendo geralmente utilizados nos trechos intermediários das linhas.
Figura 2.20- Cabos de aço [23]
Materiais Sintéticos
As linhas de ancoragem de materiais sintéticos consistem em um trançado de fios que formam cordas agrupadas, como mostrado na Figura 2.21. O uso desses materiais concede menor peso às linhas, sendo mais leves e flexíveis, porém ainda resistentes à
baixa resistência à abrasão, requerendo algum tipo de revestimento externo. As mais comuns são de poliéster, mas podem ser ainda de poliamida, aramida ou HMPE, todos podendo ter diferentes diâmetros.
Figura 2.21- Linhas de Poliéster [23]