Sistema Offshore - Umbilicais

Umbilicais submarinos

        Um umbilical submarino consiste em uma combinação de cabos elétricos, cabos de fibra ótica, tubos de aço e mangueiras termoplásticas, tendo seus componentes montados em uma seção transversal circular, revestida por camadas de materiais isolantes e resistentes a esforços. Os componentes de um umbilical são projetados e fabricados para atender às devidas exigências técnicas e funcionais. O umbilical passa por vários testes de verificação para comprovar sua aplicabilidade em um projeto. Entre as diversas funções de um umbilical, vale destacar: fornecimento da interface para controle de poços de produção, manifolds submarinos e/ou válvulas de isolamento, injeção de água, injeção química e fornecimento de potência elétrica.

        Os cabos elétricos de um umbilical podem ser divididos em cabos de potência e cabos de comunicação, sendo comum o emprego das duas funções em apenas um cabo elétrico, conhecido como umbilical de potência e controle. Os cabos de potência transportam energia elétrica proveniente da plataforma para equipamentos submarinos como bombas elétricas, válvulas de controle pilotadas, árvores de natal molhadas, manifolds, entre outros. Os cabos de controle, conhecidos também como cabos de sinal, fornecem o monitoramento remoto de equipamentos submarinos de produção como válvulas, árvores de natal molhadas, cabeça de poço, parâmetros de operação, entre outros.        Os cabos de fibra ótica executam operações contínuas, podendo ser classificadas em monomodo ou multímodo, de acordo com o projeto em questão. Os cabos de fibra ótica são identificados por cores específicas e são protegidos do contato com a água e o hidrogênio por conta da presença de um invólucro para esses cabos.

        Os tubos de aço e as mangueiras termoplásticas presentes em um umbilical são capazes de executar tarefas contínuas quando imerso em ambiente marítimo e atendem à exigências e normas no que diz respeito à sua construção e operação, pois estes tubos podem carregar substâncias químicas específicas, e para isso, devem estar livres de contaminações.

        O umbilical deve ser projetado sob a perspectiva de parâmetros como o intervalo de temperatura a qual o umbilical estará exposto, a sua carga máxima de trabalho, sua carga mínima de ruptura, raio mínimo de curvatura e a vida útil de serviço dinâmico. O umbilical é projetado para ser suficientemente estável, quando colocado sobre o fundo oceânico, para as condições e os valores de corrente do fundo do mar, e seu comportamento no leito marinho pode ser descrito por coeficientes de atrito nas direções lateral e axial. Ao se projetar um cabo umbilical, deve se levar em conta a localização de seus componentes na área da seção transversal, pois esta última deve acomodar tubos de aço para transporte hidráulico, cabos elétricos, cabos de fibra ótica, hastes ou fios de aço para reforço estrutural, camadas poliméricas para isolamento e proteção, além de um possível enchimento polimérico para preencher os espaços entre os componentes, mantendo-os fixos.

        Durante a concepção de um umbilical submarino, são executados testes de verificação: teste de tração, teste de rigidez à flexão, teste de esmagamento, teste de fadiga e por último, a inspeção visual. O teste de tração consiste em se submeter uma seção representativa do umbilical a um programa de carga de tração de duas fases. No teste de rigidez à flexão uma extensão representativa do umbilical completo é submetida a um programa de cargas flexoras. Já no teste de esmagamento, a extensão representativa do umbilical é submetida a um carregamento lateral, a fim de se determinar sua resistência à deformação. Em um teste de fadiga, a seção representativa do umbilical sofre repetidas flexões, simulando o que ocorre na fabricação, transporte, transferência e operação do umbilical completo.

        As extremidades do umbilical podem ser conectadas a uma unidade de controle ou a uma caixa de junção. A unidade de superfície onde se conecta uma extremidade do umbilical é chamada de TUTA, esta última fornece um ponto de terminação para tubos, fios e fibras óticas, com conexões de encaixe tubo a tubo. No carregamento e transporte de um umbilical, utiliza-se um restritor de curvatura para prevenir uma sobrecarga quando o umbilical estiver exposto a um grande vão livre, comumente usado próximo a terminação submarina do umbilical (SUTA).

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