Actualmente existen diversas formas y
fuentes proveedoras de energía, y el petróleo es la
más importante. Este energético porporciona el mayor
porcentaje de energía que se consume en el mundo y se utiliza
como materia prima para fabricar una gran variedad de productos de
consumo cotidiano. Históricamente el crecimiento
económico de los países industrializados depende
directamente del abastecimiento de petróleo que tengan. Por esta
razón, los principales países productores de
petróleo se han dado a la tarea de realizar la
exploración y explotación de petróleo en aguas
profundas. Esto representa una gran oportunidad para nuestro
país, debido al potencial de petróleo que podría
existir en aguas profundas del Golfo de México. Llevar a cabo el
proceso de exploración y explotación de petróleo
en aguas profundas no es sencillo, ya que se enfrentan retos y
dificultades diferentes a los que se presentan al trabajar en aguas
someras. Uno de los problemas más importantes, es que las
estructuras que se utilizan para la extracción del
petróleo sean capaces de resistir la interacción de las
corrientes marinas. En esta investigación se presenta el
diseño y desarrollo de un simulador que ayuda a realizar un
análisis de las vibraciones que se presentan en los riser,
provocadas por la fuerza de las corrientes marinas. Este simulador
permite construir un modelo representativo del sistema para conocer o
predecir el comportamiento dinámico de las estructuras en
diversas situaciones a partir de bases teóricas. Los resultados
obtenidos nos ayudan a conocer los puntos críticos de la
estructura y permiten tomar desiciones al momento de su
construcción para hacerlas más flexibles y resistentes.
El desarrollo del simulador esta basado en un modelo matemático
de cadenas de vibración. Además, cuenta con un modelo
estocástico de corrientes basado en el método Monte Carlo
que nos permite analizar situaciones complejas y que son
difíciles de reproducir físicamente. El sistema se
compone de dos subsistemas: el subsistema de cómputo de datos
que se encarga de utilizar los modelos desarrollados para obtener los
resultados del comportamiento del sistema. Por su parte, el subsistema
de visualización utiliza los datos obtenidos para generar la
simulación gráfica que nos permita interpretar más
facilmente los resultados. Finalmente el simulador fue sometido a
diversas pruebas variando las condiciones iniciales del sistema. De
esta manera, se verificó que tiene una presición adecuada
y se garantiza que los resultados estan apegados al modelo
matemático.
Nowadays there are various sources
and forms of energy suppliers, and oil is the most important one. Oil
provides the highest percentage of energy consumed in the world and is
used as a raw material to manufacture a wide variety of daily consumed
pruducts. Historically the economical growth of industrialized
countries depends directly on its oil supply. For this reason, the
major oil producers countries have been dealing with the task of
performing the exploration and exploitation of oil in deepwater. This
represents a great opportunity for our country, based on the posibility
of oil existence in deepwater of Gulf of Mexico. The process of
exploration and exploitation of oil in deepwater is not simple, mostly
because different conditions founded in contrast to the usual one when
working in shallow water. One of the most important problems is, the
characteristics of resistance related to the structures used for oil
extraction against the interaction of ocean currents. This research
introduces the desing and development of a simulator that helps to
analyze the vibrations in the riser, caused by the forces of ocean
current. This simulator allows the construction of a representative
model of the system in order to know or predic the dynamic behavior of
the structures in diverse situations from theoretical bases. The
results help us to know the critical points of the structure allowing
us to take decisions at their construction time to make them more
flexible and resistant. The development of the simulator is based on a
mathematical model of strings vibration. Moreover, it has a stochastic
model of currents based on the Monte Calo method, whole allowing us to
analyze complex situations which are difficult to reproduce physically.
The system consist of two subsystems: The computing subsystem which is
responsible for the use of the models developed to get the system
behavior results. Moreover, The display subsystem uses the data to
generate graphical simulation allowing us more easily interpret the
results. Finally, the simulator was subject to several test varying the
initial conditions of the system. Thus, we verified an adequate
precision of the simulator ensuring that the results are related to the
mathematical model.