Desenvolvimento de um Gêmeo Digital para previsão de falhas estruturais em casco de FPSO.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Neves, Kennedy Leandro de Souza
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cascos; Digital twin; Falha; FPSO; Gêmeo digital; Hull Finite elements; Life extension; Método ods elementos finitos
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-03012024-112559/

O propósito deste trabalho é desenvolver um Gêmeo Digital para previsão de falhas estruturais em casco de unidade flutuante de produção, armazenamento e transferência (FPSO - Floating, Production, Storage and Offloading) baseado em uma metodologia adaptativa. Esta metodologia, realiza múltiplas análises numéricas atualizando um modelo global de casco de FPSO em elementos finitos com base em sistemas acoplados (dados de sensores, análises numéricas, inspeções). O Gêmeo Digital adapta os dados de entrada para representar várias fases do ciclo de vida do ativo. Por meio de um sistema de apoio à decisão (DSS - Decision Support System), a avaliação de risco da estrutura é realizada com a finalidade da extensão da vida do FPSO na exploração no campo de petróleo. Algoritmos foram elaborados para atualizar os modelos, submeter as análises numéricas para execução e verificar os resultados gerados. Para simplificar a aplicação destes algoritmos e manipulação dos dados, foi criada uma Guia de Interface do Usuário. O primeiro estudo de caso utilizou dados de atualização dos níveis dos tanques e dados de onda irregular por uma série temporal para aplicação de carga hidrodinâmica no modelo em elementos finitos do casco do FPSO, reproduzindo um cenário de fase de operação. Foram identificados alguns membros estruturais atingindo níveis de alerta e sendo reportados pelo Gêmeo Digital. O segundo estudo de caso utilizou dados de atualização para níveis dos tanques, dados de onda regular e modelos de evolução da corrosão para chapas e vigas. Foram analisadas quatro hipóteses por um período de 30 ano com níveis de alerta sendo reportados pelo Gêmeo Digital. Neste caso, um dos membros estruturais foi selecionado para uma avaliação de risco mais complexa, considerando a variabilidade do material. Os resultados da probabilidade de falha foram consistentes com a evolução da corrosão prevista por cada uma das hipóteses.