Unidades de medição inercial aplicadas à investigação de vibrações induzidas por vórtices.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Gontarski, Aline Leal de Lima
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Displacement monitoring; Inertial Measurement Units (IMUs); Monitoramento de deslocamentos; Processamento de sinais; Risers; Signal processing; Unidades de Medição Inercial (IMUs); Vibrações Induzidas por Vórtices (VIV); Vortex-Induced Vibrations (VIV)
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-06032025-084722/

As estruturas offshore, como risers, umbilicais, captadores e linhas em vão livre desempenham um papel fundamental na exploração e produção de petróleo e gás em águas profundas. Essas estruturas esbeltas são essenciais para conectar unidades de produção flutuantes a poços submarinos, garantindo o transporte de fluidos e a estabilidade das operações. No entanto, elas estão constantemente sujeitas a forças ambientais adversas, como correntes oceânicas, ondas e movimentos de unidades flutuantes, que influenciam significativamente seu comportamento dinâmico e estrutural. Um dos fenômenos mais críticos que afetam essas estruturas é o das Vibrações Induzidas por Vórtices (VIV). Esse fenômeno ocorre quando o escoamento ao redor da estrutura gera desprendimentos alternados de vórtices, resultando em forças oscilatórias que induzem deslocamentos. As VIVs podem causar amplificação das respostas dinâmicas e promover o acoplamento modal, fenômeno particularmente comum em estruturas esbeltas. Esses efeitos impactam diretamente a integridade estrutural e a vida útil dessas estruturas oceânicas, tornando essencial o seu monitoramento e análise. Este trabalho busca desenvolver e validar uma metodologia para análise de dados adivindos de experimentos de VIV, utilizando uma instrumentação de baixo custo baseada no monitoramento de modelos de risers equipados com Unidades de Medição Inercial (IMUs). A proposta, denominada IMU Sensing for VIV, visa oferecer uma abordagem de baixo custo e alta confiabilidade para medir orientação inicial, rotações, deslocamentos, frequências e modos excitados em estruturas oceânicas esbeltas. A metodologia foi testada em condições controladas de laboratório e mostrou-se capaz de superar desafios técnicos, como ruídos, integração de aceleração, correção de rotações e identificação modal, fornecendo resultados comparáveis aos capturados por um sistema de rastreamento por imagem. Concluindo com um caso próximo à realidade, os resultados obtidos demonstram que a metodologia proposta é uma solução promissora para o monitoramento eficiente de estruturas oceânicas.