Estudio analítico sobre la ocurrencia de resonancia paramétrica en una plataforma TLWP cercana a una plataforma FPSO en ondas regulares

Abstract

El presente trabajo de investigación es el estudio realizado a partir del fenómeno observado en los ensayos de modelo reducido de una plataforma TLWP acoplada a un FPSO. Estos experimentos revelaron, para un rango de periodos y olas de través, inesperados incrementos en el movimiento oscilatorio de yaw de la TLWP. Este comportamiento dinámico inestable resulta de excitaciones internas del sistema TLWP-FPSO inducidas por movimientos en sway, así caracterizando la ocurrencia de la resonancia paramétrica en yaw. En el Capítulo 1 son presentados los aspectos generales del caso estudiado y la justificación para su tratamiento, así como los antecedentes y estado del arte del problema. La hipótesis principal, objetivos, alcances y limitaciones también son presentados. Siguiendo con el Capítulo 2, se presenta el fundamento teórico seguido para obtener los resultados y objetivos. A continuación, en el Capítulo 3 se presenta la formulación matemática de las ecuaciones de movimiento que rigen el sistema de dos cuerpos participan en olas regulares. El sistema es un modelo no lineal de 12 grados de libertad. Se consideran términos no lineales en el amortiguamiento y en la restauración en surge, sway e yaw de la TLWP para obtener una aproximación analítica que permita identificar los factores que influyen principalmente en la resonancia paramétrica de yaw. Posteriormente, los términos de restauración estudiados con mayor atención son los que corresponden a los tendones, amarres oblicuos y amarres de conexión. Estas expresiones son expandidas en términos de serie de Taylor multivariables, tomadas con respecto a la posición de equilibrio inicial para cada tipo de amarre y por último sumadas. Las expansiones se definen con términos hasta el tercer orden de la expansión. Puesto que los movimientos de interés son el surge, sway e yaw de la TLWP, se asume que el FPSO está fijo en la posición de equilibrio para la evaluación de las acciones de la conexión. El análisis de estabilidad de los modos horizontales de la TLWP se hace por medio de la ecuación variacional lineal utilizando el método de perturbaciones. Por último, se hace uso del método presentado por Hsu (1963), para el cálculo de los límites de estabilidad para sistemas con múltiples grados de libertad. Todos estos estudios analíticos corresponden al Capítulo 4. Las conclusiones y recomendaciones son presentadas en el Capítulo 5. Se enlistan los principales alcances del estudio y las recomendaciones para explorar las limitaciones en trabajos futuros.