Evaluación Del Análisis Espectral Por Fatiga de Plataformas Marinas Tipo

7/23/2019 Evaluacin Del Anlisis Espectral Por Fatiga de Plataformas Marinas Tipo

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EVALUACIN DEL ANLISIS ESPECTRAL POR FATIGA DE PLATAFORMAS MARINAS TIPOJACKET

Mario Garca Tenorio, Dante Campos, Enrique Heras Rodrguez y Alejandro Zaldo Garca

Instituto Mexicano del Petrleo. Divisin de Plataformas Marinas

Eje Central Lzaro Crdenas 152. 07730 Mxico DF, Mxico

[email protected], [email protected],

[email protected] , [email protected].

RESUMEN

Se presenta la evaluacin de los anlisis por fatiga que se realizan actualmente y se hace nfasis en los aspectos

aleatorios que estn involucrados y de algunos modelos utilizados para representar tanto las condiciones

metocenicas y las cargas que originan como las respuestas estructurales. Este estudio permite establecer que se

deben seleccionar modelos especficos para cada sitio y proponer procedimientos y recomendaciones para el

tratamiento de la fatiga de este tipo de estructuras.

SUMMARY

This paper presents the assesment of the actual fatigue analysis and it makes emphasis on the aleatory aspects that

are involved and some worked models to represent the metoceanic conditions and the structural response. This

study establish that we most select specifics models for each site and propose proceedings and recommendations

for the treatment of fatigue problems in this type of structures.

INTRODUCCION

Diversos estudios realizados en los que se han empleado metodologas y modelos diferentes para representar el

mismo comportamiento estructural en fatiga, presentan resultados distintos entre ellos, que pueden alcanzar

diferencias mayores de diez veces entre uno y otro resultado. Es de esperarse, entonces, que la comparacin entre

estos resultados y las observaciones en campo sean tambin diferentes.

La comparacin dentro del dominio probabilista entre los valores analticos con los observados en campo

permitiran ajustar los modelos a las condiciones reales. Un estudio de la estructura en campo puede ser tratado

como una realizacin, de infinitas, de un proceso estocstico complejo que representa al fenmeno en total.

En este trabajo se presentan algunos mtodos de anlisis, estudios realizados por diferentes grupos o

investigadores, los modelos empleados en cada estudio y las apreciaciones ms notables que se han efectuado con

la finalidad de aportar un planteamiento para el anlisis de este tipo y que son validados con las observaciones en

campo.

TENDENCIAS SOBRE LA DISTRIBUCIN ESPACIAL DE DAOS

Las tendencias mostradas fueron extradas de los resultados del anlisis estructural por fatiga de 15 plataformas

marinas ubicadas en la Sonda de Campeche. Dichos anlisis fueron realizados por Brown and Root International,

Inc. (10 plataformas) y J. McDermott, Inc & CPI Ingeniera y Administracin de Proyectos, S.A. DE C.V. (5

plataformas).


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Brown and Root International, Inc.

La compaa Brown and Root International, Inc.(1996) realiz el. anlisis espectral por fatiga a diez plataformas

de acuerdo al API RP 2A,. El propsito de dichos anlisis fue determinar la vida remanente por fatiga de las

juntas crticas.

Las plataformas empleadas en el anlisis fueron las siguientes: Plataforma Compresin 1 (PC1), Plataforma

Produccin 1 (PPR1), Plataforma Enlace (PE1), Plataforma Perforacin (PPE1), Plataforma Produccin

Permanente 1 (PPR2), Plataforma Recuperador 1 (PRE1), Plataforma Perforacin 2 (PPE2), Plataforma

Perforacin 3 (PPE3), Plataforma Telecomunicaciones 1 (PTE1) y Plataforma Rebombeo 1 (PRB1)

Parmetros Utilizados.

Se realiz un anlisis dinmico espectral de fatiga; y usando una tcnica probabilstica se determinaron las

historias locales de esfuerzos.

Las condiciones ambientales de oleaje son descritas por diagramas de dispersin y la probabilidad de ocurrencia

de los estados de mar.

Los estados de mar en los diagramas de dispersin son caracterizados por una descripcin espectral.

Las funciones de transferencia de esfuerzos en la funcin de frecuencia y direccin de oleaje son generados a

travs de las respuestas dinmicas calculadas por el anlisis DAMS Dynamic.

Una vez que la funcin de transferencia local de esfuerzo es calculada, sta es aplicada al espectro de ola

asociado con cada estado de mar para obtener el espectro de concentracin de esfuerzos y las estadsticas de corto

plazo.

Usando estas estadsticas , el porcentaje de ocurrencia de los estados de mar y su duracin, y asumiendo una

apropiada funcin de probabilidad de distribucin del rango de esfuerzos, la contribucin anual de daos por

fatiga para cada estado de mar es evaluada usando la regla de Miner y la curva S-N apropiada.

El ao total por fatiga en un punto de esfuerzo es la acumulacin de todos los daos debido a los estados de mar

en todas las direcciones y sus probabilidades de ocurrencia.

Los pilotes fueron simulados como resortes lineales.

Se estimaron los periodos naturales de la estructura as mismo las formas modales.

La respuesta dinmica fue obtenida sometiendo a la estructura a olas regulares Airy usando el programa DAMS

Dynamic. En la determinacin de la respuesta dinmica, los 10 primeros modos de vibracin fueron incluidos y

una amortiguacin modal estructural del 2% fue considerada.

Las ecuaciones de movimiento fueron resueltas en el dominio del tiempo para 500 incrementos de tiempo hasta

que la condicin estable fue alcanzada.

Los esfuerzos concentrados fueron calculados en 8 puntos circunferenciales alrededor de cada conexin de la

junta.

La informacin ambiental de la ola y la probabilidad de ocurrencia de los estados de mar fueron tomados del

reporte de A.H. Glenn.

El espectro de ola usado fue el de Pierson-Mozkowitz.

Los factores de concentracin de esfuerzos (SCF-Stress Concetration Factors) utilizados se presentan en la tabla

1.


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Estas ecuaciones fueron seleccionadas despus de un estudio paramtrico. Un mnimo SCF de 1.0 fue usado en

todos los anlisis.

Las curvas S-N designadas por HSE T fueron usadas en todas las juntas. Estas consisten en dos curvas diferentes

para las juntas en el aire o debajo del agua. Estas curvas son adecuadas para juntas tubulares convencionales sin

control estricto de soldadura.

CPI & McDermott

En octubre de 1996 y en julio de 1999 las compaas Corporacin Profesional de Ingeniera y J. Ray Mc Dermott

Inc. Marine Engineering (CPI & Mc. Dermott 1996) realizaron anlisis espectrales de fatiga para ocho

plataformas de acuerdo al API RP 2A, 20 edicin. El propsito de dichos anlisis fue determinar la vida

remanente por fatiga de las juntas crticas.

Las plataformas analizadas fueron las siguientes: Plataforma Habitacional 1 (PHA1), Plataforma Produccin 3

(PPR3), Plataforma Perforacin 4 (PPE4), Plataforma Perforacin 5 (PPE5) y Plataforma - Enlace 2 (PE2)

El procedimiento de anlisis consisti en determinar la cantidad de dao por fatiga que ocurre en un ao. La

inversa de este dao es la vida por fatiga pronosticada.

Las cargas estticas y gravitacionales no fueron utilizadas en los anlisis debido a que no contribuyen

directamente en el dao de fatiga.

Parmetros Utilizados

Se realiz un anlisis esttico espectral de fatiga.

La informacin ambiental de la ola y la probabilidad de ocurrencia de los estados de mar fueron tomados del

reporte de A.H. Glenn.

El espectro de ola usado fue el de Pierson-Mozkowitz.

Factores de concentracin de esfuerzos (SCF) utilizados se presentan en la tabla 2.Las curvas S-N designadas por el API fueron usadas en todas las juntas. En este caso se considero la curva S-N

x.

Areas con Mayor Incidencia de Problemas por Fatiga en una Plataforma.

El objetivo de esta revisin, es establecer las zonas con mayor incidencia de juntas que pudieran presentar

problemas por fatiga en una plataforma marina fija tipo jacket, basndose en los anlisis realizados a estas 15

plataformas, cabe mencionar que estas empresas consideran diferentes parmetros de anlisis por lo que la

interpretacin de resultados se hace de manera separada.

Se realiz un estudio grfico comparativo de las plataformas analizadas por CPI & Mc Dermott, en el cual se

relaciona el tirante de agua y el nmero de juntas daadas por fatiga (las que reportan una V.F.< 40 aos), en las

figuras 2, 3 y 4, se observa que el mayor nmero de juntas daadas se localizan en el ltimo nivel de

arriostramiento horizontal inferior.

Con respecto a la figura 1 se presentan tambin en la planta inferior al NMM.

Los resultados de Brown & Root reportan que en el primer nivel de arriostramiento horizontal inferior al NMM,

es la zona que reporta mayor nmero de juntas daadas por fatiga; mientras que los resultados de CPI & Mc

Dermott reportan como zona de mayor incidencia, el ltimo nivel de arriostramiento horizontal.


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En este estudio observamos que las zonas con mayor incidencia de juntas daadas por fatiga, se localizan en los

niveles de arriostramiento horizontales antes mencionados; de acuerdo a resultados de los anlisis realizados a

estas 15 plataformas; cabe mencionar que las juntas que reportan dao en los anlisis, algunas no estn

consideradas en los programas de inspeccin como son las conexiones pierna elemento horizontal, es decir

nunca han sido inspeccionadas y otras en los manuales de inspeccin no reportan dao.

Puede observarse que existen diferencias en cuanto a la localizacin de las juntas con vida < 40 aos entre losanlisis de Brown & Root y Mc Dermott & CPI. Esto muestra la gran sensibilidad de los resultados por fatiga con

respecto a los modelos utilizados para el anlisis.

En la figura 5 se observa un marco longitudinal de la plataforma de Enlace (PE2), donde se visualizan los nodos

que reportan una vida por fatiga menor a la vida de la plataforma (19 aos), de acuerdo a los resultados de los

anlisis realizados por Mc Dermott & CPI; por otro lado en la figura 6 se observa el mismo marco, pero ahora

con resultados de los reportes de inspeccin.

En est ltimo no existen juntas que reportan vida por fatiga menor a los 19 aos, por lo que no hay similitud en

resultados.

METODOLOGA DEL ANLISISEl mtodo de anlisis por fatiga se esquematiza en la figura 7, y consiste en lo siguiente:

1.- A partir de la informacin meteorolgica y oceanogrfica de la sonda de Campeche, se obtienen los espectros

de oleaje y a partir de ellos, las caractersticas de las olas individuales con las que se analizar la plataforma.

2.- La modelacin de las olas individuales se realiza utilizando la teora de oleaje que mejor represente su

comportamiento, de acuerdo con sus caractersticas y con las condiciones de profundidad del sitio de inters,

algunas teoras de oleaje aplicables son Airy, Stokes 5to. Orden y Stream Function,

3.- El espectro de oleaje representa el contenido de frecuencias de distintos estados de mar. Existen distintas

formulaciones para obtener dichos espectros, como las propuestas por Pierson-Moskowitz o Jonswap,

4.- Se modela el efecto de las olas individuales sobre la plataforma, cada una con diferentes alturas, periodo y

direccin obtenindose un ciclo de esfuerzos para cada junta,

5.- Se determina el intervalo de esfuerzos para cada ola y para cada direccin en cada junta de la estructura, para

distintos puntos crticos (Hot Spots),

6.- Una vez obtenidos los intervalos de esfuerzos para cada junta y en particular para cada punto crtico, se

afectan stos por sus correspondientes factores de concentracin de esfuerzos los cuales dependen del tipo de

conexin y de esfuerzo aplicado en la conexin,

7.- Se obtienen las correspondientes funciones de transferencia de esfuerzos dividiendo los intervalos de esfuerzos

de cada punto crtico entre sus respectivas alturas de ola, para cada direccin,

8.- Se calculan los espectros de intervalos de esfuerzos al multiplicar los espectros de oleaje por las funciones detransferencia. Se obtendr un espectro de intervalos de esfuerzos para cada punto crtico, para cada direccin y

para espectro de oleaje considerado,

9.- A partir de los espectros de intervalos de esfuerzos, se obtienen sus momentos con respecto al origen para

todos los puntos crticos, los cuales a su vez determinan el nmero de ciclos de esfuerzos,

10.- A continuacin se relacionan el nmero de ciclos de esfuerzos obtenidos anteriormente con la curva S-N

seleccionada, se aplica la suma de Miner y se encuentra el dao acumulado,


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11.- Finalmente, el inverso del dao acumulado determina el nmero de aos de vida por fatiga para cada junta de

la estructura.

FACTORES DE CONCENTRACIN DE ESFUERZOS (SCF).

Los esfuerzos calculados mediante el anlisis estructural son los esfuerzos nominales en el miembro principal o

secundario. Para calcular la vida por fatiga de una conexin, se deben determinar los factores de concentracin de

esfuerzos para las distintas combinaciones de cargas aplicadas. Como se mencion anteriormente, los esfuerzos se

concentran en la conexin, en puntos cercanos a la soldadura. Los factores de concentracin de esfuerzos son

definidos en puntos llamados crticos (Hot Spots) y son iguales al cociente entre el esfuerzo existente en estos

puntos entre el esfuerzo nominal del elemento.

Por otro lado los factores de concentracin de esfuerzos son altamente dependientes de parmetros como: las

caractersticas geomtricas, el tipo de soldadura as como del tipo de esfuerzo aplicado en las conexiones

tubulares. Existe gran cantidad de frmulas para calcular los factores de concentracin de esfuerzos, en funcin

de estos parmetros.

En las figuras 8, 9 y 10 se muestran la influencia de la variacin de parmetros geomtricos en los factores de

concentracin de esfuerzos de una conexin tubular tipo K, dichos factores fueron calculados con las

formulaciones desarrolladas por: Visser, Reber, Kellog (API), Marshall, Lloyds Register, Efthymiou (Carga

balanceada en el principal, carga en el secundario y carga no balanceada) y Kuang-Potvin-Leick (Zaldo et al.,

1998). Los parmetros que se evalan son la relacin entre dimetro del elemento principal con el secundario,

relacin entre espesores del elemento principal y el secundario y finalmente la variacin del ngulo que forma el

elemento secundario en relacin al principal. Como se aprecia en la figura 3, existe una gran variacin en los

factores de concentracin de esfuerzos dependiendo de cada autor, por ejemplo Kellog no considera la relacin

entre el dimetro del elemento secundario con el del principal y el factor de concentracin de esfuerzos es

constante; Lloyds Register considera que los factores permanecen constantes hasta una relacin de dimetros de

0.6 aproximadamente, a partir de este valor stos decrecen; para Efthymiou (carga en el secundario) en cambio,

para relaciones de dimetros pequeas y grandes se obtienen factores de concentracin pequeos, mientras que

cuando la relacin entre dimetros oscila entre 0.4 y 0.8, los factores se incrementan en 2.5 veces

aproximadamente. En las figuras 4 y 5, los factores de concentracin de esfuerzos generalmente tienden a

aumentar a medida que crece la relacin entre espesores, hasta 30 veces en el caso de Kuang, y el ngulo queforman el elemento secundario y el principal.

CURVAS DE FATIGA

Estas se obtienen en pruebas de laboratorio, sometiendo especmenes estndar a cargas cclicas hasta que se

presente la falla. Existen en la literatura gran cantidad de curvas S-N, con variaciones significantes entre ellas

dependiendo del tipo de acero estructural, control del perfil de la soldadura, etc. Estas curvas generalmente se

grafican en escala logartmica (log SB vs log N) y para el caso del acero presentan dos pendientes en distintas

regiones.

Para conexiones tubulares las curvas S-N mas usadas son las propuestas por el A P I RP 2A (1993), categora X y

X (API, 1993) y las propuestas por el British Welding Institute, categora H y H (Rules for the Desing, 1977),

as como las propuestas por DNV (Rules for the Desing, 1977) e ISO (Rules for the Desing, 1977), a

continuacin se presentan las formulas que las definen:

A.P.I


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N

ref

m

=

2 106

(1)

- Curva X:

[ ]N ksi=

2 10614 5

4 38

.

.

(2)

- Curva X:

[ ]N ksi=

2 106

114

374

.

.

(3)

D.N.V.

( ) [ ]log log log

10 10 10N a K S MPa=

(4)

( ) [ ]log . . log

1014 57 4 1

10N S MPa=

(5)

I.S.O

( ) ( ) [ ]log . log10 12 48 3 10N SB MPa= (6)

H.S.E.- Curva T:

( ) ( ) [ ]log . log10 12 1638 3 10N SB MPa= (7)

- Curva T:

( ) [ ]MPaB

SN10

log348.1210

log = (8)En las ecuaciones anteriores:

: Intervalo de esfuerzos

ref: Esfuerzo de referenciam: Inversa de la pendiente de la curva S-N

K: Constante relativa a la media de la curva S-N

N: Nmero de ciclos a la falla bajo el intervalo de esfuerzos SB

SB: Intervalo de esfuerzos

En la figura 11 se presentan las curvas antes descritas. Puede observarse que la curva S-N mas conservadora es la

propuesta por el API, curva X. Tambin puede apreciarse que para cuando el nmero de ciclos N, es

aproximadamente 1.0E+07, el intervalo de esfuerzos es similar para todas las curvas S-N, as mismo, para cuando

el intervalo de esfuerzos es aproximadamente 1.0E+08, la pendiente de las curvas S-N propuestas por el API,

curvas X y X, es cero.

ESTUDIO DE UNA PLATAFORMA

Caractersticas de la Plataforma

El tetrapodo de produccin (PPR3) es una estructura de acero fija tipo Jacket, instalada en diciembre de 1990.

Est constituida por superestructura, subestructura, pilotes y accesorios. La subestructura est formada por dos

marcos longitudinales y dos marcos transversales arriostrados con cinco plantas estructurales en las elevaciones

+6.096, -8.121, -24.152, -42.301 y -48.300m, con un total de cuatro piernas con un dimetro de 57 y 58 yun espesor que varia entre 0.625 y 1.250. La superestructura est formada por dos marcos longitudinales y dos


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marcos transversales y cuenta con dos cubiertas en las elevaciones +25.635m y +15.541m, con un total de cuatro

columnas con un dimetro de 56.

La cimentacin est constituida por cuatro pilotes de seccin tubular con un dimetro de 54 y un espesor que

varia de 1.5 a 2.5. La plataforma cuenta con dos atracaderos localizados en el marco del eje B entre los ejes 1 y

2 y el otro en el marco 1 entre los ejes B y A, adems de cinco defensas de piernas y cuatro defensas de ductos

localizadas en B-1, B-2, A-1 y A-2.

Los materiales empleados en el diseo de la plataforma son: a) Subestructura: Acero ASTM A-36, Acero ASTM

A-537 clase 1 ASTM A-633 grado C D y Acero ASTM A-36 S2. b) Superestructura: Acero ASTM A-36 y

Acero ASTM A-572 GR.50. c) Pilotes: Acero ASTM A-36 y Acero ASTM A-537 Clase I

Anlisis Probabilstico de la Plataforma de Produccin (PPR3) Realizado por el IMP

El modelo estructural fue generado por medio del mdulo AUTOPLAT del programa MARCS, obtenindose un

modelo tridimensional.

Para el desarrollo del anlisis de oleaje de la plataforma de produccin (PPR3), se utilizaron los estados de mar

(tabla 3.) en condiciones de operacin obtenidos de los estudios de Oceanweather (1993).

Diagrama de dispersin obtenido de los estudios de Ocean Weather (tabla 4).

Por medio del mdulo SEALOAD del programa MARCS fue posible generar las condiciones de carga que se

muestran en la tabla 5.

Una vez generadas las cargas debidas al oleaje actuante sobre la estructura para cada una de las direcciones de

oleaje , se realiz el anlisis estructural de la plataforma considerando 29 condiciones de carga por medio del

mdulo STRAN, a fin de obtener los esfuerzos nominales requeridos para realizar el anlisis por fatiga.

Los SCF para las juntas contenidas en los nodos de la plataforma fueron calculados con las ecuaciones

paramtricas propuestas por: a) Wordswordth y Smedley y b) Kuang, Potvin, Leick y Kahlich.

El espectro de oleaje considerado en el anlisis, para la generacin de cargas por fatiga es el de Pierson-Moskowitz

)4w/B(5

ew

A)w(S =

(9)

Donde:

W= Frecuencia de la ola

B= 16 3/T4A= H B2/C2

C= 1.89 (FATIGUE, 1986)

La curva S-N utilizada para el anlisis probabilstico de fatiga fue la recomendada por el API X (API,1993).

La evaluacin de la vida por fatiga de las conexiones tubulares de la plataforma de produccin temporal (PPR3),

se realiz mediante un anlisis probabilstico utilizando el mdulo FATIGUE del programa MARCS,

encontrndose dos conexiones tubulares con una vida por fatiga inferior a 40 aos, como se muestra en la figura

12.


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Anlisis Probabilstico de la Plataforma de Produccin (PPR3) Realizado por McDermott

Realiz un anlisis esttico espectral de fatiga. La informacin ambiental de la ola y la probabilidad de ocurrencia

de los estados de mar y las direcciones de oleaje fueron tomados del reporte de A.H. Glenn, los cuales se ilustran

en la tabla 6 y 7

Los SCF para las juntas contenidas en los nodos de la plataforma fueron calculados por medio de los siguientesgrupos de ecuaciones paramtricas (tabla 8.).

Las curvas S-N designadas por el API fueron usadas en todas las juntas. En este caso se considero la curva S-N x

(API, 1993).

La evaluacin de la vida por fatiga de las conexiones tubulares de la plataforma de produccin temporal (PPR3),

se realiz mediante un anlisis probabilstico, encontrndose 24 conexiones tubulares con una vida por fatiga

inferior a 40 aos, como se muestra en la figura 12.

De acuerdo al anlisis por fatiga realizado por el IMP a la plataforma (PPR3), solo 2 juntas presentaron una vida

por fatiga inferior a la vida de diseo de 40 aos, localizndose estas en la elevacin 48.300 m, en los marcos

A y B, en la conexin pierna-planta de arriostramiento horizontal; mientras que de acuerdo al anlisis

realizado por McDermott, 24 juntas presentaron una vida por fatiga inferior a la vida de diseo de 40 aos,localizndose estas en las elevaciones 8.121, -42.301 y -48.300 m, en los cuatro marcos; en la conexin pierna-

planta de arriostramiento horizontal.

Es claro que los resultados de McDermott & CPI reportan mayor nmero de juntas daadas; puede observarse en

la figura 12 que las menores vidas por fatiga se presentan en los niveles inferiores con respecto al nivel medio del

mar (NMM).

La diferencia entre los resultados del IMP y Mc Dermott & CPI es de 22 juntas con vida menor a 40 aos, ya que

el IMP obtuvo en sus anlisis solo 2 juntas y Mc Dermott & CPI 24 juntas con vidas menores a 40 aos; una de

las mayores fuentes de dispersin son los diferentes criterios considerados en el anlisis realizado por ambas

compaas, los ms sobresalientes son:

Los estados de mar utilizados fueron diferentes, el IMP utiliz Oceanweather y Mc Dermott utiliz Glenn.

Las ecuaciones paramtricas utilizadas fueron diferentes y los SCF se han identificado en estudios previos como

una de las principales causas en la dispersin de los resultados.

Mc Dermott & CPI no mencionan el programa utilizado.

En los resultados se reportan vidas por fatiga menores a 40 aos en las juntas de las piernas, sin embargo en los

10 aos de reportes de inspeccin con que cuenta el IMP, no se han encontrado daos en stas zonas.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las estructuras marinas estn sometidas a cargas aleatorias durante su vida til, producto de las condiciones

climticas y oceanogrficas propias de su ambiente. Cada elemento y junta estructural sufren cambios en sus

esfuerzos internos, debido a la accin de dichas cargas, provocando que el material se fatigue. El problema de

fatiga se manifiesta, en forma muy localizada, en puntos donde existen incrementos considerables del esfuerzo

actuante (conocidos como puntos crticos), generndose en el material fisuras imperceptibles a la vista, para ir

creciendo e incluso alcanzar el espesor total del material, pudiendo comprometer la estabilidad de la estructura.

Por otro lado, los resultados de anlisis por fatiga muestran que las zonas con mayor nmero de juntas daadas

(V.F.


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importante mencionar que los anlisis considerados en este reporte fueron hechos en la mayora de los casos por

las compaas Brown and Root y Mc Dermott & C.P.I.

Sin embargo, el problema de fatiga en juntas tubulares es complejo, debido al gran nmero de incgnitas que se

involucran en un anlisis de esta naturaleza, ya que todas ellas se encuentran muy relacionadas entre s y con alto

grado de incertidumbre, entre las cuales tenemos:

Parmetros que intervienen en el anlisis de fatiga como son Factores de Concentracin de Esfuerzos, Curvas S-

N, Espectros de oleaje, etc.

Dispersin de resultados entre anlisis determinsticos y probabilsticos de fatiga.

Dispersin de resultados entre anlisis probabilsticos de fatiga utilizando diferentes programas de computo y

haciendo las mismas consideraciones en ambos anlisis.

Dispersin de resultados entre los anlisis probabilsticos de fatiga con los reportes de daos (reportes de

inspeccin), teniendo juntas con vidas analticas por fatiga mucho menores que las vidas reales.

Se identific que existen diferencias en los registros de inspeccin en lo relativo a las dimensiones de las grietas

en inspecciones consecutivas.

El conocimiento preciso de la respuesta por fatiga conducira a optimizar los recursos de inspeccin, sin embargo

por los factores antes mencionados as como las incertidumbres de las inspecciones se recomienda un criterio

conservador tanto para el diseo como para la inspeccin de plataformas marinas.

Se recomienda la calibracin y determinacin de los principales modelos y parmetros que estn involucrados en

los anlisis probabilsticos de fatiga (Factores de Concentracin de Esfuerzos, Curvas S-N, Espectros de oleaje,

etc) para que puedan ser utilizados en futuros anlisis de plataformas marinas localizadas en la Sonda de

Campeche y lograr de esta manera reducir las incertidumbres existentes en los anlisis.

REFERENCIAS

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Tabla 5. Condiciones de carga cosideradas por el IMP

Tabla 1.SCF utilizados por Brown & Root

Tipo de junta Ecuacin SCF de:

K Smedley

T Kuang modificado por Marshall

X Efthymiou

KT Smedley

TK Kuang modificado por Marshall

Tabla 2. SCF utilizados por Mc Dermott & CPI

Tipo de junta axial en el plano fuera del plano

T/Y Wordswoth/Smedley Wordswoth/Smedle

y

Wordswoth/Smedl

X Wordswoth/Smedley Wordswoth/Smedle

y

Wordswoth/Smedl

K Kuang Kuang Wordswoth/Smedle

Tabla 3. Estados de Mar considerados

por el IMP

Hsig(m) T p(seg)

2.75 9.5

1.75 8.5

1.75 7.5

0.75 6.5

1.25 5.5

0.75 4.5

0.75 3.5

Tabla 4. Diagrama de Dispersin considerado por el IMP

Hsig(m) SSW S SSE SE TOTAL

2.75 0.0432 0.5081 0.3514 0.0973 1.0000

1.75 0.2359 0.4859 0.2113 0.0669 1.0000

1.25 0.4025 0.4151 0.1509 0.0314 1.0000

0.75 0.5705 0.2489 0.1330 0.0477 1.0000

Nmero de

condicin de

carga

Nmero de estado

de marConcepto

1 Peso propio menos flotacin

2 Edo. de mar 1 Oleaje en operacin SSW 23

Nmero de

condicin de

carga

Nmero de estado

de marConcepto

16 Edo. de mar 4 Oleaje en operacin SSE 68

17 Edo. de mar 4 Oleaje en operacin SE 90


11/15

Tabla 6. Estados de Mar considerados por Mc Dermott & CPI

Hsig(m)T (seg)

0-1.9 2-3.9 4-5.9 6-7.9 8-9.9 10-14.9 15- Total

0-2.4 7 2 0 0 0 0 0 9

2.5-3.4 24 39 12 1 0 0 0 76

3.5-4.4 31 78 56 16 3 0 0 184

4.5-5.4 29 80 71 39 14 5 0 238

5.5-6.4 13 58 71 39 20 15 1 217

6.5-7.4 6 21 29 30 19 15 2 122

7.5-8.4 3 10 12 11 10 9 2 57

8.5-9.4 2 6 7 5 4 3 1 28

9.5-10.4 2 5 5 3 2 2 1 20

10.5-11.4 1 4 4 3 2 1 0 15

11.5-12.4 1 4 4 2 1 1 0 13

12.5-13.4 1 3 3 2 1 1 0 11

13.5- 0 3 3 2 1 1 0 10

Total 120 313 277 153 77 53 7 1000

Tabla 7. Direcciones de oleaje consideradas

por Mc Dermott & CPI

D ir ecci n Por centaj e de

Ocurrencia

N 15.5

NE 21.9

E 31.8

SE 19.6

S 4.2

SW 0.9

W 1.6

NW 4.5

Total 100

Tabla 8. SCF considerados por Mc Dermott & CPI

Tipo de jun ta axial en el plano fuera del plano

T/Y Wordswoth/Smedley Wordswoth/Smedley Wordswoth/Smedley

X Wordswoth/Smedley Wordswoth/Smedley Wordswoth/Smedley

K Kuang Kuang Wordswoth/Smedley


12/15

PLATAFORMA HABITACIONAL 1 (PHA1)

Fig. 1. Resultados de CPI & Mc. Dermott.

PLATAFORMA PRODUCCION 3 (PPR3)


PLATAFORMA PERFORACION 5 (PPE5)


PLATAFORMA ENLACE 2 (PE2)

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Nmero de juntas con V.F.< 40 aosElevacinenmetros

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Nmero de juntas con V.F.< 40 aos

Elevacinenmetros

-80.00

-70.00

-60.00

-50.00

-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

0 5 10 15 20 25 30

Nmero de juntas con V.F.


13/15


14/15

Fig. 8. Variacin de SCF en funcin de la relacin de espesores. Fig. 9. Variacin de SCF en funcin de la relacin de

dimetros.

Fig. 10. Variacin de SCF en funcin de la relacin entre el elemento secundario y principal.

Fig. 11. Curvas S-N.

0

2

4

6

8

10

12

0 20 40 60 80 100

SCF

VISSER

REBER

KELLOG-API

MARSHALL-API

LLOYDS

GIBSTEIN

KUANG

WORDSWORTH (SAD)

WORDSWOTH(CROWN)

HELLIER (CROWN 0G)

HELLIER (CROWN 180G)

1

10

100

1000

10000

1.E

+00

1.E

+01

1.E

+02

1.E

+03

1.E

+04

1.E

+05

1.E

+06

1.E

+07

1.E

+08

1.E

+09

Nmero de Ciclos (N)

IntervalodeEsfuerzos(MP

a) API-X

API-X'ISO

DNV

HSE-T

HSE-T'


15/15

Fig. 12. Resultados de anlisis.

Evaluación Del Análisis Espectral Por Fatiga de Plataformas Marinas Tipo

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