Departamento de Computación

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.

Abstract

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.