Seleção de Materiais para Cabos Umbilicais via MEF

Resumen

A extração de petróleo em meio oceânico exige a instalação de equipamentos elétricos no leito marinho, tornando essencial a transmissão de potência [3]. Nesse contexto, os cabos umbilicais surgem como uma solução eficiente para a transmissão simultânea de potência, sinais elétricos e fluidos, e o seu aprimoramento acarreta na redução de perdas elétricas e de sinais. Assim, este trabalho analisa o comportamento elétrico de um cabo umbilical unipolar por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF). As características elétricas da seção transversal foram calculadas e comparadas para avaliar o impacto da composição do material e da frequência de operação na distribuição de impedância. O objetivo é identificar materiais que melhorem o desempenho elétrico do cabo para essa geometria. O domínio do problema usado na simulação dos parâmetros elétricos em cabos unipolares encontra-se na Fig. 1, que foi discretizado utilizando o software GMSH com malhas triangulares. Utilizou-se 11 malhas com diferentes graus de refinamento. Conforme [2], as Equações 1 e 2 regem o problema, em que A é o vetor potencial magnético; ω é a frequência angular (rad/s); σ é a condutividade elétrica do meio (S/m); μ é a constante de permeabilidade magnética (T.m/A); J_S é a fonte de densidade de corrente impressa (A) e J é a densidade de corrente (A). Para realizar a verificação do MEF e fazer o cálculos de erro, a formulação analítica das impedâncias em cada região do cabo foi obtida a partir de [1]. [...]