Após o acidente de Macondo (EUA, 2010), cujo prejuízo estimado é da ordem de US$ 42 bilhões, a análise de risco do BOP (Preventor de BlowOut) ganhou grande importância nos projetos de exploração e desenvolvimento de petróleo. O presente trabalho se aprofundou na análise de risco de falha no acionamento do preventor anular de BOP (uma das funções do BOP), mapeando a sensibilidade da manutenção, redundâncias do projeto e da vida útil dos componentes no risco de falha inerente ao seu funcionamento. Este estudo seguiu os fundamentos da inspeção baseada no risco e da manutenção centrada na confiabilidade, a partir das diretrizes das normas ISO 31.000 (gestão do risco) e API 581 (inspeção baseada no risco). Um modelo de confiabilidade foi construído com base na árvore de falhas do equipamento, a qual, por sua vez, foi construída com base no diagrama hidráulico do sistema e do respectivo FMEA (Failure Mode and Effect Analysis). Neste modelo, pressupõe-se uma taxa de falhas constante dos componentes ao longo do tempo para calcular o tempo médio entre falhas do sistema. O trabalho atendeu seus objetivos ao comprovar que o modelo numérico de confiabilidade é aderente às falhas de campo e da literatura. A análise de sensibilidade do modelo por meio da simulação numérica, mostrou que o aumento da qualidade das manutenções preventiva é a melhor estratégia para reduzir o risco de falha do BOP anular. Verificou-se ainda que o aumento da vida útil de alguns componentes é tão relevante quanto o incremento de redundâncias para a confiabilidade do BOP anular. / After Macondo accident (USA, April 2010), with an estimated loss of US $ 42 billion, the failure risk analysis of the BOP (BlowOut Preventor) gained great importance in oil exploration and development projects. This work has deepened in BOP annular preventer (one of BOP functions) failure risk analysis, mapping sensitivity of maintenance of its components in the probability of equipment failure, according to the guidelines of RBI techniques (Risk Based Inspection) and RCM (Reliability Centered Maintenance). Therefore, the methodology used is proposed by API 580 (2009) and API 581 (2008) standards of risk based inspection applied on a reliability model of annular BOP. This reliability model, in turn, was based on fault tree analysis (FTA) and FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) over the equipment hydraulic diagram. As hypothesis, it is assumed a constant failure rate of components over time, in order to calculate the mean time between failures. It was proved that reliability calculated by numerical model is coherent to field failures observations and literature data. The sensitivity analysis by numerical simulation shows that improving inspections and preventive maintenance quality in some of BOP components can markedly reduce the risk of failure of annular BOP.

Após o acidente de Macondo (EUA, 2010), cujo prejuízo estimado é da ordem de US$ 42 bilhões, a análise de risco do BOP (Preventor de BlowOut) ganhou grande importância nos projetos de exploração e desenvolvimento de petróleo. O presente trabalho se aprofundou na análise de risco de falha no acionamento do preventor anular de BOP (uma das funções do BOP), mapeando a sensibilidade da manutenção, redundâncias do projeto e da vida útil dos componentes no risco de falha inerente ao seu funcionamento. Este estudo seguiu os fundamentos da inspeção baseada no risco e da manutenção centrada na confiabilidade, a partir das diretrizes das normas ISO 31.000 (gestão do risco) e API 581 (inspeção baseada no risco). Um modelo de confiabilidade foi construído com base na árvore de falhas do equipamento, a qual, por sua vez, foi construída com base no diagrama hidráulico do sistema e do respectivo FMEA (Failure Mode and Effect Analysis). Neste modelo, pressupõe-se uma taxa de falhas constante dos componentes ao longo do tempo para calcular o tempo médio entre falhas do sistema. O trabalho atendeu seus objetivos ao comprovar que o modelo numérico de confiabilidade é aderente às falhas de campo e da literatura. A análise de sensibilidade do modelo por meio da simulação numérica, mostrou que o aumento da qualidade das manutenções preventiva é a melhor estratégia para reduzir o risco de falha do BOP anular. Verificou-se ainda que o aumento da vida útil de alguns componentes é tão relevante quanto o incremento de redundâncias para a confiabilidade do BOP anular. / After Macondo accident (USA, April 2010), with an estimated loss of US $ 42 billion, the failure risk analysis of the BOP (BlowOut Preventor) gained great importance in oil exploration and development projects. This work has deepened in BOP annular preventer (one of BOP functions) failure risk analysis, mapping sensitivity of maintenance of its components in the probability of equipment failure, according to the guidelines of RBI techniques (Risk Based Inspection) and RCM (Reliability Centered Maintenance). Therefore, the methodology used is proposed by API 580 (2009) and API 581 (2008) standards of risk based inspection applied on a reliability model of annular BOP. This reliability model, in turn, was based on fault tree analysis (FTA) and FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) over the equipment hydraulic diagram. As hypothesis, it is assumed a constant failure rate of components over time, in order to calculate the mean time between failures. It was proved that reliability calculated by numerical model is coherent to field failures observations and literature data. The sensitivity analysis by numerical simulation shows that improving inspections and preventive maintenance quality in some of BOP components can markedly reduce the risk of failure of annular BOP.

Este trabalho apresenta a modelagem do sistema elétrico de potência de uma plataforma de perfuração dotada de sistema de posicionamento dinâmico. Para tanto, inicialmente são apresentados os conceitos fundamentais de tais unidades, servindo como base teórica e justificando a necessidade de tal estudo. Posteriormente, são apresentados de forma mais detalhada os sistemas de propulsão e geração com as respectivas estratégias de controle. Para a propulsão, estes são acionados por motores de indução trifásicos tendo velocidade controlada a partir da estratégia Direct Torque Control utilizando inversores de três níveis. Para a geração, são utilizados motores diesel como máquinas primárias acoplados a geradores síncronos trifásicos, juntamente com seus respectivos reguladores de velocidade e de tensão. Primeiramente, a operacionalidade destes modelos propostos é confirmada a partir de simulações no programa computacional MATLABR®, utilizando-se a ferramenta gráfica Simulink. Na sequência, a modelagem do sistema de potência completo é obtida no mesmo programa computacional, onde são incluídos os devidos cabeamentos, transformadores e cargas dinâmicas representando os equipamentos de perfuração e de baixa tensão. Utilizando-se de patamares de carga e comandos de velocidade de propulsores obtidos de uma plataforma real em operação de perfuração são realizadas simulações neste sistema completo, tanto com os barramentos de alta tensão interligados quanto segregados. Dentre os resultados obtidos, observa-se que os controles de tensão e de frequência são adequados, além da correta divisão de carga entre geradores a partir do método droop compensado. Por fim, com o intuito de mostrar a potencialidade do sistema obtido, são realizadas análises de curto-circuito mantendo os barramentos de alta tensão interligados, onde é possível observar a propagação da queda de tensão quando a falta ocorre em um barramento de baixa tensão, além das consequências para todo o sistema quando tais faltas são aplicadas no nível de alta tensão. / This work presents the electrical power system modeling of a drilling rig equipped with a dynamic positioning system. Initially, fundamental concepts of such units are presented, bringing a theoretical basis and justifying the need for this study. Subsequently, the propulsion and generation systems as well as their respective control strategies are presented in detail. In regard to the thrusters, they are driven by three-phase induction motors and their speed are controlled by Direct Torque Control strategy using three-level inverters. In respect of the generation system, the prime movers are modeled as diesel engines coupled to three-phase synchronous generators, in addition to their respective speed and voltage regulators. Firstly, the functionality of the proposed models is confirmed by simulations in MATLABR® using Simulink graphical tool. After, the modeling of the complete power system is obtained on the same software, which considers the inclusion of appropriate wiring, transformers and dynamic loads representing the drilling and low voltage equipment. By using load levels and thruster speed commands from an actual vessel during a drilling operation, simulations are carried out at the complete system, considering the high voltage busbars at either connected or segregated configuration. Among the obtained results, it is possible to observe suitable voltage and frequency controls, besides the correct generators load sharing in compensated droop mode. Lastly, to present the potentiality of the obtained system, a short-circuit analysis is performed with the high voltage busbars connected, where it is noticed the means of the voltage drop propagates through the system when the fault occurs at a low voltage busbar, besides the consequences when similar faults are applied at the high voltage level.