Baraje de reținere a petrolului: calcularea și efectele forțelor care acționează asupra acestora
Baraje de reținere a petrolului și recuperarea produselor petroliere pe apă sunt supuse unei varietăți de forțe naturale, inclusiv curenții de apă, vântul și valurile. Aceste forțe joacă un rol important în alegerea designului brațului, a metodei de instalare și a metodelor de ancorare. Calcularea corectă a sarcinilor care acționează asupra brațului ajută la prevenirea deformării, deteriorării și ruperii acestuia de la punctele de ancorare.
Calcularea forțelor care acționează asupra barierelor de protecție
Principala forță care acționează asupra barierei este rezistența la curgerea apei. Următoarea formulă este utilizată pentru a calcula forța aproximativă (F) în kilograme care acționează asupra unei bariere cu o suprafață subacvatică (A) în metri pătrați la o viteză a curentului (V) în metri pe secundă:
F = 100 × A × V²
Exemplu de calcul: Se consideră un braț lung de 100 de metri cu o fustă subacvatică de 0,6 metri supus unui curent de 0,25 m/s (0,5 noduri):
F = 100 × (0,6 × 100) × (0,25)² ≈ 375 kg
Analiza arată că dublarea vitezei curentului va duce la o creștere de patru ori a sarcinii. Acesta este un factor important atunci când se planifică instalarea barierelor în zone de apă cu curenți puternici.
Impactul vântului asupra barierei de protecție
În plus față de curent, vântul are un efect semnificativ asupra brațului, în special asupra părții sale aflate deasupra apei. O formulă similară poate fi utilizată pentru a estima puterea efectului vântului, luând în considerare faptul că o presiune echivalentă este generată la o viteză a vântului de 40 de ori mai mare decât viteza curentului.
Exemplu de calcul pentru un braț lung de 100 de metri, cu o lungime peste bord de 0,5 metri, la o viteză a vântului de 7,5 m/s (15 noduri):
F = 100 × (0,5 × 100) × (7,5/40)² ≈ 175 kg
Dacă vântul și curenții sunt în aceeași direcție, sarcina lor combinată pe braț va fi de aproximativ 550 kg. Acest lucru trebuie luat în considerare la selectarea sistemelor de ancorare și a metodelor de remorcare.
Impactul valurilor asupra barajelor de reținere a petrolului
Efectele valurilor asupra barajelor de retenție a petrolului depind de amplitudinea și lungimea acestora. În cazul în care brațul este suficient de flexibil, acesta poate urma mișcarea valurilor fără tensiuni semnificative. Cu toate acestea, în cazul valurilor puternice, sunt posibile următoarele:
- Sarcini puternice la lovirea valurilor, care pot provoca ruperea barajului dacă materialele nu sunt suficient de rezistente.
- Deformarea brațului, care duce la scufundarea parțială și la reducerea eficacității de reținere a contaminanților.
- Scăderea capacității de reținere a brațului în timpul acțiunii valurilor puternice, în special în cazul în care proiectarea nu este adecvată pentru condițiile de funcționare.
Aplicarea practică a calculelor
Pentru utilizarea eficientă a brațelor, trebuie avute în vedere următoarele:
- Unghiul de amplasare a brațelor în raport cu curentul pentru a minimiza încărcarea.
- Utilizarea de structuri flexibile care se pot adapta la acțiunea valurilor.
- Materiale și îmbinări ranforsate pentru a preveni ruperea sub sarcini bruște.
- Sistemul optim de ancorare pentru a asigura stabilitatea brațului în condiții dificile.
Concluzie
Calcularea forțelor care acționează asupra brațelor este o etapă importantă în proiectarea și instalarea acestora. Selectarea corectă a proiectului, luând în considerare viteza curentului, vântul și valurile, poate îmbunătăți eficiența brațului, poate prelungi durata de viață a acestuia și poate minimiza riscul de defectare în condiții de operare dificile.
