Abstract

VALLE-MOLINA, Celestino et al. Evaluación numérica de la capacidad de carga combinada de pilotes de succión de sistemas submarinos para explotación de hidrocarburos en aguas profundas. Ing. invest. y tecnol. [online]. 2019, vol.20, n.1. ISSN 2594-0732.  https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2019.20n1.004.

Los pilotes de succión son utilizados para fijar a los sistemas submarinos de producción en el lecho marino para explotar hidrocarburos costa afuera. Las cimentaciones de los sistemas submarinos están sujetos a carga combinada que consiste en aplicar combinaciones de carga lateral y vertical (H,V) así como momentos (M). El principal objetivo de este trabajo de investigación fue estimar numéricamente la capacidad de carga combinada por medio de superficies de falla de un pilote de succión instalado en suelo fino normalmente consolidado, sujeto a carga combinada aplicada en la cabeza. La superficie de falla representa la frontera de la máxima carga que puede soportar un pilote de succión. Se utilizó el programa de elemento finito ANSYS® 14.5 para modelar el sistema pilote-suelo y evaluar la capacidad de carga de los pilotes sujetos a 17 combinaciones de carga máxima HM y 22 combinaciones de solicitaciones de falla MV. Cada resultado numérico contribuye a conformar las superficies de falla, en el plano HM se presentan superficies de falla simétricas con forma de elipses rotadas, mientras que las envolventes en el espacio MV exhiben formas tipo “lengua” no simétricas. En esta investigación, la capacidad a la compresión pura fue 72% mayor que la capacidad en extensión. Los mecanismos de falla de pilotes con carga aplicada en la cabeza coinciden con los reportados por la industria petrolera. Los pilotes bajo carga horizontal pura en convención positiva (dirección de izquierda a derecha) o únicamente bajo momentos en sentido de las manecillas del reloj pueden exhibir mecanismos de falla tipo “cuchara-externa”, mientras que pilotes sujetos a carga lateral positiva y simultáneamente momentos opuestos a las manecillas del reloj pueden exhibir modos de falla de traslación o rotación. Finalmente, esta investigación permite cuantificar el impacto de la variación de las propiedades mecánicas del suelo sobre la capacidad de carga combinada de pilotes de succión, así como el tipo y tamaño de los mecanismos de falla de este tipo de cimentación.

Keywords : Pilotes de succión; sistemas submarinos de producción; aguas profundas.

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