A exploração e produção de petróleo e gás, essenciais para o mercado mundial, abrangem os mais diversos segmentos industriais, de combustíveis a fontes de energia. Essas atividades podem ser realizadas de duas formas: em terra (onshore), através de um processo de elevação artificial, ou no oceano (offshore), com equipamentos que trazem o petróleo dos poços marítimos até as plataformas fixadas em alto mar.
No caso da extração offshore, para o processamento do material obtido, muitas vezes são utilizados navios-plataformas conhecidos em inglês por FPSOs (Floating, Production, Storage and Offloading), ou Unidades Flutuantes de Produção, Armazenamento e Transferência. Essas estruturas, conectadas aos poços marítimos por meio de dutos flexíveis, são usadas principalmente em águas profundas, locais isolados onde não há como instalar plataformas fixas.
Com o intuito de minimizar o risco de acidentes e certificar a segurança das operações, os FPSOs são ancorados no solo oceânico por meio de um sistema de amarração e possuem um aparelho de monitoramento do movimento, projetados a partir de um modelo matemático hidrodinâmico. Entretanto, esse programa, além de ser demorado e de alto custo, possui limitações quanto à análise das diferentes condições ambientais que influenciam a cinesia das plataformas.
A fim de buscar soluções inovadoras para os desafios da engenharia offshore, a Escola Politécnica (Poli) da USP, em parceria com a Petrobras, criou uma iniciativa dividida em três grandes frentes de estudo: estimativa de movimento dos FPSOs, rompimento de linha e processamento de linguagem natural. Orientado pelo professor Eduardo Aoun Tannuri, o engenheiro Lucas Pereira Cotrim norteou seu mestrado “Meta-modelos de redes neurais para estimativa de movimento de FPSOs a partir de dados ambientais” neste projeto colaborativo.
“A ideia toda é ter uma réplica, um gêmeo digital da plataforma em tempo real para poder medir movimentos e avaliar riscos”, afirma Lucas.
A pesquisa apresenta uma nova técnica de cálculo da moção das plataformas flutuantes. A ferramenta, batizada de NeuroSim, é um sistema preditivo composto por quatro redes neurais, ou seja, por modelos com neurônios que simulam o cérebro humano. “As redes neurais conseguem abstrair dinâmicas muito mais complexas, que são as que acontecem na natureza, enquanto o modelo dinâmico baseado em equações utilizado hoje, realiza diversas simplificações para se aproximar do mundo real”, explica Cotrim.
O objetivo do projeto é estimar a complexa dinâmica do movimento de uma plataforma FPSO em função de condições metoceânicas incidentes, ou seja, ondas, vento e correntes marítimas. A partir da análise de dados ambientais em tempo real, a NeuroSim é também capaz de prever acidentes que podem ocorrer nessas estruturas durante as operações de produção, armazenamento e transferência do material extraído. A nova ferramenta, por exemplo, pode verificar e evitar um possível rompimento das linhas de transferência de petróleo e gás.“ A proposta do projeto é atuar como um modelo alternativo ao Dynasim, que é o simulador dinâmico tradicional. A ideia não é substituir o Dynasim, que já está consolidado na indústria e é muito confiável, mas a NeuroSim é uma camada a mais de segurança”, declara Lucas.
O engenheiro acredita que a arquitetura inovadora de redes neurais presente em seu projeto possa também inspirar e ajudar na estruturação de outras pesquisas. “Vejo no trabalho um impacto também na parte de otimização de modelos e proposta de arquitetura. Os pesquisadores podem se basear nesse trabalho de certa forma para desenvolver uma arquitetura própria para outro projeto, ou seja, essa estrutura pode ser trazida para outras áreas”.
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