PROJETO
Navio de Manuseio de Âncoras, Reboque
e Apoio a Plataformas Offshore
(AHTS)
TIAGO PALERMO E VICTOR MUANIS
PROF: PROTÁSIO DUTRA
DISCIPLINA: PROJETO DE SISTEMAS OCEÂNICOS II
Tópicos Abordados
1. CONTEXTO ECONÔMICO
2. CONTEXTO TÉCNICO:
3. METODO DE PROJETO
4. Modelo Matemático de Navio Ótimo:
5. Sistema Propulsivo
6. Forma
7. Sistema Anchor Handling
8. Compartimentação
9. Arranjo Geral
10. Posicionamento Dinâmico
11. Topologia Estrutural
12. Referências
Contexto Econômico
•
•
•
•
Mercado de Petróleo em alta
Crescimento dos investimentos na área offshore
Alta nos preços de petróleo
Estímulo a exploração de petróleo em águas cada vez mais profundas
Contexto Econômico
•
•
Crescimento da Frota de Embarcações de Apoio Marítimo
Exigência de embarcações cada vez mais sofisticadas
(equipamentos de ponta) e eficientes.
Contexto Econômico
•
evolução da frota de apoio marítimo Brasileira é resultado do grande
número de empresas brasileiras atuando nessa área.
Contexto Econômico
Rota
Atuação no suporte a
plataformas offshore na Bacia
de Campos e Macaé.
Contexto Técnico
AHTS- ANCHOR HANDLING TUG SUPPLY
•
Serviços Principais
Operação de reboque
Ancoragem
Suprimentos
•
Serviços Secundários
Transporte de operários
Recuperação de Óleo derramado no Mar
Assistência durante o carregamento de navios aliviadores
Reboque de objetos ameaçadores (navios, bóias, icebergs, etc.), entre outros.
Idéias Iniciais
(englobar o objeto de projeto em um
contexto técnico )
• Principal Objetivo: Atingir a tração estática desejada(180t).
• A preocupação com a Resistência ao avanço (ou seja pensar
•
•
•
•
•
na forma) em segundo plano
Sistema de Combate a Incêndio capaz de garantir a
integridade da embarcação
Eficiente Sistema Anchor Handling.
Propulsores Kaplan capazes de aumentar a tração estática
em baixas velocidades.
Posicionamento Dinâmico
Compartimentação que aloque tanques de lama, cimento
(silos), salmoura e água doce.
Por que contextualizar o objeto de
projeto??
• A contextualização do objeto a ser projetado,
permite uma maior facilidade na
identificação das qualificações essenciais
para os elementos funcionais, fazendo com
que clareie, obtenha-se uma melhor
visualização do método de projeto que se irá
adotar.
O que é Projetar??
• Projetar não é a resolução de problemas
• É a criação de um produto, ou até mesmo a
alteração dele, a partir de uma motivação,
interesse.
• É necessário se ter um método, uma
estratégia
Método de Projeto
Na área naval, o primeiro método usado, foi a
Espiral de Evans.
Porém, este método:
•Não nos permite identificar o objeto
•Não nos dá clareza no entendimento do ato de fazer-refazer
Método de Projeto Utilizado
Síntese:
“chutes balizados”
momento de criatividade do projetista
elementos funcionais
Análise:
qualificação dos elementos funcionais
expectativas que devem ser atendidas
a partir das funcionalidades do objeto.
Avaliação:
Decisão
Verificação do atendimento
da Expectativa
Método de Projeto
Conceito Utilizado:
Quality Function Deployment
(QFD)
1)Matriz de Referência
3)Matriz de Qualidade
2)Ordenação da Matriz
de Referência
Matriz de Referência
Matriz de Qualidade
explicita a intensidade
da característica
funcional para
assegurar a qualidade
em questão
Estratégia de Projeto - Fluxograma
FLUXOGRAMA
Síntese Global
Análise Global
Avaliação Global
Navio como um todo
Quais as expectativas que depois do navio ter
sido definido como um todo merecem ser
analisadas novamente.
Modelo Matemático de Navio Ótimo
• Conceito do Custo Mínimo Total de uma Embarcação AHTS
• Taxa de frete = f(potência)  entre 7000 e 10000 BHP e acima de 10000 BHP
• Projeto de Engenharia  objetivo é minimizar o custo total do navio.
Receita  facilmente manipulável para viabilizar o projeto
• Para atender aos requisitos o navio necessitará de equipamentos específicos para
sua operação.
Navio ótimo  menor quantidade de aço estrutural
Menor Peso + Menor Custo de Processamento
Modelo Matemático de Navio Ótimo
• Peso Estrutural de Aço – Formulação de Benford com coeficientes atualizados
Modelo Matemático de Navio Ótimo
• Peso Estrutural de Aço – Formulação de Benford com coeficientes atualizados
Ws  Cs .(CN /1000)0,9 C1.C2 .C3
C1  0, 706  0, 606CB
C2  0,862  0,514*( Ls / L)
C3  0, 259*( L / d  6, 218)1,401  0,946
Restrições:
• Balizadas por Semelhantes de mesma
capacidade de Tração Estática
• Relação Area de Convés/L*B
Modelo Matemático de Navio Ótimo
Estimativa:
KG:2/3*D
KB:2/3*T
DIMENSÕES PRINCIPAIS
Dimensões Principais
L - 82,5m
D - 8,00m
T - 6,5m
B - 18,00m
Requisitos do Armador
Bollard Pull 180 ton
Velocidade de Serviço 16 nós
Viabilidade Econômica
Custos e as Receitas:
• Custos de Construção: Equipamentos, Aço, HH
• Custos de Operação
–
–
–
–
–
Administração
materiais/lubrificantes
manutenção e reparo
seguro
tripulação
• Receitas: Taxa de frete >10.000BHP
Viabilidade Econômica
Sistema Propulsivo - Seleção do Propulsor
• Série utilizada: Kaplan
operam dentro de tubulões(Kort Nozzles)
gera empuxo superior comparados aos
propulsores livres em baixas velocidades
Seleção do Propulsor
Decisão quanto ao passo
•
Passo Fixo
é o mais usado em navios
mais barato do que os outros sistemas de
propulsão
os componentes são de fácil aquisição e
manutenção
mais restrito do que o de passo controlável
•
Passo Controlável
o passo é controlado a partir do giro das pás
do propulsor,possibilitando maior
flexibilidade operacional
economia de combustível
projeto mais complexo
custo aproximadamente 50% mais caro do que
o de passo fixo
Seleção do Propulsor
• Se define um propulsor quando se tem:
N - rotação do propulsor
P/D - razão passo-diâmetro
D - diâmetro
Z - número de pás
Ae/Ao - razão de áreas
• Critérios usados :
Treq=Tdisponível
Critério de Cavitação
• Metologia
Foram usados 3 gráficos KT KQ J da Série Kaplan : Ka 4-70 D19, Ka 4-70
D24 , Ka 4-70 D37 , e 5 variações de rotação para se ter uma
otimização da escolha do propulsor
Seleção do Propulsor
• Duas análises foram feitas:
Condição de Bollard Pull(Va=0,3m/s)
Condição em vel. de serviço(16nós=8,2m/s)
• Condição de maior influência na decisão:
Bollard Pull
Seleção do Propulsor
• Propulsor Pré- Selecionado
• Análise dos Resultados
razoável eficiência em Vs
baixíssima eficiência em BP
P/D variando entre 0,7 e 0,9 (passo variável
como previsto).
Gráfico Kt-Kq-J Série Kaplan
Verificação de Cavitação
erosão nas pás , provocando mudança no
escoamento(alteração do empuxo e torque)
• Critério de Burril
c 
T / Ap
1
*  * (Vr ) 2
2
V0,7 R  V A  (0,7 * N *  * D) 2
2
2
AE
 gráfico
A0
A0 
 * D2
tg 
4
P
2 * * r
Ap  AE cos
 0, 7 R 
X
188,2  19,62 * h
Va  4,836* N 2 * D 2
2
Diagrama de Burril
Seleção do Propulsor
• Propulsor Selecionado
Treq=Tdisp
Cavitação
(satisfeito)
(satisfeito)
Seleção do Motor
•Catálogo da Rolls Royce
Motores que supram 18500BHP
Seleção do Motor
• Arranjo com 4 motores de
média acoplado 2 a cada
propulsor
2 B32-406P4080BHP
750RPM
2 B32-408P5433BHP
750RPM
Seleção da Caixa Redutora
• Razão de redução
necessária: 4,6
• Selecionado 2 cx
redutoras do tipo:
Twin Input-Single Output
Reduction Gears
modelo TCH 190 cuja
redução varia entre 4,5 e
6,25
Forma
• Atenção especial :
na região do propulsor(bi-hélice)
popa “escavada”
Modelação da Rabeta ou Skeg
• Avaliação do Bulbo(Influência na Res.Avanço)
• Variação do LCB(Influência na Res.Avanço)
Forma Final
Resistência ao Avanço
•Ferramenta Hull Speed(Maxsurf) através da Planilha Holtrop 84
Sistema Anchor Handling
• Guinchos de Amarração e Reboque
• Guinchos Secundários
• Guinchos de Reboque
Guindastes
COMPARTIMENTAÇÃO
• Tipos de Carga:
• Dimensionamento dos Volume dos
•
•
•
•
•
•
Tanques
Compartimentação/Topologia
Estrutural
MARPOL e SOLAS
Comprimento da Praça de Máquinas
Costado Duplo
Estudo de Cargas
Plano de Capacidades
Arranjo Geral
Posicionamento Dinâmico
• DP1(1BOW THRUSTER / 1STERN THRUSTER / 1AZIMUTH )
1BOW THRUSTER(800kW)/1STERN
THUSTER(800kW)
AZIMUTAL RETRÁCTIL(1500kW)
Balanço Elétrico
Principal Demanda de Energia Elétrica: DP e Bombas de Combate a Incêndio
Oferta: Shaft Generator + MCA (fabricante Rolls Royce, modelo KRGB-5 e 9 )
TOPOLOGIA ESTRUTURAL
• Apostila Professor Moraya e Regras da Sociedade
•
Classificadora ABS
Configuração predominantemente Transversal
– reduzindo o peso total de aço
• Dimensionamento de:
– Chapeamento
– Longarina
– Reforçadores de Convés
• Cálculo do Módulo de Seção:
– Módulo de Seção Mínimo = 1,11m3
– Módulo de Seção Requerido = 1,22m3
– Módulo de Seção Calculado = 1,998 m³
TOPOLOGIA ESTRUTURAL
Peso Leve
• Utilização do sistema FORAN
Peso Leve
CONDIÇÕES DE CARREGAMENTO
Estabilidade Intacta
• A estabilidade intacta foi avaliada segundo os
•
•
critérios presentes na NORMAN I
Critério Ambiental
Todas as condições de carregamento foram
analisadas através do Programa FORAN, no qual
estão previamente programados os critérios de
estabilidade, inclusive os critérios ambientais. O
próprio programa tem uma ferramenta de
ativação dos efeitos de superfície livre evitando
assim cálculos braçais.
Estabilidade em Avaria
• Critérios para embarcações offshore
A749(18) Ch4.
• Comprimento em Avaria
• Avaria a Ré, Meia-Nau e Vante de 4
condições principais
• Todos os resultados foram satisfatórios
REFERÊNCIAS
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ABEAM - Associação Brasileira de Embarcações de Apoio Marítimo http://www.abeam.org.br/ Acessado em 20/09/2008.
JORNAL VALOR ECONÔMICO – Edição de 27/03/2008
REVISTA PORTOS E NAVIOS – Edição de 08/05/2008.
MARTINS, P.D., “Projeto de Engenharia: um jogo intelectual entre livre criação e
ação disciplinada.”
MARTINS, P.D., “Matriz de Qualidade-Características de Projeto.”
ASSIS, L.F., “Estrutura de Custos do Transporte Marítimo” – Março de 2008
Clarksons.net - http://www.clarksons.net/
BENFORD, H., "The Pratical Application of Economics to Merchant Ship Design".
Marine Technology, Vol. 4, No. 1, 1967
ABNT NBR7567
http://www.maritimeelectric.com/using2.html.
http://www.eifelnet.com.br/camaras/produto.asp
http://www.rolls-royce.com/index_flash.jsp
Sociedade Classificadora ABS para embarcações menores do que 90 metros.(Steel
Vessels under 90 meters in length 2006).
IMO, "International Convention for the Prevention of Pollution from Ships". 1973,
1978, 1997.
IMO, "International Convention for the Safety of Life at Sea". 1974, 1998
NORMAM I – DPC – http://www.dpc.mil.br
OBRIGADO!
Tiago Palermo
Victor Muanis
• Bollard Pull- O teste de Bollard Pull é
realizado para determinar a tração
estática máxima que um rebocador
poderá dispor em condições de trabalho.
É a propulsão teórica atingida a uma
velocidade zero de avanço e plena RPM
do motor.