projetos de navio - final
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UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina
Centro de Engenharias da Mobilidade Disciplina: Projetos de Navio I
Projeto Preliminar de um Navio Porta
Container Classe Panamax
EQUIPE
Maria Eduarda Felippe Chame
Pedro Paludetto S. P. Lopes
PROFESSORES
Ricardo Aurélio Quinhões Pinto
Luíz Eduardo Bueno Minioli
Fevereiro/2014
UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina Engenharia Naval
Disciplina: Projetos de Navio I
Projeto Preliminar de um Navio Porta Container Classe Panamax
SUMÁRIO
RESUMO ________________________________________________ Erro! Indicador não definido.
1 Introdução ____________________________________________________________________ 3
2 Tabela de dados _______________________________________________________________ 3
3 Navios Semelhantes____________________________________ Erro! Indicador não definido.
4 Metodologia __________________________________________________________________ 7
5 Estimativa do Comprimento _____________________________________________________ 10
6 Estimativa do Fundo Duplo _____________________________________________________ 11
7 Estimativa LWT e DWT ________________________________________________________ 20
7.1 LWT ________________________________________________________________________ 20
7.2 DWT: _______________________________________________________________________ 22
8 Estabilidade _________________________________________________________________ 25
9 Estimativa da Propulsão ________________________________________________________ 17
10 Método ______________________________________________ Erro! Indicador não definido.
11 Definição do Problema __________________________________ Erro! Indicador não definido.
12 Estudo de Viabilidade Econômica ________________________________________________ 29
13 Determinação das Dimensões Principais ___________________ Erro! Indicador não definido.
14 Arranjo _____________________________________________________________________ 13
14.1 Guindastes: .............................................................................................................. 14
15 Conclusão ___________________________________________________________________ 30
16 Bibliografia __________________________________________________________________ 33
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Disciplina: Projetos de Navio I
Projeto Preliminar de um Navio Porta Container Classe Panamax
OBJETIVO
Este trabalho tem como objetivo desenvolver o projeto preliminar de uma
embarcação do tipo porta contêiner classe Panamax. O desenvolvimento deste
artigo deve conter dados suficientes para que o armador análise a viabilidade de
avançar no projeto dessa embarcação.
Dados importantes para a tomada de decisão são as dimensões principais, carga
máxima transportada, análise da estabilidade e estimativa sobre os custos e receitas
do navio porta contêiner.
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Projeto Preliminar de um Navio Porta Container Classe Panamax
1 INTRODUÇÃO
No Brasil a movimentação de contêineres vem crescendo a cada ano, em 2011 a movimentação chegou em 5,2 milhões de TEUs. A estimativa é que em 2012 esse volume chegue a 14,7 milhões de TEUS.O Porto de Shangai em 2010 se tornou o porto com maior movimentação de TEUs do mundo, ultrapassando Cingapura, e em 2012 chegou a marca de 7,5 milhões de TEUs apenas no primeiro trimestre do ano.
Em 2005 o porto de Hong Kong aparecia em 2º porto de maior movimentação de container perdendo apenas para Cingapura, em 2010 o porto também foi passado pelo Porto de Shangai. O Porto de Busan aparece como 5º porto de maior movimentação em 2011 chegando em 16,17 milhões de TEUs.
Tabela do ranking mundial de volume de carga em milhões de TEUs
Embarcações do tipo porta contêineres realizam transportes regulares entre portos pré-estabelecidos com velocidade de serviço relativamente alta, cerca de 22 nós, seu arranjo é caracterizado por ter uma superestrutura localizada à popa da embarcação, para melhor utilização do espaço onde as cargas serão alocadas e seu shape delgado. Podendo armazenar contêineres externa e internamente, em alguns casos. Esse tipo de embarcação necessita que todos os requisitos de estabilidade sejam cumpridos.
O armador solicitou que a embarcação fosse projetada para atender a rota descrita no fluxograma a seguir.
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Para a simulação da rota foi utilizado um software on-line encontrado no site sea-distances.com.
Outro requisito do armador foi quanto a classe da embarcação, a qual deve ser projetada a fim de atender a classe Panamax. O termo “panamax” é definido como as máximas dimensões necessárias para cruzar o canal do Panamá.
Navio full-container Panamax Sea Land Maersk passando rente ao canal.
Busan
Hong Kong 1140 milhas 2,3 dias no mar 1,5 diais no porto
Shangay 845 milhas 1,7 dias no mar 1,5 dias no porto
Rio de Janeiro 12856 milhas 25,5 dias no mar 1,5 dias no porto
Santos 210 milhas 0,4 dias no mar 1,5 dias no porto
Paranaguá 155 milhas 0,4 dias no mar 1,5 dias no porto
Itajaí 149 milhas 0,3 dias no mar 1,5 dia no porto
Rio Grande 347 milhas 1 dia no mar 0 dias atracado
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O canal do Panamá foi oficialmente inaugurado no dia 15 de agosto de 1914, e é considerado até hoje a maior obra de engenharia do mundo e ficará atrás apenas da obra de reforma do canal. As restrições operacionais da classe Panamax são:
Boca: 32,3m;
Comprimento: 294,1m;
Calado:12m, considerando-se a água doce dos lagos tropicais, na qual a salinidade e a temperatura da água afetam sua densidade e determinam a forma de quanto fundo o navio alcançará na sua flutuabilidade;
Calado aéreo: 57,91 m.
2 DEFINIÇÃO DAS VARIÁVEIS A DETERMINAR
Espera-se que no fim deste trabalho as seguintes variáveis sejam determinadas:
Observação: as células que possuem uma marcação em vermelho no canto superior direito
apresentam uma nota explicativa, para ter acesso confira a planilha Grandezas que está
anexa.
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Variável Sigla
Altura da superestrutura Hsup
Altura do container Hcont
Altura do metacentro longitudinal GMl
Altura do metacentro transversal GMt
Área no plano da linha D'água WPA
Área superestrutura Asup
Boca Moldada Bmld
Boca/Beam B
Borda livre/ freeboard BL
Calado Moldado Hmld
Calado/draft/draught H
Centro Vertical de Flutuação KBt
Coeficiente de bloco Cb
Coeficiente dwt Cd
Comprimento da superestrutura Lsup
Comprimento do Container Lcont
Comprimento entre perpendiculares LBP
Consumo em toneladas por viagem Cons
Custo de combustível por viagem custo
Custo operacional por viagem Cop
Dead Weight DWT
Densidade ρ
Deslocamento W, ∆
Distância em milhas da viagem Dist.
Duplo fundo (altura) d(DB)
Espessura da chapa t
Horas no mar Horas
Largura do Container Bcont
Light Weight LWT
Lucro por viagem Lucro
Metacentro Longitudinal KMl
Metacentro transversal KMt
Momento para alterar o TRIM em 1cm MCTC
Peço de Aço WST
Peso de Equipamentos e Máquinas Wo
Peso máximo de carga (container) Wcont
Pontal/depth D
Potência Efetiva Pne
Receita de frete Receita
Resisitência Total RT
Superfície Molhada/ Wet Surface WSA
Teu máximo proposto TEUmax
Toneladas por centímetro de imersão TPC
Tripulação Obrigatória Tripulação
Velocidade de serviço V
Volume deslocado Vd
Volume do tanque de combustível Vfuel
Volume do tanque de H2O doce do DF Vh2o
Volume do tanque de lastro do DF Vlastro
VARIÁVEIS A DEFINIR
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3 METODOLOGIA
Ferramentas de metodologia de projeto são empregadas ao longo do
desenvolvimento deste estudo. Como nesta primeira etapa o escopo do trabalho é
limitado ao projeto preliminar, tem-se como objetivo determinar e estimar algumas
dimensões principais e características que auxiliem na formação do escopo do
produto a ser desenvolvido. Pretende-se no projeto preliminar entender as
necessidades do cliente, no casa o armador, e as especificações mais importantes
do projeto. Por esse motivo a matriz QFD será empregada.
Tendo em vista que o processo de desenvolvimento de uma embarcação exige
que iterações sejam realizadas com frequência, a ferramenta espiral de Evans será
utilizada também.
2.1. MATRIZ QFD
A Matriz QFD foi feita para confrontar requisitos do amador com requisitos de
engenharia, primeiramente é feito um levantamento dos requisitos do amador que
neste caso são: menor custo de aquisição, máximo carregamento, velocidade,
operação de carga e descarga, custo operacional e estabilidade, em seguida dá-se
peso de importância a estes requisitos. Dividindo os requisitos de engenharia em:
Deslocamento, Resistência ao Avanço, Equipamento de Carga e Descarga, Espaço
de Navio, Arranjo, DeadWeight, Shape e Propulsão. Em seguida confronta-os e
descobre-se o grau de importância de cada requisito. Os requisitos são:
DeadWeight: determina a quantidade de carga a ser transportada e a
Propulsão o qual determinará potência do motor e principalmente consumo de
combustível
Shape: apesar de ter bastante importância nesta fase do projeto ainda não se
tem as curvas do navio, serão analisados os aspectos relacionados ao peso
de aço utilizado no casco e as dimensões principais da embarcação.
Deslocamento: deflete diretamente no consumo, estabilidade e máximo
carregamento
Resistência ao Avanço: importante requisito a ser analisado pensando em
consumo de combustível
Equipamento de Carga e Descarga: diretamente ligado com operação de
carga e descarga, mas indiretamente ligado com consumo e deslocamento
Espaço de Convés: é um importante requisito pois está totalmente
relacionado ao máximo carregamento
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Arranjo: nesta etapa do projeto será analisado apenas duplo fundo, tanques
de lastro, compartimento de carga e área do convés
.
2.2. ESPIRAL DE EVANS
Em 1959 Evans propôs uma forma de definir as características do objeto do
projeto uma a uma, a cada volta que do espiral. Se uma certa característica não
puder ser definida, ela deve ser estimada a partir de experiência e conhecimento do
projetista. O método sugere que o projeto funcione em ciclos, aumentando o nível de
detalhamento a cada volta completa.
Para a definição deste projeto foi utilizado a Espiral de Evans, analisando os
requisitos um a um e corrigindo-os iterativamente até que atinja resultado
esperado.
QFD: Matriz de QualidadeProjeto Preliminar de um Navio Porta Container
Especificações do
projeto
Requisitos
do armador
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | |20% 10
| | | | | | | | | | | | | | | | | | 18% 9
| | | | | | | | | | | | | | 14% 7
| | | | | | | | | | | | 12% 6
| | | | | | | | | | | | | | | | | | 18% 9
| | | | | | | | | | | | | | | | 16% 8
Imp
ortâ
ncia
LEG
EN
DA
Importância da especificação de
projeto
593.88 569.39573.47 532.65 344.9 385.71 308.16 585.71
○ ▽
C
ust
om
er
Import
an
ce
▽ ○ ▽ ▽ ● ● ▽
●
○ ● ● ○ ▽ ○ ○
●▽ ▽ ○ ●
● ● ○ ● ● ● ○ ○
●○ ●▽ ○
● ▽
● ○ ▽ ○ ● ▽
○Menor custo de aquisição
Máximo carregamento
Velocidade
Operações de carga e descarga
Custo Operacional
Estabilidade
Dea
d W
eig
ht
Sh
ap
e
Deslo
ca
men
to
Resis
tên
cia
ao
av
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en
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arg
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arg
a
Esp
aço
de c
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Arra
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●
○
●
▽
Pro
pu
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● FORTE
○ MÉDIO
▽ FRACO
LEG
EN
DA
Importância da especificação de
projeto
|||||||
|||||||
|||||||
|||||||
||||||
||||
||||
|||
15% 15% 15%15% 14% 9% 10% 8%
593.88 569.39573.47 532.65 344.9 385.71 308.16 585.71
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4 DEFINIÇÕES INICIAIS
O primeiro passo para avançar no projeto de uma embarcação é reunir o
máximo de informações de navios semelhantes ao que se almeja projetar. Dessa
forma é possível criar um banco de dados com as dimensões principais,
características de carregamento e operacionais. A partir desses dados será possível
definir alguns dados preliminares da embarcação.
Através dos sites MarineTraffic.com e Grosstonnage.com foi possível ter acesso
a navios com características próximas ao desejado para o projeto. A tabela abaixo
exibe o banco de dados feito para este projeto. As marcações nas colunas DWT e
GT são referentes às restrições do armador e a média dessas colunas foi feita
excluindo os dados que estão fora da faixa solicitada. A célula referente ao
comprimento LBP está em destaque pois será usada para confrontar o valor
calculado no próximo tópico.
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Para o cálculo do comprimento da embarcação são necessárias algumas
dimensões que foram definidas a partir da média dos dados das embarcações
semelhantes. Dentre as variáveis mostradas na tabela algumas tiveram de ser
redefinidas devido a restrição da classe Panamax e do calado máximo referente aos
portos de atracação. As restrições são apresentadas a seguir.
5 ESTIMATIVA DO COMPRIMENTO LBP
Para estimativa do comprimento do navio foi utilizado o Método da Raiz Cúbica,
extraída do livro de C. B. Barras (1985). A fórmula proposta por Barras é a seguinte:
[ (
)
(
)
]
Utilizando a equação acima e os dados dos navios semelhantes é possível
encontrar um valor médio para o LBP. O resultado obtido atende a restrição de
comprimento como pode ser visto abaixo.
itajaí 12 32.3
Santos 13.3 294.1
Paranaguá 17 12
Rio de Janeiro 15 57.91
rio grande 14
Shangai 15
Busan 12
Hong Kong 18
Calado Máximo 12
Calado Máximo dos portos de atracação
Boca Máxima
Comprimento Máximo
Calado Máximo
Calado Aéreo Máximo
Canal do Panamá
Displacement
(summer)Volume deslocado LBP Bmld Hmld DWT GT LWT Cb Cd Ano Bandeira V
[t] [m³] [m] [m] [m] [t] [t] [t] ad. ad. nós
CSAV LLANQUIHUE 67907 66250.73171 248 32.25 12.6 50249 40541 17658 0.6574 0.73997 2010 Liberia 24.5
BAHIA NEGRA 69348 67656.58537 242 32.2 12.4 53124 41483 16224 0.7002 0.76605 2007 Liberia 22,4
CSCL BRISBANE 67271 65630.2439 244.8 32.25 12.6 50748 39941 16523 0.6598 0.75438 2005 HongKong 24.5
MSC DON GIOVANNI 53098 51802.92683 191.96 30.6 11.94 41583 29181 11515 0.7386 0.78314 1996 Panamá 20
MSC FABIENNE 86933 84812.68293 283.2 32.2 13.55 66694 54774 20239 0.6864 0.76719 2004 Panamá 24
CELERINA 83662 81621.46341 217 32.2 13.77 73035 39161 10627 0.8483 0.87298 1999 Switzerland 14
CARSTEN MAERSK 142800 139317.0732 331.54 42.8 14.94 110381 92182 32419 0.6572 0.77298 2000 Denmark
MSC POH LIN 87026 84903.41463 283.2 32.2 13.55 66786 54774 20240 0.6871 0.76743 2004 Panamá
Média dos navios base 82255.625 80249.39024 255.2125 33.3375 13.16875 68838.33333 45112.3333 13417.3 0.7044 0.77801 21.4
Banco de dados
Navio
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6 ANÁLISE DAS NORMAS E REGULAMENTAÇÕES
Para que a embarcação possa navegar é preciso estar atento a algumas normas
e regras impostas por órgãos que regulamentam o transporte marítimo. Com o
comprimento definido é possível prosseguir na análise dessas regras, visto que
muitos requisitos estão em função do comprimento do navio.
Neste projeto foram utilizados regras das seguintes instituições:
Dentro dos requisitos dos projetos também se encontram regras estipuladas
com o objetivo de melhorar o projeto da embarcação e estimativas que devem sem
atendidas para que se possa avançar nos cálculos, essas estimativas foram
definidas a partir da análise de outros trabalhos. Como é o caso do item calado e
dois itens da superestrutura.
A fim de ilustrar as regras que servirão como apoio no projeto a tabela a
seguir é apresentada.
Dados/Navios 1 2 3 4 5 6 7 8
LBP 248 242 244.8 191.93 283.2 217 331.54 283.2
Bmld 32.25 32.2 32.25 30.6 32.2 32.2 42.8 32.2
Hmld 12.6 12.4 12.6 11.94 13.55 13.77 14.94 13.55
Cb 0.657414 0.700192 0.65977 0.738614 0.686392 0.84831 0.657164 0.687127
Cd 0.739968 0.766049 0.754382 0.783137 0.767189 0.872977 0.772976 0.767426
LBPn 275.4351 263.8327 270.987 227.0581 286.2032 212.7614 283.25749 286.0716
294.1
263.200821
COMPRIMENTO MÁXIMO (RESTRIÇÃO)
COMPRIMENTO MÉDIO DOS NAVIOS BASE
Satisfeito
LBPn Comprimento entre perpendiculares do navio (projeto)
DWT Dead Weight do novo navio (projeto)
LBPb Comprimento entre perpendiculares do navio base
Bmld Boca moldada do navio base
Hmld Calado moldado do navio base
Cb Coeficiente de bloco do navio base
Cd Coeficiente de DWT do navio base
Legendas
À determinar
Dados dos navios modelos
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Ao longo do trabalho os requisitos impostos pelas regras serão empregados nas
etapas de cálculo e validação do resultado.
7 BORDA LIVRE
As “Embarcações SOLAS” para as quais seja obrigatória a atribuição de uma
borda-livre deverão ser portadoras de um Certificado Internacional de Borda-Livre,
de acordo com o modelo apresentado na Convenção Internacional de Linhas de
Carga (1966). A tabela a seguir relaciona a borda livre do navio com o comprimento
do mesmo.
Regra Requisito
Borda Livre
As “Embarcações SOLAS” para as quais seja obrigatória a
atribuição de uma borda-livre deverão ser portadoras de um
Certificado Internacional de Borda-Livre, de acordo com o
modelo apresentado na Convenção Internacional de Linhas
de Carga (1966 ).
BL = 4.189 retirado do gráfico para o
comprimento da embarcação
O comprimento da superestrutura é estimado como 60% da
boca da embarcaçãoCsup = 0.6Bmld
Supor que a superestrutura ocupa uma área quadrada no
convés (largura e comprimento iguais)Asup = (0.6 Bmld)²
A altura padrão da superestrutura não deverá ultrapassar 2,3m,
de acordo com a Convenção Internacional sobre Linhas de
Carga.
Ap = 2,3 retirado do gráfico para o
comprimento da embarcação
BL/Bmld [0.02; 0.2]
Lsup/LWL < 0.6
Bmld/D [1.75; 2.15]
Fundo duplo
A altura do fundo duplo na região de carga é calculada pela
equação empírica da ABS – edição 200 (Parte 3 – Capitulo
2 – Seção 4 – Item 3.3.3)
Calado Manter o calado durante a operação do navio, utilizar o lastro. H = Hoperação
De acordo com a NORMAM 01 - Seção II - item 0110 para
embarcações empregadas na navegação de longo curso para
máquinas e convés
Tripulação máquinas e convés =9
Na Navegação de Longo Curso é obrigatório o embarque de,
pelo menos, um Cozinheiro (CZA) e um Taifeiro (TAA).Tripulação serviço de câmara= 2
Na navegação de Longo Curso é obrigatório o embarque de
um Enfermeiro (ENF) ou Auxiliar de Saúde (ASA).Tripulação saúde= 1
Superestrutura
De acordo com a IMO A749 o GM min para que a
embarcação seja estável é estabelecido por uma equação
empírica
Estabilidade
Tripulação
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8 ARRANJO
O arranjo da embarcação nesta fase do projeto será limitado ao duplo fundo,
equipamentos no convés e dimensionamento da superestrutura. Ainda durante o
desenvolvimento deste trabalho serão apresentados dados como alocação da carga
no casco e acima do convés.
8.1 ESTIMATIVA DO FUNDO DUPLO
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Para a estimativa do duplo fundo, utilizou-se uma equação retirada da ABS
como pode ser visto no tópico Análise das Normas e Regulamentações.
Segundo a MARPOL, convenção internacional da prevenção da poluição por
navios, a região do duplo fundo deverá conter obrigatoriamente tanques de água
doce e tanques de lastro, medidas estas que previnem impactos ambientais caso
haja avarias. Dessa forma foram propostos dois tanque para serem alocados na
região de duplo fundo. Neste tópico será apresentada a primeira estimativa do
volume dos mesmos.
Em tópicos posteriores a segunda iteração será divulgada e seu respectivo
motivo. Por enquanto se tem as dimensões do tanque de lastro, que irá auxiliar na
estabilidade do navio mantendo o calado de operação do mesmo, e o tanque de
água doce que servirá para atender as necessidades da tripulação. Poderá haver
mais tanques de lastro e água doce no navio, o que poderá ser previsto em uma
etapa posterior do projeto, não estando no escopo do projeto preliminar.
8.2 GUINDASTES
Para seleção de guindastes foi analisado a capacidade e o alcance e escolheu-
se 2 guindastes CBW-LIEBHERR destacando-se as seguintes características:
Baixa altura - melhor visibilidade desde a ponte do navio.
Baixo peso e baixo centro de gravidade - melhor estabilidade do navio e
maior capacidade do guindaste.
O campo amplo do cabo no gancho garante trabalho seguro e
posicionamento das mercadorias. A lança encontra-se acima da cabina do
B 32.2
d(DB) [mm] H 12.00
1688.579307 LBP 263.2008
d(DB) [m]
1.688579307
Dados do Navio
LBP(70%) m 184.2405744
Bmld (70%) m 22.54
Volume do duplo fundo m³ 7012.302674
Volume do tanque de água doce m³ 2103.690802
Volume do tanque de lastro m³ 4908.611872
Massa da água de lastro t 5031.327168
Massa de água doce t 2103.690802
1
ª
I
t
e
r
a
ç
ã
o
Supondo que o tanque de lastro e H2O doce esteja na região do duplo fundo:
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operador e possibilita visibilidade ilimitada para o operador sobre o deck e
para dentro do porão do navio.
Cilindros hidráulicos com tratamento cromo-níquel, isentos de manutenção
reduzem os custos operacionais e de manutenção.
Através dos cilindros hidráulicos ativos em ambos os sentidos, a lança está
fixa em todas as posições.
Devido ao pequeno raio mínimo de trabalho, é possível posicionar
mercadorias nas proximidades do guindaste.
Aplica-se na área de movimentação de contêineres:
Maior número de contêineres na posição de descanço da lança pois esta é
posicionada acima da carreira superior de contêineres.
Devido às estreitas dimensões externas do guindaste, perde-se apenas uma
carreira no local de posicionamento do container.
Figura 5. Guindaste CBW-LIEHBRERR
8.3 SUPERESTRUTURA
Altura padrão da superestrutura é apresentada pela Convenção Internacional
sobre Linhas de Carga de 1966 na página 67, tabela 33.1. Através da tabela é
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possível obter o valor de 2,3m para a superestrutura. Como a superestrutura
contará com três decks a altura total da superestrutura será de 6,9m.
A Convenção Internacional de Linhas de Carga (1966) faz algumas restrições
quanto à superestrutura e a visibilidade que serão importantes no momento de
definir o máximo de pilhas alocadas acima do convés.
Restrição sobre o campo de visão horizontal da superestrutura:
I) O campo de visão horizontal de um observador no passadiço deverá ser de 112,5°
para cada bordo, a partir da proa.
II) A partir de cada asa do passadiço, o campo de visão horizontal deve estender-se
por um arco de pelo menos 225°, contados a partir de 45° da linha de centro, pelo
bordo oposto, mais os 180° do bordo da referida asa.
III) O campo de visão horizontal, a partir do posto de governo principal, deverá se
estender sobre um arco a partir da linha de centro, na proa, até, pelo menos, 60°
para cada bordo do navio.
IV) O costado da embarcação deve ser visível das asas do passadiço.
Restrição sobre o alcance da visão do passadiço
A visão da superfície do mar na proa da embarcação, observada do passadiço, não
deve ser obstruída além de uma distância correspondente a mais do que 2 (dois)
comprimentos da embarcação, ou 500 m, o que for menor, em um arco de 10° da
linha de centro para cada bordo, independente do calado da embarcação, do trim ou
da carga no convés.
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9 PROPULSÃO E CUSTO OPERACIONAL
9.1 ESCOLHA DO MOTOR
Para escolha do motor do navio é preciso encontrar a potência efetiva necessária. O
fluxograma abaixo mostra as etapas de cálculo e as fórmulas utilizadas para
determinar a potência.
Com as fórmulas apresentadas é possível encontrar a Pne necessária. Os cálculos
são mostrados na tabela a seguir:
Resistência de Atrito
Resistência Total
Potência
V 21.4 nós
V 10.9996 m/s
LBP 263.2008205 m
W 82000 t
n 1.825 adimensional
WSA 11892.97514 m²
f (Proposto por Barras) 0.41989438 adimensional
Rf 1337937.138 N
Rt 2973193.641 N
Rt 2973.193641 kN
Pne 32754.8764 kW
Pne 43855.9846 hp
Cálculo da Potência
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Para verificar se a potência encontrada é aceitável, encontrou-se a Pne
variando com a velocidade e a partir daí foi comparada com o banco de dados. O
gráfico é exibido abaixo:
Para a velocidade de serviço encontrou-se um navio com potência
compatível. Mas como para velocidades acima a diferença alcançou quase 20 MW
foi feita uma nova validação a qual será apresentada em tópicos posteriores e a
potência efetiva encontrada foi aceita.
Com a potência definida é possível definir o motor que será empregado no projeto.
Foi realizado um levantamento dos tipos de motores e fabricantes. A primeira
decisão foi a de utilizar uma turbina a gás no projeto, a qual pode ser justificada
analisando as novas tendências de projeto de embarcações. O presidente da DNV
fez a seguinte declaração sobre o uso de turbinas a gás:
“Eu estou convencido que o uso do gás irá no futuro próximo ser o combustível que
será amplamente usado por navios, eu acredito que até o ano 2020, a maioria dos
armadores irá preferir encomendar navios movidos à LNG.”
Dentre as turbinas a gás disponíveis no mercado foram comparadas de três
fabricantes, Rolls Royce, Siemens e TGM. A última fabrica os motores no país, mas
possui poucas especificações em seu catálogo.
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
20 22.4 24 24.5 24.5
Po
tên
cia
[kW
]
Velocidade (nós)
Navio Base X Navio Projetado
Base
Projetado
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O primeiro motor, o MT30, foi apresentado em 2013 como a turbina a gás mais
potente do mundo. A seguir os dados utilizados para definir a propulsão do navio
são apresentados:
Como indicado pela matriz QFD os requisitos do armador com maior peso são
menor custo de aquisição e custo operacional. Dessa forma a especificação
consumo de combustível foi considerada como de maior importância na escolha da
turbina. O SGT-750 foi definido como a propulsão do navio.
9.2 VOLUME DO TANQUE DE COMBUSTÍVEL
Após a turbina a gás ser definida e possuindo algumas especificações da
mesma é possível estimar o custo de operação por viagem. Primeiro, será calculado
o gasto com combustível durante uma viagem. Utilizando seadistance.com foi
possível determinar as horas de mar para cumprir a rota proposta. E utilizando gás
natural liquefeito foi possível determinar o quanto será gasto com combustível para a
viagem. A tabela a seguir mostra os resultados:
MT30 Rolls-Royce SGT-750 Siemens BT/ BTE TGM Potência 36 MW 37 MW 40 MW
Poder Calorífico 9296 kJ/kW*h
Consumo 0.207 kg/kWh 0.236248488 m³/kW*h
Consumo (massa) 6780.259411 kg/h 5494.185911 kg/h
Consumo (volume) 9549.661143 m³/h 7738.290016 m³/h
Rotação 3600 rpm 6100 rpm
Eficiência Térmica 40% 40%
Peso 66 t
Porto Distância (milhas) Dias no mar Horas no mar Consumo (t) Consumo (m³) Volume GNL (m³) Massa GNL (t) Custo Dias no porto
Rio Grande 347 0.7 16.8 92.30232331 130003.2723 216.6721204 97.5024542 39 000.98$
Itajaí 149 0.3 7.2 39.55813856 55715.68811 92.85948019 41.78676608 16 714.71$ 1.5
Paranaguá 155 0.3 7.2 39.55813856 55715.68811 92.85948019 41.78676608 16 714.71$ 1.5
Santos 210 0.4 9.6 52.74418475 74287.58415 123.8126403 55.71568811 22 286.28$ 1.5
Rio de Janeiro 12856 25.5 612 3362.441778 4735833.49 7893.055816 3551.875117 1 420 750.05$ 1.5
Shangay 845 1.7 40.8 224.1627852 315722.2326 526.2037211 236.7916745 94 716.67$ 1.5
Hong Kong
Busan
Total 15702 31.2 748.8 4237.920957 5794431.56 9657.38594 4345.823673 1 738 329.47$ 9
128 146.08$ 427.1536089 1.5711.92268141140 320.36520672.3 55.2
ROTAS
427153.6089
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A planilha propulsão.xslx anexa ao trabalho apresenta todos os cálculos para
chegar a custo de combustível. Também é possível calcular o peso do combustível e
o volume do tanque. A primeira estimativa do volume do tanque resultou em uma
quebra de restrição no projeto, o DWT ficou acima do proposto, e para solucionar o
problema poderia diminuir a capacidade de carga máxima ou diminuir a quantidade
máxima de combustível carregado. Como definido pela QFD o requisito Máximo
carregamento é o segundo mais importante e por isso foi feita uma iteração
diminuindo o tamanho do tanque. Reduziu-se pela metade o volume do tanque e o
mesmo terá uma nova autonomia de 12 dias no mar e 6 mil milhas, o que é
suficiente visto que no caminho entre a maior rota proposta Rio de Janeiro –
Shangay é possível abastecer no canal do panamá. A tabela a seguir demonstra a
iteração feita.
9.3 ESTIMATIVA DOS CUSTOS OPERACIONAIS
A partir do dado “custo de combustível por viagem” é possível estimar o custo
operacional total por viagem. A análise de algumas bibliografias permitiu que a
estimativa fosse feita como o custo de combustível representa 80% do custo
operacional total. Sendo assim foi possível obter a seguinte estimativa:
10 ESTIMATIVA DAS CAPACIDADES DO NAVIO
10.1 LWT- LIGHTWEIGHT
Este é o peso do próprio navio, quando completamente descarregado.
Abrangendo o peso do aço, madeira, equipamentos e máquinas. Para estimar o
valor de LWT é necessário encontrar o peso dos itens descritos. No escopo deste
projeto será definidos o peso do aço do casco, peso do aço da superestrutura e
peso de máquinas e equipamentos.
2 172 911.84$
Considerar que o consumo de combustível representa
80% do custo de operação
Custo por viagem
Volume do tanque calculado 7893.1 m³ 0.45 t/m³
Volume do tanque estimado 8000 m³ Massa de combustível 3600000 kg 3600 t
Volume do tanque calculado 7893.1 m³ 0.45 t/m³
Volume do tanque estimado 4000 m³ Massa de combustível 1800000 kg 1800 t
Dimensões do tanque
Densidade gás natural liquefeito
Dimensões do tanque
Densidade gás natural liquefeito
Iteração 1: Com este valor de massa de combustível, o DWT irá ultrapassar o limite estipulado de projeto. Como na maior rota haverá uma passagem pelo canal do
Panamá e será possível abastecer a embarcação, o projeto irá ser reduzido para 50% do volume estimado anteriormente.
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10.1.1 PESO DE AÇO:
Para calcular o peso de aço será utilizado o método estipulado por Harvald and
Jensen retirado do livro de Schneekluth, H e Bertran, V. As fórmulas propostas são
as seguintes:
A planilha LWT.xlsx anexa ao trabalho contém todos os dados utilizados para o
cálculo de Wst. A tabela a seguir fornece o valor calculado de Wst e realiza uma
validação do resultado encontrado utilizando relações percentuais apresentadas
pelos autores para navios do tipo “containership”. O resultado foi validado.
Após a estimativa inicial do peso do aço do casco é possível estimar os gastos
decorrentes para aquisição de aço. Confira na tabela abaixo a estimativa do custo:
BL [m] 4.189
D [m] 15.689
t [m] 0.25
u 3.515873844
e 3.934551553
Cso (tabelado) 0.07
Cs 0.071251486
Wst 9307.5722
Wst/LWT 69%
P
E
S
O
D
O
A
Ç
O
Atende pesos relativo proposto [62- 72]%
Wst 9307.572196 t
110% Wst 10238.32942 t
t 0.25 m
Tipo
Fabricante
Valor (médio) 850.00$ /tonelada Valor total 8 702 580.00$
Valor (USIMINAS) 1 200.00$ /tonelada Valor total 12 285 995.30$
C
U
S
T
O
D
O
A
Ç
O
Para chapa grossa, utilizar a tabela ao lado para
encontrar o peso da chapa
Placa de aço DH40 da construção naval
Wugang Hongxing Metal Material Co., Ltd.
Preço de aço
𝑾𝒔𝒕 𝑳𝑩𝑷 𝑩 𝑫 𝑪𝒔
𝑪𝒔 𝑪𝒔𝒐 𝟎,𝟎𝟔𝟒𝒆−(𝟎,𝟓𝒖+𝟎,𝟏𝒖𝟐,𝟒𝟓 )
𝒖 log𝟏𝟎(𝑾
𝟏𝟎𝟎 𝒕 )
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Para o cálculo preliminar do custo do aço foi utilizada como referência um
placa de aço DH40 do fabricante Wugang Hongxing Metal Material Co., Ltd. Outro
ponto importante é que foi calculado o custo para compra de 110% do peso de aço
encontrado anteriormente, este fato é justificado por perdas que ocorrem no
processo de fabricação do casco.
10.1.2 CÁLCULO DO PESO DE MÁQUINAS:
Para calcular os pesos de máquinas será utilizada a fórmula empírica abaixo:
O valor encontrado para o peso de máquinas foi Wo = 30003,6 t.
10.1.3 PESO DE AÇO DA SUPERESTRUTURA:
A seguir a tabela de cálculos que auxiliou na determinação do custo do preço
de aço para a superestrutura:
10.2 DWT: DEADWEIGHT
O deadweight de um navio é o peso que o navio transporta. O DWT inclui o
peso da carga, combustível, água potável, água do lastro, tripulação e seus
pertences, mantimentos e outros. Primeiramente, calculou-se a capacidade máxima
de carga que o navio poderá transportas. Como o objetivo do armador é carregar o
máximo de carga possível, o DWT foi calculado para a quantidade de TEU máxima.
Para o cálculo do peso máximo de carga foram realizados os seguintes
cálculos:
t chapa 0.08 m
Peso especíifico 7.85 t/m³Asup 361.7604 m²Wsup 227.19
Custo unitário 300.00$ /tonelada
Custo total
Utilizar chapa mais fina na superestrutura
AÇO SUPERESTRUTURA
68 155.66$
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Para dimensionar o espaço de carga algumas considerações foram feitas,
como o tipo de container e suas dimensões e a área destinada no casco e acima do
convés para alocar cargas. A área interna do casco para alocação de carga foi
definida como o produto de 90% do comprimento do navio, 90% da boca moldada e
60% do pontal. Já a área acima do convés foi definida da mesma forma, o que foi
alterado é o pontal, sendo definido como no máximo duas pilhas de containers, a fim
de não obstruir o campo de visão da sala de comando. O peso máximo de carga
ficou dentro do esperado.
Para o cálculo do DWT restante foram necessárias três iterações até que o
DWT fosse satisfatório com a restrição.
Optou-se na segunda iteração em reduzir o tanque de água doce para então
chegar em um valor razoável de DWT. Repare que o DWT restante pode ser
Altura Padrão 2.3 m
Decks 3 adimensional
Hsup 6.9 m
Lsup 19.02 m
Asup 361.7604 m²
DWT 68500 t
Tipo Dry Box 20'
Fabricante Log In
Carga Máxima 24 t
Comprimento 5.9 m
Largura 2.34 m
Área 13.806 m²
Altura 2.4 m
2854.166667
2868
LBP (90%) 236.8807385 217.8607385
Bmld (90%) 28.53 28.53
Área por pilha 6758.207469 Calculado Real
TEU estimado 489.5123474 TEU por comprimento 36.92554889 36
Pontal (60%) 9.4134 TEU por largura 12.19230769 12
Altura acima do convés 4.8 TEU por pilha 450.2076538 450
Bmld 31.7Quantidade de pilhas (abaixo do
convés)3.92225 3
LBP 263.2008205Quantidade de pilhas (acima do
convés)2 2
3531.65394 2700
TEU Máximo 2868 TEU calculado 2700 Calculado < Máximo
64800 DWT restante 3700Peso máximo de carga
Quantidade de TEU
Cálculo da quantidade de container
TEU Máximo
SUPERESTRUTURA
Comprimento para área de carga
Largura para área de carga
Determinação da quantidade de containers em relação a área disponível no convés
Quantidade máxima de containers
DWT 68500 DWT 68500 DWT 68500
Massa do combustível 3600 Consumível Massa do combustível 1800 Consumível Massa do combustível 1800 Consumível
Carga máxima transportada 64800 Carga máxima transportada 64800 Carga máxima transportada 64800
Tanque de água doce 2103.691 Consumível Tanque de água doce 2104 Consumível Tanque de água doce 701 Consumível
Outros Outros 0 Outros 0
Tanque de Lastro Variável Tanque de Lastro 0 Variável Tanque de Lastro 0 Variável
DWT RESTANTE -2004 DWT RESTANTE -204 DWT RESTANTE 1199
Navio em condição Plena Carga1ª iteração 2ª iteração 3ª iteração
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preenchido por outros itens ou pode aumentar a carga transportada, desde que a
carga não interfira nas restrições já apresentadas em tópicos anteriores.
Como o tanque de água doce foi alterado é necessário realizar uma segunda
iteração no dimensionamento dos tanques abrigados no duplo fundo.
Foram analisados três cenários diferentes e como o DWT irá variar, como
apresentado:
Percebe-se que no cenário onde o navio está apenas com 50% do
carreamento máximo o lastro disponível no duplo fundo não será suficiente. Deverá
ser projetado um compartimento que possa ser utilizado como tanque de lastro
quando o navio não estiver totalmente carregado. O que está fora do escopo deste
projeto.
10.3 DESLOCAMENTO X CALADO
DWT 68500 DWT 68500 DWT 68500
Massa do combustível 360 Consumível Massa do combustível 180 Consumível Massa do combustível 1800 Consumível
Carga máxima transportada 64800 Carga máxima transportada 64800 Carga máxima transportada 32400
Tanque de água doce 140.2461 Consumível Tanque de água doce 70 Consumível Tanque de água doce 701 Consumível
Outros Outros 0 Outros 680
Tanque de Lastro 2001 Variável Tanque de Lastro 2251 Variável Tanque de Lastro 32919 Variável
Navio em condição condições adversasPróximo de um porto (20% de combustível e água doce) Próximo de um porto (10% de combustível e água doce) Com carregamento de 50% da carga de TEU
LBP(70%) m 184.2405744
Bmld (70%) m 22.54
Volume do duplo fundo m³ 7012.302674
Volume do tanque de água doce m³ 2103.690802
Volume do tanque de lastro m³ 4908.611872
Massa da água de lastro t 5031.327168
Massa de água doce t 2103.690802
LBP(70%) m 184
Bmld (70%) m 23
Volume do duplo fundo m³ 6947
Volume do tanque de água doce m³ 701
Volume do tanque de lastro m³ 6246
Massa da água de lastro t 6402
Massa de água doce t 701
Supondo que o tanque de lastro esteja na região do duplo fundo:
1
ª
I
t
e
r
a
ç
ã
o
2
ª
I
t
e
r
a
ç
ã
o
O tanque de água doce foi redefinido, por isso uma nova iteração
Supondo que o tanque de lastro e H2O doce esteja na região do duplo fundo:
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Para concluir o tópico será apresentado o gráfico deslocamento X calado:
11 ESTABILIDADE
Como já dito anteriormente, a estabilidade para este tipo de navio é de extrema
importância e por isso deve ser calculada de forma que garanta um navio estável ao
longo do percurso.
Para o cálculo da estabilidade foram utilizadas fórmulas do livro do Barras e a
validação da altura metacêntrica mínima utilizou a ABS. Para que um navio seja
estável o GM deve ser maior que zero. Os cálculos a segui apresentam os dados
relativos a estabilidade longitudinal e transversal:
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Após os cálculos preliminares da estabilidade a curva hidrostática foi traçada.
BMt 6.8652
Há cinco fórmulas propostas para
o cálculo do centro vertical de
flutuação, duas não são
compatíveis com o modelo
projetado.
KB1 KB2 KB3
KB 7.666667 5.998713 6.1525
KG 10.19785 10.19785 10.19785
Nt= 0.084 *Cw² para Cw [0.692-0.893]
Utilizar KG= 65% do pontal
Transversal
KMt 14.53187 12.86391 13.0177
GMt 4.334017 2.666063 2.8198502
Status Estável Estável Estável
LBP Bmld D BL Lsup
263.20 31.7 16.189 4.189 19.02
1.20833493
BMl 422.5627
KMl 428.5614
GMl 418.3635 Nl=(3/40)*Cw² para Cw [0.692-0.893]
GMmin
Para verificar se o GM encontrado atendo as normas, será
utilizado o cálculos de GM min fornecido pela IMO A749.
Transversal
Longitudinal
,
, , ,
,
,
,
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Por fim o WPA, TPC e MCTC foram determinados:
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Calado [m]
Curva Hidrostática
KB*1000
KG*600
KMt*100
BMt*1000
GMt*1000
KMl
BMl
GMl
Densidade 1.025 t/m³
WPA 7156.587 m²
TPC 73.35501 t/cm
MCTC 2149.443 tm/cm
,
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12 CARACTERÍSTICAS PRELIMINARES DA EMBARCAÇÃO
Variável Sigla Valor Unidade Origem
Altura da superestrutura Hsup 6.9 m Estimado o nº de decks e seguindo a altura padrão
Altura do container Hcont 2.4 m Especificação do fabricante
Altura do metacentro longitudinal GMl 418.36 m Fórmula (planilha estabilidade)
Altura do metacentro transversal GMt 2.82 m Fórmula (planilha estabilidade)
Área no plano da linha D'água WPA 7156.587 m² Fórmula (planilha estabilidade)
Área superestrutura Asup 361.7604 m² Fórmulas (planilha DWT)
Boca Moldada Bmld 31.7 m Fórmula
Boca/Beam B 32.2 m Banco de dados dos navios base
Borda livre/ freeboard BL 4.189 m Convenção Internacional de Linhas de Carga (1966)
Calado Moldado Hmld 11.50 m Fórmula
Calado/draft/draught H 12.00 m Banco de dados dos navios base
Centro Vertical de Flutuação KBt 6.15 m Fórmula (planilha estabilidade)
Coeficiente de bloco Cb 0.786621 adimen. Fórmula
Coeficiente dwt Cd 0.835366 adimen. Fórmula
Comprimento da superestrutura Lsup 19.02 m 60% da boca da embarcação (comprimento e largura iguais)
Comprimento do Container Lcont 5.9 m Especificação do fabricante
Comprimento entre perpendiculares LBP 263.20 m Fórmula Método da Raiz Cúbica
Consumo em toneladas por viagem Cons 4238 t Fórmula (planilha propulsão)
Custo de combustível por viagem custo 1738329 -$ Fórmula (planilha propulsão)
Custo operacional por viagem Cop 2172912 -$ Fórmula (planilha propulsão)
Dead Weight DWT 68500 t Requisito armador
Densidade ρ 1.025 t/m³ Definido
Deslocamento W, ∆ 82000 t Banco de dados dos navios base
Distância em milhas da viagem Dist. 15702 milhas Fórmula (planilha propulsão)
Duplo fundo (altura) d(DB) 1.688579 m Equação da ABS
Espessura da chapa t 0.25 m Estipulado
Horas no mar Horas 749 h Fórmula (planilha propulsão)
Largura do Container Bcont 2.34 m Especificação do fabricante
Light Weight LWT 13500 t Fórmula
Lucro por viagem Lucro 257088 -$ Fórmula (planilha propulsão)
Metacentro Longitudinal KMl 428.56 m Fórmula (planilha estabilidade)
Metacentro transversal KMt 13.02 m Fórmula (planilha estabilidade)
Momento para alterar o TRIM em 1cm MCTC 2149.443 tm/cm Fórmula (planilha estabilidade)
Peço de Aço WST 10238.33 t Fórmula HARVALD AND JENSEN
Peso de Equipamentos e Máquinas Wo 3003.648 t Fórmula empírica
Peso máximo de carga (container) Wcont 64800 t Fórmulas (planilha DWT)
Pontal/depth D 16.189 m Fórmula
Potência Efetiva Pne 32754.88 kW RT * V
Receita de frete Receita 2430000 -$ Fórmula (planilha propulsão)
Resisitência Total RT 2973.194 kN Calculado planilha propulsão
Superfície Molhada/ Wet Surface WSA 11892.98 m² Fórmula de D.W. Taylor (planilha PROPULSÃO)
Teu máximo proposto TEUmax 2700 TEU Fórmulas (planilha DWT)
Toneladas por centímetro de imersão TPC 73.35501 t/cm Fórmula (planilha estabilidade)
Tripulação Obrigatória Tripulação 12 adimen. Requisitos
Velocidade de serviço V 21.4 m/s ou nósMédia navio base
Volume deslocado Vd 80000 m³ Banco de dados dos navios base
Volume do tanque de combustível Vfuel 4000 m³ Fórmula (planilha propulsão)
Volume do tanque de H2O doce do DF Vh2o 701 m³ Fórmulas (planilha DWT)
Volume do tanque de lastro do DF Vlastro 6246 m³ Fórmulas (planilha DWT)
* Observação: as células que possuem uma marcação em vermelho no canto superior direito apresentam uma
nota explicativa, para ter acesso confira a planilha Grandezas que está anexa.
CARACTERÍSTICAS DA EMBARCAÇÃO
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12.1 VALIDAÇÃO DOS DADOS ENCONTRADOS
A fim de validar as principais características determinadas ao longo deste
trabalho, foi feita uma planilha para comparar dados de referência com os calculados
no projeto. Foram atribuídos pesos para as características levando em consideração
a confiabilidade da fonte, por exemplo, a referência do peso de aço é de uma
plataforma e por isso foi admitido uma faixa maior de variação entre a referência e o
projeto.
13 ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA
13.1 CUSTO DE AQUISIÇÃO DO NAVIO
A partir do dado custo de peso do aço é possível estimar o custo operacional
total por viagem. Para essa estimativa foram analisados o estudo "The Practical
Application of Economics to Merchant Ship Design" e o case do Estaleiro Mauá.
Ambos os estudos resultaram em uma mesma estimativa, o custo do preço do aço
representa 25% do custo total da embarcação. A figura abaixo mostra a tabela
retirada do estudo citado acima e utilizado como parâmetro neste projeto.
Admitido Referência Projeto Min Max Origem da Referência Observação StatusPeso do aço [t] 35% 13877.00 10465.51 18733.95 9020.05 Fonte estaleiro Mauá Única fonte (maior incerteza) Aprovado
Boca Bmld 15% 33.34 31.70 38.34 28.34 Banco de dados navios Aprovado
Boca Bmld 15% 36.32 31.70 41.77 30.87 Estudo feito por Barras Bmld= (L/10) + 10 Aprovado
Calado Hmld 15% 13.17 11.50 15.14 11.19 Banco de dados navios Aprovado
CB 15% 0.69 0.79 0.79 0.58 Estudo feito por Barras CB=1.2 - 0.39(V/LBP²) Aprovado
CB 15% 0.70 0.79 0.81 0.60 Banco de dados navios Aprovado
CD 15% 0.78 0.84 0.89 0.66 Banco de dados navios Aprovado
CD 15% 0.60 0.84 0.69 0.51 Estudo feito por Barras Necess i ta 2ª i teração Recalcular
Comprimento LBP 15% 255.21 263.20 293.49 216.93 Banco de dados navios Aprovado
Custo de aquisição 35% 24 000 000.00$ 32 252 305.41$ 32 400 000.00$ 15 600 000.00$ Fonte Fearnley Finans Única fonte (maior incerteza) Aprovado
DWT 15% 68838.33 68500.00 79164.08 58512.58 Banco de dados navios Aprovado
Velocidade 15% 22.00 21.40 25.30 18.70 Estudo feito por Barras Velocidade típica para containerAprovado
VALIDAÇÃO
DAS
DIMENSÕES
PRINCIPAIS
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Projeto Preliminar de um Navio Porta Container Classe Panamax
No próximo tópico será esclarecido o motivo por se ter orçado dois fornecedores
de aço.
14 CONCLUSÃO
Para concluir o estudo foi realizada uma prospecção dos custos, receita e prazo
de retorno do investimento. O primeiro custo contabilizado foi o preço do aço.
Inicialmente foi feita uma comparação com o peso do aço encontrado e o
respectivo custo, utilizando os dados da última licitação do Estaleiro Mauá, pode-se
verificar que o valor encontrado para a quantidade de aço está próximo do esperado.
A fonte cita a quantidade de aço para 49 navios e o que o custo representa no valor
total:
“No total, os 49 navios licitados nas duas fases do Promef vão consumir 680 mil
toneladas de aço, o que representa de 20% a 30% do custo das embarcações.”
O que equivale a 13877 t/plataforma (como não foram encontrados outros
dados de peso de aço a comparação foi feita com o navio tipo plataforma classe
Panamax) e no projeto o cálculo resultou em 10465.51 t. Que está dentro da
expectativa do projeto com apresentado no anexo I.
Para orçar o custo do aço, usou-se como referência dois valores para o preço
da chapa grossa naval, um fornecedor nacional e outro internacional. A
diferença de preço foi significativa na aquisição do aço para a estrutura do
casco e superestrutura. Mas, como retirado da bibliografia, essa diferença é
Custo Wst 8 702 580.00$ Custo Wst 12 285 995.30$
Custo Wsup 68 155.66$ Custo Wsup 68 155.66$
Custo Wstotal 8 770 735.66$ Custo Wstotal 12 354 150.96$
Custo de aquisição Custo de aquisição
CUSTO ESTIMADO DE
AQUISIÇÃO
Utilizar o estudo "The Practical Application of
Economics to Merchant Ship Design"
CUSTO ESTIMADO DE
AQUISIÇÃO - AÇO
BRASILEIRO
35 082 942.65$
Utilizar o estudo "The Practical Application of
Economics to Merchant Ship Design"
Custo total de aquisição: 4X o Wstotal
49 416 603.83$
Custo total de aquisição: 4X o Wstotal
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esperada. Como se pode conferir na citação abaixo, dita por Paulo Sebastião
Ferreira Marques, da Usiminas Mecânica:
“A tonelada de chapa grossa da Usiminas equivale hoje a US$ 1.200, ante US$ 860
a US$ 900 do preço na Europa, Japão e Estados Unidos, excluída a China. O
diferencial é de 33% a mais para o produto nacional vendido no mercado interno.
Marques atribui esta diferença "ao custo Brasil".”
A estimativa do custo de aquisição/construção da embarcação foi feita
utilizando duas fontes diferentes, a primeira retirada do estudo “The Practical
Application of Economics to Merchant Ship Design” e a segunda do estaleiro Mauá
apresentado anteriormente. Ambas as fontes resultaram no custo do aço
representando, em média, 25% do custo total de construção.
O segundo custo calculado foi o de operação, o que inclui gastos com
combustível, tripulação, óleos, manutenção, taxas e outros. Com base em outros
estudos do gênero o gasto com combustível representa 80% dos gastos totais de
operação da embarcação.
Para validação do custo calculado, consultou-se o estudo publicado pela
Fearnley Finans “Shipping e Offshore report 2013” o preço médio de aquisição de
um navio novo classe Panamax é de US$ 24 000 000,00. Como ao longo do projeto
foram escolhidos itens que agregassem valor à embarcação, como a turbina a gás,
implantação de dois guindastes e duplo fundo; O investimento na embarcação está
dentro do esperado. A seguir será apresentada a tabela de investimento, receita e
retorno. Foi estimado a quantidade de anos que o navio terá que operar a fim de dar
lucro para o armador. O cálculo se baseou nos custos apresentados acima e no
preço do frete multiplicado pela quantidade máxima de TEU’s carregados pela
embarcação. O estudo feito pelo GELOG-UFSC “Frete marítimo e o panorama
brasileiro” apresenta o valor de US$ 850,00 para o frete de um TEU, nos cálculos foi
considerado US$ 900,00 por TEU.
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Percebe-se que o investimento do armador será quitado em menos de dez
anos, o que é plausível no cenário atual visto o incentivo para o desenvolvimento da
marinha mercante. Há linhas de créditos para que o armador possa viabilizar
economicamente a construção de novos navios. O presente estudo considerou
fornecedores nacionais e estrangeiros a fim de ampliar as opções do armador no
momento de solicitar crédito para o investimento, visto que alguns bancos priorizam
que parte da manufatura seja oriunda do país.
Custo Wst 8 702 580.00$
Custo Wsup 68 155.66$
Custo Wstotal 8 063 076.35$
Custo de aquisição 32 252 305.41$
Custo Wst 12 285 995.30$
Custo Wsup 68 155.66$
Custo Wstotal 12 354 150.96$
Custo de aquisição 49 416 603.83$
Custo por viagem 2 172 911.84$
Custo por TEU 804.78$
Frete por TEU 20 900.00$
Receita frete 2 430 000.00$
Lucro por viagem
(Receita frete - Custo por viagem) $ 257 088.16
Quantidade de viagens para sa ldar
aquis ição192
Viagens por ano 7
Quantidade de anos para quitação
do investimento 25.98
ANÁLISE DO
INVESTIMENTO- AÇO
BRASILEIRO
Supor que o navio opere durante todos os dias do ano
CUSTO ESTIMADO DE
OPERAÇÃO
Considerar que o consumo de combustível representa
80% do custo de operação
Custo total de aquisição: estimar 4X o custo total do
Wstotal
INVESTIMENTO, RECEITA E RETORNO
CUSTO ESTIMADO DE
AQUISIÇÃO- AÇO
IMPORTADO
Estimativa feita a partir do estudo "The Practical
Application of Economics to Merchant Ship Design"
Custo total de aquisição: estimar 4X o custo total do
Wstotal
CUSTO ESTIMADO DE
AQUISIÇÃO - AÇO
BRASILEIRO
Estimativa feita a partir do case do Estaleiro Mauá
(Custo Wstotal representa 25% do custo total)
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15 BIBLIOGRAFIA
SCHNEEKLUTH, H; BERTRAN, V. Ship Design for Efficiency and Economy.
2. ed. Londres: Planta Tree, 1998.
WATTSON, David G M. Pratical Ship Design. Londres: Elsevier, 1998.
LACERDA, Sander MagalhÃes. Navegação e Portos no Transporte de
Contêineres. Disponível em:
<http://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/export/sites/default/bndes_pt/Galerias/A
rquivos/conhecimento/revista/rev2209.pdf>. Acesso em: 10 fev. 2014.
OLIVEIRA JUNIOR, Sidney. Portos: Cingapura e Xangai os maiores do
mundo em movimentação de contêineres. 2012. Disponível em:
<http://portalmaritimo.com/2012/05/10/portos-cingapura-e-xangai-os-maiores-
do-mundo-em-movimentacao-de-conteineres/>. Acesso em: 10 fev. 2014.
TRANVIAS. Carga em contêiner vai dobrar até 2021. Disponível em:
<http://www.transvias.com.br/3381/noticias/Carga-em-conteiner-vai-dobrar-
ate-2021>. Acesso em: 10 fev. 2014.
SOBREIRA, Aluísio. BENEFÍCIO, DESAFIO E SOLUÇÕES PARA O
TRANSPORTE DE CONTÊINERES. 2012. Disponível em:
<http://www.cbcconteiner.org/cbc/images/documentos/1� forum de
conteineres - apresenta��o aluisio - 22 11 2012.pdf>. Acesso em: 10 fev.
2014
NORMAN. NORMAS DA AUTORIDADE MARÍTIMA PARA EMBARCAÇÕES
EM MAR ABERTO. Disponível em:
<https://www.dpc.mar.mil.br/normam/N_01/normam01.pdf>. Acesso em: 09
fev. 2014.
CARVALHO, André Luiz de Souza; OLIVEIRA, Mauricio A. N. de. Porta
Contêiner – Projeto do Navio 3. Disponível em:
<http://www.oceanica.ufrj.br/deno/prod_academic/relatorios/2006-
/Andre+Mauricio/relat1/relat_1.htm>. Acesso em: 09 fev. 2014.
BRASIL. Convenção Internacional Sobre Linhas de Carga, 1966, Como
Modificada Pelo Protocolo de 1988, Como Emendado. Rio de Janeiro, RJ,
CLUB, Uk P&i. Container matters: The container revolution of the 1960s was
deemed to be the solution to limiting cargo damage, but has experience
proved otherwise?. Disponível em:
<http://www.ukpandi.com/fileadmin/uploads/uk-pi/LP
Documents/LP_News/Container Matters.pdf>. Acesso em: 05 fev. 2014.
ELBATOUTI, A. M.; JAN, Ii. Y.; JAN, Ii. Y.. STRUCTURAL ANALYSIS OF SS-
7 CONTAINERSHIP UNDER COMBINED LOADING OF VERTICAL,
LATERAL AND TORSIONAL MOMENTS USING FINITE ELEMENT
TECHNIQUES. Disponível em: <http://www.shipstructure.org/pdf/243.pdf>.
Acesso em: 03 fev. 2014.
UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina Engenharia Naval
Disciplina: Projetos de Navio I
Projeto Preliminar de um Navio Porta Container Classe Panamax
NOGUEIRA NETO, Mário de Souza; SANTOS, Carlos Roberto dos; PRADO,
Álvaro Camargo. EQUIPAMENTOS PORTUÁRIOS DE MOVIMENTAÇÃO DE
CONTÊINERES: PORTÊINER E GUINDASTE MÓVEL SOBRE PNEUS.
Disponível em:
<http://www.fatecguaratingueta.edu.br/fateclog/artigos/Artigo_129.PDF>.
Acesso em: 23 jan. 2014.
RONI; RICARDO. UFRJ. Disponível em:
<http://www.oceanica.ufrj.br/deno/prod_academic/relatorios/2012/Roni+Ricard
o/relat1/Principal.htm>. Acesso em: 18 jan. 2014.
IMO. RESOLUTION A.479(18). Disponível em:
<http://www.imo.org/blast/blastDataHelper.asp?data_id=22598&filename=A74
9(18)E.pdf>. Acesso em: 03 fev. 2014.
COSTA, Fernando Munis Barretto Mac Dowell da; FERNANDES, Michelly
Gonçalves; TEIXEIRA, Monique Delgado Meireles. CÁLCULO DE CUSTOS E
TARIFAS EM TERMINAIS DE CONTÊINERES. Disponível em:
<http://www.cbtu.gov.br/estudos/pesquisa/bndes_iiiriotransp/AutoPlay/Docs/ar
tigo1.pdf>. Acesso em: 05 fev. 2014.
ABS. Steel Vessels 2000: PART 4 Vessel Systems and Machinery. Disponível
em:
<http://www.ufpe.br/engnaval/images/pdf/Classificadoras/ABS/svr00p4.pdf>.
Acesso em: 06 fev. 2014.
ABS. Steel Vessels 2000: PART 3 Hull Construction and Equipment.
Disponível em:
<http://www.ufpe.br/engnaval/images/pdf/Classificadoras/ABS/svr00p4.pdf>.
Acesso em: 06 fev. 2014.
TÉCNICO, Instituto Superior. Energy in Tranports Ships. Disponível em:
<https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/3779572081519/E_T_4_ships.p
df>. Acesso em: 04 fev. 2014.
BENFORD, Harry. The Practical Application of Economics to Merchant Ship
Design. Disponível em:
<http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/91656/Publication_N
o_012.pdf?sequence=1>. Acesso em: 10 fev. 2014.
CBW-LIEBHERR. Guindastes para movimentação de contêineres e cargas
em geral. Disponível em: <http://www.liebherr.com/MCM/pt-
PT/products_mcm.wfw/id-12018-0/tab-1298_780>. Acesso em: 05 fev. 2014.
LAMAS, Francisco; BIANCHINI, Paulo. UFRJ. Disponível em:
<http://www.oceanica.ufrj.br/deno/prod_academic/relatorios/2011/FranciscoLa
mas+PauloBianchini/relat1/frame.htm>. Acesso em: 06 fev. 2014.
ITAJAÍ, Porto de. Calado Máximo de Operação. Disponível em:
<http://www.portoitajai.com.br/novo/c/calado-maximo-operacao>. Acesso em:
02 fev. 2014.
SANTOS, Porto de. Profundidade do Canal. Disponível em:
<http://www.portodesantos.com.br/calado.php>. Acesso em: 29 dez. 2013.
UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina Engenharia Naval
Disciplina: Projetos de Navio I
Projeto Preliminar de um Navio Porta Container Classe Panamax
ANTONINA, Administração dos Portos de Paranaguá e. Calados: '. Disponível
em:
<http://www.portosdoparana.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conte
udo=36>. Acesso em: 01 fev. 2014
PORTO, do Rio. Porto do Rio - Características Gerais. Disponível em:
<http://www.portosrio.gov.br/node/show/102>. Acesso em: 10 fev. 2014.
SEASPACE. Shangay Port. Disponível em:
<http://www.seapace.com/china/c_ports_shanghai.htm>. Acesso em: 05 fev.
2014.
SEARATES. Busan Port. Disponível em:
<http://www.searates.com/port/pusan_kr.htm>. Acesso em: 03 fev. 2014.
NET, Brasil Global. Como Exportar Hong Kong. Disponível em:
<http://www.brasilglobalnet.gov.br/ARQUIVOS/Publicacoes/ComoExportar/CE
XHongKong.pdf>. Acesso em: 10 fev. 2014.
TRAFFIC, Marine. Mapas de Navios em Tempo Real. Disponível em:
<http://www.marinetraffic.com/pt/ais/home/>. Acesso em: 05 fev. 2014.