Navios Tanques - mar.ist.utl.pt · • LNG(Liquefied Natural Gas) - principalmente metano, com ... • Ver “Recommendations for Oil Tanker Manifolds and Associated Equipment”,

Navios Tanques

Manuel Ventura

Mestrado em Engenharia e Arquitectura NavalSecção Autónoma de Engenharia Naval

M.Ventura Navios Tanques 2

Tipos Principais de Navios Tanques (1)

• Petroleiro (oil tanker) - navio tanque para o transporte de petróleo bruto (crude-oil)

• Produtos (product carrier) - navio tanque para o transporte de produtos refinados derivados do petróleo (gasolina, gasóleo, jet fuel), geralmente com os tanques pintados ou revestidos no interior.

• Shuttle tanker - navio tanque para transportar crude directamente de explorações offshore para terminais ou refinarias.



• Químico (Parcel Tanker) - navio tanque para o transporte de produtos químicos a granel. – Transporte simultâneo de vários tipos de carga– Navios mais recentes estão equipados com tanques revestidos

(clad) ou totalmente construídos em aço inoxidável.– Podem transportar um número elevado de tipos de carga

diferentes– Cada tanque tem o seu próprio sistema de carga/descarga com

bombas e sistemas de encanamentos separados.



• Gases Liquefeitos - navio para o transporte de gases condensados – Os gases são mantidos no estado líquido devido a pressões

elevadas ou a temperaturas muito baixas, em tanques com isolamentos altamente eficazes.

– Tipos de carga mais importantes: • LNG (Liquefied Natural Gas) - principalmente metano, com

temperaturas que podem atingir os –163 ºC.• LPG (Liquefied Petroleum Gas) - Transportados à

temperatura ambiente em tanques pressurizados independentes do casco do navio, ou a temperaturas reduzidas, próximas do aproximadamente equivalentes ao ponto de ebulição à pressão atmosférica. Exemplos: propano, butano, propileno, butileno


Petroleiros - Dimensões Típicas

Produtos navio para transporte de produtos refinados com aprox. 35,000 - 45,000 dwt. Custo médio aprox. 32 Milh. US$

Handysize com aprox. 20,000 ~ 30,000 dwt HandyMax com aprox. 45,000 dwt Aframax navio com aprox. 80,000 ~ 119,000 dwt (American Freight

Rate Association). Custo médio aprox. 44 Milh. US$.Suezmax o navio de maiores dimensões que pode atravessar o Canal do

Suez, completamente carregado (120,000 -180,000 dwt). Custo médio aprox. 54 Milh. US$

VLCC (Very Large Crude Carrier) navio com aprox. 260,000 ~ 330,000 dwt. Custo médio aprox. 85 Milh. US$.

ULCC (Ultra Large Crude Carrier) navio com porte superior a 330,000 dwt.


Shuttle Tanker (1)

• Surgiu quando a exploração petrolífera offshore se alargoupara águas mais profundas e mais remotas, onde as linhas de encanamentos (pipelines) para terra não são viáveis nemtécnica nem economicamente.

• Geralmente são navios tqnques convencionais equipados paraestar acostados a uma bóia de descarga no mar alto

• Carregam a sua carga directamente do campo petrolífero, onde está armazanada em reservatórios, onde geralmente o enxofre é removido.

• Requerem grande capacidade de manobra em comparaçãocom os tanques tradicionais, que dependem fortemente de rebocadores.


Shuttle Tanker (2)

• Nos campos petrolíferso não existem rebocadores e o naviodepende apenas da sua tripulação para se manter aproado aovento, para se ligar à bóia de grandes dimensões ancorada no fundo do mar.

• São lançados cabos para a bóia e com o motor e os impulsoresa trabalhar para manter o navio em posição, a mangueira de carga flutuante é içada para bordo através da rampa na proaprojectada para o efeito e a ligação estabelecida.

• Quando a ligação se estabelece a máquina e os impulsores do navio continuam em funcionamento para garantir que o navionão colide com a bóia, nem se afsta dela de modo a quebraraligação e a lançar óleo para fora.


Shuttle Tanker (3)

• Quando o navio está completamente carregado, repete-se a operação delicada de separar a ligação à bóia, garantindo quenão haja derrames.

• Quando a operação está terminada, o navio irá deslocar-se o mais rápido possível até à refinaria, para poder voltar de novo para nova carga.

• Muitos shuttle tankers são navios tanques convertidos, com a adição do equipamento para manipulação da mangueira e de impulsores laterais de grande potência. Podem-se distinguirfacilmente pelo compartimento elevado à proa para manobrara mangueira.


Shuttle Tanker (4)

• Navios mais sofisticados podem incorporar equipamento paraposicionamento dinâmico, no qual até quatro impulsores, sistemas de duplo hélice de passo controlavel juntamentecom lemes activos (flap rudders) podem ser coordenadospara manter com precisão o navio sobre um ponto fixo no fundo do mar.

• Tipicamente, um shuttle tanker tem um porte útilaproximado de 120,000 t e velocidade da ordem dos 16 nós, muito superior à dos tanques convencionais.

Características da Carga


Petróleo Bruto

• Petróleo Bruto (Crude Oil) – óleo mineral constituído por uma mistura de hidrocarbonetos de origem natural, com densidade e viscosidade variáveis

• Petróleo Bruto Pesado (Heavy Crude Oil) – tipo de petróleo bruto que existe em zonas como na bacia do Orenoco (Venezuela), nos bancos de Athabaska (Alberta/Canadá) e nos bancos de Olenik(Sibéria/Rússia).– Têm densidade aproximada ou mesmo superior à da água– São muito viscosos, podendo ser quase sólidos à temperatura ambiente– Não podem ser produzidos, transportados e refinados pelos métodos

convencionais– Geralmente têm elevadas concentrações de enxofre e de alguns metais

como o níquel e o vanádio


Heavy Grade Oil

• Na convenção MARPOL atribui-se a designação de Heavy Grade Oil (HGO) aos produtos seguintes:– Petróleos pesados com densidade a 15ºC maior que 900 kg/m3– Óleos combustíveis (Fuel Oils) com

• densidade a 15ºC maior que 900 kg/ m3, ou• viscosidade cinemática a 50ºC maior que 180 mm2/s

– Betume, alcatrão e as suas emulsões.


Petróleo Bruto – Classificação em relaçãoà Origem

• Europa/Mar do Norte - produto leve, muito pouco viscoso, negro, que escorre muito facilmente num recipiente de vidro.

• África Ocidental - mais viscoso que o do Norte da Europa, torna-se muito viscoso a temperaturas inferiores a 19 ºC e volatiza-se rapidamente a temperaturas superiores a 27 ºC.

• América do Sul - produto pesado, viscoso, que escorre muito dificilmente num recipiente de vidro.

• Golfo Pérsico• Ásia/China - produto muito pesado, contendo muitas

parafinas, que quase não escorre num recipiente de vidro.


Produtos Petrolíferos

• Das ramas de petróleo refinadas obtém-se uma gama variada de produtos

• Os produtos petrolíferos podem ser classificados em:– Produtos Brancos

• Gasolinas• Petróleo• Jet-fuel• Gasóleo• Aromáticos

– Produtos Negros• Óleos Diesel• Óleos Fuel• Asfaltos


Algumas Definições e Unidades

• Barril (bbl) (barrel) Medida de capacidade muito usada para crude e produtos refinados. Tem a sua origem histórica nos primeiros barris de madeira que serviam como recipiente para transporte dos primeiros crudes extraídos com fins comerciais.

1 barrel = 35 imperial gallons = 42 US gallons = 159 litros.

• Peso Específico - a temperatura normalizada usada pela ASTM (American Society for Testing Materials) para a determinação do peso específico é 15.5º C (60º F).

• Grau API - escala adoptada pelo American Petroleum Institutepara medir a densidade do óleo. Os óleos com o peso específico mais baixo têm o Grau API mais elevado.Calculado pela expressão:

Grau API = (141.5/Peso Específico a 60° F) – 131.5


Evolução dos Preços Petróleo (1947-2006)

Sistemas para a Carga


Sistemas de Carga

• Casa de Bombas– 1 bomba de carga p/ cada

segregação da carga (tipicamente 3 ou 4)

– Bombas centrífugas de grande capacidade

– Os motores de accionamento eléctrico são localizados na Casa da Máquina

• Bombas Submersas− 1 bomba p/ cada tanque de carga− 1 bomba portátil− Sistema de encanamentos inteiramente

sobre o convés


Arranjo do Cross-Over

• Ver “Recommendations for Oil Tanker Manifolds and Associated Equipment”, OCIMF.


Outros Sistemas de Carga (1)

Bow Loading System (BLS)• É usado em shuttle-tankers para receber óleo de terminais

de carga, de bóias de carga e de FPSO's and FSU's.

A forma da proa destes navios tem que ser adaptada àinstalação destes sistemas.



Stern Discharge System (SDS)• É instalado a ré em FSU's e FPSO's para descarregar a

carga para shuttle-tankers. • O sistema é fornecido com um tambor para armazenamento

da mangueira de descarga ou, em alternativa, com armazenamento horizontal da mangueira num tapete rolante(conveyor).

Stern Loading and Discharge System (SLDS)• Resulta dum desenvolvimento dos sistemas BLS e SDS que

permite a um navio carregar/descarregar carga pelaextremidade de popa.

• É uma alternativa atraente do ponto de vista económico paranavios multi-purpose.



Submerged Turret Loading (STL)• Tecnologia para carga offshore de

crude oil. • Com o sistema STL, as operações

de carga pode decorrer em pioresestados de mar do que com ossistemas anteriores.

• A Bóia STL fundeada por uma catenária é içada para um recessono fundo do navio e permite uma amarração efectiva do navio

• A Bóia STL é composto por uma torre e um sistema que permitea rotação livre (swivel) do navio devido às condiçõesatmosféricas.


Sistemas de Carga

Submerged Turret Production (STP)• Conceito inovador para FPSO's que utiliza tecnologia STL em

conjunto com um sistema de alta-pressão de vias múltiplas, disconectavel, fornecido pela Framo Engineering.


Sistemas de Lastro

O sistema de lastro também pode ser baseado em bombas submersas.

SOLAS


Protecção dos Tanques de Combustível

Void space or ballast water tank protecting fuel oil tank as shown in Figure, need not be considered as "cargo area" defined in Reg. II-2/3.6 even though they have a cruciform contact with the cargo oil tank or slop tank.

The void space protecting fuel oil tank is not considered as a cofferdam specified in Reg. II-2/4.5.1.1. There is no objection to the locations of the void space shown in the Figure, even though they have a cruciform contact with the slop tank.


Sistema de Gás Inerte (IGS)

• O sistema pode ser alimentado por gases da exaustão, porum gerador de gás inerte ou por azoto.


Diagrama de Mistura Hidrocarbonetos/Ar/Gás Inerte

Por exemplo, a descarga, se estiver no ponto F, e se abrir esta atmosfera ao exterior haveria uma mistura com o ar (oxigénio) seguindo a linha FA o que não seria aconselhável, pois passava pela zona perigosa.

• O ponto A corresponde ao ar que se respira (~20,8% Oxigénio).

• A zona assinalada (mistura inflamável) – é a perigosa, que começa com cerca de 11% de oxigénio

• Normalmente a bordo dá-se uma margem de segurança, trabalhando nas percentagens 5%-8%.


Diagrama de mistura Hidrocarbonetos/Ar/Gás Inerte

• O procedimento típico é introduzir gás inerte até ao ponto H, e então já não se justifica preocupação com o oxigénio porque a mistura segue a linha HA.


Sistema de Ventilação dos Tanques

• SOLAS Cap.II-2 Regras 59 e 62


Sistema de Ventilação dos Tanques

• Em 1 Julho de 1998 tornou-se uma exigência da SOLAS, queos navios tanques sejam equipados com um meio secundáriode evitar sobre/sob pressão nos tanques na eventualidade de falha do sistema de pressão/vácuo (p/v) primário.

• São igualmente exigidosaparelhos de garantamque as válvulas sãoabertas antes que se inicie qualquer operaçãode carga ou lastragem.


Sistema de Lavagem por Crude (COW)

• Máquinas de lavagem rotativas


Sistema de Aquecimento da Carga (1)

• Os tanques de carga e os tanques de decantação (slop tanks)são equipados com um sistema de aquecimento da carga

• O sistema tem por objectivo aquecer o crude a umatemperatura à qual a viscosidade lhe permita ser bombeadapelo sistema de carga



• O aquecimento pode ser obtido pelacirculação de vapor de água ou um fluídotérmico (Ex. mistura de água e glicol) num sistema de serpentinas (heating coils)

• As serpentinas podem ser em bronze de alumínio ou aço inox

• Temperatura max. da carga: 65ºC


Aquecimento por Fluído Térmico

Fluído composto por óleos minerais ou sintéticos

Diagrama Típico do Sistema de Aquecimento


Comparação dos Custos de Manutenção de Tipos de Sistemas de Aquecimento

Fonte: Aalborg

Os sistemas baseados em fluído térmico apresentam maiores valores de rendimento, comparados com os tradicionais, de vapor



• Em alternativa o aquecimento pode ser obtido por um sistema sem serpentinas, baseado na recirculação da carga por bombas submersas através de permutadores de calor montados sobre o convés

• Vantagens:– A ausência de serpentinas

facilita a lavagem– Os permutadores de calor

não estão expostos à carga fora do período de aquecimento


COW e Aquecimento de Tanques de Carga

Ver “HM 40 Guidelines for the Crude Oil Washing of Ships’ Tanks and theHeating of Crude Oil being Transported by Sea”, Energy Institute, London, 2004. (CD-ROM#38)


Sistema de Espuma p/ Comb. Incêndio (1)

Canhões de espuma (foam monitors)• A taxa de abastecimento de espuma não será

inferior ao maior dos valores seguintes:

– 0.6 litro/min./m2 de área de tanques de carga, calculada como o produto da boca máxima pelo comprimento da zona de carga

– 6 litro/min./m2 da máxima secção horizontal de um tanque individual

– 3 litro/min./m2 da área protegida pelo monitor maior, inteiramente a vante dele, mas não inferior a 1250 l/min.


Sistema de Espuma p/ Comb. Incêndio (2)

• A distância do canhão de espuma ao extremo mais afastado da área protegida não deve ser superior a 75% do alcance do monitor

• A vante do castelo de popa ou da superstrutura, devem ser instalados dois canhões de espuma, um a cada bordo, virados para a zona de carga.


Sistema de Combate a Incêndio Deluge

• Novo sistema desenvolvido pela BP Shipping, em resposta aoacidente no MV “British Trent”, em que após uma colisão, houve umarotura no colector de incêndio e, ao arrear as baleeiras, estasficaram cobertas com óleo em chamas e houve 10 mortes.

• O objectivo é produzir uma cortina de água em volta das estaçõesde embarque das baleeiras, permitindo que sejam arreadas emsegurança.

• Chuveiros (spray nozzles) são alimentados a partir do colector de incêndio e formam uma cortina de água que protégé a baleeira de cima, a vante e de lado.

• O sistema é operado manualmente a partir da Casa de Controlo de Incêndio a partir da ordem de evacuar o navio.

• Devido às exigências deste sistema algumas vezes tem que ser instalada uma bomba adicional.


Emergency Towing Arrangement (ETA)

• Exigido pela SOLAS 1974 em navios petroleiros, de produtos, químicos e LPG/LNG com DW > 20,000 t

• Instalado a vante e a ré do navio

• Ver IMO MSC.35(63) "Guideline for Emergency Towing Arrangement on Tanker“, com alterações da MSC 132(75)

• Regra V/15-1, emendas1994 à SOLAS.



• Tem por objectivo facilitar o salvamento de navios tanques apóseventual acidente

• Os componentes exigidos são os da tabela seguinte:

A Vante A Ré Requisitos de Resistência

Pick-up gear Opcional Sim --Cabo de reboque (Towing pennant) Opcional Sim Sim

Chafing gear SimDepende

do projecto

Sim

Buzina (fairlead) Sm Sim SimFixe (Strong point) Sim Sim Sim

Rolete (Roller pedestal) SimDepende

do projecto

--



Arranjo Típico do Reboque de Emergência


ETA - Operação


ETA - Operação


ETA (Instalação AR) - Operação


Acesso Seguro à Proa em Navios Tanques(1)

• Todos os navios tanques construídos depois de 1 Julho 1998 devemter os meios necessários para permitir à tripulação o acesso à proa, mesmo em condições atmosféricas severas.

• O acesso é exigido para permitir à tripulação soltar os ferros, instalar ou ajustar equipamento de reboque, e alcançar equipamentosalva-vidas em caso de emergência.

• O acesso deve ser por meio de – uma via de acesso no convés, ou– uma plataforma elevada, de construção permanente, com

resistência substancial, localizada ao nível ou acima do nível do pavimento da superstrutura ou do 1º pavimento de uma casota



Plataforma elevada para acesso à proa



Uma plataforma elevada deverá:

1. Ter largura ≥ 1 m, situada sobre ou tão perto quanto possível do plano de mediania do navio e localizada de maneira a não perjudicaro acesso fácil através das zonas de trabalho do convés

2. Ser equipada ao longo de todo o seu comprimento com batentes(footstop) e balaustrada suportada por pilares. – Os balaústres devem ter pelo menos 3 níveis, o mais baixo dos quais

deverá estar a não mais do que 230 mm e o superior pelo menos a 1 m acima do pavimento

– Não devem haver aberturas com mais de 380 mm de altura– Os pilares devem ter espaçamentos não superiores a 1.5 m.



3. Ser construído em material resistente ao fogo e anti-derrapante

4. Ter aberturas com escadas onde apropriado, para o convés. As aberturas não devem estar espaçadas mais do que 40 m

5. Se o comprimento do convés exposto a ser atravessado exceder os70 m, deverá ter abrigos de construção resistente com intervalosnão superiores a 45 m. Cada um desses abrigos será capaz de alojarpelo menos uma pessoa e ser construído de modo a dar protecçãoao tempo, a vante, a estibordo e a bombordo

6. Se obstruída por encanamentos ou outros elementos permanentes, deve ser provida com meios de passagem por cima dessa obstrucção

Ver “Guidelines for Safe Access to Tanker Bows”, IMO Maritime Safety Committee resolution MSC.62(67).

MARPOL


Protecção do Fundo da Casa das Bombas

• SOLAS Regra 22

• Navios Tanques com DW ≥ 5,000 t devem ter duplo-fundo na zona da casa das bombas, com altura acima da linha base igual ao maior de B/5 ou 2.0 m

• O espaço no duplo-fundo pode ser utilizado como vazio, tanque de lastro ou tanque de óleo combustível (desde que não viole outras regras nomeadamente a Regra 17A)

• Encanamentos de lastro podem ser localizados no duplo-fundo da casa das bombas desde que qualquer avaria nesses encanamentos não torne as bombas ineficientes

• Ver IACS


Protecção do Fundo da Casa das Bombas

• Casas de Bombas em navios com a popa em forma de gôndola não necessitam de ser providos com duplo-fundo onde a distância da chapa do fundo à linha base for superior àmínima altura do duplo-fundo


Descargas de Óleo

Em navios tanque de todas as dimensões, éexigido o controlo da descarga de áreas de tanques, incluindo a casa das bombas

Outros Sistemas e Equipamentos


Plataforma para Helicópteros (1)

Documentos de Referência:• "Guide to Helicopter/Ship Operations“, International

Chamber of Shipping, 3rd Edition, 1989, London.• MODU (Mobile Offshore Drilling Units) Regulations

Tipos de zonas de Aterragem de Helicópteros

• Zona a meio-navio

• Zona à borda

• Zona a ré da superstrutura


Plataforma para Helicópteros (2)

Zona de aterragem à borda (mais comum em navios tanques):• Circumferência linha continua, branca ou amarela, com largura

mínima 0.01D, interompida com intervalos de 90o com algarismosindicando o diametro.

• Centro marcado com letra H maiúscula, em branco ou amarelo (0.2D x 0.1D) desenhado com linhas 0.02D largura.

D = diâmetro do rotor

Anexo A. IACS Common Structural Rules for Double Hull Tankers


IACS Joint Tanker Project (JTP)

• LRS, ABS e DNV• Conjunto de Regras sobre estruturas de navios petroleiros

com duplo-casco• Comprimento ≥ 150 m• Entrada em vigor a 1 de Janeiro de 2006


Arranjos Típicos de Tanques


Antepara Corrugada Típica


Antepara Plana Típica


Secção Mestra


Margens de Corrosão

Em [mm], para tanques não aquecidos

Anexo B. International Association of Independent Tanker Owners


INTERTANKO

• Criada em 1970• Destinada a armadores independentes de navios tanques e a

operadores de navios petroleiros e químicos• Tem cerca de 250 membros, cuja frota inclui mais de 2,960

navios, correspondendo a cerca de 160,000,000 DWT

Anexo C. Oil Companies InternationalMaritime Forum


Oil Companies International MaritimeForum

• www.ocimf.com• Organização criada em 1970, na sequência do acidente do

“Torrey Canyon”• Tem por objectivo promover a segurança na operação de

petroleiros e terminais, através da melhoria de normas de projecto e operação

• Em 2006 contava com 56 membros• Publica um newsletter regular e vários tipos de normas de

segurança


International Tanker Safety Guide for Oil Tankers and Terminals (ISGOTT)

• Publicado pela OCIMF

• Organização do Documento (5ª Edição)– General Information– Tanker Information– Terminal Information– Management of the Tanker and Terminal Interface

Anexo D. Petroleiros


“Jahre Viking” – O Maior PetroleiroConstruído

Lpp = 458.0 mB = 69.0 mDW = 564,763 tConstrução: 1979Estaleiro: SUMITOMO, Japão

Actualmente “Knock Nevis” (Noruega), adaptado para armazenamento flutuante (FSO), no Qatar

É ainda o maior navio do mundo


Início Anos ’90 – Estaleiros Europeus apostam nos Petroleiros Duplo-Casco

• Na sequência do ‘EXXON VALDEZ’ os estaleiros Europeus lançaram vários projectos duplo-casco:– O Projecto E3 desenvolvido em

conjunto por Fincantieri, Chantiers de l’Atlantique, HDW, Bremer Vulkan e Astilleros Españoles

– VLCC’s DC de Odense– Suezmaxes DC dos Harland & Wolff,

Fincantieri e Astilleros Españoles– Aframaxes e Shuttle tankers DC dos

Masa Yards, Fincantieri e Astilleros Españoles

– Panamaxes DC do Burmeister & Wain, etc..

1º VLCC Duplo-CascoM/T ‘Eleo Maersk’

construído em Odense SS em 1993


Navio Tanque


Minerva Lisa (105,000 DWT)


Navio Tanque SuezMax


IRENE SL (VLCC)


Tanque para Produtos Refinados


British Liberty - Produtos


Fure Nord - Produtos


High Endeavour - Produtos


Tempera (Double Acting Tanker)

Tempera

Sumitomo Heavy Industries (Japão)

5 x Wartsila

Propulsão Azipod, 16,000 kW

V = 17’ (V = 3’ em gelo)

Modo Quebra-Gelos

Modo Normal


Links

• www.tankeroperator.com (Tanker Operator Magazine)• supertankers.topcities.com

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