1. INTRODUÇÃO

O gás natural apresenta-se como um vetor energético de transição, com grande potencial de crescimento. Sendo o transporte de combustíveis gasosos economicamente menos viável do que o transporte de combustíveis líquidos, o transporte do Gás Natural Liquefeito se tornou uma opção atraente, e está cada vez mais atraindo interesses e investimentos de grandes companhias.

O transporte do gás natural apresenta-se como um grande desafio tecnológico, pois além do próprio transporte através de um navio com características diferenciadas, há toda uma infra-estrutura que movimenta esse processo, pois é necessário um Terminal de Liquefação, capaz de transformar o gás para o estado líquido (responsabilidade do país Exportador), e um terminal que reverta esse processo no fim da viagem, o Terminal de Regaseificação (responsabilidade do país Importador).

Figura 1 – Logística de Transporte de Gás Liquefeito

2. OBJETIVO

Nesta primeira etapa de execução do relatório, será elaborado e, posteriormente, aplicado um método de projeto para um navio de transporte de Gás Natural Liquefeito. Em seguida será exposta a motivação para a escolha deste tipo de embarcação, sendo então apresentado o nosso objeto de projeto.

3. ESTUDO DE MERCADO

O gás natural (GN) é uma fonte energética de grande importância global, sendo utilizado de diversas formas, tanto visando o mercado industrial quanto o doméstico. Seu transporte é geralmente feito mediante o uso de gasodutos, que conectam o campo produtor aos centros de consumo. Entretanto, em função da distância e do volume a ser transportado, a utilização de gasodutos é uma opção economicamente menos viável para o transporte do gás natural, além de haver diversos transtornos, no âmbito político internacional, inerentes a esta opção.

Uma forma alternativa para o transporte do gás é através da sua liquefação, na qual resfriando-o a temperaturas abaixo da sua temperatura de vaporização, obtêm-se uma redução de volume de cerca de 600 vezes, tornando-o mais viável para o armazenamento e transporte.

Para tornar essa prática válida, é necessária a utilização de um navio especial para o transporte do Gás Natural Liquefeito (GNL / LNG – Liquifed Natural Gas), o Navio Gaseiro, que será o objeto de projeto desenvolvido neste trabalho.

Esse tipo de transporte tem apresentado grande crescimento, alavancado pelo crescimento substancial de consumo de LNG, que vem se tornando mais valorizado e ganhando cada vez mais espaço no mercado mundial devido a inúmeros benefícios que ele apresenta quando comparado a outros combustíveis, principalmente por representar uma alternativa energética com menos impactos para as questões ambientais. Dentre

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tantas características estão:

- Menor custo do que os outros tipos de combustível; - Baixa densidade específica comparada com a do ar; - Alto Valor Energético na queima (59,6 KJ/g, contra 47,9KJ/g do petróleo bruto, por

exemplo); - Geração de energia através de uma forma de energia mais econômica e limpa em

relação a outros combustíveis;

Podemos ver na figura abaixo que a demanda por LNG tem crescido com o passar dos anos, e atualmente representa uma porção significativa do consumo mundial.

Figura 2 – Crescimento da demanda por Gás Natural

Estimativas recentes indicam que a disponibilidade de LNG a médio e curto prazo, é muito maior do que o consumo previsto para os mesmos períodos, mostrando um equilíbrio precário entre a oferta e demanda deste combustível.

Somando-se a esta realidade, temos o fato de que a frota mundial de navios para transporte de LNG está envelhecendo. Quase 10% da frota já estão com mais de 30 anos de idade.

Isso faz com que a encomenda por esses navios cresça, como é ilustrado abaixo, o que favorece fortemente a opção pelo projeto de uma navio gaseiro.

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Figura 3 – Encomenda de navios LNG

4. OBJETO DE PROJETO

O navio Gaseiro tem características bem peculiares e interessantes. A primeira delas diz respeito ao modo como a carga é transportada. Como dito anteriormente, o GNL ocupa cerca de 1/600 do volume do GN no estado gasoso, por isso para facilitar o transporte, o gás deve, necessariamente, estar liquefeito. Geralmente o transporte pode ser feito em uma das seguintes condições:

- Pressões maiores que a pressão atmosférica, à temperatura ambiente; - Temperaturas abaixo da ambiente (aproximadamente -162 °C), à pressão

atmosférica; - Combinação de ambas as condições anteriores.

Os navios que levam o GNL das unidades de liquefação aos pontos de

regaseificação dispõem de reservatórios (tanques) especiais. Tais navios devem ainda possuir um sistema de resfriamento ou de pressurização dos tanques, ou até mesmo uma combinação desses dois sistemas, para manter a pressão e/ou temperatura que possibilite o transporte do gás liquefeito. Considerando isso os gaseiros são geralmente agrupados, respectivamente às condições ditas acima, como se segue:

- Sistema Totalmente Pressurizado; - Sistema Totalmente Refrigerado; - Sistema Semi-Pressurizado e Semi-Refrigerado.

Isso tem efeito direto nas características dos tanques e nos equipamentos destes

navios.

4.1. Tipo de Navio

Para o desenvolvimento deste projeto, foram pré-determinadas algumas

características do navio:

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� Capacidade: 135000 m³

� Tanque Esférico

Este tipo de tanque apresenta vantagens quando comparado com os demais

tanques até então existentes, como:

- São tanques independentes do casco do navio [1], auto-suportáveis, não sendo essenciais para a resistência estrutural do casco, nem afetados por possíveis danos ao casco do navio;

- É a geometria que melhor distribui as tensões aplicadas; - Proporciona uma significativa redução no efeito de Sloshing; - Não requer reforços internos.

Figura 4 – Tanques Esféricos Independentes

A estrutura do tanque de carga consiste em uma barreira primária de alumínio, além

de possuir um sistema de isolamento para manter a carga em sua condição de temperatura ideal, sem que haja grandes perdas para o ambiente.

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Figura 5 – Estrutura interna de um Tanque Esférico

� Sistema de Manutenção de Carga

Para garantir que a carga esteja íntegra durante toda a viagem, é utilizado um

sistema que seja capaz de manter suas condições necessárias de armazenamento e transporte. Para tal, optamos por um Sistema Totalmente Refrigerado, principalmente por ser mais econômico em relação a um sistema que fosse totalmente pressurizado.

Neste sistema o Gás Liquefeito é mantido líquido através do sistema de refrigeração, bem como com o isolamento dos próprios tanques. Ainda assim, ocorre a evaporação de uma determinada porção de volume de combustível devido ao fluxo de calor nos tanques de carga. A esta quantidade de vapor que é gerado dá-se o nome de Boil-Off [3].

Em média é estimado que 0,1 – 0,15% da carga total retornam para o estado de vapor por dia. O isolamento dos tanques tem por função minimizar esse fluxo, reduzindo o Boil-Off.

É necessário ainda uma Planta de Reliquefação a bordo para compensar esse fenômeno, que tem como função reliquefazer esta quantidade de combustível convertida em vapor de modo que não haja perdas significativas durante o transporte, garantindo assim a integridade da carga.

Com a existência de um Sistema de Reliquefação, existem 3 linhas de tubulação, sendo elas destinadas a:

1. Transporte do gás liquefeito; 2. Transporte do vapor para a planta de Reliquefação; 3. Transporte do retorno da planta de Reliquefação, com o gás novamente no

estado líquido. Um diagrama esquemático da tubulação de um navio LNG pode ser visto a seguir

[2]:

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Figura 6 – Tubulação de um Sistema com Planta de Reliquefação

4.2. Sistemas de Liquefação e Regaseificação

Para que o transporte de GNL possa ser feito, por trás de todo esse sistema de

movimentação de carga estão os Terminais de Liquefação e de Regaseificação.

Figura 7 – Logística do Transporte de Gás Natural

� Terminal de Liquefação

O País Exportador deve possuir um sistema completo que reverta todo o gás natural

(inicialmente no seu estado natural, o estado gasoso) em gás liquefeito (conversão essencial para o tipo de transporte adotado).

� Terminal de Regaseificação

Sistema necessário no País Importador, que opera no sentido reverso ao de

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Liquefação, retornando o gás liquefeito ao seu estado normal. Através de duas diferentes linhas de passagem para o vapor e para o líquido, há uma simplificada esquematização abaixo sobre o descarregamento do tanque para o terminal ou o carregamento do tanque pelo terminal [2]:

Figura 8 – Descarregamento/Carregamento de LNG

4.3. Rota

Para definir a rota, inicialmente foi necessário avaliar os países que disponibilizavam

terminais de liquefação e regaseificação, para tornar viável todo o processo que envolve o transporte de LNG.

Figura 9 – Plantas de Reliquefação e Terminais de Regaseificação no mundo

O mercado de LNG na região do Qatar tem se desenvolvido substancialmente nos

últimos anos. Percebe-se que na região do oriente médio existem apenas plantas de liquefação, sendo um forte exportador.

O Terminal escolhido para a Liquefação é o Qatargas I, localizado em Doha, Qatar. Fonte: www.qatargas.com.qa

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Figura 10 – Terminal de Liquefação do Quatargas I

O Japão é um dos maiores importadores de gás natural liquefeito do mundo e

possui mais de 20 terminais de importação de LNG. O Terminal escolhido para a Regaseificação é o Negishi, localizado em Yokohama,

Japão.

Figura 11 – Terminal de Reliquefação do Negishi e Importação de LNG em todo o mundo

Definidos os Terminais de atuação do navio, a distância entre os portos e o tempo

de viagem podem ser então definidos, com a velocidade de serviço fixada a 20 nós, valor estimado com base nas embarcações semelhantes.

Tabela 1 – Análise da Viagem entre os Terminais

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5. METODOLOGIA

A metodologia de projeto engloba etapas de estudo e de definição da estratégia que será abordada pelo projetista para se obter o melhor objeto final possível. Essa estratégia deve ser discretizada em cada uma das etapas a serem percorridas durante o projeto. Para a formulação do nosso método foram consideradas as bibliografias de alguns autores que apresentaram grandes contribuições para a área naval, sugerindo metodologias aplicáveis a projetos de embarcações:

5.1. Espiral de Projeto de Evans

Evans propôs, em 1959, um método que consiste em definir cada uma das

características do objeto de projeto a cada volta da espiral. Quando determinada característica não puder ser definida, ela deve ser estimada da melhor forma possível com base em experiência e conhecimento do projetista, para que se possa prosseguir com o projeto, até que seja possível defini-la. Este método sugere que a evolução do processo de projeto se dê em ciclos, aumentando seu nível de detalhamento a cada volta completa.

Era costume a utilização da espiral quando os projetos dos navios ainda eram genéricos, séries sistemáticas, sem grandes variações do convencional.

A espiral não é capaz de apresentar a relação entre os elementos de síntese, assim como as expectativas relacionadas ao objeto de projeto.

Figura 12 – Espiral de Evans

5.2. Fluxograma de Lamb

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A proposta de Lamb consiste em lançar mão de um modelo matemático no início do projeto, que seja simplificado, porém confiável, capaz de atingir as qualidades ótimas, identificando através de um processo iterativo, a quais características do objeto essas qualidades são mais sensíveis.

Figura 13 – Fluxograma de Lamb

5.3. Trinômio Síntese–Análise–Avaliação

O Trinômio Síntese-Análise-Avaliação foi abordado por Jones, Archer, Luckman e

Alexander em 1984. Neste modelo, inicialmente, na etapa de síntese, propõe-se uma solução ajustada e configurada embasada nas características funcionais calculadas ou estimadas. Essas Sínteses devem passar por uma etapa de análise, onde essa solução proposta é analisada sob desenvolvimento de critérios pré-estabelecidos ou cálculos. Por fim, é feita uma avaliação baseada nas expectativas relacionadas a essa síntese. Caso a síntese proposta não seja satisfatória são feitas mudanças e ela deve ser reformulada, para ser novamente analisada e então reavaliada. Este processo se dá de forma iterativa até que as expectativas sejam satisfeitas.

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Figura 14 – Trinômio Síntese – Análise - Avaliação

Sendo assim, podem ser mais bem definidas como:

� Síntese: Identificar o objeto através de elementos funcionais, caracterizando cada um deles de forma que ‘somados’ componham o objeto de projeto. A caracterização do projeto nesta fase se dá a partir de idealizações, conceitos, propostas e idéias criativas.

� Análise: Qualificação e detalhamento dos elementos funcionais. A análise é

feita utilizando conceitos teóricos e/ou análises práticas para consolidar e qualificar a alternativa de solução como satisfatória, garantindo que ela atenda as expectativas para aquela funcionalidade do objeto.

� Avaliação: Avaliar os elementos funcionais quanto às suas expectativas, se a

qualidade esperada foi atendida de maneira satisfatória. Se não atendida, torna-se necessário o retorno a fase de síntese para reformulação da alternativa proposta, ou até mesmo criação de uma solução nova.

6. O MÉTODO

Neste projeto foram utilizadas ferramentas que auxiliam o projetista a desenvolver sua estratégia de projeto. Para isso, foram desenvolvidas duas matrizes que são necessárias para esta parte do processo, a Matriz de Influência (relação entre os elementos funcionais, mostrando a influência que um exerce sobre os outros e vice-versa), e a Matriz de Qualidade (mostra a relação entre os elementos funcionais e as qualidades esperadas do projeto). Também será utilizado um Fluxograma, para representar o método através de um seqüenciamento adotado para o projeto.

6.1. Matriz de Influência

Como dito anteriormente, esta matriz é composta por elementos funcionais, ou seja,

características físicas que somadas conseguem sintetizar o objeto de projeto como um todo aos olhos do projetista.

Análise

Síntese

Avaliação

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Para fazer tal relação, foi adotado um grau de influência de um elemento sobre outro, e a partir deles desenvolvida a Matriz de Influência, apresentada já ordenada:

Figura 15 – Matriz de Influência

Os elementos funcionais apresentados acima, na matriz de influência são:

- Forma: Engloba a forma da embarcação, as dimensões principais e coeficientes

relacionados; - Sistema de Tanques Independentes: Determinado pelos Tanques Esféricos e

seus componentes. Possuem uma carga fixa a ser carregada, e com isso um diâmetro fixo; - Sistema de Manutenção de Carga: Consiste no sistema que se torna

indispensável para manter a carga transportada nas condições necessárias, sendo determinado pelo Sistema de Refrigeração (manter o LNG a uma temperatura de aproximadamente -160 °C), e pelo sistema de Relique fação (controlar o Boil-Off [3] do Gás Natural);

- Compartimentação/ Arranjo Geral: Divisão dos espaços do navio que serão destinados para um determinado fim, de acordo com sua qualidade funcional. Inicialmente, são definidos os locais destinados a propulsão, transporte da carga, região de lastro e acomodações. Após isso é definida a disposição dos elementos que compõem esses espaços, como: posição dos tanques independentes, tanques de lastro, tanques de óleo combustível, tanques de sedimentação, posição dos equipamentos na praça de máquinas, arranjo de acomodações, entre outros;

- Sistema Propulsivo: É o sistema responsável por propelir a embarcação na velocidade de serviço estipulada. Constituído pelo motor principal, eixo de transmissão mecânica, propulsores, leme;

- Sistema Auxiliar: Sistema capaz de atender à demanda de energia consumida pelo navio (bombas, superestrutura, sistema de reliquefação, sistema de refrigeração), constituído por MCAs, Gensets;

- Topologia Estrutural: Definição de toda a estrutura e os elementos que a compõem.

Cada uma das sínteses determinadas acima tem associada à sua característica o

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peso físico que o elemento representa no todo. Vale ressaltar que o Sistema de Tanques Independentes são constituídos por 4

tanques esféricos, de capacidade fixa e, portanto, diâmetro fixo. Sendo essa característica já pré-determinada, sua influência sobre a forma é bastante considerável, pois a forma estará limitada ao diâmetro determinado.

A matriz de Influência pode ser vista aqui.

6.2. Matriz de Qualidade

No desenvolvimento da Matriz de Qualidade, onde os elementos de síntese do

projeto devem ser capazes de assegurar determinada expectativa, é possível perceber o grau de relação entre cada síntese e sua qualidade associada, que é particularmente determinado pelo projetista.

Já com cada uma das expectativas ordenadas de acordo com seu grau de importância, utilizando os mesmos graus de influência adotados anteriormente, a Matriz de Qualidade pode ser vista abaixo:

Figura 16 – Matriz de Qualidade

Cada uma das expectativas acima implica em um modelo de análise, para que esta possa ser avaliada e por fim validada de acordo com a síntese que lhe é referência.

Os elementos de análise são determinados abaixo:

- Viabilidade Econômica: Análise feita do fluxo de caixa visando que o navio seja viável;

- Integridade da Carga: Garantir que a carga seja mantida nas condições necessárias de armazenamento e transporte durante toda a viagem;

- Resistência ao Avanço/Potência: Minimizar a resistência dada pela forma, e satisfazer a potência requerida, a fim de atingir a velocidade de serviço minimizando o custo com combustível;

- Balanço Elétrico: Garantir que a demanda energética dos sistemas e elementos

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consumidores de energia seja suprida analisando a capacidade de produção de potência dos elementos geradores de energia;

- Capacidade de Carga: Analisar se a capacidade de carga pré-determinada é garantida;

- Módulo de Seção: Analisar a topologia estrutural verificando o módulo de seção dos elementos estruturais contemplados no croqui da seção mestra, baseado na regra da sociedade classificadora. O módulo de seção mínimo exigido nos livros de regra deve ser superado minimamente pelo módulo de seção calculado com base no croqui da seção mestra;

- Equilíbrio/Estabilidade: Capacidade da embarcação se manter em equilíbrio e estável nas condições de carregamento determinadas;

- Comportamento Estrutural: Capacidade de resistir aos esforços aplicados à embarcação;

- Seakeeping: Garantir que o navio tenha um bom desempenho em ondas, minimizando os movimentos;

- Manonbrabilidade: Capacidade de realizar manobras satisfatoriamente, de maneira que permaneça estável.

A matriz de Qualidade pode ser vista aqui.

6.3. Fluxograma

O fluxograma apresenta a estratégia de projeto adotada pelo projetista, em que é

possível observar uma ordem aplicada às etapas que serão seguidas. Essa ordem é garantida pela importância das expectativas dos projetistas, o que mostra que as Matrizes e o Fluxograma são diretamente relacionados.

Essa etapa é de grande importância por envolver tomadas de decisões e possibilitar a identificação de possíveis iterações que possam vir a existir entre elementos.

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Figura 17 – Fluxograma

Vale observar que a primeira qualidade a ser apresentada no fluxograma

(Capacidade de Carga) não é a primeira na ordem dada às análises na Matriz de Qualidade. Porém, sua respectiva síntese (Sistema de Tanques Independentes), como pode ser observada na Matriz de Influência, e como foi dito anteriormente, não é influenciada por nenhum dos outros elementos funcionais, no entanto exerce grande influência sobre a maioria deles.

O fluxograma pode ser melhor visualizado aqui.

7. MODELO MATEMÁTICO

Nesta etapa foi elaborado um modelo matemático que seja capaz de gerar as dimensões ótimas do navio, que serão determinadas como variáveis livres, com o objetivo de minimizar o custo total da embarcação (variável de mérito), que está diretamente associado aos custos de aquisição e operação da embarcação.

O otimizador foi desenvolvido através da ferramenta ‘Solver’ do Excel, onde equações matemáticas foram implementadas, de forma que se fosse capaz de representar a embarcação como um todo por meio de suas sínteses, e a avaliação fosse feita com referência às expectativas determinadas.

Quanto maior for o nível de detalhamento do modelo matemático, mais confiável se tornará o resultado obtido no modelo, e menos voltas serão necessárias na ordem de execução determinada no fluxograma, visto que o objeto estará melhor caracterizado.

7.1. Definições iniciais do objeto de projeto

O navio Gaseiro de tanques esféricos tem inicialmente definida a sua capacidade de

carga e número de tanques, o que possibilita a obtenção do diâmetro de cada tanque e o volume ocupado por cada um deles.

Tabela 2 – Definições Iniciais de Projeto

7.2. Variáveis Livres

As variáveis que foram consideradas no modelo matemático livres são:

* LOA – Comprimento total do Navio; * B – Boca; * T – Calado; * D – Pontal; * Rot – Rotação do propulsor; * Fa/F – Razão de Área do Propulsor;

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* P/D – Razão Passo/Diâmetro do propulsor; * Z – Número de Pás.

7.3. Restrições

As restrições que foram impostas ao modelo matemático são:

* Equilíbrio: Diferença de Empuxo deve ser nula: P – E = 0 * Estabilidade: GM>0 * Rotação Mínima: Rot >= 80 rpm * Limites de Razão de área: Fa/F >= 0,3 e Fa/F <= 1,0 * Limites de Razão de Passo/Diâmetro: P/D >= 0,5 e P/D <= 1,4 * Número de Pás: Z >= 4 e Z <= 6 e Z = inteiro * Propulsor: Diferença entre Empuxo gerado e requerido deve ser mínima: Tdisp –

Treq >= 0 * Diferença máxima entre Empuxo gerado e requerido deve esta limitado por 20%

Treq: Tdisp – Treq <= 0,2*Treq * Forma (relações obtidas por semelhantes):

- Relação entre o comprimento do navio e o comprimento mínimo de carga (Lmín carga = 4,15*Diâmetro)

- Relação entre o diâmetro do tanque e a Boca do navio - Relação entre o diâmetro do tanque e o Pontal do navio

* Borda Livre: D – T >= Borda Livre

7.4. Forma

A representação da forma no modelo matemático garante maior confiabilidade nos

cálculos dos principais parâmetros relacionados a ela, como por exemplo: volume submerso, posição do centro de carena, área molhada, ângulo de entrada, todos imprescindíveis no cálculo de resistência ao avanço e estabilidade.

Para representá-la inserimos no modelo matemático a tabela de cotas da forma final obtida na disciplina Projeto de Sistemas Oceânicos I. Essa forma foi mantida, pois se observa que ela já possui todas as características típicas de navios para transporte de LNG, como: presença de bulbo (pois a parcela de resistência de ondas é significativa), alto coeficiente de seção mestra e grande pontal, entre outras.

De posse da tabela de cotas podemos calcular, seção a seção, a área submersa, momento vertical da área, coordenada vertical do centróide da área.

Com esses dados, integramos ao longo do comprimento e obtemos os valores referentes a toda embarcação. A partir da tabela de cotas foram feitas manipulações nas três dimensões a partir de fatores de escala longitudinal (EL), transversal (EH) e vertical (EV). O fator de escala vertical foi definido em relação ao pontal (EV = D/Doriginal), deixando o calado variar livremente.

Ao fim foi obtida a tabela de cotas já com as dimensões de saída do modelo matemático, pronta para ser utilizada no projeto.

7.5. Pesos

O cálculo dos pesos foi estimado com ajuda de diferentes formulações propostas,

com intuito de que todas as fórmulas utilizadas atendessem ao nosso tipo de embarcação.

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Todas as referências relacionadas ao peso estão destacadas no otimizador, que pode ser visto aqui.

- Peso de Aço Utilizando a formulação dada abaixo [5], e com o coeficiente de correção para

navios tanques, o peso total do aço é obtido.

Figura 18 – Estimativa de Peso de Aço

- Peso de Equipamentos e Outfitting * Planta de Reliquefação:

Peso estimado [6] da Planta de Reliquefação é definido a partir da capacidade de carga que o equipamento é capaz de reliquefazer:

Tabela 3 – Características da Planta de Reliquefação

* Sistema de Refrigeração: O Peso Sistema de Refrigeração, capaz de manter toda a carga refrigerada durante a viagem, foi estimado como 3 vezes o peso estimado da Planta de Reliquefação:

* Sistema Auxiliar: O Sistema Auxiliar tem seu peso determinado com base em experiência com o Objeto de projeto e será estimado como 0,11% do Deslocamento Total da embarcação:

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* Outfitting: Através de uma estimativa para navios Tanques, o peso do Outfitting [7] pode ser considerado pela relação abaixo:

Figura 19 – Estimativa de Peso de Outfitting

- Peso do Maquinário Peso estimado [7] com base em referência válida para esse tipo de navio.

- Tanques de Carga Através de referência [8], o peso dos tanques foi estimado, pois como não existe nenhum dado oficial que forneça alguma relação de peso, o Paper disponibiliza o valor de peso do tanque esférico, sendo então o peso desses tanques:

- Superestrutura

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O peso da superestrutura foi estimado utilizando a formulação dada abaixo [5]:

Tabela 4 – Estimativa do Peso da Superestrutura

- Dead Weight

Estimado através de semelhantes, a regressão feita com relação à capacidade de carga encontra-se um valor de DWT:

- PESO LEVE Soma de todos os pesos calculados acima, exceto o DWT.

Tabela 5 – Deslocamento

É satisfatória essa avaliação dos pesos feita, pois o valor do deslocamento obtido está dentro da faixa de valores dos semelhantes. Essa relação pode ser vista no otimizador [otim] na aba “Semelhantes”.

7.6. Equilíbrio e Estabilidade

Para satisfazer a condição de equilíbrio, deve ser levada em consideração a

igualdade entre o Empuxo e o Peso deslocado, condição necessária para que haja o equilíbrio.

Tabela 6 – Equilíbrio

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A estabilidade inicial da embarcação é determinada a partir de uma avaliação do valor da Altura Metacêntrica (GM). O valor de GM deve ser maior do que um, satisfazendo as regras aplicáveis a esta embarcação.

GM >= 1

Tabela 7 – Estabilidade

7.7. Borda Livre

A definição da Borda Livre é necessária para que seja dada uma relação entre o

pontal D e o calado T. Para tal, foi utilizada a referência da Internationl Convention On Load Lines [4] que fornece essa relação, utilizada como uma restrição, onde:

D – T >= Borda Livre

7.8. Viabilidade Econômica

A viabilidade econômica é a expectativa que aponta o caminho que o otimizador irá

fazer, determinando se o navio é viável ou não. A variável de mérito, custo de aquisição e de operação, é o que deve ser minimizado com intuito de obter a forma ótima. O custo de aquisição é determinado por todo o processo que envolve a construção do navio, como o custo de aço e da mão de obra, e todos os equipamentos necessários para sua definição.

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Foi feita uma análise da viabilidade considerando o preço de venda de LNG em US$ por tonelada de carga (188 US$/ton), que fornece a Receita Líquida, obtendo assim um resultado para o Valor Presente Líquido através de um fluxo de caixa, que irá determinar a viabilidade do projeto.

Para estimar os custos de aquisição, foram utilizadas referências e formulações matemáticas que se fazem necessárias para que esse valor seja obtido. A análise do custo de aço, por exemplo, foi obtida através da média de preços de aço presentes no mercado em US$/ ton aço.

Os outros custos relacionados à aquisição, como mão de obra utilizada, custo de aquisição de equipamentos, custo de Outfitting e o custo de máquinas, foram estimados [9] com base em formulações matemáticas consideradas satisfatórias devido ao resultado de custo obtido muito próximo ao de semelhantes.

Outra parcela que é bastante significativa no custo do projeto é o Custo de Combustível, e está diretamente atrelado à resistência ao avanço. Sendo que essa resistência é fornecida através da forma, que por sua vez remete às dimensões, que impactam no peso de aço.

Toda essa análise de custos pode ser vista na planilha [otim], na aba “Custos”, onde estão as formulações e todas as suas referências indicadas.

Abaixo está o preço de construção do navio obtido no otimizador:

Este preço pode-se dizer satisfatório, quando comparado com os semelhantes apresentados na tabela abaixo:

7.9. Resistência ao Avanço

Para o cálculo da resistência ao avanço foi utilizado o método Holtrop de 1984, que

considera a correção para velocidades mais altas. Todos os parâmetros necessários como dado de entrada para o cálculo são obtidos

diretamente da subplanilha Forma, através da tabela de cotas gerada. Obtemos a resistência ao avanço e os parâmetros relacionados ao propulsor, assim

como coeficiente de esteira, coeficiente de redução da força propulsiva, potência efetiva.

7.10. Dimensões Ótimas

As dimensões ótimas encontradas através do Solver, podem ser vistas abaixo:

Nome Capacidade (m³)

Preço (M$) Ano

Arctic Discoverer 140000 165 2006 Arctic Princess 147200 165 2006

LNG ADAMAWA 137000 170 2005 Hyundai Aquapia 137415 182 2000

Celestine River 145394 150 2007 Muscat LNG 149172 150 2004

Northwest Seaeagle 127705 189 2001

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Tabela 8 – Variáveis Livres

8. REFERÊNCIAS [1] – ICG Code - International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk [2] – Lamb, T. Ship Design & Construction, Volume II – SNAME, 2003 [3] – DNV Classification Notes - LNG BOIL-OFF RE-LIQUEFACTION PLANTS AND GAS COMBUSTION UNITS [4] – International Convention On Load Lines, 1996 [5] – Schneekluth, H. & Bertram, V. - Ship Design for Efficiency and Economy, 2nd Edition [6] – Paper: Dr. K-D.Gerdsmeyer & W.H.Isalski, ON-BOARD RELIQUEFACTION FOR LNG SHIPS [7] – Watson,DGM - Practical Ship Design, Volume I [8] – Paper "A New Generation Moss LNG Carrier" [9] – Amann, Bruno e Coelho, Mariana – Relatório 1 – http://www.oceanica.ufrj.br/deno/prod_academic/relatorios/2009/BrunoAmann+MarianaCoelho/relat1/Relat1.htm

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28/6/2013http://www.oceanica.ufrj.br/deno/prod_academic/relatorios/2011/eliza_thalita/relat1/Pr...