Navios Tanques - Centro de Engenharia e Tecnologia Naval e

Navios Tanques
Manuel Ventura
Mestrado em Engenharia e Arquitectura Naval
Secção Autónoma de Engenharia Naval
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.
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Tipos Principais de Navios Tanques (2)
• 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.
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Tipos Principais de Navios Tanques (3)
• 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
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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.
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Shuttle Tanker (1)
• Surgiu quando a exploração petrolífera offshore se alargou
para águas mais profundas e mais remotas, onde as linhas de
encanamentos (pipelines) para terra não são viáveis nem
técnica nem economicamente.
• Geralmente são navios tqnques convencionais equipados para
estar 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 comparação
com os tanques tradicionais, que dependem fortemente de
rebocadores.
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Shuttle Tanker (2)
• Nos campos petrolíferso não existem rebocadores e o navio
depende apenas da sua tripulação para se manter aproado ao
vento, 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 impulsores
a trabalhar para manter o navio em posição, a mangueira de
carga flutuante é içada para bordo através da rampa na proa
projectada 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 navio
não colide com a bóia, nem se afsta dela de modo a quebrar
aligação e a lançar óleo para fora.
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Shuttle Tanker (3)
• Quando o navio está completamente carregado, repete-se a
operação delicada de separar a ligação à bóia, garantindo que
não 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 distinguir
facilmente pelo compartimento elevado à proa para manobrar
a mangueira.
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Shuttle Tanker (4)
• Navios mais sofisticados podem incorporar equipamento para
posicionamento dinâmico, no qual até quatro impulsores,
sistemas de duplo hélice de passo controlavel juntamente
com lemes activos (flap rudders) podem ser coordenados
para manter com precisão o navio sobre um ponto fixo no
fundo do mar.
• Tipicamente, um shuttle tanker tem um porte útil
aproximado de 120,000 t e velocidade da ordem dos 16 nós,
muito superior à dos tanques convencionais.
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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
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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.
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Petróleo Bruto – Classificação em relação
à 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.
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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
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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 Institute
para 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
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Evolução dos Preços Petróleo (1947-2006)
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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
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Arranjo do Cross-Over
• Ver “Recommendations for Oil Tanker Manifolds and
Associated Equipment”, OCIMF.
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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 à
instalação destes
sistemas.
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Outros Sistemas de Carga (2)
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 pela
extremidade de popa.
• É uma alternativa atraente do ponto de vista económico para
navios multi-purpose.
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Outros Sistemas de Carga (3)
Submerged Turret Loading (STL)
• Tecnologia para carga offshore de
crude oil.
• Com o sistema STL, as operações
de carga pode decorrer em piores
estados de mar do que com os
sistemas anteriores.
• A Bóia STL fundeada por uma catenária é içada para um recesso
no fundo do navio e permite uma amarração efectiva do navio
• A Bóia STL é composto por uma torre e um sistema que permite
a rotação livre (swivel) do navio devido às condições
atmosféricas.
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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.
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Sistemas de Lastro
O sistema de lastro também
pode ser baseado em bombas
submersas.
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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.
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Sistema de Gás Inerte (IGS)
• O sistema pode ser alimentado por gases da exaustão, por
um gerador de gás inerte ou por azoto.
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Diagrama de Mistura
Hidrocarbonetos/Ar/Gás Inerte
• 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%.
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.
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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.
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Sistema de Ventilação dos Tanques
• SOLAS Cap.II-2 Regras 59 e 62
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Sistema de Ventilação dos Tanques
• Em 1 Julho de 1998 tornou-se uma exigência da SOLAS, que
os navios tanques sejam equipados com um meio secundário
de evitar sobre/sob pressão nos tanques na eventualidade de
falha do sistema de pressão/vácuo (p/v) primário.
•
São igualmente exigidos
aparelhos de garantam
que as válvulas são
abertas antes que se
inicie qualquer operação
de carga ou lastragem.
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Sistema de Lavagem por Crude (COW)
• Máquinas de lavagem rotativas
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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 uma
temperatura à qual a viscosidade lhe permita ser bombeada
pelo sistema de carga
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Sistema de Aquecimento da Carga (2)
• O aquecimento pode ser obtido pela
circulação de vapor de água ou um fluído
térmico (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
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Aquecimento por Fluído Térmico
Fluído composto
por óleos
minerais ou
sintéticos
Diagrama Típico do Sistema de Aquecimento
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35
Comparação dos Custos de Manutenção de
Tipos de Sistemas de Aquecimento
Os sistemas
baseados em
fluído térmico
apresentam
maiores valores
de rendimento,
comparados com
os tradicionais,
de vapor
Fonte: Aalborg
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Sistema de Aquecimento da Carga (3)
•
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
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COW e Aquecimento de Tanques de Carga
Ver “HM 40 Guidelines for the Crude Oil Washing of Ships’ Tanks and the
Heating of Crude Oil being Transported by Sea”, Energy Institute, London,
2004. (CD-ROM#38)
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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.
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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.
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Sistema de Combate a Incêndio Deluge
•
Novo sistema desenvolvido pela BP Shipping, em resposta ao
acidente no MV “British Trent”, em que após uma colisão, houve uma
rotura no colector de incêndio e, ao arrear as baleeiras, estas
ficaram cobertas com óleo em chamas e houve 10 mortes.
•
O objectivo é produzir uma cortina de água em volta das estações
de embarque das baleeiras, permitindo que sejam arreadas em
segurança.
•
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.
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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, emendas
1994 à SOLAS.
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Emergency Towing Arrangement (ETA)
•
•
Tem por objectivo facilitar o salvamento de navios tanques após
eventual 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
Sim
Depende
do
projecto
Sim
Buzina (fairlead)
Sm
Sim
Sim
Fixe (Strong point)
Sim
Sim
Sim
Sim
Depende
do
projecto
--
Rolete (Roller pedestal)
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Emergency Towing Arrangement (ETA)
Arranjo Típico do Reboque de Emergência
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ETA - Operação
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45
ETA - Operação
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ETA (Instalação AR) - Operação
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Acesso Seguro à Proa em Navios Tanques
(1)
•
Todos os navios tanques construídos depois de 1 Julho 1998 devem
ter 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 equipamento
salva-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
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48
Acesso Seguro à Proa em Navios Tanques
(2)
Plataforma elevada para
acesso à proa
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Acesso Seguro à Proa em Navios Tanques
(3)
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 perjudicar
o 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.
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50
Acesso Seguro à Proa em Navios Tanques
(4)
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 os
70 m, deverá ter abrigos de construção resistente com intervalos
não superiores a 45 m. Cada um desses abrigos será capaz de alojar
pelo menos uma pessoa e ser construído de modo a dar protecção
ao 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).
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51
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
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53
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 à
mínima altura do duplo-fundo
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54
Descargas de Óleo
Em navios
tanque de
todas as
dimensões, é
exigido o
controlo da
descarga de
áreas de
tanques,
incluindo a
casa das
bombas
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55
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
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57
Plataforma para Helicópteros (2)
D = diâmetro do rotor
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 algarismos
indicando o diametro.
•
Centro marcado com letra H maiúscula, em branco ou amarelo (0.2D
x 0.1D) desenhado com linhas 0.02D largura.
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58
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
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60
Arranjos Típicos de Tanques
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61
Antepara Corrugada Típica
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62
Antepara Plana Típica
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63
Secção Mestra
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64
Margens de Corrosão
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Em [mm], para tanques não
aquecidos
65
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
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67
Anexo C. Oil Companies International
Maritime Forum
Oil Companies International Maritime
Forum
• 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
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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
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70
Anexo D. Petroleiros
“Jahre Viking” – O Maior Petroleiro
Construído
Lpp = 458.0 m
B = 69.0 m
DW = 564,763 t
Construção: 1979
Estaleiro: SUMITOMO, Japão
Actualmente “Knock Nevis” (Noruega), adaptado para armazenamento flutuante (FSO), no Qatar
É ainda o maior navio do mundo
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72
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
1º VLCC Duplo-Casco
M/T ‘Eleo Maersk’
construído em Odense SS
em 1993
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– Aframaxes e Shuttle tankers DC dos
Masa Yards, Fincantieri e Astilleros
Españoles
– Panamaxes DC do Burmeister & Wain,
etc..
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Navio Tanque
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Minerva Lisa (105,000 DWT)
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Navio Tanque SuezMax
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76
IRENE SL (VLCC)
M.Ventura
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Tanque para Produtos Refinados
M.Ventura
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78
British Liberty - Produtos
M.Ventura
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79
Fure Nord - Produtos
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80
High Endeavour - Produtos
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81
Tempera (Double Acting Tanker)
Tempera
Sumitomo Heavy Industries (Japão)
5 x Wartsila
Propulsão Azipod, 16,000 kW
V = 17’ (V = 3’ em gelo)
Modo Normal
Modo Quebra-Gelos
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Links
•
www.tankeroperator.com (Tanker Operator Magazine)
•
supertankers.topcities.com
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