Marcelo Dibo

Projeto Naval e Oceânico IRelatório I

Brasil

2016

Marcelo Dibo

Projeto Naval e Oceânico IRelatório I

Trabalho acadêmico apresentado aos Profes-sores Paulo C. Azevedo e Flávio Silveira comorequisito para obtenção de nota parcial paraaprovação na disciplina Projeto Naval e Oceâ-nico I, do curso de engenharia naval da Uni-versidade do Estado do Amazonas.

Universidade do Estado do Amazonas - UEA

Escola Superior de Tecnologia - EST

Brasil2016

Lista de ilustrações

Figura 1 – Metodologia para definições iniciais de projeto . . . . . . . . . . . . . . 8Figura 2 – Evolução da Produção Mineral Brasileira (PMB). Fonte: IBRAM (2016b) 9Figura 3 – Comparativo de saldos: setor mineral x Brasil. Fonte: IBRAM (2016a) 11Figura 4 – Produção brasileira de minério de ferro. Fonte: IBRAM (2015) . . . . . 12Figura 5 – Exportações brasileira de minério de ferro: portos de embarque e países

destino. Fonte: Bradesco (2016) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Figura 6 – Fluxograma para estimativa das dimensões principais e coeficiente de

bloco. Fonte: adaptado de Molland (2008, p. 642) . . . . . . . . . . . . 16Figura 7 – Resultados MATLAB: gráficos de dispersão . . . . . . . . . . . . . . . 18Figura 8 – Forma final do casco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Figura 9 – Plano de linhas: DELFTship® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Figura 10 – Modelagem do casco e seus elementos estruturais no Rhinoceros . . . . 21Figura 11 – Cálculos para correção devido a tosamento natural . . . . . . . . . . . 24Figura 12 – Compartimentação preliminar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Figura 13 – Compartimentação no DELFTship® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Lista de tabelas

Tabela 1 – Exportações brasileiras de produtos de origem mineral. Fonte: IBRAM(2016a) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Tabela 2 – Importações brasileiras de produtos de origem mineral. Fonte: IBRAM(2016a) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Tabela 3 – Saldo entre exportações e importações para o setor de produção brasi-leiro. Fonte: IBRAM (2016a) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Tabela 4 – Saldo entre exportações e importações para o Brasil. Fonte: IBRAM(2016a) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Tabela 5 – Características de alguns portos que operam com carga/descarga deminério de ferro e carvão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Tabela 6 – Matriz origem-destino. Distâncias em milhas náuticas. Fonte: Ports.com 14Tabela 7 – Classificação de navios graneleiro segundo sua capacidade . . . . . . . 14Tabela 8 – Especificações básicas de projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Tabela 9 – Estatísticas do banco de dados de embarcações capesize . . . . . . . . 17Tabela 10 – Resultados MATLAB: ajuste de curva . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Tabela 11 – Características do casco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Tabela 12 – Relações adimensionais do casco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Tabela 13 – Características do casco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Tabela 14 – Redução percentual da borda livre. Fonte: IMO (2005, p. 59) . . . . . . 23Tabela 15 – Perfil de tosamento padrão. Fonte: IMO (2005, p. 165) . . . . . . . . . 24Tabela 16 – Tabela para escolha de Cstern. Fonte: Holtrop (1984) . . . . . . . . . . . 26Tabela 17 – Resultados da previsão de resistência ao avanço . . . . . . . . . . . . . 28Tabela 18 – Dados de quantidade mínima de tripulantes exigidos pela NORMAM

01 e quantidades adotadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Lista de abreviaturas e siglas

PIB Produto Interno Bruto

IBRAM Instituto Brasileiro de Mineração

SINFERBASE Sindicato Nacional da Indústria de Mineração

SECEX Secretaria de Comércio Exterior

OEC The Observatory of Economic Complexity

ICLL International Convention on Load Lines

ITTC International Towing Tank Conference

Lista de símbolos

DWT Porte (Deadweight Tonnage) [t]

L Comprimento [m]

B Boca [m]

T Calado [m]

D Pontal [m]

4 Deslocamento [t]

O Volume deslocado [m3]

CD Coeficiente de deadweight

CB Coeficiente de bloco

CM Coeficiente de seção mestra

CP Coeficiente prismático

ρ Massa específica da água [1,025 t/m3]

V Velocidade [m/s]

Vk Velocidade [knot]

Vs Velocidade de serviço [knot]

LWL Comprimento na linha d’água [m]

g Aceleração da gravidade [9,80665 m/s2]

R Raio de curvatura do bojo [m]

Fn Número de Froude

RF Resistência friccional [kN]

CF Coeficiente de resistência friccional

S Área molhada do casco [m2]

Rn Número de Reynolds

ν Viscosidade cinemática [1, 118 · 10−6m2/s]

Sumário

Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1 DEFINIÇÕES INICIAIS PARA PROJETO . . . . . . . . . . . . . . 81.1 Análise do mercado de mineração brasileiro . . . . . . . . . . . . . . 91.2 Definição da carga transportada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3 Identificação de possíveis rotas e portos para operação . . . . . . . . 121.4 Definição do tipo de navio graneleiro . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.5 Problema de projeto: especificações básicas . . . . . . . . . . . . . . 15

2 DEFINIÇÃO DA FORMA DO CASCO . . . . . . . . . . . . . . . . 162.1 Estimativa das dimensões principais e coeficientes de forma . . . . . 162.2 Modelagem 3D do casco e plano de linhas . . . . . . . . . . . . . . . 192.3 Previsão de borda livre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.4 Previsão de resistência ao avanço . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3 COMPARTIMENTAÇÃO E ACOMODAÇÃO . . . . . . . . . . . . . 303.1 Definição dos compartimentos principais . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2 Definição da tripulação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.3 Previsão de espaços da superestrutura e arranjo das acomodações . 323.4 Análise da compartimentação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

7

Introdução

O objetivo deste trabalho é relatar as atividades e metodologia de projeto do naviomineraleiro Ore Tupiniquim.

Este primeiro relatório diz respeito a etapa preliminar de projeto e inclui deste amotivação inicial para projeto deste tipo de embarcação a estudos preliminares de resistênciaao avanço, compartimentação, topologia estrutural e estabilidade intacta transversal. Paraacompanhamento e bom entendimento do projeto é imprescindível a análise paralela dosdocumentos estatutários, disponíveis no arquivo Documentos Estatutários.xlsx, onde seencontram memórias de cálculos e outras informações do projeto.

8

1 Definições iniciais para projeto

O principal objetivo desta seção é definir o problema de projeto e as característicasbásicas iniciais do navio a ser projetado. Desta forma, as definições iniciais de projetoincluem definição do mercado a ser explorado e carga a ser transportada; identificaçãode possíveis portos, rotas e suas restrições; definição do tipo de navio graneleiro e suascaracterísticas principais. Cada definição contribui com uma série de informações para aformulação do problema de projeto.

As etapas e fluxo de informações para definir o problema de projeto está ilustradana Figura 1. A partir do objetivo inicial, que seria o projeto de um navio de granel sólido,arbitrou-se que a embarcação deveria atender às necessidades de exportação e importaçãobrasileira. Em seguida, definiu-se o mercado, escolhendo qual segmento de granel sólido oprojeto deveria atender. Então, analisou-se este mercado a fim de identificar cargas comdemanda por transporte. Definiu-se as cargas a serem transportadas. Mapeou-se origens edestinos destas cargas. Identificou-se possíveis rotas, portos e suas restrições. Então, comtodas as informações obtidas e com base em tendências de mercado, foi definido o tipo deembarcação graneleira. Por fim, todas os dados foram concentrados para formulação doobjeto de projeto deste trabalho.

Figura 1 – Metodologia para definições iniciais de projeto

A escolha do segmento de mercado foi feita com base em dados do OEC1. Estesite aponta o Brasil como grande player mundial nos mercados de grãos e minérios. Oprincipal produto das exportações é o minério de ferro e o segundo a soja. Desta forma,optou-se pelo segmento de produtos minerais sólidos, uma vez que este mercado se mostrouaparentemente mais atrativo.1 The Observatory of Economic Complexity. Disponível em: <http://atlas.media.mit.edu/pt/profile/

country/bra/>. Acessado em: 14 set. 2016

Capítulo 1. Definições iniciais para projeto 9

1.1 Análise do mercado de mineração brasileiroO Brasil é caracterizado por território de grande extensão continental e diversidade

geológica, sendo detentor de jazidas de vários minerais. Estas características permitiram aopaís obter posição de destaque no cenário mundial de produção mineral. Segundo IBRAM(2015, p. 5), em 2014 a produção mineral contribuiu com US$ 40 bilhões, representando5% do PIB industrial do país. Deste montante, US$ 34 bilhões foram devido a exportações,sendo o minério de ferro responsável por US$ 25,8 bilhões deste valor.

A Figura 2 ilustra a evolução da produção mineral brasileira (PMB) até 2015, comprevisão para 2016 feita pelo IBRAM. Observa-se que a indústria brasileira atingiu seuápice em 2011, sofrendo uma desaceleração do valor da produção mineral devido à criseinternacional. Um ponto de destaque na Figura 2 é a queda abrupta observada entre 2014e 2015. Segundo IBRAM (2016b), este evento foi influenciado principalmente pela quedados preços do minério de ferro, que responde por cerca de 75% da PMB. Apesar da quedaem valor, o Brasil manteve a produção de seus bens minerais. Para 2016, o IBRAM apostana recuperação do preço do minério de ferro e prevê crescimento.

Figura 2 – Evolução da Produção Mineral Brasileira (PMB). Fonte: IBRAM (2016b)

O Brasil é um player global importante do setor da mineração, sua produção mineralé uma das maiores do mundo. A Tabela 1 fornece dados sobre as exportações brasileirasde produtos de origem mineral nos últimos anos, é possível observar detalhes sobre asarrecadações do setor, bem como a liderança do minério de ferro sobre as exportações eseu impacto sobre as arrecadações do setor.

Apesar de importante no cenário mundial de produção de minerais, o Brasiltambém apresenta dependências. A Tabela 2 fornece dados sobre as importações brasileirasde produtos de origem mineral nos últimos anos, é possível observar certa demandapor minerais agroindustriais, como potássio, enxofre e rocha fosfática, que permitem oincremento da produção agrícola brasileira sem que, necessariamente, haja expansão daárea plantada. Ainda, observa-se necessidade relevante de importação de carvão.

Capítulo 1. Definições iniciais para projeto 10

Tabela 1 – Exportações brasileiras de produtos de origem mineral. Fonte: IBRAM (2016a)

Tabela 2 – Importações brasileiras de produtos de origem mineral. Fonte: IBRAM (2016a)

A mineração apresenta grande importância para o comércio externo do Brasil,constituindo um dos pilares de sua economia. Apesar de algumas dependências, o montantede exportações supera com facilidade o de importações, garantindo um saldo extremamentepositivo para a balança comercial do setor, conforme pode ser observado nos dados daTabela 3.

Tabela 3 – Saldo entre exportações e importações para o setor de produção brasileiro.Fonte: IBRAM (2016a)

A Tabela 4 fornece dados sobre os valores de exportação e importação brasileiros,bem como o saldo para o país. Comparar os dados destas duas tabelas nos possibilitaobservar com maior clareza a importância do setor de mineração para a economia brasileira.A Figura 3 ilustra o comparativo entre saldos, observa-se que o saldo do setor mineral porvezes se mostra superior ao saldo geral brasileiro, mesmo com a desaceleração do setordevido a crise. Mesmo em 2014, quando o saldo brasileiro apresentou déficit, o saldo dosetor de mineração se mostrou elevado.

Tabela 4 – Saldo entre exportações e importações para o Brasil. Fonte: IBRAM (2016a)

Capítulo 1. Definições iniciais para projeto 11

Figura 3 – Comparativo de saldos: setor mineral x Brasil. Fonte: IBRAM (2016a)

A análise do mercado de mineração brasileiro permitiu compreender melhor aspotencialidades e oportunidades do setor. Observou-se que este mercado é extremamenteforte e importante para a economia brasileira. Apesar da crise internacional, o setor semostra com balanço extremamente favorável. Desta forma, acredita-se que exista grandedemanda por transporte para escoar a produção mineral brasileira para outros países. Aspotencialidades identificadas são: exportação de minério de ferro e importação de carvão eminerais agrícolas.

1.2 Definição da carga transportadaA definição da carga transportada foi feita com base nas conclusões obtidas da

análise do mercado de mineração brasileiro. Identificou-se o Brasil como grande produtorde minério de ferro e a oportunidade de concepção de um navio graneleiro para escoar asua produção para outros países.

Atualmente o minério de ferro responde por cerca de 75% das exportações brasileirasde minério. Ainda, o Brasil é o segundo maior produtor mundial deste minério, ficando atrásapenas da Austrália, conforme ilustrado na Figura 4b. A Figura 4a compara a produção deminério de ferro do Brasil com a do mundo, observa-se que em 2014 o Brasil foi responsávelpor cerca de 11,5% da produção mundial. Neste mesmo ano, foram produzidas cerca de400 milhões de toneladas de minério de ferro. Na Figura 4b é possível observar que, apesarda queda do valor da produção observada nos últimos anos, o volume da produção, emtoneladas, apresentou crescimento.

As informações obtidas referentes ao minério de ferro reforçam sua importânciapara a economia brasileira e apontam para a existência de uma demanda por transportedeste minério para outros países. Desta forma, utilizou-se estes dados para fundamentar aescolha do minério de ferro como principal carga a ser transportada pelo navio graneleiroobjeto de projeto neste relatório. Como carga secundária, identificou-se o carvão, segundoproduto de origem mineral com maior demanda de importações pelo Brasil. O carvão pode

Capítulo 1. Definições iniciais para projeto 12

(a) Comparação Brasil x Mundo (b) Comparação Brasil x Austrália

Figura 4 – Produção brasileira de minério de ferro. Fonte: IBRAM (2015)

ser uma possível carga a ser transportada no futuro e também será considerada durante oprojeto. Segundo o site OEC, o coque, uma espécie de carvão, é o produto mais importadopelo Brasil, tendo como origem a China.

1.3 Identificação de possíveis rotas e portos para operaçãoAs definições de possíveis rotas e portos de operação do navio foram feitas de

acordo com as cargas escolhidas na seção anterior: minério de ferro (exportação) e carvão(importação). Como o principal objetivo da embarcação será escoar a produção brasileirade minério de ferro, estudou-se a fundo as exportações brasileiras, foram identificadosterminais brasileiros de embarque, principais países de destino e, então, os principaisterminais de destino.

A Figura 5a ilustra os principais portos brasileiros para embarque de minério deferro. A Figura 5b indica os principais países destino das exportações brasileiras, observa-seque a China é o principal país destino, e que, se for considerar uma região, a maior partedas exportações brasileiras se destinam à Ásia. Partindo desta conclusão, buscou-se portosasiáticos que operam com descarga de minério de ferro.

(a) Portos de embarque de minério de ferro.Fonte: SINFERBASE

(b) Países destinos das exportações de minério de ferro.Fonte: SECEX

Figura 5 – Exportações brasileira de minério de ferro: portos de embarque e países destino.Fonte: Bradesco (2016)

Capítulo 1. Definições iniciais para projeto 13

Uma vez identificados alguns portos para carga e descarga de minério de ferro ecarvão, no Brasil e na Ásia, montou-se uma relação com as características destes portose suas restrições. Os dados coletados podem ser conferidos na Tabela 5 e foram obtidosprincipalmente através de memoriais descritivos2. Houve certa dificuldade em obter dadosde portos fora do Brasil, entretanto foi possível utilizar sites de monitoramento3 paraidentificar as embarcações em operação nestes portos e, assim, estimar suas restrições combase nas características dessas embarcações.

Tabela 5 – Características de alguns portos que operam com carga/descarga de minériode ferro e carvão

Analisando os dados da Tabela 5 é possível concluir que é comum terminaisoperarem tanto com minério de ferro quanto com carvão/coque. Isto é um bom sinal, poisreforça a possibilidade de exportação de minério de ferro e importação de carvão/coquepelo navio projetado. Além disso, é possível observar que os terminais possuem capacidadepara operar grandes embarcações, o que aponta para uma tendência de uso de grandesembarcações para transporte destes tipos de minérios.

Além da coleta de restrições de alguns portos, também foi montada uma matrizorigem-destino entre terminais brasileiros e alguns dos maiores terminais receptores das2 Memorial Descritivo do Terminal do Tubarão. Disponível em: <http://www.vale.com/pt/business/

logistics/ports-terminals/documents/pdf/memorial_descritivo_terminal_tubarao.pdf>. Acesso em:01 dez. 2016

3 MarineTraffic, VesselFinder, Vale Ship Tracking

Capítulo 1. Definições iniciais para projeto 14

exportações brasileiras de minério de ferro. O principal objetivo é identificar rotas e asmaiores distâncias a serem percorridas pelo navio projetado, sendo possível estimar qualdeverá ser sua autonomia. As distâncias foram coletadas através do site Ports.com e podemser conferidas na Tabela 6.

Tabela 6 – Matriz origem-destino. Distâncias em milhas náuticas. Fonte: Ports.com

1.4 Definição do tipo de navio graneleiroA Tabela 7 fornece dados para classificação de um navio graneleiro segundo a sua

capacidade. Dentro de cada classificação é comum existirem subdivisões, entretanto elasnão serão tratadas aqui.

Tabela 7 – Classificação de navios graneleiro segundo sua capacidade

Tipo DWTHandysize 10.000 - 40.000Handymax 40.000 - 65.000Panamax 65.000 - 80.000Capesize 80.000 - 400.000

A escolha do tipo de navio graneleiro foi feita com base nas informações dasseções anteriores. Desta forma, a decisão foi tomada com base na carga transportada, nasrestrições dos possíveis portos e, principalmente, com base nas tendências de mercadoobservadas.

Ao analisar o mercado de minério de ferro foi possível observar que a quantidadeproduzida é muito grande, existindo uma tendência mundial para transporte deste produtoem navios cada vez maiores. De fato, a categoria de navios capesize surgiu para atenderprincipalmente ao transporte de minério de ferro e carvão. Assim, os navios capesize sãogeralmente especializados para transporte destes minerais e dificilmente transportam outrotipo de carga.

A Vale, maior produtora de minério de ferro do mundo, é detentora dos naviosValemax, os maiores mineraleiros do mundo, com capacidade de até 400 mil toneladas,

Capítulo 1. Definições iniciais para projeto 15

construídos com o principal objetivo de escoar a sua produção de minério de ferro, queem 2013 alcançou cerca de 300 milhões de toneladas. Entretanto, recentemente a Valeenfrentou problemas com a China4, que vetou a operação destes navios em seus portos,alegando que, por serem muito grandes, não seria possível garantir segurança. Apesardisto, os principais terminais de embarque e desembarque de minério de ferro apresentamcapacidade para atender a estes navios. Estas são apenas algumas informações que reforçama tendência de transporte destes minerais em embarcações maiores.

Desta forma, optou-se pelo projeto de um navio capesize de 180000 DWT. Os navioscapesize recebem este nome por serem muito grandes para atravessar os canais do Panamá eSuez, sendo necessário contornar os cabos da Boa Esperança e Horn para cruzar os oceanosAtlântico e Pacífico. O tipo capesize foi escolhido pois esta categoria é especializada paratransporte de minério de ferro e carvão. O porte bruto de 180000 DWT foi definido a fimde se evitar eventuais problemas com políticas chinesas e restrições portuárias. Acredita-seque uma embarcação deste porte possa operar nos principais terminais de minério de ferrodo mundo, pois considerando apenas esta característica não há restrições com os portosmencionados na Tabela 5.

1.5 Problema de projeto: especificações básicasA partir dos dados das seções anteriores foram formuladas as especificações básicas

para projeto, que podem ser conferidas na Tabela 8. A velocidade de operação foi definidacom base em dados de embarcações já existentes, em pesquisa foi possível constatar quevários projetos deste porte são concebidos para operar a 15 nós5. Os Valemax, maioresmineraleiros do mundo, operam a velocidade de 16 nós. A autonomia foi arbitrada demodo a garantir que o navio fosse capaz de percorrer o maior trecho observado na Tabela6 e foi prevista uma reserva de segurança. A capacidade foi arbitrada de maneira a evitarrestrições nos principais terminais de minério de ferro do mundo. O tipo de navio capesizefoi escolhido por ser adequado ao transporte de minério de ferro.

Tabela 8 – Especificações básicas de projeto

Tipo de navio Graneleiro capesizeCarga transportada Minério de ferro e carvãoPorte Bruto (DWT) 180.000 toneladasVelocidade de serviço 15 nósAutonomia 20.000 milhas náuticas

4 China lifts three-year ban on Valemax cargo ships. Disponível em: <http://www.scmp.com/business/commodities/article/1708704/china-lifts-three-year-ban-valemax-cargo-ships>. Acesso em: 28 set.2016

5 Especificações de navios semelhantes da E.R. Schiffahrt. Disponível em: <https://www.er-ship.com/en/bulk-carrier.php>. Acesso em: 01 dez. 2016

16

2 Definição da Forma do Casco

2.1 Estimativa das dimensões principais e coeficientes de formaPara estimativa preliminar das dimensões principais e coeficiente de bloco utilizou-

se um procedimento adaptado de Molland (2008, p. 642), ilustrado na Figura 6. Odeslocamento requirido foi obtido pela Equação 2.1, proposta em Molland (2008, p. 641).As dimensões L, B e T foram obtidas através de análise de regressão. O pontal D foiarbitrado como sendo L/12 e o coeficiente de bloco estimado pela Equação 2.2, conformeproposições de Molland (2008, p. 642). O deslocamento do conjunto foi validado pelaEquação 2.3, proposta em Watson (1998, p. 55).

Figura 6 – Fluxograma para estimativa das dimensões principais e coeficiente de bloco.Fonte: adaptado de Molland (2008, p. 642)

4req = CD

DWT(2.1)

onde: CD é o coeficiente de deadweight, tipicamente assumido como 0,82 para naviosmineraleiros, conforme proposto em Molland (2008, p. 641).

CB = 1, 23− 0, 395 Vs√LW L

(2.2)

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 17

onde: LWL é o comprimento na linha d’água, em metros, adotado preliminarmentecomo 98% de L.

4 = ρ · L ·B · T · CB · (1 + s) (2.3)

onde: (1+s) é o deslocamento total, incluindo apêndices, expresso como uma fraçãodo deslocamento moldado.

A análise de regressão consiste em uma ferramenta poderosa para extrair infor-mações de bancos de dados de projetos existentes, pois nos permite obter uma expressãomatemática que explique a relação entre duas variáveis que aparentemente não possuemrelação óbvia. De maneira simplificada, a técnica consiste em plotar um diagrama dedispersão entre as variáveis que se deseja avaliar, observar a distribuição dos dados, assumirum modelo matemático capaz de explicar a distribuição e, então, ajustar uma curva destemodelo aos dados e obter uma expressão matemática que explique a relação.

Para realizar a análise de regressão foi montado um banco de dados com caracterís-ticas de 19 embarcações do tipo capesize, que pode ser conferido na aba “BD Capesize” doarquivo Documentos Estatutários.xlsx. Algumas estatísticas do banco montado podem serconferidas na Tabela 9, foram listadas apenas as variáveis de interesse.

Tabela 9 – Estatísticas do banco de dados de embarcações capesize

Variável LOA T B L/B DWTObservações 19 19 19 19 19Máximo 292,26 18,32 45,56 6,4889 182.674Mínimo 254,62 13,46 43,00 5,9214 106.355Média 288,68 17,84 44,92 6,4251 173.455Mediana 291,89 18,17 45,00 6,4244 177.736Desvio Padrão 8,41 1,08 0,48 0,1272 16.737

A análise de regressão foi realizada através do MATLAB®, sendo os resultadosobtidos através do cftool, uma ferramenta para ajuste de curva (curve fitting). Optou-sepela análise de regressão das relações (LOA x DWT), (T x DWT) e (L/B x DWT). A Figura7 ilustra os gráficos de dispersão fornecidos pelo MATLAB®. O modelo matemático adotadopara ajuste da curva foi o polinomial de segundo grau, da forma f(x) = p1x

2 + p2x+ p3.A Tabela 10 fornece alguns resultados que nos permitem avaliar a qualidade do ajuste.

Tabela 10 – Resultados MATLAB: ajuste de curva

Relação R2 R2 Ajustado SSE RMSELOA vs DWT 0,9797 0,9771 25,8977 1,2722L/B vs DWT 9,9491 0,9427 0,0148 0,0304T vs DWT 0,9842 0,9822 0,3356 0,1448

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 18

(a) LOA x DWT

(b) T x DWT

(c) L/B x DWT

Figura 7 – Resultados MATLAB: gráficos de dispersão

Foram obtidas as seguintes equações para estimar, a partir do DWT, o comprimentototal, a relação L/B e o calado:

LOA = −0, 003459 ·DWT 2 + 1, 489 ·DWT + 135, 4 (2.4)

L/B = −3, 109 · 10−5 ·DWT 2 + 0, 01633 ·DWT + 4, 537 (2.5)

T = −3, 521 · 10−4 ·DWT 2 + 0, 1653 ·DWT − 0, 1448 (2.6)

A Tabela 11 fornece as dimensões iniciais, obtidas pelas equações acima, e asdimensões ajustadas. Observa-se que o deslocamento do modelo inicial, obtido considerandos = 0 na Equação 2.3, não atendia ao deslocamento requirido obtido pela Equação2.1, de 219.512 t. Desta forma, as dimensões foram ajustadas manualmente para que o

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 19

deslocamento requirido fosse atendido sem que fosse necessário considerar o volume deapêndices na Equação 2.3, ou seja, considerando s = 0.

Tabela 11 – Características do casco

L LWL B T D CB 4 (t)Modelo Inicial 291,32 285,52 45,04 18,20 24,28 0,879 210.958Modelo Ajustado 300,00 291,00 45,00 18,40 25,00 0,883 220.322

A Tabela 12 fornece as relações adimensionais do modelo ajustado e as faixaspropostas em Molland (2008, p. 641) para navios graneleiros. Acredita-se que as dimensõesestejam coerentes, uma vez que todas as relações adimensionais se encontram dentro defaixas propostas pela literatura.

Tabela 12 – Relações adimensionais do casco

L/B T/D B/T L/D B/DModelo Ajustado 6,47 0,74 2,45 12,00 1,8Intervalo 6 - 7 0,7 - 0,8 2,0 - 2,5 12 - 13 1,7 - 1,9

Para estimar o coeficiente de seção mestra é necessário definir o raio de curvaturado bojo. Schneekluth e Bertram (1998, p. 29) recomenda que, para embarcações semelevação do fundo, este seja obtido pela Equação 2.7

R = B · CK

LB

+ 4 · C2B

(2.7)

onde: CK é um coeficiente entre 0,5 e 0,6.

Adotando CK como 0,55 a Equação 2.7 fornece um raio de 2,583 m. Acredita-seque este seja um valor razoável, Watson (1998, p. 243) recomenda um raio por volta de 2,5m para embarcações com boca acima de 16 m. Para estimar o coeficiente de seção mestrapara embarcações sem elevação do fundo foi utilizada a Equação 2.8, proposta em Watson(1998, p. 242), que forneceu um coeficiente de 0,9965.

CM = 1− 2R2(1− π/4)B · T

(2.8)

2.2 Modelagem 3D do casco e plano de linhasO casco deste projeto é resultado da adaptação do casco de um navio graneleiro

obtido do site HydroNShip. Optou-se pelo projeto Parent 03 - Bulkcarrier1 de autoria deM. van Engeland.1 Disponível em: <http://hydronship.net/projects/id/8>. Acesso em: 25 set. 2016

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 20

A forma do casco escolhido não apresenta bulbo saliente, esta foi uma decisãotomada principalmente com base no número de Froude do modelo estimado na Seção 2.1.O número de Froude é dado pela Equação 2.9

Fn = V√g · LW L

(2.9)

Segundo Ventura (2016, p. 5), o efeito do bulbo costuma ser negativo a baixasvelocidades, conforme o número de Froude aumenta o efeito do bulbo aumenta até umvalor máximo. Desta forma, o autor afirma que alguns autores (como Wigley) costumamlimitar o uso do bulbo dentro de um intervalo do número de Froude (0, 238 ≤ Fn ≤ 0, 563).De fato, segundo Schneekluth e Bertram (1998, p. 29), bulbos são capazes de reduzir aresistência ao avanço dentro da faixa 0, 17 ≤ Fn ≤ 0, 7. Como o modelo estimado na Seção2.1, para a velocidade de serviço de 15 nós, apresenta número de Froude igual a 0,143,descartou-se o projeto de bulbo em sua forma. Considerou-se principalmente a incertezade redução da resistência ao avanço, uma vez que o número de Froude se encontra forade faixas recomendadas pela literatura, e também o fato de proas bulbosas apresentaremmaiores dificuldades e custos de construção quando comparadas com formas comuns.

A Tabela 13 fornece características hidrostáticas para o modelo inicial (Parent03) e da forma final obtida após a adaptação. Para adaptação do casco considerou-seas formas estimadas na Seção 2.1, principalmente o coeficiente de bloco e o coeficientede seção mestra. O modelo inicial foi adaptado através do software DELFTship®, quefornece ferramentas para modificação do coeficiente de bloco pelo método de Lackenby emodificação do coeficiente de seção mestra.

As principais modificações realizadas no casco base incluem: modificação doscoeficientes de bloco e seção mestra; aumento de comprimento do corpo paralelo médio; eaplicação de fator de escala nas direções transversal, vertical e longitudinal. Além disso, foinecessário aumentar o pontal além do valor previsto na Seção 2 para garantir conformidadecom as normas da ICLL. Ainda, foi necessário modificar a região da popa para garantirespaço para projeto do propulsor e leme. A forma final do casco está ilustrada na Figura 8.

Tabela 13 – Características do casco

LOA LWL B T D CB CM 4 (t)Parent 03 201,56 190,93 29,252 10,95 24,28 0,7647 0,9888 47.958Forma final 297,56 295,11 45,00 18,40 25,60 0,8806 0,9963 220.453

Após o casco ter sido modelado foi gerado um plano de linhas através do DELFTship®,ilustrado na Figura 9, este plano de linhas foi exportado em formato DXF para que pudesseser editado através do AutoCAD®. As balizas, cortes de linha d’água e cortes do alto foram

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 21

(a) Vista em perspectiva: proa (b) Vista em perspectiva: popa

Figura 8 – Forma final do casco

definidas de acordo com a NORMAM-012. Nas regiões de proa e popa foram adicionadasbalizas intermediárias para melhor detalhamento das formas. O plano de linhas editadono AutoCAD®, de acordo com as normas da autoridade marítima, pode ser observado emdetalhes no arquivo Plano de Linhas.dwg. O modelo 3D do casco em DELFTship® podeser conferido no arquivo Casco 3D.fbm. Os dados de entrada para curvas hidrostáticas,cruzadas e de bojean estão disponíveis na aba ”Tabela de Cotas” do arquivo DocumentosEstatutários.xlsx.

Figura 9 – Plano de linhas: DELFTship®

O casco em questão também foi modelado em 3D através do software Rhinoceros.Neste caso, o casco já conta com superestrutura e todos os elementos estruturais, sendoinclusive este modelo utilizado obtenção do peso de aço do casco. A Figura 3 ilustra ocasco modelado.

Figura 10 – Modelagem do casco e seus elementos estruturais no Rhinoceros

2 Disponível em: <https://www.dpc.mar.mil.br/sites/default/files/normam01.pdf>. Acesso em: 10 out.2016

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 22

2.3 Previsão de borda livreA borda livre consiste na distância vertical entre a linha d’água e a linha mais alta

do convés, podendo ser medida em qualquer posição longitudinal da embarcação. Comogeralmente a elevação do casco varia ao longo da embarcação, é comum referir-se a bordalivre como a mínima distância vertical observada. Existem normas que estabelecem limitesmínimos de borda livre, neste trabalho utilizaremos os regulamentos mais recentes de IMO(2005) para definir a borda livre mínima para este projeto. Abaixo é possível conferir osregulamentos utilizados e o procedimento adotado para cálculo da borda livre mínima. Éimportante salientar que as notas para marcação de borda livre podem ser conferidas emmais detalhes na aba ”Borda Livre” do arquivo Documentos Estatuários.xlsx.

O Regulamento 3 estabelece as seguintes definições:

• Comprimento de Borda Livre (L): dado por 96% do comprimento de linha d’águano calado correspondente a 85% do pontal moldado na meia nau;

• Coeficiente de Bloco (CB): dado pela Equação 2.10.

CB = 51

L ·B · T1(2.10)

onde: 51 é o volume moldado no calado T1, que consiste em 85% do pontal.

A partir deste regulamento foi possível definir os seguintes dados:

D (m) T1 (m) LWL,T1 (m) L (m) 51 (m3) CB25,6 21,76 296,22 284,37 257.396 0,9247

O Regulamento 27 estabelece a existência de dois tipos de navios: A e B. Oobjeto de estudo se trata de um navio mineraleiro, classificado como Tipo B por esteregulamento.

O Regulamento 28 fornece tabelas onde é possível extrair a borda livre mínimapara uma embarcação a partir de seu comprimento de borda livre. Para um navio Tipo Bcom comprimento de 284 m o regulamento fornece uma borda livre mínima de BL28 =4443 mm.

O Regulamento 30 estabelece uma correção de borda livre mínima devido ocoeficiente de bloco, aplicável se este é superior a 0,68. Desta forma, a nova borda livremínima corrigida é dada por:

BL30 = BL28 ·CB + 0, 68

1, 36 = 5241mm

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 23

O Regulamento 31 estabelece uma correção de borda livre devido o pontal,aplicável sempre que D > L/15. A regra para correção é dada pela Equação 2.11. O valorde borda livre mínima corrigido por esta regra é dado por: BL31 = 6907 mm.

BL31 = BL30 +(D − L

15

)R (2.11)

onde: R é um fator de correção, definido como 250 para embarcações onde L > 120 m.

O Regulamento 37 estabelece uma redução da borda livre mínima devido o com-primento da superestrutura, conforme estabelecido na Tabela 14. Apesar da superestruturanão ter sido definida, em navios mineraleiros é comum que estas tenham comprimentoinferior a 0,1L. Assim, em uma medida bastante conservadora, adotou-se pelo menor valorde redução possível, equivalente a 5% de redução. O novo valor de borda livre mínima é:

BL37 = (100− 5)100 BL31 = 6561mm

Tabela 14 – Redução percentual da borda livre. Fonte: IMO (2005, p. 59)

O Regulamento 38 trata da correção de borda livre mínima devido ao tosa-mento natural. A Tabela 15 fornece o perfil padrão de tosamento. A Figura 11 ilustra osprocedimentos para cálculo das correções a vante e a ré, que são encontradas por∑

Produto−∑Correção∑Fator

A correção da borda livre deve ser efetuada pela soma da média das deficiências deré e vante:

BL38 = BL37 + 364 + 7282 = 7107mm

O Regulamento 39 estabelece a altura mínima de proa, definida como a distânciavertical na perpendicular de vante entre a linha d’água correspondente ao calado de verãoe o topo do convés. Para navios acima de 250 m a altura mínima de proa, em mm, deveser obtido por

Fb = (6075(L/100) −1875( L

100)2 +200( L

100)3) ·(2, 08+0, 609CB−1, 604Cwf−0, 0129( Ld1

))

(2.12)

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 24

Tabela 15 – Perfil de tosamento padrão. Fonte: IMO (2005, p. 165)

Figura 11 – Cálculos para correção devido a tosamento natural

onde: Awf é a área do plano de flutuação a frente de L/2 no calado T1 e Cwf é o coeficientedo plano de flutuação a frente de L/2.

A altura mínima de proa obtida foi de 6300 mm. Desta forma, uma vez que estevalor é menor que a borda livre mínima (BL38), conclui-se que é dispensado o uso decastelo de proa para esta embarcação.

O Regulamento 40 estabelece as mínimas bordas livres da embarcação. Atravésdeste regulamento foram obtidas as seguintes bordas livres:

• Borda livre de verão: 7107 mm;

• Borda livre tropical: 6722 mm;

• Borda livre de inverno: 7493 mm;

• Borda livre em água doce: 7057 mm.

Como a borda livre da embarcação é maior que a borda livre mínima de verãoobtida pelos regulamentos da ICLL, temos que a condição de calado de projeto atende

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 25

ao regulamento. Apesar da diferença entre a borda livre e a borda livre mínima ter sidopequena, é importante ressaltar que os cálculos foram realizados de maneira bastanteconservadora, sempre considerando as piores situações possíveis.

BL = (D − T ) = 25600− 18400 = 7200 > 7107 = BL38

2.4 Previsão de resistência ao avançoA resistência ao avanço consiste na força que uma embarcação deve vencer para

que possa se deslocar. Para previsão desta resistência foi utilizado o método de Holtrop.Este método foi desenvolvido através de análise de regressão, utilizando de dados deexperimentos com modelos e resultados de testes em escala real.

O método de Holtrop utiliza princípios estatísticos para relacionar alguns parâmetrosdo casco (como LWL, CM e CB) com sua resistência ao avanço. Apesar de possuir baseempírica e não considerar a forma completa do casco, com suas variações locais, estemétodo foi escolhido por ser amplamente difundido na literatura e muitas vezes apresentarboas indicações para embarcações de deslocamento. De fato, por diversas vezes o método foiajustado para que suas formulações numéricas pudessem ser estendidas a casos específicos,como em Holtrop (1984) e Holtrop e Mennen (1982).

Holtrop (1984) divide a resistência ao avanço total de uma embarcação conforme aEquação 2.13

RT otal = RF (1 + k1) +RAP P +RW +RB +RT R +RA (2.13)

onde:

RF é a resistência friccional de acordo com a fórmula de ITTC-1957;

(1 + k1) é o fator de forma do casco;

RAPP é a resistência devido aos apêndices existentes no casco;

RW é a resistência devido a formação de onda;

RB é a resistência adicional devido a proximidade do bulbo com a superfície d’água;

RTR é a resistência adicional devido a imersão de área transom na popa;

RA é a resistência de correlação com o modelo de teste.

A obtenção da resistência friccional segundo a fórmula de ITTC-1957 é explicadaem Watson (1998, p. 156–157). Esta resistência pode ser obtida pela Equação 2.14

RF = 0, 5 · CF · ρ · S · V 2 (2.14)

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 26

onde: CF é o coeficiente de resistência friccional, dado pela Equação 2.15.

CF = 0, 075[log(Rn)− 2]2

(2.15)

onde: Rn é o número de Reynolds, dado pela Equação 2.16.

Rn = V · LW L

ν(2.16)

É importante ressaltar que nas formulações de Holtrop o comprimento L é definidocomo sendo o comprimento na linha d’água. Desta forma, o fator de forma do casco(1 + k1), segundo Holtrop (1984), deve ser encontrado pela Equação 2.17

1+k1 = 0, 93+0, 487118·c14(B/L)1,06806·(T/L)0,46106·(L/LR)0,121563·(L3/O)0,36486·(1−CP )−0,604247

(2.17)onde:

LR é definido pela Equação 2.18;

c14 é um coeficiente de forma da popa, definido pela Equação 2.19.

LR = L

(1− CP + 0, 06 · CP · lcb

4 · CP − 1

)(2.18)

c14 = 1 + 0, 011Cstern (2.19)

onde: Cstern deve ser determinado segundo a Tabela 16.

Tabela 16 – Tabela para escolha de Cstern. Fonte: Holtrop (1984)

Afterbody form CsternPram with gondola -25V-shaped sections -10

Normal section shape 0U-shaped sections with Hogner stern 10

A formulação de Holtrop (1984) para a resistência de onda, para Fn até 0,4, casodeste projeto, é dada pela Equação 2.20

RW = RW −A = c1 · c2 · c5O · ρ · g · exp[m1 · F dn +m4 · cos(λ · F−2

n )] (2.20)

onde:

c1 é definido pela Equação 2.21;

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 27

c2 é definido pela Equação 2.23;

c5 é definido pela Equação 2.25;

m1 é definido pela Equação 2.26;

m4 é definido pela Equação 2.28;

d é igual a -0,9.

c1 = 2223105 · c3,786137 · (T/B)1,07961 · (90− iE)−1,37565 (2.21)

onde: c7 é definido pela Equação 2.22.

c7 =

0, 229577(B/L)0,33333 para B/L < 0, 11

B/L para 0, 11 < B/L < 0, 250, 5− 0, 0625L/B para B/L > 0, 25

(2.22)

c2 = exp(−1, 89√c3) (2.23)

onde: c3 é definido pela Equação 2.24.

c3 = 0, 56 · A1,5BT

B · T (0, 31√ABT + TF − hB)

(2.24)

c5 = 1− 0, 8 · AT

B · T · CM

(2.25)

m1 = 0, 0140407(L/T )− 1, 75254 · (O1/3/L)− 4, 79323(B/L)− c16 (2.26)

onde: c16 é definido pela Equação 2.27.

c7 =

8, 07981CP − 13, 8673C2P + 6, 984388C3

P para CP < 0, 81.73014− 0, 7067 · CP para CP > 0, 8

(2.27)

m4 = 0, 4 · c15 · exp(−0, 034F−3,29n ) (2.28)

onde: c15 é dado pela Equação 2.29.

c7 =

−1, 69385 para L3/O < 512

−1, 69385 + (L/O1/3)−82,36 para 512 < L3/O < 1726, 91

0 para L3/O > 1726, 91(2.29)

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 28

A formulação para a resistência de correlação foi obtida em Holtrop e Mennen(1982). Esta resistência pode ser obtida pela Equação 2.14, bastando trocar o coeficienteCF por CA, dado pela Equação 2.30

CA = 0, 006(L+ 100)−0,16 − 0, 00205 + 0, 003√L/7, 5 · C4

B · c2(0, 04− c4) (2.30)

onde: c4 é definido pela Equação 2.31.

c4 =

TF/L para TF/L ≤ 0, 040, 004 para TF/L > 0, 04

(2.31)

Para estimativa da resistência ao avanço foram consideradas apenas as parcelasRF, RW e RA da Equação 2.13. As parcela RB e RTR foram desprezadas, pois o cascomodelado não possui proa bulbosa, nem formato de popa transom. A parcela RAPP nãofoi considerada, pois neste estágio preliminar não há informações referentes a todos osapêndices. Entretanto, devido ao tamanho da embarcação, a influência dos apêndicesé baixa, pois sua área molhada é muito pequena em comparação com a do casco. Emtentativas de extrapolação foram obtidos valores para RAPP inferiores a 5 kN. Os resultadosobtidos pelo método de Holtrop podem ser conferidos na Tabela 17 e estão detalhados emna aba "Resistência ao Avanço"do arquivo Documentos Estatuários.xlsx.

Tabela 17 – Resultados da previsão de resistência ao avanço

Vs (1 + k1) RF RW−A RA RTotal(knot) - (kN) (kN) (kN) (kN)15 1,4246 944 94 170 1609

Para validar os resultados obtidos foi utilizado o MAXSURF®. As superfíciesdo casco 3D modelado no DELFTship®foram exportadas em formatos IGES para oMAXSURF Modeler, em seguida o modelo gerado foi analisado no MAXSURF Resistance,que fornece um série de ferramentas e métodos para cálculo de resistência ao avanço,incluindo o método de Holtrop.

Optou-se por dois métodos para cálculo de resistência no MAXSURF®: Holtrop eSérie 60. Foram analisados dois modelos, o primeiro, resultado do casco importado semquaisquer modificações, apontou uma resistência pelo método de Holtrop 15% superior aobtida manualmente, entretanto constatou-se que havia uma divergência entre os dadosde entrada gerados pelo MAXSURF®e os dados fornecidos pelo DELFTship®. Assim,modificou-se os dados de entrada e o resultado obtido foi 7% inferior ao calculado. Osresultados pela Série 60, em ambos os casos, foram cerca de 10% superiores ao calculado.Os resultados podem ser conferidos na Memória de Cálculo de Resistência ao Avanço, emDocumentos Estatuários.xlsx.

Capítulo 2. Definição da Forma do Casco 29

As diferenças de resultados observadas entre cálculo manual e MAXSURF, parao segundo modelo analisado, se mostraram dentro de limites aceitáveis. É importantesalientar que o intercâmbio entre softwares pode gerar alguns desvios, desta forma, optou-sepor considerar o resultado manual como válido e utiliza-lo nas etapas de projeto seguintes.

30

3 Compartimentação e Acomodação

3.1 Definição dos compartimentos principaisO principal objetivo desta seção é estimar as dimensões dos principais compartimen-

tos de bordo, de maneira a validar e garantir a capacidade de carga da embarcação. Destaforma, deve-se estipular onde as anteparas estanques serão posicionadas. Para início dacompartimentação o espaço interno do casco foi dividido em 4 grandes regiões: pique tanquede ré; praça de máquinas; região de carga; e pique tanque de vante. A compartimentaçãofoi realizada em harmonia com o arranjo de estrutural da embarcação, de forma que asanteparas estivessem dispostas, sempre que possível, de maneira a coincidir com gigantestransversais. Durante a compartimentação foram aplicadas algumas normas da ABS.

Definição do Pique Tanque de Ré

O pique tanque de ré é localizado na região extrema da popa da embarcação,estando limitado pelo casco e pela antepara de colisão de ré. Este tanque é responsávelpor garantir segurança a embarcação em caso de avarias na popa. A ABS não estabeleceregras para o posicionamento da antepara de colisão de ré, entretanto, recomenda quetoda a região nas proximidades do propulsor esteja envolvida por este tanque, que devepossuir altura preferencialmente acima do calado de verão.

A NORMAN recomenda que, para embarcações propulsadas, esta antepara limite otubo telescópico em um espaço estanque a água, de volume moderado. Na região da popadeste projeto as cavernas gigantes são espaçadas de 3 m, assim, optou-se por posicionara antepara de colisão de ré a 18 m do espelho de popa, de maneira que esta coincidacom uma caverna gigante. A posição definida garante dois 2 espaçamentos gigantes entrea antepara de colisão de ré e o propulsor, que podem ser utilizados para apoiar o tubotelescópico.

Definição da Praça de Máquinas

Para definição do comprimento da praça de máquinas estimou-se, através deembarcações semelhantes, o comprimento do motor como sendo 17 m. Então arbitrou-seque o comprimento da praça de máquinas seria aproximadamente 2,5 vezes maior queo comprimento estimado do motor. Acredita-se que este valor seja razoável, tendo sidodefinido para facilitar eventuais manutenções no motor e possíveis substituições do mesmo.

Como as cavernas simples da praça de máquinas são espaçadas de 900 mm e asgigantes espaçadas de 2700 mm. Definiu-se o comprimento da praça de máquinas como

Capítulo 3. Compartimentação e Acomodação 31

sendo 43,2 m, a partir da antepara de colisão de ré, para que a antepara de vante da praçade máquinas pudesse coincidir com uma caverna gigante. Desta forma, a antepara de vanteda praça de máquinas está localizada a 61,2 m do espelho de popa.

Definição dos Porões de Carga

A MARPOL (Regra 24, 4-a) estabelece que o comprimento dos porões de carganão pode exceder 10 metros ou o valor dado pela Equação 3.1, o que for maior entre eles,não podendo, ainda, exceder o valor de 0,2L.

Lporão =(

0, 5biB

+ 0, 1)L (3.1)

onde: bi é a largura do duplo costado.

Foi adotado como largura do duplo costado o menor valor observado na seçãotrapezoidal (13,5 m). A Equação 3.1 retornou um comprimento máximo de 71 m, entretanto,este valor é maior que 56,8 m (0,2L). Desta forma, temos que o comprimento máximo dosporões de carga é 56,8 m.

Na região de carga as cavernas simples são espaçadas de 850 mm e as gigantes de2550 mm. Os porões de carga foram definidos com o comprimento de 35,70 m, equivalentea 14 espaçamentos gigantes, garantindo que as anteparas coincidissem com as cavernasgigantes. A embarcação contará com 6 tanques de carga de 35,7 m, totalizando 214,2 mde comprimento na região de carga.

Definição do Pique Tanque de Vante

O pique tanque de vante é localizado na região extrema da proa da embarcação,estando limitado pelo casco e pela antepara de colisão de vante. Este tanque é responsávelpor garantir segurança a embarcação em caso de avarias na proa.

ABS (2016, 3-2-9/3.1.2) estabelece que a antepara de colisão de vante deve estar auma distância mínima de 0,05Lr ou 10 m, o que for menor, do ponto de referência. Ainda,não pode estar localizada a uma distância máxima de 0,08Lr ou 0,05Lr + 3 m, o quefor maior, do ponto de referência. ABS (2016, 3-2-9/3.1.3) estabelece, para o caso desteprojeto, Lr como sendo o comprimento de borda livre (Lf) e o ponto de referência comosendo a extremidade de Lr.

mín(0, 05Lr; 10) = mín(0, 05 ∗ 284, 35; 10) = 10m

máx(0, 08Lr; 0, 05Lr + 3) = máx(0, 08 ∗ 284, 35; 0, 05 ∗ 284, 35 + 3) = 22, 748m

A antepara de colisão de vante deve estar localizada entre 10 m e 22,75 m do pontode referência. A Figura 12 ilustra a compartimentação preliminar. É possível observar quea antepara de colisão de vante se encontra a 19,96 m do ponto de referência, atendendo ànorma da ABS.

Capítulo 3. Compartimentação e Acomodação 32

Figura 12 – Compartimentação preliminar

3.2 Definição da tripulaçãoPara estimar o volume dos tanques de combustíveis e definir as acomodações da

superestrutura é necessário ter conhecimento da quantidade de tripulantes e possíveisautoridades que venham a embarcar ou estar presente em algum momento da operação daembarcação.

Para definição da quantidade de tripulantes foi consultada a priori a NORMAM01, que na Seção II estabelece quantidades mínimas de tripulantes para cada funçãoda tripulação de segurança. As quantidades mínimas estabelecidas pela NORMAM 01podem ser conferidas na Tabela 18, junto das quantidades adotadas para este projeto.A definição das quantidades de tripulantes em cada função se deu a partir das mínimasestabelecidos pela NORMAM 06 e também com uma pitada bom senso e pesquisa: buscou-se a quantidade de tripulantes em embarcações de porte parecido com a desde projetoe foi encontrado que os Valemax, maiores mineraleiros do mundo, são operados com 25tripulantes1. Desta forma, foi possível restringir a quantidade de tripulantes entre 14 e25. Em observação a alguns trabalhos de projetos da UFRJ foi constatado que projetossemelhantes possuíam entre 20 e 25 tripulantes. Desta forma, utilizou-se do bom sensopara alocar funções mais básicas, que envolvem serviços gerais, e definir o número detripulantes em 22.

3.3 Previsão de espaços da superestrutura e arranjo das acomoda-çõesApós definir a quantidade de tripulantes avançou-se para o arranjo da superestrutura.

Para isto, foram utilizadas recomendações encontradas no relatório de projeto de umaluno da UFRJ2. É fato que estes trabalhos estão sujeitos a erros e frequentementeapresentam dados técnicos de origem duvidosa, entretanto as recomendações observadas sãosimples, importantes e de bom senso, podendo ser consideradas de práticas arquitetônicas1 Valemax Vale Brasil: navio mineraleiro brasileiro é o maior do mundo. Disponível em <http://www.

mottors.com.br/2015/07/03/valemax-vale-brasil-navio-mineraleiro-brasileiro-e-o-maior-do-mundo/>. Acesso em: 30 nov. 2016

2 Projeto do Navio III - Relatório 1 - Anderson M. Carvalho. Disponível em: <http://www.oceanica.ufrj.br/deno/prod_academic/relatorios/atuais/anderson/relat1/anderson1.htm>. Acesso em: 02 dez. 2016

Capítulo 3. Compartimentação e Acomodação 33

Tabela 18 – Dados de quantidade mínima de tripulantes exigidos pela NORMAM 01 equantidades adotadas

tradicionais. Assim, deste relatório foram extraídas as seguintes recomendações:

• Deve-se destinar a cada um dos conveses um espaço para guardar produtos e materiaisde limpeza, bem como roupas de cama e banho dos camarotes;

• Deve-se atentar a áreas de escape, colocando sempre duas saídas de cada bordocom escadas que correm ao longo da altura, de mod oa poder evacuar facilmente atripulação;

• Deve-se alocar banheiros próximos uns aos outros;

• A hierarquia entre os tripulantes deve ser respeita devendo ser previstas áreasespecíficas de certos níveis;

• Deve-se buscar proximidade entre áreas de lazer e camarotes;

• Corredores contínuos devem possibilitar a passagem de pelo menos dois fluxoscontrários;

• Deve-se facilitar o acesso a locais estratégicos, como enfermaria, paiós, saídas deemergência, escadas;

• As portas externas devem abrir para fora e para vante;

• A cozinha deve estar localizada a ré e com ampla área adjacente externa pararemoção de lixo;

• A enfermaria deve possuir acesso interno e externo, estar próxima às embarcaçõessalva vidas e próxima ao camarote do enfermeiro.

Capítulo 3. Compartimentação e Acomodação 34

• Devem ser previstos escritórios para comandante, chefe de máquinas, enfermeiro ealguns outros tripulantes;

• A sala de CO2 deve estar localizada no convés principal.

As recomendações foram seguidas sempre que possível. O número de camarotesfoi definido com base no número de tripulantes, levando em consideração um extra-role funções não fixas durante a operação da embarcação. Assim, foram previstos tambémcamarotes para armadores, práticos e outros visitantes. O arranjo das acomodações podeser visualizado em detalhes no arranjo geral da embarcação, no arquivo Arranjo geral.dwg

3.4 Análise da compartimentaçãoOs objetivos desta análise são validar se a capacidade de carga estipulada no

início do projeto foi atingida pela compartimentação preliminar realizada na Seção 3.1.Além disso, verificar se a embarcação possui volume de lastro suficiente para submergircompletamente o seu propulsor em qualquer situação. E, ainda, prover dados para umestudo preliminar de estabilidade intacta.

Para análise de capacidade foi utilizado o software DELFTship®. Os porões decarga e tanques de lastros foram alocados dentro do casco modelado em 3D e o software osvolumes, pesos e centros extraídos do software. A Figura 13 ilustra a alocação de tanquesrealizada, dados de pesos e centros dos tanques carregados podem ser conferidos na aba’Pesos e Centros’ do arquivo Documentos Estatutários.xlsx. O modelo 3D do casco emDELFTship®com a compartimentação pode ser conferido no arquivo Casco 3D.fbm, paraaqueles que não possuírem este software, alguns detalhes podem ser conferidos no arranjogeral da embarcação, no arquivo Arranjo Geral.dwg.

Figura 13 – Compartimentação no DELFTship®

Após a analise da compartimentação, que consiste na avaliação de dos resultadosdo DELFTship®, constatou-se que a capacidade de carga dos porões para minério de ferro,sem considerar a altura das escotilhas, era de aproximadamente 183.000 t, atendendoaos requisitos iniciais de capacidade. Ainda, que a capacidade de carga de lastro era decerca de 150.000 t, muito mais que o necessário para submergir totalmente o propulsor daembarcação.

Desta forma, acredita-se que o principal objetivo desta etapa preliminar tenha sidocumprido com sucesso. Entretanto, é fato que a compartimentação se encontra distante de

Capítulo 3. Compartimentação e Acomodação 35

seu modelo ótimo. O volume de lastro está superdimensionado e seria relevante diminuí-lopara aumentar o volume de carga, garantindo maiores volumes transportados de carvão,que é muito mais leve que o minério de ferro. Ainda, muitos compartimentos e tanquesessenciais para que a embarcação cumpra seu objetivo ainda não foram dimensionados,como tanques de água e combustível, mas serão nas próximas etapas de refinamento doprojeto.

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4 Considerações Finais

Neste relatório foi apresentado os procedimentos de projeto preliminar do naviomineraleiro Ore Tupiniquim. Acredita-se que boa parte das definições preliminares tenhamsido realizadas com sucesso. Entretanto, o projeto ainda se encontra em um nível dedetalhamento baixo e distante do modelo ideal. Para a próxima etapa está previsto oavanço de detalhamento e estudos em outros áreas não tratadas neste relatório ou nosdocumentos estatutários.

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