Análise da viabilidade técnica do projeto de um navio mineraleiro de grande porte sem lastro.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Viselli, Bruno Pegoretti
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Arquitetura naval; Ballast free ship; Ballast water; CFD; Construção naval; Damage stability; Embarcações; Lastro; No ballast; Reduced ballast; Resistance; Ship; Ship design; Stability
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-20102023-120808/

A dissertação apresenta um estudo da viabilidade da aplicação de tecnologias para a redução da quantidade de água de lastro em embarcações (Ballast Free Ship) a um navio mineraleiro do tipo VLOC centrada no conceito de utilização de dutos longitudinais de lastro renovável. Inicialmente, é apresentada uma revisão da literatura dos conceitos e patentes acerca da redução de lastro em navios. A metodologia de análise de projeto é dividida em duas fases, primeiramente são avaliadas mudanças no arranjo interno para a inserção dos dutos através de um modelo navio-caixa parametrizado. Na segunda, os resultados obtidos são adaptados para a embarcação real e são analisadas as implicações nas funcionalidades do navio. Analisa-se primeiramente uma restrição de desempenho hidrodinâmico da embarcação causada pela tecnologia que é o aumento da resistência. Através de CFD são obtidos valores para a perda de carga nos dutos., disponibilidade de pressão no casco e com um modelo do navio com dutos, o acréscimo de resistência é determinado. A análise de estabilidade inicial e arranjo conclui que não é possível eliminar completamente o lastro da embarcação utilizando somente dutos de lastro renovável sem alterar significativamente a estrutura da embarcação. Na avaliação da estabilidade intacta, são analisados normas para a estabilidade transversal, curvas de braço de endireitamento e critério de ventos, conforme requisitos da IMO. Embora ainda com margens menores, os critérios são atendidos por completo com um ponto de atenção para o ângulo de máximo GZ. Para a análise probabilística da estabilidade avariada com um navio-caixa são analisadas variações da compartimentagem, subdivisão e posicionamento dos dutos, baseadas no atendimento aos critérios SOLAS. Verifica-se que utilizando-se de dutos contínuos os critérios de estabilidade avariada não são atendidos, sendo necessário subdividir os dutos. Finalmente, é realizada uma análise a respeito das normas estruturais por meio das sociedades classificadoras, realizando a verificação dos critérios de módulo mínimo de seção. A continuidade estrutural dos dutos contribui para a rigidez estrutural longitudinal e a altura de linha neutra da seção mestra diminui, proporcionando menores valores para o módulo de seção no convés. O arranjo é harmonizado para a embarcação VLOC, com uma solução proposta com 6 dutos longitudinais, capaz de reduzir o lastro fixo embarcado em 60% em relação a situação original. Os impactos da nova tecnologia são medidos no âmbito da estabilidade, hidrodinâmica, estrutura e sistemas de potência do navio. A estabilidade inicial não foi prejudicada e a estabilidade avariada foi entendida após uma reanálise da subdivisão dos dutos. O acréscimo de resistência para o modelo final foi estimado em cerca de 4,1% e o propulsor obteve um ganho de eficiência, assim como a eficiência do casco. Ocorreu um acréscimo ao peso-leve estrutural e as margens para a tensão primária na embarcação aumentaram. As operações portuárias tiveram reduções na potência utilizada pelos geradores devido a diminuição da utilização das bombas de lastro BWTS. A viagem em lastro teve sua potência de freio aumentada enquanto na viagem carregada houve uma diminuição da carga útil transportada.