ENIDH - Mestrado em Engenharia de Máquinas Marítimas
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- Adoção de políticas avançadas de manutenção em parques eólicosPublication . Barata, Paulo Miguel Ribeiro; Mendonça, Luis Manuel FernandesA utilização de recursos energéticos renováveis apresenta-se como um caminho vital para a humanidade alcançar um desenvolvimento sustentável. Neste caminho, a energia eólíca surge como um dos principais vetores de orientação, tendo evoluído de forma quase exponencial nos últimos anos. No entanto, apesar da sua relativa mat uridade, esta tecnologia enfrenta ainda alguns problemas e desafios. Não obstante a experiência, adquirida nos últimos trinta anos e dos esforços para melhorar a fiabilidade operacional das turbinas eólicas, as taxas de falha ainda se apresentam elevadas. Face às correntes prátícas de manutenção das turbinas e às características de falha que vão ocorrendo (por vezes catastróficas) , existe por isso, a necessidade de adotar as estratégias de manutenção das turbinas eólícas mais avançadas e simultaneamente reduzir os custos operacionais durante o ciclo de vida, de modo a maximizar o retorno do investimento. Com este intuito, o presente trabalho de dissertação visa a aplicação de técnícas da inteligência artificial no auxílio à manutenção aplicada a turbinas eólicas. Assim , foi estudada a aplicação de redes neuronais na deteção de possíveis avarias em componentes vitais da turbina. Essas redes foram modeladas com dados reais disponibilizados pelo Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA) implantado num equipamento real. As redes neuronais são ferramentas informáticas ideais para trabalhar com muita informação, sendo que a sua aplicação depende da qualidade e quantidade dos dados. O equipamento de estudo utilizado nesta tese foi um aerogerador atualmente em funcionamento num parque eólico, representativo de um modelo instalado em grande número na frota portuguesa de turbinas eólicas instaladas. Os resultados obtidos neste trabalho, com a aplícação de redes neuronais para a previsão de avarias em rolamentos de apoio do eixo principal do aerogerador do parque eólico de estudo, provam que é possível realizar uma deteção de avaria, podendo assim ser adequados os programas de manutenção. Como base em todo o estudo realizado, foi elaborada uma ferramenta de diagnóstico de avaria que através de uma análise à distância se propõe servir de apoio à decisão das ações de manutenção dos operadores destes equipamentos.
- Análise da instalação de climatização do navio “M/V Island Dawn”Publication . Pires, Hugo Miguel Lobo; Nogueira, Manuel Duarte Dias MendesA execução incorreta de projetos navais leva à existência de instalações deficientes com consequências que podem ser impeditivas do cumprimento da funcionalidade para as quais foram desenvolvidas. Atualmente, existem ferramentas informáticas que permitem auxiliar a fase de projeto assim como validar o cumprimento da funcionalidade das instalações existentes. As instalações de climatização são de crucial importância uma vez que a sua principal função é a criação de níveis elevados de conforto térmico e qualidade do ar ambiente interior. O seu dimensionamento incorreto é passível de criar condições de insatisfação e implicações ao nível da saúde dos seus ocupantes. A bordo de um navio, em consequência das suas características e fins operativos, torna-se imprescindível que esta seja dimensionada por forma a cumprir as condições estipuladas quando sujeita às diferentes circunstâncias climáticas a que este possa vir a ser submetido. Adicionalmente, diretrizes internacionais exigem que se verifique um aumento da eficiência energética deste tipo de instalações. A presente dissertação analisa e avalia a instalação de climatização existente a bordo de um navio de apoio à exploração petrolífera, com o objetivo de validar o projeto que serviu de base à sua construção e implementação. A mesma propõe ainda, e justifica, uma solução alternativa àquela existente com recurso à simulação dinâmica através do programa informático EnergyPlus, e da interface gráfica DesignBuilder.
- Análise da instalação de climatização do navio "M/V Noble Globetrotter II"Publication . José, Paulo Dinis Reis; Nogueira, Manuel Duarte Dias MendesO sistema AVAC, usado em navios, tem características particulares quando comparado com outras aplicações. Dada a constante mobilização geográfica do navio, a variação das condições é bastante significativa como, por exemplo, a radiação solar, a humidade do ar, a qualidade do ar exterior, as temperaturas interna e externa, o numero de ocupantes e diferentes atividades desenvolvidas, o tipo de atividade do navio, etc. O sistema AVAC tem desde a fase inicial um desafio constante, por operar em condições particulares, como tal, tem de ser projetado para ser eficaz e garantir as condições de conforto térmico à tripulação. Os navios de perfuração “offshore” são um desafio adicional aos sistemas AVAC, devido à particularidade dos meios onde operam, normalmente em ambientes com temperaturas e humidade do ar extremas, possível existência de H2S e elevado numero de tripulantes. Por estas razões estes sistemas têm de obedecer a normas rígidas de segurança, exigidas neste segmento, impostas pelas sociedades classificadoras e norma ISO 7547. Será feita uma breve exposição destas normas. No presente trabalho o objetivo é a análise da instalação de climatização do navio de perfuração “offshore” “M/V Noble Globetrotter II”, em situações extremas de calor e frio, comparar os dados obtidos da instalação com pressupostos teóricos, perceber se a instalação está a garantir o conforto térmico necessário à tripulação e propor possíveis medidas de otimização, se necessário. Através desta análise vai ser possível entender não só se a instalação AVAC está a ser utilizada de forma funcional, como também maximizar a vida útil dos equipamentos e sistemas, possivelmente minimizar custos de manutenção e evitar futuras paragens inesperadas por falha dos equipamentos.
- Análise da utilização de metanol como combustível em motores marítimosPublication . Ramalho, João Francisco Ferreira de Oliveira; Pereira, Sandrina BatistaO mundo está a atravessar um momento de mudança no que diz respeito à produção de energia e mobilidade, onde também se engloba o transporte marítimo internacional. Assim, é urgente estudar novos combustíveis e técnicas de produção de energia sem agravar as alterações climáticas que se têm registado nos últimos anos. Esta dissertação tem o intuito de estudar o metanol como combustível alternativo, para o transporte marítimo, de modo a verificar se será uma opção viável num futuro próximo. Numa primeira parte é feita uma análise bibliográfica detalhada sobre os diferentes tipos de metanol, nomeadamente no que à sua produção diz respeito, ao seu armazenamento e distribuição. São também apresentados alguns projetos já concluídos onde podem ser observadas as alterações que foram feitas a bordo dos navios para estes utilizarem o metanol como combustível principal nos motores de combustão interna. Posteriormente, são efetuados três cenários de custos de produção de diferentes combustíveis com diferentes condicionantes, até ao ano de 2050. Nos cenários são também projetadas as emissões de dióxido de carbono (CO2), associadas à produção, distribuição e respetivo consumo do combustível analisado. Nos cenários efetuados são analisados e comparados com o Heavy Fuel Oil (HFO) quatro combustíveis marítimos diferentes: Bio Metanol; E – Metanol; Gás Natural Liquefeito e Low Sulfur Fuel Oil. O primeiro cenário não inclui quaisquer taxas de emissões de CO2 e tem por base um custo reduzido da eletricidade, que difere todos os anos, variando entre os 48 dólares americanos/MWh e 26 dólares americanos/MWh. O segundo cenário inclui uma taxa média para as emissões de CO2, cerca de 200 dólares por tonelada de CO2 emitida e um custo elevado de eletricidade, que varia entre os 62 dólares americanos/MWh e os 40 dólares americanos/MWh. Por fim, o terceiro cenário, tem em conta uma taxa máxima para as emissões de CO2, cerca de 500 dólares por tonelada de CO2 emitida, e um custo elevado de eletricidade. Relativamente ao primeiro cenário de estudo pode verificar-se que, devido a não incluir custos relativos às emissões de CO2 e incluir um custo reduzido de eletricidade, os resultados obtidos não são muito realistas, com o custo de produção dos combustíveis fósseis a ser muito inferior ao dos combustíveis alternativos. No segundo cenário de estudo pode verificar-se que a partir de 2030, começam a surgir mudanças relativas ao custo de produção do bio metanol e que em 2050 verifica-se uma grande proximidade dos custos de produção dos quatro combustíveis em análise. No último cenário de estudo verifica-se uma mudança drástica relativa ao custo de produção do bio metanol, desde o início da simulação e que em 2039 surgem mudanças relativas ao custo de produção do E – metanol. Por fim, para 2050, prevê-se, neste último cenário, que o custo de produção dos combustíveis renováveis seja muito mais baixo que o custo de produção dos combustíveis fósseis, o que afetará o preço de venda ao público.
- Análise de Instalações Frigoríficas de um Entreposto utilizando várias espessuras de isolamentoPublication . Mendes, Miquilino Dário Carlos; Nogueira, Manuel Duarte Dias Mendes; Santarém, Jorge Miguel de SousaNo que diz respeito aos alimentos perecíveis que consumimos (carne, peixe, etc.), o certo é que atualmente nos tornamos dependente dos produtos frescos e congelados conservados por sistemas artificiais de conservação de perecíveis (refrigeração), isto é, desde a conservação dos alimentos que consumimos, até ao seu processamento e transporte, assegurando assim, a qualidade desses produtos até ao consumidor final. Os produtos alimentares perecíveis, produzidos pela indústria transformadora têm conforme o produto, um prazo mais ou menos longo para serem consumidos. Assim, pretende-se neste trabalho efetuar o projeto de uma câmara frigorífica de refrigeração e outra de congelação, estudando a espessura de isolamento mais adequada para cada câmara. O projeto inclui o cálculo das cargas térmicas de cada câmara, o dimensionamento dos diversos equipamentos: evaporadores, condensadores, compressores, tubagens e depósitos de líquido. As cargas térmicas globais, incluem as cargas térmicas das paredes, teto e pavimento, devido à renovação do ar, à abertura de portas, ao produto armazenado, à iluminação, ao pessoal de estiva, aos equipamentos nas câmaras, às resistências de descongelação dos evaporadores e aos ventiladores dos evaporadores. Serão também determinadas as cargas térmicas intermédias, potência frigorífica e potência frigorífica previsional. Será efetuado o estudo de viabilidade económica para a otimização da espessura do isolamento, em que para a câmara de refrigerados são consideradas as espessuras de 80, 100 e 120 mm e para a câmara de congelados as espessuras de 150, 200 e 240 mm. A seleção dos evaporadores bem como dos condensadores foi efetuada recorrendo ao catálogo da Centauro. Para a seleção dos compressores das câmaras recorreu-se ao Software da Bitzer. O dimensionamento das tubagens foi executado através do Software Cool Selector da Danfoss. Os dimensionamentos dos depósitos de líquido foram realizados através do ábaco da Bitzer. Os desenhos das câmaras foram executados recorrendo ao programa informático AUTO-CAD 2007. Os custos dos equipamentos bem como os custos dos painéis isotérmicos foram obtidos através dos fabricantes ou representantes dos equipamentos especificados para cada câmara frigorífica. Todo o procedimento deste trabalho teve como finalidade efetuar um projeto real e portanto todos os componentes e processos construtivos prescritos deverão ser rigorosamente obedecidos e considerados imprescindíveis.
- Análise Energética de um forno de reaquecimento de biletesPublication . Garcia, Rui Miguel Alves; Nogueira, Manuel Duarte Dias MendesA otimização da utilização da energia em processos de consumo intensivo como ocorre numa siderurgia, desempenha um papel importante na eficiência da produção. Os fornos de reaquecimento de biletes são, geralmente, os equipamentos críticos da cadeia de produção numa siderurgia. Numa laminagem moderna os custos de energia associados ao forno de reaquecimento de biletes representam mais de 20% do total dos custos da produção. A correta utilização desta energia representa um fator de competitividade que não pode ser descurado por nenhuma administração empresarial. Para além disso, o combustível utilizado é o gás natural, que apesar de formar menos CO2 que os combustíveis fósseis tradicionais, libertam uma quantidade significativa deste gás que provoca o efeito de estufa. Assim, toda a poupança de GN minimiza a libertação de CO2 e consequentemente o efeito de estufa. O objetivo central deste trabalho foi realizar uma análise energética ao forno de reaquecimento de biletes, determinando as entradas e saídas de energia através do método direto, de forma a avaliar as condições de operação relativamente ao projeto do construtor do equipamento e tentar minimizar as perdas de energia ao longo do processo. Inicialmente foram determinadas as entradas de energia tendo sido considerado o ar de combustão, após o recuperador de calor, e a energia da combustão. De seguida determinámos a utilização dessa energia tendo sido considerado a energia transmitida aos biletes, as perdas pelos gases de evacuação, aquecimento do ar, envolvente, portas e aberturas, e água de refrigeração. Durante a realização deste trabalho foram realizadas duas análises energéticas tendo sido possível encontrar algumas ações de melhoria, bem como validar alguns dos procedimentos internos relativo aos equipamentos de controlo do forno. Foi realizado um estudo prévio, que dará origem a futuros trabalhos, relativamente às vantagens do enriquecimento com oxigénio do ar de combustão no que concerne ao consumo de gás natural
- Análise técnico-económica de sistemas de propulsão elétrica e do seu carregamento em porto para navios mercantesPublication . Silva, Ana Isabel Behrend Anjos; Sérgio Ribeiro Silva; Luís Filipe BaptistaO setor de transporte marítimo enfrenta o desafio duplo de reduzir o seu impacto ambiental e manter uma eficiência operacional melhorada relativamente ao transporte rodoviário, ferroviário e aeronáutico. Esta tese investiga as dimensões técnica, económica e ambiental da adoção da propulsão elétrica como alternativa aos sistemas diesel convencionais, visando fornecer informações valiosas aos armadores, autoridades portuárias e decisores políticos interessados em promover práticas sustentáveis no setor de transporte marítimo. O estudo realiza uma análise técnica e económica abrangente da transição para sistemas de propulsão elétrica em navios mercantes. Para isso, são compilados dados detalhados junto a armadores nacionais e estrangeiros, incluindo informações sobre custos de aquisição (CAPEX) e custos operacionais (OPEX) de sistemas de propulsão convencionais em comparação com os sistemas elétricos. Além disso, o estudo aborda questões relacionadas com o carregamento elétrico nos portos e avalia o impacto económico desta transição energética, fornecendo uma visão mais completa da viabilidade da adoção de sistemas de propulsão elétrica. Este trabalho contribui para a tomada de decisões estratégicas no setor marítimo e promove a sustentabilidade e eficiência energética no transporte marítimo global. Do estudo efetuado concluiu-se que a transição para propulsão elétrica na indústria marítima traz benefícios significativos. Apesar do elevado investimento inicial, as análises financeiras demonstram existir um retorno positivo a médio e longo prazo. Esse retorno é impulsionado pela redução nos custos operacionais, pela maior eficiência energética e pela diminuição do uso de combustíveis fósseis. Para além dos benefícios económicos, a propulsão diesel elétrica com fornecimento de energia híbrido reduz em média 34% as emissões dependendo da operação do navio em estudo, aumentado a viabilidade económica e contribuindo para a sustentabilidade ambiental. As conclusões evidenciam que a adoção de propulsão elétrica não é apenas economicamente viável, como também traz benefícios ambientais substanciais. Assim a indústria marítima segue na direção certa ao alinhar-se com as metas globais de sustentabilidade e eficiência energética definidas pela União Europeia.
- Balanço energético de uma instalação propulsora a vapor e comparação com um ciclo combinadoPublication . Almeida, Pedro Simões Tiago de; Nogueira, Manuel Duarte Dias MendesA otimização da utilização da energia disponível num combustível por um navio, no transporte de recursos e bens por via marítima, está em constante desenvolvimento. A constante pesquisa e o desenvolvimento de novas soluções de propulsão com melhores eficiências energéticas, menores custos e períodos de imobilização para manutenção mais curtos, tem um impacto direto numa operação comercialmente viável de um navio. O transporte de LNG (gás natural liquefeito) por via marítima acarreta alguns desafios particulares devido à sua temperatura extremamente baixa de liquefação e a todo o processo de controlo de pressão nos tanques de carga do navio que é necessário efetuar durante a sua viagem. Atualmente, é ainda neste tipo de navios que é possível encontrar um sistema de propulsão há muito descartado no projeto de outros tipos de navios, o sistema de propulsão com turbinas de vapor. A propulsão com este tipo de instalação tem claras desvantagens no que diz respeito à sua eficiência, mas é ainda utilizada neste tipo de navios devido à maior facilidade com que se pode utilizar o boil off gas (gás natural que muda para o estado gasoso dentro dos tanques de carga de forma natural), como combustível nas suas caldeiras de produção de vapor. O objetivo central deste trabalho foi o de efetuar uma comparação entre uma instalação de propulsão com turbinas a vapor que existe num navio em particular, que está modelada no simulador de máquinas marítimas da ENIDH e uma nova geração de instalação que tem como base um ciclo combinado composto por uma turbina de gás e uma turbina de vapor.
- BASSnet Project ModulePublication . Costa, Daniel Alexandre de Melo e; Batista, Luis FilipeA administração e controlo do processo de Docagem de um navio envolve tarefas de complexidade elevada. Geralmente os Superintendentes utilizam ferramentas / softwares (por exemplo: Refman, folhas excel, Sistema ERP BASSnet, etc.) como base de suporte para a preparação e controlo. Um Sistema ERP potencia a melhoria neste processo e as suas inter-relações entre processos. No âmbito da minha experiência professional na Stolt Tankers, com a utilização do sistema ERP da BASSnet, onde um Módulo de Projetos pode ser usado tanto no controlo como no planeamento de todos os custos inerentes a uma docagem, identificou-se que este ainda assim tinha lacunas significativas e não correspondia às necessidades do utilizador, designadamente o sistema deveria permitir que o Superintendente cumprisse com os procedimentos e requisitos financeiros, em particular durante a execução em Estaleiro, todavia tal não estava disponivel. Após uma análise profunda e detalhada do próprio sistema, houve a necessidade de identificar todos os requisitos necessários à mudança e implementá-los para aprimorar a funcionalidade do Módulo de Projectos BASSnet garantindo assim um modo fácil e rápido para controlo de custos da docagem através de um ponto central. O resultado dessa melhoria traduziu-se numa redução significativa do tempo dedicado por parte do Superintendente durante o processo de docagem e controlo de custos, originando melhor qualidade para a equipa técnica em tarefas de valor acrescido ao nivel da gestão, com um resultado inovador directamente no ERP. Embora não tenhamos acrescentado nada ao processo de Docagem, apenas aprimorou-se a ferramenta de controle das Atividades de Gestão de Projetos, controle de custos e gestão do tempo do superintendente. Com o desenvolvimento desta melhoria nesta ferramenta/módulo, a Stolt teve um bom retorno.
- Classification societies and port state controlPublication . González, Katherine Lisbeth Rodríguez; Fonte, Manuel AfonsoThis thesis deals with Classification Societies and Port State Control. An exhaustive literature review is carried out to emphasize the importance of these certifying entities and the ships inspection. Here is presented the different types of ship surveys, as well as construction and certification monitoring, according to the purpose for which it is intended. Emphasizing on special Survey. Regarding the Port State Control, it shows its important role in the inspection of foreign ships that demand national ports, highlighting the Paris MOU agreements by Europe and the Latin American agreement of Viña del Mar by Latin America. The personal follow-up of the author on the ship docking of a container ship at the shipyard of Lisnave, in Setúbal, in a Special Survey, is also presented for the emission of the respective certificates. An inspection was also carried out by the Port State Control (DGRM) of a foreign container ship that arrived to the Port of Lisbon in Alcântara-mar. A critical and comparative analysis of the activities of a Classification Societies and Port State Control was carried out with those existing in Panama.
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