ENIDH - Mestrado em Engenharia de Máquinas Marítimas
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- Elaboração e implementação de um plano geral de manutenção preditiva, preventiva e curativa em aplicações navaisPublication . Santos, Xavier Sobral Ramos dos; Marat-Mendes, RosaUma manutenção eficaz de equipamentos e sistemas navais é fundamental para garantir e assegurar a operacionalidade e a segurança dos navios que estão expostos a ambientes marítimos desafiadores, assim como a inúmeras horas de funcionamento. Os planos de manutenção permitem criar e atribuir listas de trabalhos específicos para acompanhar o progresso das tarefas e registar informações relevantes, tais como o histórico de manutenção e dados de fiabilidade dos equipamentos. Esta dissertação, propõe assim, a elaboração e implementação de um plano de manutenção preditivo, preventivo e curativo, visando maximizar a disponibilidade dos sistemas e reduzir os custos associados à manutenção. Existe assim, uma necessidade em implementar estes planos nos softwares de manutenção, onde organizem e acompanhem todas as atividades de manutenção dos equipamentos e sistemas navais. A dissertação explora as mais recentes práticas de manutenção, destacando a prevenção de falhas através de inspeções regulares, substituição de peças desgastadas e acompanhamento contínuo do estado dos equipamentos. Salienta-se a manutenção preditiva, que utiliza técnicas avançadas para prever falhas antes que estas ocorram, minimizando o tempo de inatividade e os custos de reparação. Na presente dissertação ainda é apresentado um caso de estudo demonstrando a aplicação do plano proposto e do software de manutenção Helm na otimização do desempenho operacional das rotinas de manutenção em aplicações navais através da introdução das listas de rotinas do rebocador Med Antares. O caso de estudo demonstra que as políticas de manutenção preditiva são essenciais, permitindo prever falhas antes que ocorram e minimizando os tempos de inatividade e os custos de reparação. As rotinas de manutenção preventiva ajudam a prolongar a vida útil dos equipamentos, destacando a necessidade de uma abordagem integrada e estruturada. Espera-se que este trabalho contribua para o avanço da manutenção naval e promova abordagens proativas baseadas nos dados fornecidos.
- 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.
- Técnicas de controlo de condição no diagnóstico de falhasPublication . Alves, Álvaro Evander da Silva; Mendonça, Luís Manuel FernandesEsta dissertação aborda a aplicação de técnicas de manutenção por controlo de condição (CBM) no diagnóstico de falhas em equipamentos rotativos, com ênfase na análise de vibração e termografia infravermelha. O trabalho inclui uma revisão teórica sobre a evolução da manutenção industrial, destacando a importância da manutenção preditiva e o papel crescente da inteligência artificial (IA) neste domínio. Foi desenvolvida uma componente prática com simulação de falhas reais, utilizando a máquina SpectraQuest, onde se recriaram situações de desequilíbrio, desalinhamento angular e desalinhamento paralelo. Os sinais vibratórios foram recolhidos com o sistema FLIR SV87-KIT, em diferentes frequências de rotação (10 Hz, 15 Hz e 25 Hz), tratados em MATLAB e utilizados para treinar um sistema inteligente de classificação baseado em árvores de decisão. Paralelamente, foram analisadas imagens térmicas captadas por câmara termográfica, com desenvolvimento de scripts para deteção automática de anomalias térmicas e envio de alertas por e-mail. Os resultados evidenciam o potencial destas tecnologias para antecipar falhas, otimizar os planos de manutenção e reduzir os tempos de paragem não programada. Conclui-se que a integração de ferramentas inteligentes na monitorização de equipamentos constitui uma abordagem eficaz, económica e promissora no contexto da indústria 4.0.
- 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.
- Transição energética no transporte marítimo: uma visão regulatória no contexto ecológico e estratégias para a sua transiçãoPublication . Cativa, Nikolay Admir Ribeiro; Pereira, Sandrina BatistaEste estudo tem como objetivo analisar como o setor marítimo está a lidar com a Descarbonização, com foco no Transporte Marítimo, uma vez que a maior parte das mercadorias no mundo são transportadas por via marítima. Conceber e implementar medidas de descarbonização para diminuir o impacto das alterações climáticas através da redução das emissões de gases com efeito de estufa (GEE) no setor marítimo não é uma tarefa fácil. No entanto, como a redução das emissões de GEE do transporte marítimo tem sido lenta, tem havido um endurecimento das regulamentações internacionais e regionais. Enquanto a indústria marítima acelera o seu processo de descarbonização, as autoridades marítimas de todo o mundo ainda têm dúvidas sobre os papéis que podem desempenhar na adoção de regulamentos locais e na ratificação de normas regionais e internacionais, por forma a contribuir para a redução das emissões de GEE do transporte marítimo. A utilização de combustíveis marítimos alternativos, tais como o Gás Natural Liquefeito, Gás Liquefeito de Petróleo, Metanol, Amónia e Hidrogénio tem vindo a ser discutida como um dos principais meios de descarbonização do setor marítimo. A Organização Marítima Internacional (OMI) está a considerar a implementação de um instrumento de precificação do carbono no transporte marítimo internacional. Um dos pontos de discussão mais controversos sobre a execução da precificação do carbono no setor marítimo está relacionado com a garantia de uma transição razoável. A utilização adequada das receitas de carbono pode proporcionar melhores benefícios climáticos, dentro e fora do transporte marítimo. Ao longo da tese é efetuada uma análise da legislação/regulamentação da EU (Iniciativa Marítima FuelEU), dos Estados Unidos de América, da República da China, da República da África do Sul e do papel que toda esta legislação pode desempenhar na descarbonização da indústria marítima, nomeadamente no objetivo de alcançar emissões líquidas zero. No âmbito da metodologia de investigação adotada, foram efetuadas 5 entrevistas, na qual duas em Portugal e três na África do Sul, com o objetivo de perceber como esses ambos Países têm lidado com o combate à descarbonização rumo a 2050, sendo Portugal membro da União Europeia (EU); e a África do Sul um dos líderes do setor marítimo em África, membro da União Africana (AU) e o único membro africano, parte do grupo da Economia G20.
- Desenvolvimento sustentável da indústria marítima: uma análise técnico-económica comparativa entre as atuais opções do operadorPublication . Almeida, Juliana Costabile Zanforlin de; Baptista, Luís Filipe; Silva, Sérgio Ribeiro eNas últimas duas décadas, os anos mais quentes já registados, acompanhados pela intensificação de eventos climáticos extremos, intensificaram as preocupações quanto aos impactos das alterações climáticas sobre o meio ambiente e a saúde humana. Diante desse cenário, a mitigação desses efeitos tornou-se uma prioridade global, mobilizando diversos setores, com destaque para a indústria marítima, responsável por 2-3% das emissões globais de dióxido de carbono. O conceito de descarbonização, despontado no início do seculo XXI como resposta à crescente emissão de gases de efeito de estufa, passou a orientar políticas internacionais voltadas à sustentabilidade. No setor marítimo, esse conceito concretiza-se por meio da implementação de metas rigorosas estabelecidas pela Organização Marítima Internacional, que visam à redução progressiva das emissões e à promoção de uma navegação cada vez mais sustentável. Estratégias como a adoção de combustíveis alternativos, o aprimoramento da eficiência energética e o uso de tecnologias emergentes, juntamente com a digitalização e a automação, constituem pilares dessa transição. Nesse contexto, o apoio institucional, a cooperação intersectorial e o investimento continuo em pesquisa e desenvolvimento são indispensáveis para viabilizar a infraestrutura necessária à transformação do setor. O presente estudo investiga as alternativas energéticas limpas mais viáveis para o setor marítimo, bem como as implicações técnico-económicas de tecnologias atualmente disponíveis. Entre essas tecnologias, destacam-se as torres de lavagem, que, embora possam contribuir para a mitigação de determinadas emissões, apresentam limitações operacionais relevantes, como o aumento do consumo energético e o possível deslocamento de poluentes. Além disso, identificam-se desafios significativos na adaptação da frotas existente, especialmente no caso de navios mais antigos. A transição energética requer, portanto, uma avaliação abrangente das características técnicas, dos custos associados, da infraestrutura disponível e da necessidade de capacitação contínua das tripulações. Quando integradas, essas ações podem promover a otimização operacional, mensurável por meio de indicadores como índices de eficiência energética e intensidade de carbono. Diante da rápida evolução do setor, torna-se essencial um esforço coordenado para assegurar que as futuras gerações de navios e profissionais estejam preparadas para enfrentar os desafios climáticos globais e contribuir para a meta de descarbonização até 2050.
- Towards Sustainable Energy: the influence of Hydrogen Blending with Natural Gas on Boiler Emissions and Pathways to Decarbonize IndustriesPublication . Pessoa, António Valadão dos Santos Sérgio; Pereira, Sandrina BaptistaPeritos em alterações climáticas acreditam que a emissão de gases com efeito de estufa provenientes da combustão de combustíveis fósseis é responsável pelas alterações climáticas globais. Para combater o aumento da temperatura média global, estão a ser aplicados regulamentos, mais rigorosos que incidem na eficiência energética, poluição atmosférica e emissões de gases com efeito de estufa, criando desafios a todos os sectores dependentes de combustíveis fósseis, incluído o sector da indústria marítima. Os combustíveis e fontes de energia alternativas são cruciais para atingir a descarbonização do sistema energético mundial e apesar de muitos combustíveis alternativos estarem em fase de desenvolvimento, não se encontram prontos para uma utilização imediata. Uma mistura de hidrogénio e gás natural pode ser um primeiro passo valioso para reduzir as emissões de dióxido de carbono, de óxidos de azoto e de hidrocarbonetos provenientes de instalações industriais. O presente trabalho tem como objetivo analisar os efluentes de uma caldeira alimentada por uma mistura de gás natural e diferentes percentagens de hidrogénio, assim como apresentar uma visão geral de outras alternativas significativas que possam dar novo rumo às indústrias dependentes de combustíveis fósseis.
- Diagnóstico de falhas, utilizando a análise de vibração e a termografiaPublication . Duarte Maria d´Orey Manoel Lopo de CarvalhoEsta dissertação pretende abordar a temática da manutenção condicionada, através da apresentação e posterior utilização de duas formas de diagnóstico de falhas em equipamentos: a medição de vibrações e a termografia. A utilização da análise de vibrações permite estudar a evolução durante um determinado período os equipamentos existentes no IPAMEI. O uso da termografia em quadros elétricos, tubagens e painéis solares permite constatar a grande aplicabilidade desta técnica, tanto no diagnóstico de falhas, como na utilização da mesma no dia-a-dia. Por manutenção entende-se o conjunto de ações que são levadas a cabo com vista a manter em condições aceitáveis de funcionamento os equipamentos e/ou instalações, de forma a aumentar a sua longevidade e a sua produtividade. Permite também controlar a sua qualidade e segurança com o mínimo de custos. A manutenção condicionada é um tipo de manutenção preventiva, subordinada à informação de um sensor ou à medição de parâmetros pré-determinados teoricamente, que possibilitem identificar o estado de funcionamento e de degradação de um determinado equipamento. Este tipo de intervenção é realizado quando o equipamento exibe componentes em mau estado e permite que a manutenção seja realizada o mais próximo possível da falha, sem, contudo, colocar em risco a segurança e o funcionamento do mesmo.
- Procedimentos para segurança e inspeção a bordo de naviosPublication . Ferreira, Mário; Silva, João Emílio do Carmo,A indústria dos transportes marítimos é uma das atividades mais importantes de qualquer país, não apenas para o seu desenvolvimento económico, mas também como garante da sua soberania e independência constituindo a segurança marítima uma componente fundamental desta atividade. Tendo como princípios orientadores a segurança e o ambiente marinho, a comunidade marítima internacional adotou, ao longo dos anos, vários tratados tendo como principais objetivos fornecer instrumentos para uma melhor cooperação entre governos no campo da regulamentação e das práticas relacionadas com assuntos técnicos de qualquer género aplicáveis aos navios operando no tráfego internacional. Outro dos objetivos desses instrumentos, foi o de estimular e facilitar a adoção de padrões elevados no que respeita à segurança, eficiência da navegação e à prevenção e controlo da poluição pelos navios. Apesar do esforço das diversas entidades envolvidas, as normas, regulamentos e diretrizes aplicáveis à atividade marítima não se mostram totalmente eficazes quando o assunto é acidente de trabalho a bordo, pois não preveem, salvo em alguns casos, a recolha e o tratamento sistemático dos incidentes e acidentes a bordo, o que poderia servir como base de estudo para aperfeiçoamento das regras para segurança dos navios e do trabalho a bordo.
- Detecção prevenção de falhas aplicando ferramentas da qualidade no ciclo PDCA para melhoria continua. Estudo de caso: instalação de tratamento de petróleoPublication . Carlos, Inácio Miguel; Marat-Mendes, RosaAs técnicas de análise a partir de ciclos de melhoria contínua e ferramentas da qualidade são cada vez mais aplicadas na indústria como instrumentos estratégicos para a prevenção, detecção e previsão de falhas e a garantia da integridade dos processos. Neste âmbito, esta dissertação propõe o uso das ferramentas da qualidade dentro do ciclo de melhora contínua PDCA para associar aspetos qualitativos (através de informações coletadas no campo com a opinião de especialistas) e quantitativos (provenientes de bancos de dados de registos de falhas de uma empresa do ramo petrolífero). A proposta deste trabalho desenvolveu-se aplicando um procedimento ao sistema de reinjecção de água na instalação de tratamento de petróleo Castanha, Bloco Sul Cabinda. O procedimento foi dirigido à detecção e prevenção de falhas nos equipamentos, nomeadamente bombas centrífugas e de deslocamento positivo. Aproveitaram-se as 4 fases de ciclo PDCA e em cada uma delas utilizaram-se as ferramentas da qualidade. Os dados obtidos nas avaliações foram processados para o sistema analisado de onde se obtiveram vários indicadores de gestão da manutenção, nomeadamente as Taxa de falhas das bombas, assim como o MTBF e o MTTR. Foi realizada a FMEA para as bombas junto de uma série de medidas de solução para o caso de alguma destas bombas falhar, em conjunto com a implementação de vários projetos de melhorias da instalação. Ficou claro através das curvas de tendência, do impacto que o tempo de paragem dos equipamentos tem sobre a produção de petróleo e gás, assim como no consumo de água no sistema estudado influênciando directamente nas perdas económicas da referida instalação.
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