Universidade Federal do Rio de Janeiro DIMENSIONAMENTO DA FROTA DE REBOCADORES PARA AUXILIAR A ATRACAÇÃO/DESATRACAÇÃO DE NAVIOS

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Universidade Federal do Rio de Janeiro

DIMENSIONAMENTO DA FROTA DE REBOCADORES PARA

AUXILIAR A ATRACAÇÃO/DESATRACAÇÃO DE NAVIOS

PARA A OPERAÇÃO DE TRANSBORDO DO PETRÓLEO

ORIUNDO DA BACIA DE CAMPOS

Monique Cerqueira Zuidema

RIO DE JANEIRO

2016

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DIMENSIONAMENTO DA FROTA DE REBOCADORES PARA AUXILIAR A ATRACAÇÃO/DESATRACAÇÃO DE NAVIOS PARA A OPERAÇÃO DE TRANSBORDO DO PETRÓLEO ORIUNDO DA BACIA DE CAMPOS

Aluno(a): Monique Cerqueira Zuidema

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Naval e Oceânica da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro.

Orientador(es): Luiz Felipe Assis

Rio de Janeiro Setembro de 2016

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DIMENSIONAMENTO DA FROTA DE REBOCADORES PARA AUXILIAR A ATRACAÇÃO/DESATRACAÇÃO DE NAVIOS PARA A OPERAÇÃO DE

TRANSBORDO DO PETRÓLEO ORIUNDO DA BACIA DE CAMPOS

Monique Cerqueira Zuidema

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO NAVAL

Examinada por:

________________________________________________

Prof. Luiz Felipe Assis, D.Sc

________________________________________________

Prof. Floriano Carlos Martins Pires Junior, D.Sc

________________________________________________

Prof.Jean David Job Emmanuel Marie Caprace, Ph.D

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

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iv Zuidema, Monique Cerqueira

Dimensionamento da Frota de Rebocadores para Atracação/Desatracação de Navios para a Operação de Transbordo do Petróleo Oriundo da Bacia de Campos/ Monique Cerqueira Zuidema. – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2016.

XII, 47 p.: il.; 29,7 cm

Orientador: Luiz Felipe Assis

Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de Engenharia Naval e Oceânica, 2016.

Referências Bibliográficas: p. 45-47.

1. Rebocadores Portuários. 2. Dimensionamento de Frota. 3. Tempo de Espera. 4. Simulações Computacionais. I. Assis, Luiz Felipe. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Naval e Oceânica. III. Título.

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Agradecimentos

Ao meu pai Kurt Allan Zuidema e à minha mãe Elaine Cerqueira Zuidema por todo o carinho, dedicação e suporte ao longo destes anos e por acreditarem em mim quando eu mesma não acreditava.

Ao meu namorado Vinícius R. G. Silvino, por todo carinho e amizade durante minha graduação. Sua ajuda e compreensão foram fundamentais para que eu alcançasse meus objetivos.

Ao professor Luiz Felipe Assis e a todos os professores do Departamento de Engenharia Naval e Oceânica por toda a orientação e incentivo.

À secretária da graduação, Simone Morandini, que sempre fez o possível e um pouco mais para ajudar aos alunos em suas mais diversas dificuldades.

A todos os amigos que fiz ao longo do curso e que ajudaram de alguma forma em minha formação, em especial a: Joice Carrara, Bianca Riccioppo, Leandro Avelar, Aziz Baruque e Daniel Leitão. A ajuda de vocês foi fundamental para me incentivar e tornar todo o processo mais alegre e divertido.

Às minhas amigas Duda e Giovanna, por entenderem que raramente eu tinha tempo para vê-las e, mesmo assim, continuaram me apoiando e me incentivando ao longo de todos os anos de minha graduação.

Agradeço à Agência Nacional do Petróleo, Gás e Biocombustíveis pelo suporte financeiro.

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Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte

dos requisitos necessários para obtenção do grau de Engenheiro Naval e Oceânico.

Dimensionamento da Frota de Rebocadores para

Atracação/Desatracação de Navios para a Operação de Transbordo

do Petróleo Oriundo da Bacia de Campos

Monique Cerqueira Zuidema Setembro, 2016 Orientador: Prof. Luiz Felipe Assis

Departamento: Engenharia Naval e Oceânica

O processo de dimensionamento da frota de rebocadores responsável por auxiliar navios a realizarem manobras de atracação e desatracação nos portos pode se tornar muito complexo e dispendioso, já que, se realizado erroneamente, pode comprometer a segurança dos navios, de suas cargas e tripulações, bem como do porto e de suas instalações. Hoje em dia, devido à exploração de petróleo na Bacia de Campos, somada ao advento das economias de escala, portos brasileiros têm recebido e continuarão a receber navios de grande porte, podendo chegar a até 330 metros de comprimento – como no caso dos VLCCs -, muitas vezes carregados com o petróleo produzido. Este projeto fará um estudo de caso, visando estabelecer critérios de dimensionamento da frota necessária para auxiliar nas manobras de diversas classes de navios, tanto em termos da tração estática total requerida, como em termos do número de rebocadores ideal para evitar a formação de filas nos grandes portos.

Palavras-chave: Rebocadores, Portos, Dimensionamento de Frota, Exploração de Petróleo, Bacia de Campos

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Abstract of undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Naval Architecture and Marine Engineering.

Tugboat Fleet Dimensioning to Assist Berthing/Un-berthing of

Vessels Involved on Transhipment of the Oil Explored in Campos

Basin

Monique Cerqueira Zuidema

September, 2016

Advisor: Luiz Felipe Assis

Graduation: Naval Architecture and Marine Engineering

The process of dimensioning a tugboat fleet responsible to assist vessels on their berthing and un-berthing maneuvers can be very complex and expensive. If this process is done irregularly, it can compromise the safety of the ship, its cargo and crew, as well as the port and its facilities. Nowadays, due to the oil exploration on the Campos Basin, added to the advent of economies of scale, Brazilian ports have been receiving - and will continue to receive - large ships that can reach up to 330 meters of length, usually carrying an amount of produced oil. This project is intended to perform a case study, using dimensioning criteria to establish the ideal tugboat fleet required assist different ship types. The criteria will rely not only on its required bollard pull, but also relating to the number of tugs to avoid long queues on ports.

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Sumário

1. Introdução e Motivação ... 1

2 Apresentação do Estudo de Caso - Porto do Açu ... 2

3. Revisão Teórica das Embarcações Envolvidas ... 4

3.1 Rebocadores Portuários ... 4

3.2 Tipos de Rebocadores Portuários ... 5

3.2.1 - Rebocadores Convencionais ... 5 3.2.2 - Rebocadores Tratores ... 6 3.3 Classes de Navios ... 10 3.3.1 - Panamax ... 11 3.3.2 - Suezmax ... 12 3.3.3- Capesize ... 13

3.3.4 - VLCCs (Very Large Crude Carriers) ... 14

4 Metodologia ... 15

5 Condições Meteoceanográficas ... 16

6 Cálculo da Tração Estática Requerida ... 17

6.1 Cálculo da Tração Estática Necessária com Base nas Condições de Vento e Área Vélica do Navio ... 19

6.2 Estimativa da Tração Estática Necessária com Base em Frotas usadas em Outros Portos ... 26

6.3 Frota Adequada para Atender às 4 Classes de Navios Tratadas ... 29

7 Verificação do Tamanho da Frota para o Porto do Açu ... 32

8 Conclusões ... 43

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Lista de Figuras

Figura 1 - Proximidade do Porto do Açu e da Bacia de Campos ... 2

Figura 2 - Terminal Offshore (T1) ... 3

Figura 3 - Terminal Onshore (T2) ... 4

Figura 4 - Rebocador auxiliando navio de grande porte. ... 5

Figura 5 - Rebocador de Propulsão Convencional de 2 hélices ... 6

Figura 6 - Exemplo de Propulsor Voith Schneider ... 7

Figura 7 - Esquemática do rebocador com propulsão cicloidal (Voith Schneider) ... 7

Figura 8 - Representação de um trator azimutal ... 8

Figura 9 - Rebocador do tipo ASD ... 10

Figura 10 - Exemplo de um navio Panamax passando pelas eclusas ... 11

Figura 11 - Exemplo de um navio Panamax ... 12

Figura 12 - Exemplo de um navio Suezmax ... 13

Figura 13 - Exemplo de navio Capesize ... 14

Figura 14 - Exemplo de navio VLCC ... 15

Figura 15 - Tração Estática por Ação de Ventos ... 19

Figura 16 - Tração Estático por Ação dos Ventos (Marcado) ... 25

Figura 17 - Tração Estática - Outros Portos ... 27

Figura 18 - Tração Estática - Outros Portos (Marcado) ... 28

Figura 19 - Dados inseridos no ARENA ... 37

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Lista de Tabelas

Tabela 1 - Velocidade e Direção dos Ventos - Porto do Açu ... 16

Tabela 2 - Altura Significativa e Direção de Ondas - Porto do Açu ... 16

Tabela 3 - Velocidade e Direção de Correntes em Diferentes Profundidades - Porto do Açu ... 16

Tabela 4 - Dimensões Padrão Panamax ... 20

Tabela 5 - Dimensões Padrão Suezmax ... 20

Tabela 6 - Dimensões Padrão Capesize ... 21

Tabela 7 - Dimensões Padrão VLCC ... 21

Tabela 8 - Área Vélica Panamax ... 23

Tabela 9 - Área Vélica Suezmax ... 23

Tabela 10 - Área Vélica Capesize ... 24

Tabela 11 - Área Vélica VLCC ... 24

Tabela 12 - Correspondência de Classes de Navio por Cores ... 25

Tabela 13 - Tração Estática por Classe de Navio ... 26

Tabela 14 - Correspondência de Classes de Navios por Cores ... 28

Tabela 15 - Tração Estática e Quantidade de Rebocadores - Outros Portos ... 29

Tabela 16 - Comparação Tração Estática ... 29

Tabela 17 - Tração Estática Dimensionada ... 30

Tabela 18 - Tempos de Espera em Portos Brasileiros ... 33

Tabela 19 - Quantidade de Navios por Ano ... 34

Tabela 20 - Quantidade de Manobras por Ano ... 35

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Tabela 22 - Parâmetros Usados na Simulação ... 38

Tabela 23 - Tempo Médio de Espera (5 Rebocadores) ... 40

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Definições

Economia de Escala – Redução do custo unitário de um produto devido à maximização da utilização de seus meios de produção ou transporte. No meio marítimo, verifica-se a economia de escala na utilização de embarcações de grande porte, que conseguem um aumento na quantidade transportada de um produto, sem que haja um aumento proporcional dos custos relacionados a ele.

Demurrage – Multa paga pelo porto no caso de atraso da estadia do navio

Tração Estática – Medida da força que o rebocador é capaz de fazer quando usando toda sua potência em uma velocidade igual a zero. Também é chamado frequentemente de Bollard Pull.

TBP – Toneladas de Bollard Pull – Unidade usada para quantificar a tração estática de um rebocador (1 TBP = 1 ton.f)

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1. Introdução e Motivação

Uma grande preocupação acerca da operação de navios de grande porte é relacionada às suas manobras de atracação e desatracação em portos, especialmente quando estas são realizadas em regiões com condições ambientais adversas.

Hoje em dia, devido à exploração de petróleo na costa brasileira e ao advento das economias de escala, os portos do país recebem diariamente navios de grande porte carregados com o petróleo produzido. Neste contexto, é crescente a apreensão relacionada a um possível acidente em manobras de atracação e desatracação dessas embarcações, o que resultaria em uma catástrofe ambiental, gerando prejuízos massivos para o armador, para o afretador, para o porto, para o meio ambiente e para toda a comunidade envolvida.

Diante de todo o exposto, é fundamental que o porto disponha de uma frota de rebocadores capaz de auxiliar todos os tipos de embarcações em manobras sujeitas às mais adversas condições ambientais. Assim, além de proteger suas instalações portuárias, o porto ainda adquire uma vantagem competitiva, já que oferece a segurança necessária aos clientes.

Para o completo dimensionamento da frota de rebocadores a atuar em um porto, além da capacidade de reboque, também deve ser estudada a quantidade de rebocadores disponíveis que o porto deverá ter, de modo a evitar a formação de filas e as consequentes despesas com demurrage.

O presente relatório apresentará um estudo de caso acerca do dimensionamento da frota de rebocadores que deve ser utilizada em portos que recebem navios de grande porte, como panamax, suezmax, capesizes e VLCCs. Na seção 2, a seguir, será

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apresentada a localidade escolhida para a realização do estudo de caso e as condições que tornam o uso de rebocadores tão essencial para as suas operações.

2 Apresentação do Estudo de Caso - Porto do Açu

Para apresentar o estudo de caso que ilustrará o processo de dimensionamento da frota de rebocadores, é importante definir a região de operação onde os rebocadores operarão. Para este relatório, foi escolhida a região do Porto do Açu.

O Porto do Açu é um porto localizado no município de São João da Barra, no norte do estado do Rio de Janeiro, a aproximadamente 330 km da cidade do Rio de Janeiro. Atualmente, o porto vem se destacando no cenário nacional devido à sua proximidade com a Bacia de Campos, maior bacia petrolífera do Brasil, o que o torna uma excelente opção logística para embarcações que visam auxiliar ou atender às plataformas que lá operam.

A figura 1 ilustra a localização do Porto do Açu:

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Fonte: http://www.prumologistica.com.br/en/superporto-do-acu/Pages/mapa-de-acesso-logistico.aspx

O Porto do Açu conta, atualmente, com 2 terminais:

 Terminal Offshore (T1) – Composto por uma ponte de acesso de 3 km de extensão, um canal de acesso e uma bacia de evolução. Este terminal é destinado à movimentação de minério de ferro e petróleo e recebe/receberá navios de grande porte como Capesize, Suezmax e VLCC;

 Terminal Onshore (T2) – Terminal composto por mais de 13 km de cais, no entorno de um canal para navegação. Este terminal é destinado à movimentação de carga de projetos, contêineres, granéis líquidos e sólidos, entre outros e recebe/receberá navios do tipo Panamax, Handymax, PSVs, etc.

As figuras 2 e 3 apresentam cada um destes terminais.

Figura 2 - Terminal Offshore (T1)

Fonte: http://www.parahybano.com.br/site/edison-chouest-amplia-area-no-porto-do-acu-e-unidade-passa-a-ser-a-maior-base-de-apoio-offshore-do-mundo/

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Figura 3 - Terminal Onshore (T2)

Fonte: http://www.prumologistica.com.br/pt/galeria-multimidia/Paginas/acompanhamento-obras.aspx

3. Revisão Teórica das Embarcações Envolvidas

3.1 Rebocadores Portuários

Os rebocadores portuários são embarcações de pequeno porte, porém com grande potência propulsiva, capazes de puxar, empurrar ou rebocar outras embarcações. Sua principal finalidade é auxiliar embarcações de grande porte a realizarem manobras de atracação e desatracação em portos, já que as mesmas, geralmente, têm dificuldade em realizar certos tipos de manobras, principalmente em espaços restritos. Sem a ajuda dos rebocadores, essas embarcações precisariam investir em equipamentos que ajudassem em sua manobrabilidade em águas restritas, como impelidores laterais de proa e popa, o que poderia encarecer seu projeto.

Os rebocadores portuários não têm como objetivo carregar qualquer tipo de carga, mas prover a tração estática necessária para auxiliar nas manobras.

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A figura 4 apresenta um rebocador em operação:

Figura 4 - Rebocador auxiliando navio de grande porte. Fonte: http://www.wisegeek.com/what-do-tugboats-actually-do.htm

3.2 Tipos de Rebocadores Portuários

Os rebocadores podem ser classificados, de acordo com o seu sistema propulsivo, em diversos tipos:

 Rebocadores com Propulsão à Ré

o Rebocadores Convencionais

o Rebocadores ASD (Azimuth Stern Drive) o Tratores Reversos

 Rebocadores com Propulsão à Vante (Tratores)

3.2.1 - Rebocadores Convencionais

Tipo mais antigo de rebocador que continua em atividade. Podem ter um ou mais hélices. A capacidade de manobra deste tipo de rebocador é limitada, uma vez que

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seus hélices são sempre fixos. Uma de suas principais características consiste no fato de que sua tração à ré é bastante inferior à sua tração à vante.

A figura 5 apresenta o desenho de um rebocador convencional:

Figura 5 - Rebocador de Propulsão Convencional de 2 hélices Fonte: Hensen, 1997

Na maioria dos grandes portos mundiais, este tipo de rebocador vem sendo progressivamente substituído por rebocadores cicloidais ou azimutais – que serão melhor explicados nas próximas seções.

3.2.2 - Rebocadores Tratores

São os rebocadores que possuem a propulsão instalada à vante. Normalmente, o ponto de aplicação da força é na popa.

Podem ser cicloidais (Voith-Schneider) ou azimutais, o que lhes confere um uma grande flexibilidade direcional e, consequentemente, um bom comportamento em manobras.

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3.2.2.1 - Tratores Cicloidais (Voith Schneider)

Rebocadores cujo sistema propulsivo consiste em conjuntos de lâminas verticais móveis, que estão presas a discos paralelos ao fundo do casco do rebocador. A intensidade e o sentido da força realizadas pelo sistema propulsivo podem ser controlados pela variação do ângulo das lâminas, o que confere a este tipo de rebocador, uma boa manobrabilidade, sem a necessidade de possuir lemes.

A figura 6 apresenta um propulsor cicloidal e a figura 7, um rebocador com este tipo de propulsor:

Figura 6 - Exemplo de Propulsor Voith Schneider

Fonte: http://www.voith.com/br/products-services/power-transmission/applications/voith-water-tractor-14322.html

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Fonte: http://www.motorship.com/news101/industry-news/voith-propulsion-for-egyptian-tugs

3.2.2.2 - Tratores Azimutais

Este tipo de rebocador apresenta 2 propulsores azimutais instalados à vante. Propulsores azimutais consistem em um tipo de propulsor que apresenta a capacidade de girar 360o, conferindo-lhe uma grande flexibilidade direcional e aumentando a manobrabilidade do rebocador. Propulsores azimutais são usualmente envolvidos por tubulões kort, tubos fixos que envolvem o hélice, organizam o fluxo do escoamento e possibilitam um ganho de até 30% na tração estática.

Entre as principais vantagens dos propulsores azimutais estão o fato de que sua tração estática à ré é praticamente igual à tração estática à vante e a não necessidade de possuir um leme para auxiliar nas manobras.

A figura 8 ilustra um rebocador do tipo trator com propulsor azimutal:

Figura 8 - Representação de um trator azimutal

Fonte: http://www.cintranaval-defcar.com/ShipDesign/CNDReferences/tabid/342/language/en-US/Default.aspx?VistaSareinCatalogo=Proyecto&Proyecto=46

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9 3.2.3 - Rebocadores Tratores Reversos

São rebocadores com capacidades de governo e manobrabilidade semelhantes às dos tratores, porém com o sistema propulsivo instalado à ré. Uma das vantagens de o propulsor estar localizado na popa, é a redução no risco de os mesmos serem afetados em uma possível colisão um encalhe.

Também podem ser cicloidais ou azimutais. 3.2.4 - Rebocadores ASD (Azimuth Stern Drive)

Este tipo de rebocador apresenta 2 propulsores azimutais instalados à ré.

Os ASDs são frequentemente confundidos com os tratores reversos azimutais por ambos apresentarem propulsores azimutais localizados na popa do rebocador. Entretanto, estes dois tipos de rebocadores portuários apresentam algumas diferenças e a mais importante delas consiste no fato de que o ASD tem um guincho de reboque na proa e um guincho ou gato de reboque na popa, podendo atuar tanto como um trator reverso azimutal, quanto como um rebocador convencional, combinando vantagens dos 2 tipos. Outras diferenças entre ASDs e tratores reversos azimutais são a profundidade da proa, a localização da superestrutura, entre outras.

Os rebocadores ASD são os mais modernos, oferecem maior versatilidade e segurança para a operação. De fato, possuem contrapartidas, como o fato do elevado custo, em relação aos outros tipos de rebocador, e a necessidade de treinamento especial para a tripulação.

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Figura 9 - Rebocador do tipo ASD Fonte: Hensen, 1997

3.3 Classes de Navios

Como informado na seção 1, o dimensionamento da frota de rebocadores será feito com a finalidade de garantir que a mesma seja capaz de auxiliar diversas classes de navios em suas operações de aproximação, atracação e desatracação em portos.

Para um melhor entendimento do leitor deste projeto, esta seção apresentará as classes de navios que serão mencionadas ao longo do relatório. Essas classes de navios serão abordadas nas seções seguintes, pois são as embarcações que o Porto do Açu espera receber em curto prazo.

Estas classes são:

 Panamax;

 Suezmax;

 Capesize;

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11 3.3.1 - Panamax

Navios da classe Panamax são aqueles cujas dimensões são as máximas permitidas para atravessar o canal do Panamá. Estas embarcações têm restrições de comprimento, boca e calado, pois são limitadas pelas dimensões das eclusas do canal.

Antes da recente modernização do canal do Panamá, a largura mínima das eclusas era de 32.3 m. Assim, é comum ver navios Panamax com este valor de boca, já que os projetistas tendem a buscar a maximização do espaço de carga, como mostra a figura 10:

Figura 10 - Exemplo de um navio Panamax passando pelas eclusas

Fonte: http://pontoaporto.blogspot.com.br/2009/01/o-canal-do-panam-e-os-navios-tipo.html

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Figura 11 - Exemplo de um navio Panamax

Fonte: http://www.transpetro.com.br/pt_br/areas-de-negocios/transporte-maritimo/frota-transpetro.html

3.3.2 - Suezmax

Os navios da classe Suezmax são embarcações cujas dimensões permitem sua passagem pelo canal de Suez. A principal limitação do canal de Suez é a profundidade, restringindo o calado dos navios que passam por lá a aproximadamente 18 metros.

Geralmente, este tipo de navio carrega petróleo e tem sua capacidade em torno de 1 milhão de barris.

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Figura 12 - Exemplo de um navio Suezmax

Fonte: http://www.transpetro.com.br/pt_br/areas-de-negocios/transporte-maritimo/frota-transpetro.html

3.3.3- Capesize

Os navios capesize são cargueiros, originalmente, grandes para poderem atravessar o Canal do Panamá ou o Canal do Suez. Para fazerem a travessia entre oceanos, estes navios tinham que contornar o Cabo da Boa Esperança ou o Cabo Horn, daí a sua designação (cape significa cabo em inglês).

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Figura 13 - Exemplo de navio Capesize

Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Berge_Athene.jpg 3.3.4 - VLCCs (Very Large Crude Carriers)

A classe de navios VLCC é uma das maiores classes de navios que existem atualmente. Eles podem chegar até 470 metros, mas seu comprimento padrão varia entre 300 metros e 330 metros.

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Figura 14 - Exemplo de navio VLCC Fonte: http://maritime-connector.com/wiki/vlcc/

4 Metodologia

Para realizar o dimensionamento da frota de rebocadores, foi realizada uma extensa pesquisa acerca do tema, esclarecendo aspectos técnicos e logísticos relacionados à operação de rebocadores. Em seguida, foi proposto um estudo de caso, apresentando diversas características do local escolhido e das condições nas quais os rebocadores operarão.

Após realizada toda a pesquisa, o projeto evoluiu para a estimativa da tração estática da frota de rebocadores e de seu tamanho (quantidade de rebocadores), utilizando métodos propostos por literaturas tradicionais na área.

Em seguida, pôde-se passar para o dimensionamento do número de rebocadores que irão compor a frota do local escolhido no estudo de caso. Este dimensionamento é fundamental para evitar que a frota seja subdimensionada a ponto de ocasionar o surgimento de longas filas de navios no porto, ou superdimensionada, a ponto de a frota permanecer um longo tempo ociosa. Para solucionar este problema, serão feitas simulações com a ajuda de um software de simulações e o critério adotado para

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escolher o número de rebocadores será o tempo de espera dos navios pelo auxílio dos rebocadores.

5 Condições Meteoceanográficas

Apesar de a localização geográfica do Porto do Açu ser uma de suas principais vantagens, ela traz consigo condições ambientais adversas na região. Ao contrário da maioria dos portos brasileiros, o terminal T1 do Porto do Açu, que opera com navios de grande porte, não está localizado em águas abrigadas, o que o torna exposto a condições de vento, onda e corrente que podem prejudicar a segurança de manobras.

Nas tabelas 1 e 2, a seguir, são apresentadas as médias dos principais fatores climáticos que afetam as operações no Porto do Açu:

Tabela 1 - Velocidade e Direção dos Ventos - Porto do Açu Fonte: Informações Disponibilizadas pela Prumo Logística – Ago, 2016

Tabela 2 - Altura Significativa e Direção de Ondas - Porto do Açu Fonte: Informações Disponibilizadas pela Prumo Logística – Ago, 2016

Tabela 3 - Velocidade e Direção de Correntes em Diferentes Profundidades - Porto do Açu Fonte: Informações Disponibilizadas pela Prumo Logística – Ago, 2016

Média de Velocidades: 12,1 knots

Direção Dominante 45° NE

Ventos

Altura Significativa Média 1,25 m Direção Predominante 90° E

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É importante lembrar que os valores apresentados acima são valores médios. Durante ressacas e tempestades, é possível que as condições atinjam limites mais agressivos como 30 nós de velocidade de vento, 2.0 metros de altura significativa de ondas e 1 nó de velocidade de corrente.

De acordo com informações divulgadas no site da Prumo Logística, empresa que desenvolve o Porto do Açu, 90% dos ventos incidentes na localidade têm velocidade de até 20 nós, desconsiderando as rajadas.

Pensando nisso, faz-se extremamente necessário para a operação segura no porto, a contratação de uma frota de rebocadores capaz de auxiliar os navios que irão atracar no porto, a realizarem manobras mesmo durante períodos nos quais as condições ambientais não sejam favoráveis.

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Cálculo da Tração Estática Requerida

Uma das principais dificuldades no dimensionamento da frota de rebocadores a ser usada em um porto é o cálculo da tração estática requerida para realizar a manobra dos navios que lá atracarão.

Velocidade Média 0,40 knots

Direção Predominante 180° S

Direção Predominante 180° S Correntes

Profundidade = 1m:

Profundidade = 5m:

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É importante que os rebocadores disponíveis sejam capazes de dar assistência a embarcações que estejam experimentando problemas mecânicos, até mesmo àquelas que não consigam se movimentar ou manter seu curso desejado por seus próprios meios (sem máquina/sem governo).

Existem diversas formas de estimar a tração estática que a frota de rebocadores deve ter para conseguir dar assistência a um determinado tipo de navio. Algumas destas formas baseiam-se em velocidade de vento, altura significativa de ondas e velocidade de corrente. Considerando que a maioria dos portos encontra-se em águas abrigadas e os demais têm estruturas artificiais (como molhes ou quebra-mares) que minimizam os efeitos de ondas e correntes, definiu-se que, neste relatório, o cálculo da tração estática da frota de rebocadores será feito com base na ação dos ventos.

Além da tração estática total da frota, é importante também dimensionar a quantidade ideal de rebocadores para auxiliar na manobra. Para este dimensionamento, será feita uma comparação com outros portos que operam navios de grande porte.

Serão calculadas as trações estáticas requeridas e o tamanho de frota para manobrar as 4 classes de navios apresentadas na seção 3.3:

 Panamax;

 Suezmax;

 Capesize;

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6.1 Cálculo da Tração Estática Necessária com Base nas Condições de Vento e Área Vélica do Navio

Neste método, serão utilizadas relações fornecidas por Hensen (1997) [1] para relacionar as cargas ambientais atuantes em um navio com a tração estática que a frota de rebocadores deve ter para manobrar a embarcação em segurança.

Tais relações são apresentadas na forma de gráficos que serão apresentados a seguir.

A figura 15, a seguir, relaciona 3 (três) parâmetros: a velocidade do vento (em nós), a área vélica longitudinal da embarcação (em metros quadrados) e a tração estática requerida para a frota de rebocadores (em toneladas).

Figura 15 - Tração Estática por Ação de Ventos Fonte: Hensen, 1997

Para estimar a tração estática requerida a partir do gráfico acima, é importante calcular a área vélica da embarcação. Assim, faz-se necessário conhecer as dimensões padrão dos navios pertencentes a cada uma das classes apresentadas na seção 3.3.

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As dimensões padrão das classes de navios discutidas anteriormente são apresentadas nas tabelas 4, 5, 6 e 7.

i. Panamax

Tabela 4 - Dimensões Padrão Panamax

ii. Suexmax

Tabela 5 - Dimensões Padrão Suezmax

iii. Capesize Comprimento (LOA) 225 m Largura (B) 32 m Calado (T) - Carregado 12,3 m Calato (T) - Em Lastro 7 m Pontal (D) 19,2 m Dimensões Panamax Comprimento (LOA) 280 m Largura (B) 50 m Calado (T) - Carregado 18,5 m Calato (T) - Em Lastro 8 m Pontal (D) 23 m Dimensões Suezmax

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21

Tabela 6 - Dimensões Padrão Capesize

iv. VLCC (Very Large Crude Carrier)

Tabela 7 - Dimensões Padrão VLCC

Conhecendo as dimensões padrão de cada uma das embarcações, é possível estimar a área vélica e prosseguir com o dimensionamento da frota de rebocadores.

É importante mencionar que o método adotado para o cálculo da área vélica das embarcações mostrado abaixo é baseado em observações e aproximações realizadas pela autora deste relatório para toda uma classe de navios. Em problemas reais de engenharia, deve-se calcular a área velica usando métodos mais acurados, que considerem as dimensões exatas da embarcação em questão.

Comprimento (LOA) 300 m Largura (B) 50 m Calado (T) - Carregado 18,5 m Calato (T) - Em Lastro 9,7 m Pontal (D) 24,8 m Dimensões Capesize Comprimento (LOA) 332 m Largura (B) 52 m Calado (T) - Carregado 22,1 m Calato (T) - Em Lastro 8 m Pontal (D) 30 m Dimensões VLCC

(34)

22

Para calcular a área vélica de cada uma das classes de embarcações apresentadas, fez-se:

Onde,

F1 é a área do casco da embarcação que não está submersa (também conhecida como borda livre);

( )

F2 é a área lateral da superestrutura e

F3 é a área lateral de apêndices como tubulações, equipamentos de convés etc.

Para simplificação dos cálculos, foi assumido que: ( )

A seguir, nas tabelas 8, 9, 10 e 11, são apresentadas tabelas que mostram os resultados obtidos para cada uma das classes de navio apresentadas anteriormente considerando uma superestrutura de 5 andares (de 2,5m cada andar), que se estende por cerca de 0,15*L:

(35)

23

Tabela 8 - Área Vélica Panamax

Tabela 9 - Área Vélica Suezmax

F1 1553 m2 F1 2745 m2 H. Superest. 13 m H. Superest. 13 m L. Superest. 56 m L. Superest. 56 m F2 703 m2 F2 703 m2 F3 388 m2 F3 388 m2 A. Vélica 2644 m2 A. Vélica 3836 m2 Área Vélica - Navio Carregado Área Vélica - Navio em Lastro

Panamax F1 1260 m2 F1 4200 m2 H. Superest. 12,5 m H. Superest. 12,5 m L. Superest. 70 m L. Superest. 70 m F2 875 m2 F2 875 m2 F3 315 m2 F3 315 m2 A. Vélica 2450 m2 A. Vélica 5390 m2 Área Vélica - Navio Carregado Área Vélica - Navio em Lastro

(36)

24

Tabela 10 - Área Vélica Capesize

Tabela 11 - Área Vélica VLCC

De posse da área vélica das embarcações, é possível calcular, a partir da figura 14, a tração estática requerida pela frota de rebocadores a ser utilizada na manobra da mesma. F1 1890 m2 F1 4530 m2 H. Superest. 13 m H. Superest. 13 m L. Superest. 75 m L. Superest. 75 m F2 938 m2 F2 938 m2 F3 473 m2 F3 473 m2 A. Vélica 3300 m2 A. Vélica 5940 m2 Área Vélica - Navio Carregado Área Vélica - Navio em Lastro

Capesize F1 2623 m2 F1 7304 m2 H. Superest. 13 m H. Superest. 13 m L. Superest. 83 m L. Superest. 83 m F2 1038 m2 F2 1038 m2 F3 656 m2 F3 656 m2 A. Vélica 4316 m2 A. Vélica 8997 m2 Área Vélica - Navio Carregado Área Vélica - Navio em Lastro

(37)

25

Como dito na seção 6, 90% dos ventos incidentes na localidade têm velocidade de até 20 nós, desconsiderando as rajadas. Assim, para garantir um nível de operacionalidade alto, de modo a evitar grandes filas de navios e um elevado custo de demurrage, será dimensionada uma frota capaz de operar sob a ação de ventos de até 30 nós. A figura 16 ilustra este cenário:

Figura 16 - Tração Estático por Ação dos Ventos (Marcado) Fonte: Hensen, 1997 (editado pela autora deste projeto)

Onde,

Tabela 12 - Correspondência de Classes de Navio por Cores

Cor Classe de Navio

Panamax Capesize Suezmax

(38)

26

A partir do gráfico acima, obteve-se a tração estática que a frota de rebocadores deve ter para auxiliar cada uma das classes de navios a manobrar em condições ambientais adversas. Um resumo destas trações estáticas pode ser visto na tabela 13, abaixo:

Tabela 13 - Tração Estática por Classe de Navio

6.2 Estimativa da Tração Estática Necessária com Base em Frotas usadas em Outros Portos

Ainda de Hensen (1997) [1], é feito um levantamento a respeito da frota de rebocadores utilizada para manobrar navios em diversos portos espalhados pelo mundo, tanto no que tange a quantidade de rebocadores, quanto no que tange sua tração estática. Este levantamento foi feito com base no comprimento dos navios.

O resultado pode ser visto na figura 17:

Navio

Panamax

65 t

Capesize

105 t

Suezmax

95 t

VLCC

165 t

BP Total (vento)

(39)

27

Figura 17 - Tração Estática - Outros Portos Fonte: Hensen, 1997

Com base no comprimento dos navios apresentados na seção 3.3, foi determinada a quantidade média de rebocadores e a capacidade estática média do conjunto usado para manobrar cada classe de navios nos portos já em operação.

Os resultados podem ser vistos na figura 18 e nas tabelas 14 e 15. Vale ressaltar que, na estimativa da quantidade de rebocadores, os valores intermediários foram todos arredondados para o valor imediatamente acima, visando a obtenção do resultado mais conservador possível.

(40)

28

Figura 18 - Tração Estática - Outros Portos (Marcado) Fonte: Hensen, 1997 (editado pela autora deste projeto)

Tabela 14 - Correspondência de Classes de Navios por Cores

Cor Classe de Navio

Panamax Capesize Suezmax

(41)

29

Tabela 15 - Tração Estática e Quantidade de Rebocadores - Outros Portos

6.3 Frota Adequada para Atender às 4 Classes de Navios Tratadas

Após realizadas as estimativas de dimensionamento da frota de rebocadores, tanto pela incidência de ventos, quanto pela comparação com a frota operacional em diversos portos, é hora de definir a frota a ser utilizada no Porto do Açu.

Os resultados obtidos para a tração estática total da frota de rebocadores por ambas as maneiras são sumarizados na tabela 16 abaixo:

Tabela 16 - Comparação Tração Estática

Observa-se que a tração estática da frota de rebocadores adotada na maioria dos portos é geralmente maior do que a tração estática necessária para vencer um vento de 30 nós. Tal resultado pode parecer um tanto paradoxal, já que a maioria dos portos não conta com condições de vento tão adversas. Isto pode ser explicado não só pelo fato de que os portos estão cada vez mais preocupados com a segurança de suas

Navio Quantidade Panamax 110 t 3 Capesize 175 t 4 Suezmax 150 t 4 VLCC 190 t 5 BP Total (usual) Navio Quantidade Panamax 65 t 110 t 3 Capesize 105 t 175 t 4 Suezmax 95 t 150 t 4 VLCC 165 t 190 t 5

(42)

30

operações, mas também por, alguma vezes, estarem sujeitos a combinações de ventos, ondas e correntes, que causam uma dificuldade maior para as manobras.

Para garantir a frota mais segura possível para o Porto do Açu, a tração estática escolhida será a maior entre as obtidas, mantendo a quantidade de rebocadores verificada em outros portos.

A tabela 17, mostra, para cada classe de navio, a tração estática da frota e a quantidade de rebocadores dimensionada.

Tabela 17 - Tração Estática Dimensionada

Já que a quantidade de rebocadores necessária para auxiliar manobras de VLCCs é de 5 rebocadores, este será o tamanho mínimo da frota a ser adotada.

Existem diversas combinações de frotas que conseguiriam prover a tração estática necessária. Para tentar ter uma frota uniforme, sem grandes discrepâncias entre seus componentes, foram escolhidas as trações estáticas de 40 tbp e 50 tbp. Algumas das frotas possíveis são:

a) 3x 50 tbp + 2x 40tbp -> Total = 230 tbp; b) 2x 50 tbp + 3x 40 tbp -> Total = 220 tbp; c) 1x 50 tbp + 4x 40tbp -> Total = 210 tbp; d) 6x 40tbp -> Total = 240 tbp; Navio Quantidade Panamax 110 t 3 Capesize 175 t 4 Suezmax 150 t 4 VLCC 190 t 5 BP Total

(43)

31

Dentre as opções acima, alguns itens devem ser avaliados:

 Caso a opção escolhida fosse a opção a), a combinação de rebocadores que daria a tração estática mais próxima da tração estática calculada para navios da classe Panamax, seria 2x 40 tbp + 1x 50 tbp, o que forneceria uma tração total de 130 tbp, mais de 18% a mais do que a tração estática calculada. Para o caso dos VLCCs, esta diferença seria de 21%. Neste caso, a frota operaria bem abaixo de sua capacidade, já que, mesmo a tração estática de 110 toneladas para Panamax e 190 toneladas para VLCCs, não seriam frequentemente alcançadas, já que só seriam alcançadas, na ocorrência de condições ambientais adversas. Esta constante operação abaixo da capacidade da frota, poderia vir a causar danos ao sistema propulsivo dos rebocadores, aumentando os custos com manutenção e o tempo que os rebocadores ficam inoperantes.

 No caso de a opção escolhida ser a opção c), não existiria nenhuma combinação possível de 4 rebocadores que fornecesse as 175 toneladas de tração estática necessárias para auxiliar nas manobras com embarcações do tipo capesize. Neste caso, seria necessário fazer uso do 5º rebocador, o que elevaria o preço da manobra e causaria uma perda de competitividade do porto.

 A opção d) apresenta uma frota maior, com 1 rebocador a mais do que as outras opções. Isto, em uma primeira análise, pode parecer um ponto positivo, contudo, avaliando a quantidade de rebocadores necessária para realizar cada manobra, é possível concluir que, este rebocador extra só faria diferença no caso de ocorrerem operações com navios da classe Panamax simultaneamente. A redução no tempo de espera dos navios com a adoção de uma frota composta por 6 rebocadores será avaliado na seção 8, onde serão feitas simulações para estimar o tempo de espera dos navios por rebocadores.

(44)

32

Após tudo isto, conclui-se, do ponto de vista técnico, que a frota proposta na alternativa b) é a mais adequada para operar no Porto do Açu.

7 Verificação do Tamanho da Frota para o Porto do Açu

Como dito anteriormente, além da preocupação técnica com a tração estática da frota de rebocadores, é importante que os portos se preocupem também com seu tamanho, já que uma frota pequena demais causaria filas e altos custos com

demurrage, enquanto uma frota grande demais ficaria ociosa a maior parte do tempo,

gerando custos desnecessários com tripulação e manutenção de cada rebocador.

Para verificar a frota de rebocadores dimensionada quanto à sua eficácia em atender a todos os navios que atracarem no Porto do Açu, não só com segurança, mas também de maneira rápida, foram feitas simulações no software ARENA.

Através das simulações que serão apresentadas a seguir, objetiva-se analisar se a frota dimensionada é suficiente para atender à quantidade de navios que se estima que atracarão no Porto do Açu. Nas simulações, não serão analisados os tempos de espera por berço ou por qualquer outra facilidade que o porto possa oferecer, será avaliado exclusivamente o tempo de espera por rebocadores.

Para analisar a adequabilidade da frota de rebocadores, será fixado um tempo máximo aceitável para um navio esperar por assistência de rebocadores, tanto na entrada, quanto na saída do porto. Para estimar este tempo máximo, desejou-se fazer uma comparação com outros portos brasileiros. Entretanto, não foram encontrados dados do tempo de espera dos navios por rebocadores, apenas o tempo de espera total (berço, prático, documentos etc.).

(45)

33

Na tabela 18, abaixo, são observados os tempos médios de espera dos navios em alguns portos brasileiros, retirados do site da ANTAQ.

Tabela 18 - Tempos de Espera em Portos Brasileiros Fonte: http://www.antaq.gov.br/Portal/default.asp?#

Da tabela 18, observa-se que os tempos de espera para atracação são muito maiores do que os tempos de espera para a desatracação. Isso ocorre pois na atracação, o navio espera também, pela disponibilidade dos berços de atracação, um dos maiores gargalos da maioria dos portos. Já na desatracação, os navios não precisam mais esperar por berços. Assim, pode-se concluir que os tempos de espera na desatracação sejam formados basicamente pelos tempos de espera por rebocadores.

Ainda na tabela 18, verifica-se uma média de 3,2 horas de espera para desatracação. Assim, foi escolhido o limite do tempo médio de espera dos navios por

Ano Nome da Inst. Portuária T. Médio de Espera p/ Atracação (h) T. Médio de Desatracação (h)

2010 Vitória 27,7 3,1 2011 Vitória 41,0 2,8 2012 Vitória 33,9 3,3 2013 Vitória 25,9 2,6 2014 Vitória 18,8 4,0 2015 Vitória 12,7 3,4 2010 Santos 70,6 0,0 2011 Santos 46,0 0,0 2012 Santos 110,5 2,6 2013 Santos 137,1 2,8 2014 Santos 84,1 2,7 2015 Santos 92,0 2,4 2010 Rio de Janeiro 13,8 5,6 2011 Rio de Janeiro 29,3 6,8 2012 Rio de Janeiro 48,3 4,9 2013 Rio de Janeiro 42,9 8,1 2014 Rio de Janeiro 38,0 7,0 2015 Rio de Janeiro 45,2 6,1 2010 Terminal de Tubarão 167,2 1,5 2011 Terminal de Tubarão 212,7 1,3 2012 Terminal de Tubarão 177,9 1,5 2013 Terminal de Tubarão 217,9 1,4 2014 Terminal de Tubarão 144,3 1,0 2015 Terminal de Tubarão 179,0 1,3 84,0 3,2 Média

(46)

34

rebocadores como 3 horas (3 horas na entrada + 3 horas na saída), de modo ao Porto do Açu se manter competitivo em relação a seus competidores.

O ideal seria que os navios não tivessem que esperar pela assistência de rebocadores, ou seja, que a frota fosse grande o suficiente para atender a todos os navios que viessem a requisitá-los imediatamente. Assim, as simulações em ARENA ainda serão utilizadas para determinar a frota necessária para que o tempo de espera por rebocadores, somando-se entrada e saída, seja mínimo (inferior a 0,5 horas). Entretanto, sabe-se que esta opção ocasionaria um aumento expressivo nos custos envolvidos, aumentando o preço da carga para o consumidor final. Sabendo que as principais cargas movimentadas no porto em questão são o petróleo explorado na Bacia de Campos e o minério exportado para o exterior, que são fatores de grande importância para a economia e o desenvolvimento do país, é preciso garantir que os custos portuários se mantenham os mais baixos possíveis, mesmo que para isso, o tempo de espera seja ligeiramente sacrificado.

As simulações foram feitas com base em uma estimativa de navios para os primeiros anos de operação para o Porto do Açu, que conta com uma quantidade média de 264 navios atracando lá anualmente.

Estes 264 navios estão distribuídos pelas classes já mencionadas como apresentado na tabela 19:

Tabela 19 - Quantidade de Navios por Ano

Classe Quantidade

Panamax 34

Suezmax 100

(47)

35

Considerando que para cada navio que chega no porto ocorrem 2 manobras, atracação e desatracação, o número total de manobras é mostrado na tabela 20:

Tabela 20 - Quantidade de Manobras por Ano

Classe Número de Manobras

Panamax 68

Suezmax 200

Capesize 260

No modelo de simulação utilizado, foi escolhida a distribuição exponencial para modelar a chegada dos navio pois esta distribuição modela adequadamente fenômenos que ocorrem com durações ou intervalos variáveis. Neste caso, inseriu-se no programa um intervalo médio entre as chegadas dos navios e o software encarregou-se de simular chegadas com intervalos baseados nas probabilidades dadas pela distribuição exponencial.

Uma premissa importante do modelo de simulação é o tempo de duração da manobra.

Para calcular o tempo de duração de manobra, foram consideradas 4 etapas. Para manobras de atracação, a ordem seguida foi a seguinte:

i. Rebocador indo buscar o navio a 3 milhas náuticas do terminal (10 nós); ii. Rebocador acompanhando o navio até a bacia de evolução (3 nós); iii. Rebocador auxiliando o giro do navio na bacia de evolução (1o/min) iv. Rebocador auxiliando atracação do navio;

(48)

36 Para a desatracação, a ordem seria:

i. Rebocador auxiliando a desatracação do navio;

ii. Rebocador auxiliando o giro do navio na bacia de evolução (1o/min); iii. Rebocador acompanhando o navio para fora do terminal (3 nós); iv. Rebocador voltando para o terminal após concluir auxílio ao navio;

Para efeito deste cálculo, não foram considerados os deslocamentos entre os terminais, pois considerou-se que a distância entre eles tornava-se pequena, quando comparada à distância que o rebocador percorre para buscar os navios.

Como as etapas percorridas pelo rebocador na atracação e na desatracação são as mesmas, porém inversas, considerou-se que os tempos gastos são os mesmos.

Os tempos são: i. ; ii. ; iii. ; iv.

Assim, o tempo médio de manobras a ser inserido no programa ARENA é de 3,33 horas. Para a utilização da distribuição triangular, foram considerados os tempos máximos e mínimos de 4 horas e 3 horas.

Com o intuito de estabilizar o modelo, sem que o mesmo ficasse pesado a ponto de impedir sua simulação, foi escolhido o número de 50 replicações, cada uma

(49)

37

com duração de 365 dias. Este número foi utilizado já que um número maior de replicações não resultava em uma diferença significativa nos resultados.

Figura 19 - Dados inseridos no ARENA

A razão pela qual o modelo só considera 22,8 horas por dia é devido à uma eventual inoperacionalidade do porto que foi considerada como 98% e à inopeacionalidade por rebocadores que foi considerada como 97%. Deste modo, a operacionalidade total é de cerca de 95% das 24 horas, o que resulta aproximadamente em 22,8 horas.

Inicialmente, para o tempo médio entre as chegadas, foi calculado o número de horas em um ano e dividido pelo número médio de navios por ano (para cada classe).

(50)

38

Tabela 21 - Tempo Médio entre as Chegadas (Inicial)

Tempo Médio entre as Chegadas (Inicial)

Panamax 128,82 horas

Suezmax 87,60 horas

Capesize 33,69 horas

Contudo, ao realizar as simulações no ARENA, devido à aleatoriedade da distribuição, o número de navios de cada classe após 1 ano, não correspondeu exatamente à quantidade prevista para o Porto do Açu. Assim, os tempos médios entre as chegadas de cada classe foram sendo ligeiramente alterados até que se obtivesse a quantidade de navios correta. Isto validou o modelo de simulação criado, pois notou-se que os resultados foram muito próximos dos esperados, como pode ser visto na tabela 22.

Os novos tempos médios entre as chegadas, assim como outros parâmetros usados na simulação em ARENA, são apresentados na tabela 22:

Tabela 22 - Parâmetros Usados na Simulação

Parâmetros Usados na Simulação

Operacionalidade do porto 97%

Operacionalidade dos rebocadores 98%

Operacionalidade total 95% (22,8 horas por dia)

Tempo mínimo de manobra 3 horas

Tempo médio de manobra 3,33 horas

Tempo máximo de manobra 4 horas

(51)

39

Tempo médio entre chegadas - Suezmax 85,0

Tempo médio entre chegadas - Capesize 32,0

Entidades por chegada Panamax – 1

Suezmax – 2 Capesize - 1

Distribuição Chegadas Exponencial

Distribuição Tempo de Manobra Triangular

Na tabela acima, é apresentado o parâmetro “entidades por chegada”. Este parâmetro é responsável por inserir no modelo a quantidade de entidades que entram no sistema juntas. Apenas os navios da classe Suezmax têm este parâmetro diferente de 1, já que é considerado que os navios envolvidos na operação de transbordo de petróleo cheguem em horários muito próximos uns dos outros.

O fluxograma criado para modelar a simulação no ARENA pode ser visto na figura 20, abaixo:

Figura 20 - Fluxograma do modelo de simulação

Após apresentadas todas as variáveis consideradas, é possível apresentar os resultados do modelo de simulação em ARENA.

(52)

40

Para a primeira simulação, com uma frota composta por 5 rebocadores, os tempos de espera médios, por classe de navios estão dispostos na tabela 23:

Tabela 23 - Tempo Médio de Espera (5 Rebocadores)

Navio T. Espera (1 manobra) T. Espera Total (Entrada +

Saída)

Panamax 0,940 horas 1,880 horas

Suezmax 2,604 horas 5,208 horas

Capesize 0,436 horas 0,872 horas

Dos resultados acima, é possível confirmar algo já intuitivo: devido ao fato de que 2 suezmax entram no sistema simultaneamente, cada um necessita de 4 rebocadores para realizar sua manobra e a frota disponível é de 5 rebocadores, estes são os navios que têm um tempo de espera médio maior. Isto ocorre pois quando os 2 navios chegam ao porto, 4 dos 5 rebocadores disponíveis vão atender a um dos navios, deixando o outro esperando até que esta manobra seja concluída. Assim, é esperado que um dos navios seja atendido prontamente, enquanto o outro tem que esperar a execução de toda a sua manobra.

Em seguida, foram feitas outras 2 simulações nas quais foi adicionado e subtraído 1 rebocador da frota para analisar a sensibilidade dos resultados a estes cenários.

As tabelas 24 e 25 mostram os resultados obtidos.

 Frota com 4 rebocadores:

(53)

41

Saída)

Como pode ser observado, os resultados são os mesmos dos obtidos para a frota de 5 rebocadores. Este resultado já era esperado pois a redução no número de rebocadores para 4, enquanto todos os outros parâmetros são mantidos, não impede a realização de nenhuma manobra, já que o número máximo de rebocadores utilizados nas manobras de cada uma das classes utilizadas é 4. Entretanto, em uma situação real, a falta do 5º rebocador, que fica em stand-by nas manobras, pode ocasionar indiretamente uma redução da operacionalidade dos mesmos, já que caso um dos 4 rebocadores apresente falhas, o porto se torna incapaz de realizar manobras de Navios Suezmax e Capesizes.

Saída)

Dos resultados obtidos acima, nota-se que os resultados tiveram ligeiras mudanças, principalmente para os navios da classe Panamax. Tal comportamento pode ser explicado pelo fato que de que os navios Panamax necessitam de apenas 3 rebocadores

(54)

42

para os auxiliar em suas manobras. Desse modo, a frota de rebocadores é capaz de auxiliar 2 Panamax simultaneamente, o que traz um redução em seu tempo médio de espera. Os demais tempos de espera sofreram alterações pequenas que podem ser explicadas não só pela aleatoriedade da simulação, como também pelo fato de que a imobilização de 3 rebocadores, mesmo em uma frota de 6 rebocadores, impede as manobras de Suezmax e Capesizes.

Agora, serão feitas simulações aumentando o número de rebocadores até que o tempo de espera seja menor que 0,5 horas.

A frota com 8 rebocadores foi a frota que reduziu os tempos de espera dos rebocadores a valores mínimos. Os tempos de espera obtidos estão dispostos na tabela 26:

Saída)

Este resultado também se mostra coerente com o esperado, já que neste caso, tem-se 2 conjuntos de 4 rebocadores, o que possibilitaria a manobra simultânea de capesizes e suezmax, inclusive dos 2 suezmax que chegam juntos ao porto (aliviador e exportador).

(55)

43

Vale ressaltar que a sazonalidade das condições ambientais e da operacionalidade do porto foi desconsiderada neste trabalho por não provocarem diferenças significativas na média dos tempos de espera dos navios.

Claramente, esse cenário configura uma boa eficiência operacional para o porto. Contudo, como já dito, esta eficiência é acompanhada por elevados custos, o que se reflete nas tarifas de serviços de rebocagem e podem ocasionar uma perda de competitividade do porto, frente a outros portos da região. Além dos elevados custos, o investimento em um aumento da frota de rebocadores só valeria a pena se o tempo total de espera no porto pudesse ser reduzido, isto quer dizer que, de nada adianta ter uma frota de rebocadores pronta para auxiliar o navio se o mesmo tiver que esperar horas para conseguir um berço de atracação. Assim, para começar a analisar a viabilidade de um aumento de frota, é necessário realizar um estudo mais complexo, com informações mais acuradas sobre o porto, sua previsão de movimento de navios e sua infraestrutura.

8 Conclusões

Após tudo o que foi discutido e apresentado ao longo deste relatório, foi possível entender melhor o processo de dimensionamento da frota de rebocadores e estimar a frota adequada para o estudo de caso realizado, no qual o local escolhido foi o Porto do Açu.

Dadas as premissas apresentadas, as análises realizadas e as simulações feitas ao longo deste relatório, foi possível concluir que uma frota adequada para o Porto do Açu seria de:

(56)

44

Onde o tempo de espera médio dos navios por rebocadores seria como apresentado na tabela 27:

Saída)

Esta frota combina um bom desempenho operacional, sendo capaz de auxiliar manobras de embarcações de grande porte, mesmo em condições ambientais adversas, com um bom desempenho logístico, evitando a formação de filas de navios devido à espera por rebocadores. É importante dizer que, para confirmar o dimensionamento realizado do ponto de vista técnico, seria recomendável a realização de simulações de manobras em simuladores que reproduzam as características do local, com a participação de mestres de rebocadores experientes para darem suas opiniões a respeito da frota simulada.

Um item que deve ser investigado futuramente, como continuação desta pesquisa, é o fato de que alguns dos mais modernos portos do mundo, como os australianos Dampier e Gladstone, e os brasileiros Ponta da Madeira e o próprio Porto do Açu escolhem utilizar uma quantidade menor de rebocadores nas manobras, porém com trações estáticas maiores, como 70, 80 toneladas. As razões por trás dessa escolha podem ser técnicas – maior segurança nas manobras – ou econômica – mais barato ter menos rebocadores mais potentes-.

(57)

45

De acordo com as simulações realizadas no software ARENA, para tornar a média do tempo de espera por rebocadores próxima de zero, seria indicada uma frota de 8 rebocadores. Porém, uma frota deste tamanho possivelmente acompanharia um aumento significativo nos custos e poderia até mesmo implicar em uma perda de competitividade do porto. Para analisar a viabilidade econômica da frota de 8 rebocadores, seria necessária a avaliação dos custos relacionados a ela, considerando o contexto econômico da indústria de óleo e gás e as taxas de frete dos rebocadores. Também precisaria ser feito um estudo profundo do tempo de espera por berços, práticos etc. para garantir que não fosse dimensionada uma frota que ficasse ociosa devido a esses outros fatores.

Assim, é possível afirmar que a frota indicada atende tanto aos critérios técnicos, quanto aos logísticos, se mostrando a opção que combina o menor custo possível, com um tempo de espera baixo em relação ao padrão dos portos brasileiros.

9 Referências

[1] HENSEN, H., 1997, “Tug Use in Port – A Practical Guide”, The Nautical Institute, Londres, Inglaterra, 1997.

[2] ARENA SIMULATION SOFTWARE. Academic. Disponível em: < https://www.arenasimulation.com/academic/students>. Acessado em: 02 jul. 2016.

[3] CINTRANAVAL. Offshore References. Disponível em: <http://www.cintranaval-

defcar.com/ShipDesign/CNDReferences/tabid/342/language/en-US/Default.aspx?VistaSareinCatalogo=Proyecto&Proyecto=46>. Acessado em: 11 jun. 2016.

(58)

46

[4] ANTAQ. Desempenho Portuário. Disponível em: < http://www.antaq.gov.br/Portal/default.asp?#>. Acessado em: 11 ago. 2016.

[5] MARITIME CONNECTOR. VLCC. Disponível em: <http://maritime-connector.com/wiki/vlcc/>. Acessado em: 10 jun. 2016.

[6] WISE GEEK. What do tugboats actually do. Disponível em: <http://www.wisegeek.com/what-do-tugboats-actually-do.htm>. Acessado em: 11 jun. 2016.

[7] NETO, Joaquim Maia. Transportes e Sustentabilidade: Opinião Sustentável, 2011. Disponível em: <http://www.opiniaosustentavel.com.br/2011_08_01_archive.html>. Acessado em: 16 jun. 2016.

[8] PARAHYBANO. Edison Chouest Amplia Area no Porto do Açu e Unidade Passa

a ser Maior Base de Apoio Offshore do Mundo. Disponível em: < http://www.parahybano.com.br/site/edison-chouest-amplia-area-no-porto-do-acu-e-unidade-passa-a-ser-a-maior-base-de-apoio-offshore-do-mundo/>. Acessado em: 12 jun. 2016.

[9] PRUMO LOGÍSTICA. Mapa de Acesso Logístico. Disponível em: <http://www.prumologistica.com.br/pt/superporto-do-acu/Paginas/mapa-de-acesso-logistico.aspx>. Acessado em: 10 jun. 2016.

[10] PRUMO LOGÍSTICA. Operação Portuária. Disponível em: <http://www.prumologistica.com.br/pt/Paginas/Operacao-Portuaria.aspx>. Acessado em: 15 jun. 2016.

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[11] VOITH. Voith Water Tractor. Disponível em: <http://www.voith.com/br/products-services/power-transmission/applications/voith-water-tractor-14322.html>. Acessado em: 11 jun. 2016.

[12] TRANSPETRO. Frota Transpetro. Disponível em: <http://www.transpetro.com.br/pt_br/areas-de-negocios/transporte-maritimo/frota-transpetro.html>. Acessado em: 20 jun. 2016.

[13] SOUZA, Daniel Oliveira. O CANAL DO PANAMÁ E OS NAVIOS TIPO

“PANAMAX”: O presente e o futuro: Ponto a Porto, 2009. Disponível em:

<http://pontoaporto.blogspot.com.br/2009/01/o-canal-do-panam-e-os-navios-tipo.html>. Acessado em: 18 jun. 2016.

[14] WIKIMEDIA. Berge Athene. Disponível em:

<https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Berge_Athene.jpg>. Acessado em: 20 jun. 2016.

[15] WIKIPEDIA. Capesize. Disponível em:

<https://pt.wikipedia.org/wiki/Capesize>. Acessado em: 10 jun. 2016.

[16] WIKIPEDIA. Suezmax. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Suezmax>. Acessado em: 10 jun. 2016.

[17] MOTORSHIP. Voith Propulsion for Egyptian Tugs. Disponível em: <http://www.motorship.com/news101/industry-news/voith-propulsion-for-egyptian-tugs>. Acessado em: 11 jun. 2016.