FACULDADE CAPIXABA DA SERRA - SERRAVIX
ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
MECÂNICA GERAL
SISTEMA DE AMARRAÇÃO DE NAVIOS
FRED FERNANDES
Serra/ES2015
VINICIUS JULIÃO DA SILVALUCIANO RODRIGUES
FRANKLIN OSS VARELAEDUARDO DA SILVA
ESTÁTICA – SISTEMA DE AMARRAÇÃO DE NAVIOS
Trabalho apresentado ao Professor
Fred Fernandes da disciplina de
Mecânica Geral da turma 3ºECA,
turno noturno do curso de
Engenharia de Controle e
Automação.
FACULDADE CAPIXABA DA SERRA - SERRAVIX
SERRA 2015
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO........................................................................1
2.DESCRIÇÃO DO SISTEMA...................................................2
3.OBJETIVOS...........................................................................6
4.DIAGRAMA UNIFILAR..........................................................7
5.MALHA DE CONTROLE DO SISTEMA...............................11
6.COMPONENTES PRINCIPAIS E SUAS FUNÇÕES......16
7.DIAGRAMA DE CORPO LIVRE E DETERMINAÇÃO DAS
FORÇAS EM CADA GARRA..................................................20
8.DESCRITIVO FUNCIONAL ENTRE A MALHA DE
CONTROLE E O FENÔMENO FÍSICO DE TENSIONAMENTO
DOS
CABOS....................................................................................22
Pági
na1
Pági
na1
1. INTRODUÇÃO
A crescente preocupação com a segurança nos portos tem levado os
operadores portuários a automatizar as operações de atracação. A instalação de
ganchos de desengate rápido é muito comum nos portos de todo mundo.
Os ganchos, combinados com um sistema eletrônico de monitoramento das
tensões nos cabos, possibilitam a antecipação de problemas durante a
atracação, evitando acidentes e danos ao porto ou à embarcação.
Pági
na2
Pági
na2
2. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
Os dispositivos de amarração instalados no cais devem ser compatíveis com os
instalados no navio, estar posicionados em locais convenientes e possibilitar a
amarração dos navios, que se prevê virem a utilizar o cais, em condições de
segurança. Estes dispositivos devem também ser instalados em número
suficiente e com um espaçamento entre si adequado. A facilidade com que
permitem o manuseamento dos cabos de amarração do navio é um requisito
adicional.
Os dispositivos mais correntes são os cabeços de amarração, os ganchos de
amarração (incluindo os de desengate rápido), os cabrestantes e as castanhas
de roletes. No entanto, alguns terminais portuários estão também equipados
com guinchos de amarração de capacidade superior aos que habitualmente se
encontram instalados a bordo dos navios, Bruun, 1988. Estes dispositivos
podem ser utilizados com o objetivo de permitir a aplicação de forças de pré-
tensão nos cabos de amarração mais elevadas, ou para auxiliar o
manuseamento desses cabos, em substituição dos cabrestantes.
Os cabeços de amarração (bollards) são peças metálicas verticais, com a base
cravada solidamente ao cais, utilizadas para prender os cabos de amarração
lançados a partir do navio, Figura 2.41. Este tipo de dispositivo não é, contudo,
apropriado para a amarração de navios de grande porte, Schellin e Ostergaard,
1995. Com efeito, quando se utilizam cabeços de amarração, os cabos do navio
podem apenas ser libertados quando se encontram frouxos e por levantamento
manual. Estas condições de funcionamento são muito limitativas, especialmente
em caso de emergência. Nos terminais destinados a navios de grande porte
devem, portanto, ser instalados ganchos de amarração de desengate rápido de
controle remoto, para permitir a libertação rápida e segura dos cabos de
amarração.
Pági
na3
Pági
na3Dispositivos de amarração instalados no cais: cabeço de amarração (esquerda,
superior), gancho de amarração duplo (direita, superior), cabrestante (Harbour &
Marine Engineering18 - esquerda, inferior), e gancho de desengate rápido de
controlo remoto com cabrestante integrado (Harbour & Marine Engineering -
direita, inferior).
Os cabrestantes (capstan) são unidades destinadas a facilitar o manuseamento
dos cabos de amarração do navio. Contrariamente aos guinchos de amarração,
estas unidades possuem um eixo de rotação vertical e são usadas para a
alagem dos cabos de amarração para terra, habitualmente com recurso a um
Pági
na4
Pági
na4
cabo mensageiro. Os cabrestantes devem ser instalados num local próximo do
ponto de amarração,
ou estar integrados no próprio dispositivo de amarração (e.g. gancho de
desengate rápido), numa posição que permita que o “olho” do cabo de
amarração deslize, facilmente, para o gancho ou cabeço de amarração, Figura
2.41. Estes dispositivos não permitem o armazenamento do cabo de amarração.
Em alternativa aos cabrestantes, alguns operadores preferem a utilização de
guinchos de amarração de eixo horizontal, com a mesma capacidade de tração.
As castanhas de roletes destinam-se a auxiliar o manuseamento dos cabos de
amarração do navio, sendo para o efeito instalado em locais próximos dos
cabrestantes.
Os ganchos de amarração de desengate rápido (quick release mooring hooks)
são recomendados para a amarração de navios de grande porte (Schellin e
Ostergaard, 1995; OCIMF, 2007), sendo utilizados em todo o mundo nos
principais terminais para navios do tipo petroleiro e de transporte de gás, Wilson
e Toth, 2004. Comparativamente aos tradicionais cabeços de amarração, este
tipo de dispositivos torna possível realizar as operações de amarração e de
libertação do navio de uma forma mais fácil, rápida e segura, sem necessidade
de reduzir as forças aplicadas nos cabos de amarração. Estas características
são especialmente importantes em situações de emergência.
A configuração típica destes dispositivos de amarração consiste na instalação
de ganchos de desengate rápido múltiplos (e.g. duplos, triplos e quádruplos)
numa base comum. Cada um desses ganchos deve estar dimensionado para
uma força de trabalho, em condições de segurança, superior à força mínima de
rotura do cabo mais resistente que se prevê vir a ser utilizado na amarração dos
navios à estrutura de acostagem em estudo. Estes dispositivos devem ainda ser
constituídos por um número de ganchos adequado, que permita que apenas um
cabo seja amarrado em cada um dos ganchos disponíveis. Além disso, todos os
ganchos de amarração devem poder ser accionados (desengatados)
independentemente e possibilitar a libertação dos cabos, quer quando estes têm
aplicadas forças muito elevadas (próximas da sua força mínima de rotura), quer
quando estão frouxos, Schellin e Ostergaard, 1995.
Pági
na5
Pági
na5
O mecanismo de desengate rápido pode ser concebido para permitir um
acionamento manual no local (sistema standard), ou remoto. O sistema de
desengate pode ser mecânico, eléctrico, pneumático ou hidráulico, permitindo a
libertação do cabo de amarração do respectivo gancho de forma controlada e
segura. A possibilidade de controlar remotamente o dispositivo é uma
característica determinante em situações de emergência, uma vez que permite
salvaguardar a segurança do pessoal afecto à operação de libertação do navio,
ao mesmo tempo que aumenta a eficiência da operação, reduzindo ao mínimo o
número de pessoas necessárias à sua realização (podem ser necessárias duas
pessoas na vizinhança do dispositivo para a eventualidade de os cabos de
amarração ficarem emaranhados e para acautelar uma possível falha local de
energia).
Pági
na6
Pági
na6
3. OBJETIVOS
O sistema de Gancho de Desengate Rápido permite que os cabos de
amarração sejam rapidamente e facilmente liberados, mesmo sob condição de
plena carga. Os ganchos combinados com um sistema eletrônico de
monitoramento das tensões nos cabos possibilitam a antecipação de
problemas durante a atracação, evitando acidentes e danos ao porto ou à
embarcação.
Pági
na7
Pági
na7
4. DIAGRAMA UNIFILAR
Pági
na8
Pági
na8
Pági
na9
Pági
na9
Pági
na10
Pági
na10
Pági
na11
Pági
na11
5. MALHA DE CONTROLE DO SISTEMA
Figura 1 : Malha de controle elétrico-pneumático
Pági
na12
Pági
na12
Figura 2: Malha de controle do gancho de desengate
Pági
na13
Pági
na13
Figura 3: Sistema típico de controle do gancho
Pági
na14
Pági
na14
Figura 4: Sistema Hidráulico de Controle
Pági
na15
Pági
na15
Figura 5: Sistema de monitoramento
Pági
na16
Pági
na16
6. COMPONENTES PRINCIPAIS E SUAS FUNÇÕES
Guincho de Arraste
O guincho de arraste é especialmente desenvolvido para os serviços de
suporte de navios “offshore”, como AHTS( Fornecimento de arrastes para
manuseio da âncora), fornecimento aparato de multi-funções e funcionamento
de balsas.
Pági
na17
Pági
na17
Um pequeno guincho de arraste é frequentemente desenvolvido para auxiliar
a tripulação a operar na rebocagem de materiais ou barcos pesados, como por
exemplo, corrente de contenção, placa de reboque, e amplos cabos de reboque
usados em manuseio de âncora ou de navio.
Este guincho de arraste elétrico é normalmente equipado atrás da
superestrutura de carga do deck de embarcações offshore.
O guincho de arraste é amplamente usado guincho de manuseio de deck
guinchos de manuseio de tubos ou até mesmo arraste de itens por percurso.
Pági
na18
Pági
na18
Freio Hidráulico:
O freio hidráulico tem por responsabilidade frear as amarras podendo alivia-
la e prendera-las promovendo assim um controle de segurança.
Motoredutor
Motoredutores são sistemas completos de força motriz que consistem em
um motor elétrico e uma engrenagem de redução integrados em um único
pacote de fácil montagem e configuração.
Isso reduz significativamente a complexidade e custo no desenvolvimento
e construção de ferramentas poderosas, máquinas e aparelhos telefônicos que
requerem alto torque em velocidades de eixo ou RPM relativamente baixas.
Os motoredutores permitem o uso de motores com poucos cavalos de
potência, que são mais econômicos, ao mesmo tempo em que proporcionam
uma grande força motriz em baixas velocidades, como as que são necessárias
em elevadores, guindastes, camas de hospital, macaco para carros e robôs.
Pági
na19
Pági
na19
Eles podem ser grandes o suficiente para levantar construções ou
pequenos o suficiente para fazer um pequeno relógio funcionar.
Pági
na20
Pági
na20
7.DIAGRAMA DE CORPO LIVRE E DETERMINAÇÃO DAS
FORÇAS EM CADA GARRA, ADOTANDO-SE UMA CASO
PRÁTICO DE ATRACAÇÃO
Em uma embarcação com dois pontos de amarração, um na polpa e dois
na proa, as forças de atracação distribuem-se nas amarras do navio, a partir de
análises da estática sempre com valores menores que o limite de carga das
amarras. Estipulando o valor de controle do tencionamento via set point, onde
cada amarra recebe um tencionamento especifico, devido à decomposição
vetorial em um plano tridimensional. E tomando como exemplo em referência
estática uma embarcação cuja proa e a polpa têm 10m de altura da água,
aplicando se ao eixo z, tridimensional e os pontos AB (Proa) e CD (Polpa)
distintos de saída das amarras do navio com as respectivas distâncias da
margem do cais 12m, 8m, 12m e 8m, locados no eixo Y e estipulando paralelas
a margem do cais e o ponto de partida de cada amarra ao ponto fixo no cais
distanciados em uma paralela por 20m, 25m, 20m, e 20m, aplicadas no eixo X,
podemos relacionar a decomposição vetorial com as relações trigonométricas.
Pági
na21
Pági
na21
Após extrair essas informações o controlador monitora a o tencionamento
que oscila constante mente devido a correnteza, ondulações, carga e descarga
do navio que tendem a tirar seu casco da posição alterando o tencionamento
das amarras. A modulação do controle fica sempre restrita a um percentual do
set point estipulado onde movimenta o motor para apertar ou folgar dentro dos
limites de controle, atuando somente na razão estipulada. A ilustração a seguir
auxilia a elaboração de valores reais sendo necessário o valor de tencionamento
de uma amarra específica para então aplicar uma decomposição e controle
proporcional.
COLAR UM DESENHO AQUI
Pági
na22
Pági
na22
8. DESCRITIVO FUNCIONAL ENTRE A MALHA DE
CONTROLE E O FENOMENO FISICO DE
TENSIONAMENTO DOS CABOS
Top Related