MARINHA DO BRASIL DIRETORIA DE PORTOS E COSTAS ENSINO PROFISSIONAL MARÍTIMO
TÉCNICA DE TRANSPORTE MARÍTIMO II (TTM-2)
1ª edição Belém-PA 2011
© 2011 direitos reservados à Diretoria de Portos e Costas
Autor:
Arlindo Nazareth Carvalho Santos
Revisão Pedagógica:
Erika Ferreira Pinheiro Guimarães Suzana
Revisão Gramatical:
Esmaelino Neves de Farias
Designer Gráfico:
Fernando David de Oliveira
Coordenação Geral:
CF Maurício Cezar Josino de Castro e Souza
____________ exemplares
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Depósito legal na Biblioteca Nacional conforme Decreto no 1825, de 20 de dezembro de 1907 IMPRESSO NO BRASIL / PRINTED IN BRAZIL
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SUMÁRIO 1 NAVIOS-TANQUES .....................................................................................................5 1.1 Tipos de navios-tanques................................................................................................................5 1.2 Termos usados nos navios-tanques..........................................................................................8 1.3 Itens de segurança considerados na interface navio x terminal......................................11 1.4 Principais operações de um navio-tanque............................................................................. 14 1.5 Certificados utilizados nos navios-tanques ........................................................................... 15 1.6 Tipos de códigos utilizados nos navios-tanques ................................................................. 17 1.7 Instrumentos utilizados na medição da atmosfera de um compartimento de um navio-tanque.............................................................................................................18 1.8 Itens que devem ser cumpridos por ocasião da entrada num ambiente confinado..25 1.9 Peso da carga com aplicação das tabelas de correção, considerando banda, compasso, volume, densidade e temperatura..........................................................29 2 NAVIOS-PETROLEIROS ...........................................................................................40 2.1 Tipos de navios-petroleiros.........................................................................................................40 2.2 Tipos de tanques SBT e CBT de lastro de um navio-petroleiro.......................................40 2.3 Tipos de carga transportados num navio-petroleiro............................................................41 2.4 Estágios de limpeza dos tanques de carga que devem ser cumpridos após a descarga de um produto escuro ou claro...............................................................................44 2.5 Operação COW de limpeza num navio-petroleiro...............................................................50 2.6 Operação LOAD ON TOP – LOT .............................................................................................52 2.7 Tipos de operações de carga e lastro num navio-petroleiro.............................................54 2.8 Plano de carga de um petroleiro...............................................................................................55 3 NAVIOS QUÍMICOS...................................................................................................59 3.1
Tipos
de
navios
transportadores
de
produtos
químicos....................................................5959 3.2 Tipos de tanques e seus revestimentos..................................................................................62 3.3
Certificados
de
conformidade
e
inibição.................................................................................666 3.4 Polimerização de um produto químico e das substâncias inibidoras.............................67 3
3.5
Plano
de
carga
de
um
navio
transportador
de
produto
químico......................................688 4. NAVIOS TRANSPORTADORES DE GÁS..............................................................766 4.1
Tipos
de
navios
transportadores
de
gás
liquefeito..............................................................766 4.2
Tipos
de
tanques
e
seus
revestimentos..................................................................................833 4.3 Estágios de limpeza dos tanques de carga...........................................................................89 4.4
Vapor
e
gás...............................................................................................................933 4.5
Processos
de
liquefação
e
a
planta
de
liquefação...............................................................944 4.6
Quantidade
de
carga
a
ser
transportada
e
nível
máximo
de
carga................................955 4.7 Plano de carga de um navio transportador de gás..............................................................99
REFERÊNCIAS.........................................................................................................1033
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1 NAVIOS-TANQUES 1.1 Tipos de navios-tanques Navios-tanques são navios destinados a transportar carga líquida a granel, a qual pode ser petróleo bruto e seus derivados, além de produtos químicos, óleos vegetais e animais, vinho, sucos, produtos de gás liquefeito de petróleo e gás natural liquefeito.
Estes navios podem ser classificados: - de acordo com o tipo de carga a transportar: a) de óleo cru: em geral é um navio de grande porte, tipo VLCC (Very Large Crude Carrier), destinado ao transporte de óleo cru, em grandes lotes, dos terminais de produção até os portos onde estão localizadas as grandes refinarias. Os VLCCs são, de acordo com Tanker Handbook navios de 160.000 a 320.000 toneladas de porte bruto já os ULCCs (Ultra Large Crude Carrier) são navios de mais de 320.000 toneladas de porte bruto. b) de produtos claros ou limpos: são navios menores, dedicados ao transporte de produtos destilados como, por exemplo: gasolina, querosene, óleo diesel; ou seja, cargas que contêm poucos resíduos, daí a expressão “claros ou limpos”. Estes navios comumente são construídos com a devida aprovação para o transporte simultâneo de diferentes cargas. c) de produtos escuros ou sujos: são navios similares, em tamanho, aos de produtos claros e se destinam ao transporte de óleos combustíveis pesados e outros produtos residuais. Os navios transportadores de produtos claros e escuros podem alternar seu tipo de carga, e até mesmo transportá-los simultaneamente, desde que sejam adotados procedimentos corretos de limpeza dos tanques. É importante ter em mente que segundo a Convenção MARPOL, navio- tanque designado no Certificado IOPP (International Oil Pollution Prevention Certificate) como transportador de produtos claros ou escuros, é proibido de transportar óleos crus. Assim como, o navio transportador de óleo cru, somente poderá transportar produtos claros ou escuros, se em seu IOPP estiver claramente identificado como transportador destes produtos. 5
d) dedicados: são aqueles empregados apenas para o transporte de um determinado tipo de produto, como por exemplo, o betume (substância natural escura, pegajosa e inflamável, constituída por hidrocarbonetos naturais, muito usado como fixador de vidraças ou tapar junção entre as pedras). Outro bom exemplo é a de navio empregado exclusivamente para alívio ou estocagem nos poços petrolíferos das plataformas continentais. especiais ou especializados: nesta categoria estão incluídos os navios químicos e os transportadores de gases químicos ou de origem petrolífera. - de acordo com a tonelada de porte bruto (TPB) CLASSIFICAÇÃO DO NAUTICAL & TANKER HANDBOOK ULCC
mais de 320.000 TPB
VLCC
160.000 a 320.000 TPB
2.000.000 barris
SUEZMAX
140.000 TPB
1.000.000 barris
AFRAMAX
80.000 a 100.000 TPB
PANAMAX
60.000 a 70.000 TPB
PRODUCT
45.000 TPB
PARCEL
20.000 a 45.000 TPB
50.000 m3
Os navios-produtos, também conhecidos por Large Range 1 (LR1), são transportadores de produtos claros, com capacidade de menos que 50.000 TPB e podem possuir tanques revestidos por tintas epoxy e sistema de carga que permitem o carregamento de até doze produtos diferentes. Os navios produtos Large Range 2 (LR2), com mais de 100.000 TPB, são normalmente utilizados para transportar óleo cru, podendo alternar para produtos escuros desde que equipados com adequado sistema de limpeza de tanques. Os VLCCs e os ULCCs têm suas atividades Iigadas diretamente ao transporte de enormes quantidades de óleo cru; os demais grupos, por serem menores e com menor calado, têm maior flexibilidade em seus empregos. 6
Os VLCCs estão divididos em dois tipos: a) navios tranportadores de óleo cru: são navios petroleiros convencionais de grande porte, exclusivamente para o transporte de óleo cru em tanques centrais e laterais; b) navios combinados: são navios-tanques projetados para transportar óleo cru ou carga sólida. Os dois tipos principais são os “Ore/Bulk/Oil (OBO)” e os “Ore/Oil (O/O)”. Os “Ore/Bulk/Oil” possuem porões que se estendem de um bordo a outro, ocupando toda a boca do navio, nos quais podem ser transportados tanto óleos quanto minérios a granel e também são classificados para transportar outros tipos de carga seca, tais como grãos e carvão. Possuem tanques elevados inclinados que o tornam autorrechegáveis (top side tanks), tanques inferiores em forma de rampa que os tornam autoestiváveis e ambos projetados exclusivamente para lastro. São equipados com bombas e podem ser identificados pelas redes de carga para petróleo, e pelos aparelhos de força para posicionamento dos mangotes. Os Ore/Oil são projetados e equipados para o transporte em seu máximo deadweight, quando aplicado no comércio como um navio-tanque e também quando carregando minério de alta concentração. Os minérios são carregados somente nos porões centrais e o petróleo pode ser carregado tanto nos porões centrais como nos tanques laterais. Os porões são construídos sempre sobre duplos fundos e possuem escotilhas inteiras, as quais possibilitam o carregamento e a descarga de minério quando retirados por meio de caçambas (grabs). Além disso, os graneleiros podem ser diferenciados dos petroleiros por possuírem, os primeiros, altas escotilhas.
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Figura 1 – Porão de navio OBO – autorrechegáveis e autoestiváveis.
1.2 Termos usados nos navios-tanques Acolchoamento. Introdução e manutenção do tanque de carga e sistema de redes associadas com gás inerte, outro gás, vapor ou líquido, o qual separa a carga do ar atmosférico. Área de carga. Aquela parte do navio que contém o sistema de armazenamento da carga, casa de bombas de carga e de compressores. Área de risco. Área em terra que, para fins de instalação e uso de equipamentos elétricos, é considerada perigosa. Área perigosa. Área num petroleiro que, para os fins de instalação e uso de um equipamento elétrico, é considerada perigosa. Aterramento. A bordo de um navio, a ligação é feita à estrutura metálica principal do navio, que está com o mesmo potencial da terra devido à condutividade do mar. BLS (Bow Loading System). Sistema de carregamento pela proa. BTW (Butterworth). Um dos fabricantes das máquinas de jatos rotativos. BOIL-OFF. Vapor produzido acima da superfície da carga líquida devido à evaporação causada por ingresso de calor, ou então o vapor produzido acima da superfície de um líquido em ebulição. Carga inibida. Carga que contém inibidor. Catalizador. Substância que inicia ou varia a velocidade de uma reação sem que seja quimicamente alterada. 8
CCC. Centro de controle de carga. COW (Crude Oil Washing). Limpeza de tanques com a própria carga. Desgaseificação. Introdução de ar fresco em um tanque, compartimento ou recipiente para remover gás tóxico, inflamável ou inerte, ao nível exigido para um determinado propósito específico. Detentor de chamas (tela corta-chamas). Dispositivo usado nas redes de suspiros a fim de impedir a passagem das chamas para dentro de espaços fechados. Explosímetro. Instrumento para medir o percentual de mistura explosiva, dando o resultado sob a forma de percentual do limite inferior de inflamabilidade. FISPQ. Folha de Informação de Segurança de Produtos Químicos. GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). Consiste principalmente de butano e propano, que podem ser embarcados separadamente ou como mistura de ambos. GNL (Gás Natural Liquefeito). Gás cujo principal constituinte é o metano. ISGOTT (International Safety Guide for Oil Tankers & Terminals). Guia Internacional de Segurança para Petroleiros e Terminais. IPVS (Imediatamente Perigosa para Vida ou Saúde). É quando a atmosfera num compartimento não puder ser aferida ou se não houver certeza de que é segura, deve ser considerada IPVS e um equipamento de respiração autônoma deve ser utilizado. Limite de tolerância (TLV). É a concentração média ponderada em tempo de uma determinada substância à qual trabalhadores em geral podem ficar expostos, repetidamente, dia após dia, numa jornada normal de trabalho de oito horas ou 40 horas semanais, sem sofrer consequências prejudiciais à saúde. LOT (Load on Top). Sistema convencional de conservar a bordo os resíduos da descarga, de lastro, da limpeza dos tanques, e carregar sobre esses remanescentes. Lastro limpo. Significa o lastro de um tanque que, desde que transportou óleo pela última vez, foi submetido a tal limpeza que, se esse lastro fosse descarregado de um navio que estivesse parado em águas limpas e tranquilas, em dia claro, não deixaria traços visíveis de óleo na superfície da água ou no litoral adjacente nem produziria borra ou emulsão sob a superfície da água ou sobre o litoral adjacente. Se o lastro for descarregado por meio de um sistema de controle e monitoragem de descarga de óleo aprovado pela Administração, a indicação, baseada em tal sistema,
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de que o conteúdo de óleo do efluente não excede 15 partes por milhão (ppm) constituirá prova de que o lastro está limpo, não obstante a presença de traços visíveis. Lastro segregado. Significa a água de lastro introduzida num tanque a qual é completamente separada da carga de óleo e do sistema de óleo combustível e permanentemente destinado ao transporte de lastro ou de lastro e cargas outras que não sejam óleo ou substâncias nocivas como definidas nos Anexos da Convenção MARPOL. Manifold. Conjunto de tubulações para recebimento de carga dos terminais e distribuição nos tanques do navio. Também é por onde a carga dos tanques é bombeada para os terminais nas operações de descarregamento. MARVS. Significa o ajustamento máximo permissível para as válvulas de alívio de um tanque de carga. Mistura oleosa. Significa uma mistura com qualquer conteúdo de óleo. MSDS (Material Safety Data Sheet). Ficha de informação de segurança do produto. Óleo. Qualquer forma de petróleo incluindo óleo cru, borra, óleo combustível, resíduo de óleo e produtos refinados. Óleo combustível. Qualquer óleo usado como combustível relativo às máquinas de propulsão e auxiliares de um navio. ODME (Oil Discharge Monitoring Equipment). Equipamento de monitoração da descarga de mistura oleosa, ou simplesmente monitor de lastro. Petroleiro. Navio construído ou adaptado principalmente para transportar óleo a granel nos compartimentos de carga e inclui transportador combinado, e qualquer navio tanque de produtos químicos, como definido no anexo II da presente Convenção, quando estiver transportando uma carga, ou parte da carga, de óleo a granel. Planta de gás inerte. Equipamento instalado especialmente para produzir, resfriar, purificar, pressurizar, monitorar e controlar o fornecimento de gás inerte para o sistema dos tanques de carga. PVS. Pressão de vapor saturado é a pressão absoluta exercida quando o líquido está em equilíbrio com o seu próprio vapor, em uma determinada temperatura. SGI (Sistema de Gás Inerte). Planta de gás inerte é um sistema de distribuição de gás inerte, juntamente com os dispositivos para evitar fluxo regressivo dos gases da 10
carga para os compartimentos de máquinas, de forma a manter o ar do compartimento de carga com menos de 8% de oxigênio. SMPEP (Ship Marine Pollution Emergency Plan). Plano de emergência do navio para combate à poluição por óleo. SOPEP (Ship Oil Pollution Emergency Plan). Plano de emergência do navio para combate a poluição por óleo. STS (Ship to Ship Transfer). Transferência de navio para navio. Transportador combinado. Significa um navio projetado para transportar óleo ou cargas sólidas a granel. Tanque.
Significa
um
compartimento
fechado,
formado
pela
estrutura
permanente de um navio e que é projetado para o transporte de líquido a granel. Tanque lateral. Significa qualquer tanque adjacente às chapas do costado. Tanque central. Significa qualquer tanque entre anteparas longitudinais. Tanque de resíduo. Significa um tanque designado especificamente para coletar as drenagens de tanques, lavagens dos tanques e outras misturas oleosas. Tanque
de
lastro
segregado
(SBT).
São
definidos
como
tanques
completamente separados dos sistemas de óleo de carga e de óleo combustível, e que são permanentemente designado para o transporte de lastro. Eles são servidos por bombas e tubulações próprias. Tanques de lastro limpo (CBT). São definidos como tanques de carga dedicados ao transporte de lastro e não necessitam de bombas e tubulações separadas para o manuseio do mesmo. TOP (Topping Off). Operação de completar o carregamento de um tanque até uma ulagem determinada. ULAGEM (Ullage). Distância vertical entre a superfície de um líquido e o teto (ou uma marca de referência) do tanque em que ele está contido. 1.3 Itens de segurança considerados na interface navio x terminal Antes do início de operações que envolvam o manuseio de carga, deverão ser trocadas informações entre o navio e o terminal, dentre as quais podemos destacar os itens de segurança fornecidos pelo ISGOTT: 1. distribuição da carga e lastro na chegada, se a carga inclui ou não petróleo ácido; 11
2. quantidade, densidade e temperatura de cada produto a ser manuseado; 3. características das cargas tais como: ponto de fulgor, pressão de vapor, toxidade e deve ser solicitada a MSDS (Material Safety Data Sheet – Ficha de Informação de Segurança do Produto) ao terminal; 4. tanques de bordo que serão carregados ou descarregados, bem como as sequências das operações; 5. tanques de terra que serão carregados ou descarregados, bem como as sequências das operações; 6. conexões, reduções, redes e mangotes que devem ser utilizados nas operações. Em caso de operações simultâneas de cargas, devem ser providenciadas as identificações apropriadas nas tomadas de carga do navio e do terminal. Requisitos para o alívio de gás dos tanques; 7. qualquer limitação ao movimento de mangotes e braços de carregamento. As faces dos flanges devem estar limpas, sem deformações e os apertos dos parafusos dos flanges devem ser feitos de maneira uniforme. No caso de conexão com mangotes, devem ser instalados todos os parafusos e porcas adequadamente; 8. vazão inicial para bombeamento de cada produto; 9. vazão máxima de bombeamento de cada produto; 10. tempo de “stand-by” para a parada normal das bombas; 11. pressão máxima para bombeamento de cada produto, medida no manifold; 12. precaução para evitar o acúmulo de eletricidade estática. Caso o terminal utilize cabo-terra, este deve ser conectado o mais longe possível do manifold. Antes de efetuar o aterramento, deve ser confirmado com o terminal se a chave do cabo-terra encontra-se desligada; 13. sistema de suspiros de tanques que serão utilizados, levando-se em consideração as características da carga, vazão e legislação vigente (aberto/fechado); 14. sequência e intervalo de tempo necessário às operações de lastro e deslastro; 15. tempo de bombeamento para cada produto, bem como tempo total previsto para a operação; 16. procedimento por ocasião de mudança de tanques; 12
17. recursos para evitar a contaminação da carga e/ou do lastro; 18. métodos de limpezas de linhas quando da mudança de carga (flushing, ar comprimido, etc.); 19. operações ou situações que possam interferir nas vazões de bombeamento; 20. necessidade de COW ou de outros tipos de limpeza de tanques; 21. deve-se testar manualmente a abertura das válvulas de vácuo-pressão e inspecionar as telas corta-chamas dos tanques de carga; 22. sistema de comunicação navio/terminal (normal e de emergência); 23. procedimento para parada de emergência; 24. procedimento para situações de emergência; 25. outras operações correlatas que estejam em andamento; 26. nome dos responsáveis pelas operações a bordo e no terminal; 27. o formulário deve ser assinado pelo representante do terminal e pelo Imediato, devendo ser anexado à documentação da carga. 1.3.1 Informações do navio ao terminal Antes de iniciar o manuseio da carga, o oficial responsável deve informar ao terminal o arranjo geral dos tanques de carga, de lastro e de combustível, e deve ter disponíveis as informações referentes à preparação para o carregamento e abastecimento de combustível a seguir: - detalhes sobre a última carga transportada, o método de limpeza dos tanques (se houve) e o estado dos tanques e das redes de carga; - se o navio tem cargas parciais a bordo, a distribuição por tipo, volume e tanques; - vazões máximas admissíveis para o carregamento e para a fase de tops; - pressão máxima admissível na conexão de carga navio/terminal durante o carregamento; - quantidades de cargas aceitáveis pelo navio dentro do nomeado pelo terminal; - distribuição proposta para carga nomeada e sequência de carregamento; - temperatura máxima admissível para a carga; - máxima pressão de vapor verdadeira (PVV) aceitável; - quantidade, qualidade e distribuição de slop tanks; - qualidade do gás inerte (se aplicável). 13
1.4 Principais operações de um navio-tanque Visando diminuir os riscos de incêndios e explosões a bordo de navios-tanques é fundamental que seja evitada a presença, simultânea, de fontes de ignição e atmosferas inflamáveis, em um mesmo local. Como nem sempre isto é possível, os esforços devem ser dirigidos de forma a excluir pelo menos uma delas. A presença de gases inflamáveis é normal na área dos tanques de carga, convés principal e casa de bombas, de forma que, por razões óbvias é imperativo à exclusão de todas as fontes de ignição possíveis. Nas acomodações, cozinha e compartimentos de máquinas, é inevitável a presença de fontes de ignição provenientes de equipamentos elétricos, caldeiras, etc. Neste caso, a principal preocupação deve ser a de evitar o ingresso ou a presença de gases inflamáveis nestes locais; o que poderá ser conseguido, mantendo-se as aberturas existentes nas superestruturas de um navio-tanque, por questões de segurança, fechadas. Os preparativos e procedimentos efetuados antes da chegada devem assegurar que a operação transcorra de maneira eficaz e segura. O Comandante deve ter à sua disposição informações exigidas pelo terminal. Devem ser consultados o Guide to Port Entry e cumprido o check-list SGF – PET – CL – 001 – Operação de Carga Antes da Chegada, registrando-se o seu cumprimento no Bandalho de Operações.
As operações previstas que devem ser planejadas antecipadamente e aprovadas pelo Comandante, e que devem ser também discutidas com todos os tripulantes, são as seguintes: a) carregamento; b) descarga; c) lastreamento e deslastreamento; d) limpeza dos tanques; e) cow (crude oil washing - limpeza com a própria carga); f) operações em tanques de resíduos (slop tanks); g) lot (load on top - carregamento sobre carga remanescente); h) desgaseificação; i) sistema de gás inerte; e j) purgação. 14
1.5 Certificados utilizados nos navios-tanques O transporte de petróleos, produtos químicos e gases liquefeitos são regulamentados,
internacionalmente,
observando-se
critérios
de
segurança
e
prevenção da poluição, com a finalidade de que não ocorram acidentes que possam acarretar lesão às pessoas, danos à propriedade, poluição ao meio ambiente e interrupções. Dentre as convenções adotadas pela Organização Marítima Internacional (IMO), as seguintes são de fundamental importância para o transporte marítimo: a) SOLAS 74/78 e Emendas (International Convention for the Safety of Life at Sea) (Convenção Internacional para Salvaguarda da Vida Humana no Mar); b) MARPOL 73/78 e Emendas (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships) (Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição por Navios); c) STCW
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e
Emendas
(Standards
of
Training
Certification
and
Watchkeeping) (Convenção Internacional sobre Normas de Treinamento de Marítimos, Expedição de Certificados e Serviço de Quarto).
O navio, ao receber o Certificado de Segurança de Construção, o Certificado de Segurança de Equipamento e o Certificado de Segurança Rádio, expedidos pela Sociedade Classificadora, fica de posse de um documento que atesta que ele foi projetado e construído obedecendo fielmente às determinações da SOLAS 74/78. A Convenção MARPOL 73/78 estabelece regras para a prevenção do meio ambiente dos mares e costas contra a poluição, através da eliminação completa da poluição internacional do ambiente marítimo por óleo ou outras substâncias nocivas e a minimização dos despejos acidentais ou não, de tais substâncias. Esta Convenção constitui-se de seis Anexos, tratando cada um de assunto específico, a saber: Anexo I – Regras para a prevenção da poluição por óleo; Anexo II – Regras para o controle da poluição por substâncias líquidas nocivas a granel;
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Anexo III – Regras para a prevenção da poluição por substâncias prejudiciais transportadas por via marítima em embalagens, contêineres, tanques portáteis, caminhões-tanques e vagões cisternas; Anexo IV – Regras para a prevenção da poluição por esgotos sanitários dos navios; Anexo V – Regras para a prevenção da poluição por lixo dos navios; e Anexo VI – Regras para a prevenção da poluição do ar pelos navios. Os navios-tanques devem cumprir rigorosamente o que determina a MARPOL 73/78 em seus Anexos I, II, IV, V e VI. ANEXO I – Trata especificamente de regras antipoluição por óleo. Estabelece normas para a construção e equipamentos dos navios transportadores de petróleo e seus derivados; e procedimentos a serem adotados em operações que envolvam o manuseio de óleos de origem petrolífera. O Estado, normalmente por meio de Sociedades Classificadoras, fiscaliza o cumprimento das normas para construção e equipamentos, enquanto que os procedimentos são fiscalizados pelas autoridades portuárias do Estado. A bordo do navio, a responsabilidade pelo fiel cumprimento das regras estabelecidas no Anexo I, é do Comandante, inteiramente. IOPP (International Oil Pollution Prevention Certificate) ou (Certificado Internacional de Prevenção da Poluição por Óleo) é o atestado de que o navio obedece
fielmente
aos
requisitos
referentes
à
construção
e
equipamentos
estabelecidos na MARPOL 73/78 e suas Emendas. CLC 69 (International Convention on Civil Liability for Oil Pollution Damage, 1969) ou (Convenção Internacional sobre Responsabilidade Civil por Danos causados por Poluição por Óleo, 1969). Estabelecida em Bruxelas, criou um mecanismo de caráter internacional capaz de assegurar compensação adequada e acessível às vítimas de danos por poluição, resultantes de escapamento ou descarga de óleo proveniente de navios. Esta compensação ficou limitada em 2.000 francos por 16
toneladas brutas de arqueação do navio poluidor, não podendo o valor total ultrapassar o de 210 milhões de francos. 1.6 Tipos de códigos utilizados nos navios-tanques Os códigos adotados para o transporte seguro de petróleo, cargas químicas e gases liquefeitos por navios são: ISM CODE (International Safety Management Code) ou (Código Internacional de Gerenciamento de Segurança), que é parte integrante da Convenção Solas, compondo o Capítulo IX, determina que todos os navios de 500 GRT (toneladas brutas de arqueação) ou superior, devem cumprir o Código ISM. Navios para os quais o Código ISM não se aplica são encorajados a desenvolver um sistema de gerenciamento que forneça um padrão equivalente de operação segura. O código exige que os operadores de navios devem: proporcionar práticas seguras nas operações do navio e um ambiente de trabalho seguro; estabelecer salvaguardas contra todos os riscos identificados; aperfeiçoar continuamente o conhecimento do gerenciamento de segurança do pessoal em terra e a bordo dos navios, incluindo a preparação para emergências relacionadas à segurança e proteção ambiental. IBC CODE (International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Dangerous Chemicals in Bulk) ou (Manual Internacional para a Construção e Equipamento de Navios que Transportam Produtos Químicos Perigoso a Granel), adotado pelo Conselho de Segurança Marítima da Organização pela Resolução MSC 4(48). De acordo com os dispositivos do Capítulo VII da SOLAS 74, emendada em 1983, os navios-tanques químicos construídos em ou após 1 de julho de 1986, deverão atender aos requisitos do IBC Code, que significa serem construídos, equipados e usados para o transporte a granel de qualquer produto químico listado no capítulo 17 do mencionado manual. De acordo com a MARPOL 73/78 os navios-tanques químicos construídos antes de 1 de julho de 1986 deverão atender aos dispositivos do Manual de Construção e 17
Equipamento de Navios que Transportam Produtos Químicos Perigosos a Granel (Manual BCH) emitido em uma publicação separada. IGC CODE (International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gás in Bulk) ou (Manual Internacional para Construção e Equipamentos de Navios Transportadores de Gases Liquefeitos a Granel), como adotado pelo Comitê de Segurança Marítima da Organização, pela Resolução MSC 4(48). O navio-tanque transportador de produtos gasosos significa um navio construído ou adaptado e usado para o transporte a granel de qualquer gás liquefeito ou outro produto listado no Capítulo 19 deste manual. 1.7 Instrumentos utilizados na medição da atmosfera de um compartimento de um navio-tanque Várias entidades e sociedades técnicas têm testado a capacidade humana, verificando o comportamento da saúde em face de agressão de concentração de vapores, gases, névoas, fumos e poeiras de diversas substâncias. Tais estudos resultaram nos índices de concentração chamada de Concentrações Máximas Permissíveis (CMP). O Brasil possui legislação e dados técnicos publicados nesse sentido, a maior parte tomando por base os índices da “American Conference of Governamental Industrial Hygienists”. De qualquer forma, essas CMP são computadas levando-se em conta oito horas de trabalho para o homem exposto à atmosfera agressiva. Podendo-se aceitar trabalho em concentrações maiores desde que seja reduzido o tempo de exposição. Portanto, de posse da quantidade de gás ou vapor existente na mistura com o ar, podemos determinar a “possibilidade ou não do trabalho no local, o tipo de proteção individual a ser usado e as medidas para corrigir a atmosfera”. O limite de tolerância representa a máxima concentração de gases ou vapores a que uma pessoa pode continuamente estar exposta durante uma jornada de trabalho de oito horas, sem lhe causar danos. O índice comumente utilizado para a determinação do valor de toxidade dos produtos é o Valor Limite de Tolerância (Threshold Limite Value – TLV).
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O TLV é a concentração máxima em volume no ar que a grande maioria dos trabalhadores pode permanecer exposta continuamente, durante as oito horas de trabalho, repetidamente, durante a semana, sem que venha sofrer danos à saúde, desde que respeitadas as quarenta horas de trabalho semanal. Para efeito prático, é de 300 ppm a TLV de vapores e/ou gases de petróleo. O sulfeto de hidrogênio ou gás sulfídrico, presente em certos óleos crus, tem um TLV = 10 ppm. TABELAS DO EFEITO SOBRE O ORGANISMO HUMANO PROVOCADO POR CONCENTRAÇÕES DE VAPORES E/OU GASES DE DETERMINADAS SUBSTÂNCIAS TABELA DE CONCENTRAÇÕES PARA GASOLINA E PARA OS GASES DE PETRÓLEO ACIMA DO LIMITE DE TOLERÂNCIA EM VOLUME – TLV = 300 ppm CONCENTRAÇÃO CONCENTRAÇÃO
OBSERVAÇÃO
EM %
EM PPM
%LEL ou LIE
0,1
1.000
10%
0,2
2.000
20%
0,7
7.000
70%
Sintoma de embriaguez em 15 minutos.
2,0
20.000
200%
Paralisia e morte, muito rapidamente.
LEL – Lower Explosive Limite
Irritação dos olhos em uma hora. Irritação dos olhos, nariz e garganta, tonteira e desequilíbrio em uma hora.
LIE – Limite Inferior de Explosividade
O TLV e os efeitos da tabela acima não se aplicam para petróleo contendo gás sulfídrico e composto aromáticos, como por exemplo, o benzeno, para os quais devem ser observados os valores especificados na MSDS (Ficha de Informação de Segurança de cada Produto) e utilizados os equipamentos de medição apropriada, tais como o minidetector de H2S e os tubos Dragger. “Como forma de garantir que não será ultrapassado o Limite de Tolerância, o ingresso em espaços com presença de gases de hidrocarbonetos só deve ser efetuado após a medição com toxímetro, que indicar valor abaixo de 300 ppm ou medição com explosímetro que indicar valor abaixo de 1% do LEL ou LIE”.
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TABELA DE CONCENTRAÇÕES DE GASES DE PETRÓLEO ÁCIDO (OLÉO CRU CONTENDO APRECIÁVEL QUANTIDADE DE SULFETO DE HIDROGÊNIO TAMBÉM CONHECIDO POR GÁS SULFÍDRICO) – TLV = 10 ppm CONCENTRAÇÃO EM ppm
OBSERVAÇÃO Irritação dos olhos e do trato respiratório em uma
50 – 100
hora. Irritação
200 – 300
marcante
dos
olhos
e
do
trato
respiratório depois de uma hora. Tonteira, dor de cabeça, náuseas, etc., em 15
500 – 700
minutos; perda de consciência e possível morte após 30 a 60 minutos de exposição. Rápida perda de consciência, morte em alguns
700 – 900
minutos.
1.000 – 2.000
Colapso instantâneo e parada respiratória.
“NUNCA ESQUEÇA: AUSÊNCIA DE CHEIRO NÃO SIGNIFICA AUSÊNCIA DE GÁS”.
IMPORTANTE! EM CASO DE INGESTÃO DE GASOLINA, NUNCA TENTE INDUZIR A VÍTIMA AO VÔMITO. A GASOLINA LÍQUIDA NO ESTÔMAGO NÃO É TÃO DANOSA. ENTRETANTO, MILÍMETROS CÚBICOS DESSE PRODUTO NO PULMÃO PODEM FACILMENTE CAUSAR A MORTE. O TRATAMENTO INDICADO PARA QUEM INGERIU GASOLINA OU PETRÓLEO DE FORMA GERAL É MANTER A VÍTIMA EM REPOUSO E DAR-LHE BASTANTE SORVETE, COLHERADAS DE ÓLEO DE OLIVA OU QUALQUER OUTRO ÓLEO DE COZINHA PARA RETARDAR A ABSORÇÃO DOS VAPORES DO PRODUTO PELO ORGANISMO.
Os equipamentos de medição podem ser pessoais, portáteis ou fixos. A utilização dos equipamentos de medição de gases é a única maneira de se conhecer a composição da atmosfera do tanque. O equipamento Detector Multigás, compõe-se de
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indicadores portáteis de limite inferior de explosividade; gás combustível, oxigênio e gás sulfídrico.
Figura 2 – Detector Multigás (%LIE; CO ppm; %O2; H2S ppm). Fonte: Manual do Curso Especial de Familiarização em Navios-Tanques. DPC, 2007.
LPM Serviços Marítimos Ltda
CLC Anjos
Figura 3 – Minidetectores para oxigênio, gás combustível e gás sulfídrico. Fonte: Manual do Curso Especial de Familiarização em Navios-Tanques. DPC, 2007.
21
O explosímetro em geral calibrado para medir LIE entre 0% - 100%. Mistura pobre (LIE) apresenta poucas moléculas de gás/vapor inflamável diluída no oxigênio do ar (elas não explodem). Mistura rica (LSE) apresenta excesso de moléculas de gás/vapor diluída no oxigênio do ar (elas também não explodem).
Exemplos:
- etano: 3% a 12%; - etanol: 4% a 19%; - n butanol: 1,4% a 11,2%; - éter dietílico: 1,9% a 48%; e - petróleo: 1% a 10%.
Os percentuais de oxigênio no ambiente devem estar no mínimo com 21% para a completa segurança das pessoas. Abaixo de 16%, o fogo apaga; porém, a pólvora, a celulose com menos de 16% queima, assim como o carvão com 9% também queima. O aparelho que mede a presença de gases inflamáveis dentro de uma atmosfera inertizada é o TANKSCOPE – GAS INDICATOR. Navios-tanques exigem, para sua segurança, menos de 5% de oxigênio. O detetor de gás dragger (toxímetro) avalia a concentração de gases em ppm. Composto de dois elementos que formam o sistema completo: a bomba e os tubos Dragger. As ampolas são específicas para cada tipo de produto. Nos navios da Transpetro, o equipamento utilizado para a medição da concentração de gás sulfídrico (H2S) é o minidetector de H2S. O sulfeto de hidrogênio ou gás sulfídrico é mais pesado que o ar, incolor e com odor característico e desagradável do ovo podre, que rapidamente pode inibir o sentido do olfato; é altamente tóxico e corrosivo, podendo ser letal mesmo quando inalado em baixa concentração. É importante diferenciar a concentração de gás sulfídrico na atmosfera na fase de vapor, expressa em ppm por volume da concentração na fase líquida, que é a concentração de H2S dissolvido no óleo, expressa em mg de H2S/kg ou ppm por peso. Um óleo cru contendo 70 ppm por peso (ou 70mg/kg) pode produzir uma concentração de até 7.000 ppm (por volume) no fluxo de vapor proveniente de uma boca de ulagem. Sendo assim, a fase líquida adotada pela Transpetro é de 100 ppm por peso (ou 100 mg/kg).
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“Os efeitos do H2S no ser humano são geralmente reversíveis, desde que a pessoa seja rapidamente removida para uma atmosfera de ar puro. Porém, dependendo do tempo de exposição ao gás, podem ocorrer sequelas permanentes no cérebro da vítima.” “As águas associadas à produção de petróleo, também denominadas águas de formação, podem conter altos teores de H2S, requerendo, portanto, cuidados especiais no manuseio.” O respirador purificador de ar é utilizado para proteção das vias respiratórias contra gases emanados de produtos químicos. São máscaras com filtros substituíveis acoplados, capazes de filtrar os contaminantes respiratórios de determinada atmosfera onde exista oxigênio suficiente para as pessoas, em concentração superior a 18% ao nível do mar, e que funcionam durante a respiração normal do usuário. O tipo de filtro deve ser escolhido de acordo com a concentração IPVS (Imediatamente Perigosa para Vida ou Saúde). Para isso, existem filtros para um único tipo de gás ou para mais de um tipo de gás. Esses filtros são adequados somente para concentrações de gás relativamente baixas e, uma vez utilizados, não há meio seguro de se avaliar a capacidade restante do filtro. Exemplos: Máscara industrial com cartucho GMA
GMB
Vapores
Gases
GMC Vapores
Orgânicos Ácidos orgânicos e gases ácidos
GMD
GMK
GML
amônia Ácido
Cloro
GMP
GMV
Pesticida, Fluoreto
cianí-
gás lacri-
sulfuroso
drico
mogênio
(Vikame)
e gases ácidos
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Figura 4 – Máscara facial inteira com filtro, para mais de um tipo de gás tóxico. Fonte: Manual do Curso Especial de Familiarização em Navios-Tanques. DPC, 2007.
MÁSCARA AUTÔNOMA DE CIRCUITO ABERTO OU FECHADO – é uma máscara utilizada para a proteção das vias respiratórias em atmosferas com concentração IPVS e em ambientes confinados. A sua autonomia depende da capacidade do cilindro de ar. O indicador e o alarme são em geral os dispositivos que irão alertar quanto a diminuição do suprimento de ar.
Figura 5 – Equipamento autônomo de proteção respiratória. Fonte: Manual do Curso Especial de Familiarização em Navios-Tanques. DPC, 2007.
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RESPIRADOR DE FUGA – é utilizado para a proteção das vias respiratórias contra agentes químicos em condições de escape de atmosfera IPVS ou com concentração de oxigênio menor que 18% em volume. É um aparelho de respiração de curta duração, podem ser fornecidos nas acomodações para cada tripulante ou para inspeção de espaços confinados não contaminados e isentos de gás, como segurança contra uma eventual atmosfera impura. Estes conjuntos consistem em um pequeno cilindro de ar comprimido e um capuz de polietileno que pode ser rapidamente colocado sobre a cabeça. Sua duração está limitada há 15 minutos, com pouco esforço, e os conjuntos devem ser usados unicamente para fins de fuga.
Figura 6 – Respirador de fuga. Fonte: Manual do Curso Especial de Familiarização edm Navios-Tanques. DPC, 2007.
1.8 Itens que devem ser cumpridos por ocasião da entrada num ambiente confinado Durante o transporte e depois da descarga de petróleo volátil, deve-se sempre suspeitar da existência de gás de petróleo em compartimentos vazios, pelas seguintes razões: I. Riscos de gás de hidrocarboneto - pode ter vazado petróleo para dentro de compartimentos, como em praça de bombas, os coferdams, tanques de lastro permanentes e tanques adjacentes àqueles que tenham levado carga;
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- pode ter petróleo nas anteparas, amuradas e no fundo dos tanques que tenham sido descarregados e mesmo depois de limpos e ventilados; - borra e incrustações em um tanque que tenha sido considerado como desgaseificado podem desprender gás, se forem remexidos ou sujeitos a aumento da temperatura; - pode permanecer petróleo nas linhas de carga e lastro e nas bombas que são abertas para substituição de gaxetas, juntas, e outras. II. Deficiência de oxigênio Deve-se sempre suspeitar de falta de oxigênio em compartimentos que estiveram fechados por algum tempo, principalmente se contiveram água, se foram sujeitos a vapores ou umidades, se contiveram gás inerte ou se estiveram interligados com outros tanques inertizados. O ingresso nunca pode ser permitido sem equipamento de proteção respiratória, até que tais compartimentos tenham sido completamente ventilados e que a leitura do teste indique, em todo o compartimento, um nível de oxigênio de 21% em volume. III. Outros riscos Riscos de toxidez, por exemplo, benzeno e sulfeto de hidrogênio, para o que devem ser feitos testes e tomadas as precauções apropriadas. O risco de acidentes devido à iluminação inadequada, superfície escorregadia, abertura sem proteção não deve ser esquecido e precauções apropriadas devem ser tomadas. Em uma atmosfera livre de oxigênio, onde esteja presente o gás sulfídrico (H2S) ou, especificamente, quando a concentração de gás sulfídrico ou sulfeto de hidrogênio exceder à de oxigênio, os óxidos de ferro, comumente conhecidos como ferrugens, podem estar presentes.
Quando o sulfeto de ferro é exposto ao ar, ele se oxida, voltando à condição de óxido de ferro, com a formação de enxofre livre ou de gás dióxido de enxofre (SO2). Essa oxidação pode ser acompanhada por uma considerável geração de calor, de tal forma que algumas partículas podem tornar-se incandescentes. Essa oxidação exotérmica (que libera calor), acompanhada de incandescência, é denominada de
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oxidação pirofórica. O sulfeto de ferro pirofórico pode produzir calor suficiente para causar a ignição de misturas inflamáveis de hidrocarbonetos. Antes da introdução de plantas de gás inerte em navios, esse risco não era considerado, uma vez que a atmosfera dos tanques de carga de navios convencionais, sem sistema de gás inerte, possuia oxigênio suficiente para evitar a formação do sulfeto de ferro pirofórico. O emprego de sistema de gás inerte em navios petroleiros aumentou a possibilidade da formação de depósitos pirofóricos, porém, enquanto os tanques permanecerem inertizados, não haverá perigo de ignição causada por reação exotérmica pirofórica. O perigo reside em permitir o ingresso de ar em atmosferas inertizadas de forma não controlada. Dessa forma, é imperativo que os tanques sejam mantidos inertizados e, quando for necessária a sua desgaseificação, essa operação deve ser realizada de forma controlada, não admitindo a passagem da atmosfera do tanque pela faixa de mistura inflamável. IV. Entrada em espaço confinado Dentre os espaços confinados mais utilizados a bordo e de entradas mais frequentes, podemos citar: casa de bombas, tanques de carga, duplos-fundos, coferdames, etc. A seguir serão mostrados os cuidados e procedimentos para os principais espaços confinados.
Casa de bombas
No caso deste espaço, todo o empenho deve concentrar-se no sentido de evitar a presença de vapores de petróleo e de fontes de ignição e, para isto, as seguintes precauções devem ser tomadas: os porões devem ser mantidos limpos e secos; as redes e tubulações por onde passa o óleo devem ser inspecionadas frequentemente e quaisquer vazamentos por ventura existentes devem ser corrigidos o mais rapidamente possível; o sistema de ventilação e os dutos de exaustão de gases devem ser mantidos funcionando de forma a permitirem o escoamento total de gases existentes no fundo da casa de bombas;
27
os dispositivos de alagamento da casa de bombas com CO2 devem ser permanentemente revisados, a fim de não permitirem vazamentos para seu interior; todos os dispositivos de segurança relativos a este compartimento, como cabos e cintos de segurança, aparelhos de respiração e ressuscitação, equipamentos de combate a incêndio, devem ser mantidos em boas condições, prontos para uso e em local de fácil acesso; havendo necessidade de reparos em bombas, válvulas ou equipamentos, os seguintes procedimentos devem ser seguidos: a) checar a existência da presença de gás de hidrocarboneto e gás tóxico; b) obter a permissão para o trabalho dada pelo oficial responsável. Esta permissão deve ser limitada a um período nunca superior a doze horas; e c) o sistema de carga deve ser bem lavado com água e as superfícies devem ser limpas antes do início dos trabalhos, para eliminar ao máximo a presença de resíduos de óleo; havendo necessidade da entrada de qualquer pessoa, os seguintes procedimentos devem ser observados: a) obter permissão de entrada junto ao oficial de serviço, conforme determina o aviso afixado na entrada da casa de bombas; b) fazer a monitoração e controle de vapores inflamáveis ou tóxicos; c) a ventilação deve ser ligada bem antes da entrada e deve permanecer em funcionamento até que todas as fainas tenham sido realizadas e não mais permaneça ninguém em seu interior; d) cabo guia, cinto de segurança, equipamentos ressuscitadores e de proteção aprovados devem estar prontos para uso imediato, em local de fácil acesso; verificar a integridade do sistema de iluminação e, caso haja necessidade de iluminação adicional, usar equipamentos aprovados; nunca desligar a iluminação enquanto houver dúvida sobre sua integridade e somente fazê-lo com o compartimento bem ventilado e após a aferição da concentração de gás inflamável.
Tanques de carga
Nestes, os vapores inflamáveis da carga estarão sempre presentes; portanto, resta-nos evitar:
28
a presença de oxigênio, o que pode ser conseguido pela inertização dos tanques. Embora a inertização seja considerada como eliminador de riscos de incêndio, não podemos esquecer que uma atmosfera inertizada pode, com facilidade, tornar-se inflamável. Para que isso não ocorra; é necessário o monitoramento e controle periódico da mesma, e tomar cuidados para não permitir a entrada acidental de ar atmosférico nesse ambiente. A presença de fonte de ignição pode ser minimizada pelo uso correto de equipamentos, telas corta-chamas, materiais e ferramentas, de acordo com as exigências para o trabalho em ambiente inflamável. Trabalho a quente em tanques de carga A aprovação para o trabalho a quente deve ser precedida pelas seguintes averiguações: ausência de gás inflamável ou tóxico no ambiente (desgaseificação); concentração de oxigênio deve ser de 21% em volume (ventilação e exaustão); inexistência no local de trabalho de cascalhos ou outros materiais que, impregnados de óleo, sejam capazes de liberar gás inflamável ou tóxico quando aquecidos (retirada de resíduos); e inexistência, nas vizinhanças ou em compartimentos adjacentes, de qualquer material inflamável. 1.9 Peso da carga com aplicação das tabelas de correção, considerando banda, compasso, volume, densidade e temperatura. Em um navio petroleiro, uma das tarefas de maior importância é a determinação da quantidade de carga a bordo, pois as cargas devem ser entregues aos seus consignatários nas mesmas condições de qualidade e quantidades como foram entregues a bordo pelos embarcadores.
Normalmente, o processo empregado é aquele que, por meio de medição do nível do tanque, através da ulagem, e com auxílio das tabelas de calibragem do navio, serve para determinar-se o volume de carga em cada tanque. 29
Sabemos que as variações de temperatura afetam o comportamento de todas as substâncias. Os líquidos, quando aquecidos, expandem-se em grau maior ou menor. O aumento de temperatura não afeta o peso conhecido de um líquido, porém faz com que seu volume aumente. Inversamente, uma diminuição de temperatura fará com que o líquido ocupe um volume menor. A densidade, por ser o elo entre peso e volume, é calculada e tabelada para uma temperatura considerada padrão. Os densímetros usados a bordo são geralmente calibrados a 20oC / 4oC, isto é, são calibrados para indicar densidade relativa a 20oC / 4oC quando mergulhados em líquidos a 20oC. Em geral, para sólidos e líquidos, a substância tomada como padrão é a água pura a 60oF (15,56oC). No Brasil é usada também como padrão à água pura, porém com a temperatura de 4oC, isto porque, nesta temperatura, 1 cm3 de água corresponde a aproximadamente uma grama; portanto, o número que mede a massa d’água mede também o seu volume. Sempre que o produto encontrar-se em temperaturas diferentes da temperatura padrão, serão necessárias correções para o ajuste da densidade, utilizar a tabela 1, a seguir. TABELA 1 Quadro de coeficiente de correção de densidade DENSIDADE BSERV.
COEF.COR.
DENSIDADE OBSERV
COEF.COR.
À TEMP. DE ENSAIO
POR 1ºC
À TEMP. DE ENSAIO
POR 1ºC
0,610
-
0,612
0,00101
0,735
-
0,741
0,00081
0,613
-
0,617
0,00100
0,742
-
0,747
0,00080
0,618
-
0,622
0,00099
0,748
-
0,753
0,00079
0,623
-
0,628
0,00098
0,754
-
0,759
0,00078
0,629
-
0,633
0,00097
0,760
-
0,765
0,00077
0,634
-
0,639
0,00096
0,766
-
0,771
0,00076
0,640
-
0,643
0,00095
0,772
-
0,777
0,00075
0,644
-
0,648
0,00094
0,778
-
0,783
0,00074
0,649
-
0,654
0,00093
0,784
-
0,790
0,00073
0,655
-
0,661
0,00092
0,791
-
0,799
0,00072
0,662
-
0,667
0,00091
0,800
-
0,808
0,00071
0,668
-
0,674
0,00090
0,809
-
0,818
0,00070 30
0,675
-
0,681
0,00089
0,819
-
0,828
0,00069
0,682
-
0,688
0,00088
0,829
-
0,838
0,00068
0,689
-
0,696
0,00087
0,839
-
0,852
0,00067
0,697
-
0,703
0,00086
0,853
-
0,870
0,00066
0,704
-
0,711
0,00085
0,871
-
0,890
0,00065
0,712
-
0,719
0,00084
0,891
-
0,970
0,00064
0,720
-
0,726
0,00083
0,971
-
1,000
0,00063
0,727
-
0,734
0,00082
A tabela acima nos dá os coeficientes de correção a cada 1ºC para diversas densidades, embora, muitas vezes, nos sejam fornecidas tabelas com as respectivas densidades das cargas em relação às temperaturas, em outras ocasiões, o embarcador nos fornece a densidade para uma determinada temperatura e o fator de correção de densidade em função da variação da temperatura. Correção de densidade A seguir, utilizando a tabela 1 “quadro de coeficiente de correção de densidade” efetuaremos exercícios para determinação da densidade a 20oC. Exemplo 1. Ao se tomar a amostra de um produto achou-se: densidade 0,786 tm/m3 e temperatura de 26oC. Qual será a densidade a 20oC ? a) diferença de temperatura entre 20o – 26o = 6o; b) coeficiente de correção para cada 1oC na densidade entre 0,784 – 0,790 na tabela 1 é 0,00073; c) se em um grau é 0,00073 em seis serão 0,00073 x 6 = 0,00438; d) como a temperatura a 20oC 26o logo a densidade a 20oC 26oC (+); e) dens. 20oC = 0,786 + 0,00438 = 0,79038 tm/m3 é a densidade a 20oC. Exemplo 2. Ao se tomar a amostra de uma produto achou-se: densidade 0,768 tm/m3 e temperatura de 12oC. Qual será a densidade a 20oC? a) diferença de temperatura entre 20oC – 12oC = 8oC; b) coeficiente de correção para cada 1oC na densidade entre 0,766 – 0,771 na tabela 1 é 0,00076; 31
c) se em um grau é 0,00076 em oito será 0,00076 x 8 = 0, 00608; d) como a temperatura a 20oC 12oC logo a densidade a 20oC 26oC (-); e) dens. 20oC = 0,768 – 0,00608 = 0,76192 tm/m3 é a densidade a 20oC.
Nas grandes variações de temperatura, deve-se, para evitar erros,
assim proceder:
1. passar da densidade da temperatura inicial dada para a densidade da temperatura a 20oC (encontrando nessa uma correção média); e
2. em seguida, da densidade da temperatura inicial para a densidade da temperatura desejada. Exemplo 3. Determinado produto tem sua densidade a 5oC igual a 0,749 tm/m3. Qual será sua densidade a 55oC ? 1a etapa: a) diferença entre as temperaturas de 20oC e 5oC = 15oC; b) coeficiente de correção para 1oC na densidade de 0,749 é 0,00079; c) se em 1oC é 0,00079, em 15oC será 0,00079 x 15oC = 0,01185; d) como a temperatura a 20oC 5oC, logo, a densidade a 20oC 5oC (-); e) dens. a 20o = 0,749 – 0,01185 = 0,73715 tm/m3. 2a etapa: a) diferença entre as temperaturas de 55oC e 5oC = 50oC; b) coeficiente de correção para 1oC na densidade 20oC=0,73715 é 0,00081; c) se em 1oC é 0,00081, em 50oC será 0,00081 x 50oC = 0,0405; d) como a temperatura a 55oC 5oC, a densidade a 55oC será menor que a densidade a 5oC (-); e e) densidade a 55oC = 0,749 – 0,0405 = 0,7085tm/m3, é a densidade a 55oC.
32
Correção de volume
São os números que nos permitem: conhecidos um volume a determinada temperatura, fazer a correção daquele para qualquer outra temperatura. Ao aumentarmos de 1oC a temperatura terá um aumento do produto proporcional a essa temperatura. Se diminuirmos de 1oC teremos uma diminuição do produto proporcional a esta temperatura. Assim, todo volume é diretamente proporcional à temperatura. A variação da unidade de volume, no caso de 1 litro, sofrida pela alteração de 1oC do produto, é o que chamaremos de coeficiente de expansão para 1oC. Para efetuarmos a correção de volume, necessitamos do coeficiente de expansão, fornecido pela tabela 2, a seguir. Tabela 2 Coeficiente de expansão DENSIDADE À TEMP
COEF. EXP.
DENSIDADE A TEMP.
COEF. EXP.
OBSERVADA.
P/1ºC
OBSERVADA
P/1ºC
0,640
-
0,642
0,00150
0,768
-
0,770
0,00101
0,643
-
0,646
0,00148
0,771
-
0,773
0,00100
0,647
-
0,650
0,00146
0,774
-
0,776
0,00099
0,651
-
0,654
0,00144
0,777
-
0,778
0,00098
0,655
-
0,658
0,00142
0,779
-
0,781
0,00097
0,659
-
0,663
0,00140
0,782
-
0,784
0,00096
0,664
-
0,667
0,00138
0,785
-
0,788
0,00095
0,668
-
0,672
0,00136
0,789
-
0,791
0,00094
0,673
-
0,677
0,00134
0,792
-
0,794
0,00093
0,678
-
0,683
0,00132
0,795
-
0,798
0,00092
0,684
-
0,689
0,00130
0,799
-
0,801
0,00091
0,690
-
0,694
0,00128
0,802
-
0,805
0,00090
0,695
-
0,700
0,00126
0,806
-
0,810
0,00089
0,701
-
0,704
0,00124
0,811
-
0,815
0,00088
0,705
-
0,707
0,00123
0,816
-
0,819
0,00087
0,708
-
0,710
0,00122
0,820
-
0,823
0,00086
0,711
-
0,712
0,00121
0,824
-
0,828
0,00085 33
0,713
-
0,715
0,00120
0,829
-
0,833
0,00084
0,716
-
0,717
0,00119
0,834
-
0,838
0,00083
0,718
-
0,720
0,00118
0,839
-
0,843
0,00082
0,721
-
0,723
0,00117
0,844
-
0,848
0,00081
0,724
-
0,726
0,00116
0,849
-
0,854
0,00080
0,727
-
0,729
0,00115
0,855
-
0,859
0,00079
0,730
-
0,732
0,00114
0,860
-
0,866
0,00078
0,733
-
0,735
0,00113
0,867
-
0,874
0,00077
0,736
-
0,738
0,00112
0,875
-
0,882
0,00076
0,739
-
0,741
0,00111
0,883
-
0,891
0,00075
0,742
-
0,744
0,00110
0,892
-
0,902
0,00074
0,745
-
0,747
0,00109
0,903
-
0,912
0,00073
0,748
-
0,750
0,00108
0,913
-
0,923
0,00072
0,751
-
0,753
0,00107
0,924
-
0,937
0,00071
0,754
-
0,756
0,00106
0,938
-
0,951
0,00070
0,757
-
0,758
0,00105
0,952
-
0,964
0,00069
0,759
-
0,761
0,00104
0,965
-
0,975
0,00068
0,762
-
0,764
0,00103
0,976
-
0,986
0,00067
0,765
-
0,767
0,00102
0,987
-
1,000
0,00066
Utilizando a tabela 2 “Coeficiente de expansão” efetuaremos exercícios para determinação do volume a 20oC. Exemplo 4. Um tanque carregado com um produto contém 1.200 litros a 26oC, e sua densidade a essa temperatura é 0 736 tm/m3. Qual será o volume a 20oC? a) diferença de temperaturas entre 20oC e 26oC = 6oC; b) coeficiente de expansão para 1oC na densidade de 0,736 é 0,00112; c) se em 1oC é 0,00112 em 6oC será 0,00112 x 6 = 0,00672; d) como a temperatura a 20oC 26oC, o volume também será menor (-); e) 1,00000 – 0,00672 = 0,99328 (FCV); f) Para 1.200 litros teremos: 1.200 x 0,99328 = 1.191,9 litros.
34
Resposta: o volume a 20oC será 1.191,9 litros; ou seja, cada litro a 26oC ficará reduzido a 0,99328 do litro, quando estiver a 20oC. Exemplo 5. Um tanque carregado com um produto contém, 1.200 litros a 12oC, e sua densidade a essa temperatura é 0,783 tm/m3. Qual será o volume a 20oC? a) diferença de temperaturas entre 20oC e 12oC = 8oC; b) coeficiente de expansão para 1oC na densidade de 0,783 é 0,00096; c) se em 1oC é 0,00096, 8oC será 0,00096 x 8oC = 0,00768; d) como a temperatura a 20oC 12oC, o volume também será maior ( + ); e) 1,0000 + 0,00768 = 1,00768 (FCV); f) para 1.200 litros teremos: 1.200 litros x 1,00768 = 1.209,2 litros. Resposta: O volume a 20oC será 1.209,2 litros; ou seja, cada litro a 26oC aumentará para 1,00768 litro, quando estiver a 20oC. Exemplo 6. Um produto ocupando um volume de 1.200 litros, estando com a temperatura de 5oC, na densidade de 0,783 tm/m3. Qual o seu volume a 55oC? a) na tabela 1 o coeficiente de correção de densidade para 1oC na densidade de 0,783 tm/m3 é 0,00074; b) diferença de temperaturas entre 20oC e 5oC = 15oC; c) se em 1oC é 0,00074, em 15oC será 0,00074 x 15oC = 0,0111; d) como a densidade a 20oC 5oC, teremos uma redução; densidade a 20oC = 0,783 – 0,0111 = 0,7719; e) com a densidade a 20oC = 0,7719, entrando na tabela 2, encontramos o coeficiente de expansão para 1oC, que é 0,00100; f) diferença entre as temperaturas de 55oC e 5oC = 50oC; g) se o volume em 1oC é 0,001, em 50oC será 0,001 x 50oC = 0,05; h) como o volume a 55oC 5oC, teremos um aumento ( + ); i) 1,000 + 0,05 = 1,05 litros (FCV); e j) para 1.200 litros teremos: 1.200 litros x 1,05 = 1.260 litros.
35
Resposta: o volume a 55oC será 1.260 litros; ou seja, cada litro a 5oC aumentará para 1,05 litros, quando estiver a 55oC. Cálculo de quantidade
A medição dos tanques e o uso das tabelas são de grande importância para o cálculo das quantidades de petróleo existentes nos tanques de carga. Os cálculos se processam: 1. com a medição indireta (ULAGEM) entra-se na tabela própria de cada tanque e encontra-se o volume ocupado pelo produto; 2. conforme normas brasileiras esse volume é expresso em metros cúbicos ou litros ambientes; 3. com a densidade e temperatura da amostra, na tabela 1 de correção de densidade, encontra-se a densidade a 20oC; 4. com a densidade a 20oC e a temperatura encontrada no tanque, na tabela 2 de correção de expansão para 1oC, encontra-se o fator corretor de volume (FCV); 5. com o volume em litros ambientes ou metros cúbicos e o fator corretor de volume, encontramos volume a 20oC; e 6. com o volume a 20oC, multiplicado pela densidade a 20oC, teremos quilos e assim toneladas métricas. Utilizando a tabela 1 de “Correção de densidade” e a tabela 2 de “Coeficiente de expansão”, a seguir efetuaremos exercícios de cálculos de quantidades de petróleo e seus derivados carregados nos tanques dos navios tanques. Exemplo 7. O tanque de um navio foi carregado com um determinado produto, e encontramos a seguinte medição e amostragem: Ulagem
= 0,70 m
temperaturas.no tanque
= 28oC
Amostra: temperatura
= 25oC e densidade = 0,791 tm/m3
36
1. Entrando na tabela de ulagem do navio com a ulagem encontrada de 0,70 m, encontramos o volume de 900.000 litros. 2. Com a amostra a 25oC e densidade de 0,791 tm/m3, encontramos densidade a 20oC. a) diferença de temperatura entre 20oC e 25oC = 5oC; b) fator de correção encontrado na tabela 1 = 0,00072; c) se 1oC é 0,00072, em 5oC será 0,00072 x 5o = 0,0036; e d) na temperatura de 20oC a densidade é maior que a 25oC, portanto, somamos 0,791 + 0,0036 = 0,7946 tm/m3 é a densidade a 20oC. 3. Com a densidade a 20oC = 0,7946 e a temperatura encontrada no tanque 28oC, na tabela 2, encontramos o fator corretor de volume. a) diferença de temperatura entre 20oC e 28oC = 8oC; b) fator de correção encontrado na tabela é 0.00092; c) 8oC x 0,00092 = 0,00736; d) como o volume a 20oC é menor que a 28oC, teremos uma redução (-); e) 1,0000 – 0,00736 = 0,99264 (FCV); f)
com o volume ambiente e o fator corretor de volume (FCV), teremos o o
volume a 20 C. 900.000 la x 0,99264 = 893.376 l a 20oC; g) com o volume a 20oC, multiplicado pela densidade a 20oC, teremos o resultado em quilos. 893.376 l x 0,7946 tm/m3 = 709.877 quilos ou 709,877 tm Resposta: O tanque do navio está com 709,877 toneladas métricas. Exemplo 8. A capacidade do tanque de carga do N/T ”CARMÓPOLIS” no 1 central é de 914.800 litros ambiente. Num carregamento prévio, pretende-se carregar 875.000 litros de determinado produto cuja densidade a 5oC é de 0,799 tm/m3. O que ocorrerá se o navio for para um porto cuja temperatura é de 52oC e, se ferir as normas de segurança para carregamento de um navio petroleiro, qual a solução? 1a Etapa: a) diferença de temperatura entre 20oC – 5oC = 15oC; b) coeficiente de correção para 1oC na densidade de 0,799 é 0,00072 37
c) 15oC x 0,00072 = 0,0108; d) T20oC T5oC logo densidade a 20oC que a densidade a 5oC ( - ); e) dens. a 20oC = 0,799 – 0,0108 = 0,7882 tm/m3. 2a Etapa: a) diferença de temperatura entre 52oC – 5oC = 47oC; b) coeficiente de expansão para 1oC na densidade de 0,7882 é 0,00095; c) 47 x 0,00095 = 0,04465; d) T52oC T5oC logo o volume a 52oC que o volume a 5oC ( + ); e) 1,00000 + 0,04465 = 1,04465 (FCV); f) 875.000 litros ambiente x 1,04465 = 914.06875 litros a 20oC. Resposta: quando chegar ao porto em que a temperatura é 52oC, o tanque estará com 914.06875 litros, cerca de 0,08% de ulagem. Para manter a segurança e evitar o perigo de poluição, de acordo com as normas de segurança, podemos carregar no porto de embarque, um máximo, de forma a chegar ao porto cuja temperatura estará em 52oC, com uma ulagem de 1%; como demonstramos abaixo: tanque 1 central = 914.800 litros ulagem 1%
=
9.148 litros
inagem 99%
= 905.652 litros
905.652 litros: 1,04465 = 866.942 litros
NOTA: Ao embarcarmos 866.942 litros no porto cuja temperatura está em 5oC, chegaremos ao porto de destino cuja temperatura estará em 52oC, com 905.652 litros no tanque um central, correspondendo a 1% de ulagem. Exercícios Exercício 1. A capacidade do tanque de carga do N/T ”CARMÓPOLIS” no 2 central é 926,0 m3 ou 926.000 litros ambiente. Num carregamento prévio, pretende-se carregar 888.960 litros de determinado produto cuja densidade a 5oC é de 0,722 tm/m3. O que ocorrerá se o navio for para um porto cuja temperatura é de 50oC? 38
Resposta: FCV = 1,0549 Com a temperatura de 50oC, o tanque central no 2 estaria com 937.764 litros, ou seja, transbordaria em cerca de 11.764 litros. Exercício 2. A capacidade do tanque de carga do N/T ”CARMÓPOLIS” no 4 central é 926,0 m3 ou 926.000 litros ambiente. Num carregamento prévio, pretende-se carregar 851.474 litros de produto cuja densidade a 5oC é de 0,725 tm/m3. O que ocorrerá se o navio for para um porto cuja temperatura é de 50oC, e qual a ulagem na chegada? Resposta: FCV = 1,0549
Com a temperatura de 50oC o tanque no 4
central estaria com 898.220 litros, correspondendo a uma ulagem de 3%. Exercício 3. Conforme a tabela de capacidade dos tanques de carga anexa, o volume do tanque 8 central é 936,0 m3 ou 936.000 litros ambiente. Qual o total máximo de determinado produto cuja densidade é 0,659t/m3 na temperatura de 5oC pode ser carregado neste tanque, considerando que o navio vai para um porto cuja temperatura será 45oC? Resposta: 874.849 litros. Exercício 4. Pretendemos carregar 869,030 m3 ou 869.030 litros ambiente no Tanque no3 central, cuja capacidade é 926,0 m3 ou 926.000 litros ambiente, de determinado produto cuja densidade a 5oC é de 0,722 t/m3. Qual a ulagem nesse tanque, quando o navio chegar em um porto cuja temperatura prevista for 50oC? Resposta: 1% de ulagem
39
2 NAVIOS-PETROLEIROS
2.1 Tipos de navios-petroleiros Os navios-petroleiros, construídos para o transporte de petróleo ou seus derivados em grandes quantidades, podem ser classificados, de acordo com a natureza da carga a transportar, nas modalidades a seguir mencionadas. Navio-tanque ou navio-petroleiro. Navio de construção especial, adequado ao transporte de carga líquida, tais como: petróleo bruto, óleo combustível, gasolina, diesel, querosene, nafta, e outros. Navio propaneiro ou navio gaseiro. Navio de construção especial, adequado ao transporte de gases liquefeitos de petróleo, tais com: propano, butano, etc. Existem dois tipos principais:
•
os que transportam gases na temperatura ambiente e sob pressão atmosférica; e
• aqueles que transportam a baixas temperaturas. Navio graneleiro combinado (ORE-OIL). Navio destinado ao transporte de granéis sólidos e líquidos, a fim de evitar viagens em lastro. Em adição às instalações do graneleiro comum, há um sistema de bombas e redes para a operação de carga líquida, bem como um sistema adequado para a limpeza e desgaseificação dos tanques. Navio OBO (ORE-BULK-OIL). Navio destinado ao transporte de minério, grãos e óleo, com a finalidade de evitar viagens em lastro.
2.2 Tipos de tanques SBT e CBT de lastro de um navio-petroleiro Tanques de lastro segregado (SBT) são tanques projetados exclusivamente para o transporte de lastro limpo e lavagem com óleo bruto, de acordo com a MARPOL 73, Regra 13; e assim, podemos defini-los como tanques completamente separados dos sistemas de óleo de carga e de óleo combustível, que são permanentemente 40
designados para o transporte de lastro. Eles são servidos por bombas e tubulações próprias para atender as suas finalidades. Tanques de lastro limpo (CBT) são tanques que desde que transportaram óleo pela última vez, foram submetidos a tal processo de limpeza que, se esse lastro fosse descarregado de um navio que estivesse parado em águas limpas e tranquilas, em dia claro, não deixaria traços visíveis de óleo na superfície da água ou no litoral adjacente, nem produziria borra ou emulsão sob a superfície da água; assim, podemos defini-lo como um tanque de carga dedicado ao transporte de lastro e não necessita de bomba e tubulação separada para o manuseio do mesmo. Os navios-petroleiros operando com CBT devem ter equipamento para a medição do teor de óleo, de maneira a supervisionar o conteúdo de óleo na água de lastro descarregado. A desvantagem do sistema CBT é a perda de cerca de 15% de capacidade de carga, pois uma vez selecionados para lastro limpo, os tanques não podem voltar a receber óleo. Tanto o sistema de SBT como de CBT contribuem para reduzir a poluição do meio ambiente marinho, o que não acontece no caso da utilização de lastro sujo; este, quando descarregado no mar, libera considerável quantidade de óleo. A principal diferença entre os sistemas SBT e CBT está relacionada ao uso de bombas e tubulações. Ao contrário do sistema SBT, o sistema CBT não requer linhas e bombas exclusivas para o carregamento e a descarga de lastro. Os navios petroleiros com sistema SBT podem ter que fazer uso das bombas e redes de carga para o lastreamento de outro tanque, dando lugar a uma considerável limpeza de linhas e bombas para o tanque de resíduos (slop tank), visando prevenir a contaminação da água de lastro. 2.3 Tipos de carga transportados num navio-petroleiro Os granéis líquidos mais empregados no comércio mundial pertencem a cinco grupos que são: 1) Base petrolífera – petróleo e seus derivados; 2) Base carbonífera – da destilação da hulha, o alcatrão, e deste o creosoto e xisto (benzol); 3) Base vegetal – óleo de rícino, de mamona, de semente de babaçu, de algodão, de linhaça e de outros; 4) Base animal marinho – óleo de peixe, de baleia, de tubarão, e outros; 41
5) Base animal terrestre – óleo de gordura de porco, de mocotó.
O petróleo é uma mistura de compostos orgânicos que são constituídos, em sua maioria, de hidrocarbonetos associados a pequenas quantidades de nitrogênio, enxofre, oxigênio e impurezas diversas, mas que não alcançam 5%. Hidrocarboneto é o nome comum dado às substâncias compostas de elementos de hidrogênio e carbono. É encontrado em jazidas terrestres e nas plataformas continentais. Dependendo do tipo de petróleo, os óleos básicos extraídos terão composições químicas diversas e características bem definidas e sua classificação varia segundo a formação geológica do solo ou subsolo do qual é extraído; daí sua denominação. Parafínicos: constituídos, em sua maior parte por hidrocarbonetos de cadeia aberta. Naftênicos: predomina em sua composição o ciclopentano, que, como hidrocarboneto em cadeia fechada, constitui a matéria prima ideal para a composição de lubrificantes. Aromáticos: cuja característica é a predominância do benzeno em sua composição. O benzeno, cujo nome comercial é benzina, produto da destilação do petróleo usado para tirar nódoas. O processo inicial utilizado nas refinarias para separação dos componentes da fração de óleo cru é a destilação. Esse processo se aplica para separar os hidrocarbonetos mais leves dos mais pesados, obtendo-se a gasolina automotiva, gasolina de aviação, o querosene, querosene de aviação, óleo diesel, e outros. Para um composto com um grande número de átomos de carbono, utiliza-se um processo denominado craqueamento. Tendo em vista os perigos que oferecem e, portanto, os cuidados que exigem para seu manuseio, os granéis líquidos transportados nesses navios pertencem, em quase totalidade, a duas classes: Inflamáveis: aqueles que desprendem vapores inflamáveis a menos de 27oC; e
42
Combustíveis: os que desprendem vapores inflamáveis quando aquecidos a mais de 27oC.
Assim, os inflamáveis e os combustíveis estão distribuídos em cinco grupos: a) Líquidos inflamáveis GRAU “A”: aqueles que na escala reid têm pressão de vapores de 1kg/cm2 ou mais (nafta); GRAU “B”: aqueles que na escala reid têm pressão de vapores de menos de 1kg/cm2 e mais de 1,3 kg/cm2 (maioria das gasolinas comerciais; ponto de fulgor deste grupo abaixo de 30oC). GRAU “C”: aqueles que na escala reid têm pressão de vapor de 1,3 kg/cm2 ou menos, e ponto de fulgor de 27oC, ou menos (ocorre na maioria dos óleos). b) Líquidos combustíveis GRAU “D”: têm ponto de fulgor abaixo de 65oC (querosene, óleos combustíveis leves e alguns óleos crus muitos pesados). GRAU “E”: têm ponto de fulgor de 65,6oC ou mais (combustíveis pesados, óleos diesel, lubrificantes).
De acordo com sua volatilidade, o petróleo (petroleum), o óleo cru ou petróleo bruto e seus derivados líquidos são assim definidos:
a)
VOLÁTEIS (volatiles petroleum): cujo ponto de fulgor, determinado pelo
método de teste em vaso fechado, é menor que 60oC. b)
NÃO VOLÁTEIS (non volatiles petroleum): cujo ponto de fulgor,
determinado pelo método de teste em vaso fechado, é igual ou maior do que 60oC. Temos ainda o petróleo ácido (sour crude oil) que contém apreciável quantidade de sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico) e/ou mercaptans. Nos manuais de segurança da Petrobras, o óleo é considerado ácido quando o teor de H2S é superior a 5,4 g/m3 ou excede 6.000 ppm.
43
O pessoal que trabalha na indústria e comércio de combustíveis líquidos, e na operação de terminais e de navios-petroleiros, utiliza ainda a seguinte classificação: Produtos escuros. Assim chamados por seu aspecto, sua cor. Também são chamados de “sujos”, devido aos resíduos e sedimentos que deixam nas anteparas e fundos dos tanques. Dos principais produtos escuros transportados pelos naviospetroleiros, alguns necessitam de aquecimento para facilitar a fluidez e outros não necessitam aquecimento, pois são carregados e descarregados à temperatura ambiente. Produtos claros. Assim chamados por seu aspecto e sua cor. Também são chamado de “limpos” por não deixarem sedimentos e praticamente nenhum resíduo. Não são aquecidos, são sempre descarregados à temperatura ambiente. Os principais problemas são ligados à segurança e contaminação. Os produtos claros comumente transportados são: os diversos tipos de gasolina automotiva; os diversos tipos de gasolina de aviação; o querosene; o querosene de jato; o diesel; a nafta.
Os navios, conforme estejam sendo empregados no transporte de um ou outro desses grupos, são chamados navios de escuros ou navios de claros, e são mantidos o maior tempo possível num ou noutro grupo, só se fazendo a mudança quando absolutamente indispensável; o motivo: a passagem de um grupo para outro requer tratamento especial, principalmente de escuro para claro. 2.4 Estágios de limpeza dos tanques de carga que devem ser cumpridos após a descarga de um produto escuro ou claro As limpezas de tanques são feitas com a utilização de máquinas de jatos rotativos. Essas máquinas podem ser fixas ou portáteis, podem utilizar água ou óleo cru, dependendo do tipo de limpeza que se pretende fazer. Quando utiliza óleo cru, caracteriza uma operação conhecida como COW, na qual somente podem ser utilizadas as máquinas fixas. Para se executar, de modo eficaz, a faina de limpeza dos tanques de carga de um navio transportador de granéis líquidos, é de extrema importância, providenciar:
• a preparação para o carregamento de nova carga; 44
• a preparação para o transporte de lastro limpo; • a preparação para mudança de carga, produtos escuros para claros ou inversos;
• o acesso ao tanque para reparos; e, finalmente, • a preparação para docagem. As limpezas de tanques que são realizadas para troca de produtos, para lastro limpo, ou para docagem, requerem a desgaseificação do tanque. Algumas vezes, nas lavagens com água, são acrescentados produtos químicos para aumentar a eficiência das limpezas; entretanto, a própria água quente poderá ser empregada. Essa água é obtida de um aquecedor de água que é parte integrante do sistema de limpeza de tanques As máquinas de jatos rotativos são movimentadas pelo acionamento das bombas quando recebem o líquido pressurizado, o que faz com que as máquinas girem em movimentos de rotação e translação e, desse modo, o líquido que está sendo empregado, após um ciclo completo, atinge todos os espaços do tanque. O tempo para um ciclo completo é cerca de 60 minutos e o tempo total de uma lavagem depende do tamanho do tanque e do tipo de resíduo nele contido. O rigoroso controle das atmosferas dos diversos tanques a serem limpos, visando à prevenção de incêndios e explosões, é outro aspecto de extrema importância a ser considerado. A lavagem dos tanques faz com que os resíduos oleosos no interior dos mesmos sejam agitados, causando a formação de gás de hidrocarboneto, além de apresentar perigos eletrostáticos resultantes do impacto da água nas anteparas dos tanques, da neblina de água em alta velocidade e da introdução de máquinas portáteis de lavagem.
Por questão de segurança, é importante que o tanque seja desgaseificado e assim mantido antes e durante a lavagem; entretanto, caso isso não seja possível, podemos empregar como alternativa, se o navio assim for equipado, o processo de limpeza pode ser efetuado em atmosfera não-explosiva, motivo pelo qual a atmosfera deve estar inertizada, muito rica ou muito pobre. Para os navios equipados com gás inerte, a lavagem deverá ser realizada numa atmosfera inerte, com um teor máximo de oxigênio de 8%, e com pressão positiva no 45
interior do tanque. Para o navio sem sistema de gás inerte instalado, a lavagem do tanque, preferencialmente, deverá ser realizada numa atmosfera muito pobre, quando a ventilação prévia do tanque deverá ser realizada para essa finalidade. Navios que não têm sistema de gás inerte instalado utilizam máquinas de jato rotativo portáteis, que são conectadas a uma das extremidades de mangueira específica. A outra extremidade dessa mangueira será conectada à rede de lavagem ou à rede de incêndio. Somente depois de conectada na rede escolhida é que a máquina poderá ser introduzida no tanque, através da porta de visita, como forma de evitar eletricidade estática. Para melhor eficiência, a máquina trabalhará em três posições distintas: próximo ao fundo, no meio e próximo ao topo do tanque; manobra esta realizada manualmente pela tripulação. Exemplo: Em um tanque de 16 metros de altura, o posicionamento da máquina de jato rotativo em três posições distintas, será: 16m : 4 = 4 metros, ou seja, do topo do tanque até o primeiro degrau: 4 metros; até ao meio do tanque no segundo degrau: 8 metros; até próximo ao fundo do tanque no terceiro degrau: 12 metros.
Lavagem de tanques com água resulta em mistura oleosa que, será transferida para o tanque de resíduos de bombordo - sujo (port side slop tank - dirty). Depois de decantada, essa mistura poderá ser descarregada para o mar, através do tanque de resíduos de boreste – limpo (starbord side slop tank – clean), aferido pelo monitor de lastro (ODME – Oil Discharge Monitoring Equipment), ou ser descarregada para os terminais, os quais devem possuir instalações de recepção de mistura oleosa. A limpeza de tanques pode ser realizada em circuito aberto ou em circuito fechado. No circuito aberto, a água de limpeza é aspirada diretamente do mar e, após jateada no tanque através da máquina rotativa, é drenada para o tanque de resíduos de bombordo – sujo (p/s slop tank - dirty) para posterior descarga, normalmente para o mar através do tanque de resíduos de boreste - limpo (stb/s slop tank – clean), monitorada a 15 ppm. No circuito fechado, a água é aspirada do slop de boreste e jateada no tanque através das máquinas rotativas, e simultaneamente drenada para o slop de bombordo. Os dois tanques de resíduos são interligados por uma rede de nivelamento (balance 46
valve), situada na parte inferior dos tanques, para garantir que a água aspirada do slop de boreste não contenha óleo, já que o óleo, por ser mais leve que a água, ficará na superfície da mistura oleosa. Preparação para o carregamento de nova carga
Quando o navio transporta somente produtos claros, a limpeza será mais fácil, visto que os produtos claros praticamente não deixam resíduos. Para melhorar ainda mais as condições de limpeza dos tanques desses navios, atualmente todos eles são revestidos com tinta epóxi. Mudança de carga para um produto similar. Neste caso a limpeza deverá obedecer ao seguinte critério: a) vaporizar o tanque, com vapor da rede de abafamento (queima com vapor vivo); b) baldeação com máquina de jato rotativo com água quente; e c) ventilar o tanque.
Exemplos de troca de carga 1o. tanque que estava carregado de diesel pode, sem lavagem carregar gasolina, desde que sejam drenados os resíduos. No caso contrário tornase necessário uma limpeza completa, conforme tabela de limpeza de produtos derivados de petróleo; 2o. tanque que vai carregar querosene deve sempre ter limpeza completa, já que o querosene é muito fácil de contaminar-se; 3o. tanque que estava com querosene: fazer limpeza completa, antes de carregar outros derivados; 4o. tanques que vão carregar querosene de jato (QAV) e gasolina de aviação: devem sempre ser lavados e secos (eliminar a água).
Mudança de produtos escuros para claros. Neste caso a limpeza deverá sempre ser completa e feita em cinco estágios principais:
47
1º. vaporizar o tanque com vapor da rede de abafamento (queima com vapor vivo); 2o. utilizar um produto químico adequado, em quantidade de acordo com a orientação do fabricante; 3o. fazer lavagem com máquina de jato rotativo, usando água quente; 4o. ativar ventilação para desgaseificação; 5o. drenar e retirar todos os resíduos e ferrugens. Quando o navio transporta produtos escuros
Para fins de melhor eficiência, as temperaturas das soluções de limpeza são definidas como: a) temperatura ambiente – até 37,8oC (100oF); b) temperatura moderada – até 65,6oC (150oF); c) temperatura quente – acima de 65,6oC (150oF). Limpeza dos tanques é rotina a bordo dos navios-petroleiros, e deverá ser efetuada de acordo com a necessidade do serviço a ser executado. Óleos parafínicos: as soluções quentes têm tendência a oxidar e formar gomos nos óleos de petróleo parafinados. Então, será mais eficiente lavá-los para remover o máximo de parafina possível; com água na temperatura ambiente no começo da lavagem.
Óleos secativos: as soluções de temperaturas elevadas não devem ser usadas para óleos secativos, de vez que o calor liberado por solução de limpeza terá uma tendência de acelerar a polimerização ou secagem dos óleos, formando películas. Então, sem exceção, devem ser limpos imediatamente após a descarga, antes de o resíduo haver tido tempo de endurecer ou secar.
Para se remover óleos secativos endurecidos, o seguinte procedimento é recomendado: 1o. não usar água quente, porque ela tenderá a secar os resíduos; 48
2o. fazer uma limpeza completa nos tanques, ventilá-los para permitir a entrada de homens; 3o. borrifar a superfície endurecida com um produto químico adequado. Após um tempo de espera, os depósitos duros estarão suficientemente amolecidos; 4o. lavar o tanque com máquina de jato rotativo, com a água numa temperatura moderada (até 65,6oC), drenando-o continuamente para o “tanque de resíduo de bombordo”. A limpeza completa, segura e eficaz exige a seguinte rotina: 1o. deve-se colocar água no tanque ou tanques a serem lavados, até cobrir as serpentinas; 2o. colocar um produto químico adequado a cada caso junto com a água, obedecendo à proporcionalidade indicada pelo fabricante para a mistura água e produto. Aquecer a mistura durante doze horas no mínimo; 3o. pela rede de abafamento, vaporizar o tanque mantendo-o fechado (queima de vapor vivo) cerca de trinta minutos. Com isso, os resíduos das anteparas cairão no fundo do tanque e serão mantidos em estado líquido na mistura água/produto químico; 4o. drenar para o slop tank de bombordo os resíduos de cada tanque; 5o. baldear o tanque com a máquina de jato rotativo, que descerá gradativamente, sendo mantido em cada altura programada cerca de 20 a 30 minutos. Essa limpeza é feita, em média com quatro horas para cada tanque. Durante a baldeação, a bomba de dreno estará sempre funcionando, enviando os resíduos da lavagem para o slop tank de bombordo. Não deixar que as quantidades de água vindas dos jatos rotativos ultrapassem no fundo do tanque, a capacidade da bomba de dreno com edutor; 6o. após completamente limpo, abrir a tampa do domo do tanque, para ventilação. Se for necessário entrar no tanque, deve-se fazer uma desgaseificação total com ventiladores e exaustores portáteis (sirocos), que tornarão a atmosfera não inflamável, no menor tempo possível; 7o. com um explosímetro, acompanhar a desgaseificação, até que a percentagem marcada no aparelho fique dentro dos limites permissíveis; 8º. a entrada de homens no tanque só deve ser autorizada pelo Comandante, sendo conveniente manter funcionando a ventilação. 49
2.5 Operação COW de limpeza num navio-petroleiro A técnica de lavagem de tanques de carga com óleo cru vem sendo desenvolvida e colocada em prática pelos armadores de navios petroleiros. É um processo de lavagem que proporciona importantes benefícios, tanto de ordem comercial quanto relativos à preservação do meio ambiente, sendo importante que todos os que participam desta operação com navios petroleiros saibam das vantagens advindas da sua adoção. Para a segurança da operação e os perigos da poluição, os navios são equipados com sistema de gás inerte (SGI) e sistema de dreno com edutor (self stripping). A inertização dos tanques é necessária devido ao perigo de produção de centelha através da energia estática gerada pelo atrito do óleo cru com o bocal da máquina de lavar, na presença de gases inflamáveis. Com a utilização do sistema de dreno com edutor, evita-se a emulsão com água, de forma a eliminar totalmente a água do mar do ciclo de lavagem. Segundo experiências feitas por vários armadores, considerando naviostanques de 70.000 TPB a 250.000 TPB, o sistema COW (Crude oil washing) aumenta a quantidade de óleo descarregado de 1.200 tm, em média. Com isto, fica minimizado o problema de perda e os trabalhos de preparação para docagem são facilitados pela ausência quase total de resíduos sólidos incrustados nas anteparas dos tanques.
A limpeza dos tanques com óleo cru é efetuada ao mesmo tempo em que o navio petroleiro descarrega. O sistema se processa em cerca de 2/3 dos tanques durante a operação de descarga. Antes de iniciar a operação com o sistema COW, é testado o sistema de gás inerte, para confirmar o seu funcionamento. A tripulação é especialmente treinada para operar os sistemas COW e SGI. O gás inerte é bombeado para o interior dos tanques de carga, eliminando o risco de explosão e, depois que começa a operação de descarga, parte de óleo cru é bombeado para as máquinas de limpeza e lançados de volta aos tanques em jatos de alta pressão constantes, sobre as superfícies das amuradas, anteparas e estruturas dos tanques, de forma que tanto os resíduos como a própria carga são descarregados
50
para o terminal. Toda a operação é dirigida do centro de controle de carga, dispensando a permanência de tripulante no convés. A lavagem com óleo cru pode ser realizada mais rapidamente do que a lavagem com água, devido à sua superioridade como agente de lavagem, sendo também muito mais bem feita do que o lavado com água. Um dos procedimentos do sistema COW é a baldeação com água das bombas e redes, antes de colocar lastro limpo. O sistema LOT (Load on top) auxilia essa limpeza, bombeando os resíduos da lavagem das bombas e redes para o tanque de resíduo de bombordo.
O navio que utiliza o COW é uma embarcação mais limpa, mais econômica, mais segura e mais livre de poluição. Os VLCCs que descarregam usando esse sistema em geral operam associados aos seguintes equipamentos: - sistema de gás inerte (SGI) mantendo menos de 8% de oxigênio; - sistema de dreno com edutor (self stripping); - sistema de medição de ulagem automática; e - sistema calculador de esforços. Vantagem do sistema Rendimento de carga. É que os sedimentos podem ser descarregados juntamente com a carga, constituindo-se em material refinável que faz parte da carga. Diminuição da poluição. Sem a lavagem com óleo cru é necessária grande quantidade de água para limpar os tanques; as misturas e emulsões resultantes, assim como as misturas do lastro sujo, têm que ser mantidas a bordo até que se assentem e sejam separadas. Esse processo seria simplificado se os tanques fossem, antes, lavados com óleo cru, pois a quantidade de óleo no lastro sujo seria reduzida. Contaminação da água. A água salgada existente nas cargas de óleo cru causa problema permanente para as refinarias. A lavagem com óleo cru diminui a contaminação por água salgada. Aumento da capacidade de carga. Quando empregado o sistema “load on top”, a capacidade de o navio carregar uma nova carga é reduzida pelo peso dos resíduos e dos sedimentos retidos a bordo. Para um petroleiro de 217.000 tm de porte bruto, os dados relativos à mistura água/óleo retidos a bordo são os seguintes: 51
a) se for empregada lavagem com óleo cru, 360 toneladas métricas; b) se for empregada lavagem com água, 1.200/2.300 toneladas métricas. Corrosão. Os efeitos corrosivos da lavagem com água são muito bem conhecidos e é de se esperar que um procedimento que reduza a extensão da lavagem com água venha a reduzir o alto grau de corrosão que se observa. 2.6 Operação LOAD ON TOP – LOT A técnica do “Load on Top – LOT” foi desenvolvida com o objetivo de minimizar o despejo de resíduos oleosos no mar e recuperar a máxima parcela de petróleo persistente a partir da lavagem dos tanques que contêm lastro sujo. O procedimento do sistema “Load on top” é considerado um método aceitável para controlar a poluição do mar por óleo. Sua principal característica é a separação e a retenção, a bordo, do óleo contido nas misturas de óleo e água resultantes do lastreamento do navio e da operação de lavagem dos tanques com água. Os VLCCs, após a descarga, costumam lastrar de 10 a 15 tanques, para poder ter condições de navegabilidade, manobrabilidade e estabilidade. Assim, quando o VLCC sai para a próxima viagem de carregamento, tem tanques com mistura de óleo/água, conhecida por lastro sujo, definido no momento como sendo aquele cuja concentração de óleo no efluente é superior 15 ppm. Após a descarga do petróleo, uma considerável parcela do mesmo, equivalente a uma fração de 0,5% a 1% da carga total, em média, costuma ficar agregada às anteparas dos tanques de carga, bombas e canalizações. Num navio petroleiro de aproximadamente 215.000 TPB, segundo estatísticas da International Chamber of Shipping e do Oil Companies International Marine Forum, esta quantidade pode atingir cerca de 1.000/2.000 toneladas de petróleo. Os tanques preparados para receberem lastro limpo são totalmente lavados antes do lastreamento definitivo do navio, sendo as misturas oleosas armazenadas nos tanques de resíduos, mais conhecidos como “slop tanks”. A referida mistura, após determinado tempo, permite que a sua parcela de água seja decantada (processo que permite separar dois líquidos não miscíveis) para o fundo dos tanques. A água limpa e isenta de impurezas é então bombeada para o mar monitorada até 15 ppm, quando além deste ponto a descarga para o mar é interrompida. Após a separação e a descarga da água de lastro limpo, os resíduos 52
oleosos serão imediatamente bombeados para o tanque de resíduo de bombordo (port side slop tank), para sofrerem um segundo processo de decantação da água existente em forma de mistura. O petróleo retido ou os resíduos oleosos remanescentes no fundo do slop tank de bombordo tornar-se-ão parte da nova carga a ser embarcada, daí o surgimento da expressão “load-on-top”. A despeito de o LOT ter constituído um grande avanço na redução das descargas de petróleo para o mar, o referido processo não é totalmente eficiente. Esse processo, para ser executado, necessita de uma viagem em lastro relativamente longa, a fim de dispor de tempo necessário para uma decantação eficiente, ficando a eficiência da separação comprometida ou reduzida quando o óleo contido no lastro sujo necessita, dependendo do tipo de óleo e das condições de mar, de 12 a 24 horas. Em viagens mais curtas, há a opção de redução da velocidade do navio, para que se possam cumprir os procedimentos requeridos pelo LOT e as descargas associadas a essa operação só são permitidas a mais de 50 milhas da costa e a taxa instantânea de descarga de óleo não exceda a 30 litros por milha náutica, de acordo com a MARPOL 73/78, anexo I, regra 9. Em síntese, o sistema Load on top está baseado no princípio de que, quando emulsões de água e óleo são deixadas em repouso, o óleo se separa da água, formando uma camada à superfície. A camada inferior de água é bombeada para o mar e a mistura de óleo e água que permanece a bordo é transferida para um tanque de resíduo de bombordo, localizado a ré dos tanques de carga. No tanque de resíduo de bombordo (port side slop tank) a mistura em repouso ainda por certo período, continua a sofrer o processo de decantação natural, podendo a água posteriormente ser bombeada através do tanque de resíduo de boreste (starbord side slop tank), monitorada a 15 ppm para o mar. A mistura oleosa que fica logo abaixo do óleo, permanece no tanque de resíduo de bombordo. No terminal de carregamento, nova carga é colocada sobre esses remanescentes, que permanecem no tanque de resíduo (port side slop tank). Os VLCCs usam um sistema fixo de lavagem dos tanques (cerca de 70 a 100 máquinas para lavagem dos tanques). Cada tanque com cinco a dez máquinas instaladas, ligadas a um sistema de rede permanente. As máquinas lavam os tanques com água no alto, meio e fundo, com pressão de cerca de 10 kg/cm2.
53
Essa borra que fica no fundo dos tanques (asfalto, cera, areia, lama, água e elementos minerais), de um navio VLCC de 250.000 toneladas de porte bruto, chega a cerca de 3.000 toneladas de borra dentro dos tanques num período de 24 a 30 meses. 2.7 Tipos de operações de carga e lastro num navio-petroleiro Os navios-tanques, quando em viagem após a descarga, necessitam de determinada quantidade de lastro, para garantir um calado mínimo de segurança. A colocação de lastro em tanques de carga vazios resulta em uma mistura de água e óleo, pois na operação de descarga, uma quantidade considerável de resíduos oleosos permanece nas anteparas e fundo dos tanques. O lastro é classificado de limpo e sujo. O lastro limpo é aquele proveniente dos tanques permanentes de lastro, ou dos tanques de carga, quando devidamente limpos, e consiste de água limpa do mar. Esse lastro pode ser descarregado dentro do porto monitorado a 15 ppm. O lastro sujo é aquele proveniente dos tanques de carga, quando usados para lastro, e consiste na mistura da água e produtos de petróleo ou derivados. Podemos também defini-lo, como aquele cuja concentração de óleo no efluente é superior a 15 ppm. O sistema de tanques de lastro segregado é uma solução técnica para este problema, exigindo modificações no projeto dos petroleiros, justificadas, no entanto, pelos benefícios trazidos quanto à preservação do meio ambiente marinho. Este sistema é uma exigência da “International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973” (MARPOL 1973) e seu Protocolo de 1978. O navio-tanque deve ser projetado de tal forma que, em viagem sem carga, a quantidade de lastro proporcione um calado mínimo de segurança estabelecido pela Convenção.
Convém citar as vantagens apresentadas pelo sistema SBT: a) redução do prêmio do seguro em função do menor risco de poluição; b) redução das estadias nos portos, devido à maior rapidez na operação de descarga de lastro; c) os terminais embarcadores não precisarão ter, no futuro, sistema de recebimento e tratamento de lastro; d) facilidades operacionais a bordo dos navios com uma melhor distribuição do pessoal encarregado da operação; e 54
e) diminuição da poluição do mar e a rapidez da operação com o lastro em viagens curtas, uma vez que não há necessidade de lavagem dos tanques de lastro segregado.
Quanto às desvantagens do sistema SBT, podemos situá-las na área de custos. Comparando com um navio-tanque convencional, o preço de construção do navio sofrerá acréscimo, em função das redes e tanques independentes de carga e lastro. Podemos ainda considerar que a utilização de tanques para lastro segregado acarreta uma queda na capacidade de carga de 15% em média. Esta diminuição do porte bruto dos navios que transportam petróleo e derivado, indica uma tendência para o aumento dos preços destes produtos, em virtude da elevação dos fretes.
“Desde
1980, a PETROBRAS determinou que estará utilizando em todos os
seus navios novos o sistema de lastro segregado (SBT) para prevenção à poluição do mar por derramamento de óleo.”
2.8 Plano de carga de um petroleiro. As cargas devem ser entregues aos recebedores nas mesmas condições de qualidade e quantidades com que foram entregues a bordo pelos embarcadores. Devido a isso, em um navio-petroleiro, uma das tarefas de maior importância é a determinação da quantidade de carga a bordo. Normalmente, o processo empregado é aquele no qual, por meio de medição do nível do tanque através de ulagem e com auxílio das tabelas de calibragem do navio, determina-se o volume de carga em cada tanque o qual, multiplicado pela densidade da carga, resultará no peso da carga nos tanques. Sabemos que os líquidos, quando aquecidos, expandem-se. O aumento da temperatura não afeta o peso conhecido de um líquido, porém faz com que seu volume aumente. Inversamente, uma diminuição de temperatura fará com que o líquido ocupe um volume menor. A densidade por ser o elo de ligação entre pesos e volumes, é calculada e tabelada para uma temperatura considerada padrão, como foi apresentado no item 1.9.
55
Apresentamos a seguir os planos utilizados pelos navios petroleiros nas operações de carregamentos. CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS NAVIO LEVE= 3.663tm BOCA = 19,33m
LOA= 134,32m
PONTAL= 9,46m
Lpp= 127,41m
CALADO MAX. VERÃO= 7,35m
DESLOCAMENTO MÁXIMO DE VERÃO= 14.334tm NAVIO LEVE
CG/PPR= 52,25m @G= 11,46m
DWT= 10.671tm KG= 7,285m
CAPACIDADE DOS TANQUES PIQUE AV
113,6m³ - KG= 4,37m - PPR=122,41m - @G= - 58,705m
DEEPTK BB 194,0m³ - KG= 3,56m - PPR=115,65m - @G= - 51,945m DEEP TK BE 123,4m³ - KG= 3,70m - PPR=116,71m - @G= - 53,005m DFODCALDBB 32,6m³ - KG= 0,84m - PPR= 21,60m - @G= +42,105m DFODCALDBE 35,8m³ - KG= 0,84m - PPR= 21,24m - @G= +42,465m DFTKAG.ALIM 25,9m³ - KG= 0,76m - PPR=
9,69m - @G= +54,015m
DF TK OL
18,8m³ - KG= 0,85m - PPR= 14,52m - @G= +49,185m
DFT LIMP.O
20,2m - KG= 0,76m - PPR= 20,55m - @G= +43,155m
TKODCLDBBE67,6m³ - KG= 7,50m -
PPR=
6,91m - @G= +56,795m
TKADBBE
PPR=
2,70m - @G= +61,005m
50,0m³ - KG= 8,74m -
TKDECANBBE38,2m³ - KG= 7,76m - PPR= 26,26m - @G= +37,445m PIQUE AR
52,9m³ - KG= 5,75m - PPR=
3,91m - @G= +59,795m
TK A. POT.AR 30,0m³ - KG= 8,90m - PPR=
1,23m - @G= +62,475m
TK Nº1 BB/C/BE
KG= 4,31m
TK No5 BB/C/BE
KG= 4,30m
TK Nº2 BB/C/BE
KG= 4,31m
TK No6 BB/C/BE
KG= 4,35m
o
TK Nº3 BB/C/BE
KG= 4,30m
TK N 7 BB/C/BE
KG= 4,35m
TK Nº4 BB/C/BE
KG= 4,30m
TK No8 BB/C/BE
KG= 4,35m
CAPACIDADE DOS TANQUES DE CARGA
56
TK Nº1BB
339,2m³ -
2.134 Brs
TK Nº2BB
Nº1C
914,8m³ - 5.754 Brs
TK Nº2C
Nº1BE
339,2m³ - 2.134 Brs
TK Nº2BE
TK Nº3BB Nº3C
474,5m³
926,0m³
- 2.985 Brs
- 5.824 Brs
474,5m³ - 2.985 Brs
458,4m³ -
926,0m³ 458,4m³
-
5.824Brs TK 2.883Brs
TK Nº4BB 475,1m³ TK Nº4C
TK Nº4BE
926,0m³ -
475,1m3
-
2.883Brs TK
2.988Brs
TK
5.824Brs TK Nº3BE
2.988Brs
TK Nº5BB
475,1m³ - 2.988 Brs
TK Nº6BB
475,1m³ -
2.988 Brs
TK N٥5C
926,0m³ - 5.824 Brs
TK Nº6C
926,0m³ -
5.824 Brs
TK Nº5BE
475,1m³ - 2.988 Brs
TK Nº6BE
475,1m³ -
2.988 Brs
TK Nº7BB
472,8m³ - 2.974 Brs
TK Nº8BB
449,8m³
-
2.829 Brs
TK Nº7C
926,0m³ - 5.824 Brs
TK Nº8C
936,0m³
-
5.887 Brs
TK Nº7BE
472,8m³
TK Nº8BE
449,8m³
-
2.829 Brs
- 2.974 Brs
TABELA HIDROSTÁTICA C. Med(m)
DESL.(tm)
KM (m)
C.med(m)
DESL.(tm)
KM (m)
6,00
12.825
10,25
6,10
12.984
10,17
6,20
13.144
10,12
6,30
13.302
10,06
6,40
13.452
10,02
6,50
13.612
9,97
6,60
13.772
9,93
6,70
13.922
9,89
6,80
14.080
9,86
6,90
14.230
9,82
7,00
14.384
9,79
7,10
14.534
9,76
7,20
14.692
9,74
7,30
14.842
9,71
7,35
14.922
9,70
7,40
15.002
9,69
7,50
15.158
9,67
7,60
15308
9,65
7,70
15.388
9,64
7,80
15.498
9,63
57
PLANO DE DISTRIBUIÇÃO DE CARGA DE UM NAVIO PETROLEIRO TANQUE
USB
no carga
LITRO
AMOSTRA
DENS
TEMP
amb/m3
dens.Temp
20oC
TQ.
FCV
L
Tm
20o
1BB 1C 1BE 2BB 2C 2BE 3BB 3C 3BE 4BB 4C 4BE 5BB 5C 5BE 6BB 6C 6BE 7BB 7C 7BE 8BB 8C 8BE
58
Exercício de carregamento prévio O N/T “ESCOLA” carregará no próximo porto 89.820 barris americanos de gasolina de aviação cuja densidade da amostra é 0,765 t/m3 e temperatura da amostra é 28oC. O Imediato do navio considerou para o cálculo prévio do carregamento que a temperatura provável na medição dos tanques será: tanques centrais 27oC e tanques laterais 26,5oC. Utilizando a Tabela 1 de Coeficiente de Correção de Densidade; Tabela 2 de Coeficiente de Expansão, para Correção de Volume (FCV); Tabela de Capacidade dos Tanques de Carga; Modelo para Cálculo, anexo; efetue a distribuição da carga nos tanques e determine a quantidade total em metros cúbicos e quantidade total em toneladas métricas.
3 NAVIOS QUÍMICOS
3.1 Tipos de navios transportadores de produtos químicos Os navios químicos modernos possuem grandes números de tanques e são projetados para transportar uma grande variedade de cargas. Para isso, os tanques são construídos em aço inoxidável, tanques em aço carbono revestidos com tintas especiais. Cada tanque está equipado com bombas de profundidade e sistema segregado de redes. Um sistema de lastro segregado é instalado para garantir que o lastro não contaminará a carga.
3.1.1 De acordo com o tipo de comércio, os navios químicos são classificados em: viagem dedicada (dedicated service) significa que o navio está dedicado ao transporte do mesmo produto a cada viagem. Isto pode significar menor custo, uma vez que pode não ser necessário preparar os tanques para receber a carga seguinte, o que também significará menos riscos operacionais devido ao menor manuseio do sistema de limpeza e condicionamento dos tanques.
59
viagem parcelada (parcel service) significa que o navio transporta vários tipos de produtos, em menores quantidades, para vários portos. Estas
viagens
podem
necessitar
de
operações
simultâneas
de
descarregamento, lavagens de tanques e carregamento, o que envolve maiores riscos operacionais pelo constante manuseio das cargas, do sistema de limpeza e condicionamento de tanques, além de que os horários são diversificados e podem, muitas vezes, ser adversos, necessitando de uma tripulação bem treinada e descansada.
3.1.2 De acordo com o tipo de produto a transportar Após profundo estudo de todos os riscos que envolvem o transporte de produtos químicos perigosos, por via marítima, a IMO dedicou especial atenção à proteção física da carga de forma a minimizar, tanto quanto possível, a ocorrência de vazamento incontrolável, passível de acontecer em consequência de avarias por encalhe, abalroamento acidental, etc. No decorrer dos estudos, cada vez mais ressaltava a necessidade de assegurar aos tanques e redes de carga uma posição estrutural mais protegida e o uso de material mais confiável. Assim, considerando a grande faixa de variação do grau de periculosidade dos produtos químicos, a IMO estabeleceu uma classificação para os navios, de acordo com os tipos de produtos que poderiam transportar. Navio tipo 1. Destinado ao transporte dos produtos de mais alta periculosidade. Consequentemente, para este tipo são exigidas medidas preventivas máximas para evitar ocorrências, como transbordamentos e vazamentos em qualquer situação. Estes navios devem dispor de tanques de carga afastados do casco. Cargas como o dodecilfenol e o fósforo são transportadas nesse tipo de navio.
60
IMPORTANTE! B/5 até
NÃO É PERMITIDA A CONSTRUÇÃO DE
11,5 m
B/5 até
TANQUE
11,5 m
CARGA
TANQUE DE CARGA COM CAPACIDADE MAIOR DO QUE 1.250 METROS CÚBICOS. .
CAPACIDADE duplo
MÁXIMA 1250m3
costado
duplo costado
DUPLO FUNDO B/15 até 6m o que for menor Figura 7 – Navio tipo 1. Corte transversal
Navio tipo 2. É aquele projetado para o transporte de produtos que são classificados como de média periculosidade, exigindo, portanto, medidas significativas de proteção, conforme podemos ver na figura a seguir. IMPORTANTE! 76 cm ou
UM ÚNICO TANQUE DE CARGA DE UM
maior
76 cm
TANQUE CARGA
ou maior
NAVIO TIPO 2 DEVE TER A CAPACIDADE MÁXIMA DE 3.000 METROS CÚBICOS. CAPACIDADE duplo
MÁXIMA 3000m3
costad
duplo costad
DUPLO FUNDO B/15 até 6m Figura 8 – Tanque de carga. Navio tipo 2.
61
Navio tipo 3. Nesta categoria estão enquadrados os navios projetados para o transporte de produtos químicos de suficiente periculosidade para requerer um moderado grau de proteção à tripulação e à carga. Nestes navios, a carga fica em contato direto com o casco, conforme se pode observar na figura abaixo.
TANQUE DE TANQUE DE
CARGA
CARGA
TANQUE DE CARGA
CAPACIDADE MÁXIMA SEM RESTRIÇÃO
Figura 9 – Tanque de carga de navio tipo 3.
3.2 Tipos de tanques e seus revestimentos 3.2.1 Os navios químicos são construídos conforme determina o código para construção específica desse tipo de navio. Determina, por exemplo, que esses navios têm grande número de tanques para facilitar a operação de manuseio de diversos tipos de carga de granéis químicos. Substâncias corrosivas, como ácidos e álcalis, podem rapidamente destruir o tecido humano e corroer os materiais comuns com os quais o navio é construído. Os ácidos em particular, reagem com a maioria dos metais, causando uma intensa corrosão nos equipamentos. Além disso, estas reações envolvem o hidrogênio que é um gás altamente inflamável. O transporte seguro de cargas corrosivas requer o uso de materiais resistentes à corrosão para a construção de tanques de carga e sistemas de manuseio, tais como: redes, válvulas, bombas, e outros. Os navios químicos são, portanto, embarcações especiais, construídas para o transporte de cargas especiais, em tanques que obviamente têm que possuir 62
características de posicionamento, robustez, revestimentos e equipamentos, também especiais. Com relação ao seu posicionamento, a sua instalação na estrutura do navio, o tanque de carga é classificado como integral e independente. Tanque integral quando faz parte da estrutura do navio, sofrendo, portanto, todos os esforços resultantes do seu movimento e da pressão da carga contígua. São tanques estruturais, responsáveis pela robustez estrutural do casco. Cada tanque estrutural possui a sua própria bomba de aço inoxidável, rede e tomada de carga. As redes de expansão dos gases servem a cada tanque estrutural e são dotadas de válvulas automáticas de segurança “vácuo-pressão”, que evitam deformações estruturais que os tanques podem sofrer e perdas significativas de carga por evaporação. Durante o carregamento, as válvulas de vácuo-pressão podem ser abertas manualmente. Durante a operação de queima dos tanques, as válvulas vácuo-pressão devem ficar fechadas. As descargas das redes dos gases devem ser feitas através de cogumelos de ventilação a mais de quatro metros acima do convés principal, providos de tela corta-chama. Na rede de expansão de gases, encontramos ainda uma conexão com válvula para o retorno de gases para o terminal, com a finalidade de enviar para terra os gases que não podem ser liberados para atmosfera. Os tanques integrais ou estruturais possuem sensores instalados em três níveis diferentes, para medições das temperaturas. Esses tanques são projetados para suportar pressões de até 0,25 bar, podendo em caso de estrutura reforçada, chegar a valores mais altos, porém abaixo de 0,7 bar e o ponto de ebulição da carga não pode ser menor do que – 10oC. Tanque independente é aquele que não faz parte da estrutura do casco e tem como principal finalidade eliminar ou minimizar, em qualquer situação, o esforço em suas anteparas, e dar maior segurança na segregação da carga. Podem ser citados como exemplos de navios que se utilizam desses tipos de tanques, os propaneiros e alguns navios químicos dotados de tanques cilíndricos de convés. Cada cilindro de convés é subdividido em tanques, todos servidos por uma mesma bomba, rede e tomada de carga. As bombas são acionadas por motores hidráulicos próprios e supridas por unidade geradora de pressão instalada na Praça de Máquinas. No caso de avarias dessas bombas de carga, o navio possui bombas portáteis hidráulicas de aço inoxidável colocadas nos tanques, através das portas de visitas ou domos. Os 63
tanques cilíndricos de convés possuem apenas um sensor para medição da temperatura. Quanto ao desenho e construção, os tanques podem ser classificados em tanque de gravidade ou tanque de pressão. Tanque de gravidade é aquele no qual a pressão de projeto não ultrapassa 0,7 bar manométrico no topo. Tanque de pressão ou pressurizado é aquele projetado para operar sob pressões superiores a 0,7 bar manométrico.
3.2.2 Revestimento dos tanques Em se tratando de navios que se destinam ao transporte de produtos dos mais variados grau de corrosividade, torna-se evidente a necessidade da proteção das chapas dos tanques, com material ou tintas especiais de acordo com os produtos a serem transportados. Em alguns casos, a proteção é para própria carga, que poderia ser contaminada com a ferrugem desprendida de uma chapa sem o devido revestimento. O aço carbono é o material adequado para a construção de um navio-tanque químico e é resistente à maioria dos produtos químicos. Porém, como está propensa a oxidação, isso o torna inaceitável para o transporte de algumas cargas químicas. A presença de ferrugem dificulta as fainas de lavagens de tanques e também pode contaminar a carga. Para evitar a contaminação da carga e obter uma superfície lisa nas estruturas dos tanques dos navios químicos construídos em aço doce, eles são sempre pintados internamente com tintas especiais, tais como: epóxi, silicato de zinco, poliuretano e fenólicas que resistem a determinados grupos de produtos químicos. Atualmente ainda não existe pintura capaz de resistir a todos os tipos de produtos químicos transportados por esses navios e a lista de resistência de tinta a produtos
químicos
fornecidas
pelos
seus
fabricantes
devem
ser
seguidas
rigorosamente.
64
A maioria dos navios-tanques possui seus tanques divididos entre tanques revestidos com tintas especiais e tanques de aço inoxidável. Os tanques de aço inoxidável podem ser construídos com chapas sólidas de aço inoxidável ou ter as chapas de aço carbono revestidas com uma folha fina de aço inoxidável com cerca de dois milímetros de espessura, conhecida como “clad”. O aço inoxidável é muito usado para construção dos tanques de carga por ele ser compatível com a grande maioria das cargas químicas. A expressão aço inoxidável abrange um variado grupo de aço carbono com a adição, durante o seu processo de fabricação, de no mínimo 10% de cromo e percentuais menores e variados de outros elementos, tais como manganês, níquel, molibdênio, os quais, utilizados em variados percentuais, conferem ao aço inoxidável originado desta mistura características diferentes de resistência a corrosão. A adição destes elementos dá origem a uma liga de aço que produz um óxido com três características básicas: alta aderência, impermeabilidade e ser estável no meio ambiente. A esta capacidade da liga denominamos de passivação, palavra associada ao fato de que, ao se formar uma película de óxido, esta passa a proteger o metal que está logo abaixo, interrompendo assim, o processo corrosivo, entendendose que o metal passou de uma condição ativa para uma condição passiva, em termos de corrosão. Para se verificar se um tanque de aço inoxidável precisa ser passivado, necessita-se de uma solução de nitrato de prata. Pingue uma gota de nitrato de prata sobre uma superfície limpa e seca, espere três minutos, remova a solução de nitrato de prata com água destilada e observe a mancha: se for preta o aço está em estado ativo, sem nenhuma passivação; se for cinza escura a superfície está 50% passivada; se não houver coloração a superfície está 100% passivada. Se for constatada a necessidade de passivação, ela será feita misturando ácido cítrico em pó com água doce e borrifando-se as anteparas dos tanques totalmente, lavando-se o tanque após duas horas, com água doce. Concluídas as fases preliminares, deve-se testar a quantidade em ppm da mistura tóxica, com toxímetro; percentual de oxigênio, com um oxímetro e a mistura ar/gás com 65
explosímetro. Se os resultados dos testes forem satisfatórios, o tanque estará liberado para as pessoas descerem ao seu interior, para inspeção. Outro dado importante sobre os aços inoxidáveis é que eles não resistem a íons halogenetos; logo, não podemos carregar tais tanques com soluções de nitretos ou cloretos. Isto explica o porquê da recomendação do construtor do navio: não lastrar os tanques de aço inoxidável, pois a água do mar possui cloreto de sódio, nas mais variadas concentrações. O ataque dos halogenetos ao aço inoxidável dá origem a um tipo de corrosão pontual e profunda que é denominada corrosão por “pitting”. Portanto, o tanque de um navio químico pode apresentar-se sob três condições: a) construído com aço carbono e revestido com uma determinada tinta; b) construído com aço carbono e revestido com “clad”, ou seja, cladizado; e c) construído com aço inoxidável. 3.3 Certificados de conformidade e inibição 3.3.1 Certificado de conformidade Todos os navios químicos que obedecem aos requisitos de estrutura, equipamentos, acessórios, arranjos e materiais estabelecidos nos Códigos de Substâncias Químicas a Granel, IBC Code e BCH Code, são atestados por meio do Certificado de Conformidade para o Transporte de Substâncias Químicas Perigosas a Granel. Este certificado tem uma lista de substâncias do capítulo 6 (Manual BCH) ou do capítulo 17 (Manual IBC) que o navio tem permissão para transportar. Todos os navios químicos que também transportam gás liquefeito, além do certificado acima citado, devem receber um Certificado de Conformidade para o Transporte de Gases Liquefeitos a Granel.
3.3.2 Certificado de inibição Algumas cargas são embarcadas inibidas, para prevenir uma possível reação química potencialmente perigosa, dando maior segurança ao seu transporte. Na operação com este tipo de produto químico, devem ser tomadas as seguintes precauções:
66
1. certificar-se com o embarcador se o produto está devidamente inibido; caso contrário, o navio deverá opor-se ao carregamento; 2. certificar-se com o embarcador se é suficiente a quantidade de inibidor, levando em conta as instruções fornecidas pelo Certificado de Inibição, quanto às condições da viagem, sua duração e temperaturas esperadas no decorrer da mesma e a maneira pela qual o inibidor deve ser introduzido no tanque; 3. cuidados especiais devem ser tomados no manuseio do inibidor, que pode atacar o homem. Inibidores como hidroquinone, tertiary butyl catechol são bons, porém altamente tóxicos; 4. manter cuidados constantes com a rede de expansão dos gases dos tanques com carga inibida, que pode ficar obstruída por sólidos provenientes de reação química do produto. A pressão de vapor do inibidor deve ser maior do que a pressão de vapor da carga; 5. um inibidor, adicionado ao líquido, geralmente não retardará a reação do vapor ou condensado, no espaço da ulagem; entretanto, a substituição do ar do espaço da ulagem por gás inerte retardará a reação do vapor nessa região; 6. um fator essencial de segurança para evitar a reação de carga muito reativa é impedir que o líquido ou vapor venha ficar em contato direto com o ar durante o carregamento, transporte e descarga. Exemplo de substâncias auto-reativas: estireno, óxido de propileno, acrilonitrila; 7. não há inibidores para certas cargas, as quais podem reagir consigo mesmas e essas devem ser transportadas numa atmosfera de gás inerte, com teor de oxigênio de menos 0,2% em volume. 3.4 Polimerização de um produto químico e das substâncias inibidoras Polimerização é a combinação de várias moléculas que formam um composto mais complexo, ou seja, pela presença de pequenas quantidades de outro gás ou de certos metais. Na polimerização, as pequenas moléculas transformam-se em grandes moléculas. Todo leitor ou leitora desta obra tem um exemplo muito bom de polimerização ao alcance da mão, sob a forma de frascos moles ou rígidos em polietileno, contendo perfume, molho, um desodorante, etc. 67
O próprio etileno, que está na base de fabricação desses frascos, é um gás. Mas os produtos de sua polimerização, compostos de grandes moléculas de polietileno, são sólidos ou líquidos. A polimerização geralmente cede calor, o que pode acelerar a reação. Por este fenômeno um composto que estava no estado líquido, pode transformar-se em pastoso ou até mesmo um sólido, causando sérios problemas para as instalações do navio. Ela pode ocorrer automaticamente sem influência externa ou pode ocorrer se o composto é aquecido, ou ainda, pelo acréscimo de impurezas ou por um catalisador. Para evitar este fenômeno, o embarcador deve fornecer ao navio o Certificado de Inibição competente, e certa quantidade de produto químico específico denominado inibidor, para ser colocado na carga, se necessário e com as instruções de uso. 3.5 Plano de carga de um navio transportador de produto químico Para elaborar o plano de carga de um navio de produtos químicos, devem-se considerar os seguintes aspectos: a) incompatibilidade entre produtos; b) resistência do revestimento do tanque aos produtos químicos; c) identificação dos produtos que não podem ser transportados em tanques laterais – quando o navio não possuir duplo costado; d) identificação dos produtos que não devem ser transportados em tanques adjacentes aos carregados com combustível ou produtos comestíveis; e) dentro do possível, carregar os produtos que exijam alta temperatura durante o transporte e descarga em tanques mais próximos possível da origem do vapor de aquecimento (a ré); f) carregar sempre os produtos de alta periculosidade o mais afastados possível das acomodações; g) manter sempre em mente a exata sequência de operações a ser efetuada nos diferentes portos de escala. Como ponto de partida para a confecção do plano de carga e levando em consideração os aspectos acima, vamos nos municiar das publicações. - Código Internacional para a Construção e Equipamentos de Navios Transportadores de Produtos Químicos Perigosos a Granel (Manual IBC). 68
- Certificado de Conformidade do navio “Certificate of Fitness” e seu anexo “A”. - Tanker Safety Guide (Chemicals) – “TSG”. - Code of Federal Regulations (Title 46 – Shipping) – “CFR”. - Revestimento dos Tanques. Lista de resistência dos revestimentos dos tanques de carga aos diferentes produtos químicos (expedida pelo fabricante e ratificada pela Sociedade Classificadora). Os requisitos mínimos para o transporte de produtos regulados pelo Manual IBC constam do capítulo 17. A primeira parte deste capítulo, denominada “Notas Explicativas”, define claramente o significado de cada coluna da tabela do capítulo 17. A segunda parte apresenta sob forma de tabela, a relação dos produtos químicos regulados pelo código, com as colunas identificadas por letras do alfabeto que vão de “a” a “o”. A lista dos nomes dos produtos é apresentada em ordem alfabética na língua inglesa. O capítulo 18 do Manual IBC nos fornece uma lista de produtos químicos para os quais o código não se aplica. Isto, porque os produtos nela contidos não apresentam nocividades que justifiquem medidas muito especiais de proteção, conforme as exigidas para as substâncias constantes do capítulo 17. No anexo “A” do Certificado de Conformidade estão relacionados os produtos para os quais o navio foi construído para transportá-los. Portanto, qualquer produto que não conste desta relação somente poderá ser transportado mediante autorização dada, por escrito, pela Sociedade Classificadora do navio. O Tanker Safety Guide tem como finalidade fornecer uma grande variedade de dados técnicos, e dar orientações claras, embora resumidas, sobre alguns assuntos que envolvem o manuseio de produtos químicos. O Code of Federal Regulations - “CFR” é dividido em 50 títulos, sendo que, para efeito de planejamento de carga, utilizamos o título 46 no qual consta, entre outros assuntos, a parte 150 que trata da incompatibilidade entre produtos químicos, subdivide-se em carta, tabelas e anexos, tais como: a) carta de compatibilidade; b) tabela 1 – Lista alfabética das cargas; c) tabela 2 – Lista dos grupos de cargas; d) anexo I – Exceções a carta – subdividindo-se em “a” e “b”; e) anexo II – Notas explicativas sobre a carta de compatibilidade; 69
Revestimento dos tanques: os produtos não podem ser transportados em qualquer tipo de revestimento, em função de sua reatividade, quando em contato direto com a superfície do material de construção ou revestimento do tanque. Normalmente, as Listas de Resistência dos Revestimentos iniciam-se com a simbologia usada em sua tabela, seguido de uma apresentação de informações técnicas da tinta, após o que é mostrada sob forma de resumo restrição para o transporte de alguns produtos e, finalmente, a lista dos produtos com seu respectivo símbolo de resistência do revestimento. Os principais fabricantes de tintas para pintura de tanques são Ameron e Carboline. Exemplo de Simbologias: + ou S – para produtos que podem ser carregados sem restrições; - ou U – para produtos que não podem ser carregados; NT
para produtos que ainda não foram testados;
()
para produtos que podem ser carregados sem restrições, mas merecem algum tipo de aconselhamento. PLANOS UTILIZADOS NOS NAVIOS QUÍMICOS NAS OPERAÇÕES DE CARREGAMENTO
DADOS DO MANUAL DE ESTABILIDADE DO NAVIO QUÍMICO QUITAÚNA CAPACID L.C.G V.C.G. COMBUST. E L.C.G. V.C.G. LASTRO m³ M M Á. DOCE (m³) M M FORPEAK
523,75
- 75,44
7,85
11-DF/IFO BBE +48,42
0,81
DF. 1 BBE
581,54
- 50,98
0,88
12-DF/IFO BBE +49,84
3,10
DF. 2 BBE
819,21
- 30,83
0,87
06-DF/DO BBE
+53,33
0,86
DF. 3 BBE
972,88
- 7,68
0,87
13-DF/DO C
+56,96
5,26
DF. 4 C
552,0I
+12,10
0,87
15-TQ/DO BBE
+73,70
5,26
DF. 5 BBE
907,41
+31,99
0,87
16-17/LUB BE
+71,97
5,26
AFT PEAK
151,54
+75,84
9,08
18-20/LUB BB
+64,84
5,26
14-TQ/AD BBE
+72,31
5,26
PAIOL AV
- 72,00
14,30
PAIOL AR
+65,92
11,00
PROVISÃO
+76,40
14,30
TRIPULAÇÃO
+59,40
19,00
19-TQ/HID.OIL
+72,00
5,00
NAVIO LEVE = 7.304 tm
LCG = 13,14 m
VCG = 9,22 m 70
EXISTÊNCIA A BORDO APÓS SONDAGENS COLISÃO AV = 94,84 tm
DF 1BBE = 77,78 tm
DF 2BBE = 77,78 tm
DF 3BBE = 77,78 tm
TQ 4 C = 360,41 tm
DF 5BBE = 77,78 tm
COLISÃO AR = 109,16 tm
DF 11 IFO = 530 tm
DF 12 IFO = 86,0 tm
DF 6 MDO = 50,0 tm
DF 13 C MDO = 24,0 tm TQ 15 MDO = 12,0 tm
TQ 16/17 LUB = 20,0 tm
TQ 18-20 LUB = 4,0 tm
TQ 14 AD = 172,0 tm
TQ 19 HID OIL = 1,0 tm
PAIOL AV = 40,0 tm
PAIOL AR = 60,0 tm
PROVISÕES = 15,0 tm
TRIPULAÇÃO = 5,0 tm
SLOP TANK = ─
TANQUE DE CARGA
CAPACIDADE (98%) m³
USBARRIL
L.C.G
V.C.G
M
M
DECK TANK 1BE
98,6
620,2
- 41.82
16,06
DECK TANK 1BB
98,6
620,2
- 41,82
16,06
DECK TANK 2BE
154,0
968,6
- 32,96
16,05
DECK TANK 2BB
154,0
968,6
- 32,96
16,05
DECK TANK 3BE
98,6
620,2
- 24,10
16,06
DECK TANK 3BB
98,6
620,2
- 24,10
16,06
DECK TANK 4BE
98,6
620,2
+ 12,18
16,06
DECK TANK 4BB
98,6
620,2
+ 12,18
16,06
DECK TANK 5BE
154,0
968,6
+ 21,04
16,05
DECK TANK 5BB
154,0
968,6
+ 21,04
16,05
DECK TANK 6BE
98,6
620,2
+ 29,90
16,06
DECK TANK 6BB
98,6
620,2
+ 29,90
16,06
CENTRAL TANK 1
1.153,2
7.253,4
- 57,70
7,34
CENTRAL TANK 2
1.652,9
10.396,4
- 47,14
7,35
CENTRAL TANK 3
1.744,9
10.975,1
- 36,48
7,36
CENTRAL TANK 4BE
1.755,1
11.039,3
- 20,35
7,36
CENTRAL TANK 4BB
1.750,7
11.011,6
- 20,35
7,36
CENTRAL TANK 5BE
1.179,0
7.415,7
-
2,34
7,36
CENTRAL TANK 5BB
1.176,1
7.397,5
-
2,34
7,36
CENTRAL TANK 6BE
1.166,6
7.337,7
+ 12,13
7,36
CENTRAL TANK 6BB
1.163,7
7.319,5
+ 12,13
7,36 71
CENTRAL TANK 7BE
1.166,6
7.337,7
+ 26,53
7,36
CENTRAL TANK 7BB
1.163,7
7.319,5
+ 26,53
7,36
CENTRAL TANK 8
1.179,8
7.420,7
+ 37,26
7,36
CENTRAL TANK 9BE
293,9
1.848,6
+ 42,65
7,39
CENTRAL TANK 9BB
293,2
1.844,2
+ 42,65
7,38
LATERAL TANK 1BE
626,1
3.938,1
- 58,01
7,79
LATERAL TANK 1BB
626,1
3.938,1
- 58,01
7,79
LATERAL TANK 2BE
601,4
3.782,7
- 47,49
7,52
LATERAL TANK 2BB
601,4
3.782,7
- 47,49
7,52
LATERAL TANK 3BE
577,5
3.632,4
- 36,54
7,38
LATERAL TANK 3BB
577,5
3.632,4
- 36,54
7,38
LATERAL TANK 4BE
578,9
3.641,2
- 25,74
7,38
LATERAL TANK 4BB
578,9
3.641,2
- 25,74
7,38
LATERAL TANK 5BE
578,5
3.638,7
- 14,94
7,38
LATERAL TANK 5BB
578,5
3.638,7
- 14,94
7,38
LATERAL TANK 6BE
771,2
4.850,7
-
2,34
7,38
LATERAL TANK 6BB
771,2
4.850,7
-
2,34
7,38
LATERAL TANK 7BE
139,6
1.217,7
+ 6,66
7,38
LATERAL TANK 7BB
139,6
1.217,7
+ 6,66
7,38
LATERAL TANK 8BE
578,4
3.638,0
+ 13,86
7,38
LATERAL TANK 8BB
578,4
3.638,0
+ 13,86
7,38
LATERAL TANK 9BE
762,9
4.789,5
+ 26,42
7,42
LATERAL TANK 9BB
762,9
4.789,5
+ 26,42
7,42
LATERAL TANK 10BE
354,8
2.231,6
+ 37,20
7,70
LATERAL TANK 10BB
354,8
2.231,6
+ 37,20
7,70
LATERAL TANK 11BE
161,2
1.013,9
+ 42,62
8,08
LATERAL TANK 11BB
161,2
1.013,9
+ 42,62
8,08
72
PLANO DE CARGA QUITAÚNA 1BB
1C
1BE
E
1BB
QUIXADÁ
VIAGEM Nº ___________
Z
638,9
1176,7
638,9
2BB
2C
2BE
E
Z
100,6
613,6
1686,6
2BB
3BB
3C
E
613,6 3BE
E 589,3
1780,5
4BB
4CBB
100.6 E
2BE
589,3 E
4CBE
4BE
Z
3BB
590,7
590,7
5BB
5BE
Z 157
E
3BE Z
Z
100,6
590,7
1786,4
6BB
5CBB
E
1790,9
590,7
5CBE
6BE
Z
E
Z 786,9 7BB
1BE
Z
157
100,6
E
1200,1 6CBB
Z
Z
1203,0
786,9
6CBE
7BE
Z
Z
4BB
4BE 197,6
197,6
8BB
8BE
100,6
Z
5BB
590,2
1187,4
9BB
7CBB
100,6
E
E
1190,4
590,2
7CBE
9BE
778,5
1187,4
6BB
10BB
8C
1187,4
Z
362
1203,9
E
E
9CBB
778,5 10BE
E
11BB
5BE
E
157
100,6
Z
E
9CBE
157 E
362 11BE
6BE
100,6
E
E
73
164,5
299,2
299,9
164,5
REGISTRO DA QUANTIDADE DE CARGA NOS TANQUES DO N/T QUITAÚNA TANQUE
CARG
ULL m
TEMP. o
C
VOL. m3
FCV VLR
o
C
DENS.
PESO
t/m3 oC
T
74
3.5.1 Carregamento prévio de um navio-tanque químico O navio “Quitaúna” em viagem recebe um fax, para confecção do plano de carga prévio, dos seguintes produtos: 882m³
=0,841t/m3
ACR – ácido acrílico un 2218
6.440m³
=0,874t/m3
FCV=1,000
ANL - anilina un 1547
1.140m³
=0,859t/m3
FCV=1,000
BNZ - benzeno un 1114
6.000m³
=0,774t/m3
FCV=1,000
190m³ =0,795t/m3 _________ 14.652m³
FCV=1,000
AMN - nitrato de amônia (93% ) un 2426
CBD - disulfito de carbono un 1131
FCV=1,000
Análise baseada nas publicações: 1. de acordo com o Manual IBC os produtos AMN e CBD devem ser carregados em tanques 1G (independente e de gravidade); 2. de acordo com o Manual IBC os produtos ACR, ANL e BNZ devem ser carregados em tanques 2G (integrais e de gravidade); 3. de acordo com o Certificado de Conformidade, em seu anexo A – Lista de Produtos Autorizados, o produto ACR deve ser carregado em tanques centrais; o produto BNZ pode ser carregado em tanques centrais e tanques laterais; o produto ANL pode ser carregado em tanques laterais. 4. de acordo com a carta de compatibilidade, o produto AMN do grupo 6 é incompatível com o produto ACR do grupo 4; exceção à carta de compatibilidade o produto ACR do grupo 4 é incompatível com o produto ANL do grupo 9; o produto AMN do grupo 6 é compatível com o produto ANL do grupo 9 e produto BNZ do grupo 32; o produto CBD do grupo 38 deve ser carregado separado do produto AMN do grupo 6 de um tanque e afastado das acomodações. 5. de acordo com a Lista de Revestimento dos Tanques o produto ACR pode ser carregado em tanques pintados com tinta epóxi; o produto ANL pode ser carregado em tanques pintados com tinta a base de silicato de zinco; o produto BNZ pode ser carregado em tanques pintados com tintas a base de silicato de zinco e epóxi. 75
De posse desta análise e dos demais dados fornecidos, faça a distribuição dos produtos nos tanques, determine a quantidade embarcada em toneladas métricas. 4. NAVIOS TRANSPORTADORES DE GÁS 4.1 Tipos de navios transportadores de gás liquefeito Estão divididos em seis diferentes categorias de acordo com a carga a ser transportada e as condições de transporte. 4.1.1 Totalmente pressurizado São os mais simples de todos os navios gaseiros em termos de sistemas de armazenamento e equipamentos de manuseio de carga, pois transportam suas cargas à temperatura ambiente. Os tanques de carga são independente, tipo C, ou seja, vaso de pressão cilíndrico ou esférico fabricado em aço carbono, com pressão de projeto de 17kg/cm², que corresponde a pressão de vapor do propano, que é a carga mais volátil transportada na temperatura ambiente de 45ºC. Geralmente este tipo de navio não utiliza isolamento térmico nos tanques de carga ou planta de reliquefação. Devido às pressões de projeto, os tanques são extremamente pesados, os navios totalmente pressurizado tendem a ser pequenos, com capacidade máxima de carga de cerca de 4.000 m³ e são utilizados para transportar, principalmente GLP e Amônia. O lastro é transportado em tanques de duplo-fundo e laterais. Como esses navios utilizam o sistema de armazenamento tipo C, não há necessidade de barreira secundária e o porão do tanque de carga pode ser ventilado com ar.
Figura 10a - Transportador de GLP totalmente pressurizado.
Fonte: Manual ESOG, volume 1 – DPC, Rio de Janeiro, 1996.
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Figura10b – Transportador de GLP totalmente pressurizado. Fonte: beaufort9.smfforfree.com
4.1.2 Semirrefrigerado / semipressurizado São navios que utilizam também o sistema de armazenamento independente tipo C, cilíndrico, esférico ou bilobular; porém, neste caso, os tanques de carga são projetados tipicamente, para uma pressão de trabalho de 5 a 7 bar. Estes navios atingem a capacidade de 8.000 m³, devido à redução na espessura do tanque de carga e são utilizados para transportar principalmente GLP. Como os tanques de carga são construídos em aço carbono manganês, capazes de suportar temperatura de até – 10ºC, os navios são equipados com uma planta de refrigeração e tanques com isolamento térmico.
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Figura 11- Navio semirefrigerado / semipressurizado. Fonte www.naval.com.br/NMB
4.1.3 Semipressurizado / totalmente refrigerado São navios gaseiros construídos para capacidade que variam de 1.500 m3 a 30.000 m³. Transportam uma variedade de gases desde o GLP e VCM (Manômero de Cloreto de Vinila) até Propyleno e Butadieno. Possuem tanques independentes tipo C, capazes de armazenar e transportar cargas até – 48ºC em aço carbono manganês, aço de grãos finos tratado com alumínio. Para temperaturas tão baixas quanto – 104ºC (etileno), os metais, tais como ligas de alumínio são necessários para construção dos tanques de carga. Possuem também um equipamento de carga bastante flexível e podem carregar e descarregar para tanques tanto pressurizados quanto refrigerados.
Figura 12a - Transportador de amônia/GLP totalmente refrigerado semipressurizado. Fonte: Manual ESOG, volume 1. DPC, Rio de Janeiro, 1996.
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figura 12b – Navio semipressurizado / totalmente refrigerado. Fonte www.naval.com.br/NMB
4.1.4 Transportador de GLP totalmente refrigerado Navios que transportam suas cargas aproximadamente à pressão atmosférica e são projetados, em geral, para transportar grandes quantidades de GLP e Amônia. Utilizam tanques independentes prismáticos tipo A, com simples blindagem lateral, capaz de resistir a uma pressão máxima de trabalho de 0,7 bar. Os tanques são construídos com aço para baixas temperaturas e para permitir o transporte à temperatura de até – 48ºC. Um típico navio de GLP totalmente refrigerado (Fully Refrigerated Ship) teria até seis tanques de carga, com capacidades que variam de 10.000 m3 a 100.000 m³, cada tanque montado com uma antepara longitudinal central para melhorar a estabilidade. Os tanques são normalmente apoiados em calços de madeira e são fixados ao casco em apenas uma das extremidades para permitir expansão e contração. Em razão das condições de transporte à baixa temperatura, este navio deverá possuir planta de reliquefação do gás (processo que utiliza o compressor e o condensador do navio, de forma que no compressor temos o aumento da pressão e no condensador a liquefação, antes da carga retornar ao tanque) e isolamento térmico. Aquecedores de cargas e bomba de recalque usada para aumentar a pressão de descarga da bomba de carga principal (Booster pumps) são frequentemente usados para permitir a descarga em instalações de armazenamento, pressurizadas. Quando operarem com tanques tipo A, será necessária uma barreira secundária completa. Os porões dos tanques de carga deverão ser inertizados quando
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estiverem transportando cargas inflamáveis. O lastro é carregado nos tanques de duplo-fundo e nos tanques laterais ou superiores.
Figura 13a – Navio totalmente refrigerado para GLP. Fonte: Manual ESOG, volume 1. DPC, Rio de Janeiro: 1996.
Figura 13b – Navio totalmente refrigerado para GLP.
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4.1.5 Transportadores de etileno São navios construídos para tráfego marítimo específico e têm capacidades que variam de 1.000 m3 a 30.000 m³. Em geral, este gás é transportado totalmente refrigerado em sua temperatura de ebulição de – 104ºC a pressão atmosférica. Se forem usados tanques tipo C, não é necessária barreira secundária. Para tanques tipo B é exigida uma barreira secundária parcial, que normalmente consiste de uma bandeja coletora e proteção contra borrifos. Possuem também isolamento no duplo fundo. Com tanques tipo A exige-se uma barreira secundária total. Toda barreira secundária deve ser capaz de conter um vazamento do tanque de carga por um período de 15 dias. Devido à temperatura de transporte de carga de – 104ºC, o casco não poderá ser usado como barreira secundária então, neste caso, uma barreira secundária separada deverá ser montada. Este tipo de embarcação é dotado de isolamento térmico e de uma planta com alta capacidade de reliquefação. Alguns navios de etileno podem também transportar cargas de GLP. Um duplo costado completo é necessário para todas as cargas transportadas abaixo de – 55ºC sejam os tanques dos tipos A, B ou C.
Figura 14a - Transportador de etileno/GLP totalmente refrigerado. Fonte: Manual ESOG, volume 1. DPC, Rio de Janeiro: 1996.
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Figura 14b – Transportador de etileno / GLP totalmente refrigerado.
4.1.6 Transportador de GNL totalmente refrigerado São construídos especialmente para transportar grandes quantidades de GNL em projetos específicos e contratados para um tempo entre 20 e 25 anos. Transportam GNL cuja temperatura varia próximo de – 163ºC. Possuem capacidade entre 120.000 m3 e 145.000 m³, atualmente chegando a 220.000 m³. Construídos com tanques tipo membranas ou tipo B esférico, e também possuem duplo costado. O espaço de porão nesse projeto é preenchido com gás inerte, podendo ser ventilado com ar seco desde que possa ser inertizado caso o sistema de detecção de gás denuncie algum vazamento. Estes navios não possuem planta de reliquefação. Usam uma turbina de vapor como propulsor e gás da carga como combustível.
Figura 15 – Navio totalmente refrigerado para GNL.
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4.2 Tipos de tanques e seus revestimentos O código da IMO identifica cinco tipos diferentes de sistemas de armazenamento: tanques independentes; tanques de membranas; tanques de semimembranas; tanques integrais; e tanques com isolamento interno. TANQUES INDEPENDENTES Esses tipos de tanques são auto-suportados e não fazem parte do casco do navio e tampouco contribuem para a resistência dele. Dependendo principalmente da pressão de projeto existem três tipos de tanques independentes: Tipo A – prismático: são construídos fundamentalmente de superfícies planas. A pressão máxima permissível no espaço de vapor do tanque nesse sistema é de 0,7bars. Isso significa que as cargas devem ser transportadas na condição totalmente refrigerada em/ou próximo à pressão atmosférica, sendo normal a utilização de 0,25 bar. Para garantir a segurança no caso de vazamento no tanque de carga é necessário um sistema de contenção secundária para proteger o casco do navio das temperaturas baixas. Esse sistema é conhecido como “barreira secundária” e é uma característica de todos os navios com tanques tipo ”A” capazes de transportar cargas à temperaturas abaixo de – 10oC. Para um transportador típico de GLP totalmente refrigerado (que não transporta cargas à temperaturas abaixo de – 55oC), a barreira secundária deve ser completa, capaz de conter o volume total do tanque em um ângulo de banda definido, e pode fazer parte do casco do navio. Toda barreira secundária, de acordo com o IGC Code, deve ser capaz de conter um vazamento do tanque de carga por período de quinze dias. Este tanque é prismático, autossuportado e tem sua própria estrutura interna definida. Por fora dessa estrutura, a qual se denomina barreira primária, existe um isolamento de espuma (poliuretano), que tem o objetivo de minimizar o fluxo térmico para dentro do tanque e proteger a estrutura do navio contra a baixa temperatura.
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Figura 16a – Corte do tanque tipo A – prismático. Fonte: oceânica.ufrj.com.br
Figura 16b – Navio gaseiro – tanque tipo A - prismático para GLP. Fonte: oceânica.ufrj.com.br
Tipo B – esférico: são tanques que podem ser construídos de superfícies planas ou do tipo vaso de pressão. Comparado ao tipo A, há uma maior precisão na determinação dos esforços, que deve incluir a análise de propagação de fraturas e fadigas. Os tanques tipo B, devido aos fatores de projeto, necessita somente de uma barreira secundária parcial, que normalmente consiste de uma bandeja coletora e proteção contra borrifos. O espaço de porão nesse projeto é preenchido com gás inerte, podendo ser ventilado com ar desde que possa ser inertizado, caso o sistema de detecção de gás denuncie algum vazamento. O tanque esférico é quase que exclusivamente usado em navios LNG, onde a redução do custo alcançada pela redução da barreira secundária é bastante significativa. Um tanque tipo B não necessita ser esférico. Tanques prismáticos estão em serviço com GLP e sendo 84
desenvolvido para transportar LNG, mas nesse caso, a pressão máxima de projeto para o espaço de vapor é de 0,7bars, como nos tanques tipo A.
Figura 17a – Seção transversal de um Tanque esférico tipo B. Fonte: nwsssc.com
Figura 17b – Navio gaseiro – Tanque tipo B esférico. .Fonte: jornalpelicano.com.br
Tipo C – Cilíndrico ou bilobular: consiste em tanques cilíndricos ou interligados em par (bilobulares), com pressão de vapor de projeto maiores que 2 bars. Vasos cilíndricos podem ser montados na vertical ou na horizontal. Esse tipo de sistema de armazenamento é usado em navios totalmente pressurizados ou semirrefrigerados. Pode ser usado para transporte totalmente refrigerado, desde que sejam utilizados, na construção dos tanques, aços adequados às baixas temperaturas. Esses tanques são projetados e construídos de acordo com os códigos convencionais de vaso de pressão e, como resultado, estão sujeitos a cuidadosos exames de esforços. Além disso, esforços de projeto são mantidos razoavelmente
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baixos de modo que, onde esse tipo de sistema for usado, a barreira secundária não seja necessária e o espaço do porão possa ser cheio com ar ou com gás inerte.
Figura 18a - Corte do tanque tipo C cilíndrico.
Figura 18b – Navio gaseiro com tanques independentes tipo C cilíndrico. Fonte: naviosmercantesbrasileiros.hpj.ig.com.br
Figura 18c – Navio gaseiro totalmente pressurizado ou semirrefrigerado, tipo C. Fonte: naviosmercantesbrasileiros.hpj.ig.com.br
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Tanque do tipo membrana: baseado em barreira primária muito fina, ou membrana, suportada através do isolamento pelo costado do navio. Os sistemas de armazenamento do tipo membranas devem ser providos de uma barreira secundária completa, que assegure a integridade total do sistema de armazenamento da carga no caso de vazamento da barreira primária. Há dois tipos de membranas de uso corrente. Ambas levam o nome das companhias que as desenvolvem e ambas projetadas para o transporte de LNG; são: sistema de membrana “GAZ TRANSPORT”; e sistema de membrana “TECHNIGAZ”.
Figura 19a seção transversal de um navio gaseiro com tanque tipo membrana. Fonte: nwssc.com
Figura 19b navio gaseiro com tanque tipo membrana. Fonte: globalsecurity.com
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Tanque do tipo semimembrana: é uma variação do sistema de tanque tipo membrana. A barreira primária é muito mais espessa do que no sistema membrana tendo lados chatos e cantos com grandes raios. O tanque só é autossuportado quando vazio porque, quando carregado, as pressões hidrostáticas do líquido e do vapor atuam sobre a barreira primária e são transmitidas através do isolamento para o costado interno, da mesma maneira que ocorre com o sistema membrana. Os cantos e aresta são projetados como para ajustar a expansão e contração. Os tanques tipo semimembranas foram originalmente desenvolvidos para o transporte de GNL e, atualmente em navios transportadores de GLP totalmente refrigerados. Tanque integral: o código da IMO estabelece que “tanques integrais fazem parte da estrutura do casco do navio e são influenciados da mesma maneira e pelas mesmas cargas que tencionam a estrutura do casco”. Tanques integrais não são normalmente permitidos se a temperatura da carga estiver abaixo de 10oC. Tanque com isolamento interno: pertence efetivamente a um sistema de tanques integrais que utilizam materiais de isolamento fixados às chapas do costado interior do navio, para conter e isolar a carga. Permite o transporte de cargas totalmente refrigerada em temperatura abaixo de – 10oC. Material de construção: a escolha dos materiais dos tanques de carga é ditada pela temperatura mínima de serviço e, em menor grau, pela compatibilidade com as cargas a serem transportadas. A propriedade mais importante a considerar na seleção dos materiais dos tanques de carga é a resistência à baixa temperatura, quando muitos metais e ligas, com exceção do alumínio, tornam-se quebradiços abaixo de uma certa temperatura. Tratamento de grão fino em aço carbono estrutural pode ser usado para alcançar características de baixa temperatura e os códigos da IMO especificam limites de temperatura baixa para vários graus desses aços, até – 30oC para graduação “E”. A referência para detalhes específicos dos vários graus do aço deve ser feita aos códigos da IMO e às regras das sociedades classificadoras. Navios transportando cargas de GLP totalmente refrigeradas devem ter tanques capazes de suportar temperaturas até – 55oC. Para alcançar essa 88
temperatura de serviço, são usadas ligas de aço carbono manganês de grão fino completamente abrandado, algumas vezes em liga com 0,5% de níquel. Nos navios projetados especificamente para o transporte de etileno totalmente refrigerado, com ponto de ebulição na pressão atmosférica de – 104oC ou GNL, com ponto de ebulição na pressão atmosférica de – 163oC, são usadas ligas de aço níquel, aço inoxidável ou alumínio como material de construção do tanque. Os tanques são em aço inoxidável ou aço carbono, sem revestimento, a fim de evitar contaminação à carga transportada. 4.3 Estágios de limpeza dos tanques de carga Das operações empreendidas por um navio gaseiro, a preparação do navio para uma mudança de carga pode ser aquela que consome maior espaço de tempo. Se a carga seguinte não é compatível com a anterior, pode ser necessário desgaseificar, inertizar e ventilar os tanques para permitir inspeção visual. Este geralmente é o caso quando carregando gases químicos, como o etileno, butadieno, e outros. Antes da mudança de carga ou desgaseificação, é essencial remover toda a carga líquida remanescente nos tanques, tubulações, planta de reliquefação ou qualquer outra parte do sistema de carga. Para cada metro cúbico de líquido deixado no sistema, até 400 m3 de vapor será formado, frustrando a operação de purga. Dependendo dos seus projetos, o líquido pode ser removido dos tanques de carga por pressurização, drenagem normal ou, no caso da maioria dos navios totalmente refrigerados, como tanques tipo “A”, por aquecimento dos tanques com gás quente oriundo do compressor. Alguns navios são equipados com serpentinas de aquecimento para esse propósito. Quando todo o líquido for removido, os tanques podem ser purgados tanto com gás inerte suprido do navio ou de terra, como pelo uso de vapor da próxima carga. Muitos navios de GLP para propósitos gerais, do tipo semirrefrigerado, são providos com vasos especiais de pressão no convés contendo quantidade suficiente da carga regularmente transportada, para fornecimento de gás de purga necessário. A carga de amônia é um caso especial. É praticamente impossível, e consome muito tempo, remover todos os restos de amônia mediante a purga por vapor.
89
Normalmente, o vapor da amônia é removido dos tanques no mar, purgando com grande quantidade de ar e jogando para a atmosfera. O gás inerte do navio só deve ser usado quando a concentração de amônia estiver abaixo de 100ppm, para evitar a formação de carbamatos (sais dos ácidos carbônicos). Os últimos traços de amônia podem ser eliminados mediante lavagem com água doce. A amônia é extremamente solúvel (um volume de água dissolve 1.400 volumes de vapor de amônia), e a introdução de água dentro de tanques contendo altas concentrações de amônia pode causar imediatamente condições de vácuo perigosas, a menos que se proporcione livre acesso de ar.
Ao lavar com água, os seguintes aspectos devem ser observados: 1. abrir todos os acessos dos tanques, proporcionando o máximo possível de entrada de ar, evitando condições perigosas de vácuo; 2. usar aparelhos respiratórios e roupas protetoras; 3. usar somente água doce, pois a água salgada deixará depósitos difíceis de serem removidos, e aumentará consideravelmente a formação de óxido nas superfícies das chapas de aço; 4. não lavar os tanques se suas bombas submersíveis forem inadequadas para imersão em água; 5. depois de bombear o máximo de água possível, trapear o remanescente no fundo do tanque antes de fechá-lo; 6. tomar cuidado com a descarga de amônia para o mar pelo costado, pois pode ser proibido em algumas áreas. De qualquer maneira, evitar que a descarga seja aspirada pelas tomadas de água salgada do navio, pois a amônia corrói o cobre e suas ligas, materiais normalmente presentes nestas tomadas.
Deve ser feita uma cuidadosa verificação da incompatibilidade de cargas sucessivas, e isto é importante particularmente se mais de uma carga for transportada simultaneamente, devendo-se dar atenção especial ao de reliquefação do gás (processo que utiliza o compressor e o condensador do navio), de forma que no compressor temos o aumento da pressão e no condensador a liquefação, antes de a carga retornar aos tanques. 90
Observe também a possível necessidade de troca do óleo de lubrificação do compressor, de acordo com as cargas. Existem tabelas que fornecem um guia conveniente para a compatibilidade de gases e os materiais comumente usados nos sistemas de manuseio de carga. Para maiores detalhes, consultar a publicação ICS Tanker safety guide (Liquefied gases). 4.3.1 Drenagem Antes de iniciar a desgaseificação ou purga, todo líquido deve ser removido. Para navios com tanques de carga tipo C, uma linha de drenagem (stripping) é utilizada. Criando uma pressão nos tanques com o uso do compressor de carga, o líquido residual é empurrado do fundo do poceto e através da linha de drenagem, sendo coletado em tanques para posterior retorno a terra, onde for permitido, ou para dentro de um tanque no convés instalado com esta finalidade. Para os navios com outros tanques que não sejam do tipo C, a drenagem do líquido por pressurização não é possível. Ao invés disso, deve ser efetuada vaporização com água quente, tanto usando serpentinas de aquecimento, quando instaladas, ou pelo suprimento de gás quente diretamente ao fundo dos tanques de carga. Em ambos os casos, a fonte de gás quente é o gás de descarga do compressor. O vapor é tomado dos tanques e passado através dos compressores, onde o calor de compressão resulta num aumento de temperatura do vapor descarregado. Este calor de compressão é então efetivamente transferido para o líquido residual, causando evaporação. Onde são instaladas serpentinas de aquecimento, o líquido evapora e o vapor nas serpentinas condensa. O condensado pode ser enviado para terra ou armazenado no convés. Onde o gás quente é introduzido diretamente no fundo do tanque, geralmente via linha de carga, o líquido é evaporado e os vapores são então enviados ao mastro suspiro (ventstack) quando o navio está no mar, ou são condensados na planta de reliquefação e enviados para terra, lançados no mar ou armazenados no convés. 4.3.2 Desgaseificação Desgaseificar um sistema de carga significa deixar sua atmosfera com um teor de explosividade igual a zero, ou seja, é o deslocamento de vapores de hidrocarboneto ou gás inerte com ar. 91
Para se realizar uma desgaseificação, utiliza-se um agente inerte à combustão e compatível com o produto contido no sistema de carga, até que o nível de explosividade de 30% do LIE seja atingido, completando-se a operação depois com ar atmosférico. O nitrogênio e o gás inerte produzido a bordo são os elementos mais utilizados na desgaseificação. Para desgaseificar tanques de amônia, usa-se o ar seco ou a água doce. O gás carbônico contido no gás inerte do navio (cerca de 14,5%), reage com a amônia e produz carbonato de amônia, uma substância sólida sob a forma de grânulos que podem obstruir as tubulações e avariar as válvulas de fechamento do sistema. Normalmente, para vapores mais pesados que o ar injeta-se o nitrogênio ou gás inerte pelo topo e extrai-se a mistura pelo fundo, invertendo-se para os mais leves que o ar, como a amônia. 4.3.3 Purga Ela envolve a substituição do vapor da atmosfera dentro de um tanque por outro vapor de carga ou por gás inerte ou nitrogênio. Isso será determinado pelo tipo de carga a ser carregada e pelas exigências de especificações do carregamento e do terminal de descarregamento subseqüente em termos de níveis permissíveis de contaminação de carga. Quando os tanques devem ser abertos para inspeção interna, a purga com gás inerte ou nitrogênio é sempre necessária para reduzir concentrações de hidrocarbonetos dentro do tanque aos níveis relativamente baixos e seguros exigidos antes da admissão de ar fresco. A mecânica da operação de purga é idêntica aquela utilizada na inertização do sistema de carga. Sempre deve ser tomado cuidado nas operações de purga, quando descarregando
para
a
atmosfera
vapores
de
hidrocarbonetos
ou
tóxicos,
especialmente em condição de ar parado (calmaria). Quando um navio estiver transportando amônia, a remoção de vapores do sistema para concentrações permissíveis (normalmente limites de 20ppm por volume ou menos são necessários) antes do carregamento de GLP. Lavagem com água doce para remover amônia é algumas vezes efetuada, sendo um método muito rápido e efetivo para certos tipos de tanques, uma vez que a amônia é extremamente solúvel n’água. Esta alta solubilidade conduzirá a condições de vácuo dentro dos tanques, sendo por isso muito importante assegurar bastante 92
entrada de ar durante o processo. Após a lavagem é essencial remover todos os resíduos da água, usando bombas fixas ou portáteis. Os tanques e sistemas de tubulações devem ser totalmente secos antes de se prosseguir com as preparações para o carregamento, não só para evitar a formação de gelo ou hidrato, mas também para remover a água que de outra maneira permanecerá com resíduos de amônia, contaminando a carga por muitas viagens.
De modo a alcançar o grau de secagem máximo, após a purga é importante: a) ventilar os tanques com ar tendo um ponto de orvalho menor do que a temperatura do tanque, para evitar condensação das superfícies dos tanques. b) ventilar os tanques e o sistema de carga na mais alta temperatura possível, para acelerar a liberação da amônia das superfícies enferrujadas, pois a amônia é liberada 10 vezes mais rápido a 45oC do que a 0oC. 4.3.4 Aeração Uma vez que os tanques tenham sido aquecidos e a concentração de hidrocarbonetos reduzida abaixo do limite inflamável, pela introdução de gás inerte, os tanques podem ser ventilados com ar fresco. A ventilação usando ventiladores e exaustores portáteis (sirocos) deve continuar, até que o teor de oxigênio monitorado em vários níveis e posições no tanque seja de 21%. Com a aeração, o ciclo de operações do navio transportador de gás liquefeito está completo. 4.4 Vapor e gás Vapor é o estado gasoso de uma substância, resultado do fenômeno da vaporização. O vapor pode ser formado por ebulição ou por evaporação. O vapor produzido por ebulição é tão quente quanto a água fervente. Gás é um dos mais importantes combustíveis, é queimado para fornecer calor e produzir a energia que impulsiona as máquinas. O gás como o ar e o vapor é uma forma gasosa de matéria.
93
4.5 Processos de liquefação e a planta de liquefação Gás liquefeito de petróleo (GLP) é uma expressão geral para propano, butano e mistura de ambos, os quais são produzidos a partir de duas fontes distintas: 1. ele é obtido do processamento de óleo cru nas refinarias ou como subprodutos de instalações de produtos químicos. Este GLP, em geral, somente está disponível na forma pressurizada e pode ser comercializado em cilindros ou tanques pequenos de pressão (botijões). 2. o GLP é produzido a partir do fluxo de gás natural ou do óleo cru no ponto da produção ou próximo dele (poços/plataformas). O gás natural de um poço consiste de uma grande quantidade de metano (hidrocarboneto formado pela combinação de um átomo de carbono e quatro de hidrogênio; primeiro termo da série dos hidrocarbonetos parafínicos; também conhecido por gás dos pântanos), de pequenas quantidades de hidrocarbonetos pesados que são conhecidos coletivamente como líquidos de gás natural (LGN) e uma quantidade variável de água, dióxido de carbono, nitrogênio e outras substâncias que não são hidrocarbonetos. As relações entre gás natural, líquido de gás natural e gás liquefeito de petróleo estão na figura a seguir:
94
4.6 Quantidade de carga a ser transportada e nível máximo de carga 4.6.1 Quantidades de carga a ser transportada As quantidades dos gases liquefeitos carregados e descarregados do navio são medidas e calculadas basicamente de maneira similar àquelas de outras cargas líquidas a granel, como óleo cru e derivados de petróleo. Ou seja, mede-se o volume e a densidade da carga e, após correção de ambos para a mesma temperatura, multiplica-se esses dois fatores, obtendo-se a quantidade da carga a ser transportada. Entretanto, diferente dos outros granéis líquidos, os gases liquefeitos são carregados como líquidos em equilíbrio com seus vapores em sistemas fechados, o que nos leva às seguintes considerações e diferenças:
a)
a inclusão do vapor: o espaço vazio (ulagem) no tanque contém vapor
saturado da carga líquida. O vapor pode evaporar do líquido, e ser condensado de volta para ele, durante o processo de manuseio e acondicionamento, e normalmente se assegura que este vapor não será perdido para a atmosfera. O vapor é, portanto, parte significante da carga e deve ser levado em conta nos cálculos de quantidade; b)
quantidades efetivas de carga são a diferença entre as quantidades
de “antes” e “depois”: é pratica comum na descarga reter a bordo uma quantidade significante de líquido e seu vapor associado, a fim de se manter os tanques resfriados durante a viagem de lastro. No carregamento, a nova carga é acrescentada à anterior. No final da descarga ou do carregamento, é necessário quantificar o conteúdo do tanque existente antes ou depois da operação, para se estabelecer a quantidade descarregada ou carregada; c)
temperatura e nível de medição do líquido: gases liquefeitos têm,
comparativamente, 3 a 4 vezes maior coeficiente de expansão volumétrica do que o óleo cru e produtos de petróleo. A variação resultante na densidade da carga pode ser suficiente para formar camadas sobrepostas do produto dentro do tanque. Por isso, existem vários sensores de temperatura a níveis diferentes, e é importante que essas leituras diferentes sejam levadas em consideração, a fim de se determinar uma média mais acurada nas temperaturas do líquido e do vapor, para que a correção da temperatura possa ser aplicada. Medição de volume dos tanques de carga: todos os navios têm tabelas de calibragem para cada tanque de carga, pelas quais o volume do líquido e do vapor 95
podem ser calculados, a partir da medição do nível do líquido. As tabelas de calibragem contêm fatores de correção com os quais a medida do nível do líquido é ajustada de acordo com as condições atuais de banda e trim do navio e com a temperatura do tanque de carga no momento da medição. Correção da Fita: a boia de indicação do nível passa através do espaço de vapor e, dependendo da temperatura desse espaço, se contrairá, indicando uma quantidade menor do líquido. A correção é pequena, porém necessária, e é adicional à leitura indicada do nível do líquido. Correção da Boia: o zero de referência da boia de sondagem é determinado pelo fabricante, normalmente numa imersão de 50%. Se o líquido tem uma temperatura e densidade diferente daquela assumida pelo fabricante para a determinação do zero, uma pequena correção será aplicada para a correção da imersão da boia. Contração / expansão do tanque (shrinkage factor): o tanque de carga, tendo sido calibrado numa temperatura ambiente, terá um volume menor quando carregar uma carga mais fria devido à contração do material do tanque. Se a temperatura do líquido é diferente da temperatura do espaço de vapor, deve-se aplicar fatores de correção separados para o volume do líquido e do vapor. Procedimentos de cálculos: para chegar finalmente no peso no ar da carga entregue ou recebida variam em detalhes a bordo e em terra. Infelizmente, não existe um consenso internacional, porém todos os procedimentos deverão levar em conta o seguinte: a)
se há produto a bordo antes do carregamento ou deixado a bordo após a
descarga; b)
quantidade de vapor em qualquer medição. Na determinação da
contribuição da quantidade de vapor para o peso do ar do total do produto, este vapor é assumido como líquido; e c)
onde não for possível a pesagem direta, a massa do líquido ou vapor é
determinada essencialmente multiplicando-se o volume (Vt), numa temperatura (t), pela densidade (Dt) na mesma temperatura. Se o volume e a densidade não são 96
medidos ou calculados na mesma temperatura, um ou outro, ou ambos, deverá ser convertido para a mesma temperatura antes da multiplicação.
4.6.2 Nível máximo de carga O Manual IGC em seu capítulo 15, determina que nenhum tanque de carga deverá conter um volume de líquido superior a 98% de sua capacidade à temperatura de referência, exceto quando permitido pela Administração de acordo com 15.1.3.
Este mesmo capítulo identificam grandes coeficientes de expansão térmica dos gases liquefeitos e estipulam exigências rígidas para os limites permissíveis máximos de enchimento dos tanques de carga, para prevenir que eles venham a tornar-se completamente cheios de líquido sob condições de incêndio ao redor. O volume máximo de enchimento de um tanque de carga é determinado pela seguinte fórmula:
Onde:
VL = 0,98V. dTR dTL VL é o volume máximo no qual o tanque pode ser carregado; V é o volume total do tanque; dTR é a densidade da carga na temperatura de referência; dTL é a densidade da carga na temperatura e pressão de carregamento.
Para navios totalmente pressurizados, sem planta de reliquefação ou outros meios de controle da pressão ou da temperatura do vapor da carga, a temperatura de referência é definida como a temperatura correspondente à pressão de vapor da carga no ajuste de pressão das válvulas de alívio. Alguns navios têm uma capacidade de pressão de até 18 a 19 bar com as válvulas de alívio permanentemente nesta pressão superior. Aqui, as exigências de limite de enchimento impõe uma substancial perda de carga para navios carregando e operando em condições ambientais normais bem abaixo de 45oC, que é a temperatura de operação máxima para a qual as capacidades de pressões que tais tanques são projetados. No caso dos tanques de carga providos com meios de controle da temperatura da carga, isto é, navios refrigerados, os códigos consideram o ajuste operacional das válvulas de alívio para somente abrir marginalmente acima da pressão de vapor da carga na temperatura máxima que ela alcançará durante qualquer ciclo de carregamento, transporte e descarga. Ainda assim, o limite de enchimento deve ser tal 97
que, se o controle de temperatura falha ou ocorre incêndio circundante, o tanque não tornar-se-á completamente cheio de líquido antes que a válvula de alívio abra. No caso de navios semirrefrigerados, a exclusão da carga imposta pela regra de limite de enchimento geralmente é minimizada pela instalação de válvulas de alívio com ajustes que podem ser regulados de acordo com as características da carga transportada e do ciclo de viagem previsto. Cálculo do nível máximo de carga Exemplo 1. Dados: navio totalmente pressurizado carregando propano a 20oC, válvula de alívio ajustada em 16 bar, temperatura de referência igual a + 49oC (correspondendo a pressão de vapor saturado (PVS) de 16 + 1 = 17 bar para propano). Massa específica do propano líquido a 49oC = 0,452 kg/dm3. A massa específica do propano liquido a 20oC = 0,502 kg/dm3. Calcular o percentual de enchimento máximo de propano. 1) diferença temperatura 20oC – 49oC = 29oC 2) coef.corr. p/cada 1oC da dens.= 0,452 é 0,00174 3) 29o x 0,00174 = 0,0504 4) t20oC t49oC; logo dens.20oC dens.49oC então a correção (+) 5) dens.a 49oC= 0,452+0,050= dens. à temp.20oC de carregamento = 0,502 kg/dm3 VL = 0,98 V x 0,452 = VL/V = 0,882 0,502 Resposta: o tanque pode ter um enchimento de 88,2% Exemplo 2. Dados: navio semipressurizado, totalmente refrigerado carregando propano a – 42oC. Válvula de alívio ajustada em 5 bar. Não está equipado com facilidades adicionais de alívio de pressão. Uma vez que nenhum alívio de pressão está instalado de acordo com os códigos da IMO, a temperatura de referência deve ser tomada como a temperatura correspondente à pressão de vapor no ajuste de pressão das válvulas de alívio, isto é, a temperatura = 8oC. Massa específica do propano líquido a 8oC = 0,519 kg/dm3. Temperatura de carregamento = - 42oC. Massa específica do propano líquido a – 42oC = 0,582 kg/dm3. Qual o percentual de enchimento do propano? 98
VL = 0,98 x 0,519 = 0,874 V 0,582 Resposta: o tanque pode ter um enchimento de 87,4% Exemplo 3. Dados: navio totalmente refrigerado carregando propano a – 42oC. Válvula de alívio ajustada em 0,25 bar. Temperatura de referência = - 37,5oC. Massa específica do propano a – 37,5oC = 0,577 kg/dm3. Massa específica do propano a temperatura de carregamento = 0,580 kg/dm3 VL = 0,98 x dTR = 0,98 x 0,577 = 0,975 V dTL 0,580 Resposta: o tanque pode ter um enchimento de 97,5% 4.7 Plano de carga de um navio transportador de gás Carregamento de um navio gaseiro. O navio LPG “GURUPÁ” carregou propane/butane no porto de Rio Grande; após o carregamento, obteve os seguintes dados para o cálculo da quantidade de carga embarcada em toneladas métricas: Inage
8,030
8,030
8,040
7,960
8,440
8,390
Corr. Bóia
0,051
0,051
0,070
0,070
0,051
0,051
Inage
8,081
8,081
8,11
8,030
8,491
8,441
Corr.Trim
-0,030
-0,030
+0,029
+0,029
-0,051
-0,051
Inage
8,051
8,051
8,139
8,059
8,440
8,390
Pressão
1,1
1,1
0,4
0,4
1,1
1,1
Temp. 100% 13
13
-32
-31
9
15
Temp. 50% 12
13
-35
-35
12
17
Temp 0%
12
-35
-36
13
14
14
99
Dens. a 20oC 0,570
0,570
0,499
0,499
0,570
FCVapor
0,99972
0,99972
0,99794
0,99798
0,99956
0,99980
FCLíquido
0,99972
0,99970
0,99783
0,99781
0,99970
0,99982
FCVol. a 20o 1,0140
1,0150
1,1440
1,1450
1,0150
1,0090
PESO ESPEC. 4,72
4,72
2,62
2,62
4,72
CARREGAMENTO DE NAVIOS GASEIROS
VOL.100%(m3)
TANQUE
4,72
NAVIO LPG “GURUPÁ”
CARGA: PROPANO/BUTANO BASE DE DADOS PARA CÁLCULO TANQUE
0,570
VGM:
1BB
1BE
2BB
2BE
3BB
3BE
1194,17
1194,09
1460,73
1460,14
1362,71
1361,56
1BB
1BE
2BB
2BE
3BB
3BE
INAGE (m)
8,030
8,030
8,040
7,960
8,440
8,390
CORR.BÓIA
0,051
0,051
0,070
0,070
0,051
0,051
INAGE
8,081
8,081
8,110
8,030
8,491
8,441
CORR.TRIM
-0,030
-0,030
+0,029
+0,029
-0,051
-0,051
INAGE CORR.
8,051
8,051
8,139
8,059
8,440
8,390
VOLUME m3
1077,98
1078,21
1338,28
1325,49
1284,56
1278,32
1BB
1BE
2BB
2BE
3BB
3BE
PRESSÃO
1,1
1,1
0,4
0,4
1,1
1,1
TEMP. 100%
13
13
-32
-31
9
15
TEMP. 50%
12
13
-35
-35
12
17
TEMP. 00%
14
12
-35
-36
13
14
TANQUE
100
T.MEDVAPOR
13
13
-32
-31
9
15
T.MED.LIQ.
13
12,5
-35
-35,5
12,5
15,5
1BB
1BE
2BB
2BE
3BB
3BE
TANQUE DENS. A 20
0,570
TANQUE
0,570
0,499
0,499
0,570
0,570
1BB
1BE
2BB
2BE
3BB
3BE
FCT VAPOR
0,99972
0,99972
0,99794
0,99798
0,99956
0,99980
FCT LÍQUIDO
0,99972
0,99970
0,99783
0,99781
0,99970
0,99982
FCV A 20oC
1,0140
1,0150
1,1440
1,1450
1,0150
1,0090
PESO ESPEC.
4,72
4,72
2,62
2,62
4,72
4,72
OBSERVAÇÃO: OS DOIS TANQUES DE CONVÉS ESTÃO VAZIOS (DT-P/DT-S). RELATÓRIO DE MEDIDAS E QUANTIDADES FASE LÍQUIDA TANQUE
1BB
1BE
2BB
2BE
3BB
3BE
TEMPERAT
13
12,5
-35
-35,5
12,5
15,5
INAGE C.
8,051
8,051
8,139
8,059
8,440
8,390
VOL. (m3)
1077,98
1078,21
1338,28
1325,49
1284,56
1278,32
FCT LÍQ.
0,99972
0,99970
0,99783
0,99781
0,99970
0,99982
VOL. AMB.
1077,68
1077,89
1335,38
1322,59
1284,17
1278,09
FCV A 20oC
1,014
1,015
1,144
1,145
1,015
1,009
VOL.A 20oC
1092,77
1094,06
1527,67
1514,37
1303,43
1289,59
DENS.A 20
0,570
0,570
0,499
0,499
0,570
0,570
PESO LIQ.
622,88t
623,61t
762,31t
755,67t
742,96t
735,07t
Peso total da fase líquida: 4.242,5 tm. 101
FASE VAPOR TANQUE
1BB
1BE
2BB
2BE
3BB
3BE
PRESSÃO
1,1
1,1
0,4
0,4
1,1
1,1
TEMPERAT.
13
13
-32
-31
9
15
VOL.TOTAL
1194,17
1194,09
1460,73
1460,14
1362,71
1361,56
VOL.VAPOR
116,19
115,88
122,45
134,65
78,15
83,24
FCT VAPOR
0,99972
0,99972
0,99794
0,99798
0,99956
0,99980
VOL.AMB.
116,16
115,85
122,20
134,38
78,12
83,22
PESO ESPC
4,72
4,72
2,62
2,62
4,72
4,72
PESO VAP.
0,548t
0,547
0,320
0,352
0,369
0,393
Peso total fase vapor: 2,529 tm. Peso total fase líquida + fase vapor = 4.245,029 tm. Observação: peso específico dado em kg/m3.
102
REFERÊNCIAS BRASIL, Marinha do Brasil, DPC. Curso especial de segurança em operações de navios petroleiros. Rio de Janeiro. ________. Curso especial de segurança em transportadores de produtos químicos. Rio de Janeiro.
operações
de
navios
________. Curso especial de segurança em transportadores de gás liquefeito. Rio de Janeiro.
operações
de
navios
ISGOTT. International Safety Guide for Oil Tankers Terminals. 5a ed. 2008. PETROBRAS. INTERNATIONAL MARITIME ORGANIZATION. Articles, protocol, annexes unified interpretations of International Convention for Prevention of Pollution from Sheps, 1973, as modifies by protocol of 1978. Consolidated edition 1997. MARPOL – 73/78, London: IMO, 2002. SHIP TO SHIP TRANSFER GUIDE 2a ed. OCIMF, 1995. SOLAS. Convenção Internacional para Salvatagem da Vida Humana no MarSOLAS 74/78 – Edição em Português. Brasil, Rio de Janeiro: DPC, 2001. STCW. Convenção Internacional sobre Normas de Treinamento de Marítimos, Expedição de Certificados e Serviço de Quarto - STCW 78. Edição em Português. Brasil, Rio de Janeiro: DPC, 1996. TANKER SAFETY GUIDE, 2a ed. ICS, 1995.
103
