Baixe Sistema de construção em blocos - samara - construnav2 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Naval, somente na Docsity! CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE – UEZO TECNOLOGIA EM CONSTRUÇÃO NAVAL SISTEMA DE CONSTRUÇÃO EM BLOCOS Sâmara Pinto, 1011367282 RIO DE JANEIRO 2012 SISTEMA DE CONSTRUÇÃO EM BLOCOS Rio de Janeiro 2012 Trabalho apresentado como requisito total para a segunda avaliação semestral pela aluna Sâmara Pinto Souza, matrícula 1011367282, 5° período do curso de Tecnologia em Construção Naval, para a disciplina de Construção Naval 2, lecionada pelo professor Júlio César 3 | P á g i n a 1. INTRODUÇÃO O navio é um sistema complexo. É o que melhor engloba as mais diversas aplicações da engenharia mecânica numa única construção: na fabricação de seu casco, como uma estrutura metálica, composta de barras, vigas, colunas, chapas e placas, conectadas por pinos, rebites, parafusos, solda, chavetas, cavilhas; como um corpo que deve se manter flutuante e que se desloca em manobras sobre a superfície ondulada das águas e em condições de estabilidade, como uma viga submetida a esforços primários de flexão, corte e torção, além da pressão sobre o costado, conveses e anteparas; tendo um sistema propulsor que utiliza diversos equipamentos, como eixos acionadores de hélices, conectados por engrenagens e sustentados por mancais sob lubrificação. Ao lado dos muitos esforços para produzir mais produtos com menor custo envolvido, desde a utilização de crianças em linhas de produção até as fábricas automatizada de hoje, se desenvolveram complexos e cuidadosos conceitos de engenharia de produção. Atualmente, para uma organização se manter competitiva, tem que se utilizar métodos desenvolvidos de operação da sua indústria. Para um aumento da produção dos estaleiros é necessário um cuidadoso planejamento do projeto e da construção. Com isso, avançados métodos de construção tem sido criados e aplicados na produção de produtos de tão complexa fabricação e que envolve altos custos, como a construção de um navio. Na construção de navios, o processo de construção por blocos é altamente utilizado. Por este método, o navio é dividido em blocos, e com estes blocos previamente montados nas oficinas do casco, eles são edificados na carreira ou no dique, com auxílio de guindastes, até a completa montagem da estrutura. Ou seja, pode-se constatar que a união de painéis forma um bloco e, na hierarquia seguinte, um conjunto de blocos forma uma seção inteira do navio, como se este fosse subdividido em fatias. Portanto, tendo a soldagem o denominador comum, o que distingue a edificação do navio são os métodos de unir os blocos ou seções, dependendo do esquema de trabalho e recursos de cada estaleiro. 4 | P á g i n a 2. PROCESSO DE EDIFICAÇÃO DO NAVIO Abordaremos nesse trabalho a construção de um navio utilizando o método de construção por blocos, descrevendo desde a divisão de blocos até a instalação de redes e sistemas do navio. Porém, não apresentaremos operações de lançamento e de prova de mar do navio, focando apenas nas etapas relacionadas a construção da embarcação. A construção de uma embarcação envolve processos complexos, tanto do ponto de vista do próprio estaleiro, como do ponto de vista do planejamento em si. As Figuras 1 e 2 oferecem uma visão geral dos processos produtivos associados à construção naval em um estaleiro típico. O fluxo 1-2-3-4-5-6 na Figura 1 é o principal fluxo de produção do estaleiro. Outros fluxos alternativos como 1-4-5-6 (material que não sofre operações de fabricação) também existem e são comuns. Na Figura 2 apresentam-se detalhes dos processos de construção naval. Por exemplo, uma placa de aço é recebida e fica no pátio da empresa até ser o momento de seu processamento. No momento correto a chapa é encaminhada para a oficina 1 que fará a fabricação de partes que serão usadas em painéis, construídos na oficina 2. Sendo o painel finalizado, o mesmo é encaminhado para a oficina 3 que faz a montagem de diversos painéis formando sub-blocos e blocos. Os blocos por sua vez são conjugados para se formar o navio no dique que, após o lançamento, é concluído no berço de acabamento. Figura 1 - Esquema geral do processo de construção naval em um estaleiro 5 | P á g i n a Figura 2 - Detalhes dos processos de construção em um estaleiro Nos últimos anos ocorreram rápidos avanços na tecnologia de fabricação de estruturas. A eficiência da produção altamente dependente da qualidade, quantidade e adequacidade das informações enviadas ao setor de produção. O processo de edificação, identificado na Figura 1 como a etapa 5, envolve uma série de operações com o propósito de montar o navio. Os principais fatores que influenciam a escolha do método de edificação foram agrupados em três itens: 1) Recursos do estaleiro; 2) Organização da construção; 3) Sistema de informações administrativas. Os recursos do estaleiro que determinam o sistema de construção são: • capacidades dos sistemas de cargas; • disposição das áreas do estaleiro; • equipamentos de solda e corte, preparação, etc.; • qualidade da mão-de-obra; • etc. 8 | P á g i n a 2.1.1. DIVISÃO DE BLOCOS Para a construção do navio em blocos é necessário fazer uma subdivisão da estrutura em blocos. Estes blocos serão levados para a carreira ou dique. Alternativamente os blocos podem ser montados em peças maiores criando seções completas da estrutura. Figura 4 - Divisão do navio em blocos (linhas a cheio) Figura 5 – Divisão em blocos de uma seção de um petroleiro 9 | P á g i n a Como se pode perceber pela Figura 5 os blocos são bastante simples e muito semelhantes. O fato dos blocos serem muito semelhantes acarreta o que poderemos chamar de construção com alta produtividade procurando-se automatizar ao máximo a linha de construção. Entretanto, quando as formas do casco não são simples como o corpo paralelo médio da embarcação esta divisão em blocos é mais complicada e a similaridade dos blocos inexiste. Para facilitar a construção desses blocos mais complexos utilizam-se dimensões menores nestas peças, exemplo disto são os blocos de proa e popa, como pode ser visto na Figura 6. Figura 6 – Bloco de proa do cruzeiro Disney Dream 10 | P á g i n a 2.1.2. MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO O sistema de construção em blocos pode ser dividido em dois métodos: 1) Método de construção piramidal; 2) Métodos de construção por ilhas. 2.1.2.1. Método de construção piramidal No método de construção piramidal posiciona-se um primeiro bloco do fundo do navio e a construção progride a partir deste bloco inicial, posicionando-se os blocos mais próximos da quilha e depois os mais altos. Esse método possibilitou um aumento de produtividade nos estaleiros e apresenta as seguintes características: 1) O inicio da edificação situa-se em geral nas proximidades da praça de máquinas. Isto se deve ao fato da praça de máquinas exigir uma grande quantidade de trabalho a ser feito (instalação de equipamentos), deste modo iniciando-se o trabalho o mais cedo possível; 2) Este método edifica inicialmente o casco transversalmente, porém, o progresso do trabalho no sentido do comprimento é um tanto lento. Figura 7 – Método de construção piramidal em blocos 2.1.2.2. Métodos de construção por ilhas No método de construção por ilhas existem dois ou mais pontos por onde se inicia a construção do navio. Depois de posicionados os blocos iniciais, eles progridem como no processo da pirâmide. 13 | P á g i n a 2º Nível - Montagem de peças, ver Figura 10. Os trabalhos típicos deste nível são: • montagem de perfilados de secções não oferecidas pela siderurgia; • montagem de componentes como, por exemplo, de um esquadro ligado à aba de um perfilado. Figura 10 – Montagem de peças 3º Nível - Montagem de blocos de 2 dimensões, ver Figuras 11 e 12. Esta montagem envolve, numa primeira fase, a construção do painel e, na segunda, a montagem sobre o painel dos elementos resistentes. Figura 11 – Montagem de subconjuntos Figura 12 – Montagem de painéis 14 | P á g i n a 4º Nível - Montagem de blocos de 3 dimensões, ver Figuras 13 e 14. Esta montagem tem lugar normalmente em zonas distintas organizadas em função das necessidades operacionais, pelo que poderão existir as seguintes: • de blocos direitos; • de blocos curvos; • de superestruturas. Figura 13 – Montagem de Blocos (Castelo de Proa) Figura 14 – Montagem de Blocos (Roda de Proa) 15 | P á g i n a 5º Nível - Montagem do casco. A montagem do casco no dique ou em carreira é o nível final. Consideram-se as seguintes áreas especificas: • corpo de ré; • casa da máquina; • corpo cilíndrico; • corpo de vante; • superestrutura. 2.1.3.2. Construção de painéis Para a construção de painéis planos duas sequências de montagem são largamente utilizadas pelos estaleiros: o método de soldagem em linha e o método da caixa de ovo. No método da soldagem em linha (line welding system) a sequência de construção pode ser sumarizada em: 1) soldagem das chapas entre si; 2) soldagem das longitudinais às chapas; 3) soldagem das transversais às chapas; 4) soldagem dos longitudinais aos transversais. Este processo pode ser facilmente automatizado e por este motivo é largamente empregado. Entretanto, as distorções devido à sequência de soldagem são maiores, assim é empregado em navios de grande porte (as chapas de maior espessura se deformam menos devido a maior rigidez). No método da caixa de ovo (egg-box system) a sequência de construção pode ser sumarizada em: 1) ponteamento das chapas entre si; 2) os membros longitudinais e transversais são soldados entre si; 3) a estrutura dos longitudinais e transversais é soldada ao chapeamento previamente preparado; 4) soldagem final das chapas. Este processo é empregado para pequenos e médios painéis. As distorções devidas à soldagem são menores neste método. 18 | P á g i n a Para a construção dos tubos, com diferentes geometrias, dobradeiras de tubos podem ser utilizadas. São equipamentos compostos de uma mesa de fixação e uma mesa móvel que conformam o tubo de acordo com o ângulo de dobramento desejado. Figura 15 – Dobradeira de tubos Figura 16 – Tubulação conformada Na montagem final da tubulação diversas conexões são inseridas na rede através do procedimento de soldagem ou flanges. Exemplos de conexões são as reduções, curvas, juntas de expansão, etc. Depois que as tubulações são fabricadas elas são inspecionadas e ensaiadas na pressão de teste atendendo a norma de fabricação que se está seguindo. Devido às deformações da estrutura oceânica, e dependendo do comprimento da tubulação e finalidade de uso, podem ser instaladas juntas de expansão para absorver deslocamentos e evitar excesso de tensão nos tubos. Atualmente diversos programas calculam as tubulações, executam desenhos tridimensionais do conjunto e de spools para fabricação, examinam interferências com outros equipamentos e acessórios do casco e finalmente emitem listas de materiais para compras. Estes programas são bastante úteis pois evitam os re-trabalhos e faltas de material. Nos sistemas mais complexos, onde uma infinidade de acessórios e conexões devem ser adquiridos, cuidados especiais devem ser tomados com o planejamento, aquisição e inspeção destes acessórios sob pena de atrasar a entrega de uma estrutura inteira. 19 | P á g i n a 2.1.3.5. Rede elétrica A tendência para o controle automático das embarcações aumentou consideravelmente a quantidade de cabos elétricos a serem instalados no navio. Centenas de quilômetros de cabos são instalados nos navios de grande porte, envolvendo uma grande quantidade de homens-hora. Na pré-equipagem dos blocos, os trabalhos que podem ser feitos são: a) construção das fundações, borboletas, suportes onde os equipamentos elétricos serão instalados; b) montagem dos eletrodutos e calhas por onde passarão os cabos; c) corte dos cabos no tamanho apropriado, instalação dos terminais e marcação das extremidades; d) Outros serviços podem ser executados dependendo das características da instalação. O lançamento dos cabos elétricos, que não podem ser emendados cada final de bloco, e conexão final destes cabos nos painéis só pode ser efetuado após a edificação da estrutura. Entretanto, alguns equipamentos menores e sistemas inteiramente contidos em um único bloco podem ser conectados antecipadamente para se reduzir o tempo de fabricação da estrutura. 2.1.3.6. Outros sistemas do navio Cada estrutura naval recebe os sistemas de acordo com a sua finalidade e uso, entretanto, alguns sistemas são comuns na maioria das embarcações, estes sistemas são: a) Sistemas do casco • Atracação e fundeio; • Salvatagem; • Governo; • Mobiliário das acomodações; • Navegação; • Comunicação; 20 | P á g i n a • Outros. b) Sistemas da Praça de Máquinas • Motor Principal; • Linha de eixo; • Motores Auxiliares; • Redes (esgoto, lastro, água, etc.); • Outros. Muitos destes sistemas necessitam de instalação elétrica, exemplos são apresentados a seguir: • Máquina do leme; • Serviços domésticos na casaria; • Equipamentos de navegação; • Equipamentos de comunicação; • Equipamentos acionados por motores elétricos da PM; • Refrigeração de porões; • Ventilação e refrigeração da casaria; • Outros equipamentos. Após o lançamento o casco é levado para o caís de acabamento. No cais de acabamento o casco irá receber todos os sistemas, equipamentos, mobiliário, etc., que não puderam ser concluídos na carreira. 23 | P á g i n a 3. CONCLUSÃO Diante do que foi apresentado nesse trabalho podemos concluir que a construção de uma embarcação envolve procedimentos e tarefas complexas, que demandam um bom planejamento e métodos eficientes para o sucesso da operação. Dentre os processos de construção de um navio, destaca-se o processo de edificação, que se resumi na montagem do navio. Fatores influenciam a escolha do método ideal a ser empregado na edificação e devem ser respeitados e analisados rigorosamente durante o planejamento. O método de construção de embarcações, utilizando o sistema de construção por blocos, se demonstra um método eficiente e largamente utilizado pelos estaleiros modernos. Esse método consiste na divisão do navio em blocos que serão construídos separadamente e depois unidos por soldagem, podendo seguir dois sistemas distintos: o sistema de construção piramidal ou o sistema de construção por ilhas. Dentro das etapas de construção foram apresentados etapas de operação, fases de trabalho divididas basicamente em cinco níveis. Foram também apresentados os métodos de soldagem mais utilizados no sistema de construção por blocos: o método de soldagem em linha e o método da caixa de ovo, que são empregados na soldagem de, respectivamente, painéis grandes e painéis médios e pequenos. Caracterizamos a montagem de blocos, a instalação e pré-equipagem dos sistemas essenciais e comuns na maioria das embarcações. Abordamos também o local de edificação, que pode ser em carreira ou dique, conforme as especificações do projeto e as disposições do estaleiro. 24 | P á g i n a 4. REFERÊNCIAS MACHADO, G., “Tecnologia de Construção Naval”, Módulo 7, Apostila de apoio do Curso de Especialização em Engenharia Naval da USP, Departamento de Engenharia Naval e Oceânica, 2007 PINTO, M. M., “Contribuições à eficiência produtiva de navios no Brasil através do planejamento, programação e controle”, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia Naval e Oceânica, 2000 GORDO, J. M., E BRITO, G., “Tecnologia do Estaleiro”, Engenharia e Arquitectura Naval ISTN, Textos de Apoio, 2006 SALLES, F., “STX Saint-Nazaire, a 150 anos, o berço de gigantes”, Disponível em: <http://www.alide.com.br/joomla/capa/88-edicao-49/2334-stx-saint-nazaire-a-150- anos-o-berco-de-gigantes> Acessado em: Junho de 2012