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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2011.tde-11082011-131221
Documento
Autor
Nome completo
Gilberto Dória do Valle Filho
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2011
Orientador
Banca examinadora
Brinati, Hernani Luiz (Presidente)
Belchior, Carlos Rodrigues Pereira
Oliveira Júnior, Silvio de
Título em português
Avaliação das instalações de máquinas em navios visando redução do uso de combustível fóssil.
Palavras-chave em português
Combustíveis alternativos
Combustível fóssil
Diesel
Eficiência
Energia
Engenharia naval e oceânica
Exergia
Máquinas marítimas
Navios
Propulsão de navios
Rendimento
Resumo em português
Este trabalho trata da questão da redução de consumo de combustível fóssil em instalações de máquinas de navios. É um tema de grande interesse no momento, devido ao alto custo operacional e à emissão de poluentes decorrentes do processo da combustão desses derivados de petróleo. Apresenta-se, inicialmente o cenário atual e tendências futuras das instalações propulsoras convencionais que usam óleo pesado ou Diesel. Em seguida, são examinadas alternativas propostas para redução de consumo de combustíveis fósseis nos navios, que são enquadradas em três categorias. A primeira delas envolve possíveis melhorias de projeto para redução da demanda de energia. As outras categorias se referem ao emprego de fontes alternativas de energia, que introduzem uma força propulsora adicional, reduzindo o empuxo requerido do hélice, ou uma potência suplementar no eixo propulsor. Em ambos os casos há também uma redução de demanda de potência requerida do motor Diesel. Na seqüência, são apresentados e discutidos fundamentos termodinâmicos, com ênfase nas análises energética e exergética, como ferramentas para avaliação das máquinas dos navios. A análise exergética, diferentemente do enfoque apenas energético, é a ferramenta mais apropriada para tratar as questões ligadas ao meio ambiente, pois a própria definição de exergia está relacionada com o ambiente de referência. Finalmente, utilizando dados de um navio porta contêineres da frota nacional, é exercitado um exemplo de aplicação com as análises termodinâmicas do motor de propulsão; são também avaliadas e simuladas as diversas alternativas de melhorias e novas fontes de energia, que visam a redução de consumo de combustível fóssil.
Título em inglês
Evaluation of ship machinery instalations for reducing the use of fossil fuel.
Palavras-chave em inglês
Alternative fuels
Diesel
Efficiency
Energy
Exergy
Fossil fuel
Marine engineering
Ship machinery
Ship propulsion
Ships
Resumo em inglês
This work addresses the issue of reduction of fossil fuel use on ship machinery. Presently it is an interesting topic due to high operational cost and the pollution emissions generated by the combustion process. Initially, it is introduced the present scenario and future trends regarding conventional ship machinery that use heavy or diesel fuel oil. In the sequence, the proposed alternatives for reducing the use of fossil fuel on ships are presented and examined. These alternatives are classified into three categories. The first category comprises possible improvements to the design of ships for reduction of total energy demand. The other categories refer to the use of alternative energy sources, that produce and additional force on the ship reducing the required propeller thrust; or a supplementary power added to the propulsion shaft. For both cases there is also a reduction in the power required from the Diesel engine. Afterwards, the pertaining thermodynamics theory is revised and discussed with focus on the energy and exergy analysis as aid tools for evaluation of ship machinery. The energetic analysis, different from the sole energetic focus, is the most applicable tool to be employed for environmental issues as the self definition of exergy relates to an environment reference. Finally, using data from a typical container ship belonging to the national fleet, an application example using the thermodynamic analysis is performed to the propulsion main engine; as well as it is also simulated several alternative conditions for improvements and new energy sources, aiming to the reduction of fossil fuel consumption.
 
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Data de Publicação
2011-09-12
 
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