Engenharia Naval - Marine engineering

Engenheiros navais revisando planos de navios

A engenharia marítima inclui a engenharia de barcos, navios, plataformas de petróleo e qualquer outra embarcação ou estrutura marítima , bem como engenharia oceanográfica , engenharia oceânica ou engenharia náutica . Especificamente, a engenharia marítima é a disciplina de aplicação das ciências da engenharia, incluindo engenharia mecânica , engenharia elétrica , engenharia eletrônica e ciência da computação , para o desenvolvimento, projeto, operação e manutenção da propulsão de embarcaçõese sistemas de bordo e tecnologia oceanográfica. Inclui, mas não está limitado a usinas de energia e propulsão, máquinas, tubulações, sistemas de automação e controle para veículos marítimos de qualquer tipo, como navios de superfície e submarinos.

História

Arquimedes é tradicionalmente considerado o primeiro engenheiro naval, tendo desenvolvido vários sistemas de engenharia naval na antiguidade. A engenharia naval moderna remonta ao início da Revolução Industrial (início dos anos 1700).

Em 1712, Thomas Newcomen , um ferreiro , criou uma potência de vapor motor para bombear água para fora das minas . Em 1807, Robert Fulton usou com sucesso uma máquina a vapor para impulsionar uma embarcação na água. O navio de Fulton usava o motor para mover uma pequena roda de pás de madeira como sistema de propulsão marítima . A integração de uma máquina a vapor em uma embarcação para criar uma máquina a vapor marítima foi o início da profissão de engenheiro naval. Apenas doze anos após o Fulton's Clermont fazer sua primeira viagem, o Savannah marcou a primeira viagem marítima da América para a Europa. Cerca de 50 anos depois, as rodas de pás movidas a vapor tiveram um pico com a criação do Great Eastern , que tinha o tamanho de um dos cargueiros da atualidade, com 700 pés de comprimento e pesando 22 mil toneladas. Os vapores de pás se tornariam os pioneiros da indústria de navios a vapor nos trinta anos seguintes, até que surgisse o próximo tipo de propulsão.

Em 1896, Henry L. Williams construiu as primeiras plataformas de petróleo .

Especialidades de engenharia naval

Arquiteto naval

Os arquitetos navais estão preocupados com o projeto geral do navio e sua propulsão na água.

Engenharia Mecânica

Os engenheiros mecânicos projetam a planta de propulsão principal , os aspectos de alimentação e mecanização das funções do navio, como direção, ancoragem , manuseio de carga , aquecimento, ventilação, ar condicionado interno e comunicação externa e outros requisitos relacionados. Os sistemas de geração e distribuição de energia elétrica são normalmente projetados por seus fornecedores; somente a instalação é de responsabilidade do engenheiro naval.

Engenharia oceanográfica

A engenharia oceanográfica se preocupa com a tecnologia mecânica, elétrica e eletrônica e de computação implantada para apoiar a oceanografia , e também se enquadra na engenharia marítima, especialmente na Grã-Bretanha, onde é coberta pela mesma organização profissional, o IMarEST .

Engenharia offshore

A engenharia civil para um ambiente offshore, o projeto e a construção de estruturas marinhas fixas e flutuantes, como plataformas de petróleo e parques eólicos offshore, são geralmente chamados de engenharia offshore .

Desafios específicos para engenharia marítima

Carga hidrodinâmica

Da mesma forma que os engenheiros civis projetam para acomodar as cargas de vento em edifícios e pontes, os engenheiros marítimos projetam para acomodar um navio sendo flexionado ou uma plataforma sendo atingida por ondas milhões de vezes em sua vida.

Estabilidade

Um arquiteto naval, como um projetista de aviões, se preocupa com a estabilidade . O trabalho do arquiteto naval é diferente, na medida em que um navio opera em dois fluidos simultaneamente: água e ar. Os engenheiros também enfrentam o desafio de equilibrar a carga conforme a massa do navio aumenta e o centro de gravidade aumenta conforme os contêineres adicionais são empilhados verticalmente. Além disso, o peso do combustível apresenta um problema, pois a inclinação do navio faz com que o peso se desloque com o líquido, causando um desequilíbrio. Este deslocamento é neutralizado pela água dentro de tanques de lastro maiores . Os engenheiros enfrentam a tarefa de equilibrar e rastrear o combustível e a água de lastro de um navio.

Corrosão

O ambiente químico enfrentado por navios e estruturas offshore é muito mais hostil do que quase qualquer lugar em terra, exceto fábricas de produtos químicos. Os engenheiros navais estão preocupados com a proteção da superfície e a prevenção da corrosão galvânica em todos os projetos.   A corrosão pode ser inibida por meio de proteção catódica , utilizando peças de metal conhecidas como ânodos de sacrifício. Um pedaço de metal como o zinco é usado como ânodo de sacrifício, pois se torna o ânodo na reação química. Isso causa a corrosão do metal e não do casco do navio. Outra forma de prevenir a corrosão é enviando uma quantidade controlada de baixa corrente DC ao casco do navio para evitar o processo de corrosão eletroquímica. Isso muda a carga elétrica do casco do navio para evitar a corrosão eletroquímica.

Antiincrustante

Antiincrustante é o processo de eliminação de organismos obstrutivos de componentes essenciais dos sistemas de água do mar. Os organismos marinhos crescem e se fixam nas superfícies das entradas de sucção do motor de popa usadas para obter água para sistemas de resfriamento. A eletrocloração envolve a passagem de alta corrente elétrica pela água do mar. A combinação da corrente e da água do mar altera a composição química para criar hipoclorito de sódio para purgar qualquer biomatéria. Um método eletrolítico de antivegetativo envolve a passagem de corrente elétrica por meio de dois ânodos (Scardino, 2009). Esses ânodos normalmente consistem em cobre e alumínio (ou ferro). O ânodo de cobre libera seu íon na água criando um ambiente que é muito tóxico para a bio-matéria. O segundo metal, o alumínio, reveste o interior dos tubos para ajudar a prevenir a corrosão. Outras formas de crescimento marinho, como mexilhões e algas, podem se prender ao fundo do casco de um navio. Isso faz com que o navio tenha uma forma menos hidrodinâmica, uma vez que não seria uniforme e liso ao redor do casco. Isso cria o problema de menor eficiência de combustível, pois diminui a velocidade da embarcação (IMO, 2018). Este problema pode ser remediado com o uso de tintas especiais que impeçam o crescimento de tais organismos.

Controle de poluição

Emissão de enxofre

A queima de combustíveis marítimos tem o potencial de liberar poluentes nocivos para a atmosfera. Os navios queimam diesel marítimo, além de óleo combustível pesado . O óleo combustível pesado, sendo o mais pesado dos óleos refinados , libera dióxido de enxofre quando queimado. As emissões de dióxido de enxofre têm o potencial de aumentar a acidez atmosférica e oceânica, causando danos à vida marinha. No entanto, o óleo combustível pesado só pode ser queimado em águas internacionais devido à poluição gerada. É comercialmente vantajoso devido à relação custo-eficácia em comparação com outros combustíveis navais. Prevê-se que o óleo combustível pesado deixará de ser usado comercialmente até o ano de 2020 (Smith, 2018).

Descarga de óleo e água

Água, óleo e outras substâncias se acumulam no fundo do navio, no que é conhecido como esgoto. A água do porão é bombeada para o mar, mas deve passar por um teste de limite de poluição de 15 ppm (partes por milhão) de óleo a ser descarregado. A água é testada e descarregada se limpa ou recirculada para um tanque de retenção para ser separada antes de ser testada novamente. O tanque para o qual é enviado de volta, o separador de água oleosa, utiliza a gravidade para separar os fluidos devido à sua viscosidade. Os navios com mais de 400 toneladas brutas são obrigados a transportar o equipamento para separar o óleo da água do porão. Além disso, conforme exigido pela MARPOL, todos os navios com mais de 400 toneladas brutas e todos os petroleiros com mais de 150 toneladas brutas devem registrar todas as transferências de óleo em um livro de registro de óleo (EPA, 2011).

Cavitação

Cavitação é o processo de formação de uma bolha de ar em um líquido devido à vaporização desse líquido causada por uma área de baixa pressão. Essa área de baixa pressão reduz o ponto de ebulição de um líquido, permitindo que ele se vaporize em um gás. A cavitação pode ocorrer em bombas, o que pode causar danos ao impulsor que move os fluidos através do sistema. A cavitação também é observada na propulsão. Bolsões de baixa pressão se formam na superfície das pás da hélice à medida que suas rotações por minuto aumentam (IIMS, 2015). A cavitação na hélice causa uma implosão pequena, mas violenta, que pode deformar a pá da hélice. Para remediar o problema, mais lâminas permitem a mesma quantidade de força de propulsão, mas a uma taxa de revoluções mais baixa. Isso é crucial para submarinos, pois a hélice precisa manter a embarcação relativamente silenciosa para permanecer oculta. Com mais pás da hélice, a embarcação é capaz de atingir a mesma quantidade de força de propulsão em rotações mais baixas do eixo.

Carreira

Em 2012, o ganho médio anual para engenheiros navais nos EUA foi de $ 96.140, com rendimento médio por hora de $ 46,22.

Crescimento da indústria

Prevê-se que a engenharia naval cresça aproximadamente 12% de 2016 a 2026. Atualmente, existem cerca de 8.200 arquitetos navais e engenheiros navais empregados, no entanto, esse número deve aumentar para 9.200 até 2026 (BLS, 2017). Essa tendência pode ser atribuída à demanda por combustíveis fósseis obtidos por meio de perfuração e mineração offshore. Além disso, 90% do comércio mundial é feito no exterior por cerca de 50.000 navios, todos exigindo engenheiros a bordo e em terra (ICS, 2017).

Educação

O navio de treinamento Golden Bear atracado na California Maritime Academy.

As universidades marítimas se dedicam ao ensino e ao treinamento de alunos em profissões marítimas. Os engenheiros navais geralmente possuem um diploma de bacharel em engenharia naval, tecnologia de engenharia naval ou engenharia de sistemas marítimos. O treinamento prático é valorizado pelos empregadores juntamente com o bacharelado.

Instituições profissionais

• IMarEST
• Society for Underwater Technology
• IEEE Oceanic Engineering Society
• Instituto de Engenharia e Pesquisa Marinha
• Royal Institution of Naval Architects (RINA)
• A Sociedade de Arquitetos e Engenheiros Marinhos (SNAME) é uma sociedade mundial que está focada no avanço da indústria marítima. SNAME foi fundado em 1893.
• Sociedade Americana de Engenheiros Navais (ASNE)
• Escola Kunjali Marakkar de Engenharia Marinha

Veja também

• Sala de maquinas
• Oficial de engenharia (navio)  - Marinheiro licenciado responsável por instalações de propulsão e sistemas de apoio
• Arquitetura marinha
• Eletrônica marítima
• Arquitetura naval  - disciplina de engenharia que trata do projeto e construção de embarcações marítimas
• Oceanografia  - Estudo dos aspectos físicos e biológicos do oceano

Referências