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  1. 1. API – Automação de Processos IndustriaisAutomação de Navios Autores: Alexandre Neves, Nº 49275 Pedro Batista, Nº 49477 Marco Morgado, Nº 50275 API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  2. 2. Resumo • Problemas na automação de navios • Objectivos da automação de navios • A automação de um navio - Construção - Operação • Ideias para o futuroAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  3. 3. Problemas na automação de navios • Meio marítimo é um ambiente hostil aos componentes electrónicos: - Corrosão causada pelo salitre - infiltrações de água • Motores de grande potência podem causar vibrações de elevado impacto • Fontes de Energia limitada – torna necessária a gestão de energia e procura por fontes de energia alternativa • Interfaces com o utilizador deverão ser o mais simples e intuitivas possível • Cada navio produzido possuí particularidades que implicam baixa repetibilidade na produção de peçasAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  4. 4. Objectivos da automação de navios Pretende-se com os sistemas de automação: • minimizar o esforço e empreendimento humano. • obter elevados padrões de qualidade com custos sustentáveis • Providenciar mais segurança às vidas humanasAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  5. 5. CAD – Computer Aided Drawing CAE – Computer Aided Engineering Construção (1) Existem 3 principais classes de processos: • Tratamento de metal • Montagem (principalmente por soldagem) • Manipulação (manuseamento e posicionamento dos blocos) Panorama Actual: • A automação na construção de navios tem sido exclusivamente aplicada no corte e soldagem de metal utilizando ferramentas CADCAE e novas tecnologias laserAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  6. 6. Construção (2) • Contrariamente à soldagem de blocos 2D, os problemas da soldagem de blocos 3D são muito extensos: - Estruturas complicadas - Baixa repetibilidade de produção • Surge o conceito de blocos one-of-a-kind • Manipuladores robóticos para estruturas one-of-a-kind: facilidade de planeamento de caminhos, flexibilidade operacional e autonomia de execuçãoAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  7. 7. Construção (3) • Automação da gestão de informação: - Planeamento óptimo de tarefas, fluxos de produto e tempos de ligação entre processos • Operadores humanos dos manipuladores passam a executar apenas tarefas de alto nível: planeamento e supervisãoAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  8. 8. Operação (1) Monitorização do casco • grande parte dos acidentes marítimos são devidos a elevada fatiga e consequente quebra do casco • os sensores mais utilizados são baseados em fibras ópticas e Bragg gratings • os sensores de fibra óptica apresentam grandes vantagens em relação a sensores alternativos baseados em campos electromagnéticos: - elevada sensibilidade - boa resistência a água e químicos - imune a interferência electromagnética - não emite radiação electromagnética - permite multiplexagem de comprimentos de onda podendo-se ligar vários sensores em cadeiaAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  9. 9. Operação (2) Monitorização do cascoAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  10. 10. Operação (3) Monitorização do casco • A monitorização do casco é muito importante pois permite prevenir o comandante do navio situações que possam causar danos sérios ao casco. • Permite ainda a automatização do posicionamento do navio de forma a minimizar a tensão no casco Movimento do Navio • A monitorização do movimento do navio permite prevenir situações que possam causar danos à carga e desconforto aos passageiros • São utilizados sistemas INS+GPSAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  11. 11. Operação (4) O que existe hoje em dia? Sistemas encontram-se divididos em 3 principais áreas: • Sistemas integrados de navegação • Sistemas de controlo de manobras da ponte do navio. • Sistemas de monitorização e controlo do navio. Fonte : http://www.praxis-automation.nl/ Sistema integrado de navegação • Sistema completamente redundante • Workstations ligadas por Ethernet (ligação rápida e redundante)Automação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  12. 12. Operação (5) Sistema integrado de navegação • Planeamento da navegação, correcção de desvios e display de informação relevante a navegação (heading, velocidade, ventos, profundidade …) • Sistema de prevenção de colisões e desvio de obstáculosAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  13. 13. Operação (6) Sistema de gestão dos motores da ponte de comando • Automatiza por completo o comando dos motores de propulsão • Leitura e comando preciso da velocidade dos motores • Comando automático dos motores, sistemas de ignição, arranque e paragem dos motores, mecanismos de inversão de marcha dos motoresAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  14. 14. Operação (7) Sistema Controlo e Monitorização da carga • Automatiza o carregamento e descarregamento de produtos dos tanques dos navios • Utiliza sistemas de radar altamente precisos para medir os níveis de produto nos tanques (precisões de +/- 1mm) • Interligação das workstations por Ethernet e ligação à InternetAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  15. 15. Operação (8) Sistema de Gestão de Energia e de Potência • Controla os geradores de electricidade e os gastos do navio • Ligado ao Sistema centralizado de alarmes • Modo Mar Porto • Controlo automático dos níveis de tensão e de frequência • Salvaguarda automática de energia para as funções vitais e de segurança do navio e da tripulação • Controlo da temperatura e níveis de óleo dos motores para evitar danos no motor - Safe Engine ShutdownAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  16. 16. Operação (9) Sistema de Posicionamento Dinâmico. Sistema de Controlo por Joystick • Tecnologia Fly-by-wire em vez de comando mecânico • Ligação ao Piloto automático e Planeamento de Trajectórias • Precisão de 0,5m no posicionamentoAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  17. 17. Operação (10) Globalmente, os produtos da PRAXIS: • Apresentam elevada redundância para prevenir falhas de alguns dos componentes tanto a nível de comunicações como a nível do hardware • Têm a possibilidade de ligação a satélites para monitorização da embarcação à distância • As workstations correm o sistema operativo Windows NT/2000 e estão preparadas para situações de inundações e/ou humidadeAutomação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  18. 18. Operação (11) Estudo das redes de comunicações dentro de um navio • É fundamental a existência de alternativas de comunicação para o caso de ocorrência de falhas (redundância) • As redes Ethernet são redes rápidas e seguras mas que não garantem entrega de pacotes em tempo pré-especificado, o que é fundamental para redes de tempo real como é o caso das redes de controlo. • As redes Ethernet possuem ainda limitações de distância. Pode-se implementar estas redes com repetidores. • Redes de tempo real CAN (Controller Area Network) possuem também limitações em termos de taxa de transmissão x comprimento da rede mas garantem entrega fiável em tempo pré- especificado.Automação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  19. 19. Operação (12) • A rede de tempo real TTP(Time Triggered Protocol) é altamente fiável, com menos limitações que o CAN BUS, revelando-se a rede de tempo real do futuro. • Workstations onde não seja crucial tempo real podem ser ligadas através de Ethernet. • A Ethernet revela-se ainda uma boa solução para embarcações onde seja importante a existência de Internet em diversos locais (paquetes de luxo). • Para comunicações entre pontos onde tempo real seja necessário deve-se utilizar redes de tempo real como o CAN ou TTP.Automação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  20. 20. Ideias para o futuro • Release automático de botes salva vidas e comunicação automática via satélite à guarda costeira mais próxima em caso de ruptura do casco e/ou perigo de afundamento • Robots de inspecção e manutenção/reparação do casco, lemes e hélices • Atracagem automática em portos apoiada por Laser Range Finder e câmaras de visão • Sistemas de detecção de queda de homens e/ou carga à água (Lasers, sensores de movimento) e reacção automática a estas situações (alarmes sonoros, paragem automática dos motores do navio, lançamento automático de bóias salva-vidas)Automação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©
  21. 21. Referências • http://europa.eu.int/comm/enterprise/maritime/maritime_industrial/ doc/autom_study.pdf • http://av.rds.yahoo.com/_ylt=A0Je5XPUp3lA7REAcp4raKMX;_ylu=X 3oDMTBvdmM3bGlxBHBndANhdl93ZWJfcmVzdWx0BHNlYwNzcg-- /SIG=11lj23cmn/**http%3a//www.eagle.org/rules/downloads/73- hull.pdf • http://www.mptconsult.com/SENSFIB%20Frameset.htm • http://www.praxis-automation.nl/ • http://www.tttech.com/technology/index.htm • http://www.northropgrumman.com/Automação de Navios API 2004 AFN, PTMB, MMM ©

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