Universidade Federal do Rio de Janeiro ANÁLISE ECONÔMICA DE UM NAVIO EM SLOW STEAMING YURI CARVALHO TORRES DA SILVA

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1 Universidade Federal do Rio de Janeiro ANÁLISE ECONÔMICA DE UM NAVIO EM SLOW STEAMING YURI CARVALHO TORRES DA SILVA 2014

2 ANÁLISE ECONÔMICA DE UM NAVIO EM SLOW STEAMING Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Naval e Oceânica da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro Naval e Oceânica. Orientadores: Luiz Felipe Assis Luiz Antônio Vaz Pinto YURI CARVALHO TORRES DA SILVA Rio de Janeiro Fevereiro de 2014

3 ANÁLISE ECONÔMICA DE UM NAVIO EM SLOW STEAMING YURI CARVALHO TORRES DA SILVA PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO NAVAL E OCEÂNICO. Examinada por: Luiz Felipe Assis, D. Sc. Luiz Antônio Vaz Pinto, D. Sc. Cláudio Baraúna Vieira, Ph. D. Carlos Rodrigues Belchior, D. Sc. RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL Fevereiro de 2014 iii

4 Silva, Yuri Carvalho Torres da Silva ANÁLISE ECONÔMICA DE UM NAVIO EM SLOW STEAMING / Yuri Carvalho Torres da Silva 2014 Projeto de Graduação Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica e Escola de Química, Departamento de Engenharia Naval e Oceânica, Rio de Janeiro, Orientadores: Luiz Felipe Assis Luiz Antônio Vaz Pinto 1. Slow Steaming. 2. Análise econômica. 3. Emissão de Gases do Efeito Estufa. I. Assis, Luiz Felipe & Vaz, Luiz Antônio. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Escola Politécnica e Escola de Química. III. Análise Econômica de um Navio em Slow Steaming. iv

5 AGRADECIMENTOS A carreira de Engenheiro Naval não foi minha primeira escolha. Diversas oportunidades surgiram em minha vida e não sabia qual seguir. Aventurei-me, mas não me arrependo de nada por que passei. No final, tudo deu certo. Deus guiou-me para o melhor caminho, aquele que Ele escolheu para mim. Agradeço, portanto, a algumas pessoas especiais: primeiramente a minha mãe, Mary, e meu pai, Selmo, que me apoiaram em todas as decisões e escolhas que fiz durante a minha vida e me guiaram nessa jornada. A minha namorada, Patricia, que esteve comigo todo este tempo e me ajudou nos momentos mais difíceis; não me deixando desanimar em momento nenhum. A minha irmã, Suennie, que me mostrou a importância de me formar o mais rápido possível. A minha avó, Therezinha, e tia, Rosana, que sempre me deram força e se sentiram orgulhosas por todas as minhas conquistas. A todos os meus amigos, mas em especial ao Davi, que foi minha companhia durante as piores viagens para o Fundão e ao Felipe, por ser minha dupla e me ajudar na reta final da faculdade. Àqueles que não foram citados aqui, mas receberam este convite, fica também o meu agradecimento e a certeza de que me apoiaram de alguma forma durante o percurso. Sem vocês, nada disso seria possível. v

6 Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica / UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Naval e Oceânico. ANÁLISE ECONÔMICA DE UM NAVIO EM SLOW STEAMING Yuri Carvalho Torres da Silva Orientadores: Luiz Felipe Assis Luiz Antônio Vaz Pinto Fevereiro/2014 Curso: Engenharia Naval e Oceânica O aumento do preço do bunker, óleo combustível pesado utilizado por navios com motores diesel dois tempos de baixa rotação, somado a situação econômica mundial, de declínio econômico, fez armadores e afretadores de navios mercantes de grande porte repensarem seu modo de navegar. A fim de diminuir o consumo de combustível, a prática da redução de velocidades e,consequentemente da carga de operação do motor principal, se tornou uma tendência no transporte marítimo global. Contudo, motores que foram projetados para operarem em carga contínua entre 70 a 85% de seu MCR (Maximum Continuous Rating), ao se afastarem dessa faixa de projeto, tendem a sofrer danos no longo prazo. Apesar dos impactos negativos no motor, os ganhos financeiros podem ser extremamente altos considerando um cenário de elevado preço de combustível e baixo preço de frete no mercado. Ao longo do trabalho será realizada uma análise financeira ilustrando diferentes cenários econômicos e opções de velocidade, a fim de minimizar o consumo de combustível, incluindo substituição do motor principal por outro de menor potência. Palavras-Chave: Slow Steaming, Carga Reduzida, Análise Econômica vi

7 Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Engineer. ECONOMIC ANALYSIS OF A SHIP IN SLOW STEAMING Yuri Carvalho Torres da Silva Advisors: Luiz Felipe Assis Luiz Antonio Vaz Pinto February / 2014 Course: Naval Architecture and Marine Engineering The increase in the price of bunker fuel, heavy fuel oil used by ships diesel two-stroke low speed, coupled with the global economic situation, economic decline, shipowners and charterers made of large merchant ships rethink their way of navigating. In order to decrease fuel consumption, the practice of speed reduction and therefore the operating load of the main engine it has become a trend in global shipping. However, engines that were designed to operate on continuous charge between % of its MCR (Maximum Continuous Rating), as they withdraw this track design, tend to suffer long-term damage. Despite the negative impact on the engine, the financial gains can be extremely high considering a scenario of high fuel prices and low freight market. Throughout the work a financial analysis illustrating different economic scenarios and speed options in order to minimize fuel consumption, including replacing the main engine for another lower. Keywords: Slow Steaming, Low Load Operation, Economic Analysis vii

8 Índice Geral 1 Introdução Objetivo e Metodologia de trabalho Entendendo sobre o Slow Steaming Os motivos do Slow Steaming Emissões de navios O que são os Créditos de Emissão de Carbono? Estudo de caso Análises Preliminares Coeficientes de Forma Resistência ao Avanço Potência requerida pelo motor Consumo de Combustível Motores selecionados Índices considerados Preço do Bunker Custos operacionais Custo de Capital Custos Portuários Tempo de Porto Crédito de Carbono Custo de Frete por viagem Custos em um intervalo de tempo fixo Resultados Motor A Motor B Motor C viii

9 7.4 Primeiro Cenário Segundo Cenário Conclusões Bibliografia ix

10 Índice de Figuras Figura 1 - Custos do Transporte Marítimo Fonte: Drewry... 2 Figura 2 - Processo químico esquematizado em motores de baixa rotação Fonte: Pounder s Marine Diesel Engines and Gas Turbines... 6 Figura 3 - Emissão global de CO2 por setor da sociedade Fonte: Adaptado de IMO... 7 Figura 4 - Rota do Navio Fonte: Vale S.A Figura 5 - Dimensões de um navio do tipo VALEMAX Fonte: Vale S.A x

11 Índice de Gráficos Gráfico 1 - Evolução do Preço do Bunker 380 cst Fonte: Adaptado de Clarkson... 4 Gráfico 2 - Resistência ao Avanço em função da velocidade Gráfico 3 - Consumo de combustível em função da velocidade Fonte: Psaraftis e Kontovas Gráfico 4 - Consumo específico em função da carga do motor Fonte: Wartsila Gráfico 5 - Consumo em função da velocidade para o Motor A Gráfico 6 - Emissão de gases em função da velocidade para o Motor A Gráfico 7 - Consumo em função da velocidade para o Motor B Gráfico 8 - Emissão de gases em função da velocidade para o Motor B Gráfico 9 - Consumo em função da velocidade para o Motor C Gráfico 10 - Emissão de gases em função da velocidade para o Motor C Gráfico 11 Custos de Trasnporte Marítimo para o Motor A Gráfico 12 - Custo por tonelada transportada em uma viagem sem fila de espera Gráfico 13 - Custo por tonelada transportada em uma viagem com fila de espera Gráfico 14 - Custos de Trasnporte Marítimo para o motor B Gráfico 15 - Custo por tonelada transportada em uma viagem sem fila de espera Gráfico 16 - Custo por tonelada transportada em uma viagem com fila de espera Gráfico 17 - Custos de Trasnporte Marítimo para o motor C Gráfico 18 - Custo por tonelada transportada em uma viagem sem fila de espera Gráfico 19 - Custo por tonelada transportada em uma viagem com fila de espera Gráfico 20 - Custos do Transporte Marítimo no intervalo fixo de um ano em um sistema com filas Gráfico 21 - Emissão de CO2 para cada motor Gráfico 22 - Custos do Transporte no intervalo fixo de um ano com o bunker a 1000 US$/ton Gráfico 23 - Custos do Transporte Marítimo no intervalo fixo de um ano em um sistema com filas Gráfico 24 - Emissão de CO2 para cada motor xi

12 Índice de Tabelas Tabela 1 - Potencial de aquecimento global dos gases causadores do efeito estufa Fonte: Ministério do Meio Ambiente Tabela 2 - Coeficientes de Forma considerados para o estudo Tabela 3 - Resistência ao avanço e coeficientes a partir das formulações de Holtrop Tabela 4 - Características do Motor RT FLEX 82 T 7 cilindros Fonte: Wartsila Tabela 5 - Consumo de combustível, Emissão de gases e CO2 para o navio equipado com o Motor A Tabela 6 - Características do Motor RT FLEX 68 D 5 cilindros Fonte: Wartsila Tabela 7 - Consumo de combustível, Emissão de gases e CO2 para o navio equipado com o Motor B Tabela 8 - Características do Motor RT FLEX 50 B 5 cilindros Fonte: Wartsila Tabela 9 - Consumo de combustível, Emissão de gases e CO2 para o navio equipado com o Motor C Tabela 10 - Custo Operacional por porte da embarcação Fonte: Drewry Tabela 11 - Custo de Construção de novas embarcações do tipo DRY BULK Fonte: Drewry Tabela 12 Custo de aquisição dos motores diesel Tabela 13 - Custos de Capital para cada motor selecionado Tabela 14 - Valores de combustível utilizados na análise Tabela 15 - Motores selecionados para análise Tabela 16 - Custos considerados para análise Tabela 17 - Dias de viagens e viagens por ano para cada cenário Tabela 18 - Custos de Capital, Operacional e Despesas Portuárias para o Motor A Tabela 19 - Custos de Combustível do Motor A Tabela 20 - Custos por tonelada transportada em função da velocidade Tabela 21 - Custos de Capital, Operacional e Despesas Portuárias para o Motor B Tabela 22 - Custos de Combustível do Motor B Tabela 23 - Custos por tonelada transportada em função da velocidade xii

13 Tabela 24 - Custos de Capital, Operacional e Despesas Portuárias para o Motor C Tabela 25 - Tabela 26 - Custos de Combustível do Motor C Tabela 27 - Custos por tonelada transportada em função da velocidade Tabela 28 - Custos do Transporte no intervalo fixo de um ano Tabela 29 - Custos do Transporte no intervalo fixo de um ano xiii

14 1 Introdução A necessidade de maiores velocidades no transporte marítimo foi estimulada principalmente pelo forte crescimento do comércio mundial e desenvolvimento, e por sua vez, foi possível graças a avanços tecnológicos significativos no transporte marítimo em uma ampla variedade de áreas, incluindo a concepção do casco, o desempenho hidrodinâmico de embarcações, motores e eficiência de propulsão, para citar apenas alguns. Por extensão, a evolução dos sistemas de manuseio de carga e gestão da cadeia de fornecimento e operação tem também contribuiu significativamente para o transporte rápido. Entretanto, o crescente aumento do preço do combustível marítimo que vem sendo observando ao longo dos últimos anos, fez com que grandes armadores optassem por operar seus navios em velocidade reduzida e consequente utilização parcial da carga do motor, a fim de reduzir os custos com o combustível. Esse tipo de operação é conhecida no mercado como slow steaming. Prevê-se que nos próximos anos, os navios já sejam projetados para funcionar em velocidades mais lentas, com motores e sistemas de propulsão de tamanho reduzido, permitindo também a redução do tamanho do navio como um todo, aumentando ainda mais a economia de combustível. 2 Objetivo e Metodologia de trabalho O presente tem por escopo analisar os efeitos econômicos da operação de um navio em slow steaming, buscando alternativas ao motor de combustão principal que atendam à baixa velocidade imposta e verificando os custos associados a cada alternativa a partir de um navio específico selecionado previamente. Catálogos de motores, índices de preço de combustível, custos de aquisição, viagem e operação foram utilizados para o desenvolvimento do modelo. Também será calculado o impacto do Slow Steaming com o aumento do tempo de viagem e consequentemente a redução da capacidade de transporte do navio. Com o propósito de inserir este modelo no cenário atual, de preocupação crescente com o aquecimento global, também foram considerados a emissão de gases do motor instalado e o crédito de emissão de carbono nos custos analisados. Espera-se que o 1

15 efeito do mesmo sobre todos os custos da embarcação, torne cada vez mais atraente a utilização de motores que emitam menos gases poluentes. 3 Entendendo sobre o Slow Steaming Wiesmann (ref.[10]) definiu slow steaming como a navegação em velocidades inferiores à velocidade à qual a embarcação foi projetada, visando à redução do consumo de combustível. Apesar de não ser um conceito novo, é algo que vem sendo amplamente utilizado no transporte marítimo, motivado, sobretudo, por fins econômicos. Em períodos de menor demanda de produtos no mercado e baixas taxas de frete, os armadores e afretadores utilizam deste artifício, visando um menor consumo de combustível por parte do motor principal e consequentemente, um menor custo com o transporte. O custo do transporte marítimo, isto é, o custo do navio, em geral, é classificado tipicamente em custos de capital, custos operacionais e custos de viagem, pagos pelo armador ou pelo afretador, de acordo com o tipo de contrato. A figura abaixo apresenta a divisão de custos do navio conforme os principais tipos de contrato de afretamento: Figura 1 - Custos do Transporte Marítimo Fonte: Drewry Os custos de capital englobam os custos de aquisição do bem, ou seja, os investimentos feitos para a construção e compra de todos os equipamentos que formam o navio. É o somatório dos custos do pagamento da entrada, do principal do empréstimo e os respectivos juros. É um custo fixo que acompanha o navio por toda sua vida útil. 2

16 Os custos de operação, por sua vez, são os custos inerentes para a manutenção da operação do navio. Compõe o custo operacional os gastos com os salários e todos os benefícios sindicais da tripulação, o seguro do navio, os custos com reparos e manutenção, peças sobressalentes e estoques necessários a bordo, custos com óleo lubrificante e custos com equipe mobilizada e infraestrutura necessária em terra para administrações das operações. Por fim, têm-se os custos de viagem que são os custos que dizem respeito à navegação realizada, ou seja, os custos com o combustível, as despesas portuárias e demais taxas necessárias para navegação em canais e demais locais que demandem custos adicionais. Destes, o custo de combustível é o de maior impacto. A redução de velocidade implica em menor demanda de potência por parte do motor principal, e consequentemente uma alteração em todos os parâmetros de máquinas envolvidos no sistema de máquinas e propulsão quando comparados à condição de projeto. Apesar de não ser um conceito novo, o slow steaming tem sido objeto de estudo recente, uma vez que o aumento do tempo de viagem resulta em maiores custos de capital e operação por viagem, além de ter como consequência a redução da capacidade de transporte do navio em determinado período de tempo. Harilaos Psaraftis e Christos Kontovas (ref. [08 e 09]) desenvolveram um estudo para otimizar os custos a partir da velocidade de navegação e emissão de gases no transporte marítimo. Shuaian Wang, Qiang Meng e Zhiyuhan Liu (ref. [05]) demonstraram um método para otimizar o consumo de combustível. Atualmente, grande parte da frota mercante, sobretudo o transporte de minério de ferro e óleo, opera ou estuda a possibilidade de operar em slow steaming, mesmo já tendo velocidades mais baixas quando comparadas aos navios porta-contentores. 3.1 Os motivos do Slow Steaming Como dito anteriormente, a redução de velocidade do navio é determinada principalmente por um motivo financeiro e econômico. A redução de velocidade garante uma diminuição imediata no consumo de bunker, combustível marítimo usado em 3

17 motores diesel de baixa rotação de dois tempos, e uma consequente redução nos custos de combustível. O valor do bunker acompanha o preço do barril de petróleo. Durante os anos 70, o preço do petróleo sofreu significativo aumento, principalmente devido aos choques do petróleo. Entretanto, durante um longo período, posterior aos aumentos, o valor do barril de petróleo se manteve estável e não representava uma preocupação aos armadores e afretadores. Entretanto, desde 2000, o combustível vem sofrendo aumentos significativos, chegando a custar mais de 700US$/ton em 2012, uma variação percentual acima de 600% no mesmo período. A figura 2 demonstra a evolução do preço do bunker com dados obtidos da empresa de consultoria CLARKSON: Gráfico 1 - Evolução do Preço do Bunker 380 cst Fonte: Adaptado de Clarkson Além do mais, a preocupação com a elevação do preço do óleo combustível pode não ser o único motivo deste tipo de operação, havendo também preocupação com a redução de gases responsáveis pelo efeito estufa. 3.2 Emissões de navios O transporte marítimo produz diferentes tipos de gases e partículas em suspensão, que causam diferentes tipos de impactos, tanto ao meio ambiente como à saúde humana. As emissões são geradas no processo de combustão no motor. Os gases de descarga dependem basicamente do projeto do motor, das condições de funcionamento e da 4

18 qualidade do combustível; por exemplo, a redução do conteúdo de enxofre no combustível gera uma redução das emissões de SOX. O processo de combustão requer dois elementos básicos, o combustível e o comburente, que é o ar. O ar é uma mistura de gases composto por aproximadamente 20,9% de oxigênio (O2), 78,1% de nitrogênio (N2) e 0,1% de outros gases. O combustível, por sua vez, é constituído basicamente por Carbono (C) e Hidrogênio (H). Para o caso de combustíveis líquidos empregados em motores de propulsão marítima as composições básicas são as seguintes: Óleo diesel leve C12H26; Óleo diesel médio C13H28; e Óleo diesel pesado C14H30. No processo de combustão completa, quando se emprega a quantidade necessária e suficiente de ar, os produtos da reação são unicamente o Dióxido de Carbono (CO2), água (H2O) e Nitrogênio (N2). Entretanto, conseguir esta relação é difícil, e consequentemente o combustível não é totalmente oxidado no processo, existindo entre os produtos de combustão substâncias que seriam passíveis de oxidação. Para o processo de combustão de um motor Diesel de baixa rotação deve-se considerar também a participação do óleo lubrificante do cilindro. Para determinar então a composição dos produtos de uma combustão incompleta é necessária a aplicação de equações de conservação de massa, de conservação de energia e das leis de equilíbrio químico. Não se pretende neste trabalho discutir a questão do equilíbrio químico, sendo adotado então apenas um percentual estimado e aproximado dos gases de escape do processo de combustão. Segundo o livro de Woodyard (ref. [11]), os produtos de reação têm a seguinte composição: 13% de O2, 75,8% de N2, 5,6% de CO2, 5,35% de H2O, bem como 0,25% de outros gases, onde podem ser encontradas as partículas em suspensão como NOX, SOX, CO e HC. A figura 2 representa esquematicamente o processo químico realizado nos cilindros. 5

19 Figura 2 - Processo químico esquematizado em motores de baixa rotação Fonte: Pounder s Marine Diesel Engines and Gas Turbines O dióxido de carbono é um gás inevitável no processo de combustão, e sua produção é diretamente proporcional ao consumo de combustível. Assim, a maior eficiência no uso de combustível ajudará a reduzir as emissões de CO2. Segundo ainda Woodvard, o consumo de 1 (uma) tonelada de combustível produz aproximadamente 3 (três) toneladas de CO2. Para este estudo, será considerado que do total de gases emitidos no processo de combustão, 5,6% corresponde ao dióxido de carbono (CO2). Os gases emitidos por navios podem ser classificados em várias categorias. Dentre elas, a que contribui diretamente, contribuindo para o aquecimento global é conhecida como GHG (Grren House Gases), incluindo o dióxido de carbono (CO 2 ), metano (CH 4 ), e óxido nitroso (N 2 O), entre outros. Em 1997, em kyoto, a UNFCCC (United Nations Framework Conference on Climate Change Conferência das Nações Unidas sobre Mudança do Clima) designou a IMO, agência especializada das Nações Unidas responsável pela proteção e segurança da navegação e prevenção da poluição marinha por navios, como o órgão responsável por regular as emissões de ar marítimas. No entanto, o progresso nessa linha foi em geral lento. Somente em 2008, o MPEC (Marine Environment Protection Committee Comitê de Proteção do Meio Marinho) da IMO aprovou alterações aos regulamentos MARPOL Anexo VI, que tratam das emissões de SOX e NOX. Quando se trata dos GHG, porém, apesar de muita discussão, o 6

20 transporte marítimo ainda não está sendo incluído na meta de redução global de emissões da UNFCCC para CO2 e outros gases de efeito estufa, e de fato, até muito recentemente, este transporte era o único modal em que as emissões de GHG não foram regulamentadas. A era da não-regulamentação para GHGs oficialmente chegou ao fim em julho de 2011, quando, depois de considerável debate e da feroz oposição dos países em desenvolvimento, o MPEC adotou o EEDI (Energy Efficiency Design Index Índice de Eficiência Energética de projeto) para novos navios. Mesmo assim, novas medidas para conter o crescimento futuro do GEE no transporte estão sendo procurados com um alto senso de urgência. Em 2008, a IMO designou o Mar Báltico, o Mar do Norte e o Canal Inglês como Área de Controle das Emissões de Enxofre (SECAs - Sulphur Emissions Control Areas), com o objetivo de limitar as emissões de SOx. Em 2010 a IMO designou todo a zona costeira do trecho EUA-Canadá como uma "Área de Controle de Emissões" (ECA). De acordo com estudo da IMO de 2009, a navegação internacional contribui com cerca de 2,7% do CO 2 emitido globalmente. A figura a seguir mostra a distribuição da emissão global de CO 2 : Figura 3 - Emissão global de CO2 por setor da sociedade Fonte: Adaptado de IMO 7

21 Apesar de existirem inúmeras formas de redução de emissões, desde a fase de projeto até a operação do navio, como projeto de cascos com linhas hidrodinâmicas que reduzem o arrasto e limpezas de casco e propulsor a fim de reduzir a resistência ao avanço, a adoção da prática do slow steaming representa uma alternativa imediata à redução das emissões de gás carbônico, reduzindo os impactos ambientais. Ao mesmo tempo, a redução de velocidade pode ter outras consequências, que podem não ser benéficas. Por exemplo, em longo prazo mais navios serão necessários para produzir o mesmo rendimento de transporte, o que implicará em alguns custos, alguns deles financeiro e algumas ambientais (emissões devido à construção naval, reciclagem, etc.). Além disso, os custos de mobilização de carga em trânsito, em geral aumentam, devido ao elevado tempo de trânsito da carga. Estes custos são proporcionais ao valor da carga, de modo que se um navio transporta bens de elevado valor, navegando a uma velocidade inferior pode acarretar custos significativos para o embarcador. Brandão (ref. [02]) relatou outros problemas associados à operação contínua do motor em baixa carga, reduzindo a vida útil de componentes do motor e conseqüentemente do próprio. As falhas foram listadas a seguir: Redução do fluxo de ar: implica em uma redução da pressão e da massa do ar de lavagem, resultando em uma combustão pobre e levando ao acúmulo de depósitos de particulados. Além de se observar um aumento nas temperaturas dos gases de exaustão, o que pode comprometer os componentes envolvidos nas máquinas; Incrustação nos sistemas de exaustão e nos turbochargers: acúmulo de fuligem na superfície dos sistemas de exaustão e nos turbochargers ocorre devido a problemas na combustão, conseqüentes da má injeção de combustível e atomização do mesmo. Uma das causas da combustão pobre é a redução do fluxo de ar, como visto no tópico anterior; Corrosão fria: ao operar em carga reduzida, se o suprimento de ar de lavagem for mantido, as temperaturas dos componentes do motor tendem a cair, aumentando a probabilidade de formação de ácido sulfúrico. Se o vapor d água se condensar, esse ácido sulfúrico ataca as superfícies metálicas das camisas, válvulas, economizador etc; Excesso de óleo lubrificante; 8

22 Desgaste excessivo da camisa do cilindro; Desgaste excessivo dos sopradores auxiliares: utilizados apenas para a partida do motor, Quando um navio opera continuamente em carga reduzida, o volume dos gases de exaustão é reduzido de modo que os turbocarregadores não conseguem inflar ar suficiente para a câmara de combustão, havendo a necessidade de utilização dos sopradores auxiliares; Redução de vida útil da caldeira auxiliar: devido a circulação dos gases de exaustão em piores condições na caldeira tende a comprometer a performance a vida útil deste equipamento; Redução de vida útil dos Flap valves; Aumento de depósitos no Air Cooler; Perda de eficiência do propulsor; Aumento do Consumo específico do combustível; Geradores de eixo operando fora da faixa de projeto; Todas estas falhas aumentam consideravelmente o custo de manutenção de embarcações que operem nesta condição de carga reduzida, além de reduzir significativamente o tempo de vida útil do motor. Outro efeito colateral da redução de velocidade é que, em curto prazo, as taxas de frete irão subir assim que a oferta global de transporte encolher por causa de velocidades mais lentas. Reduzir a velocidade ajuda um mercado deprimido, mas são os carregadores que vão sofrer e em fato de que eles vão fazer isso de duas maneiras: eles vão pagar mais, e receber a sua carga mais tarde. 3.3 O que são os Créditos de Emissão de Carbono? Créditos de carbono ou Redução Certificada de Emissões (RCE) são certificados emitidos para uma pessoa ou empresa que reduziu a sua emissão de gases do efeito estufa. Por convenção, uma tonelada de dióxido de carbono (CO 2 ) corresponde a um crédito de carbono. Este crédito pode ser negociado no mercado internacional. A redução da emissão de outros gases, igualmente geradores do efeito estufa, também pode ser convertida em créditos de carbono, utilizando-se o conceito de Carbono Equivalente. 9

23 O CO 2 equivalente é o resultado da multiplicação das toneladas emitidas dos gases de efeito estufa pelo seu potencial de aquecimento global. O potencial de aquecimento global do CO 2 foi estipulado como 1(um). O potencial de aquecimento global do gás metano é 21 vezes maior do que o potencial do CO 2, portanto o CO 2 equivalente do metano é igual a 21. Portanto, uma tonelada de metano reduzida corresponde a 21 créditos de carbono. A tabela 1 apresenta o potencial de aquecimento global dos gases causadores do efeito: Tabela 1 - Potencial de aquecimento global dos gases causadores do efeito estufa Fonte: Ministério do Meio Ambiente Gases Fórmula Potencial Dióxido de Carbono CO2 1 Metano CH4 21 Óxido Nitroso N2O 310 Hidrofluorcarbonetos HFCS 140~ Perfluorcarbonetos PFCS 6.500~9.200 Hexafluoreto de Enxofre SF Comprar créditos de carbono no mercado corresponde aproximadamente a comprar uma permissão para emitir os gases. O preço dessa permissão deve ser necessariamente inferior ao da multa que o emissor deveria pagar ao poder público por emitir os gases do efeito estufa. Para o emissor, portanto, comprar créditos de carbono no mercado significa, na prática, obter um desconto sobre a multa devida. Assim, indústrias que não conseguem atingir as metas de reduções de emissões, tornamse compradores de créditos de carbono. Por outro lado, aquelas indústrias que conseguiram diminuir suas emissões abaixo das cotas determinadas, podem vender, a preços de mercado, o excedente de "redução de emissão" ou "permissão de emissão" no mercado nacional ou internacional. A Bolsa do Clima de Chicago foi a primeira do mundo a negociar Reduções Certificadas de Emissões de gases do efeito estufa no mercado voluntário. 4 Estudo de caso O transporte de granéis seja líquido, como petróleo, sólido como minério ou de neogranéis segue linhas não regulares. São os grandes lotes homogêneos que ocupam a 10

24 capacidade total do navio ou quase total, promovendo o transporte de carga na base de um navio, um embarque. O minério de ferro é encontrado na natureza na forma de rochas, misturado a outros elementos. Por meio de diversos processos industriais com tecnologia de ponta, o minério é beneficiado para, posteriormente, ser vendido para as indústrias siderúrgicas. Segundo o IBRAM, as reservas medidas e indicadas de Minério de Ferro no Brasil alcançam 29 bilhões de toneladas, situando o País em segundo lugar em relação às reservas mundiais, de 180 bilhões de toneladas. Entretanto, considerando-se as reservas em termos de Ferro contido no minério, o Brasil assume lugar de destaque no cenário internacional. Esse fato ocorre devido ao alto teor de encontrado nos minérios Hematita (60% de Ferro), predominante no Pará, e Itabirito (50% de Ferro), predominante em Minas Gerais. Ainda segundo o IBRAM, o mercado mundial tende a manter dependência das exportações de minério de ferro australianas e brasileiras pelo menos até final de Estes dois países possuem um market share de 70-72%. Além disso, há uma contribuição acentuada de novos projetos no médio prazo, o que irá influenciar a curva de oferta e de demanda do minério entregue à Ásia. Para o presente estudo, foi adotada uma rota comercial praticada no cenário atual de exportação do minério de ferro para o maior consumidor, a Ásia. Sendo assim, foi escolhida a rota Filipinas Brasil Filipinas, mais especificamente dos portos de Subic Bay (Filipinas) Ponta da Madeira Subic Bay, totalizando cerca de milhas náuticas por trecho. 11

25 Figura 4 - Rota do Navio Fonte: Vale S.A. Foi considerado então um navio do tipo VLOC (Very Large Ore Carrier), capaz de transportar até 390 mil toneladas de minério, mais especificamente um Valemax. Embarcações deste tipo possuem comprimento total de aproximadamente 360 metros, boca de 65 metros, pontal de aproximadamente 30 metros e calado de operação em torno de 22 e 23 metros com de DWT. Em lastro, o calado do navio é de aproximadamente 12 metros. A figura 5 representa este tipo de embarcação com suas respectivas dimensões. Figura 5 - Dimensões de um navio do tipo VALEMAX Fonte: Vale S.A. 12

26 Assim como a maioria dos navios de grande porte, os motores empregados neste tipo de navio são os motores diesel dois tempos de baixa rotação, capazes de ofertar grandes potências. Os motores instalados em navios do tipo Valemax atingem uma potência máxima contínua de cerca de kw ao girar a hélice de aproximadamente 10 metros com velocidade de rotação entre 76 e78 RPM (rotações pro minuto), dando aos navios uma velocidade de cerca de 15 nós de serviço. 4.1 Análises Preliminares A fim de validar o modelo, foram necessários antes estimar e calcular alguns fatores e determinar a partir de quais motores deveriam ser feitos as análises de cálculo Coeficientes de Forma Para o cálculo de resistência ao avanço e potência em função das velocidades, é preciso primeiramente estimar os coeficientes de forma. A tabela a seguir representa os coeficientes considerados para este trabalho: Tabela 2 - Coeficientes de Forma considerados para o estudo Coeficientes de Forma Carregado Em Lastro Comp. perpendiculares (m) L_pp 352,95 352,95 Comp. Linha D'água (m) L_wl 350,91 332,69 Boca Moldada (m) B 65,00 65,00 Calado Moldado na PV (m) T_pv 23,00 12,00 Calado Moldado na PR (m) T_PR 23,00 12,00 Vol. Desloc. Moldado (m³) , ,00 LCB rel. à PR (m) 196,54 206,02 Área Transv. do Bulbo (m²) - - Altura Centro Área Bulbo (m) - - Coef. Seção Mestra C_sm 0,9922 0,9869 Coef. Linha D'água C_wl 0,9394 0,8937 Área Transom (m²) 0,00 0,00 Área Apêndices (m²) 100,00 100,00 Parâmetro Forma de Popa: Velocidade de serviço (nós) Vel 15,00 15,00 13

27 Vale ressaltar que devem ser considerados os dois coeficientes, já que o estudo prevê uma viagem completa de ida e volta. Sendo assim, na pernada Brasil-Filipinas o navio parte com calado aproximado de 23 m, totalmente carregado. Na viagem de volta, por sua vez, o navio navega sem carga e com lastro. O calado contemplado para esta situação foi de 12 m Resistência ao Avanço A partir dos coeficientes anteriores e através do método estatístico de Holtrop de 1984 (ref. [04]) para cálculo da resistência foi possível chegar aos seguintes valores de resistência total,, e os fatores de propulsão; coeficiente de esteira,, e coeficiente de dedução do empuxo, : Tabela 3 - Resistência ao avanço e coeficientes a partir das formulações de Holtrop V_s V_s w V_a (m/s) t R_t (KN) Knots m/s Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro 15,00 7,72 0,3689 0,3926 4,87 4,69 0,2076 0, , ,44 14,00 7,20 0,3692 0,3931 4,54 4,37 0,2076 0, , ,91 13,00 6,69 0,3694 0,3937 4,22 4,05 0,2076 0, , ,25 12,00 6,17 0,3697 0,3944 3,89 3,74 0,2076 0, , ,62 11,00 5,66 0,3701 0,3951 3,56 3,42 0,2076 0, ,47 852,90 10,00 5,14 0,3704 0,3959 3,24 3,11 0,2076 0, ,91 709,76 9,00 4,63 0,3708 0,3968 2,91 2,79 0,2076 0, ,04 580,73 8,00 4,12 0,3713 0,3978 2,59 2,48 0,2076 0, ,96 464,48 7,00 3,60 0,3719 0,3990 2,26 2,16 0,2076 0, ,59 360,69 A partir da tabela, é possível observar em forma de curva (gráfico 2) os valores de Resistência para uma embarcação deste porte nas diferentes condições de carregamento, carregado e em lastro: 14

28 4.1.3 Potência requerida pelo motor Gráfico 2 - Resistência ao Avanço em função da velocidade Dada a resistência total ao avanço, pode ser calculado o empuxo requerido, propulsor a partir das formulações de Harvald (Ref.[03]) da formulação:, para o Em seguida, calcula-se a Potência de Empuxo : Através da potência, obtem-se a potência entregue ao propulsor : onde: = eficiência em águas abertas do propulsor; e = eficiência rotativa relativa do propulsor. Através da potência, pode ser obtida a potência requerida pelo motor principal : 15

29 onde: = eficiência mecânica de transmissão Consumo de Combustível Como afirmado anteriormente, o consumo de combustível (e, portanto, os custos de combustível) depende de modo não linear da velocidade de navegação do navio. Segundo Psaraftis e Kontovas (ref. [08]) uma função que descreve este consumo pode ser complexa e impedir uma modelagem precisa. A aproximação mais comum e dada da forma, sendo, e parâmetros de entrada, tais como, e. A maioria dos trabalhos na literatura assume uma função cúbica, isto é, e, e nenhuma dependência de carga útil. Assumir é geralmente uma boa aproximação para petroleiros e navios de granéis secos e para a gama de velocidades operacionais típicas desses navios. Uma desvantagem fundamental de uma função cúbica, é que ela é inválida para velocidades muito baixas. Na verdade, esta função zera o consumo de combustível para velocidade zero, o que não é o caso na prática, quando um navio, mesmo parado, consome um pouco de combustível. O gráfico 3 mostra duas curvas de consumo de combustível típicas para um VLCC (Very Large Crude Carrier), com uma condição para a carga e uma para a de lastro. O consumo de motores auxiliares está incluído. As funções da figura 8 são baseadas em dados reais: 16

30 Gráfico 3 - Consumo de combustível em função da velocidade Fonte: Psaraftis e Kontovas Apesar de o consumo em geral diminuir com a redução da velocidade, é de conhecimento que o consumo específico aumenta quando se sai da faixa de rotação de projeto, que é a faixa pra onde o navio teve sua velocidade de serviço definida. Esse aumento do consumo específico também influencia a má combustão, aumentando os níveis de poluentes nocivos expelidos. No gráfico 4 se tem a curva do consumo especifico de combustível para um navio do tipo com motor de baixa rotação instalado: Gráfico 4 - Consumo específico em função da carga do motor Fonte: Wartsila 17

31 4.1.5 Motores selecionados Como o trabalho espera obter uma solução viável e vantajosa para os armadores reduzirem seus custos em viagens de velocidade reduzida, este apresenta três opções de motores diesel de baixa rotação com diferentes potências. Todos os motores foram retirados de catálogos da fornecedora Wartsila. A principal diferença entre eles para os cálculos a seguir é a faixa de consumo que cada motor irá apresentar para as velocidades reduzidas. O primeiro, MOTOR A, consiste no real motor instalado a bordo de navios Valemax. São motores capazes de ofertar até KW de potência em carga máxima. Abaixo as características do motor RT Flex 82 T 7 cilindros obtidos a partir do catálogo: Tabela 4 - Características do Motor RT FLEX 82 T 7 cilindros Fonte: Wartsila % Potência Rotação Consumo BSEF KW RPM Hz g/kwh t/dia Kg/KWh t/dia ,5 1,31 168,5 129,00 7, , ,0 1,27 167,5 116,58 7, , ,4 1,22 164,8 103,23 8, , ,0 1,20 163,9 96,96 8, , ,6 1,18 163,6 91,09 8, , ,1 1,15 163,5 85,35 8, , ,5 1,13 163,5 79,66 8, , ,8 1,10 163,7 74,06 8, , ,1 1,07 164,2 68,57 8, , ,3 1,01 165,9 57,73 8, , ,0 0,93 168,3 46,85 8, , ,9 0,85 169,4 35,37 9, , ,9 0,80 170,5 29,67 9, ,40 A partir dos valores de potência necessárias do motor para todas as velocidades calculadas anteriormente, é possível com o auxílio dos dados acima, chegar ao consumo específico deste motor para cada velocidade considerada no estudo, assim como a emissão de gases e CO2. Tabela 5 - Consumo de combustível, Emissão de gases e CO2 para o navio equipado com o Motor A MOTOR A - RT Felx 82 T - 7 cilindros V_s Carga do Motor Consumo comb. (ton/dia) Emissão de gases (ton/dia) Emissão de CO_2 (ton/dia) Knots Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro 15,00 100% 68% 114,48 78, , ,87 289,67 220,07 14,00 78% 52% 89,57 60, , ,69 245,14 176,05 13,00 61% 41% 70,78 47, , ,79 202,58 138,92 18

32 MOTOR A - RT Felx 82 T - 7 cilindros V_s Carga do Motor Consumo comb. (ton/dia) Emissão de gases (ton/dia) Emissão de CO_2 (ton/dia) Knots Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro 12,00 48% 32% 55,83 37, , ,81 163,36 107,51 11,00 37% 24% 43,54 28, , ,59 127,62 80,62 10,00 28% 19% 33,30 21, , ,95 95,51 57,51 9,00 21% 14% 24,80 16, ,91 675,44 67,31 37,82 8,00 15% 10% 17,85 11,72 772,41 381,98 43,26 21,39 7,00 10% 7% 12,29 8,07 418,81 144,05 23,45 8,07 Abaixo é possível visualizar as curvas de consumo de combustível e emissão de gases deste motor em função da velocidade da embarcação. Gráfico 5 - Consumo em função da velocidade para o Motor A Gráfico 6 - Emissão de gases em função da velocidade para o Motor A 19

33 O segundo escolhido, MOTOR B, consiste em um motor de porte menor, capaz de oferecer até KW de potência em carga máxima. Abaixo as características do motor RT Flex 68 D 5 cilindros obtidos a partir do catálogo da fabricante Wartsila: Tabela 6 - Características do Motor RT FLEX 68 D 5 cilindros Fonte: Wartsila % Potência Rotação Consumo BSEF KW RPM Hz g/kwh t/dia Kg/KWh t/dia ,1 1,64 168,5 69,62 7, , ,0 1,58 167,5 62,91 7, , ,7 1,53 164,8 55,71 8, , ,0 1,50 163,9 52,33 8, , ,2 1,47 163,6 49,16 8, , ,3 1,44 163,5 46,06 8, , ,4 1,41 163,5 42,99 8, , ,3 1,37 163,7 39,97 8, , ,1 1,34 164,2 37,00 8, , ,4 1,26 165,9 31,16 8, , ,0 1,17 168,3 25,29 8, , ,6 1,06 169,4 19,09 9, , ,8 1,00 170,5 16,01 9,50 892,05 Assim como feito para o motor anterior, a partir dos valores de potência necessárias do motor para todas as velocidades calculadas anteriormente, é possível com o auxílio dos dados acima, chegar ao consumo específico deste motor para cada velocidade considerada no estudo, assim como a emissão de gases e CO2. Tabela 7 - Consumo de combustível, Emissão de gases e CO2 para o navio equipado com o Motor B MOTOR B - RT Felx 68 D - 5 cilindros V_s Carga do Motor Consumo comb. (ton/dia) Emissão de gases (ton/dia) Emissão de CO_2 (ton/dia) Knots Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro 12,00 89% 59% 54,78 35, , ,66 153,90 109,12 11,00 69% 45% 42,15 27, , ,86 125,70 86,29 10,00 53% 34% 32,13 21, , ,01 99,02 66,14 9,00 39% 25% 24,16 16, ,57 868,42 74,74 48,63 8,00 28% 18% 17,89 12,55 955,18 603,62 53,49 33,80 7,00 19% 12% 13,04 9,45 637,04 386,56 35,67 21,65 Para este motor, já se torna impossível atingir a velocidade de 15 knots. Para alcançar uma velocidade de 12 knots, o motor deve estar operando com uma carga próxima de 90%. Abaixo é possível visualizar as curvas de consumo de combustível e emissão de gases deste motor em função da velocidade da embarcação. 20

34 Gráfico 7 - Consumo em função da velocidade para o Motor B Gráfico 8 - Emissão de gases em função da velocidade para o Motor B Por fim, o terceiro motor selecionado, MOTOR C, consiste em um motor de menor porte ainda, capaz de oferecer até KW de potência em carga máxima. Abaixo as características do motor RT Flex 50 B 5 cilindros obtidos a partir do catálogo da fabricante Wartsila: Tabela 8 - Características do Motor RT FLEX 50 B 5 cilindros Fonte: Wartsila % Potência Rotação Consumo BSEF KW RPM Hz g/kwh t/dia Kg/KWh t/dia ,0 2,13 168,5 38,81 7, , ,0 2,07 167,5 35,07 7, , ,7 2,00 164,8 31,06 7, ,06 21

35 % Potência Rotação Consumo BSEF KW RPM Hz g/kwh t/dia Kg/KWh t/dia ,5 1,96 163,9 29,17 8, , ,1 1,92 163,6 27,41 8, , ,7 1,88 163,5 25,68 8, , ,1 1,84 163,5 23,97 8, , ,4 1,79 163,7 22,28 8, , ,6 1,74 164,2 20,63 8, , ,4 1,64 165,9 17,37 8,63 903, ,4 1,52 168,3 14,10 8,41 704, ,0 1,38 169,4 10,64 9,01 566, ,1 1,30 170,5 8,93 9,03 472,73 Assim como feito para os motores anteriores, a partir dos valores de potência necessárias do motor para todas as velocidades calculadas anteriormente, é possível com o auxílio dos dados acima, chegar ao consumo específico deste motor para cada velocidade considerada no estudo, assim como a emissão de gases e CO2. Tabela 9 - Consumo de combustível, Emissão de gases e CO2 para o navio equipado com o Motor C MOTOR C - RT Felx 50 B - 5 cilindros V_s Carga do Motor Consumo comb. (ton/dia) Emissão de gases (ton/dia) Emissão de CO_2 (ton/dia) Knots Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro 10,00 94% 62% 32,87 21, , ,91 84,91 61,87 9,00 70% 46% 23,98 15, ,48 843,02 68,51 47,21 8,00 50% 33% 17,16 11,49 918,30 601,98 51,42 33,71 7,00 34% 22% 12,01 8,27 633,29 392,73 35,46 21,99 Para alcançar uma velocidade de 10 knots, o motor deve estar operando com uma carga próxima de 95%. Abaixo é possível visualizar as curvas de consumo de combustível e emissão de gases deste motor em função da velocidade da embarcação. 22

36 Gráfico 9 - Consumo em função da velocidade para o Motor C Gráfico 10 - Emissão de gases em função da velocidade para o Motor C 4.2 Índices considerados Preço do Bunker Como pode ser visualizado no gráfico 2, o preço do Bunker sofreu grande variação nos últimos anos, podendo ser encontrado em pontos de abastecimento pelo valor médio próximo de 600 US$/ton. Foram considerados então três cenários com diferentes valores de preço por tonelada de bunker: o primeiro foi obtido a partir da média dos últimos 10 anos de 2005 a 2014, mês de referência janeiro sendo o valor de aproximadamente 450 US$/ton; através da 23

37 média dos últimos 5 anos de 2006 a 2014 obteve-se o segundo valor de 600US$/ton; para o terceiro valor, será considerado um preço extremo, de 1000 US$/ton, a fim de observar a sensibilidade do custo por tonelada transportada em viagem com o aumento do valor do combustível Custos operacionais O custo operacional diário foi retirado de um recente relatório publicado pela Drewry Maritime Research do ano de 2012, sendo um valor igual a 8.882,00 US$/dia, como ilustrado na tabela abaixo: Tabela 10 - Custo Operacional por porte da embarcação Fonte: Drewry Dry Bulk Handysize Handymax Supramax Panamax Post Panamax Capesize VLOC N de Tripulantes Custo Tripulação Seguro Compras/Lubrificantes R&M Administração Total Custo de Capital Ainda de acordo com relatório da Drewry, é possível observar na tabela abaixo a evolução dos preços de construção de navios do tipo Dry Bulk Carrier. A tabela não considera ainda o porte VLOC. Sendo assim, é necessário estimar a partir do DWT de cada embarcação o preço de uma embarcação Valemax. Tabela 11 - Custo de Construção de novas embarcações do tipo DRY BULK Fonte: Drewry DWT Capesize ,0 59,0 68,0 97,0 88,0 56,0 57,0 48,5 46,0 Panamax ,0 36,0 40,0 55,0 46,5 33,8 34,5 29,0 25,8 Handymax ,0 30,5 36,5 48,0 42,0 30,5 31,0 27,0 24,3 Handysize ,5 26,5 29,5 38,0 32,5 25,0 26,5 22,5 21,0 Através de extrapolação exponencial e considerando uma economia de escala para o porte da embarcação, é possível estimar o preço de uma embarcação nova em aproximadamente 65,0 mi US$. 24

38 O custo de capital do navio é obtido dividindo-se o custo anual pelo número de dias operacionais, isto é, 365 dias menos os dias em que o navio permanece fora de serviço para operações de manutenção. O custo anual de capital é o valor da série uniforme de pagamentos em determinado período financeiramente equivalente ao conjunto de todas as despesas com sua aquisição, incluindo pagamentos ao vendedor, amortização e juros de financiamento, taxas e comissões financeiras e outras despesas durante a construção. Foi considerado um prazo de pagamente de 12 anos e um ano operacional de 350 dias. Foi considerada a taxa de juros de 2012 da LIBOR. Baseado no custo de capital obtido a partir do preço de construção e em valores observados para embarcações do tipo do VLOC pela consultoria Clarkson, uma boa aproximação para o custo de capital é de US$/dia. Em contato com fornecedor dos motores, pôde-se obter valor aproximado de aquisição dos motores considerados neste estudo. Tabela 12 Custo de aquisição dos motores diesel Fabricante Modelo Potência máxima Preço (US$) Motor A Wartsila RT Flex 82 T 7 cilindros KW Motor B Wartsila RT Flex 68 D 5 cilindros KW Motor C Wartsila RT Flex 50 B 5 cilindros KW A diferenciação dos custos de aquisição dos motores representa uma consequente distinção dos custos de capital para cada motor selecionado. O preço do motor A, comumente instalado neste tipo de embarcação, representa um percentual de aproximadamente 15,9% do preço de construção. Considerando os percentuais de redução da aquisição de cada motor deste, foi calculado um novo custo de capital diário para cada motor. Tabela 13 - Custos de Capital para cada motor selecionado Custos de Capital Custo de Capital Diário - Motor A Custo de Capital Diário - Motor B Custo de Capital Diário - Motor C ,00 US$/dia ,00 US$/dia ,00 US$/dia 25

39 4.2.4 Custos Portuários São os custos do armador associados às operações de praticagem, reboque do navio e uso de todos os portos considerados neste trabalho, excluindo os custos de carga e descarga. Através de valores observados para embarcações deste tipo, o custo portuário foi estimado em US$/viagem Tempo de Porto Foram considerados dois cenários. O primeiro contempla um sistema perfeito, sem filas de espera para as operações de carga e descarga e considera somente o tempo de carga e descarga nos portos, assim como o tempo de abastecimento. Já o segundo, analisa uma situação mais próxima do real, com filas de espera nos portos de saída e chegada e também no abastecimento do navio. A partir de dados históricos de tempo de carregamento, tempo de descarregamento, permanência na região de fundeio aguardando liberação para atracação e os períodos de abastecimento de combustível, serão considerados os seguintes tempos para cada situação: carga no porto de Ponta da Madeira: 2 (dois) dias; descarga no porto de Subic Bay: 8 (oito) dias; abastecimento: ½ (meio) dia; fila no porto de Ponta da Madeira: 12 (doze) dias; fila no porto de Subic Bay: 12 (doze) dias; e fila para o abastecimento: 1 (um) dia e ½ (meio). Ao considerar estes dois cenários, espera-se observar uma variação nos custos anuais do transporte do minério de ferro para os navios Valemax Crédito de Carbono De acordo com a Thomson Reuters Point Carbon (TRPC), o valor negociado do crédito de carbono em 2013 foi de aproximadamente 10,00 US$, e deve se manter estável para os próximos anos. 26

40 5 Custo de Frete por viagem A quantidade total de dias por viagem é calculado a partir da distância entre portos e velocidade, que são os dias navegados, e também pelos dias de porto mais espera. Como serão considerados os cenários em que o tempo de espera é zero em todos os portos e também um valor de tempo médio por navios semelhantes, para cada motor analisado, foram observados dois valores de frete diferentes, resultado de um aumento dos custos fixos da embarcação para o segundo cenário. Como dito anteriormente, os custos fixos englobam os custos operacional e capital diários. Multiplicando-se pelos dias totais de viagem, pode-se chegar ao custo fixo por viagem: Para o cálculo do custo de combustível, segundo Psaraftis e Kontovas (ref. [09]), o modelo mais simples é primeiramente assumir um tipo de combustível consumido no navio, neste caso o IFO, disponível a um preço conhecido p (em US$/tonelada). Em seguida, o custo diário de combustível para uma viagem de um ponto a outro é dado pelo produto do preço p por uma função de consumo f. A função f depende de muitos parâmetros do navio, tais como tipo e tamanho da praça de máquinas, incluindo motores principais e auxiliares, geometria do casco do navio, design do hélice, e outros parâmetros (como condições meteorológicas, por exemplo). Pode ser definido também para as viagens em lastro do navio. No porto, os custos de combustível são proporcionais ao tempo total no porto em geral, e estas dependem por dia o consumo de combustível dos motores auxiliares de bordo enquanto no porto. No caso de o navio usa diferentes combustíveis para seu motor principal e motores auxiliares (por exemplo, óleo combustível pesado - HFO e Marine Diesel Oil - MDO, respectivamente), o custo total de combustível é a soma de todos os tipos de combustível relevantes. Entretanto, este estudo contempla somente o consumo do motor principal, sendo assim os custos de combustível podem ser calculados segundo a formulação proposta a seguir: 27

41 O custo total por viagem é obtido somando-se então todos os custos de : Sendo assim, custo por tonelada transportada, considerando ton de minério de ferro transportado em uma única viagem, é calculado dividindo-se o Custo Total por viagem pela quantidade total de carga: Com os valores do custo frete calculados, pôde-se então plotar curvas do custo frete em função da velocidade, para cada valor de bunker, representando no gráfico abaixo por diferentes curvas coloridas, onde cada curva indica os valores de frete para preço de bunker diferente conforme ilustrado na legenda do gráfico. 6 Custos em um intervalo de tempo fixo Para analisar os impactos financeiros da operação em slow steaming, deve-se calcular o quanto o navio economiza em combustível e o quanto ele deixa de transportar de carga quando comparado com a condição de full speed, considerando um intervalo de tempo fixo. Estipulando um intervalo de tempo de um ano para as análises de custo, quando o navio reduz sua velocidade, ele apresenta inegáveis economias de combustível pelo motor principal. Por outro lado, como seu tempo de navegação é maior, ele não consegue transportar toda a carga como se operando na velocidade plena de projeto. Essa carga adicional precisa ser transportada por outras embarcações, necessitando do afretamento de navios do mercado para suprir a demanda logística do transporte de carga. Logo, deve-se então avaliar se os ganhos da economia de combustível compensam os gastos extras com o afretamento de outros navios. Além dos gastos com afretamento nessa análise cabe também uma avaliação dos possíveis aumentos com custo de manutenção quando o navio opera em carga reduzida. As tabelas abaixo resumem todos os cenários e considerações feitas para análises: 28

42 Tabela 14 - Valores de combustível utilizados na análise Preços do Combustível IFO 380 cst 1 450,00 US$/ton Média dos últimos 10 anos 2 600,00 US$/ton Média dos últimos 5 anos ,00 US$/ton Projeção de valor futuro Tabela 15 - Motores selecionados para análise Fabricante Modelo Potência máxima Velocidade Motor A Wartsila RT Flex 82 T 7 cilindros KW 15 knots Motor B Wartsila RT Flex 68 D 5 cilindros KW 12 knots Motor C Wartsila RT Flex 50 B 5 cilindros KW 10 knots Tabela 16 - Custos considerados para análise Custo Operacional Diário Custo de Capital Diário - Motor A Custo de Capital Diário - Motor B Custo de Capital Diário - Motor C Despesas Portuárias Custos 8.882,00 US$/dia ,00 US$/dia ,00 US$/dia ,00 US$/dia ,00 US$/viagem Tabela 17 - Dias de viagens e viagens por ano para cada cenário Velocidade Dias navegando Dias viagem Viagens por ano Knots Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila 15,00 33,3 77,2 102,7 4,73 3,56 14,00 35,7 81,9 107,4 4,46 3,40 13,00 38,5 87,4 112,9 4,18 3,23 12,00 41,7 93,8 119,3 3,89 3,06 11,00 45,5 101,4 126,9 3,60 2,88 10,00 50,0 110,5 136,0 3,30 2,68 9,00 55,6 121,6 147,1 3,00 2,48 8,00 62,5 135,5 161,0 2,69 2,27 7,00 71,4 153,4 178,9 2,38 2,04 29

43 7 Resultados A seguir serão apresentados os resultados dos custos do transporte marítimo por viagem para o transporte de minério de ferro em uma rota Brasil-Filipinas. Estas análises estão primeiramente separadas por motor e em seguida foram considerados cenários com os intervalos de tempo fixo a partir da variação da demanda de minério de ferro. 7.1 Motor A As tabelas a seguir mostram os valores de cada custo associado às velocidades que a embarcação pode operar. Primeiramente foram considerados os custos em um sistema sem fila de espera nos portos de carga, descarga e abastecimento. Sabe-se que tal sistema não é possível, porém este estudo tem o objetivo de demonstrar a diferença de custo quando são considerados os dois cenários. Os custos de combustível não sofrem qualquer alteração, porém a quantidade de dias por viagem aumenta. Sendo assim, os valores de custos fixos sofrem aumento e consequentemente há uma variação dos custos por tonelada transportada em função da velocidade Tabela 18 - Custos de Capital, Operacional e Despesas Portuárias para o Motor A Velocidade Custos de Capital (US$) Custos Operacionais (US$) Desp. Porto Knots Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila US$ 15, , , , , ,00 14, , , , , ,00 13, , , , , ,00 12, , , , , ,00 11, , , , , ,00 10, , , , , ,00 9, , , , , ,00 8, , , , , ,00 7, , , , , ,00 A partir das considerações anteriores de consumo do Motor A, foram calculados os custos de combustível por viagem para cada preço de combustível. Como não há variação no tempo navegado em função das filas de espera, o custo de combustível permanece o mesmo para os dois cenários. 30

44 Tabela 19 - Custos de Combustível do Motor A Bunker a 450 U$$/ton Bunker a 600 U$$/ton Bunker a 1000 U$$/ton Velocidade Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro Knots US$ US$ US$ US$ US$ US$ 15, , , , , , ,25 14, , , , , , ,23 13, , , , , , ,71 12, , , , , , ,85 11, , , , , , ,89 10, , , , , , ,88 9, , , , , , ,99 8, , , , , , ,71 7, , , , , , ,01 Como exemplo, o gráfico 11 representa os custos totais por viagem separados por categoria para o preço do bunker a 600 US$/ton em um sistema sem filas de espera. Conforme há uma diminuição da velocidade da embarcação, é possível observar um aumento dos custos de capital e operação e também um declínio do custo de combustível. Gráfico 11 Custos de Trasnporte Marítimo para o Motor A A partir da soma de todos os custos por viagem, é possível calcular o custo por tonelada transportada em uma única viagem. Em destaque na tabela abaixo estão os menores custos por tonelada com a seleção do motor A: 31

45 Tabela 20 - Custos por tonelada transportada em função da velocidade Bunker a 450 U$$/ton Bunker a 600 U$$/ton Bunker a 1000 U$$/ton Velocidade Custo em US$/ tonelada Custo em US$/ tonelada Custo em US$/ tonelada Knots Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila 15,00 15,16 17,64 17,63 20,10 24,21 26,69 14,00 14,40 16,87 16,46 18,94 21,95 24,43 13,00 13,99 16,47 15,74 18,21 20,39 22,87 12,00 13,84 16,31 15,32 17,80 19,29 21,77 11,00 13,90 16,38 15,16 17,64 18,53 21,01 10,00 14,18 16,65 15,24 17,72 18,07 20,55 9,00 14,70 17,18 15,58 18,06 17,92 20,40 8,00 15,55 18,03 16,26 18,74 18,16 20,63 7,00 16,83 19,31 17,39 19,87 18,88 21,36 Com os valores de custo em função da velocidade definidos, é possível plotar os gráficos a seguir: Gráfico 12 - Custo por tonelada transportada em uma viagem sem fila de espera Pode-se notar que com o aumento do valor do combustível, os pontos de custo mínimo tendem a se deslocar para a esquerda, indicando que há uma forte tendência à adoção do Slow Steaming, já que a velocidade reduzida acarreta em um menor custo por tonelada transportada. Com o preço do bunker a 1000 US$/ton torna-se muito oneroso ao armador e ao afretador a navegação em velocidades superiores a 12 knots. 32

46 Gráfico 13 - Custo por tonelada transportada em uma viagem com fila de espera Pode ser observado um deslocamento das curvas de custo verticalmente para cima, o que indica um aumento destes valores quando o sistema de carga e descarga necessita de filas de espera. Não há alterações em relação aos pontos com menor custo de transporte de carga. 7.2 Motor B Como dito anteriormente, o custo de aquisição do motor B é inferior ao do motor A. Sendo assim, haverá uma redução do custo de capital, que resultará em um custo por tonelada transportada inferior. Tabela 21 - Custos de Capital, Operacional e Despesas Portuárias para o Motor B Velocidade Custos de Capital Custos Operacionais Desp. Porto Knots Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila US$ 12, , , , , ,00 11, , , , , ,00 10, , , , , ,00 9, , , , , ,00 8, , , , , ,00 7, , , , , ,00 A partir das considerações anteriores de consumo do Motor B, foram calculados os custos de combustível por viagem para cada preço de combustível. Como não há variação no tempo navegado em função das filas de espera, o custo de combustível permanece o mesmo para os dois cenários. 33

47 Tabela 22 - Custos de Combustível do Motor B Bunker a 450 U$$/ton Bunker a 600 U$$/ton Bunker a 1000 U$$/ton Velocidade Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro Knots US$ US$ US$ US$ US$ US$ 12, , , , , , ,90 11, , , , , , ,17 10, , , , , , ,47 9, , , , , , ,79 8, , , , , , ,49 7, , , , , , ,59 Assim como no item anterior, o gráfico 14 representa os custos totais por viagem separados por categoria para o preço do bunker a 600 US$/ton em um sistema sem filas de espera. Conforme há uma diminuição da velocidade da embarcação, é possível observar um aumento dos custos de capital e operação e também um declínio do custo de combustível. Gráfico 14 - Custos de Trasnporte Marítimo para o motor B A partir da soma de todos os custos por viagem, é possível calcular o custo por tonelada transportada em uma única viagem. Em destaque na tabela 20 estão os menores custos por tonelada com a seleção do motor B: 34

48 Tabela 23 - Custos por tonelada transportada em função da velocidade Bunker a 450 U$$/ton Bunker a 600 U$$/ton Bunker a 1000 U$$/ton Velocidade Custo em US$/ tonelada Custo em US$/ tonelada Custo em US$/ tonelada Knots Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila 12,00 13,16 15,49 14,62 16,94 18,48 20,81 11,00 13,17 15,50 14,40 16,72 17,66 19,99 10,00 13,43 15,75 14,46 16,79 17,22 19,54 9,00 13,95 16,28 14,82 17,15 17,14 19,47 8,00 14,81 17,13 15,54 17,86 17,49 19,81 7,00 16,09 18,42 16,71 19,04 18,36 20,68 Com os valores de custo em função da velocidade definidos, é possível plotar os gráficos a seguir: Gráfico 15 - Custo por tonelada transportada em uma viagem sem fila de espera Novamente, nota-se que com o aumento do valor do combustível, os pontos de custo mínimo deslocam para a esquerda, indicando que a redução de velocidade é a solução para reduzir o custo do transporte. Gráfico 16 - Custo por tonelada transportada em uma viagem com fila de espera 35

49 Assim como no item anterior, pode ser observado um deslocamento das curvas de custo verticalmente para cima, o que indica um aumento destes valores quando o sistema de carga e descarga necessita de filas de espera. Ainda assim, os valores de custo sofrem uma redução considerável quando comparados àqueles considerados ao Motor A. Como exemplo, o custo por tonelada transportada em um sistema com filas de espera com o valor do bunker a 600 US$/ton, que reduz de 17,64 U$$/ton para 16,72 US$/ton. 7.3 Motor C O custo de aquisição do motor C é o menor dentre os três selecionados. Sendo assim, haverá uma redução do custo de capital, que resultará em um custo por tonelada transportada inferior. Tabela 24 - Custos de Capital, Operacional e Despesas Portuárias para o Motor C Velocidade Custos de Capital Custos Operacionais Desp. Porto Knots Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila US$ 10, , , , , ,00 9, , , , , ,00 8, , , , , ,00 7, , , , , ,00 A partir das considerações anteriores de consumo do Motor C, foram calculados os custos de combustível por viagem para cada preço de combustível. Como não há variação no tempo navegado em função das filas de espera, o custo de combustível permanece o mesmo para os dois cenários. Tabela 25 - Tabela 26 - Custos de Combustível do Motor C Bunker a 450 U$$/ton Bunker a 600 U$$/ton Bunker a 1000 U$$/ton Velocidade Carregado Lastro Carregado Lastro Carregado Lastro Knots US$ US$ US$ US$ US$ US$ 10, , , , , , ,03 9, , , , , , ,94 8, , , , , , ,46 7, , , , , , ,72 36

50 Assim como nos item anteriores, o gráfico 17 representa os custos totais por viagem separados por categoria para o preço do bunker a 600 US$/ton em um sistema sem filas de espera. Conforme há uma diminuição da velocidade da embarcação, é possível observar um aumento dos custos de capital e operação e também um declínio do custo de combustível. Gráfico 17 - Custos de Trasnporte Marítimo para o motor C A partir da soma de todos os custos por viagem, é possível calcular o custo por tonelada transportada em uma única viagem. Em destaque na tabela 23 estão os menores custos por tonelada com a seleção do motor C: Tabela 27 - Custos por tonelada transportada em função da velocidade Bunker a 450 U$$/ton Bunker a 600 U$$/ton Bunker a 1000 U$$/ton Velocidade Custo em US$/ tonelada Custo em US$/ tonelada Custo em US$/ tonelada Knots Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila Sem Fila Com Fila 10,00 13,17 15,43 14,21 16,47 16,98 19,24 9,00 13,58 15,85 14,43 16,69 16,69 18,95 8,00 14,34 16,60 15,03 17,29 16,86 19,12 7,00 15,53 17,79 16,08 18,34 17,57 19,83 Com os valores de custo em função da velocidade definidos, é possível plotar os gráficos 18 e

51 Gráfico 18 - Custo por tonelada transportada em uma viagem sem fila de espera Novamente, nota-se que com o aumento do valor do combustível, os pontos de custo mínimo deslocam para a esquerda, indicando que a redução de velocidade é a solução para reduzir o custo do transporte. Gráfico 19 - Custo por tonelada transportada em uma viagem com fila de espera Para o motor C, os valores de custo sofrem uma redução maior ainda quando comparados àqueles calculados ao Motor A. Como exemplo, o custo por tonelada transportada em um sistema com filas de espera com o valor do bunker a 600 US$/ton, a uma velocidade de 10 knots que reduz de 17,72 U$$/ton para 16,47 US$/ton. 7.4 Primeiro Cenário Supondo um cenário global em que a demanda de minério de ferro esteja em alta, possibilitando aos armadores navegarem em velocidade máxima de serviço e motores operando em carga máxima, ou seja, MOTOR A capaz de fornecer 15 knots ao navio, MOTOR B, 12 knots e MOTOR C, 10 knots. No período de um ano, uma embarcação com o primeiro motor instalado conseguirá fazer mais viagens que os outros, sendo 38

52 necessário então destes, afretar de outras embarcações o TPB necessário para suprir a demanda de minério. Considerando um sistema com filas, de modo a aproximar da realidade o cenário e utilizando o valor de bunker obtido a partir da média dos últimos cinco anos, de 600 US$/ton, é possível observar os seguintes valores: Tabela 28 - Custos do Transporte no intervalo fixo de um ano Bunker a 600 U$$/ton Capital Operacional Desp. Porto Combustível Subcontrtações Crédito de Emissões Motor A , , , , Motor B , , , , , ,93 Motor C , , , , , ,89 Gráfico 20 - Custos do Transporte Marítimo no intervalo fixo de um ano em um sistema com filas Os custos totais são significativamente menores nas opções de navio equipado com os motores B e C, o que indica que uma possível substituição no projeto da embarcação por motores de menor potência e consequentes velocidades de serviço menor passam a ser atrativos para os armadores, já que os custos de subcontratação de frota e TPB não ultrapassam os custos de combustível com o Motor A. 39

53 Apesar de reduzir significativamente as emissões, os créditos de emissão de carbono não podem ser considerados determinantes para a escolha do motor se comparados aos outros os outros valores de custo. Gráfico 21 - Emissão de CO2 para cada motor A fim de considerar os possíveis custos com um valor extremo de preço do bunker, foi considerado este cenário com o valor de 1000 US$/ton para o preço do combustível. Bunker a 1000 U$$/ton Capital Operacional Desp. Porto Combustível Subcontrtações Crédito de Emissões Motor A , , , , Motor B , , , , , ,93 Motor C , , , , , ,89 Gráfico 22 - Custos do Transporte no intervalo fixo de um ano com o bunker a 1000 US$/ton Com o incremento dos valores de combustível, torna-se ainda mais discrepante as diferenças entre valores totais de custo do armador e afretador, tornando mais forte a vantagem de se substituir o motor principal da embarcação para outros de menor porte. 40

54 7.5 Segundo Cenário Em um cenário de recessão econômica, com o mercado global desaquecido e uma menor demanda de minério de ferro, os armadores e afretadores dão preferência por operar suas embarcações em velocidades que resultem em um menor custo por tonelada transportada. Foi considerado neste cenário então todos os navios navegando na velocidade inferior. Será considerado então a velocidade de 9 knots para as diversas opções de motores. Neste cenário, não é necessário subafretar, já que todos os motores são capazes de transportar a mesma quantidade de minério de ferro anualmente. Foi considerado novamente um sistema com filas, de modo a aproximar da realidade o cenário e utilizando o valor de bunker obtido a partir da média dos últimos cinco anos, de 600 US$/ton. Os valores calculados podem ser observados na tabela 26. Tabela 29 - Custos do Transporte no intervalo fixo de um ano Bunker a 600 U$$/ton Capital Operacional Desp. Porto Combustível Motor A , , , ,59 Motor B , , , ,32 Motor C , , , ,39 41

55 Gráfico 23 - Custos do Transporte Marítimo no intervalo fixo de um ano em um sistema com filas Os custos totais são significativamente menores nas opções de navio equipado com os motores B e C, o que indica que uma possível substituição no projeto da embarcação por motores de menor potência e consequentes velocidades de serviço menor passam a ser atrativos para os armadores, já que os custos de subcontratação de frota e TPB não ultrapassam os custos de combustível com o Motor A. Neste cenário, a emissão de CO2 é maior nos motores menores, já que operam em carga próxima ao ponto de maior emissão de gases. Gráfico 24 - Emissão de CO2 para cada motor 42