Os principais desafios da comunidade náutica portuária brasileira e a elaboração de uma norma atualizada

Edson Mesquita dos Santos

Professor, CIAGA – Brazilian Maritime Academy

D.Sc. – Ship Hydrodynamics, COPPE – UFRJ

" Marine Science without practice - barren,without a theory of seamanship -fatality “

Aleksey Nikolaevich Krylov(1863 – 1945)

A Norma ABNT NBR 13246 – Planejamento portuárioAspectos Náuticos

Pianc Report 121 - 2014

• Melhor entendimento daManobrabilidade do navio

• Melhor compreensão docomportamento do navio em ondas

• Emprego de Simuladores ( modelosnuméricos e modelos físicos emescala reduzida)

• Inclusão da análise egerenciamento de risco

Aumento das dimensões dos navios

Aumento das dimensões dos navios

Realidade Brasileira

“In developing or improving deep-draft waterways,safety, efficiency, reliability, and cost must be considered.Before optimizing the project with respect to cost, thedesigner must first consider safety and efficiency. Thesafety of the project will depend on the size andmaneuverability of the vessels that will use the waterway,the size and type of channel, the aids to navigation, theeffects of currents and wind, and the experience andjudgment of pilots. Because evaluating the human factor(i.e., experience and judgment) is difficult, potentiallyhazardous conditions should be eliminated insofar aspracticable. Therefore, the optimum design of a specificwaterway requires an evaluation of the physicalenvironment, currents, and weather conditions, as wellas the judgment of safety factors that depend on pilotresponse.”

Variáveis no planejamento portuário

1. Dados ambientais

2. Navio de projeto

3. Geometria do canal

4. Condições Operacionais

5. Assistência de Rebocadores

6. Riscos aceitáveis

7. Auxílios à navegação

Dados Ambientais• Análise de registros de medição meteorológica e hidrográfica,

juntamente com levantamentos físicos atualizados.

• Não está sempre disponível com os detalhes necessários para um projetoespecífico

• Os dados muitas vezes são previsões de curto prazo e às vezes não sãorepresentativos.

Estudos numéricos realizadosusando modelos com esses dadosde entrada têm validaçãolimitada.

Estudos numéricos devem serverificados e validados.

Uma nova construção podealterar as condições ambientaisde um outro cais ou terminal

Dados Ambientais – Erros fataisTolerância para alteração no fundo entre dragagens:

)Existe a possibilidade de sedimentação ouassoreamento ocorrer após a dragagem, ouentre dragagens sucessivas. Este valor é,por vezes, conhecido como manutençãoavançada. A profundidade de dragagempode ser propositadamente mais profundaque a profundidade nominal necessáriapara se dar uma tolerância para asedimentação antecipada e aumentar otempo necessário para o ciclo seguinte dedragagem. Uma estimativa da mesmanatureza é necessária para o assoreamentode canais naturais que normalmente nãosão dragados

A seleção do navio de projeto

• A seleção de um navio de projeto tem sido feita muitas vezes apenasbaseada em suas dimensões principais.

• Os navios têm muitas diferenças na manobrabilidade, visibilidade e em suascaracterísticas operacionais. Dentro de um canal, essas diferenças podem setornar críticas, há um grande contraste entre as condições decomportamento do navio em mar aberto e dentro de um canal confinado.

• A capacidade de controle de um navio é determinada pela combinação damanobrabilidade do navio e as ações apropriadas de controle adotadas pelocomandante do navio e pelo prático.

O Primeiro Problema– Definição da Velocidade do Navio

1) Em baixas velocidades o navio pode perder a sua controlabilidade;

2) Quanto menor a velocidade do navio maior o efeito das forças ambientais;

3) Em muitos navios conteneiros novos a velocidade em “DS” é maior que 8 nós;

4) Em muitos navios não é permitida a reversão do eixo do propulsor com velocidade altas;

5) Em velocidades maiores que 8 nós a eficiência dos rebocadores portuários é pequena;

6) Existem poucos estudos sobre o comportamento do navio em velocidades baixas;

7) Estudos de manobrabilidade para navios antigos não se aplicam aos novos navios;

8) Não existem critérios de segurança para a manobrabilidade em baixas velocidades;

9) Dependência da eficácia da operação e não somente da eficiência do sistema navio-canal.

Dimensões verticais de um canal de acesso

Erros fatais Planejamento vertical I

• 1. A Autoridade Marítima/Portuária não estar envolvida desde o início;

• 2. Práticos não serem consultados sobre o navio de projeto e sobre o novolayout do canal;

• 3. Projetistas com experiência não serem consultados: eles podemtransferir experiência, seguindo a prática adquirida em projetos de portossimilares;

• 4. Fazer uso de “práticas de engenharia”, que não fazem uso de guiaspadrões de projeto recomendados, como por exemplo, o relatório 121 daPIANC

• 5. Não levar em conta a segurança, o movimento do navio e suamanobrabilidade. Os movimentos verticais do navio podem ser fortementeinfluenciados pela razão de profundidade, tipo de fundo e ondas;

• 6. Não realizar um estudo hidrodinâmico específico para avaliar ascondições de entrada do navio no canal quando existirem condiçõesambientais críticas.

• 7. Não efetuar estudos para uma provável dragagem de manutenção quepodem inclusive tornar o projeto impraticável sob o ponto de vistaeconômico;

• 8. Não realização de estudos sobre o tipo de sedimento de fundo eremoção destes sedimentos. Isto pode levar a impactos ambientais adversospara a vida marinha e seu habitat;

• 9. Não efetuar estudos geotécnicos sobre a estabilização das margens. Aquantidade de volume a ser dragada pode ser maior do que para oaprofundamento;

• 10. Não efetuar estudos sobre a inclinação lateral que o navio pode adquirir.Este valor pode ser maior do que a margem de segurança dada para oefeito squat.

Erros fatais – Planejamento vertical II

• Larguras em trechos retos e em curvas

• Diâmetro da bacia de evolução

• Distância para a parada do navio

• Espaços para manobra do navio

• Raio do fundeadouro

Dimensões horizontais de um canal de acesso

Diretrizes básicas

• O Layout do canal deve ser o mais reto possívell

• Uma grande curva é preferível a uma sequência de pequenas curvas em intervalos curtos de espaço

• O canal deve estar o mais alinhado possível com as correntes prevalescentes

• O ponto de não retorno do navio deve estar o mais próximo possível da entrada do canal.

• Deve existir um espaço para a redução da velocidade do navio e sua parada.

• A área de fundeio não deve interferir no canal de navegação e devem ter condições seguras para manter o navio parado com segurança.

Dimensões horizontais de um canal em linha reta

Erros fatais Planejamento horizontal I

• 1. Seleção errada da velocidade do navio. Não existem diretrizes quevenham a garantir que o navio seja manobrável em uma velocidade pré-determinada em um canal restrito e sob ação de forças ambientais.Principalmente em trechos em curvas;

• 2. Considerar como navio de projeto apenas o navio na condição de caladomáximo;

• 3. Não levar em consideração o ângulo de abatimento/deriva que o navioadquire;

• 5. Alargar o canal de acesso em curvas pode afetar o campo de correntes,que pode levar o navio a ter problemas de governo. Trechos em curvastendem a gerar acúmulos de sedimentos que podem inviabilizar a entradado navio;

• 6. Acreditar, que nos trechos críticos do canal, que rebocadores são asolução para o controle do aproamento, rumo e velocidade do navio.Rebocadores são poderosos atuadores, mas a estratégia adotada peloprático/comandante do navio é muito mais importante.

• 7. Não levar em conta as distâncias de parada. A razãopotência/deslocamento dos navios tem diminuido muito nos últimos anos.

• 8. Não levar em conta uma área de escape ou fuga em canais muitolongos. Em casos de emergência, ou falha nos atuadores do navio o canalpode vir a ficar fechado por um longo período.

Erros fatais Planejamento horizontal II

Simuladores

• 1. Emprego de modelos físicos ou numéricos;

• 2. Análise de dados ambientais de entradapodem ser mais detalhada, com dependênciado tempo, (padrões ambientais egeomorfologia do canal);

• 3. Simuladores de manobra de navios: incluir aexperiência/habilidade humana;

• 4. Fazer análise de tráfego nas vias de acesso;

• 5. Ferramentas de análise e gerenciamento derisco.

“Due to ensure navigation safety while optimizingbenefits of federal money used for dredging anddisposal, the U.S. Army Corps of Engineersrequires a simulator based navigation study formost modifications do federally authorized andmaintained channels. The Engineer Research andDevelopment Center (ERDC) operates the U.S.Army Corps of Engineer only marine simulator.”

Dennis W. Webb

U.S. Army Enginner, Research and Development Center

Simuladores de ManobraSolução Americana

• 1. Definir condições ambientais que impedem a navegação segura no

canal e áreas críticas de manobra

• 2. Criar procedimentos operacionais para o navio de projeto quemelhorem sua navegação nas vias de acesso

• 3. Apresentar características de manobra que são necessárias paraque um navio de projeto navegue com segurança na via navegável

• 4. Definir o nível de navegação segura e aceitável

• 5. Apresentar outras condições e limitações de navegação, como ainteração com outros navios, seja em trânsito, amarrados e aempregabilidade do tipo de rebocadores.

Simuladores - Principais contribuições I

• 6. Definir procedimentos de emergência devido à falhas no

navio ou nos rebocadores;

• 7. Dimensionar as bacias de evolução e áreas de manobraem relação à sua forma, profundidade e ambiente ideais;

• 8. Determinar os procedimentos de manobra durante aparada;

• 9.Determinar os procedimentos de manobra durante ofundeio e a atracação/desatracação.

Detailed Design – Main contributions II

Erros fatais simulações I

• 1 Uso de modelo matemático inadequado para definir a manobrabilidadedo navio em águas confinadas;

• 2. Uso de modelo matemático de manobrabilidade do navio apropriado, mas com modelo do navio de projeto sem verificação;

• 3. Uso do modelo matemático adequado de manobrabilidade do navio, mas com modelo do navio de projeto sem validação;

• 4. Inexatidão dos dados ambientais (por exemplo: corrente, maré, vento, ondas e principalmente batimetria);

• 5. Planejamento e estudo orientado sem a presença de práticos locais.

• 6. Planejamento e estudo orientado sem a presença de comandantes derebocadores locais, quando operando com rebocadores;

• 7. Não levar em consideração a necessidade de identificar qualquer eventoou condição potencial que possa evitar a entrada/saída do navio;

• 8. Não levar em consideração a gestão de risco em projetos onde asegurança é fator essencial.

Erros fatais simulações II

O relatório 121 PIANC 2014 no Brasil

• A Autoridade Marítima, representada pela Diretoria dePortos e Costas (DPC), já está aplicando o relatórioPIANC 121 como diretriz para novos grandes naviosque desejam adentrar em canais existentes, novosprojetos de acesso náutico e modificações aos vias deacesso existentes. Esta iniciativa procura garantirpadrões internacionais de segurança em nossosportos.

• As boas práticas de engenharia são sempre bem-vindas desde que sejam apoiadas por regulamentosinternacionalmente reconhecidos, conformerecomendado pela IMO, como no caso do relatório121 da PIANC

Desafios:Exemplo Americano

Conclusão

• Planejamentos de vias navegáveis são processos de avaliaçãocontínua e precisam de realimentação técnica que incluamincorporação de metodologias objetivas, que são multidisciplinares.

• Uma orientação fundamental que não deve ser esquecida noplanejamento portuário é a compreensão de que a interação entre amanobra do navio e a geometria do canal é a base para melhorar anavegação e o gerenciamento da via navegável.

• O novo padrão brasileiro para o planejamento portuário (ABNT NBR13246) – Aspectos Náuticos, segue esses princípios e tem a honrade contribuir como ferramenta de apoio para auxiliar asautoridades, engenheiros e operadores seguindo o lema, no Brasil,dado pela Autoridade Marítima Brasileira, desde 1907: "Mares e riosseguros e limpos"

• Obrigado!