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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
RENAN RAUL PEREIRA DA SILVA
MSC NAPOLI :
Investigação do acidente no Canal da Mancha, em janeiro de 2007
Itajaí, SC
2009
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RENAN RAUL PEREIRA DA SILVA
MSC NAPOLI :
Investigação do acidente no Canal da Mancha, em janeiro de 2007
Relatório apresentado à disciplina deCálculo Estrutural do Navio, do Curso de
Tecnologia em Construção Naval, DoCentro de Ciências Tecnológicas de Terra edo Mar da Universidade do Vale do Itajaí.
Professor: Engº Naval Arthur Augusto deAndrade Ennes.
Itajaí, SC
2009
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SUMÁRIO
1. Introdução ------------------------------------------------------------------------------- 3
2. Projeto e construção do navio -------------------------------------------------------- 7
2.1 Ficha técnica ---------------------------------------------------------------------------- 7
2.2 Sistema de construção ----------------------------------------------------------------- 7
2.3 Materiais usados no casco ------------------------------------------------------------ 8
2.4 Regulamentações da Bureau Veritas na época da construção ------------------- 9
3. Condições de carregamento ---------------------------------------------------------- 10
4. Condição do casco após o acidente -------------------------------------------------- 11
4.1 Testes de material ---------------------------------------------------------------------- 135. Acidentes anteriores ------------------------------------------------------------------- 15
6. Arfagem e efeito chicote -------------------------------------------------------------- 15
7. Checagem dos contêineres ------------------------------------------------------------ 16
8. Falha do motor principal e velocidade ---------------------------------------------- 16
9. Conclusão ------------------------------------------------------------------------------- 17
Referências ---------------------------------------------------------------------------------- 18
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1. Introdução
No dia 18 de janeiro de 2007, no Canal da Mancha, o navio MSC Napoli, com
capacidade para 4419 TEU, vindo do porto de Antuérpia, Bélgica, com destino a Sines, em
Portugal, enfrentava condições ruins de mar. No momento, havia 26 tripulantes. O navio
arfava bastante, e desenvolvia uma velocidade de 11 nós. A força dos ventos estava entre 10 e
11 (na escala Beaufort), e as ondas estavam com uma altura entre 5 m e 9 m. O comprimento
médio de onda era de 150 m, com um intervalo de 10 segundos entre cristas sucessivas.
Às 11h05min (UTC + 1), após impactar com algumas ondas de grande magnitude,
houve uma quebra do casco no fundo, à boreste, logo se propagando pelo costado, no mesmo
bordo, e a bombordo, na altura da praça de máquinas (Figura 2). Membros da tripulaçãoconstataram que uma grande quantidade de “água misturada com óleo” invadia a praça de
máquinas, por uma rachadura no teto do duplo-fundo e chapeamento lateral. A situação foi
rapidamente informada ao comandante que, da asa do passadiço, verificou a existência de
uma grande abertura no casco a boreste, abaixo da linha d’água, quando o navio adernava
para bombordo. Ao constatar que havia uma mesma abertura a bombordo, o comandante
decidiu por abandonar o navio.
Após o acidente e o resgate de todos os tripulantes, o MSC Napoli foi rebocado(Figura 3) para a Baía de Branscombe, Reino Unido, onde foi encalhado em 20 de janeiro de
2007 (Figura 4). Devido à força do impacto do encalhe, o navio adernou muito, causando a
queda de alguns contêineres. Após a retirada dos contêineres restantes e de todo o óleo
combustível, em 20 de julho de 2007 o navio foi separado ao meio com o uso de explosivos,
instalados na área da quebra (Figura 5 e 6). A proa foi levada para o estaleiro Harland &
Wolff, em Belfast, Irlanda do Norte. A popa foi desmontada na Baía de Branscombe. O fim
da operação aconteceu em julho de 2009.
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Figura 1 – O MSC Napoli
Figura 2 – detalhe da fratura do casco
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Figura 3 – resgate do navio
Figura 4 – o MSC Napoli encalhado na Baía de Branscombe
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Figura 5 – proa do MSC Napoli
Figura 6 – popa do MSC Napoli
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2. Projeto e construção do navio
O MSC Napoli foi construído em 1991, no estaleiro Samsung Heavy Industries, Coréia
do Sul. Foi batizado como CGM Normandie. Seu nome foi alterado para Nedlloyd Normandie
em 1995, e CMA CGM Normandie em 2001. Em 2004, foi fretado pela Mediterranean
Shipping Company (MSC), e foi batizado como MSC Napoli.
Era um navio post-panamax. A Samsung Heavy Industries baseou-se em outros
projetos de navios similares, mas aumentou a boca acima da linha d’água para permitir maior
capacidade de carga. A forma da carena era relativamente fina, com um coeficiente de bloco
de 0,609. Não foram feitos outros navios da classe do MSC Napoli.
2.1 Ficha técnica
Proprietário: Metvale Limited.
Operador: Zodiac Maritime Agencies Limited.
Porto de registro: Londres.
Bandeira: Reino Unido.
Tipo: Container (4419 TEU)Sociedade classificadora: Det Norske Veritas (DNV), desde 2002.
Bureau Veritas (BV), de 1991 a 2002.
Comprimento total: 275,66 m.
Boca: 38,18 m.
Arqueação Bruta: 53.409.
Motor e potência: Sulzer 10RTA84C, 38792 kW.
Velocidade de serviço: 24.1kts.
2.2 Sistema de construção
Os sistemas de cavernamento de cascos podem ser classificados entre transversais ou
longitudinais. Cavernamentos transversais caracterizam-se por terem elementos transversais
pouco espaçados entre si. O contrário acontece com o cavernamento longitudinal. Este último
parece ser o mais eficiente para navios maiores que 120m, caso de navios full-container e
petroleiros.
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A parte anterior do MSC Napoli, da praça de máquinas para vante, foi construída no
sistema cavernamento longitudinal. As longitudinais eram espaçadas por intervalos de 870
mm na estrutura do fundo, reforçadas por hastilhas espaçadas por, no máximo, 3200 mm. À ré
da praça de máquinas, o casco foi construído no sistema transversal, na estrutura do fundo e
do costado até a altura do 4º deck (a 9620 mm da linha de base). O espaçamento entre
cavernas era de 800 mm. Havia uma área de transição de cavernamento, ante-a-ré da praça de
máquinas.
Além dessa particularidade, havia uma diminuição da espessura da chapa do convés
superior à praça de máquinas, de 44 mm para 36 mm. Na mesma área, a profundidade da
braçola foi diminuída.
2.3 Materiais usados no casco
Os aços usados na construção naval são classificados de acordo com uma convenção
adotada pela maioria das classificadoras, em 1959. São freqüentemente conhecidos como aços
IACS (International Association of Classification Societies). A graduação dos aços IACS vão
de A a E, sendo o grau A o de menor qualidade. Os aços de alta resistência são classificados
em AH, DH, EH e FH, disponíveis em vários níveis de resistência, variando de 320N/mm² a690N/mm².
Foram usados no MSC Napoli três tipos de aços:
Aço comum, grau A, com tensão de escoamento mínima de 235 N/mm²;
Aço de alta resistência, grau AH/DH, com tensão de escoamento mínima de 315
N/mm²;
Aço de alta resistência, grau AH36/EH36, com uma tensão de escoamento mínima de355 N/mm².
O aço AH/DH foi usado em áreas de maior concentração de esforços, enquanto o
AH36/EH36 foi usado em áreas mais limitadas, como em braçolas. O aço comum foi
utilizado nas demais áreas do casco.
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2.4 Regulamentações da Bureau Veritas na época da construção
Quando da construção do navio, a sociedade classificadora foi a Bureau Veritas (BV).
É função das sociedades classificadoras inspecionarem métodos de construção, de acordo com
suas regulamentações e convenções previamente estabelecidas.
Na época da construção, ainda quando o navio chamava-se CGM Normandie, a BV
requeria que os cálculos de flambagem e escantilhões do casco fossem efetuados apenas para
0,2L (i.e., 20% do comprimento total), nos dois bordos, à meia-nau (no MSC Napoli, isso
compreendia as cavernas 102 a 232). Não havia requerimentos para cálculos de flambagem na
área da praça de máquinas.
Uma análise em 3D dos esforços sofridos na área de carga foi feita em 1990. Estaanálise cobriu apenas a área requerida pelas normas da BV, logo a área da praça de máquinas
não foi incluída.
Em 1992, todas as classificadoras revisaram tais requerimentos. Ficou decidido que
não apenas 0,2L, mas 0,4L, seriam usados nos cálculos de escantilhões e flambagem. Ainda
assim, a área da praça de máquinas do MSC Napoli não estaria incluída (Figura 7).
Quando a classificadora foi alterada para a Det Norske Veritas (DNV), uma nova
checagem dos escantilhões não foi realizada.
Figura 7 – área correspondente a 0,4L, e a localização da praça de máquinas do MSC Napoli
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3. Condições de carregamento
O casco de um navio está sujeito aos mais variados esforços, tanto em águas parelhas
quanto em mares agitados. No sentido longitudinal, o navio trabalha como uma viga. Porém,
essa viga-navio está apoiada em pontos infinitos na superfície da água.
Em águas parelhas, a força de empuxo normalmente é maior no corpo paralelo médio,
sendo este o ponto onde o navio desloca maior volume. Nas entradas e saídas do casco, a
força de empuxo é menor. Considerando isso, o navio sofre um momento fletor, que tende a
alquebrar o casco.
Em mar aberto, as ondas variam o momento fletor do navio, que dependendo da
situação, sofre alquebramento ou tosamento. Em conjunto com o momento fletor, atuamtambém forças cortantes.
Ao sair do porto de Antuérpia, a tripulação do MSC Napoli planejava partir com um
calado de 13 m, a fim de poder navegar pelo canal com qualquer condição de maré. O calado
máximo naquele porto era de 15 m.
Várias configurações de carregamento foram testadas no computador de bordo. A
única condição que permitia um calado de 13 m à ré resultava em momentos fletores de porto
e mar aberto de 88% e 116% dos respectivos momentos máximos (Figura 8). Isso significaque, atracado, o navio estava dentro dos limites, mas ultrapassou a margem de segurança para
mar aberto. Essa operação foi autorizada pelo comandante, com o argumento de que as
configurações de tanques de lastro seriam alteradas, e os momentos fletores voltariam a
respeitar os limites de segurança, após a saída do navio. Era normal para o navio estar em
condição de alquebramento, quando carregado.
Figura 8 – momento fletor no casco, quando atracado
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Ao passar dos limites do porto de Antuérpia, o navio estava com calado de 13 m à ré e
12,6 m à vante. O comandante então mudou as configurações dos tanques de lastro, como
planejado. Isso diminuiu o momento fletor, que passou a ser de 99% do máximo permitido
(Figura 9).
Figura 9 – momento fletor ao sair do porto de Antuérpia
Para poder atracar em Antuérpia, o MSC Napoli chegou com 120% do momento fletor
máximo para mar aberto. Dados recolhidos do computador do navio mostraram que em outros
portos essa condição chegou a estar em 122% do máximo permitido.
4. Condição do casco após o acidente
Após ser rebocado e encalhado na Baía de Branscombe, mergulhadores vistoriaram a
área afetada. A fratura estendia-se da caverna 82 a 88, do fundo ao costado (Figura 10).
A proa foi levada ao estaleiro Harland & Wolff, em Belfast, Irlanda do Norte. No
estaleiro, podia-se constatar claramente que as estruturas do fundo do navio flambaram
(Figuras 11 e 12).
Da praça de máquinas para a proa, o casco foi construído no sistema longitudinal.
Inspeções feitas no estaleiro verificaram que, a bombordo, todas as longitudinais eram
contínuas. Da linha de centro para boreste, havia várias descontinuidades. Foram encontradas
várias fraturas em soldas nas áreas onde as longitudinais não eram contínuas.
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Figura 10 – extensão da fratura no casco
Figura 11 – a proa do MSC Napoli em Belfast
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Figura 12 – detalhe da flambagem sofrida pela estrutura, próxima ao bojo
4.1 Testes de material
Várias amostras retiradas do local da falha estrutural foram submetidas a testes de
laboratório. Não foram encontradas deficiências de origem metalúrgica nos materiais usados.
Todos os tipos de aço requeridos no projeto foram utilizados na construção, exceto em uma
longitudinal na linha de centro, onde foi usado aço comum, em lugar do AH32. Não foram
encontrados danos significativos devido à corrosão.
Foi encontrada uma falha em uma junta cruciforme, entre uma hastilha e uma
longitudinal. Em uma das soldas, havia uma pequena fratura, possivelmente originada no
resfriamento do material. Essa solda foi, provavelmente, realizada em algum reparo ocorrido
durante a vida do navio, mas não possível precisar quando (Figuras 13 e 14).
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Figura 13 – macrografia da uma das juntas cruciformes, entre uma hastilha e longitudinal
Figura 14 – detalhe da rachadura em uma das soldas na junta cruciforme
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5. Acidentes anteriores
Em abril de 2001, o navio, ainda chamado CMA CGM Normandie, encalhou
fortemente no estreito de Malaca, causando danos ao chapeamento e a estrutura interna no
bulbo, pique tanque de vante, tanque nº1 e na sala dos bow thrusters (Figura 15). 90 m de sua
parte frontal, até a caverna 212, da quilha até a linha de carregamento máximo, foram
trocadas. Isso requeriu por volta de 3000 toneladas de aço.
O navio encalhou novamente em dezembro de 2001, em Jeddah. Teve seu
chapeamento reparado, e após inspeções da BV, foi liberado. Em agosto de 2002, um novo
encalhe em Jeddah, mas apenas a camada de tinta antiincrustante foi afetada.
Figura 15 – dano no casco do CMA CGM Normandie
6. Arfagem e efeito chicote
A arfagem (ou caturro) ocorre quando o navio impacta fortemente contra a água, no
sentido longitudinal. Esses impactos sucessivos contra a superfície da água provocam uma
vibração em todo o casco, conhecido como efeito chicote.
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Porta-containeres vem sendo monitorados nessa área. Tipicamente, a arfagem e efeito
chicote provocam um esforço adicional de 10% a 50%. No caso do MSC Napoli, o impacto
contra as ondas no momento do acidente acresceu em 30% o momento fletor sobre o casco.
7. Checagem dos contêineres
Na Europa, não é obrigatório que os contêineres sejam pesados antes de embarcar no
navio. Geralmente, o peso do container é declarado pelo exportador, e esse peso é considerado
até a descarga.
No MSC Napoli, muitos contêineres se perderam no encalhe na Baía de Branscombe, e
outros foram inundados, impossibilitando uma pesagem correta. Dos contêineres intactos,20% estavam pelo menos 3 toneladas acima do peso informado no manifesto de carga. Além
disso, 7% estavam fora do lugar planejado antes do embarque.
Apesar dos riscos, tal prática é um lugar comum entre armadores, que visam um lucro
maior com o sobrecarregamento de navios.
8. Falha do motor principal e velocidade
Antes de atracar em Antuérpia, o MSC Napoli passou por problemas relativos ao
motor principal. O limitador eletrônico de giro estava fora de operação. Esse equipamento
permite que o giro do motor seja alterado do passadiço ou da sala de controle. Sem o
limitador, essa alteração deve ser feita diretamente ao lado do motor. Isso é considerado uma
operação em modo de emergência. O prático em Antuérpia não foi informado sobre esse
problema, o que poderia ocasionar um grave acidente em águas restritas.
Durante a viagem para Sines, a rotação do motor foi diminuída de 82 RPM para 71RPM, quando o navio enfrentava a tempestade. Essa rotação resulta, em águas parelhas, em
uma velocidade de 17kts. Nas condições do momento, o navio fazia 11 kts.
Os estudos conduzidos pela DNV mostraram que uma redução na velocidade em 5kts
reduziria o momento fletor em 10% (menor velocidade, menor momento fletor). Uma
diminuição da velocidade também reduziria o acréscimo no momento fletor causados pela
arfagem e efeito chicote.
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9. Conclusão
A mudança no sistema de cavernamento, de longitudinal na proa para transversal na
popa, provocou várias descontinuidades nos membros da estrutura, principalmente na área de
transição entre os dois sistemas. A parte do casco construída no sistema transversal não era
suficientemente forte sob cargas de compressão, tendo em vista as condições de mar que o
navio enfrentava (sua rota incluía portos como Hamburgo, no Mar do Norte), sendo este o
fator determinante para o colapso da estrutura.
As regras de classificação da época requeriam que os cálculos de flambagem da
estrutura fossem realizados apenas em 20% do comprimento total, à meia-nau. Isso excluiu a
área da praça de máquinas do MSC Napoli, justamente a área da falha estrutural.A prática de entrar em portos com os momentos fletores muito acima das condições
aceitáveis para mar aberto é perigosa. Isso pode provocar, ao longo do tempo, fadiga nos
materiais da estrutura. Apesar disso, esta parece ser uma prática comum no transporte de
contêineres.
Outra prática muito comum que deve ser desencorajada é o embarque de contêineres
sem pesagem, usando apenas o peso do manifesto de carga. No caso do MSC Napoli, o
sobrepeso de 20% dos contêineres, além da arrumação no convés fora do planejado, não foidecisiva, mas deve ter contribuído para a ocorrência da falha.
Com o efeito chicote experimentado pelo casco no momento da tempestade, o
momento fletor aumentou em 30%, excedendo o limite para mar aberto, que já estava a 99%
da capacidade permitida. Seria interessante o uso de alguma forma de monitoramento desses
esforços no casco em mar grosso, durante as viagens.
A rotação do motor não foi suficientemente diminuída nas condições de mar do
momento. A velocidade de 11kts poderia ser diminuída, diminuindo também os esforçoscausados pelo efeito chicote e arfagem. No momento do colapso, a rotação do motor
desenvolveria, em águas parelhas, 17kts, muito mais próximo da velocidade de serviço, de
24kts. Certamente a vibração do motor em tal rotação também era considerável.
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REFERÊNCIAS
MARINE ACCIDENT INVESTIGATION BRANCH. Report on the investigation of the structural
failure of MSC Napoli English Channel on 18 january 2007. Southampton, 2008. Disponível
em:<http://www.maib.gov.uk/publications/investigation_reports/2008/msc_napoli.cfm>. Acesso em:25
agosto 2009.
EYRES, David J. Ship construction. 6.ed. Oxford: Elsevier, 2007.