apostila planejamento portuário hildebrando
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Planejamento Porturio
Agosto de 2008
Ps-Graduao em Engenharia Porturia
UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro / Escola Politcnica
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
CURSO DE PS-GRADUAO
EM ENGENHARIA PORTURIA
Planejamento Porturio
Elaborado por:
Hildebrando de Araujo Goes Filho, M.Sc.
Coordenador do Programa:
Hildebrando de Araujo Goes Filho, M. Sc.
Vittria, ES - 2008
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Ps-Graduao em Engenharia Porturia Planejamento Porturio
VALE / UFRJ Professor Hildebrando de Araujo Goes Filho
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1) INTRODUO............................................................................................... 2
2) PORTOS: DEFINIO, CARACTERSTICAS E CLASSIFICAO....................... 8
3) NAVIOS...................................................................................................... 10
4) ARRANJO GERAL DOS PORTOS................................................................... 26
5) OBRAS EXTERNAS OU DE ABRIGO.............................................................. 33
6) OBRAS INTERNAS OU DE ACOSTAGEM ....................................................... 45
7) PLANEJAMENTO FSICO DOS PORTOS........................................................ 47
7) PLANEJAMENTO FSICO DOS PORTOS........................................................ 48
8) ETAPAS NECESSRIAS IMPLANTAO DOS PORTOS............................... 58
9) DRAGAGEM ................................................................................................ 62
10) OPERAO PORTURIA ........................................................................ 140
11) TERMINAIS DE CARGA ESPECIALIZADA................................................ 148
11.1) TERMINAIS DE CONTINERES............................................................ 150
11.2) TERMINAIS DE GRANIS SLIDOS .................................................... 172
11.3) TERMINAIS DE GRANIS LQUIDOS................................................... 185
12) ESTRUTURAS DAS OBRAS DE ACOSTAGEM............................................ 191
13) REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS........................................................... 197
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PLANEJAMENTO PORTURIO
1) INTRODUO
O desenvolvimento do Brasil iniciou-se a partir do seu litoral, com cerca de 8.000 km de
extenso e, nesse sentido, seus portos sempre exerceram um papel fundamental.
Como conhecido, a abertura dos portos brasileiros por D. Joo VI ocorreu em 1808, com a
vinda da corte portuguesa para o Brasil, h 200 anos. A movimentao das cargas naquela
ocasio era realizada em instalaes extremamente precrias, em estruturas de madeira
adequadas s embarcaes da poca.
Somente a partir do fim do sculo XIX e do incio do sculo XX, com o incio do
desenvolvimento econmico do Pas, no entanto, comearam a se implantar as primeiras
instalaes porturias de importncia..
de se assinalar que o custo energtico do transporte aquavirio, comparativamente com os
outros modos de transporte, leva uma ntida vantagem sobre os demais. Se o custo energtico
do transporte hidrovirio for considerado como unitrio, atribuem-se, normalmente, para os
outros modos de transporte os seguintes ndices:
MODOS DE TRANSPORTE NDICES
Aquavia 1 Ferrovia 3 Rodovia 6 a 9 Aerovia 15
Considerando tal quadro, cabe questionar as razes pelas quais a matriz de transporte
brasileira tem sido to acentuadamente marcada pelo modo rodovirio, em detrimento de
outros modais energeticamente mais favorveis.
A resposta a tal indagao reside no fato de que, apesar da vantagem energtica evidente dos
modos aquavirio e ferrovirio sobre os outros, esses modos tm sido prejudicados por uma
srie de circunstncias alheias ao transporte em si, tornando-os menos eficientes que o
transporte rodovirio, sob uma srie de aspectos.
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No que tange especificamente ao transporte aquavirio, podemos citar entre outras razes o
custo da mo-de-obra porturia regulada, at algum tempo atrs, por uma legislao arcaica,
que s a partir de 1993 foi alterada para atender s profundas modificaes estruturais por que
passou o Pas, nas ltimas dcadas.
Mesmo com a matriz de transportes brasileira apontando a grande preponderncia do
transporte rodovirio sobre os outros modos, o crescente intercmbio dos produtos brasileiros
com o exterior acha-se concentrado no modo aquavirio, com cerca de 95% das cargas que
entram no Pas e daqui saem sendo movimentadas atravs dos nossos portos.
Da mesma forma, a maioria do comrcio internacional atual constituda pela movimentao
de commodities, que originam a quase totalidade dos fluxos transocenicos, integralmente
realizados atravs do transporte martimo e, conseqentemente, atravs dos portos de cada
pas. Este fato vem impondo mudanas significativas na estrutura dos portos atravs de novos
mtodos de movimentao de cargas, do emprego de equipamentos de alto desempenho e de
mo-de-obra de maior qualificao.
Porto, etimologicamente, tem o significado de porta, a qual deveria, portanto, estar
permanentemente aberta entrada e sada das cargas que por ela precisassem passar.
Compete analisar, portanto, de onde surgiram os problemas que vm impedindo o
cumprimento adequado dessa funo.
A localizao dos primeiros portos brasileiros foi feita escolhendo-se para sua implantao
locais naturalmente abrigados do litoral, como os esturios e as baas.
At os anos 1950, os portos brasileiros poderiam ser considerados razoavelmente satisfatrios
para as cargas que movimentavam, assim como para os navios que eles tinham de atender.
Aps esse perodo, no entanto, comeou a ocorrer o aumento gradativo do porte dos navios,
que passaram a demandar maiores profundidades para sua atracao. Essas profundidades no
eram encontradas nos portos utilizados at ento.
Um fator determinante para o crescimento dos navios foi o fechamento do Canal de Suez
pelos egpcios, em 1967, por ocasio da Guerra dos Seis Dias, o que obrigou os navios que
abasteciam a Europa com petrleo proveniente do Oriente Mdio a contornar a frica, para
chegar aos seus portos de destino. Como forma de reduzir os elevados custos de transporte
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motivados por tal situao, o porte dos navios petroleiros cresceu significativamente, a partir
de ento, chegando os maiores a atingir at 500.000 toneladas de porte bruto, a seguir.
Outra carga que tambm influenciou fortemente o crescimento dos navios foi o minrio de
ferro, recurso natural de que o Brasil o maior produtor mundial.
At 1964, o Brasil exportava seu minrio de ferro para o Japo atravs de navios de porte
reduzido, que retornavam vazios (na verdade, os navios voltavam carregados de lastro de gua
para permitir a navegao). Para contornar essa situao, que no permitia a cobrana de
fretes no retorno dos navios, na dcada de 1960 foram projetados navios graneleiros mistos
(parte petroleiros, parte mineraleiros), conhecidos como Navios O/O (Ore-Oil), destinados a
levar minrios para o Japo e trazer petrleo do Oriente Mdio, com reduo dos fretes
martimos em parte do percurso, e representando economia para os exportadores brasileiros.
Obedecendo ao mesmo princpio, foram criados os Navios OBO (Ore/Bulk/Oil), que, alm do
petrleo e do minrio, tambm poderiam transportar outros tipos de granis, como os gros.
Tais tipos de navios, no entanto, em funo da contaminao das diferentes cargas que
transportavam e das exigncias dos compradores, foram paulatinamente deixando de ser
utilizados.
Da mesma forma que ocorreu com os navios, a carga porturia tambm se alterou
substancialmente, a partir dessa mesma poca, passando a ser quase toda movimentada sob a
forma de carga unitizada (cuja forma mais utilizada a carga em contineres) ou a granel.
Os contineres, ou cofres de carga, cujo incio de movimentao data de 1956, representaram
uma verdadeira revoluo na movimentao da carga porturia, que deixou de ficar sujeita a
roubos ou avarias, alm de outras vantagens que sero analisadas posteriormente. Assim,
estima-se que a carga conteinerizada venha crescendo surpreendente taxa anual de 9,8 % nas
duas ltimas dcadas (UNCTAD - Review of Maritime Transport, 2007)
Quanto aos granis, conquanto sua movimentao exija vultosos investimentos em
equipamentos mecnicos com alta capacidade de movimentao, eles apresentam grande
aumento na eficincia porturia, assim como significativas redues nos custos das cargas,
pela reduo da mo-de-obra que proporcionam.
A carga transocenica mais movimentada em todo mundo o petrleo, com 2,67 bilhes t/ano
transportados em 2006. A seguir, com volumes substancialmente menores, aparecem
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praticamente equiparados os derivados do petrleo, o carvo (728 milhes de ton em 2006) e
o minrio de ferro (716 milhes de ton em 2006). Aps, aparecem os gros e outros tipos de
granis slidos. (UNCTAD Review of Maritime Transport, 2007).
Tendo em vista as facilidades apresentadas na movimentao das cargas conteinerizadas ou
granelizadas, quase todas as cargas porturias tenderam a se agrupar nesses dois tipos
especficos de cargas, sempre que passveis de neles se enquadrarem. A carga geral, no
passvel de ser conteinerizada, nem granelizada, (como o caso, por exemplo, de mquinas
para a automao da indstria, eixos de mquinas de tamanho irregular, turbinas, etc.)
representa, atualmente, valor inferior a 10% do total das cargas secas transocenicas, em todo
o mundo (excludos, portanto, o petrleo e os derivados).
Outros dois aspectos essenciais, que so atualmente objeto da ateno das autoridades
porturias, so o meio ambiente e a segurana das operaes porturias.
Portanto se considerarmos as 4 tendncias principais dos portos atuais, anteriormente
mencionadas, (cargas conteinerizadas e granelizadas, para a carga) e o meio ambiente e a
segurana nas operaes, ser que poderamos dizer que os portos brasileiros so obsoletos?
Por paradoxal que parea, a resposta correta a tal indagao seria: sim e no.
Por que sim? Porque, de um lado, a maioria dos portos de carga geral do Pas est mal
aparelhada, dispondo de equipamentos obsoletos e apresentando a organizao de mo-de-
obra ainda consideravelmente arcaica. At 1993, a mo-de-obra porturia no Brasil foi regida
pela Consolidao das Leis do Trabalho (CLT), promulgada em 1940, que classificava em
duas grandes categorias os trabalhadores da orla martima: a estiva e a capatazia.
Apresentava, ademais, algumas classes de ocupao especficas, totalmente desatualizadas
para a movimentao da carga como, por exemplo, a dos consertadores, que eram
encarregados de costurar com linha e agulhas os sacos que rasgavam na operao porturia,
quando a carga ainda se apresentava dessa forma. Mesmo com a promulgao da Lei n.
8.630/93, destinada, basicamente, reformulao de tal situao, e que representou uma
grande melhoria na movimentao das cargas nos portos nacionais, seus efeitos ainda no
foram plenamente atingidos.
Por que no? Porque, apesar do quadro acima, comum aos portos de carga geral no Pas, as
instalaes porturias construdas mais recentemente, para atender s cargas a granel, em
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terminais especializados, operam com grande eficincia, podendo ser equiparadas s
instalaes mais eficientes do mundo. No caso de algumas cargas especficas, como o
petrleo e o minrio de ferro, existem no pas alguns dos maiores e mais modernos terminais
especializados de carga do mundo, como o TEBIG, da Petrobrs, localizado em Angra dos
Reis, RJ, um dos maiores atualmente existentes. Na rea do minrio de ferro, os terminais de
Tubaro, ES, e de Ponta da Madeira, MA, da VALE, tambm so excepcionalmente
modernos, em termos mundiais. Por outro lado, a mo-de-obra utilizada em tais instalaes
sempre fugiu regulamentao da mo-de-obra da carga geral, o que permitiu, desde o incio,
que os ndices operacionais ali registrados fossem bastante elevados, assim como que os
custos operacionais unitrios da movimentao dessas cargas se tornassem reduzidos.
Tendo em vista o quadro favorvel apresentado nos grandes terminais de granis, qual seria,
ento, o grande entrave que ainda se verifica nos portos brasileiros? O que causa, na verdade,
a elevao do denominado Custo Brasil nos portos nacionais?
A resposta a tal questo reside, efetivamente, nos portos de carga geral, por onde passam os
produtos siderrgicos, os calados (dos quais o Brasil grande exportador) e por onde
chegam as mquinas necessrias modernizao da indstria nacional; e por onde o pas
movimenta sua crescente carga de contineres, que hoje transportam a maioria dos produtos
industrializados.
Por que, ento, os portos de carga geral ainda no se modernizaram?
Porque existem presses considerveis, inclusive polticas e sindicais, para que tal no ocorra.
A Lei n. 8.630, promulgada em fevereiro de 1993, j deveria estar sendo integralmente
aplicada, por exemplo. Entretanto tal ainda no ocorreu. At hoje, essa lei, chamada de Lei de
Modernizao dos Portos, que representou uma grande evoluo em relao ao quadro
anterior, vem enfrentando algumas dificuldades para ser integralmente aplicada.
Conquanto alguns efeitos benficos da mesma j se possam sentir, como no caso das
facilidades dadas aos terminais especializados para poderem movimentar qualquer tipo de
carga, o que era anteriormente vedado, ainda existe um extenso caminho a ser percorrido at
se sentirem, de forma integral, os efeitos de sua aplicao e a plena melhoria de eficincia dos
portos nacionais.
Um efeito benfico recentemente sentido nos portos de carga geral foi o da privatizao das
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operaes nas instalaes porturias, que vm sendo arrendadas a empresas de capital
privado, visando diminuio dos custos operacionais e melhoria de sua eficincia.
Recentemente, novas instalaes porturias vm sendo construdas e ampliadas no sentido de
dotar o Pas de portos modernos destinados a atender adequadamente economia de um pas
que, cada vez mais, depende da movimentao eficiente das commodities que transitam pelos
seus portos. No entanto, as dcadas em que os investimentos porturios deixaram de ser
realizados at hoje trazem efeitos que ainda levaro algum tempo para serem totalmente
superados. O aumento do comrcio exterior conjugado com os baixos investimentos
realizados nos ltimos anos vem apresentando como resultado o aumento do tempo de espera
dos navios nos portos brasileiros.
Destarte, muito ainda ter que ser realizado tanto em termos de infra-estrutura, quanto em
termos de eficincia administrativa para a plena modernizao dos portos nacionais.
Conquanto a Lei 8.630 tenha sido elaborada no sentido da melhoria do desempenho porturio
brasileiro, com a renovao na legislao porturia que perdurava desde a dcada de 1940,
ainda h muito que aprimorar a eficincia dos portos brasileiros at que sua aplicao seja
plenamente obtida.
Um outro aspecto importante a ser examinado refere-se priorizao adequada dos
investimentos porturios, j que os recursos pblicos disponveis so reduzidos e no devero
ser pulverizados em uma grande quantidade de portos com base em critrios polticos. Ao
contrrio, eles devero ser concentrados em poucos portos que tragam o retorno mais rpido
possvel aos investimentos pblicos.
Questes de ordem tcnica e poltica sobre o desenvolvimento do transporte hidrovirio tero,
portanto, que ser examinadas a fundo, visando a solues que permitam aos portos brasileiros
atender adequadamente movimentao das cargas que a eles se destinam, ensejando os
benefcios econmicos que o Pas tanto almeja.
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2) PORTOS: DEFINIO, CARACTERSTICAS E CLASSIFICAO
a) Definio: Define-se PORTO, em sua acepo mais geral, como qualquer lugar onde seja
possvel realizar o transbordo de mercadorias ou passageiros, entre o trfego aqutico e
o terrestre
b) Caractersticas principais: Os portos devem ter como caractersticas gerais:
x Facilidade de acessos terrestres x Profundidades adequadas aos navios que a eles se destinam x Instalaes de acostagem para os navios x Facilidades para a movimentao da carga x Abrigo para os navios x reas de estocagem adequadas para a carga que se destinam a atender
c) Classificao
De uma forma geral, os portos poderiam ser classificados nas seguintes categorias, quanto
sua funo e suas caractersticas principais:
TIPOS PROFUND(m) EQUIPAMENTOS CARACT.PRINCIPAIS
CARGA GERAL 10 a 12 Guindastes e empilhadeiras Armazns e Ptios
MILITARES 8 a 11 Equipamentos de reparo/Diques Secos
Amplas sadas martimas
PESCA 6 a 9 Frigorficos e Fbricas de Gelo
Ampla extenso de acostagem
DE MINRIOS 20 a 24 Correias transportadoras/ Empilhadeiras/Recupe-
radoras/Carregadeiras de navio/Viradores de vago
Amplas reas de estocagem/Acostagem
contnua ou descontnua
PETROLEIROS 25 a 27 Instalaes de bombeamento/Oleodutos
Acostagem descontnua
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Chama-se hinterland ou retroterra de um porto a toda a regio fsico-econmica de um pas,
territrio ou estado que receba ou fornea carga para esse porto, atravs das rodovias,
ferrovias, dutovias ou hidrovias a ele conectadas. Portos com hinterlands que dispem de
boas facilidades de transporte e situados em regies economicamente desenvolvidas tero,
portanto, condies de implantao e de obteno de resultados econmicos muito mais
favorveis que portos situados em regies de baixo nvel de renda, ou destitudos de redes de
transporte adequadas s cargas que iro movimentar.
Considerando-se o porte dos navios cargueiros existentes at o fim da Segunda Guerra
Mundial e as caractersticas da prpria carga geral, constituda por volumes e pesos
inteiramente distintos entre si, os portos eram construdos em locais onde se podia fazer a
movimentao dessa carga, ao abrigo de qualquer agitao martima, proveniente de ondas.
Assim, os locais escolhidos para a construo das primeiras instalaes porturias eram
esturios, baas ou regies naturalmente abrigadas, de menores profundidades naturais, onde
se podia movimentar a carga com os navios inteiramente parados. Os portos construdos
nesses locais so chamados de portos internos.
Posteriormente, com o desenvolvimento da carga a granel slido ou lquido e o aumento do
porte dos navios que movimentam essa carga, os chamados graneleiros, as instalaes
porturias passaram a requerer locais de maior profundidade para os navios e a dispensar a
necessidade de a movimentao da carga ser realizada sem qualquer oscilao por parte dos
mesmos. No caso do petrleo, a descarga dos navios pode ser realizada at mesmo em locais
desabrigados, uma vez que o transbordo dessa carga realizado por bombeamento do prprio
navio atravs de mangotes flexveis, sem necessidade de sua acostagem em instalaes fixas.
Esses fatos trouxeram como conseqncia a possibilidade de construo de novas instalaes
porturias em locais desabrigados, ou parcialmente abrigados, em regies do litoral onde
existem maiores profundidades naturais. Caso seja necessrio algum tipo de abrigo contra a
agitao reinante, esse poder ser obtido atravs da construo de alguma obra externa
adequada a essa finalidade. Os portos construdos nessas regies desabrigadas do litoral so
tambm chamados de portos externos ou off-shore (fora da costa).
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3) NAVIOS
a) Definies:
a.1) Fsicas
Comprimento entre perpendiculares - (LBP) - o comprimento do navio medido entre duas
perpendiculares ao plano de flutuao do navio: a primeira, passando pela interseo da linha
de flutuao (considerando o navio totalmente carregado) com o contorno da proa, e a
segunda, passando pela linha de centro do eixo do leme.
Comprimento total - (L) - a maior distncia, medida paralelamente linha dgua, entre a
extremidade mais de vante (proa) e a mais de r (popa), nas partes imersas ou emersas da
embarcao.
Calado - (d) - a distncia vertical entre a superfcie da gua e a parte mais baixa da
embarcao, na condio em que feita a medida. Todos os navios dispem de escalas de
calado marcadas no casco, na proa, na popa e, s vezes, a meio navio.
Calado Mximo - Corresponde ao calado medido com a embarcao a plena carga. Para
verificao do calado mximo, as embarcaes dispem de marcas no casco, chamadas
marcas de borda livre (ou Disco de Plimsoll, quando o caso), que indicam os calados
mximos permitidos, segundo as diversas condies de salinidade da gua e da temperatura.
Boca - (B) - a maior distncia entre as bordas da embarcao.
A figura abaixo mostra a vista lateral e frontal de um navio, com suas principais
caractersticas fsicas.
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Pontal - a distncia vertical, medida a meia-nau, entre o convs principal e a linha de base
da embarcao (fundo).
Borda livre - a distncia vertical entre a superfcie livre e o convs principal.
Relao entre as distncias verticais - Pontal = Calado + Borda livre.
Marcas visuais das condies de carregamento A fim de se poder verificar de modo
expedito as condies de carregamento das embarcaes, so assinaladas fisicamente no
casco as seguintes marcas que permitem visualizar o calado das mesmas, garantindo sua
segurana:
x Marcas de calado x Marcas de borda livre
A marca de calado, encontrada nos dois bordos da embarcao, realizada pela marcao a
vante, a r e a meio navio, de uma escala, cujo zero referente ao ponto mais baixo do casco
do navio. A graduao das escalas feita em dm, pintados em algarismos arbicos, tendo cada
marcao o espaamento de 10 cm, ou em ps ingleses, pintados em algarismos romanos, com
espaamento de p. Algumas embarcaes tm escalas mtricas em um dos bordos e
inglesas no outro.
A Figura 2 mostra um exemplo de leitura de calado:
Figura 2
A marca de borda livre configura o calado mximo da embarcao, ou o limite mnimo de
borda livre permitido, ou seja, o limite mximo de carregamento com que o navio pode
navegar com segurana. As marcas de borda livre so pintadas no casco atravs de um
crculo, chamado Disco de Plimsoll, que tem esse nome em homenagem ao ingls que o
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idealizou. A marca de borda livre tem a seguinte configurao fsica no casco do navio:
a.2) Referentes ao Peso
Deslocamento da Embarcao o peso do volume da gua deslocada pela embarcao.
Deslocamento Leve (DL) o deslocamento da embarcao, pronta sob todos os aspectos,
mas sem combustvel, lubrificantes, sobressalentes, aguada, tripulantes e pertences,
mantimentos, passageiros e bagagem, carga e lastro. tambm conhecido como
deslocamento mnimo.
Deslocamento totalmente carregado (DM) o deslocamento da embarcao com o mximo
de carga permitida a bordo. Corresponde embarcao completa com o mximo de carga
permitida a bordo. tambm chamado de deslocamento mximo ou deslocamento a plena
carga.
Porte Bruto (PB) a diferena entre o deslocamento totalmente carregado e o deslocamento
leve: PB=DM-DL. O Porte Bruto corresponde, portanto, aos pesos do combustvel,
lubrificantes, sobressalentes, aguada, tripulantes e pertences, mantimentos, passageiros e
bagagem, carga e lastro da embarcao. , tambm, conhecido pelo termo ingls deadweight
ou gross deadweight. medido em toneladas de porte bruto (TPB) ou em Deadweight Tons
(DWT), em ingls.
Porte Lquido a parcela do porte comercialmente utilizvel.
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a.3) Referentes ao Volume
Arqueao o volume do espao interno do navio. expressa em tonelada de arqueao,
que corresponde a 2,83 m3 ou 100 ps cbicos. comum a confuso entre tonelagem e
deslocamento: a primeira significa volume interno da embarcao, enquanto a segunda se
refere ao seu peso.
Tonelagem Bruta a capacidade cbica dos espaos abaixo do convs. Corresponde, em
ingls, a Gross Tonnage.
Tonelagem Bruta de Registro (TBR) a Tonelagem Bruta que consta do Certificado de
Arqueao.
Espaos Isentos So os espaos que, de acordo com as regras de medio da tonelagem, no
so computados na medio da Tonelagem Bruta, como os espaos destinados tripulao e
s instalaes propulsoras do navio.
Tonelagem Lquida o volume correspondente diferena entre a Tonelagem Bruta e os
espaos isentos, segundo regras especficas da medida da tonelagem.
Tonelagem Lquida de Registro (TLR) a tonelagem que consta do Certificado de
Arqueao.
b) Tipos De Navios
b.1) Navios de Carga Geral - Estes navios podem ser classificados em 3 famlias principais:
b.1.1) Convencionais, tambm conhecidos como cargueiros ou liners. So os navios mais
tradicionais que se utilizam no transporte de carga geral. Seu perfil caracterstico inclui paus
de carga ou guindastes de bordo para a movimentao da carga nos portos e seu
desenvolvimento atual teve origem nos cargueiros norte-americanos utilizados na Segunda
Guerra Mundial, de classes Freedom, Victory e Liberty. Tm como dimenses mdias limites
(mnimas e mximas): L= 130 a 180 m; d= 7 a 11 m; B= 17 a 25 m; T= 10.000 a 19.000
TPB. Conquanto os navios de carga geral possam atingir at o porte mximo de 50.000 TPB,
normalmente, projetam-se as instalaes porturias para atender navios menores, de at
30.000TPB. So navios que transportam vrios tipos de cargas, geralmente em pequenos lotes
sacarias, caixas, veculos encaixotados ou sobre rodas, bobinas de papel de imprensa,
vergalhes, barris, etc.A Figura 5, a seguir, a mostra o perfil de um navio de carga geral
convencional.
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Figura 5 - Navio de Carga Geral Maya
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b.1.2) Roll-on/Roll-off (RO/RO) - So navios onde a carga rola para dentro e rola para
fora da embarcao atravs de rampas instaladas na popa (mais comumente), na proa, ou por
rampas laterais do navio. Sua concepo tem sido freqentemente associada Arca de No. A
vantagem dos navios RO/RO a grande velocidade de carga e descarga dos navios nos
portos. Sua desvantagem seriam os espaos perdidos para a movimentao dos veculos, que
no podem ser utilizados para a estocagem da carga. Os navios RO/RO de construo mais
atual tm conseguido aproveitar melhor os espaos perdidos, o que faz ampliar seu raio de
ao no transporte da carga geral. Esse tipo de navio tem calado reduzido de, no mximo,
12,4 m, podendo operar, normalmente, nos beros destinados carga geral, atravs das
rampas dos navios. As ilustraes a seguir mostram um continer montado sobre um chassi
rodovirio, que a forma mais usual do transporte da carga nos navios RO/RO e as rampas
internas de um navio Ro/Ro.
Figura 6 - Conteiner Montado Sobre Chassi Rodovirio
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NAVIO RO-RO RAMPAS INTERNAS
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b.1.3) Porta-barcaas Estes navios se utilizam de barcaas de mesma dimenso onde a carga
acondicionada, e que so empilhadas a bordo, umas sobre as outras. As barcaas so
retiradas de bordo por aparelhos de fora dos prprios navios, sendo colocadas a contrabordo
das embarcaes, onde podem formar comboios. A vantagem do sistema no exigir a
atracao dos navios para desembarcarem as barcaas, o que pode ser realizado em qualquer
local abrigado do porto. um sistema vantajoso quando os comboios podem ser distribudos
rio acima, no caso de portos ligados a vias navegveis. H dois tipos bsicos de navios que
utilizam esse sistema:
x LASH (Lighter Aboard SHip), com as seguintes caractersticas principais: Navios L = 261 m; B = 32,6 m; d = 12,1 m. Porte Bruto = 48.300 TPB.Barcaas L = 18,75 m; B = 9,5 m; d = 2,7 m. Capacidade de carga de cada barcaa: 370 t. Nmero total de barcaas a bordo: 80.
x SEABEE, com as seguintes caractersticas principais: Navios L = 267 m; B = 32,3 m; d = 11,9 mBarcaas L = 29,72 m; B = 10,67 m; d = 3,2 m. Capacidade de carga de cada barcaa: 844 t. Nmero total de barcaas a bordo: 38.
b.2) Navios de contineres - O transporte de contineres, que comeou no convs dos navios
de carga geral convencionais, vem apresentando um desenvolvimento extraordinrio pelas
vantagens que proporciona, ocupando, atualmente, papel majoritrio no transporte da carga
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geral. Este desenvolvimento refletiu-se nos navios de contineres que vm crescendo de porte
para abrigar um nmero maior de contineres a bordo. Este desenvolvimento refletiu-se nas
vrias geraes de navios de contineres que se sucederam nas ltimas dcadas. Assim,
podem ser caracterizadas as seguintes famlias de navios:
TIPO CAPACIDADE (em TEUs) Comprimento x Boca x Calado (m) Ano de Origem
1a Gerao
2a Gerao
3a Gerao
4a Gerao
5a Gerao
6 Gerao
750
1.500
3.000
4.250
6.320
9.200
180 x 25 x 9
210 x30,5 x 10,5
285 x 32,2 x 11,5
290 x 32,2 x 11,6
299,9 x 42,8 x 19,5
321 x 45,6 x 27,2
1964
1966
1971
1984
1996
2005
O quadro a seguir mostra a evoluo da frota de navios de contineres entre 1980 e 2006.
As primeiras geraes de navios porta-contineres foram projetadas para atender rota norte
de navegao entre os Oceanos Pacfico e Atlntico e foram evoluindo com o tempo, de
forma a manter suas dimenses de boca e calado, devido s restries da passagem nas
eclusas do Canal do Panam, e aumentando a capacidade de carga, com novos projetos e
comprimentos maiores. Esses navios, chamados Panamax, evoluram at a 4a Gerao. A
partir desta, entre as dcadas de 80 e 90, surgiram os navios Ps-Panamax, que cresceram
praticamente sem restries, de forma a atender nova rota de comrcio entre a Costa Oeste
do Pacfico dos Estados Unidos e a sia, e mais tarde se expandiram para outras rotas.
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Entre 2005 e 2006 j foram lanados vrios navios de contineres pertencentes empresa
Maersk-Sealand, com capacidade superior a 10.000 TEUs. No momento, cumprindo
requisitos das entidades classificadoras, existem projetos para lanamento de navios com
capacidade para 16.000 TEUs.
A seguir, apresenta-se uma relao dos navios lanados em 2006 pela armadora Maersk-Line
(Maersk/Sealand), da Dinamarca.
Ano Nome L (m). Boca (m) TEUs Armador/Bandeira
2006 Emma Maersk 404 m 54,4 m 11000 Maersk Line/Dinamarca
2006 Georg Maersk 367,28 m 42,8 m 10150 Maersk Line/Dinamarca
2006 Gerd Maersk 367.3 m 42.8 m 10150 Maersk Line/Dinamarca
2005 Gjertrud Maersk 367.3 m 42.8 m 10150 Maersk Line/Dinamarca
2005 Grete Maersk 367.3 m 42.8 m 10150 Maersk Line/Dinamarca
2005 Gudrun Maersk 367.3 m 42.8 m 10150 Maersk Line/Dinamarca
2005 Gunvor Maersk 367.3 m 42.8 m 10150 Maersk Line/Dinamarca
A fim de se reduzir os elevados custos operacionais desses navios, sobretudo os de maior
porte, vem-se buscando maximizar sua utilizao, diminuindo seu tempo de estadia nos
portos. Assim, verifica-se em todo o mundo a tendncia de se reduzir o nmero de portos
destinados ao recebimento dos grandes navios, chamados de navios-me, utilizando-se
navios menores, ou alimentadores, para a redistribuio dos cofres para os portos de menor
volume de cargas. Neste caso, os contineres no chegam a ser desembarcados nos portos
principais, tambm chamados de concentradores de carga (hub ports), sendo repassados
diretamente dos navios-me para os navios alimentadores, atracados a contrabordo, numa
operao denominada de transbordo (transshipment, em ingls).
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Figura 8 - Navio de Contineres
A tendncia de aumento da dimenso dos navios de contineres continua crescente, face
necessidade de se obter economia de escala na operao desses navios. O futuro j aponta
para uma nova gerao de navios denominados Suezmax, com capacidade de 12.000 TEUs a
bordo. Esses navios tero 400 m de comprimento e boca superior a 50 m, com um calado de
15 m.
A prxima etapa de crescimento seria o navio Malaccamax, dimensionado para atravessar o
Estreito de Mlaca, no sul da sia, com 18.000 TEUs, 470 m de comprimento, 60 m de boca
e 16 m de calado.
Concluses sobre a frota de Navios de Contineres
(Fonte: F.C. Gonalves Escola Nutica Infante D. Henrique, Portugal)
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b.3) Navios Graneleiros Essa classe de navios corresponde a uma vasta gama de navios,
indo desde aqueles que transportam granis menores (como sal, cimento, acar, etc.), at
aqueles que transportam granis lquidos, como o petrleo cru, que so os de maior porte
existente. Podemos subdividir os navios graneleiros nos seguintes subgrupos principais:
b.3.1) Graneleiros de Gros, que podem ser representados pelos navios tipo PANAMAX, que
foram desenvolvidos para o transporte de gros produzidos na costa leste norte-americana,
atravs do Canal de Panam, para os pases asiticos. Tm o casco achatado no fundo, o que
leva diminuio do seu calado. Suas caractersticas fsicas mdias so: L = 210 m; B = 32,2
m; d = 12,0 m. Seu Porte Bruto da ordem de 60.000 a 80.000 TPB.
b.3.2) Mineraleiros, que foram desenvolvidos, inicialmente, para atender o transporte de
minrio de ferro. A partir de um certo porte de embarcaes, esse transporte realizado por
navios graneleiros mistos, detalhados a seguir. Os mineraleiros puros de maior porte tinham,
at pouco tempo atrs, as seguintes caractersticas: Porte Bruto: 152.000 TPB; L = 277 m; B
= 43,5 m; d = 17,6 m. Com a diminuio de intensidade do uso dos mineraleiros mistos, por
razes de contaminao das cargas, esto sendo construdos mineraleiros com o porte
aproximado dos graneleiros mistos. Os maiores mineraleiros atuais tm as seguintes
caractersticas: Porte Bruto: 300.000 TPB; L = 350,0 m; B = 56,0 m; d = 21,8 m
b.3.3) Petroleiros, destinados ao transporte de petrleo e derivados, so os navios de maior
porte que trafegam se deslocam no trfego transocenico. Podem ser classificados nas
seguintes classes:
Petroleiros Classes Descrio Porte Bruto (TPB)
Handymax Navios pequenos para derivados 10.000
Panamax Porte mximo para o Canal de Panam 60.000
Aframax American Freight Rate Assoc. Size 75.000
Suezmax Porte mximo para o Canal de Suez 120.000
Capesize Permite passagem ao longo dos cabos 80.000
VLCC Very Large Crude Carrier acima de 200.000
ULCC Ultra Large Crude Carrier acima de 320.000
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O navio petroleiro de maior porte atualmente em trfego o KNOCK NEVIS com as seguintes
caractersticas: Porte Bruto: 564.763 TPB; L=458,4m; B=68,9m; d=24,5m.
b.3.4) Combinados ou mistos, navios desenvolvidos a partir da verificao de que o custo das
viagens poderia ser substancialmente reduzido, caso os navios pudessem levar mais de um
tipo de granel. Assim, os navios combinados mais usuais foram os que transportavam minrio
e petrleo, chamados Ore/Oil, ou OO, ou os Mneropetroleiros, que transportavam minrio,
gros e petrleo, chamados de Ore/Bulk/Oil ou OBOs, e os que transportavam minrio, polpas
(slurry) e petrleo, chamados de OSOs, estes, menos usuais.
Conforme j mencionado, por razes de contaminao dos diferentes tipos de cargas
transportadas, por exigncia dos compradores, esses navios esto tendo seu uso reduzido no
transporte transocenico.
Os dois principais armadores brasileiros so a PETROBRS, atravs da Frota Nacional de
Petroleiros (FRONAPE), e a VALE.
A primeira possui uma frota de cerca de 70 navios, sendo 44 petroleiros (6 dos quais so
VLCCs com cerca de 280.000 TPB cada) e 12 Mneropetroleiros, alm de outros, totalizando
cerca de 5 milhes de toneladas de porte bruto. Sua frota a maior da Amrica Latina.
A VALE vem reduzindo a sua frota paulatinamente, tendendo a utilizar o afretamento de
navios de terceiros, a preo de mercado, para transportar sua carga.
As caractersticas dos principais tipos de navios so encontradas em tabelas que so
atualizadas periodicamente, contendo os principais navios classificados pela entidades
classificadoras internacionais.
Encontram-se relacionados nas pginas seguintes os principais tipos de navios em uso nas
frotas mundiais, com suas caractersticas fsicas bsicas. Quando se vai fazer o projeto de uma
instalao porturia, pela seleo do navio de projeto do porto que se dimensionam os
canais de acesso, a bacia de evoluo e o prprio bero de atracao dos navios que iro
freqentar esse porto, conforme se ver adiante.
O grfico a seguir mostra a evoluo da frota mundial de navios, por tipos de embarcaes,
utilizados no transporte de cargas para os qinqnios entre 1980 e 2007, quando essa frota
atingiu o recorde total de mais de 1 bilho de TPT. As frotas de petroleiros e de granis secos,
juntas, perfizeram cerca de 80% desse total em 2007.
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EVOLUO DA FROTA MUNDIAL POR TIPOS DE NAVIOS (1980/2007)
(Fonte: Review of Maritime Transport, 2007)
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TABELAS DE DIMENSES CARACTERSTICAS DOS NAVIOS
PORTE BRUTO(TPB)
COMPRIMENTO(M)
BOCA(M)
CALADO(M)
Petroleiros (ULCC)
500.000 415,0 73,0 24,0 400.000 380,0 68,0 23,0 350.000 362,0 65,5 22,0
Petroleiros (VLCC)
300.000 350,0 63,0 21,0 275.000 340,0 61,0 20,5 250.000 330,0 59,0 19,9 225.000 320,0 57,0 19,3 200.000 310,0 55,0 18,5
Petroleiros
175.000 300,0 52,5 17,7 150.000 285,0 49,5 16,9 125.000 270,0 46,5 16,0 100.000 250,0 43,0 15,1
80.000 235,0 40,0 14,0 70.000 225,0 38,0 13,5 60.000 217,0 36,0 13,0
Navios de Produtos Qumicos e Diversos
50.000 210,0 32,2 12,6 40.000 200,0 30,0 11,8 30.000 188,0 28,0 10,8 20.000 174,0 24,5 9,8 10.000 145,0 19,0 7,8
5.000 110,0 15,0 7,0 3.000 90,0 13,0 6,0
Graneleiros/OBO
400.000 375,0 62,5 24,0 350.000 362,0 59,0 23,0 300.000 350,0 56,0 21,8 250.000 335,0 52,5 20,5 200.000 315,0 48,5 19,0 150.000 290,0 44,0 17,5 125.000 275,0 41,5 16,5 100.000 255,0 39,0 15,3
80.000 240,0 36,5 14,0 60.000 220,0 33,5 12,8 40.000 195,0 29,0 11,5 20.000 160,0 23,5 9,3 10.000 130,0 18,0 7,5
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PORTE BRUTO
(TPB)
COMPRIMENTO(M)
BOCA(M)
CALADO(M)
Porta Contineres (Ps-Panamax)
88.669 299,9 42,8 19,5 70.000 280,0 41,8 13,8 65.000 274,0 41,2 13,5 60.000 268,0 39,8 13,2 55.000 261,0 38,3 12,8
Porta Contineres (PANAMAX)
60.000 290,0 32,2 13,2 55.000 278,0 32,2 12,8 50.000 267,0 32,2 12,5 45.000 255,0 32,2 12,2 40.000 237,0 32,2 11,7 35.000 222,0 32,2 11,1 30.000 210,0 30,0 10,7 25.000 195,0 28,5 10,1 20.000 174,0 26,2 9,2 15.000 152,0 23,7 8,5 10.000 130,0 21,2 7,3
RO-RO (Roll on/Roll off)
50.000 287,0 32,2 12,4 45.000 275,0 32,2 12,0 40.000 260,0 32,2 11,4 35.000 245,0 32,2 10,8 30.000 231,0 32,0 10,2 25.000 216,0 31,0 9,6 20.000 197,0 28,6 9,1 15.000 177,0 26,2 8,4 10.000 153,0 23,4 7,4
5.000 121,0 19,3 6,0
Cargueiros (Liners) 40.000 209,0 30,0 12,5 35.000 199,0 28,9 12,0 30.000 188,0 27,7 11,3 25.000 178,0 26,4 10,7 20.000 166,0 24,8 10,0 15.000 152,0 22,6 9,2 10.000 133,0 19,8 8,0
Navios Porta-veculos (Ferries) 30.000 210,0 32,2 11,7 25.000 205,0 32,2 10,9 20.000 198,0 32,2 10,0 15.000 190,0 32,2 9,0
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c) Amarrao dos Navios
A Figura 9 a seguir mostra o esquema bsico de amarrao dos navios, indicando os
principais cabos utilizados nessa funo.
Figura 9
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4) ARRANJO GERAL DOS PORTOS
Na navegao ocenica, que se processa em guas de grande profundidade, os navios so
dirigidos por intermdio de instrumentos nuticos cada dia mais sofisticados, tais como
satlites e radares, sem praticamente necessidade de maior preocupao com o aspecto das
profundidades.
A navegao nas imediaes das costas, onde as profundidades passam a ser um fator
preponderante, efetuada com o auxlio das Cartas Nuticas e dos Roteiros, geralmente
publicados pelas Marinhas de cada pas, e depende essencialmente de uma srie de auxlios
navegao de diversos tipos. Essas facilidades so assinaladas nas Cartas Nuticas de cada
porto ou regio e do aos comandantes dos navios informaes sobre faris, baixios e rochas,
constituindo-se num importante auxlio para a navegao em guas de menor profundidade.
As entradas dos portos so sempre efetuadas para determinados tipos de navios especficos
para cada porto, denominados de navios de projeto daquele porto.
Cada porto tem um diferente tipo de arranjo geral, que aparece nas Cartas Nuticas
especficas para cada porto. No arranjo geral dos portos, normalmente, se podem distinguir
trs partes principais: o canal de acesso, o anteporto e o porto, propriamente dito, com sua
bacia de evoluo e suas instalaes de acostagem.
O canal de acesso liga as profundidades existentes em alto mar s instalaes internas do
porto, permitindo a entrada dos navios nas instalaes porturias. Os canais de acesso so
caracterizados por sua profundidade, largura, inclinao dos taludes laterais e curvas, quando
existirem. .Devem ser o mais retilneos possvel e alinhados na direo dos ventos. So,
normalmente, balizados, tendo suas profundidades mantidas natural ou artificialmente, atravs
da dragagem. Normalmente so dimensionados de molde a permitir o cruzamento de dois
navios trafegando em sentidos contrrios.
O anteporto rea martima onde os navios fundeiam quando entram no porto, aguardando a
visita das autoridades policiais, aduaneiras e da sade, a fim de desembaraar o navio,
permitindo a atracao. O anteporto, tambm chamado de ancoradouro ou fundeadouro, deve
ser dimensionado de forma que os navios a fundeados possam girar em torno do ponto de
atracao.
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Finalmente, o porto onde se encontram as instalaes de acostagem para os navios em
frente s quais se apresenta a bacia de evoluo das embarcaes que atracam ao porto. Essa
ltima rea serve s manobras de atracao e desatracao dos navios.
Um dos aspectos mais importantes de um porto a clara demarcao dos canais pelos quais
os navios devem se aproximar, quando provenientes de alto mar. Na maioria dos casos,
precaues e restries de complexidade varivel devem ser observadas pelos comandantes
dos navios que demandam os portos.
Variaes das profundidades combinadas muitas vezes com a atuao de correntes so um
motivo de preocupao permanente para os comandantes dos navios que, normalmente, tm
que ter a assistncia dos prticos (pilots, em ingls) de cada porto, na investidura dos canais.
A Figura 10, a seguir, mostra em azul escuro o balizamento com bias laterais do canal de
acesso ao Terminal Martimo de Sepetiba, na Ilha Guaba, Baa de Sepetiba, RJ, pertencente
MBR ( Mineraes Brasileiras Reunidas), especializado na exportao de minrio, de ferro.
Figura 10 - Canal de acesso do Terminal de Sepetiba da MBR
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De acordo com o Sistema de Balizamento Martimo adotado pela Marinha Brasileira (Sistema
B), as bias situadas a bombordo dos canais no sentido de quem entra no porto devero ser de
cor verde e as bias a serem deixadas por boreste de quem entra no porto, de cor encarnada.
Por outro lado, como j citado, as dimenses das diferentes reas do porto variam conforme
os navios para os quais elas forem projetadas. Esses navios, que normalmente so os maiores
navios que uma determinada instalao porturia pode abrigar, so os navios de projeto para
cada porto. Os parmetros essenciais do navio destinados ao dimensionamento das instalaes
porturias so o comprimento, a boca e o calado.
Dimensionamento dos Canais de Acesso
a) Largura do Fundo
O dimensionamento da largura de fundo dos canais realizado em funo da boca (B) do
navio de projeto, nos trechos retilneos, e da boca (B) e comprimento (L) do mesmo navio,
nos trechos em curva. As frmulas utilizadas nesse dimensionamento so empricas, como
no poderiam deixar de ser, uma vez que expressam fatores altamente aleatrios como os que
regem o movimento dos navios nas reas porturias. De qualquer forma, todas elas
incorporam coeficientes de segurana compatveis com cada elemento que se quer
dimensionar, em cada caso. Os navios de maior dimenso exigem, evidentemente, uma maior
folga no dimensionamento das instalaes. O dimensionamento realizado para navios de
menor porte permite que as frmulas a serem aplicadas tenham folgas menores.
O layout timo dos canais de acesso depende das condies locais e das circunstncias onde
ele dever ser implantado, inclusive quanto aos tipos de navios que iro ser utilizados em seu
dimensionamento. Algumas recomendaes bsicas para o traado dos canais seriam:
a) Sempre que as condies locais permitirem, o traado do canal deve ser o mais retilneo possvel.
b) O traado com uma curva nica considerado melhor que o que apresenta uma seqncia de curvas menores sucessivas
Considerando-se a seo transversal do canal de acesso a seguir, as principais frmulas
utilizadas para o dimensionamento do seu fundo so, para os trechos retilneos:
V= (1,5 a 2,0) B 30m < e > (0,8 a 1,0) B
t= (1,0 a 1,25) B
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Figura 11 - Seo Transversal Terica de um Canal de Acesso Porturio
onde: V Via de passagem dos navios ou faixa de manobra
e Entrevias
t Distncia ao p dos taludes laterais do canal
De uma forma simplificada, podem ser esperados os seguintes valores para os taludes laterais
dos canais de acesso, conquanto possam aparecer variaes significativas por ocasio da
dragagem dos canais:
x Rocha Quase vertical x Argila dura 1:1 x Argila compacta 1:1,5 x Argila arenosa 1:2 x Areia grossa 1:3 x Areia fina 1:5 e at 1:10 x Lodo e Silte 1:8 a 1:60
Outras frmulas simplificadas aplicadas ao dimensionamento da largura do fundo dos canais
tambm podem ser utilizadas, de acordo com a PIANC (International Navigation
Association):
T= (6 a 7) B com cruzamento de navios
T= (3 a 4) B sem cruzamento de navios
Nos trechos em curva, ser necessrio o acrscimo de uma sobrelargura que permita a
inscrio dos navios de projeto, levando-se em conta seu comprimento, de acordo com a
frmula a seguir, referente ao comprimento do navio:
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S= L2/2R
Onde: S Sobrelargura do canal em curva
R Raio do eixo do canal
O trecho em curva teria o seguinte aspecto, em planta:
Figura 12Sobrelargura dos Canais de Acesso em Curva
b) Profundidade do canal
Na fixao das profundidades do canal, necessrio levarem-se em conta os movimentos dos
navios que se acham representados na figura a seguir.
S= L2/8R
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Figura 13 Movimentos dos Navios
A profundidade do canal calculada em funo do calado mximo (d) do navio de projeto,
considerando-se os parmetros na seo transversal do navio assinalados na Figura 14, a
seguir:
Figura 14 Profundidade dos Canais
Na prtica, a folga lquida mnima ou p-de-piloto lquido do canal ser de 1 a 2m sob a
quilha do navio de projeto, sendo tanto maior a profundidade, quanto mais duro for o tipo de
material do fundo (areia, argila ou, ocasionalmente, rocha).
Embora no existam regras rgidas para o estabelecimento da profundidade mnima de um
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canal de acesso, atualmente, aceito em quase todo o mundo que a profundidade dos canais
de acesso seja calculada da forma seguinte:
a) Nas sees menos expostas ondulao a folga lquida mnima deve ser de cerca de 10% do calado do maior navio (no mximo chegando a 15% do mesmo navio).
b) Nas sees do canal expostas a ondulaes a folga lquida mnima sob a quilha dos navios deve ser de cerca de 30%, ou mais, do calado mximo do maior navio.
Exerccio Dimensionar o canal de acesso de um porto onde se prev o cruzamento de duas
embarcaes com as seguintes dimenses: L= 282m; B= 39,6m; d= 14,8m.
Dimensionamento de Bacias de Evoluo e Anteporto
O dimensionamento das bacias de evoluo e do anteporto se faz em funo do comprimento
do navio de projeto, utilizando-se dimetros maiores para os navios de maior porte.
Normalmente, usa-se a frmula abaixo nesse dimensionamento:
Onde:
R Raio da Bacia de Evoluo
L Comprimento do navio de projeto
Para fins de clculo das profundidades, as bacias podem ser consideradas como parte dos
canais de acesso, que tambm seriam determinadas em funo do calado dos navios de projeto
de cada porto.
R= (2,75 a 5,0) L
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5) OBRAS EXTERNAS OU DE ABRIGO
As obras externas so as estruturas mais importantes e mais utilizadas para dar abrigo s
instalaes porturias sujeitas aos efeitos das ondas nas reas expostas sua ao. Elas tm
como propsito principal a dissipao da energia das ondas que atuam sobre elas.
Essas obras constam de dois tipos bsicos:
x Molhes de abrigo x Quebra-mares
Os molhes de abrigo so obras que tm uma de suas extremidades ligadas em terra. Os
quebra-mares so obras sem nenhum vnculo com o litoral, ficando soltas em suas
extremidades.
As obras de abrigo so construdas em pleno mar, diante das instalaes porturias que iro
proteger, sendo sua localizao influenciada, essencialmente, pelos seguintes fatores:
9 Direo de propagao da onda mxima 9 Configurao do litoral 9 Dimenso da rea a abrigar
(Fonte: Planning and Design of Ports and Marine Terminals, H. Agerschou et al.)
Figura 15
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(Fonte: Anlisis de Diques de Abrigo em Talud,PIANC)
Figura 16 - Molhe Oeste do Porto de Bruges, Blgica
A Figura 16 anterior mostra o cabeo do molhe oeste construdo para a expanso do Porto de
Bruges, na Blgica.
Na definio da obra a ser implantada usual a utilizao de modelos reduzidos, matemticos
ou fsicos, onde, primordialmente, se busca otimizar em planta o comprimento e a direo da
obra a ser implantada.
Deve-se assinalar que um modelo sempre uma representao ou interpretao simplificada
da realidade, ou a interpretao de um fragmento de um sistema, segundo uma srie de
conceitos e simplificaes introduzidas. O modelo apresenta, portanto, apenas a viso ou o
cenrio de um fragmento do todo. (Ver classificao dos modelos no Captulo 8).
Os modelos fsicos so ferramentas usadas em diversos ramos da engenharia para se projetar
o chamado prottipo a ser construdo, como um porto, um canal de acesso, uma obra de
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abrigo ou o transporte litorneo de sedimentos nas reas martimas. Normalmente, a
modelagem fsica utilizada para complementar os clculos dos modelos matemticos, de
mais fcil uso, e apenas em projetos de maior complexidade.
A Figura 17 seguinte mostra um modelo fsico de agitao empregado no estudo de uma obra
de abrigo.
(Fonte: LNEC Lisboa) Figura 17 - Modelo de agitao para molhe de abrigo
A utilizao de modelos para fins de um projeto objetiva, basicamente, a anlise dos seguintes
aspectos:
x O estudo das obras a serem implantadas, para se determinar o layout mais propcio para cada instalao.
x A investigao da estabilidade da seo transversal dos molhes de abrigo e das suas camadas construtivas.
x A investigao do transporte litorneo em funo da implantao da obra de abrigo. Os modelos hidrulicos so baseados no fato de que um grande nmero de variveis
existentes nos fenmenos pode ser reduzido para apenas duas, quando a relao entre os
principais tipos de foras atuantes mantida igual no modelo e na natureza (ou prottipo), de
forma que o padro do escoamento nos modelos seja geometricamente semelhante ao do
prottipo. Evidentemente, o grau de preciso de um modelo fsico deve ser governado pelo
objetivo do estudo, de forma que o projetista do modelo abandone as foras que podem ser
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desprezveis no prottipo.
Isso se verifica, particularmente, nos modelos de agitao provocada por ondas, uma vez que,
nesse caso, a maioria dos processos governada pelas foras de gravidade e de inrcia, com
atuao insignificante das foras de viscosidade, que so de importncia aprecivel nos
modelos de transporte litorneo.
Nos modelos de agitao, as foras determinantes do modelo so atendidas com preciso
quando o Nmero de Froude do modelo e o do prottipo so iguais, isto , quando a relao
entre as foras da gravidade e de inrcia tambm so iguais.
O Nmero de Froude representado pela seguinte expresso:
gD
VF
onde:
x V representa a velocidade x g a acelerao da gravidade x D a dimenso linear (comprimento)
Os modelos de agitao, de fundo fixo, representam de forma bastante precisa a maioria dos
efeitos das ondas em ambientes porturios.
J nos modelos de transporte litorneo, de fundo mvel, as foras de viscosidade apresentam
grande importncia e os modelos so regidos pelo Nmero de Reynolds, cujo significado
fsico o quociente das foras de inrcia (V) pelas foras de viscosidade (). Ele expresso da forma a seguir:
PUVD
R
onde:
x - massa especfica do fluido x V - velocidade mdia do escoamento x D - longitude de escoamento x - viscosidade dinmica do fluido
Os Nmeros de Froude e de Reynolds so de grande importncia na engenharia costeira, uma
vez que a semelhana de um desses nmeros, combinada com a semelhana geomtrica,
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assegura as condies de semelhana hidrodinmica na grande maioria dos modelos costeiros
(S.A. Hughes, 1993).
Modelos Matemticos
A aplicao relativamente recente dos modelos matemticos representou um passo de grande
importncia para o desenvolvimento da engenharia hidrulica. Os modelos matemticos, em
princpio, traduzem a formulao matemtica de processos fsicos mais ou menos complexos,
o que se tornou vivel graas utilizao de computadores digitais de grande capacidade de
resoluo, que vieram permitir a formulao de modelos numricos discretos com aplicaes
prticas com elevada capacidade de detalhamento. Assim, a modelagem matemtica na
engenharia hidrulica vem-se tornando cada vez mais aceita como passvel de representar, por
intermdio de solues numricas computadorizadas, os processos hidrulicos com razovel
grau de preciso.
Existem vrias vantagens dos modelos matemticos sobre os modelos fsicos.
A primeira delas, e a mais relevante de todas, que a aplicao dos modelos matemticos
representou um passo de grande importncia para o desenvolvimento da engenharia
hidrulica. Os modelos matemticos traduzem a formulao matemtica de processos fsicos
mais ou menos complexos, o que se tornou vivel graas utilizao de computadores digitais
de grande capacidade de resoluo, que vieram permitir a formulao de modelos numricos
discretos com aplicaes prticas com elevada capacidade de detalhamento
Enquanto num modelo fsico essa simulao altamente complexa e s poderia ser realizada
a um custo muito alto, ela tornou-se bastante simplificada num modelo matemtico (T.
Sorensen, 1983).
evidente que as simplificaes introduzidas pelas equaes matemticas na representao
dos processos naturais podem introduzir erros significativos nos resultados dos modelos,
causando efeitos de escala quando, por exemplo, a malha utilizada no modelo for muito
espaada, ocultando detalhes importantes da regio a ser representada.
Finalmente, os modelos matemticos tm a vantagem de poderem ser estocados e
reutilizados a um custo insignificante, enquanto que, para os modelos fsicos, o custo da
manuteno de sua disponibildade num laboratrio de hidrulica , na maioria dos casos,
proibitivo. (T. Sorensen, 1983).
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Projeto das obras de abrigo
As locaes e os alinhamentos das obras de abrigo devem levar em conta os seguintes fatores:
x Dimenso da rea porturia a ser abrigada x Grau de proteo contra a agitao necessrio para os beros de atracao x Necessidade de espao de manobra para os navios abrigados x Influncia das obras sobre as correntes x Influncia das obras sobre o transporte de sedimentos
fundamental que no projeto das obras de abrigo sejam estimados corretamente os
parmetros que iro servir a esse projeto.
O principal elemento a ser estimado a onda significativa de projeto (Hs) que servir ao
clculo do peso das pedras da armadura principal, que a camada mais externa da obra, e
dever ser medida previamente na natureza.
Os aspectos que, normalmente, do origem s avarias observadas em obras de abrigo, so:
x O sub-dimensionamento da onda de projeto (Hs). x A utilizao das pedras da armadura principal da obra com peso W inferior ao
dimensionado no projeto.
x A colocao inadequada das rochas na armadura principal do molhe, sem que tenha sido garantida a proteo integral do ncleo e da armadura secundria da
obra.
Classificao das Obras de Abrigo
As obras de abrigo podem ser classificadas segundo diferentes critrios:
(a) Quanto ao perfil
- De paramento vertical
- De paramento inclinado ou de talude
- Mistas(b) Quanto ao tipo construtivo
- De concreto
- De enrocamento NaturalArtificial Mistas
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(c) Quanto forma de atuar sobre a onda
- Refletivas
- Quebra-ondas
- Mistas
As obras de paramento vertical so, concomitantemente, de concreto e refletivas; as de
paramento inclinado so de enrocamento e do tipo quebra-ondas.
As obras mistas tm, normalmente, uma parte inferior de enrocamento (com paramento
inclinado, portanto) tendo a parte superior construda em concreto (com paramento vertical).
A seguir, a Figura 18 mostra as sees transversais de obras de abrigo mais usuais com
diferentes tipos de paramentos.
Figura 18
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A Figura 19, a seguir, mostra duas sees transversais tpicas sugeridas para obras de
paramento inclinado.
Figura 19
As obras de enrocamento so projetadas para resistir ao das ondas atravs de sua
armadura principal, onde cada bloco colocado deve ter, obrigatoriamente, peso diretamente
proporcional ao cubo da altura da onda de projeto (Hs). O peso desses blocos (W) calculado
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pela Frmula da Hudson e a forma de colocao dos blocos na obra tem influncia capital na
resistncia ao das ondas.
As figuras seguintes, 20, 21 e 22, mostram a colocao de pedras nas armaduras de obras de
abrigo, com o auxlio de caambas de mandbulas (grabs).
(Fonte: TGS The Grab Specialist)
(Fonte: TGS The Grab Specialist)
Figuras 20, 21 e 22 Colocao de enrocamento natural em obras de abrigo
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As obras de enrocamento podem ser construdas a partir da terra, ou por mar (com custos mais
caros, normalmente).
No caso de impossibilidade de utilizao de blocos naturais na construo das obras, so
usados blocos artificiais de concreto que podem ter formato geomtrico (cubos, em geral) ou
de formatos especiais desenvolvidos em laboratrios de hidrulica. Existem mais de 90 tipos
desses blocos, sendo os mais usuais o tetrapode (desenvolvido no Laboratrio de Neyrpic, na
Frana) e o dolos (desenvolvido na frica do Sul). As pginas a seguir mostram vrios tipos
de blocos artificiais, de formatos diversos.
Critrios de escolha do tipo de obra
As obras de abrigo so escolhidas, normalmente, aps anlise dos seguintes critrios:
(a) Tcnicos
Sob esse ponto de vista, so examinados os seguintes aspectos:
x Em locais sujeitos a recalques diferenciais as obras devem ser, necessariamente, de enrocamento.
Para a obra ser refletiva, ser necessrio que esteja situada em locais onde p>2H,
Sendo: p Profundidade local; 2H Altura da onda de projeto
(b) Econmicos
Onde so levados em conta os seguintes aspectos:
x As obras refletivas, em princpio, podero ser mais econmicas, em virtude de terem um perfil transversal menor.
x As avarias em obras de abrigo s podem ser reparadas em obras do tipo quebra-mar; avarias em obras refletivas significam, normalmente, perda total da obra
(c) Construtivos
Devero ser avaliadas:
x Distncia das pedreiras, no caso das obras de enrocamento x Condies de agitao durante a construo
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PRINCIPAIS BLOCOS DE CONCRETO ARTIFICIAIS Detalhes
Vista em Planta, Inferior e Lateral
(Fonte: Shore Protection Manual)
Figura 23
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Figura 24
BLOCOS DE CONCRETO ARTIFICIAIS
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6) OBRAS INTERNAS OU DE ACOSTAGEM
As obras internas so utilizadas para acostagem dos navios nos portos. Algumas dessas obras
servem, tambm, para a amarrao dos navios, sendo complementares s obras de acostagem,
propriamente ditas. As obras de acostagem mais usuais so:
x Cais (quays ou wharves, em ingls) x Molhes de atracao x Trapichesx Pontes de atracao
Podemos ainda acrescentar um tipo de estrutura complementar s obras de acostagem,
freqentemente encontrada nos portos que, mesmo no servindo precipuamente acostagem,
utilizada na amarrao dos navios:
x Duques dAlba (dolphins, em ingls) Finalmente, tambm podendo ser usada na amarrao dos navios, temos as bias de
amarrao, cujo exemplo mais notvel a monobia, utilizada nos terminais petroleiros para
o transbordo de granis lquidos.
Definio das Obras
Os cais so estruturas contnuas, contguas ao litoral e a ele paralelas. So freqentemente
encontrados formando uma seqncia de beros de amarrao, podendo ou no ser utilizados
para o mesmo tipo de carga.
Os molhes de atracao (piers, em ingls) so estruturas perpendiculares ao litoral, servindo
para a atracao em suas duas faces paralelas.
Os trapiches so estruturas paralelas ao litoral sem que, no entanto, sejam a ele contguas.
So, normalmente, ligadas ao litoral por passarelas que permitem o acesso obra de
acostagem.
As pontes de atracao so estruturas de menor porte, destinadas acostagem de
embarcaes auxiliares navegao, como rebocadores e lanchas. So usualmente
encontradas em planta com formato em I, T ou L.
Os duques dalba so obras isoladas que servem amarrao dos cabos dos navios, sendo
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usualmente construdos no mesmo alinhamento (ou um pouco mais recuados em relao a ele)
dos macios centrais de amarrao dos navios. Neste caso, podem ser considerados como
obras complementares dos beros de atracao.
Finalmente, as bias de amarrao so utilizadas para a amarrao dos navios nos portos,
sempre que o transbordo da carga no exige uma atracao contnua, ou em local abrigado.
Tm tido aplicao crescente no transbordo de granis lquidos, onde so utilizadas as
monobias (ou SBM Single Buoy Moorings), que so construdas com a finalidade
especfica de atender ao bombeamento de lquidos atravs delas.
As figuras a seguir apresentam em planta cada uma das principais obras de acostagem acima
descritas.
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Cais
FIGURA 25-1 - CAIS
Molhes
FIGURA 25-2 MOLHES DE ATRACAO
FIGURA 25-3 - TRAPICHE
Litoral
FIGURA 25-4 - PONTES
Drsena
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7) PLANEJAMENTO FSICO DOS PORTOS
Teoricamente, o planejamento fsico de um novo porto deveria ser precedido da coleta de
todas as informaes pr-existentes referentes s condies naturais necessrias escolha do
melhor local para a implantao, assim como para a definio adequada do alinhamento dos
canais de acesso, dos ancoradouros, das bacias de evoluo e das estruturas de acostamento,
de forma a permitir que se possam levantar estimativas de custo preliminares para nortear o
futuro projeto.
Na realidade, entretanto, raramente a escolha do local de um porto realizada por razes
exclusivamente tcnicas. Normalmente, os locais de implantao dos portos so determinados
previamente por motivos que obedecem a uma srie de critrios regionais ou at mesmo
polticos, antes de se proceder ao exame das condies naturais existentes.
De qualquer forma, na escolha do local de implantao devem-se examinar detidamente
alguns parmetros fundamentais para o futuro custo da obra. As condies de abrigo, de que
forma a obra ir interferir no transporte litorneo nas imediaes e o depsito de sedimentos
que iro influenciar o custo da dragagem so alguns dos pr-requisitos que devero ser
cuidadosamente pesquisados.
Partindo-se do pressuposto de que o local onde se pretende implantar um novo porto seja
numa regio em que se vo escolher as melhores condies fsicas possveis, ou mesmo no
caso em que o local de implantao j tenha sido determinado previamente, ser necessrio se
proceder a uma srie de levantamentos que caracterizaro a regio onde o novo projeto ser
implantado.
Em muitos casos, os resultados preliminares dos elementos coletados podem alterar
totalmente os locais de implantao inicialmente previstos, em funo de parmetros fsicos
que eram desconhecidos por ocasio da escolha preliminar do local de implantao de um
projeto.
Ao se iniciar o processo da escolha do local de implantao de um porto a partir do marco
zero, devero ser pesquisados todos os elementos existentes nas imediaes da localidade em
estudo, bem como ser realizadas novas coletas de informaes sobre os principais fenmenos
que devem ser observados. Esses fenmenos podem ser listados da forma seguinte: (H. F.
Cornick, 1969)
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x Direo e intensidade dos ventos e freqncia das tempestades x Altura e fora das ondas x Amplitude das mars x Direo e velocidade das correntes x Evidncias de assoreamento, transporte litorneo de sedimentos e eroso costeira x Extenso da exposta (ou fetch) (direo mxima de exposio aos ventos)
Os principais elementos a serem analisados nesta fase podem ser capitulados da seguinte
maneira:
x Condies climticas (ventos, temperatura, precipitaes,etc.) x Condies fisiogrficas ou oceanogrficas (Ondas, mars, correntes) x Transporte Litorneo nas regies em estudo x Topografia e hidrografia da rea martima (profundidades existentes) x Condies geotcnicas da rea em estudo
Condies Climticas
Conquanto os estudos da rea a ser estudada prevejam a coleta de novas informaes,
normalmente se encontram dados relativos s condies climticas em instalaes j
existentes nas imediaes da rea em estudo. Tal o caso de aeroportos vizinhos, ou outras
instalaes semelhantes onde j se procede sistematicamente coleta de dados climticos.
De todas as condies climticas, os ventos so as mais importantes no que se refere ao
planejamento fsico de um porto, no apenas em funo de seu efeito direto sobre as
estruturas, equipamentos e navios, mas tambm por seu efeito indireto na gerao de ondas,
tempestades e correntes.
No caso em que ventos de grande intensidade atuam na mesma ocasio das mars de sizgia
(mximas), seus efeitos podem ser substancialmente amplificados, dando origem s chamadas
mars de tempestade ou ressacas (storm surges, em ingls).
O clima de ventos, caracterizado pelas velocidades e direes, varia enormemente de uma
regio para outra e efeitos micro-climticos, oriundos da existncia de elevaes, por
exemplo, podem ser capitais em sua determinao.
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Normalmente, os ventos de uma determinada regio so apresentados em grficos
denominados Rosa dos Ventos, onde esto representados os principais quadrantes
topogrficos (N, S, E, W), e suas subdirees. Os principais ventos a serem representados
nesses grficos so os ventos mais freqentes, ou ventos reinantes, e os ventos de maior
intensidade, ou ventos dominantes. Deve-se assinalar que, em muitos casos, essas direes so
distintas.
A operao de certos equipamentos porturios, tais como os prticos de contineres,
bastante sensvel ao dos ventos, que podem causar reduo das suas taxas de operao.
As estatsticas de ventos so teis para a avaliao do clima de ventos de determinadas
regies e, normalmente, possvel encontrar dados de ventos confiveis baseados em
estatsticas de aeroportos prximos, onde so coletados com regularidade.
Entre vrias formas de se apresentar as Rosas dos Ventos, a Figura 26, a seguir, mostra a Rosa
dos Ventos anual do Aeroporto Internacional Louis Armstrong de Nova Orleans, nos Estados
Unidos.
Figura 26 Rosa dos Ventos do Aeroporto Internacional de Nova Orleans, EUA
A fora dos ventos sobre os mares internacionalmente classificada de acordo com uma
escala de 13 gradaes conhecida como Escala de Beaufort, nome do almirante da Marinha
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Real Inglesa que a criou. Transcreve-se, a seguir, a Escala de Beaufort, com as velocidades
dos ventos dadas em km/h e em m/seg., com os respectivos aspectos do mar correspondentes
a cada grau.
Escala de Beaufort
Grau Designao km/h m/s Aspecto do mar
0 Calmaria 33 Mar todo de espuma; visibilidade nula
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Condies Fisiogrficas ou Oceanogrficas
As ondas, as mars e as correntes so os elementos ambientais mais importantes nos projetos
porturios. As interaes entre ondas e correntes sobre o material dos fundos podem provocar
intenso transporte de sedimentos com efeitos ambientais altamente complexos, dando origem
a problemas naturais de complexa soluo, quando se implanta um projeto sem que todas
essas variveis tenham sido antecipadamente equacionadas.
Tambm o efeito das ondas nas bacias porturias, assim como a forma como elas atuam sobre
as estruturas dos molhes e cais, representa alguns dos maiores desafios para os projetistas de
qualquer campo da engenharia.
Mesmo levando-se em conta que o equacionamento desses elementos j esteja bastante
avanado, alguns acidentes recentes ocorridos com estruturas submetidas a condies
extremas de ondas so demonstraes de que sempre haver possibilidades de aprimoramento
nos estudos dos fenmenos naturais.
Conquanto existam Atlas de Ondas internacionais publicados pelas Marinhas de vrios pases,
como as Ocean Wave Statistics e as Global Wave Statistics, dispondo de registros de ondas
para todos os oceanos, a implantao e o funcionamento de um porto em uma determinada
rea requerem a coleta de informaes locais a fim de se poder desenvolver adequadamente
seu projeto.
A Figura 27, a seguir, mostra o clima de ondas no litoral brasileiro, atravs de suas alturas
significativas (Hs), medido pela NOAA (National Oceanic and Atmospheric
Administration/USA), entidade oficial norte-americana, no dia 05/06/2006, quando ocorreu
um forte ciclone extra-tropical gerado por ventos ao largo da costa sudeste brasileira, com
graves implicaes sobre as obras de abrigo situadas nas imediaes de Vitria, ES.
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(Fonte: NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration, USA) Figura 27 - Altura Significativa de ondas (Hs) no litoral brasileiro em 05/06/2006
Os aparelhos registradores de ondas mais usuais so os ondgrafos, que podem ser de
diversos tipos e que fornecem registros contnuos nos locais onde se pretende levantar as
condies naturais e projetar as obras de abrigo das bacias porturias. Os ondgrafos mais
usuais so os de presso (que so colocados no fundo) e os flutuantes, que operam em bias
especiais, dispondo de acelermetros que registram as alturas de onda. Mesmo aps a
implantao do porto, o registro das ondas locais continua sendo de grande importncia para
se determinar se o clculo das estruturas de abrigo foi correto e qual o intervalo de recorrncia
dos fenmenos extremos que vo se abater sobre as obras.
As mars so geradas pelo efeito da atrao dos astros atuando sobre a superfcie do mar e,
embora talvez sejam o fenmeno mais documentado na maioria dos portos, tambm podem
apresentar peculiaridades importantes em alguns locais de instalaes porturias. Tal o caso
de regies onde sua variao muito grande, o que pode provocar correntes de mar
significativas sobre as estruturas porturias que, em casos extremos, podem necessitar de
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proteo contra sua interferncia.
Assim, seu registro tambm fundamental, sendo realizado atravs de aparelhos
relativamente simples, denominados margrafos, que fornecem continuamente a variao do
nvel do mar nos locais onde so instalados.
As correntes tm sua velocidade medida atravs de molinetes registradores e so,
normalmente, registradas em ns (equivalente a 1 mi nut/hora = 1.852 km/hora).
Transporte Litorneo
Nas regies costeiras sedimentares e nos esturios o transporte de sedimentos provocado por
correntes e ondas pode ser um dos maiores problemas que se apresenta ao planejamento
porturio. O assoreamento e a eroso de alguns trechos apresentam grande complexidade para
seu perfeito equacionamento e so de difcil previso em termos quantitativos. O
planejamento porturio em regies onde o transporte litorneo intenso requer estudos
minuciosos e integrados, envolvendo grande nmero de variveis. Muitos projetos realizados
nessas regies, sem que tivessem tido um tratamento prvio adequado desse aspecto,
demandaram correes posteriores extremamente complexas e de elevados custos de
execuo.
A forma mais simples do transporte de sedimentos ocasionada somente pelas correntes, com
baixa influncia das ondas.
O efeito mais aprecivel do transporte de sedimentos , no entanto, o transporte litorneo
ocorrido nas zonas de arrebentao das ondas. As ondas exercem forte papel no transporte
litorneo, em virtude das altas concentraes de sedimentos levantados pela arrebentao,
quando combinadas com a ao das correntes litorneas. O movimento de ida e vinda das
ondas, combinado com a ao das correntes litorneas, pode gerar um transporte lquido
significativo de sedimentos em determinada direo, resultando em alteraes substanciais no
perfil da costa. Dependendo da forma de ataque das ondas, que variam conforme a poca do
ano, as praias podem, entretanto, retornar ao seu perfil de equilbrio, sem que seja necessria
nenhuma ao externa.
Um exemplo clssico de problemas de transporte litorneo localiza-se no Porto de Mucuripe,
Cear, onde a construo do molhe de abrigo do porto gerou um forte desequilbrio no
transporte de sedimentos da regio, com graves conseqncias para as praias da cidade de
Fortaleza, que deixaram de ser abastecidas por areia, aps a construo do molhe,
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apresentando forte eroso, desde ento.
Outro aspecto a ser examinado com ateno o da escolha dos canais de acesso porturios
que podem ter taxas de assoreamento muito elevadas, dependendo de sua localizao, por
conta do transporte de sedimentos, encarecendo em demasia os custos de dragagem de
manuteno (vide o caso do Porto de Belm, PA).
Topografia e Hidrografia
Todos os portos requerem grandes extenses de reas terrestres para a movimentao e
depsito de suas cargas, imediatamente adjacentes a guas de profundidade adequada para a
acostagem e movimentao dos navios que