522 - Aula 4 - Tecnologia do Modo Hidroviário - tr

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CV-522 - Técnica dos Transportes 1
TECNOLOGIA DO MODO HIDROVIÁRIOTECNOLOGIA DO MODO HIDROVIÁRIO
1. Introdução1. Introdução
● ConjuntoConjunto veículo-viaveículo-via éé formadoformado pelas embarcaçõesembarcações e pelas vias navegáveisvias navegáveis,
incluindoincluindo os oceanosoceanos, maresmares, riosrios, lagoslagos e os canaiscanais artificiaisartificiais. 
● Via navegáveisVia navegáveis formadasformadas por trechostrechos de riosrios canalizadoscanalizados e canaiscanais artificiaisartificiais
sãosão denominadasdenominadas hidroviashidrovias. 
● 2 categorias2 categorias: o transportetransporte marítimomarítimo e o transporte fluvialtransporte fluvial, também conhecidoconhecido
como navegaçãonavegação fluvialfluvial ou interiorinterior. 
● Um importanteimportante elementoelemento desta modalidademodalidade sãosão os portosportos, que sãosão
comumentecomumente os terminaisterminais de origemorigem ou de destinodestino das viagensviagens. 
2. As Embarcações2. As Embarcações
● EmbarcaçãoEmbarcação éé um artefatoartefato, com uma formaforma especialespecial, capazcapaz de flutuarflutuar e se
deslocardeslocar sobre a águaágua, 
● valendo-sevalendo-se do princípioprincípio dede ArquimedesArquimedes, 
◦ que igualaiguala o deslocamentodeslocamento ao pesopeso do corpocorpo na águaágua, servindoservindo para
transportartransportar pessoaspessoas ou objetosobjetos. 
● 2 tipos2 tipos: : embarcaçõesembarcações unitáriasunitárias e embarcaçõesembarcações compostascompostas.
● As embarcaçõesembarcações unitáriasunitárias incluem naviosnavios e outros barcosbarcos autônomosautônomos, 
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◦ tais como barcosbarcos pesqueirospesqueiros, pequenospequenos barcosbarcos fluviaisfluviais, etc. 
● As embarcaçõesembarcações compostascompostas podempodem serser de 2 tipos2 tipos:
◦ Comboios fluviaisComboios fluviais de barcosbarcos comcom dirigibilidadedirigibilidade, mas semsem capacidadecapacidade de
locomoçãolocomoção própriaprópria que sãosão tracionadastracionadas por um rebocadorrebocador, 
▪ chamadoschamados comboioscomboios dede puxapuxa; ou
◦ ComboiosComboios fluviaisfluviais de chataschatas semsem dirigibilidadedirigibilidade e locomoçãolocomoção própriaspróprias,
que sãosão unidasunidas rigidamenterigidamente através de caboscabos dede amarraçãoamarração e
impulsionadosimpulsionados por umum ou maismais empurradoresempurradores, 
▪ chamadoschamados comboioscomboios dede empurraempurra.
2.1. Embarcações Unitárias – Os Navios2.1. Embarcações Unitárias – Os Navios
● ChamamosChamamos de nnavioavio a embarcaçãoembarcação unitáriaunitária de grandegrande porteporte. 
● ClassificadosClassificados de váriasvárias formasformas: 
◦ quanto à sua destinaçãodestinação (de guerraguerra, mercantesmercantes, de lazerlazer e de serviçosserviços 
especiaisespeciais); 
◦ tipo do materialtipo do material de construçãoconstrução do cascocasco (madeiramadeira, de açoaço, de alumínioalumínio, 
compósitoscompósitos, etc.) e 
◦ sistemasistema dede propulsãopropulsão (a velavela, a propulsãopropulsão mecânicamecânica). 
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● Para as finalidadesfinalidades deste cursocurso vamosvamos nos aterater somentesomente aos naviosnavios 
mercantesmercantes. 
◦ NaviosNavios dede transportetransporte:
▪ Navios de carga geralNavios de carga geral;
▪ Navios frigoríficosNavios frigoríficos;
▪ Navios graneleirosNavios graneleiros;
▪ Navios mineraleirosNavios mineraleiros [caso particular do navio graneleiro];
▪ Navios de passageirosNavios de passageiros;
▪ Navios porta-Navios porta-containerscontainers;
▪ Navios Navios rroll on roll offoll on roll off;
▪ Navios tanqueNavios tanque (caso particular do navio graneleiro).
▪ Navios de pescaNavios de pesca;
▪ Navios auxiliaresNavios auxiliares: 
• batelões, 
• lanchas de pilotos, 
• navios draga, 
• navios faróis, 
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• navios quebra-gelos, 
• rebocadores, entre outros.
2.1.1. Navios de Transporte2.1.1. Navios de Transporte
2.1.1.1. Navio de Carga Geral2.1.1.1. Navio de Carga Geral
● ÉÉ um navionavio com capacidadecapacidade de transportartransportar cargacarga de diversasdiversas naturezasnaturezas.
2.1.1.2. Navio frigorífico2.1.1.2. Navio frigorífico
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2.1.1.3 Navio Graneleiro2.1.1.3 Navio Graneleiro
● TodaToda e qualquerqualquer embarcaçãoembarcação concebidaconcebida para o transportetransporte de mercadoriamercadoria a
granelgranel em porõesporões própriospróprios. 
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2.1.1.4. Navio Mineraleiro2.1.1.4. Navio Mineraleiro
● AlémAlém dos simplessimples graneleirosgraneleiros referidosreferidos atrás, existemexistem navios mineraleirosmineraleiros
(Ore shipsOre ships), 
◦ especializadosespecializados no transportetransporte de mercadoriamercadoria pesadapesada a granelgranel e 
● os naviosnavios mistosmistos, ou OBO ShipsOBO Ships (sigla do inglês Oil Bulk OreOil Bulk Ore), 
◦ preparadospreparados para transportartransportar tanto hidrocarbonetoshidrocarbonetos como cargacarga secaseca a
granelgranel ou minériosminérios.
2.1.1.4 Navio de passageiros2.1.1.4 Navio de passageiros
4.1.1.5. Navios porta-4.1.1.5. Navios porta-containerscontainers
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● SãoSão caracterizadoscaracterizados por poderempoderem transportartransportar cargacarga unitizadaunitizada, na formaforma de
containerscontainers, tendotendo célulascélulas guiasguias nos seus porõesporões e 
◦ sistemassistemas de ancoragemancoragem própriospróprios para acomodaracomodar cargacarga acimaacima destesdestes. 
● Nestes naviosnavios podemospodemos fazerfazer mençãomenção à sua capacidadecapacidade de cargacarga de 22
maneirasmaneiras: 
◦ através do seu porteporte máximomáximo e 
◦ através da capacidadecapacidade máximamáxima de TEUTEU (TEUTEU significa Twenty-footTwenty-foot
equivalent unitequivalent unit – unidade equivalente de 20 pés – unidade equivalente de 20 pés, um dos comprimentoscomprimentos
padrõespadrões dos containerscontainers). 
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4.1.1.6. Navio 4.1.1.6. Navio roll in - roll offroll in - roll off
● ÉÉ um navionavio preparadopreparado para o transportetransporte de automóveisautomóveis.
● PossuiPossui convesesconveses amplosamplos para acomodaracomodar diversosdiversos veículosveículos e
● RampasRampas dede acessoacesso que permitempermitem aos veículosveículos entrarementrarem e saíremsaírem por contaconta
própriaprópria 
◦ (daí o seu nomenome roll in-roll offroll in-roll off).
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4.1.1.7. Navio Tanque4.1.1.7. Navio Tanque
● ÉÉ um navionavio graneleirograneleiro construídoconstruído para o transportetransporte de líquidoslíquidos, sejamsejam eles
petróleopetróleo e derivadosderivados, gásgás liquefeitoliquefeito ou águaágua.
● Quando sãosão destinadosdestinados ao transportetransporte de petróleopetróleo 
◦ são chamadoschamados de petroleirospetroleiros.
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2.1.2. Classificações Especiais2.1.2. Classificações Especiais
2.1.2.1. Panamax2.1.2.1. Panamax 
● A formaforma PanMaxPanMax tambémtambém éé empregadaempregada.
● ÉÉ um termotermo que designadesigna os naviosnavios que, devidodevido às suas dimensõesdimensões, 
alcançaramalcançaram o tamanhotamanho limitelimite para passarpassar nas eclusaseclusas do CanalCanal dodo PanamáPanamá.
◦ ComprimentoComprimento de 1000 pés (305 m)1000 pés (305 m), uma larguralargura de 110 pés (33,5 m)110 pés (33,5 m) e 
uma profundidadeprofundidade de 85 pés (26 m)85 pés (26 m).
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• Novas eclusas foram inauguradasinauguradas em 20162016 no Canal do PanamáCanal do Panamá. 
• A Post-PanamaxPost-Panamax constituiconstitui →→ navios de dimensões superioresdimensões superiores à da classe 
panamax.
• Também éé referidareferida como postpanamaxpostpanamax ou overpanamaxoverpanamax.
• Os navios post-panamaxpost-panamax têm como dimensão limitedimensão limite uma LarguraLargura de 42,80 m42,80 m.
2.1.2.2. Suezmax2.1.2.2. Suezmax
● ÉÉ um termotermo que designadesigna os maioresmaiores naviosnavios capazescapazes de transportranspor o CanalCanal dede
SuezSuez. 
◦ Como o canalcanal nãonão tem eclusaseclusas, a únicaúnica limitaçãolimitação éé o caladocalado. 
● A profundidadeprofundidade atualatual do canalcanal permitepermite naviosnavios com caladocalado de 16 m (53 pés)16 m (53 pés),
◦ o que impedeimpede que a maioriamaioria dos grandesgrandes petroleirospetroleiros atualmenteatualmente em 
operaçãooperação estejaesteja impossibilitadaimpossibilitada de transitartransitar pelo canalcanal.
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2.2. Embarcações Compostas – Os Comboios2.2. Embarcações Compostas – Os Comboios
● Os comboioscomboios sãosão formadosformados por umauma ou maismais chataschatas tracionadastracionadas ou
empurradosempurrados por rebocadoresrebocadores, 
◦ de onde vemvem a denominaçãodenominação de comboioscomboios dede puxapuxa (tracionadastracionadas) ou
comboioscomboios dede empurraempurra. 
● SãoSão embarcaçõesembarcações típicastípicas de navegaçãonavegação fluvialfluvial, 
◦ Já que as característicascaracterísticas geométricasgeométricas das chataschatas as impedemimpedem de
navegaçãonavegação em altoalto marmar. 
2.2.1 As Chatas2.2.1 As Chatas
● Uma chatachata éé uma embarcaçãoembarcação de fundofundo planoplano, construídaconstruída para o transportetransporte 
de cargascargas pesadaspesadas em riosrios e canaiscanais. 
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● Em sua maiormaior parteparte nãonão possuempossuem propulsãopropulsão própriaprópria, fazendofazendo parteparte de um 
comboiocomboio. 
● ExistemExistem vários tipostipos de chataschatas, em funçãofunção do tipotipo dede cargacarga a serser 
transportadatransportada (granéis sólidosgranéis sólidos ou líquidoslíquidos). 
● Uma chatachata típicatípica temtem 60 m (195 pés)60 m (195 pés) de comprimentocomprimento por 10 m (35 pés)10 m (35 pés) de
larguralargura e podepode transportartransportar até 1.500 toneladas1.500 toneladas de cargacarga.
2.2.2. Os Rebocadores2.2.2. Os Rebocadores
● Os rebocadoresrebocadores sãosão embarcaçõesembarcações utilizadasutilizadas para manobrarmanobrar, empurrandoempurrando ou 
tracionandotracionando, outras embarcaçõesembarcações em portosportos, riosrios e canaiscanais.
● Os rebocadoresrebocadores utilizadosutilizados para empurrarempurrar chataschatas sãosão caracterizadoscaracterizados pela 
proaproa quadradaquadrada com joelhosjoelhos dede açoaço, própriaprópria para o empurroempurro.
● PossuemPossuem motoresmotores muito potentespotentes (com potênciaspotências variandovariando de 750750 a 3.0003.000 
HPHP) e chegamchegam a empurrarempurrar comboioscomboios formadosformados por até 5050 chataschatas. 
● SãoSão embarcaçõesembarcações com grandegrande capacidadecapacidade de manobramanobra devidodevido aos seus 
ssistemasistemas dede propulsãopropulsão. 
● Ao invésinvés do hélicehélice comumcomum, usamusam sistemassistemas dede propulsãopropulsão do tipotipo azimutalazimutal ou 
temtem o conjuntoconjunto hélice-lemehélice-leme melhoradomelhorado com a instalaçãoinstalação de tubostubos kortkort. 
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2.2.3. Análise Comparativa entre Modalidades2.2.3. Análise Comparativa entre Modalidades
2.2.3.1. Capacidade de Carga2.2.3.1. Capacidade de Carga
1 Chata1 Chata 1 vagão1 vagão Composição com 100 vagõesComposição com 100 vagões 1 Carreta1 Carreta
1.500 t1.500 t 100 t100 t 10.000 t10.000 t 26 t26 t
1.717 m1.717 m33 114 m114 m33 11.400 m11.400 m33 30 m30 m33
Fonte: Iowa Department of Transportation
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2.2.3.2. Eficiência Energética2.2.3.2. Eficiência Energética
● NúmeroNúmero de quilômetrosquilômetros que uma toneladatonelada podepode serser transportadatransportada utilizandoutilizando 
um litrolitro de combustívelcombustível
Fonte: U.S. DOT Maritime Admin
2.2.3.3. Emissão de poluentes2.2.3.3. Emissão de poluentes
● QuilogramasQuilogramas emitidosemitidos por toneladatonelada.quilômetroquilômetro
ModalidadeModalidade HidrocarbonetosHidrocarbonetos Monóxido deMonóxido de
carbonocarbono
NONOxx
0,000650,00065 0,00140,0014 0,00380,0038
0,00340,0034 0,00480,0048 0,01330,0133
0,00460,0046 0,01380,0138 0,0740,074
Fonte: C. Jake Haulk Ph.D. - Inland Waterways as Vital National Infrastructure: Refuting "Corporate Welfare" 
 Attacks
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3. Características das Embarcações3. Características das Embarcações
3.1. Dimensões e Características Físicas das Embarcações3.1. Dimensões e Características Físicas das Embarcações
● ProaProa - A frentefrente do navionavio. CompararComparar com réré. 
◦ Também conhecidoconhecido em sensosenso de direçãodireção como sendosendo o rumorumo momentâmomentâ--
neoneo em que se encontraencontra o navionavio, 
▪ geralmentegeralmente em grausgraus, em relaçãorelação ao nortenorte. 
● PopaPopa - a traseiratraseira do navionavio.
● EstibordoEstibordo - O ladolado do navionavio que estáestá à direitaà direita quando o observadorobservador olhaolha
para a proaproa. 
● BoresteBoreste - Termo usadousado no BrasilBrasil em vezvez de EstibordoEstibordo. 
● BombordoBombordo - O ladolado do navionavio que estáestá à esquerdaà esquerda quando olhandoolhando para
proaproa. 
● PontePonte - o centrocentro de comandocomando da navegaçãonavegação. 
● SuperestruturaSuperestrutura - Qualquer estruturaestrutura acimaacima do convésconvés da embarcaçãoembarcação, 
◦ contendocontendo, geralmentegeralmente, a ponteponte e alojamentosalojamentos. 
● DequesDeques - Os "pisos""pisos" e diferentesdiferentes andaresandares do navionavio. 
● CascoCasco - A estruturaestrutura de flutuaçãoflutuação que suportasuporta o navionavio.
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◦ CTCT = comprimento totalcomprimento total;
◦ CPPCPP = comprimentocomprimento entreentre perpendicularesperpendiculares → éé o comprimentocomprimento ao longolongo
da linha d'águalinha d'água;
◦ BB = bocaboca, que éé largura da seçãoseção mestramestra;
◦ CLCL = caladocalado, que éé a distânciadistância do apêndiceapêndice maismais profundoprofundo à linhalinha d'águad'água;
◦ BLBL = bordaborda livrelivre, a distânciadistância da linha d'águalinha d'água ao convésconvésprincipalprincipal;
◦ PP = pontalpontal, a somasoma do caladocalado e da bordaborda livrelivre; e
◦ SS = alturaaltura da superestruturasuperestrutura, 
● As dimensõesdimensões típicastípicas dos comboioscomboios de empurraempurra sãosão:
◦ CTCT = comprimento totalcomprimento total do comboiocomboio;
◦ CPPCPP = comprimentocomprimento entre perpendicularesperpendiculares do comboiocomboio;
◦ BB = bocaboca, a maiormaior larguralargura do comboiocomboio;
◦ CLCL = caladocalado, o maiormaior caladocalado do comboiocomboio;
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● As dimensõesdimensões relevantesrelevantes para o projetoprojeto geométricogeométrico da infra-estruturainfra-estrutura, 
◦ tanto para embarcaçõesembarcações estacionáriasestacionárias como para embarcaçõesembarcações em
movimentomovimento linearlinear, 
● SãoSão as seguintesseguintes:
◦ O comprimentocomprimento totaltotal, que éé o comprimentocomprimento de uma extremidadeextremidade da
embarcaçãoembarcação à outraoutra;
◦ A larguralargura máximamáxima da embarcaçãoembarcação (bocaboca);
◦ O caladocalado, ou seja, a alturaaltura críticacrítica da parteparte imersaimersa na águaágua, 
▪ que éé que temtem influênciainfluência sobre a compatibilidadecompatibilidade da embarcaçãoembarcação com a
profundidadeprofundidade do canalcanal em que elaela naveganavega. 
▪ Cabe notarnotar que, enquantoenquanto a bocaboca e o comprimentocomprimento totaltotal sãosão valoresvalores
fixosfixos, o caladocalado variavaria com o carregamentocarregamento da embarcaçãoembarcação;
◦ a alturaaltura da parteparte emersaemersa da embarcaçãoembarcação (BL + SBL + S), que tambémtambém variavaria com o
carregamentocarregamento.
▪ Esta dimensãodimensão éé relevanterelevante para o projetoprojeto de obrasobras civiscivis sobre a hidroviahidrovia,
tais como pontespontes, linhaslinhas dede transmissãotransmissão, dutoviasdutovias, etc.
● O deslocamentodeslocamento das embarcaçõesembarcações éé influenciadoinfluenciado por correntezascorrentezas e
oscilaçõesoscilações do meiomeio fluidofluido em que se deslocadesloca, 
◦ fazendofazendo com que o controlecontrole do veículoveículo sejaseja relativamenterelativamente difícildifícil. 
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● Portanto os projetosprojetos de hidroviashidrovias e de portosportos devemdevem considerarconsiderar folgasfolgas
adequadasadequadas a cada casocaso específicoespecífico.
● O movimentomovimento curvilíneocurvilíneo e as sobrelargurassobrelarguras necessáriasnecessárias nas viasvias nãonão podempodem
serser determinadosdeterminados de formaforma simplessimples como no casocaso de veículosveículos terrestresterrestres. 
● O comprimentocomprimento entreentre perpendicularesperpendiculares e a formaforma empregadaempregada para dardar
dirigibilidadedirigibilidade à embarcaçãoembarcação sãosão os fatoresfatores determinantesdeterminantes dos seus raiosraios
mínimosmínimos de curvaturacurvatura.
3.2. Propulsão de Embarcações3.2. Propulsão de Embarcações
● 2 sistemas2 sistemas de propulsãopropulsão utilizadosutilizados pelas embarcaçõesembarcações: 
◦ as movidasmovidas à velaà vela e as 
◦ de propulsãopropulsão mecânicamecânica. 
3.2.1. Propulsão Mecânica3.2.1. Propulsão Mecânica
● Neste casocaso a energiaenergia mecânicamecânica necessárianecessária à propulsãopropulsão éé fornecidafornecida por
máquinasmáquinas (a vaporvapor ou motoresmotores a DieselDiesel).
● O primeiroprimeiro navionavio comercialcomercial de sucessosucesso foifoi o North River SteamboatNorth River Steamboat (também
chamadochamado de ClermontClermont) creditadocreditado a Robert FultonRobert Fulton, nos EUAEUA em 18071807.
● A propulsãopropulsão aa vaporvapor progrediuprogrediu consideravelmenteconsideravelmente durante o séculoséculo 1919. 
● Os principaisprincipais desenvolvimentosdesenvolvimentos foramforam o condensadorcondensador, 
◦ o que reduziureduziu a necessidadenecessidade de águaágua frescafresca, e 
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◦ motormotor de expansãoexpansão de múltiplosmúltiplos estágiosestágios que obteveobteve um acréscimoacréscimo
considerávelconsiderável de rendimentorendimento. 
● A rodaroda dede páspás deudeu lugarlugar ao, bem maismais potentepotente, propulsorpropulsor de hélicehélice.
● DesenvolvimentosDesenvolvimentos posterioresposteriores resultaramresultaram no desenvolvimentodesenvolvimento da turbinaturbina aa
vaporvapor marítimamarítima por Sir Charles ParsonsSir Charles Parsons, 
◦ que fezfez a primeiraprimeira demonstraçãodemonstração da tecnologiatecnologia em 18971897. 
● Os motoresmotores a dieseldiesel começaramcomeçaram a serser utilizadosutilizados por voltavolta de 19121912. 
● Os motoresmotores a dieseldiesel atualmenteatualmente sãosão classificadosclassificados em funçãofunção de seu ciclociclo de
operaçãooperação (22 tempos tempos ou 44 tempos tempos).
● A partirpartir dos anosanos 6060 do séculoséculo passadopassado começaramcomeçaram a serser utilizadosutilizados na
grandegrande maioriamaioria dos novosnovos naviosnavios, 
◦ devidodevido ao aumentoaumento dos custoscustos de combustívelcombustível que quasequase levaramlevaram ao
abandonoabandono das turbinasturbinas aa vaporvapor. 
● Alguns naviosnavios de transportetransporte especializadosespecializados temtem sidosido construídosconstruídos com
turbinasturbinas aa vaporvapor, 
● como nos casoscasos dos naviosnavios que transportamtransportam Gás Natural Liquefeito (LNG)Gás Natural Liquefeito (LNG).
● Uma variaçãovariação, o sistemasistema de propulsãopropulsão diesel-elétricadiesel-elétrica, temtem se tornadotornado
comumcomum. 
● Como possuempossuem alternadoresalternadores existeexiste o fornecimentofornecimento de energiaenergia elétricaelétrica aos
motoresmotores que movimentammovimentam os héliceshélices, 
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◦ nãonão éé necessárianecessária a caixacaixa de velocidadesvelocidades, 
◦ com grandegrande ganhoganho de espaçoespaço.
● Muitos naviosnavios dede guerraguerra a partirpartir dos anosanos 6060 têmtêm utilizadoutilizado turbinas a gásturbinas a gás
para propulsãopropulsão. 
● Como possuempossuem baixabaixa eficiênciaeficiência térmicatérmica, 
◦ éé comumcomum para naviosnavios que as utilizamutilizam possuírempossuírem motoresmotores a dieseldiesel para
velocidadevelocidade de cruzeirocruzeiro,
◦ reservandoreservando as turbinasturbinas aa gásgás quando éé necessárionecessário um aumentoaumento de
velocidadevelocidade. 
● Alguns naviosnavios novosnovos têmtêm utilizadoutilizado tturbinasurbinas a vaporvapor para melhorarmelhorar a
eficiênciaeficiência das turbinasturbinas aa gásgás, 
◦ em um ciclociclo combinadocombinado, 
◦ onde o calorcalor perdidoperdido de uma turbinaturbina a gás a gás éé utilizadoutilizado para criarcriar vaporvapor para
movimentarmovimentar uma turbinaturbina aa vaporvapor.
3.2.2. Dirigibilidade das Embarcações3.2.2. Dirigibilidade das Embarcações
● ExistemExistem basicamentebasicamente 4 formas4 formas de dardar dirigibilidadedirigibilidade e traçãotração a uma
embarcaçãoembarcação. 
● A primeira primeira éé através da combinaçãocombinação hélice-leme tradicionalhélice-leme tradicional, 
◦ em que a embarcaçãoembarcação éé impulsionadaimpulsionada por umum ou maismais héliceshélices e 
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◦ dirigidadirigida pela reaçãoreação de um lemeleme que se deslocadesloca no meiomeio fluidofluido. 
● A segundasegunda formaforma éé o chamadochamado sistemasistema KortKort, normalmentenormalmente utilizadautilizada em
comboioscomboios fluviaisfluviais de empurraempurra, 
◦ que necessitamnecessitam de maiormaior manobrabilidademanobrabilidade para negociarnegociar meandrosmeandros de
riosrios. 
◦ Sob condiçõescondições favoráveis, o usouso de tubostubos KortKort aumentaaumenta o empuxoempuxo do
hélicehélice em 25%25%.
Tubo Kort
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● O terceiroterceiro sistemasistema éé a propulsãopropulsão azimutalazimutal. 
● Neste sistemasistema os héliceshélices sãosão colocadoscolocados em casuloscasulos que podempodem serser
rotacionadosrotacionados horizontalmentehorizontalmente em qualquerqualquer direçãodireção, 
◦ nãonão necessitandonecessitando do lemeleme. 
● Este sistemasistema fornecefornece uma manobrabilidademanobrabilidade muitomuito melhormelhor que o sistemasistema
convencionalconvencional, 
◦ nãonão precisandoprecisando de rebocadoresrebocadores para atracaçãoatracação. 
● ExistemExistem 2 variantes2 variantes do sistemasistema, em funçãofunção da localizaçãolocalização do motormotor:
◦ Transmissão mecânicaTransmissão mecânica – O motormotor éé colocadocolocado dentrodentro do navionavio e a forçaforça éé
transmitidatransmitida aos héliceshélices através de engrenagensengrenagens. 
▪ O motormotor podepode serser um motormotor dieseldiesel conectadoconectado diretamentediretamente ou 
▪ um motormotor elétricoelétrico alimentadoalimentado por geradoresgeradores movidosmovidos por motoresmotores
dieseldiesel.
◦ Transmissão ElétricaTransmissão Elétrica – Onde o motormotor elétricoelétrico estáestá localizadolocalizado no própriopróprio
casulocasulo, conectadoconectado diretamentediretamente ao hélicehélice.
▪ A energiaenergia utilizadautilizada pelo motormotor podepode serser geradagerada por motoresmotores dentrodentro do
navionavio (dieseldiesel ou turbinasturbinas aa gásgás) conectadosconectados a geradoresgeradores elétricoselétricos.
● O quartoquarto tipotipo éé a propulsãopropulsão cicloidalcicloidal.
● ÉÉ um sistemasistema que fornecefornece altaalta manobrabilidademanobrabilidade á embarcaçãoembarcação, que podepode
mudarmudar a direçãodireção da forçaforça dede empuxoempuxo quasequase instantaneamenteinstantaneamente.
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Azimutal Cicloidal
3.3. Pesos das Embarcações3.3. Pesos das Embarcações
● DeadweightDeadweight dede cargacarga (DWTDWT dede cargacarga) ou peso útilpeso útil: 
◦ éé o equivalenteequivalente ao pesopeso útilútil de veículosveículos rodo-ferroviáriosrodo-ferroviários;
● PesoPeso dodo navionavio leveleve ou pesopeso operacionaloperacional básicobásico: 
◦ pesopeso do veículoveículo em condiçõescondições operacionaisoperacionais básicasbásicas semsem cargacarga
● DeslocamentoDeslocamento, pesopeso brutobruto, porteporte brutobruto ou deadweight (DWT)deadweight (DWT): 
◦ éé a somasoma do DWTDWT dede cargacarga e do pesopeso dodo navionavio leveleve (DWT = DWT de cargaDWT = DWT de carga
+ peso do navio leve)+ peso do navio leve)
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4. Mecânica da Locomoção das Embarcações4. Mecânica da Locomoção das Embarcações
4.1. Introdução4.1. Introdução
● Um aspectoaspecto comumcomum ao projetoprojeto de aviõesaviões e de naviosnavios éé que a potênciapotência do
grupogrupo motormotor 
◦ éé definidadefinida em funçãofunção da velocidadevelocidade dede equilíbrioequilíbrio e da resistênciaresistência ao
movimentomovimento. 
● Uma vez conhecidaconhecida a traçãotração necessárianecessária, 
◦ dimensiona-sedimensiona-se a potênciapotência do grupogrupo motormotor.
● Nota-seNota-se também que, para estas 2 tecnologias2 tecnologias uma parcelaparcela da resistênciaresistência
dependedepende da área molhadaárea molhada do veículoveículo, 
◦ a áreaárea do veículoveículo em contatocontato com o meio fluidomeio fluido (arar ou águaágua). 
● Outro pontoponto de similaridadesimilaridade éé que, em ambasambas as tecnologiastecnologias, 
◦ a resistênciaresistência ao movimentomovimento crescecresce exponencialmenteexponencialmente com o aumentoaumento da
velocidadevelocidade.
CV-522 - Técnica dos Transportes 27
4.2. Resistência ao Movimento4.2. Resistência ao Movimento
● A resistênciaresistência hidrodinâmicahidrodinâmica de um barcobarco podepode serser divididadividida em 22
componentescomponentes básicosbásicos: 
◦ a resistência de fricçãoresistência de fricção e 
◦ a resistência residualresistência residual.
4.2.1. Resistência de fricção4.2.1. Resistência de fricção
● A resistênciaresistência dede fricçãofricção éé criadacriada pelo deslocamentodeslocamento do barcobarco na águaágua. 
● Quando um barcobarco deslocadesloca na águaágua, o atritoatrito entre a parteparte imersaimersa do cascocasco
(chamada de carenacarena) e a águaágua 
◦ geragera um cinturãocinturão de vórticesvórtices ao longolongo do cascocasco que vaivai sese deslocandodeslocando da
proaproa para a popapopa, 
◦ numa velocidadevelocidade << que a do escoamentoescoamento da águaágua no entornoentorno do cascocasco. 
● Resistência de FroudeResistência de Froude:
R f=cf Sw v
1,825
onde
RRff = resistência de fricçãoresistência de fricção [N];
ccff = constanteconstante que dependedepende do comprimentocomprimento do barcobarco;
SSww = áreaárea molhadamolhada [m2] e 
VV = velocidadevelocidade do barcobarco [m/s].
CV-522 - Técnica dos Transportes 28
Comprimento (m)Comprimento (m) ccff Comprimento (m)Comprimento (m) ccff
55 1.7361.736 120120 1.4211.421
1010 1.6041.604 140140 1.4151.415
2020 1.5151.515 160160 1.4101.410
4040 1.4641.464 180180 1.4041.404
6060 1.4571.457 200200 1.3991.399
8080 1.4371.437 250250 1.3891.389
100100 1.4281.428 300300 1.3861.386
Valores de ccff
● Para obtermosobtermos o valorvalor da áreaárea molhadamolhada podemospodemos utilizarutilizar 2 fórmulas2 fórmulas.
● A primeiraprimeira mais adequadaadequada para cascoscascos rápidosrápidos e 
◦ outraoutra para os cascoscascos maismais lentoslentos.
● No primeiroprimeiro casocaso utilizamosutilizamos a fórmulafórmula dede TaylorTaylor:
Sw=C ∇ ×L
Onde:
SSww = área molhadaárea molhada [m2],
CC = constanteconstante que dependedepende da formaforma, mas usualmenteusualmente variavaria entre 2,562,56 e 
2,592,59,
CV-522 - Técnica dos Transportes 29
∇∇ = deslocamentodeslocamento [t], e
LL = comprimentocomprimento na linhalinha d’águad’água [m].
● Para o segundosegundo casocaso, podemospodemos utilizarutilizar a fórmulafórmula de DennyDenny:
Sw=1,7×L×T +
∇
T
Onde:
TT = caladocalado médiomédio [m] e 
∇ ∇ = volumevolume do deslocamentodeslocamento [m3].
● Analisando-seAnalisando-se a TabelaTabela dos valoresvalores de CCff notamos que éé inversamenteinversamente
proporcionalproporcional ao comprimentocomprimento do barcobarco.
● Para naviosnavios de baixabaixa ou médiamédia velocidadevelocidade, 
◦ a resistência de fricçãoesistência de fricção constituiconstitui a maiormaior parcelaparcela da resistênciaresistência totaltotal →
cercacerca de 75%75% da resistênciaresistência totaltotal.
● Nas embarcaçõesembarcações fluviaisfluviais, essa componentecomponentepodepode serser suplantadasuplantada pela
resistênciaresistência residualresidual 
◦ dependendodependendo da formaforma da embarcaçãoembarcação e da seçãoseção do canalcanal de navegaçãonavegação.
4.2.2. Resistência residual4.2.2. Resistência residual
CV-522 - Técnica dos Transportes 30
● O componentecomponente de resistência residualresistência residual podepode serser divididodividido em 22 outrosoutros:
◦ a resistência de formaresistência de forma e 
◦ a resistência de formação de ondasresistência de formação de ondas. 
● A resistência de formaresistência de forma éé a resistênciaresistência geradagerada pela mudançamudança de direçãodireção das
linhaslinhas de correntecorrente do fluidofluido quando escoaescoa no entornoentorno da carenacarena.
● A resistência de fricçãoresistência de fricção representarepresenta uma parteparte muitomuito significativasignificativa na
resistênciaresistência totaltotal, 
◦ mas que decrescedecresce à medida que a velocidadevelocidade aumentaaumenta.
● Em altasaltas velocidadesvelocidades a resistênciaresistência devidadevida àà formaçãoformação das ondasondas 
◦ torna-setorna-se o componentecomponente mais significativomais significativo.
◦ Quando um corpocorpo se deslocadesloca através de fluidofluido ele o deslocadesloca, consumindoconsumindo
energiaenergia neste processoprocesso.
● A quantificaçãoquantificação éé muito complexa muito complexa e difícildifícil de serser realizadarealizada. 
● Normalmente, éé determinadadeterminada a partir de ensaiosensaios em tanquestanques ou 
◦ a partir de programasprogramas computacionaiscomputacionais complexoscomplexos.
● A resistênciaresistência residualresidual a uma velocidadevelocidade de 3535 nós nós representarepresenta 60%60% da
resistênciaresistência totaltotal, 
◦ chegandochegando a 70%70% para uma velocidadevelocidade de 4040 nós nós. 
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● Uma das maismais importantesimportantes observaçõesobservações feitasfeitas por FroudeFroude era que 22 corposcorpos
de formasformas similaressimilares, 
◦ mas com comprimentoscomprimentos diferentesdiferentes produzemproduzem o mesmomesmo padrãopadrão de ondasondas, 
◦ mas a velocidadesvelocidades diferentesdiferentes. 
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● P.ex, um cascocasco com 5,5 m5,5 m iráirá produzirproduzir o mesmomesmo padrãopadrão de ondasondas a 9 nós9 nós
que um cascocasco de 2222 mm produzproduz a 18 nós18 nós.
● Este fato gerougerou a lei da comparação de Froudelei da comparação de Froude:
Rr1
R r2
= L1L2 
3
 se 
V 1
V 2
=L1L2 ,
onde VV11 e VV22 sãosão chamadaschamadas velocidadesvelocidades correspondentescorrespondentes.
V 1
L1
=
V 2
L2
● sendosendo a razãorazão V /L conhecidaconhecida como razãorazão velocidade-comprimentovelocidade-comprimento.
● Apesar da existênciaexistência de fórmulasfórmulas empíricasempíricas para o cálculocálculo da resistênciaresistência
residualresidual → resultadosresultados de experiênciasexperiências com modelosmodelos reduzidosreduzidos em um
tanquetanque. 
● Um modelomodelo em escalaescala éé rebocadorebocado na velocidadevelocidade correspondentecorrespondente de
operaçãooperação normalnormal, 
CV-522 - Técnica dos Transportes 33
◦ ao mesmomesmo tempotempo em que se medemede a resistênciaresistência totaltotal do modelomodelo.
● A resistência de fricçãoresistência de fricção do modelomodelo éé calculadacalculada através da fórmulafórmula empíricaempírica
de FroudeFroude e subtraídasubtraída da resistênciaresistência totaltotal.
● O valorvalor de resistência residualresistência residual do modelomodelo podepode então serser transformadotransformado no
valorvalor da resistênciaresistência residualresidual da embarcaçãoembarcação realreal → lei de comparação delei de comparação de
FroudeFroude. 
● FórmulaFórmula empíricaempírica para o cálculocálculo da resistênciaresistência residualresidual ((TaylorTaylor)):
Rr=cr cB ∇ ( V√L )
4
onde:
RRrr = resistênciaresistência residualresidual [N]
ccrr = coeficientecoeficiente de resistênciaresistência residualresidual, 
ccBB = coeficientecoeficiente dede blocobloco,
∇∇ = deslocamentodeslocamento [t], e
LL = comprimentocomprimento na linha d’águalinha d’água [m], e
VV = velocidadevelocidade [m/s].
● O coeficientecoeficiente dede blocobloco éé determinadodeterminado pela seguinteseguinte expressãoexpressão:
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cB=
∇
ρ LBH
onde BB éé a bocaboca e HH o caladocalado da embarcaçãoembarcação.
4.3. Força de Propulsão4.3. Força de Propulsão
● O problemaproblema básicobásico da locomoçãolocomoção de embarcaçõesembarcações éé determinardeterminar a forçaforça dede
traçãotração necessárianecessária para mantermanter a velocidadevelocidade operacionaloperacional de projetoprojeto, 
◦ que éé a velocidadevelocidade dede equilíbrioequilíbrio do veículoveículo. 
● Na velocidadevelocidade dede equilíbrioequilíbrio, 
◦ a resistência totalresistência total éé igualigual à força de propulsãoforça de propulsão. 
● Portanto, uma vez determinadasdeterminadas as resistênciasresistências dede fricçãofricção e residualresidual de
uma embarcaçãoembarcação que naveganavega a certacerta velocidadevelocidade operacionaloperacional, 
◦ a resistência totalresistência total serveserve de basebase para o dimensionamentodimensionamento da potênciapotência
da máquinamáquina a serser instaladainstalada.
● Esta potênciapotência, que chamaremoschamaremos de potência efetiva (Ppotência efetiva (Pefef)) [W], 
◦ podepode serser obtidaobtida através da seguinteseguinte expressãoexpressão:
Pef =R t×V
Onde RRtt éé a resistênciaresistência totaltotal [N] e VV a velocidadevelocidade dede equilíbrioequilíbrio [m/s]. 
CV-522 - Técnica dos Transportes 35
● PerdaPerda de eficiênciaeficiência na transmissãotransmissão da potênciapotência do eixoeixo para o hélicehélice
(dependedepende da formaforma do hélicehélice e da velocidadevelocidade - em tornotorno de 20%20%) ++ perdasperdas
que ocorremocorrem no sistemasistema transmissãotransmissão → perdaperda de eficiênciaeficiência médiamédia na
ordemordem de 50%50%.
● ÉÉ comumcomum serser necessárionecessário uma estimativaestimativa grosseiragrosseira da potênciapotência de
máquinamáquina necessárianecessária, 
◦ antesantes de se procederproceder aos ensaiosensaios de um modelomodelo em tanquestanques.
● Um dos métodosmétodos maismais conhecidosconhecidos para estimarestimar a potênciapotência do motormotor da
embarcaçãoembarcação éé o da Equação do AlmirantadoEquação do Almirantado, 
◦ que relacionarelaciona a potênciapotência com o deslocamentodeslocamento e a velocidadevelocidade do navionavio.
P= ∇
2
3×V 3
K
Onde:
PP = potência da máquinapotência da máquina [kw];
∇∇ = deslocamentodeslocamento [t];
VV = velocidadevelocidade [nós]; e
KK = parâmetroparâmetro conhecido como coeficiente do Almirantadocoeficiente do Almirantado.
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● O coeficiente do Almirantadocoeficiente do Almirantado refletereflete a eficiênciaeficiência energéticaenergética da
embarcaçãoembarcação.
● O coeficientecoeficiente KK éé determinadodeterminado por semelhançasemelhança da embarcaçãoembarcação com outra
cujo coeficientecoeficiente KK sejaseja conhecidoconhecido.
● Por exemplo, para naviosnaviosdede marmar com ∇∇ em toneladas, VV em nós e PP em
quilowatts,
◦ KK variavaria de 350350 a 600600, 
◦ sendosendo os valoresvalores maismais altosaltos de KK indicativosindicativos de naviosnavios energeticamenteenergeticamente
maismais eficienteseficientes.
	TECNOLOGIA DO MODO HIDROVIÁRIO
	
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