TRIM: Resistência Estrutural do Navio

Prévia do material em texto

TRIM
Resistência Estrutural do Navio
Profª: Patrícia Matta
5º período de Construção Naval
O QUE É TRIM?
Trim é a inclinação para uma das extremidades; o navio está de proa, abicado, ou tem trim pela proa, quando estiver inclinado para vante.
Estará apopado, derrabado, ou terá trim pela popa, quando estiver inclinado para ré.
Trim é também a medida da inclinação, isto é, a diferença entre os calados AV e AR; é expresso em metros ou em pés ingleses, dependendo da medida empregada no calado do navio.
Navios com TRIM neutro
Navios com TRIM positivo, correspondendo Θ o ângulo do TRIM.
ESTABILIDADE LONGITUDINAL
Quando um navio tem trim, é preferível que o mesmo esteja apopado; um navio abicado é mais propenso a embarcar água pela proa, dispara os propulsores, e também é mais difícil de governar.
Considerando um navio flutuando em repouso, água parada e em equilíbrio, como mostrado na figura abaixo:
O centro de gravidade (G) e o centro de flutuabilidade (B) estão na mesma linha vertical e o navio estará deslocando seu próprio peso de água. Então W (peso) = b (empuxo).
Considerando agora um peso w embarcado, se mudado a ré através de uma distância d, como mostrado na anterior. Isto causará uma mudança do centro de gravidade do navio, que passa de G para G1, logo:
GG1 = w.d / w1
Um momento de trim GG1 x W será criado. Então: 
Momento de trim = w x d
O navio irá agora inclinar até que G e B estejam na mesma linha vertical de atuação, como mostrado na figura abaixo. Quando inclinado a cunha LFL1 emerge e a cunha WFW1 imerge. 
Já que o navio, quando inclinado, desloca o mesmo peso de água que quando reto, o volume das cunhas são iguais. F é o ponto na qual o navio inclina, e o centro de gravidade da área de flutuação, chamado de centro de flutuação.
Uma embarcação com área de flutuação retangular tem seu centro de flutuação no centro da linha de meia nau. Mas, em um navio, isto deve estar um pouco mais a vante ou a ré da linha de meia nau, dependendo da forma do plano de flutuação. Em problemas de trim, é de se presumir que o centro de flutuação esteja situado a meia nau. Momentos de trim são tomados sobre o centro de flutuação desde que este seja o ponto sobre o qual ocorrerá a rotação. 
O metacentro longitudinal (ML) é o ponto de interseção entre as verticais através das posições longitudinais do centro de carena. A distância vertical entre o centro de gravidade e o metacentro longitudinal (GML) é chamada de altura metacêntrica longitudinal (GML). BML é a altura do metacentro acima do centro de carena, e é encontrado pela fórmula:
Onde:
IL é o segundo momento longitudinal do plano de flutuação sobre o centro de flutuação;
V o volume de deslocamento da embarcação.
A derivação dessa formula é similar a que encontramos para BM transversal.
Onde:
L é o comprimento do plano de flutuação;
B a largura do plano de flutuação.
Para uma área retangular:
Para um box-shaed, embarcações em formato de caixa:
Onde:
L é o comprimento da embarcação;
d é o calado da embarcação.
PARA UMA EMBARCAÇÃO COM FORMATO DE
PRISMA TRIANGULAR
Deve-se notar que a distancia BG é pequena quando comparada com BML ou GML e, por essa razão, BML pode, sem erro apreciável, ser substituído por GML na fórmula para encontrar MCTC, que será vista a seguir.
ALTERAÇÃO DO CALADO DEVIDO À MUDANÇA DE TRIM
Quando um navio muda o trim isto obviamente irá causar uma mudança nos calados à vante e à ré. Um desses será diminuído e o outro aumentado. A fórmula deve agora ser encontrada, o que dará a mudança nos calados devido a mudança de trim.
Considere um navio flutuando em posição vertical, como é mostrado abaixo. F1 representa a posição do centro de flutuação que esta a l metros à ré. L é o comprimento do navio e w é um peso à vante no convés.
Considere que este peso agora é mudado à ré a uma distancia de d metros. O navio irá inclinar em torno de F1 e mudar o trim t, em centímetros, pela popa, como mostrado abaixo. W1C é a linha do calado paralela a quilha.
A representa o novo calado à ré e F e o novo calado a vante.
A inclinação é, portanto, igual a A – F, desde de que a inclinação inicial seja igual a zero.
CÁLCULO DO CENTRO DE FLUTUAÇÃO ATRAVÉS DO TRIM
EXEMPLO
Um navio chega ao porto flutuando com calados A, de 4,5 metros, e F, de 3,80 metros. As seguintes cargas são carregadas:
100 toneladas na posição de 24 metros à ré da meia nau
30 toneladas na posição de 20 metros à vante da meia nau
60 toneladas na posição de 15 metros à vante da meia nau
Os calados encontrados, são então, A de 5,10 metros e F de 4,40 metros. Encontre a posição longitudinal do centro de flutuação à ré do navio.
Os calados originais A e F, medem respectivamente, 4,5m e 3,8m, dando um trim pela popa, ou seja, + 70cm.
Os novos calados A e F, medem respectivamente, 5,10m e 4,40m, dando um trim pela popa, ou seja, + 70cm.
Portanto, não houve nenhuma mudança na inclinação, o que significa que:
O momento para mudar o trim pela proa = O momento para mudar o trim pela popa.
Considere x a distância do centro de flutuação a meia nau. Calculando os momentos, então: 
100(24 - x) = 30(30 + x) + 60(15 + x) 
2400 – 100x = 900 + 30x + 900 + 60x 
190x = 600
x = 3,16 m
Então o centro de flutuação esta a 3,16 m à ré da meia nau.
Nesse exemplo, foi calculado o centro de flutuação à ré da meia nau. Caso o centro de flutuação estivesse à vante, obteríamos um resultado negativo.
CÁLCULO DA ALTURA METACÊNTRICA LONGITUDINAL ATRAVÉS
DO TRIM
Anteriormente, foi mostrado que, quando um peso é deslocado longitudinalmente dentro de um navio, irá causar uma mudança de trim. Agora, será mostrado como este efeito pode ser usado para determinar a altura metacêntrica longitudinal.
Considere uma embarcação de comprimento L, na linha de flutuação (figura a), flutuando na posição vertical, em equilíbrio, com um peso no convés à vante. 
O centro de gravidade está em G. O centro de flutuabilidade em B, e o metacentro longitudinal em ML. A altura metacêntrica longitudinal é, portanto, GML.
Consideramos agora que o peso é deslocado horizontalmente à ré como mostrado na Figura b. O centro de gravidade do navio também vai mudar na horizontal, de G para G1, produzindo um momento de trim de W × GG1 pela popa.
O navio irá agora inclinar para colocar G1 sob ML como mostrado na Figura c.
Na Figura c, W1L1 representa a nova linha d’agua, F o novo calado à vante e A o novo calado à ré. Foi dito anteriormente que F – A é igual ao novo trim e desde que o navio esteja originalmente em equilíbrio, t também deve ser igual à variação de trim.
CORREÇÃO PARA AS PERPENDICULARES
Devido às formas do casco, a média entre o calado a ré e o calado a vante é diferente do calado (Hef) que a embarcação apresentaria, com o mesmo deslocamento, caso não houvesse o trim. Esta variação pode ser estimada, para pequenos ângulos, por:
Onde Hmédio é a média entre o calado lido a vante e o calado lido a ré e Hef é o calado, para o mesmo deslocamento, quando a embarcação não apresenta trim.
A expressão acima pode ser verificada com o auxílio da figura a seguir. Os calados a vante e a ré podem ser determinados a partir do LCF e do ângulo de trim (τ), respectivamente, por:
Também verificamos que :
E que a variação do deslocamento : 
Onde AWL é a área do plano de flutuação sem trim e γ, o peso específico da água. Quando o navio sofre uma inclinação longitudinal pequena, as linhas d`água se cruzam na reta que passa pelo LCF. Se o LCF está a ré da meia nau e o calado lido a vante é maior que o lido a ré (trim de proa), a correção do deslocamento deve ser subtrativa. Para outras configurações, a correção pode ser feita conforme a seguinte tabela:
De forma resumida, para a determinação do deslocamento de uma embarcação em uma situação com trim, leem-se os calados à vante e a ré e, a partir do calado médio, obtêm-se a primeira estimativa do deslocamento utilizando-se as curvas hidrostáticas. Com este mesmo calado, obtêm-se também,a partir das curvas hidrostáticas, o LCF e a AWL. 
Em seguida, estima a correção do deslocamento, atentando-se à tabela anterior. Com o deslocamento corrigido e as curvas hidrostáticas, o calado efetivo e as demais característica são obtidas.
EXERCÍCIOS
Um navio está sendo carregado em um porto. Seu calado é : AV = 5,00 m e AR = 5,30 m. Depois de embarcada certa carga seu calado passou a ser AV’ = 6,95 m e AR’ = 6,25 m . Pede – se :
a) Calado médio antes do embarque;
b) Calado médio após do embarque;
c) Compasso antes do embarque;
d) Compasso após o embarque;
e) Imersão;
f) Variação de compasso ( trim )
d) T2 = 6,25 – 6,95 = - 0,70 m
Compasso de – 0,70 m, ou seja, pela proa
e) Imersão = Calado médio após – Calado médio antes do embarque =
6,6 m – 5,15 m = 1,45 m 
f) VT = T2 – T1 = (-0,70) – 0,30 = - 1 m
Variação de compasso = -1 metro, ou seja, pela proa.
OBRIGADO !