Aula 10 - Dimensionamento de Canais

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Dimensionamento de 
Canais de Navegação
Rodrigo Marques Beneveli
Introdução
O projeto de um canal de acesso abrange um número de disciplinas, que
incluem manobra de navios e engenharia marítima, para que se possa
projetar hidrovias com um nível desejável de navegabilidade e segurança.
Isso demanda a avaliação de alguns elementos chaves, incluindo porte e
comportamento do navio, fatores humanos no seu manejo e efeitos do
ambiente físico.
O projeto de um canal de acesso envolve determinar layout e dimensões da
área marítima principal de um porto no que toca a:
 alinhamento e largura de canais de acesso e entradas do porto;
 profundidade de canais de acesso;
 dimensão e forma de áreas para manobras no porto, com referência
particular às áreas de parada e giro.
Introdução
Layout e dimensões são de grande importância, primeiramente porque em algumas
situações a criação de áreas marítimas e trabalhos de proteção a elas
relacionados constituem de longe o maior investimento em infraestrutura
portuária, e segundo porque fatores como largura da entrada, espaço para
manobras e alinhamento de quebra-mares são muito difíceis de mudar ou
adaptar uma vez que o porto tenha sido construído.
Para portos de águas profundas que devam receber navios de grande porte, acima
de 50.000 TPB (tonelada de porte bruto), um importante problema a ser
enfrentado é o fato que a trajetória real desses navios poderá desviar
consideravelmente daquela que seria ideal. Isso é consequência da baixa
resposta de navios grandes à ação do leme ou a movimentos de máquinas. Essa
característica pode requerer a introdução de limites operacionais diferentes para
tais navios quando em acesso ao porto ou em outras áreas de navegação. Como
resultado, os cuidados a serem tomados para uma navegação segura deverão
ser maiores nesses portos do que naqueles que atendam somente a navios de
pequeno porte.
Navio Projeto
A largura de um canal é convenientemente expressa como um múltiplo da boca de
um navio, com raios de curva expressos em múltiplos de seu comprimento. Além
disso, a profundidade do canal é relacionada ao calado do navio. Se o canal tiver
que ser projetado para um navio somente, então a escolha de comprimento, boca
e calado torna-se simples. Raramente este será o caso, e assim o conceito de
Navio-Projeto deverá ser empregado.
O Navio-Projeto é portanto aquele para o qual o canal é projetado. Deve ser
escolhido de modo a assegurar que o projeto do canal permita a ele, e a todos os
navios que utilizarem o canal, navegarem com segurança. Ele terá que satisfazer
a certos critérios e pode ser apropriado considerar mais de um navio projeto na
fase inicial do processo de projeto para determinar largura e profundidade do
canal.
Navio Projeto
Escolha do Navio Projeto
A escolha do navio projeto é pautada por um número de considerações:
 Deve ser do tipo que será uitilizado.
 Sua escolha deve assegurar que todos os outros navios que venham a utilizar o
canal possam fazê-lo com segurança.
Ele não deve ser o maior navio a utilizar o canal, uma vez que os navios grandes são
sempre alvos das maiores atenções e sujeitos a regras especiais de operação
quando chegando ou saindo do porto e, desse modo, não deverão posar como a
maior ameaça à segurança. A escolha do navio projeto deve, portanto, ter como
base um ou mais dos seguintes critérios:
 Deve ter pouca manobrabilidade inerente.
 Deve ser muito grande no contexto das operações portuárias.
 Deve ter sensibilidade excessiva ao vento.
 Deve transportar uma carga particularmente perigosa.
Navio Projeto
Escolha do Navio Projeto
Se o canal for atender a uma vasta gama de tipos de navios, é possível que venha a
ser necessário mais de um navio-projeto. Nestes casos, um navio-projeto de
grande calado deve ser utilizado para determinar a profundidade do canal
enquanto um navio de pouco calado e com grande sensibilidade ao vento deve
ser empregado para determinar sua largura.
Navio Projeto
Tipo do Navio
O tipo de navio-projeto deve ser especificado já de início. Pode ser um graneleiro
(para terminais petroleiros ou de minério), um navio porta containers para um
terminal de containers) um navio de passageiros ou qualquer um dentre uma
gama de outros tipos.
Uma categorização mais ampla ocorre para canais utilizados por muitos tipos de
navios e para os quais devam ser impostas Regras de Operação que possam
variar de um tipo para outro. Em tais casos, devem ser levadas em consideração
as informações prontamente disponíveis para as autoridades portuárias e, como
a mais comumente conhecida é a Tonelagem de Arqueação Bruta, as
categorizações são frequentemente feitas com base nesse parâmetro de
dimensão e tipo do navio.
As principais dimensões (comprimento, boca e calado), bem como as formas acima
da linha d’água (e consequentemente a sensibilidade ao vento) serão
determinadas por ser o navio um transportador de “peso” ou “volume”. Na Tabela
01 e 02 são apresentadas as principais categorias de navios, suas e tonelagem.
Navio Projeto
Navio Projeto
Dimensionamento
 Garantir a navegação livre e segura das embarcações-tipo adotadas
 A definição está condicionada a estudos econômicos e ambientais, uma vez
que o custo de transporte é barateado quanto maior o porte da embarcação,
o que, em contrapartida, acarreta aumento no custo das obras de
infraestrutura da hidrovia;
 A partir da definição da embarcação tipo é feito o dimensionamento do canal
de navegação.
Dimensionamento
 PROFUNDIDADE MÍNIMA
 Calado (T) + 0,3 m (fundo areia ou argila) a 0,5 m (fundo rocha): na
estiagem, trechos restritos com 90% de probabilidade de profundidades
superiores a esta;
 Profundidades menores do que 2 x T provocam redução do rendimento
propulsivo com redução de velocidade e aumento do consumo de
combustível.
 LARGURA MÍNIMA
 4,4 x B (ou 5 x B) para mão dupla sem redução de velocidade;
 2,2 x B para via com mão única
Dimensionamento
Dimensionamento
 EFEITO PISTÃO
 Área da seção molhada
 > (5 a 6) x B x T (seção mestra) – para evitar perda de rendimento
propulsivo;
Dimensionamento
 RAIO DE CURVATURA
 Área da seção molhada
 Sem restrição de velocidade nas curvas, o raio mínimo de curvatura
deverá ser de 10 x L
 Caso se admitam curvas mais fechadas deverá adotar a sobre-largura(s)
de:
Dimensionamento
 VÃOS LIVRES EM PONTES
 Área da seção molhada
 trecho retilíneo as faces internas dos pilares devem ter distância
mínima:
 Com cruzamento: 4,4 x B (ou 5 x B) + 5 m ou 2 x (2,2 x B + 5 m)
 Sem cruzamento: 2,2 x B + 5 m
 nas curvas cada caso deve ser avaliado
 ALTURAS LIVRES
 Desejável 15 m para passagem de grandes comboios de empurra
 Pontes elevadiças
 cabine dos empurradores retrátil
Dimensionamento
 VELOCIDADE MÁXIMA DAS ÁGUAS
 Máximo maximorum de 5 m/s contra ou a favor paralela ao rumo de
navegação (potência dos propulsores/manobrabilidade) em trechos
restritos
 Limites recomendados:
 (0°) Vmáx = 2 m/s (para que o transporte não se torne anti-
econômico)
 (30 a 45°) Vmáx = 1,2 m/s
 (90°) Vmáx = 0,7 m/s
Dimensionamento
 BACIA DE EVOLUÇÃO OU ESPERA
 Nas margens de 15 km a 30 km
 Manobras
 Inversão de curso
 Cruzamentos
Exercício
Para se atender apenas as necessidades do transporte hidroviário de uma
região existe a necessidade da construção de dois canais, cada um com seção
trapezoidal simples, sendo que um irá operar com cruzamento de embarcações
e o outro irá operar sem cruzamento. Considere os dados indicados a seguir e,
com base nos critérios apropriados, estabeleça as principais dimensões de cada
um dos canais.
Dados:
 Boca do Comboio = 15 metros;
 Calado das Chatas = 2,5 metros;
 Máximo talude das margens = 1(V) : 2(H).
Exercício
Um armador dispõe de um navio a ser empregado no transporte de carga entre
os portos X e Y. As distâncias percorridas pelo navio, tanto de X para Y, como de
Y para X são iguaisa 6.720 milhas. A velocidade média do navio nos percursos
pode ser considerada igual a 14 nós. O navio demanda 3 dias de porto para
carregar e 4 dias de porto para descarregar em qualquer um dos portos.
Considere: 1 milha = 1,60934 km / 1 nó = 1,852 km/h.
Em 1 ano (365 dias), quantas viagens, aproximadamente, o navio realizará e
qual o consumo de combustível em toneladas?