5 - Dimensionamentos: canal de acesso, bacia de evolução e anteporto

Canal de acesso:

Dimensionado em função da embarcação de projeto (capacidade de tráfego) que irá atracar no porto.

Largura do fundo:

– Trecho reto: em função da boca da embarcação (B);– Trecho curvo: idem + comprimento (L) da embarcação.

Layout:

– Traçado preferencialmente reto;– No máximo com uma única curva;– Mão e contra-mão (para minimizar tempo de espera).

FIGURA 82: Seção Transversal Trecho Reto

V: via de passagem dos navios: V=(1,5 a 2,0 B);l: entrevias: 30m < l < (0,8 a 1,0)B;t: distância ao pé dos taludes laterais do canal: t=(1,0 a 1,25 B).

Dimensionamento do trecho curvo: acréscimo de uma sobre largura (LE) para acomodação da embarcação.

LE=L²/8R, onde:

– LE (larg. Extra);– L (compr. embarcação);– R (raio de curvatura do canal).

FIGURA 83: Seção Transversal Trecho Curvo

Profundidade do canal:

FIGURA 84: Movimentos da Embarcação

Onde:

• h1 devido: ao movimento vertical devido às ondas e arfagem devido à velocidade;

• h2: pé de piloto ou folga líquida;• h3 devido: a precisão sondagem (+/- 25 cm),

assoreamento/dragagem (+/- 50 cm), tolerância dragagem (+/- 25 cm).

Obs.:

• h2: para seções menos expostas às ondulações (folga líquida): 0,1 dmáx < h2 < 0,15 dmáx;

• h2: para seções mais expostas às ondulações (folga líquida): h2 > 0,3 dmáx.

Bacia de evolução e Anteporto: dimensionamento em função do comprimento da embarcação de projeto.

FIGURA 85: Ante-Porto e Bacia de Evolução

R=raio da bacia de evoluçãoL=comprimento da embarcação de projeto

R=(2,75 a 5,00)L

E – Obras externas ou de abrigo portuário:

1 - Objetivos e finalidades

2 - Tipos de obras externas ou de abrigo

3 - Layout das obras externas

1 - Objetivos e finalidades

Objetivos:

• Proteção das zonas portuárias (instalações: canal de acesso, anteporto e bacia de evolução e estruturas dentro do porto: cais, dolfins, terminais) e contração das ondas.

Finalidades:

• Restringir a penetração das ondas e sedimentos, guiar correntes, interromper, reduzir ou direcionar fluxo de sedimentos, limitar fisicamente o canal de acesso ao porto e às áreas de manobra.

2 – Tipos de obras externas ou de abrigo

Construídas em pleno mar aberto diante das instalações portuárias.

Fatores para analisar para localização das obras:

– Analise dos ventos;– Correntes (direção e intensidade);– Direção e propagação das ondas;– Configuração do litoral (topobatimetria);– Dimensão da área a abrigar;– Transporte de sedimentos (processo litorâneo).

Classificação das obras:

Quanto ao perfil:

– De paramento vertical;– De paramento inclinado;– Mistas.

Quanto ao material:

– De concreto (vertical);– De enrocamento;– Mistas.

Quanto a forma de atuar sobre as ondas:– Refletivas;– Quebra-ondas (refrativas);– Mistas.

Obras de paramento vertical:

FIGURA 86: Obras de Pavimento Vertical: Concreto

Obras de paramento inclinado: enrocamento do tipo quebra-mares.

FIGURA 87: Obras de Pavimento Inclinado: Enrocamento

Obras mistas: na parte inferior enrocamento (paramento inclinado) e na superior em concreto (paramento vertical).

FIGURA 88: Obras com Pavimento Misto: Concreto (Superior) e Enrocamento (Inferior)

Enrocamento artificial:

• Material de concreto com formato geométrico definido (cubos, em geral), ou indefinido (formatos especiais) desenvolvido em laboratório;

• 90 tipos: tetrápodes.

Critérios de escolha do tipo de obra:

Critérios Técnicos:

Em regiões cujo solo está propenso a recalque das estruturas: analise geotécnica, usar preferencialmente obras de enrocamento (mais leves).

Condição para a obra ter efeito refletivo sobre as ondas:

P = profundidade local → p > 2 Ho (onda de projeto)

Onde:• P=profundidade local (m);• H=altura da onda de projeto.

FIGURA 89: Obras Externas

Critério econômico:

Obras de atuação refrativa sobre as ondas tem perfil transversal menor (são mais econômicas).

FIGURA 90: Obras com Ação Refrativa Sobre as Ondas

Construtivos:

• Distância de pedreiras (enrocamento);• Agitação do mar durante a obra.

2 – Tipos de Obras

– Quebra-mares• Garantir águas calmas na área portuária;• Proteção das instalações internas;• Operação da movimentação da carga segura;• Não possui extremidade em terra;• O comprimento do quebra-mar será função do cabeço

do molhe e do projeto do canal de acesso;

• Tipos principais:– De enrocamento

FIGURA 91: Obra de Enrocamento

– De paramento vertical (de concreto)

FIGURA 92: Obra de Paramento Vertical

– Misto: não tem volume de enrocamento suficiente

FIGURA 93: Obras Mistas (Concreto + Enrocamento)

– Molhes:• Geralmente de enrocamento;• Têm uma extremidade em terra;• O cabeço (litorâneo) do molhe irá determinar o

comprimento que será função de:

Ho: Ptotal ≥ 2 Ho

FIGURA 94: Molhe

3 – Layout das Obras Externas

FIGURA 95: Layout Obras Externas

F – Obras Internas ou de Atracação

.1 – Objetivos

.2 – Tipos de Obras Internas de Acostagem

.3 – Layout

.1 – Objetivos

• Utilizadas para acostagem do navio• Complementarmente: são usadas para amarração dos

navios

.2 – Tipos de Obras Internas ou de Acostagem

• Cais:– Estruturas contínuas contíguas a orla.– Formam uma seqüência de berços de atracação.

• Molhes de Atracação:– Estruturas perpendiculares à orla.– Atuam na amarração das embarcações nas suas duas faces

paralelas.

• Trapiches:– Estrutura paralela à orla sem serem contíguas.– São ligadas à orla por passarelas.– Servem para amarração nas suas duas faces paralelas.

• Pontes de Amarração:– Estrutura de menor porte destinadas à acostagem de

embarcações auxiliares à navegação (lanchas, rebocadores, etc.).

• Bóias de Amarração:– Utilizadas para amarração dos navios nos Portos sempre que o

transbordo da carga não seja com atracação contínua, ou então feita em locais abrigados.

– Utilizadas no transbordo dos graneis líquidos, atendendo especificamente ao bombeamento.

.3 – Layout das Obras Internas

FIGURA 96: Layout Obras Internas

FIGURA 97: Porto Externo e Interno

F – Etapas Necessárias para Implantação dos Portos

.a – Estudos Preliminares

.b – Plano Diretor

.c – Estudos de Viabilidade Técnica-Econômica

.d – Projeto Básico

.e – Projeto Executivo

.f - Construção

.a – Estudos Preliminares

– Levantamento de dados locais na área de influência do Porto (t≥1 ano) para subsidiar o projeto e a localização do Porto

– Tipo de dados:• Hidráulicos: ondas, marés, correntes, ventos• Geotécnicos: sondagens• Transporte litorâneo: fluxo de sedimentos• Hidrografia: topo-batimetria• Sócio-econômico: fluxo rodo-ferroviário

– Estudos de alternativas de localização portuária, onde os dados irão restringir as alternativas

.b – Plano Diretor

– Arranjo geral (layout) das áreas portuárias em estudo (alternativas), suas instalações portuárias e características de interligações

– É em conjunto com os estudos preliminares– Estabelecimentos das características dos tipos de

cargas de movimentação do porto para sua vida útil, em função da interligação com os sistemas de transporte (rodoviário, ferroviário, hidroviário)

.c – Estudos de Viabilidade Técnica-Econômica

– Análise dos custo/benefícios das alternativas de arranjo/localização do porto

– Seleção da melhor alternativa do ponto de vista técnico-econômico

.d – Projeto Básico

– Aprofundamento dos levantamentos para subsidiar o arranjo geral selecionado:• Tipos de estruturas• Dimensionamento das instalações de acostagem• Dimensionamento do canal de acesso• Obras de abrigo

– Otimização em modelos portuários (físico/matemático) do arranjo geral selecionado, para definição precisa das obras de abrigo:• Modelos de agitação: analisam a influência das

ondas nos recintos portuários (modelo de fundo fixo).

• Modelos costeiros: reprodução do trecho do litoral próximo a área portuária, e estudo do transporte de sedimentos (modelo de fundo móvel).

• Modelos de estabilidade das obras de abrigo: modelo bidimensional das obras de abrigo construídas em canal de ondas, onde se reproduz a S.T. das obras e se analisa o comportamento quando da ação das ondas.

• Modelo de dispersão: análise das linhas de correntes.

F) Noções sobre Emissário Submarino:

Objetivo: Realizar o lançamento de esgotos (águas servidas) em massa d’água matriz (receptora) com o destino final adequado. Poderá ser no oceano, lago ou rio. Em qualquer modalidade de lançamento, as condições de auto-purificação da massa d’água receptora deverá atender com segurança a absorção da carga poluidora afluente.

Partes Integrantes: Rede coletora de esgotos → Interceptor sanitário → Tratamento Primário (gradeamento; decantador; reservação de compensação para uniformizar a vazão recalcada pelo bombeamento; flotação para extração de óleos, gorduras, graxas) → Bombas funcionando afogadas (pressão positiva na sucção) → Tubulação do emissário (podendo ter ou não chaminé de equilíbrio à montante) → Bocal difusor.

FIGURA 98: Partes Integrantes do Emissário de Esgotos

O emissário submarino sofre a influência de ações marítimas (ondas, correntes litorâneas, maré, sedimentos); poderá ser enterrado no trecho inicial e aparente no trecho final. Deverá ter o mínimo possível de singularidades hidráulicas, tais como: curvaturas, mudança de seção, pontos altos ou baixos. O bocal difusor deverá ficar acima da topografia do fundo do mar e em condições operativas que permita compor de maneira adequada a velocidade de lançamento do esgoto (VB) com a velocidade das correntes marítimas (VC).

A PLUMA do lançamento dos esgotos tem a forma aproximada de uma “plumagem de ave”, onde o apoio se dá no bocal difusor. Com o desenvolvimento das condições de lançamento dos esgotos a parte fina da pluma vai se alongando à medida que se dá a miscigenação dos mesmos com a água receptora ,notando-se que a mancha de esgoto é mais escura no começo , se clareando à medida que houver a mistura das águas, com a conseqüente auto-purificação dos esgotos por efeito de difusão e diluição (k1 e k2) .

A capacidade de absorção dos esgotos depende das condições de mistura das duas águas: a do mar com boas condições de oxigenação e absorção (por difusão) e a dos esgotos pela sua turbulência e de carga orgânica a ser devidamente composta (teoria de Phelps da auto-purificação). Tais condições operativas do sistema dependem das características qualitativas da massa d’água receptora (oceano), assim como das águas servidas (esgotos).

Aspectos Significativos do Projeto: O posicionamento e características do bocal difusor são de fundamental importância, notadamente a profundidade (HL) e o local e angularidade do difusor que serve de “apoio” à pluma (da mancha de esgotos) no mar. É preferível que a localização do difusor fique fora da área de fundo do mar que sofre a influência do transporte de sedimentos de fundo devido ao movimento orbital das ondas (processos litorâneos). A Linha Neutra de Cornaglia define essa região. Na área litorânea que se dá o transporte de massa por efeito das ondas o emissário deve ser bem ancorado no fundo do mar.

O local de fixação do difusor deverá ser bem estruturado para garantir pluma estável. O comprimento L do emissário e sua disposição plani-altimétrica no fundo do oceano devem considerar o transporte de massa (transporte sólido) promovido pelas ondas e correntes litorâneas “in-shore” (evitar / minimizar o efeito de groine de fundo). A velocidade ao longo do emissário (Diâmetro D) deverá ser suficiente para não permitir deposições ao longo do emissário; a velocidade no difusor VB deverá ser suficiente para impor pluma adequada (composta com as correntes litorâneas VC tipo “off-shore”).

As vazões dos esgotos devidamente manejados pelo tratamento primário (gradeamento; decantação; flotação) dependem da população esgotada, taxa per capita, coeficiente de maré, etc., dados estes conhecidos. O diâmetro ΦD do emissário pode ser calculado pela hidráulica clássica através de estudos econômicos que definem ΦDeconômico (verificar se VE = Q/((π.D2)/4) ≥ Vel que não permita deposição). O diâmetro do orifício de saída do difusor deverá promover VB para o Q de projeto. A velocidade das correntes litorâneas VC é definida em campanhas de campo por medição direta ou pela técnica dos “cartões de deriva” (usada para o emissário de Ipanema/RJ), onde milhares de pequenos cartões flutuantes (plástico) são lançados num determinado ponto e verificado, após dias, seu destino nas praias vizinhas ou por helicópteros.

Conhecida a localização do difusor e o lançamento plani-altimétrico do emissário, sabendo-se a Vazão de projeto Q (pop. Esgotada, etc.), e definido o diâmetro econômico do emissário pela hidráulica clássica, poder-se-á calcular a altura manométrica HM do bombeamento e a potência absorvida pelos motores pela hidráulica clássica:

%70dim..75

1000

'75,07,0

/86400

75,0

2 ..

2

entorenvcHQ

Potência

consumonoáguadperdaeM

sLtpcPopM

Q

hChg

VCMH

M

sprimáriotratmíneE

maréM

Onde:

• M = 0,70 ±;• 0,75 na fórmula da vazão: perda d’água no consumo;• Rendimento no denominador da fórmula da potência ~ 70%;• CMmaré = Cota máxima maré;

• Cmtrat.primário = Cota mínima tratamento primário;

• hs altura de sucção;• tpc taxa per capta.