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O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova

recomendação da PIANC

AGOSTO 2014

Prof. Dr. Eduardo A. Tannuri

Prof. Associado, Dept. Eng. Mecatrônica e Sistemas Mecânicos

Coordenador do Centro de Simulações do TPN-USP

ESCOLA POLITÉCNICA

DA USP

Resumo das palestras

O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova recomendação da PIANC

Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP

Porto de Santana (AP)

Porto de Salvador (BA)

Terminal da Barra do Riacho (Portocel - ES)

Porto de Suape (PE)

Porto de São Francisco do Sul (SC)

Porto de Paranaguá (PR)

Palestras técnicas e estudos de casos




Cap .1Introdução e Conceitos

Pianc 117Uso de informações hidro-meteorológicas

para projeto e operação portuário

Prof. Dr. Paolo Alfredini


Cap. 2Projeto Vertical – Conceitual e Detalhado

Eng. Naval MSc. Rodrigo LavieriEng. Naval MSc. Felipe RuggeriArgonáutica Engenharia

Cap. 3.1Projeto Horizontal – Conceitual

Largura de Canal, Diâmetro de Bacia, Curvas, Área de Fundeio.

Eng. Mec. Felipe R. MasettiTechnomar Engenharia

Cap. 2Projeto Vertical – Detalhado

Uso de Ferramentas Experimentais

Eng. Civil MSc. José Carlos M. BernardinoCTH-USP

1º Dia

Comissão ABNTDescrição dos trabalhos da comissão para

atualização da norma ABNT de projetos portuários

Prof. Dr. Edson Mesquita CIAGA




ZP-01A Praticagem e as Normas sobre Desenhos de Canais de Acesso Portuário - impactos

sobre a navegação e as manobras, Estudo de Caso: O porto de Santana/AP

ZP-12Estudo de Caso – Influência do projeto

do abrigo portuário no acesso náutico –Porto de Salvador

PRT Alexandre Takimoto

PRT Ricardo Falcão

ZP-14Estudo de caso com embarcações de maior porte no Terminal de Barra do

Riacho (Portocel)

PRT Rafael Moulié

1º Dia




Modelagem de manobras e validação de simuladores

Cap. 3.2Aplicação de Simuladores

Prof. Dr. Paolo Alfredini


Cap. 4.1Análise de Risco

PRT Siegberto Rodolfo Schenk

Cap. 4.3Restrições operacionais e Limites Ambientais

– incluindo Amarração e Abrigo de Ondas

Eng. Naval MSc. Felipe RateiroTechnomar Engenharia 2º Dia

Eng. Naval MSc. Rodrigo LavieriEng. Naval MSc. Felipe RuggeriArgonáutica Engenharia

Cap. 3Projeto Horizontal – Detalhado

Uso de Ferramentas Experimentais

Eng. Civil MSc. José Carlos M. BernardinoCTH-USP

Adaptação das operações náuticas às mudanças climáticas em curso




PetrobrasAplicação do estudo completo para

realização de operação de STS atracado a contrabordo nos berços 3-A e 3-B de SUAPE.

ZP-09O novo canal de acesso ao Porto de

Suape

PRT Hans Hutzler

Comde Franscisco Haranaka

ZP-18A Praticagem São Francisco na

adequação dos novos parâmetros operacionais da ZP-18 à PIANC

PRT Márcio Pessoa F. de Souza

2º Dia

ZP-17Novos navios em canais antigos: Os

casos de Paranaguá e Antonina

PRT Gustavo Martins

Organização do Evento



1º Dia

Palestras

Palestras

Coquetel

Almoço

12:00

13:45

17:30

19:00

19:00 Micro-ônibus para região Hotéis (Paulista e Faria Lima)

Coffe-break

Coffe-break




2º Dia

Palestras

Palestras

Almoço FEA-USP

12:00

13:45

17:00 17:00 Micro-ônibus para1. Hotéis (Paulista e Faria Lima)2. Aerop. Congonhas3. Aerop. Guarulhos

13:15 Visita ao Centro de Simulação do TPN-USP (Grupo 3)

15:30 Visita ao Centro de Simulação do TPN-USP (Grupo 4)

Coffe-break

Coffe-break

09:00




• Equipe do TPN-USP para apoiar os participantes no guichê de entrada do auditório

• Realizar inscrição/reserva para os micro-ônibus e para as visitas ao Simulador;

• Obter um taxi na USP a partir das 16:30 pode ser complicado.

Introdução

Relatório PIANC 121-2014

– Substitui o PIANC PTC II-30 (2007)

– Elaborado em cooperação

• PIANC

• IAPH (Int. Assoc. of Ports & Harbours)

• IMPA (Int. Maritime Pilots Assoc.)

• IALA (Int. Assoc. of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities)



Introdução

Relatório PIANC 121-2014 – Objetivos

Projeto de dimensões horizontais de canais de acessos, áreas de manobra e de fundeio.

Largura, diâmetro, distâncias, raios



Introdução


Projeto de dimensões verticais de canais de acessos, áreas de manobra e de fundeio.

Dragagem, Profundidade, Calado máximo



Introdução


Definição de calado aéreo e altura de vão de pontes



Introdução


Definição de restrições para navegação.

Condição ambiental limite, uso de rebocadores, navegação noturna, riscos



Introdução

Relatório PIANC 121-2014 –Documento associado

PIANC Report No.117 Use of Hydro/Meteo Information to Optimise Safe Port Access 2012

Palestra 14/08 – 11:00

Prof. Paolo Alfredini



Definições e Conceitos



A área portuária é composta por:




1) Áreas de navegação e manobra – canais e bacias de evolução

Canal de AcessoPorto de Tubarão

Demarcados por sinalização náutica.




Tipos de canais de acesso

Canal de acesso ao Porto de Suape

Interior: área parcialmente abrigada, ondas não influenciam a navegação

Canal de acesso ao TECON Baía de Guanabara

Desabrigado: ondas induzem movimentos verticais durante navegação




1) Áreas de navegação e manobra - entrada de portos Final do Canal de Acesso

Entrada de Portocel




2) Áreas estacionárias (áreas de fundeio, berços)

Áreas de Fundeio (BTS)

Berço de Atracação (Porto de Salvador)

Critério Básico de Projeto



Critérios de segurança

-Folga sob a quilha mínima-Largura mínima de canal-Ângulo máximo de deriva-Área mínima de giro-....

Autoridade / Administrador

portuário

Armador

Demanda (carga, tipo de navio...)

Projetistas e Apoios Técnicos

Alternativa A

Alternativa B

Alternativa C

Alternativa D

Todas as alternativas devem respeitar os critérios de segurança




Alternativa A

Alternativa B

Alternativa C

Alternativa D

Seleção da melhor alternativa: análise econômica

100%

100%

100%

100%

$$

$$$

$$$$

$$$$$

75%

80%

89%

98%

A decisão é feita baseada no compromisso entre investimentos e disponibilidade portuária / eficiência

MAS NÃO entre investimento e risco (a segurança deve sempre ser mantida)




Exemplo: a definição da profundidade para dragar um canal, em função da maré e ondas, deve ser feita baseado em fatores econômicos e ambientais.

A consequência da decisão deve ser variações no tempo em que o canal poderá operar com segurança, mas NÃO em variações no nível de segurança (folga sob a quilha).

Esta deve ser mantida dentro dos valores de segurança em qualquer cenário avaliado.

O Navio



Cascos e projeto naval voltado para paraeficiência ao longo da navegação.

Canais de acesso e áreas confinadas devem prover meios para garantir segurança – dimensões adequadas, auxílios à navegação e rebocadores

Não são otimizados para manobras portuárias em águas restritas.

Navio Tipo



Tankers

Navio Tipo



Graneleiros

Navio Tipo



Conteineiros

Navio Tipo



A PIANC refere-se também:•Tabelas de classes mais detalhadas da ROM (norma espanhola)

•Regressão estatística do MLIT JapãoCada dimensão representa 95% de não excedência – dados da Lloyds

Navio Tipo



A definição do(s) navio(s) tipo é um passo fundamental do projeto.

Escolher navio com maiores dimensões.....

Mas qual dimensão??

Projeto Vertical:

•Maior Calado•Maior movimento em onda (depende do GM)

Projeto Horizontal:

•Pior manobrabilidade•Maior Boca / Área vélica

Portanto, muitas vezes mais de um navio tipo deve ser selecionado

Navio Tipo



Dimensões Principais

- Navio com maiores dimensões (navio real existente);

- Se apenas a classe for definida, usar tabela MLIT Japão para selecionar dimensões (navio não existente, escalar navio semelhante);

Navio real classe X

Navio classe X com maiores dimensões L, B, T

Navio Tipo



Manobrabilidade – como definir a manobrabilidade “tipo”?

Passo 1) Selecionar o navio com menor conjunto/eficiência de equipamentos de manobra dentre os navios a serem considerados

- thrusters- leme de alto desempenho- propulsão azimutal x convencional

Passo 2) Verificar se a manobrabilidade do navio tipo é representativa da classe em análise. Usar dados de provas de mar de navios da classe.Se não for, degradar modelo de simulação.

-Zig-zag-Manobra de giro-Crash-stop-outras....

Banco de dados da IMO

Limites operacionais



Dia 16/04/2013 – Porto de Rio GrandeOndas de 3~4m

UKC

Ondas, Vento, Correnteza

Visibilidade Estados de avaria

Estes fatores afetam a manobrabilidade do navio, capacidade do prático em controlar o navio, a operação de rebocadores, e a possibilidade de atracação




Fatores que afetam o valor dos limites operacionais

-Tipo de navio (forma do casco)-Recursos de manobra (tipo de leme, propulsor, thruster)-Equipamentos de navegação e sistemas-Tipo de carga

Quanto mais estudos, engenharia e recursos de monitoração instalados no porto, os limites podem ser definidos de forma mais precisa, garantindo a segurança e maior eficiência (disponibilidade)




Exemplo: definição do calado máximo em um acesso portuário

Enfoque 1 – Limite a favor da segurança (pouco estudo sobre o local)

Qualquer tipo e porte de navio Qualquer condição ambiental

Valor máximo X m (único)

Para garantir segurança em TODOS os casos, muitas vezes o navio

operará em calado bem menor do que poderia!!!




Enfoque 2 – Limite variável (dinâmico)

Valor máximo definido para cada condição ambiental e cada navio

$$$

Sistemas de monitoração e previsão ambiental

Engenharia e análise de movimentos de diferentes navios tipos

Segurança garantida e maior aproveitamento do

porto

Exemplos:

1) Sistemas de calado dinâmico

2) Sistemas para alocação de rebocadores baseado no porte do navio e condição ambiental

Dados físicos



O projeto do acesso náutico só é possível com o conhecimento das condições ambientais:

•Vento •Ondas •Correntes e correntes de maré •Ciclos de marés e elevações •Batimetria•Dados Geotécnicos•Assoreamento •Salinidade •Visibilidade •Gelo

Dados físicos



•Vento e correnteza de través – afetam a navegação pois causam ângulos de deriva

1000 1500 2000 2500 3000 3500

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

1.9kn 02.1kn 200

2.2kn 400

2.1kn 600

2.2kn 800

2kn 1000

2kn 1200

2.1kn 14001.4kn 1600

0.18kn 1800

-0.51kn 2000

-0.25kn 2200

-0.43kn 2400

Trajetória

COG

Força hidrodinâmica(efeito asa)

Vento

Dados físicos



•Ondas – causam movimentos verticais que definem a profundidade requerida. Monitoração de direção e período são fundamentais pois definem a resposta do navio.

Período de onda = 10s

Mov. Roll = ±8o

Dados físicos





Mov. Roll = ±4o

Dados físicos





Mov. Total quase NULO

Dados físicos



Definição das dimensões verticais (profundidade, necessidade de dragagem, calado máximo, janela de maré)

•Ciclos de marés e elevações

•Dados Geotécnicos •tipo de fundo, as consequências do toque no fundo são maiores se o fundo é duro

Fundo arenoso Fundo rochoso

Dados físicos



Definição das dimensões verticais (profundidade, necessidade de dragagem, calado máximo, janela de maré)

•Batimetria

•Assoreamento

Desenho 3D da batimetria do canal do TECON-RJ.

Quanto maior a intervenção na batimetria natural, maiores as preocupações com dragagem de manutenção e assoreamento.

Dados físicos



•Visibilidade

Dados físicos/Modelagem



FísicaNuméricaAnalítica

Experiência prática do local

Medições no local

Metodologia de Projeto



• Projeto em 2 estágios

• Projeto Conceitual

• Projeto Detalhado




Projeto Conceitual

Requisitos Básicos

Navio(s) Tipo(s)

Locação

Registros batimétricos

Caracterização ambiental (projetos anteriores em locação próxima ou específico)

Experiência de práticos e usuários

•Ferramentas básicas de cálculo (profundidade, largura de canal, Alinhamento)

•Estudos de simulação são aceitos para comparações

•Melhor Alternativa (1 ou 2)•Sinalização náutica básica• Investimentos necessários

•Alternativa 1•Alternativa 2•Alternativa 3•Alternativa 4•...




500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

1.9kn 0

2.4kn 200

2.5kn 400

2.8kn 600

2.7kn 800

2.6kn 1000

3.1kn 1200

3.1kn 1400

2.5kn 1600

0.97kn 1800

1kn 20000.45kn 22001.2kn 2400

1.5kn 2600

1.4kn 2800

1.1kn 3000

0.89kn 3200

0.16kn 3400-0.31kn 3600

-0.72kn 3800

Trajetória

1000 1500 2000 2500 3000 3500

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

1.9kn 02.1kn 200

2.2kn 400

2.3kn 600

2.4kn 800

2.4kn 1000

2.3kn 1200

2kn 1400

1.8kn 1600

1.6kn 1800

1.1kn 20000.058kn 2200

-1.6kn 2400

-1.3kn 2600

-0.93kn 2800

-0.62kn 3000

0.16kn 3200

Trajetória

Exemplo de Projeto Conceitual

Aplicação das tabelas e ábacos para definição da largura do canal.Avaliação de 2 arranjos de quebra-mar

Simulações em temporeal para identificação de riscos

Layout 15 Layout 17




Projeto Detalhado

•Otimização•Refinamento•Validação

1 ou 2 alternativas de arranjo

Maior aprofundamento nos dados ambientais

Experiência de práticos e usuários

•Simulação de manobras•Cálculo de movimentos verticais•Ensaios em escala reduzida

•Sinalização náutica detalhada

•Concordâncias, curvas, detalhes

•Regras operacionais (rebocadores, limites ambientais, porte máximo...)




Projeto Conceitual

Projeto Detalhado

Dimensão vertical

Dimensão horizontal

Projetoindependente

6.88 6.885 6.89 6.895 6.9

x 105

7.4754

7.4756

7.4758

7.476

7.4762

7.4764

7.4766

7.4768

7.477

x 106

0kn 0

0kn 0

500m

Águas profundasÁguas rasasH/T=1.2

Projetosimultâneo

Projeto Portuário no Brasil



• Fluxograma lógico de etapas desenvolvido pela Praticagem do ES em coerência à legislação brasileira de como deve encaminhar um estudo de acesso náutico, envolvendo os seguintes participantes:

– Autoridade Marítima (AM)

– Autoridade ou Administrador Portuário (AP)

– Praticagem (como consultor técnico da AM)

– Usuário (armador, administrador de terminal)




1. Nova DemandaMaior NavioMaior CaladoMenores RestriçõesNova sinalização....

-Usuário envia requerimento formal à AP

2. Elaboração da Proposta

-Necessidades comerciais-Navio(s) Tipo(s)-Dados Ambientais e Batimétricos

-AP prepara proposta a ser enviada à AM com, no mínimo , os itens acima




3. Definição dos estudos

AM analisa o pleito e identifica os fatores que deverão ser estudados dentro das alterações propostas

4. Verificação de acordo com PIANC e/ou ABNT

-Nível Conceitual

-Aplicação de tabelas e ábacos

-2 opções (decisão da AM):

-AM realiza esta verificação com auxílio da Praticagem

- AP realiza o estudo com apoio (ou não) de consultoria técnica contratada




AM (com consultoria da

Praticagem) avalia aplicação

PIANC/ABNT (nível

conceitual)

-novos parâmetros dentro dos níveis definidos pela PIANC/ABNT (nível conceitual)-claro entendimento e aceitação dos dados de entrada - nenhum novo risco associado - operação próxima da executada atualmente

Proposta aprovada (Tipo A)

AM deve solicitar Estudos Detalhados à AP

Limites rotineiramente aplicados (por exemplo, por meio de autorizações provisórias), em tempo representativo, sem registros de acidentes, possível aprovação Tipo B)




Aprovada (Tipo A).

Estudos Detalhados AP

Pré-Aprovada (Tipo B)

Dados ambientais mais detalhados e previsões de fatores ambientais mais elaboradas

Projeto Detalhado-Simulação-Experimentos em escala reduzida-Análise numérica de movimentos

Consulta a usuários (práticos e comandantes)




AM avalia resultados dos

estudos detalhados

Claramente não respeita normas de segurança

Alterações indeferidas

Alguns fatores ou pleitos estão além dos critérios de segurança

AM indica ajustes e novos estudos para AP

Estudos e avaliações indicam que segurança da navagação é garantida

Alterações pré-aprovada (Tipo C)

Aprovada (Tipo A).


Estudos Detalhados AP




Aprovada (Tipo A).


Pré-Aprovada (Tipo C)

Análise Formal de Risco (AP)-Riscos (Colisão, encalhe, abalroamentos...)-Probabilidades-Consequências

Suporte da Praticagem

Regras Operacionais para minimização de riscos (AM)-Rebocadores adicionais-2 práticos na manobra;-Manobras restritas a determinadas condições de correntes de maré;-Manobras restritas ao período diurno;-Necessidade de observação da vacância de berços adjacentes;-Uso de canal de acesso de forma monoviária;-Necessidade de realização de experiência(s) prática(s) com os limites propostos.




Aprovada (Tipo A)


Pré-Aprovada (Tipo C)

Implementação dos novos limites operacionais

Acompanhamento contínuo pela AM

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