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Metodologia para avaliação qualitativa do risco para a navegação e galgamento. Aplicação ao porto da Praia da Vitória
Maria Teresa Reis1, João Alfredo Santos2,1, Conceição Fortes1, Rui Capitão1, Liliana Pinheiro1, Pedro Poseiro1, Anabela
Simões3, Eduardo Brito de Azevedo3, Paulo Raposeiro4,
Armanda Rodrigues4, André Sabino4, José Carlos Ferreira4,
Carlos Silva4, Conceição Rodrigues5
1Laboratório Nacional de Engenharia Civil2Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
3Universidade dos Açores4Universidade Nova de Lisboa
5Administração dos Portos dos Açores
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Agradecimentos
� Os autores agradecem o apoio financeiro concedido pela
Fundação para a Ciência e a Tecnologia, através de fundos
da República Portuguesa e da União Europeia, aos projectos
� PTDC/AMB/67450/2006 – GUIOMAR – Interface Geo(gráfica)
para Modelação Costeira e Marinha
� PTDC/ECM/73145 – MOIA – Modelo operacional de apoio à
gestão portuária
� PTDC/AAC-AMB/120702/2010 - HIDRALERTA – Sistema de
previsão e alerta de inundações de zonas costeiras
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Agitação marítima
� Diversos problemas às operações portuárias
� Estabilidade das obras de proteção costeira e portuária
� Dificuldade da manobra de navios no acesso e no interior do
porto
� Movimentos excessivos de navios amarrados
� Inundação de zonas próximas da orla costeira
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Movimentos verticais do navio
� Resposta do navio à agitação marítima nele incidente pode levar a
� Colisão do casco com o fundo - encalhe
� Inundação do convés e perda de flutuação do navio - naufrágio
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Movimentos verticais do navio
� Consequências
� Navio inoperacional
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Movimentos verticais do navio
� Consequências
� Perda de carga transportada
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Galgamento
� Massa de água que ultrapassa o ponto mais alto da estrutura de proteção costeira ou portuária
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Galgamento
� Consequências
� Integridade da própria estrutura
Sines, Molhe Oeste, 1979
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Galgamento
� Consequências
� Circulação de veículos
Blackpool, Reino Unido
Horta, Faial -Açores
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Galgamento
� Consequências
� Segurança dos navios no cais
Marina de Cascais
Ponta Delgada, Azores27-09-2011
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Galgamento
� Consequências
� Movimentação de pessoas
Flórida, EUA Hartlepool, Reino Unido
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Avaliação do risco
� É portanto importante
� Prever situações de risco em zonas costeiras e portuárias
� Estabelecer mapas de risco para um correto planeamento
� Alertar as entidades responsáveis em situações de emergência
ObjectivoObjectivoMinimizar a perda de vidas e reduzir Minimizar a perda de vidas e reduzir prejuprejuíízos econzos econóómicos e ambientaismicos e ambientais
AVALIAÇÃO DO RISCO(desenvolver metodologias para atividade portuária)
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Metodologia
� Avaliação do risco em três passos fundamentais
Regime de agitação
no porto
Resposta do sistema físico à
agitação marítima
Cálculo do grau de riscoRisco = Probabilidade x Consequências
Mapas de
risco
Dados medidos
(Bóia-Ondógrafo)
Transferência do regime
de agitação ao Largo
(modelos numéricos)
1
2
3
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Regime de agitação no porto
� Caracterizar a agitação marítima na região de estudo através de modelos numéricos baseados em dados de agitação marítima ou previsões ao largo
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Risco
� Valor esperado da variável aleatória “custo associado àocorrência de determinado fenómeno”
� Passar da variável contínua custo para variável discreta com dois valores apenas:
� Ausência de custo (ausência de problemas)
� Custo associado à ultrapassagem de um limiar
� Risco passa a ser � probabilidade de ultrapassagem do limiar
� multiplicada pelo
� custo associado à ultrapassagem desse limiar
∫∫∫+∞+∞π
θθθ=00
2
0
),,(),,( dTdHTHfTHcR pspsps
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Grau de risco
� Estratégia para facilitar a representação dos resultados do cálculo do risco
� Grau de probabilidade de ocorrência x grau de consequências
Descrição Probabilidade de Ocorrência
(Guia de Orientação) Grau
Improvável 0 – 1% 1
Raro 1 – 10% 2
Ocasional 10 – 25% 3
Provável 25 – 50% 4
Frequente > 50% 5
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Grau de consequências
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Grau de risco
Consequências GRAU DE RISCO
1 2 5 10 25
1 1 2 5 10 25
2 2 4 10 20 50
3 3 6 15 30 75
4 4 8 20 40 100
Probabilidade de Ocorrência
5 5 10 25 50 125
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Aceitabilidade do grau de risco
Grau Descrição Controlo do Risco (Guia de Orientação)
1 – 3 Insignificante Risco desprezável; não é preciso levar a
cabo medidas de controlo de risco.
4 – 10 Aceitável
Risco que pode ser considerado tolerável
caso se seleccione um conjunto de
medidas para o seu controlo.
15 – 30 Indesejável
Risco que deve ser evitado se for razoável
em termos práticos; requer uma
investigação detalhada e análise de
custo-benefício; é essencial a
monitorização.
40 – 125 Inaceitável
Risco intolerável; tem que se proceder ao
controlo do risco (i.e. eliminar a origem
dos riscos, alterar a probabilidade de
ocorrência e/ou as consequências,
transferir o risco, etc.).
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Porto da Praia da Vitória
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Duas situações perigosas
� Movimentos verticais excessivos de um navio em manobra de entrada no porto
� Galgamentos do molhe sul frente ao cais 12 do porto
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Dois sistemas físicos
� Navio + ondas
� Altura do movimento vertical de um ponto do navio
� Determinar resposta a partir das equações básicas da física
� Talude + ondas
� Caudal médio galgado por unidade de comprimento do coroamento do talude
� Expressões empíricas baseadas em resultados de ensaios
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Agitação incidente
� Previsões da agitação marítima ao largo da ilha Terceira� 14572 valores horários
� Nível de maré +1.4 m (Z.H.)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
01-01-2009 11-04-2009 20-07-2009 28-10-2009 05-02-2010 16-05-2010 24-08-2010 02-12-2010
Data
Hs
(m)
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Navio + ondas
� N/M Fernão Gomes
� Comprimento 114 m
� Boca 19 m
� Calado 7 m
� Ponto no navio (45.5, 5.4, 0.0)
� 421 painéis
� 40 frequências; 36 ângulos de incidência; 9 profundidades
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Navio + ondas
� Ângulo incidência 30º
)()()(2
ωω=ω SHS eR
β
ω−ω=ω cos
2
g
Ue
0.0E+00
2.0E-01
4.0E-01
6.0E-01
8.0E-01
1.0E+00
1.2E+00
1.4E+00
1.6E+00
1.8E+00
2.0E+00
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
ωωωω (rad/s)
Z a
mp
(m
)
60
10
5
4
3
2
1.5
1.2
1.1
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0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
28-11-2009 02-12-2009 06-12-2009 10-12-2009 14-12-2009 18-12-2009
Data
Hs
(m)
0 m/s
1 m/s
2 m/s
3 m/s
Movimentos verticais
� Em geral, o aumento da velocidade de avanço leva ao aumento da altura significativa do movimento vertical do navio
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Grau de probabilidade
� Limiar de 0.5 m para altura vertical do movimento em todos os pontos
Velocidade de avanço do navio (ms-1) Ponto do trajecto 0.0 1.0 2.0 3.0
P1 5 5 5 5 P2 4 4 4 4 P3 4 4 4 4 P4 2 2 2 2
Velocidade de avanço do navio (ms-1) Ponto do trajecto 0.0 1.0 2.0 3.0
P1 5 5 5 5 P2 4 4 4 4 P5 2 2 2 2 P6 4 4 4 4
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Grau de risco movimentos
� Limiar de 0.5 m para altura vertical do movimento em todos os pontos (e grau 2 para as consequências)
Percurso 2Percurso 1
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Talude + ondas
� NN_OVERTOPPING2 (Coeveld 2002)
� 15 parâmetros de entrada (geometria + agitação marítima)
� Estima caudal médio galgado por unidade de comprimento do coroamento da estrutura
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Talude + ondas
0
0.5
1
1.5
2
2.5
01-01-2009 11-04-2009 20-07-2009 28-10-2009 05-02-2010 16-05-2010 24-08-2010 02-12-2010
Data
q (
l/s/
m)
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Limiares caudais galgados
� Múltiplas vertentes� Estrutura – 200 l/s/m (0.0%)
� Veículos – 10 l/s/m (0.0%)
� Equipamentos – 0.4 l/s/m (0.8%)
� Pessoas – 0.1 l/s/m (3.7%)
� Navios – já estão muito longe da estrutura
� Maximizar o risco� Assumindo grau de consequências não superior a 2
� Caudal 0.1 l/s/m é o crítico
� Grau de risco 2 x 2 = 4
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Grau de risco de galgamento
MAPA DE RISCOMAPA DE RISCO
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Conclusões
� Procedimentos para avaliação do grau de risco
� Grau de risco em vez de risco
� Amostra representativa da variável a observar
� Procedimentos para avaliação da resposta dos sistemas observados podem ser utilizados em sistemas de alerta