Vão Livre Dinâmico Sob a

Quilha DUKC®

(Dynamic Underkeel Clearance)

Capitão Jonathon Pearce

Gerente de Desenvolvimento de Negócios

OMC International

• Inventora e fornecedora exclusiva do sistema DUKC®

• Benefícios do DUKC®:– Segurança e Meio Ambiente: Mais de 50.000 movimentações de carga,

contêineres e navios-tanque desde 1993 sem incidentes (cerca de 1 movimentação a cada 2 horas);

– Economia: Aumento de mais de 10 bilhões de dólares em receitas em todo o mundo;

– Enfoque em transporte marítimo seguro e eficiente;– Especialização em operações e projetos de canais para transporte

marítimo.

• Instalado em 14 portos da Australásia e 5 portos da Europa

• Certificação ISO 9001 (2005)

Encalhos (Análise de Processamento e Interpretação)

• Os encalhos são responsáveis por cerca de 3% de todas as reivindicações de incidentes.

• Os encalhos são responsáveis por 35% dos custos.• O custo médio estimado é de US$ 7,85 milhões. • Os encalhos são as reivindicações mais caras

causadas por erros de pilotos. • O Fator Causal interfere negativamente no

gerenciamento da equipe de comando, principalmente com relação à troca de informações entre mestre/piloto.

Análises de Processamento e Interpretação de Reivindicações por Erros de Pilotos superam US$100.000 em 5 anos, de 1999 a 2004 (em conjunto

com a IMPA [International Maritime Pilot Association])

“Iron King”, Port Hedland “Sea Empress”, Milford Haven

Fotografia de Mike Cummings

Port Hedland estava enfrentando perdas de US$ 40 milhões para cada maré em que o canal permanecia fechado por motivos de encalho do Iron King.

O Sea Empress resultou em um custo financeiro

total de 52 milhões a 109 milhões de libras, além de

custos ambientais semelhantes.

maré e correntes medidas

ondas medidas

vento e pressão medidos

navio com determinada carga

últimas profundidades registradas por som 8

envoltórias de velocidade dos navios

marés astronômicas

Metodologia Estática

DADO

“X” % DE CALADO

CALADO

PROFUND.

MARÉ PREVISTA

“X” DEVE SER RESPONSÁVEL POR

- RESPOSTA DAS ONDAS

- MUDANÇAS NAS RESIDUAIS DAS MARÉS

- SQUAT

- MARGENS DE SEGURANÇA

História da Regra Estática

• Tradicionalmente, os portos utilizam regras fixas e determinísticas que regem o vão livre mínimo necessário sob a quilha.

• O vão livre mínimo sob a quilha é teoricamente derivado de uma soma de margens admissíveis (isto é, tolerâncias).

• A dimensão de cada margem de fatores é geralmente empírica ao longo do tempo, devido à dificuldade de avaliação de dados reais.

• Ao levar em consideração as margens de erro, a Regra Estática muitas vezes se baseia nas condições operacionais mais desfavoráveis, ou nos piores casos, e é sempre conservadora.

• Os portos aplicam um único fator que frequentemente envolve uma porcentagem do calado (geralmente 10%).

Metodologia Estática versus Dinâmica

• Se as exigências estáticas forem muito conservadoras, os navios transportam menos carga

• Se as exigências estáticas forem muito otimistas, arrisca-se a segurança

• A estática é, portanto, um compromisso rudimentar entre economia e segurança

• A realidade, no entanto, muda de um dia para o outro e de um navio para o outro quando se depara com uma regra estática!

Diminuição de Riscos

• Os regimes estáticos são sistemas de riscos variáveis (isto é, insensíveis às condições específicas que impõem um alto risco de encalho) – com um modelo probabilístico.

• Um sistema de vão livre sob a quilha em tempo real é um sistema de riscos constantes, pois especificamente leva em consideração as condições do dia e efetivamente aplica um critério de riscos constantes – com um modelo determinista.

• O sistema de vão livre sob a quilha em tempo real pode ser descrito como uma maior consideração quanto a riscos em comparação com regimes estáticos.

DUKC - Fatores Determinantes

Embarcação• Dimensões• Formato

• Estado de carregamento• Estabilidade

• Características de Manobra

Tráfego• ETA/ETD

• Condições do mar/ondas• Outros movimentos• Velocidades das

embarcações• Calado máximo

• Intervalos das marés

Monitoramento de Dados Meteorológicos dos Oceanos

• Ondas• Marés• Vento

• Correntes• Previsão de ondas

Desenho do Porto • Desenho do canal• Sons hidrográficos

• Programação de inspeções do• projeto do ancoradouro

• Monitoramento ambiental Disponibilidade de

Recursos• Rebocadores• Ancoradouros

• Pilotos

Sistemas DUKC ®

Operações• Programação das

Embarcações• Manutenção

• Fornecimento e carregamento de cargas

• Processos Estatutários• Regras de Navegação

Squat

Squat• Afetado por:

– velocidade da embarcação na água (incluindo o efeito das correntes)

– perfil de aceleração– profundidade da água– ondulações no perfil da profundidade– coeficiente de bloqueio da embarcação– fator de bloqueio do canal– aspereza e material do leito– salinidade

• Squat calculado afetado por:– Equação usada e sua eficácia com relação aos

seguintes fatores: embarcação, perfil de velocidade, arredores e ambiente

Inclinação Lateral

Inclinação Lateral Inercial

• Inclinação sustentada de uma embarcação em torno de seu eixo longitudinal

• Duas causas principais:– Resistência ao ar – inclinação devida ao vento– Dinâmica de rotação – inclinação lateral inercial e

efeito do leme

• Ocorre quando uma embarcação muda de curso

• Afetada por:– Velocidade, Raio de Curvatura da Rotação– Características de Estabilidade (Gm VCG), Vau

Resposta das Ondas

• Somente alguns componentes do movimento de uma embarcação levam ao movimento vertical do casco:– Os movimentos de "Heave", "Roll" e "Pitch"

• No entanto, todos os componentes (incluindo "surge", "sway" e

"yaw") são modelados para captar efeitos de acoplamento• Afetada por:

– Geometria do Casco e Características de Estabilidade– Velocidade da Embarcação (com relação a ondas)– Altura e Período das Ondas, Ângulo de Incidência da Onda sobre

o Casco– Interação Onda-Corrente-Embarcação

• Dificuldade inerente e perigo de generalizar a resposta a ondas de uma embarcação com relação a outra

Resposta das Ondas

1,2 m

2,8 m

2,4 m

0,9 m

Corrente da Maré (5,0 nós)

Onda (2,8 m Hm0)

Corrente da Maré (3,0 nós)

Onda (1,7 m Hm0)

Altura da Onda em Alto-Mar = 2 m, período = 14 segundos

MARÉ VAZANTE

MARÉ ENCHENTE

PostPanamax

Handymax

maré e correntes medidas

ondas medidas

vento e pressão medidos

navio com determinada carga

últimas profundidades registradas por som

8

envoltórias de velocidade dos navios

marés astronômicas

Metodologia DUKC®

Vão Livre Até o Fundo (VLF)

Margem de Manobrabilidade (MM)

Resposta das Ondas

Tolerância de Inspeção

Sedimentação

Densidade da Água e Tolerância do Calado

Inclinação Lateral

Squat

Queda de Residuais da Maré

Calado Estático

Residuais da Maré

Maré Astronômica

Profundidade de ManobrabilidadeVão Livre Bruto

Sob a Quilha

Profundidade do Vão Livre Até o Fundo

Vão Livre Sob a Quilha DUKC®

• O DUKC® controla o vão livre sob a quilha segundo as diretrizes da PIANC

• A PIANC distingue os tipos de encalho devidos a:– Toque de fundo por movimentos da embarcação

(Vão Livre Até o Fundo)• Assegura que nenhuma parte da embarcação bata contra o leito do canal

– Incapacidade de manobrar

(Margem de Manobrabilidade)• Assegura que haja a devida passagem de água pelo leme para

proporcionar manobrabilidade suficiente da embarcação sem assistência externa

• Ambos os limites de segurança são sempre observados

Interpretando resultados – VLF e MM controlados

• Ponto de controle: ponto de vão livre mínimo sob a quilha que limita o calado e/ou o intervalo de marés.

• BC controlado:– Geralmente em condições de ondas médias a altas– Geralmente menos consistente devido à mudança nas

condições das ondas– Aproximações de portos externos e de alto-mar

• MM controlado:– Geralmente em condições de ondas baixas– Portos internos e próximos ao litoral (quebra-mar/promontório)

• O ponto de controle (VLF ou MM) depende da posição, do desenho do canal, da hidrografia e do estado de carregamento da embarcação (dados de estabilidade)

DUKC®

• DUKC é um sistema de previsão em tempo real do vão livre dinâmico sob a quilha, que, através de planejamento e monitoramento ambiental, aumenta a eficiência dos canais gerando benefícios econômicos para os usuários sem jamais comprometer a segurança. – É um sistema preditivo dinâmico que considera todos os fatores do vão

livre sob a quilha– Utiliza dados ambientais em tempo real, dados (de estabilidade)

hidrodinâmicos dos navios, sons hidrográficos e modelos numéricos de movimento de navios

– Maximiza os efeitos de navegação e os intervalos de marés, aumentando, assim, a produtividade e capitalizando benefícios econômicos

– Calcula intervalos seguros de tráfego e define se determinado tráfego programado é seguro

Segurança dos Sistemas DUKC®A segurança dos sistemas DUKC® é mantida

por:• Atender ou exceder as diretrizes

internacionais para vãos livres sob quilhas em vias navegáveis.

• Calcular e somar cada componente do vão livre sob a quilha, em vez de considerar uma "margem geral" abrangente.

• Utilizar o modelo conservador de piores casos para todos os fatores do vão livre sob a quilha.

Análise de Movimento da Embarcação em Escala Total (FSVMA)

Finalidade: Determinar a precisão da modelagem do DUKCAferir e validar os modelos do DUKC

• FSVMA em mais de 200 embarcações

• Deslocamentos verticais ±5 cm – PP

• Transformações de ondas e correntes

• Análise de squat• "Roll" Significativo Previsto• "Pitch" Significativo Previsto

Reconhecimento Internacional

• PIANC– O fundador da OMC, Dr Terry O’Brien,

preside o Grupode Trabalho 54 do PIANC

• IALA• MARNIS• Prêmios internacionais

– “Engenharia Civil e Construção Naval” do Seawork Awards 2009

– “Inovação em Operações” do Seatrade Awards 2009 (segunda colocação)

DUKC na E-Nav: Projeto MarNIS - Europa

• OMC convidada como única consultora não pertencente à UE para participar do MarNIS (Maritime Navigation and Information Services) (www.marnis.org)

• O MARNIS contou com aproximadamente 50 parceiros• Entidades europeias de grande porte (em geral)

– Ministérios nacionais; DNV; BSH– Universidades

• WP 4.2Planejamento de Passagem Dinâmica (POADSS)• Melhoria do APP do DUKC®

• WP 4.1Planejamento de Passagem Dinâmica integrado ao Serviço de Tráfego de Embarcações (VTS)

• Extensão do DUKC® IN-TRANSIT

Canal de Aproximação de Lisboa

DUKC E-Nav: MarNIS – Teste do Leito de Lisboa

O DUKC indica intervalo de tráfego aberto

O APP do DUKC comunica os planos de passagem ao VTS

O VTS verifica o intervalo de passagem com o sistema de VTS DUKC IN-TRANSIT

O APP do DUKC comunica os planos de passagem ao VTS DUKC

Os navios passam com segurança no intervalo designado

DUKC no POADDS – Em Operação

Movimentos das embarcações em tempo real

Benefícios do DUKC®

• Melhora a segurança– Perigos de encalho são devidamente avaliados – Riscos de encalho são efetivamente reduzidos– Avaliação precisa dos movimentos e do squat dos navios

• Aumenta os benefícios econômicos– Melhor carregamento de cargas– Maior rendimento das embarcações– Sobre-estadia reduzida– Dragagem reduzida

• Maior flexibilidade de operação– Melhoria nos processos de tomada de decisão de

gerenciamento– Utilização mais eficiente dos ancoradouros– Maiores intervalos de marés

Mais de US$ 10 bilhões em participações em todo o mundo (desde 1992). Mais de 50.000 trânsitos com segurança, sem incidentes

Estudo de Caso Benéfico Porto de Taranaki

• Aumento de 100% no Intervalo de Marés para as embarcações existentes

• Aumento do calado máximo em até 2 m• Atração de novos clientes para o porto,

aumentando o rendimento da TEU de 2.000 TEU para > 60.000 TEU no primeiro ano

• Aumento de segurança em condições adversas de ondas

Estudo de Caso Benéfico Porto de Taranaki

Área Azul Intervalo

Estático de Marés

Área Laranja Intervalo de

Marés do DUKC

Regras Estáticas Insuficientes em Condições de Ondas Altas

Estudo de Caso de Segurança Marsden Point, Nova Zelândia

Eastern Honor 27 de julho de 2003

Capella Voyager 16 de abril de 2003

Na maioria das condições, uma regra estática será conservadora

No entanto, encalhos podem ocorrer quando um navio é sensível às condições prevalecentes (estes são dados reais!)

Metodologia Estática versus Dinâmica

Uma regra estática não lhe diz quando este for o caso!

“…O DUKC permitiu ao Port Hedland transportar 8.000.000 de toneladas extras de minério de ferro a cada ano, gerando uma receita adicional de $240.000.000 por ano.”

DUKC® – Aumento de Receitas

Capitão D. Baker, Port Hedland

DUKC® – Redução de Dragagem

“A ciência por trás do software hoje já está bem comprovada... realmente não havia escolha em nossas mentes, se quiséssemos conquistar os objetivos que havíamos traçado, tínhamos uma escolha bem definida; gastar 15 milhões de dólares em dragagem ou adotar o DUKC e reduzir a dragagem e gastar menos de 1,5 milhões de dólares.”Capitão Ray Barlow - Porto de Taranaki (NZ)

Maior Segurança e Certeza

"Os benefícios não monetários do DUKC® também são de grande valor, proporcionando aos pilotos de portos e navios maior certeza com relação às condições sob as quais cada navio navega, melhorando a segurança das operações."

"A melhoria de segurança (através do DUKC) traz benefícios óbvios através da redução da probabilidade de um acidente ambiental significativo dentro da Grande Barreira de Recifes"

Hon. John Mickel, Ministro dos Transportes de Queensland, 2008

Portos mais inteligentes não se destacam por acidente

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