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

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

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

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

Movimentos verticais do navio

� Consequências

� Navio inoperacional

Movimentos verticais do navio

� Consequências

� Perda de carga transportada

Galgamento

� Massa de água que ultrapassa o ponto mais alto da estrutura de proteção costeira ou portuária

Galgamento

� Consequências

� Integridade da própria estrutura

Sines, Molhe Oeste, 1979

Galgamento

� Consequências

� Circulação de veículos

Blackpool, Reino Unido

Horta, Faial -Açores

Galgamento

� Consequências

� Segurança dos navios no cais

Marina de Cascais

Ponta Delgada, Azores27-09-2011

Galgamento

� Consequências

� Movimentação de pessoas

Flórida, EUA Hartlepool, Reino Unido

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)

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

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

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

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

Grau de consequências

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

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.).

Porto da Praia da Vitória

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

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

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)

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

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

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

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

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

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

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)

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

Grau de risco de galgamento

MAPA DE RISCOMAPA DE RISCO

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