Navegação Fluvial e Manobrabilidade de

Comboios de Barcaças

Carlos Daher PadoveziEngenheiro Naval, Doutor

Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT

Navegação Fluvial

RESTRIÇÕES

RIOS

trechos estreitos

eclusas

Problemas especiais de Segurança e Ambientais

NAVEGAÇÃO

correntezas

águas rasas

embarcações fluviais de transporte de cargas

Calados reduzidos

Tempos reduzidos com embarcação parada

Grandes deslocamentos

Restrições da via navegável: profundidades, larguras, raios de curvaturas do canal de navegação

Condicionantes físicos Condicionantes econômicos

Velocidades reduzidas

embarcações fluviais de transporte de cargas

Uma solução técnica e economicamente adequada

comboios de barcaças

Vantagens de adoção de comboios fluviais

Flexibilidade operacional – fracionamento da

carga

Redução de tempo em portos e terminais: o

empurrador pode apenas trocar de barcaças

(cheias por vazias e vice-versa)

Possibilidade de desmembramento de um

comboio para ultrapassagem de um ponto crítico

de navegação (curva fechada, eclusa, ...)ou para

uma operação de desencalhe

Cuidados com a adoção de comboios fluviais

Qualidade da amarração entre barcaças e entre barcaças e

empurrador

Estabilidade do empurrador em caso de colisão do

comboio

Potência adequada instalada no empurrador para

segurança em situações de emergência (distâncias

seguras de parada brusca, por exemplo)

Sistema de manobras para garantir manobrabilidade

adequada à segurança da navegação

Desafio: dimensionar um comboio adequado para cada via

específica, garantindo: segurança, baixa interferência

ambiental e ganhos econômicos !

Dimensionar significa:

Determinar dimensões e quantidade de barcaças, calados (e pés-de-piloto), formação do comboio

Projetar/escolher um empurrador com potência e equipamentos adequados para garantir desempenho propulsivo e em manobras do comboio

Projeto de comboios

fixado um determinado número de barcaças, a

SEGURANÇA da navegação depende, das seguintes

características do comboio:

SISTEMA DE PROPULSÃO

MANOBRABILIDADE Eficiência em curvas

Grande controlabilidade

Distância de parada brusca (emergência)

Potência instalada / Potência utilizada

Os comboios fluviais são muito exigidos em manobras, dadas as características de sinuosidade das rotas de navegação e os pontos considerados críticos às manobras, como entradas de eclusas, passagens sob pontes com vãos estreitos e trechos com largura e profundidade reduzidas. Os comboios devem apresentam certas qualidades mínimas de manobras, para manter o rumo certo mesmo sob a ação de forças externas, como ventos, correntes ou ondas.

CONTROLABILIDADE em velocidades baixas

Manobrar bem o tempo todo

Propulsão múltipla – uma necessidade e muitas vantagens

Os momentos resultantes da aplicação de empuxos nos hélices, separados por uma certa distância, são significativos, proporcionando boa manobrabilidade. Em caso extremos, um propulsor pode ser posto a vante e outro à ré.

LEMES DE FLANCO são lemes colocadosem frente aos hélices, para operação com os motores à ré. Basicamente, são lemespara operação em baixas velocidades oucom as embarcações paradas.

LEMES COM FLAP são lemes que apresentam flaps associados, que assumes ângulo proporcional ao ângulo de leme, multiplicando a força de guinadaproporcionada pelo sistema de manobras .

PROPULSOR AZIMUTAL – atuador de propulsão e manobras em um único sistema

propulsores de embarcações fluviais de transporte de cargas

Alto carregamento: potência

alta para produzir alto empuxo em áreas reduzidas de pás

Grandes diferenciais de pressões

em suas pás, com baixas eficiências finais e com

possibilidade de ocorrência de cavitação e de vibrações induzidas

CTH - coeficiente de carregamento do propulsor: CTH = T / ( 1/2. . Ao. V2 )

Hélices com tubo Kort / em duto

Apresentam maior eficiência em baixas velocidade que os propulsores convencionais.

Contudo, em águas com muitos detritos (galhos de árvores, por exemplo), podem ter sua operação inviabilizada por travamento do hélice em operação – detritos podem travar as pás do hélice junto à parede interna do duto

Efeito de águas rasas sobre a resistência ao avanço

Efeitos de águas rasas sobre a manobrabilidade de um comboio

1 empurrador (30 x 10,3 x 3,7 m)

+

1 barcaça (95 x 19 x 4,7 m)

125 m

19 m

Manoeuvring prediction of pusher barge in deep and shallow waterA. Maimun n, A.Priyanto,A.H.Muhammad,C.C.Scully,Z.I.Awal Ocean Engineering 38 (2011) 1291–1299

Questões importantes

Há variação do nível d’água nas várias hidrovias ao longo de um ano - variação é mais acentuada nos rios em corrente livre e mais suave nos rios chamados de “regularizados”, que têm reservatórios devido a barragens.

Uma condição crítica de manobras é aquela em que comboios trafegam com barcaças vazias e ficam sujeitos à ação de ventos de través em suas grandes áreas fora da água. Sistemas auxiliares de manobras ajudam a resolver a situação.

V

Vvento

x

yV

V

Em rios em corrente livre, de fundo arenoso, há grande probabilidade de mudança do canal de navegação a cada ano

Sistema flutuantede proteção de pilares de pontes - projeto IPT

O tempo todo: trabalhar

para a redução de riscos, diminuindo a

probabilidade de acidentes e, em caso de ocorrência, reduzindo as consequências

Estudos experimentais de

manobras de comboios fluviais

realizados pelo IPT

Em semi-Escala (1:6)

Em escala Real (1:1)

Em Tanque de Provas (1:40)

Sistemas auxiliares de manobras

Vantagens Desvantagens

Propulsor

azimutal nas

barcaças de

proa

• Baixo custo

• Não altera o

comprimento do comboio

• Baixa flexibilidade

• Só ajuda nas curvas

• Baixa eficiência

Barco de proa

acoplado

• Ajuda fracionar o

comboio

• Flexibilidade

• Uso de propulsor mais

eficiente

• Custo potencial maior

• Aumento do comprimento

do comboio

Exemplo do auxílio para manobras de um bowboat operando a vante de um comboio

Métodos utilizados para determinação das dimensões horizontais de navegação, com cuidado especial com a largura do canal de navegação, são: métodos empíricos, simulação da navegação fast-time, simulação da navegação em tempo real investigações com utilização de modelos

físicos.

Necessidade de estudo cuidadoso caso a caso

Dimensões de canais: Comboio x Via Navegável

OBRIGADO !

padovezi@ipt.br

O IPT e a Engenharia Naval

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