09-NES 001-CFAQ I-C2013

MARINHA DO BRASIL DIRETORIA DE PORTOS E COSTAS ENSINO PROFISSIONAL MARÍTIMO CURSO DE FORMAÇÃO DE AQUAVIÁRIOS (CFAQ I-C)

NOÇÕES DE ESTABILIDADE – NES 001 –

1ª.edição Rio de Janeiro 2013

1

© 2013 direitos direitos reservados à Diretoria de Portos e Costas

Autor : Professor Adilson da Adilson da Silva Coelho

Revisão Pedagógica: Pedagógica: Revisão ortográfica: ortográfica: Diagramação/Digitação: Diagramação/Digitação: Invenio Design Coordenação Geral: Geral:

______ ___________ ______ _ exemplare exemplaress

Diretoria de Portos e Costas Rua Teófilo Otoni, n. 4 – Centro Rio de Janeiro, RJ 20090-070 http://www.dpc.mar.mil.br [email protected]

Depósito legal legal na Biblio B ibliotec teca a Nacional Nacional conforme Decreto Dec reto n o 1825, de 20 de dezembro de 1907 IMPRESSO IMPRESSO NO BRASIL BRASIL / PR INTED IN BRAZIL 2

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APRESENTAÇÃO A seguran segurança ça de uma embarcação está relacion relacionada ada a dive d iversos rsos fatores, fatores, entre eles, a sua estabilidade que a torna apta a flutuar nas mais diversas condições operacionais. Esta disciplina apresenta conceitos básicos referentes a geometria da embarcação, estabilidade e flutuação que devem ser do conhecimento dos marítimos que a tripulam. Ao término das operações de carga e descarga e durante a travessia a embarcação deverá permanecer estável conforme ilustrada na figura figura abaixo.

Fonte: Fonte: Apostila de TTM1

Esta disciplina é importante porque alerta que uma embarcação, independentemente do seu porte pode emborcar durante o carregamento e até mesmo durante a viagem, conforme ilustrada na figura figura a segui s eguir. r.

Fonte: Apostila de TTM 1

3

4

SUMÁRIO APRESENT PRESEN T AÇ ÃO .................. .................... .............................................................................. ....................................... ...................................................... ...............

3

UNIDADE UNIDADE 1 - GEOMETRIA DO NAVIO NAVIO .......................................................... ................................................................................ ...................... 1.1 DIMENSÕES DIMENSÕES LINE LINE ARES DA EMB EMB ARCAÇÃO ARCAÇÃO ............................................. .......................................................... ............. . 1.2 PLANOS PLANOS ORTOGONAIS ORTOGONAIS D A E MBARCAÇ BARCAÇ ÃO ............................................. ............................................................. ................ 1.3 CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DE PESO E VOLUM VOLUME DA E MBARCAÇ BARCAÇ ÃO ............................... 1.4 ARQUEAÇÃ ARQUEAÇÃO O DA E MB ARCAÇÃO ARCAÇÃO .......................................................... ..................

7 7 9 12 15

UNIDADE UNIDADE 2 - DESLOCAMENT DESLOCAMENTO O E FLUT FLUT UABILIDA UABILIDADE DE ............................................. ..................................................... ........ 2.1 CARACTERÍSTICA CARACTERÍSTICA DE PESO DO NAVIO NAVIO ................................. .................................. 2.2 VOLUME VOLUME DA CARENA E FORÇA DE EMPUXO EMPUXO ............................................. ......................................................... ............ 2.3 PRINC PRINC ÍP IO DE ARQUIM ARQUIMEDES ................... .................................................................................... ....................................... .......................... 2.4 FLUTUABILIDADE FLUTUABILIDADE .......................................................... ............................................. ....................................... ...... 2.5 LINHAS LINHAS DE CARGA ............................................ ................................................................................... ........................................................ ................. 2.6 CALADO CALADO MÉDIO E M FUNÇÃO FUNÇÃO DO DESLOCAM DESLOCAME NTO ..............................................

17 15 18 20 21 22 .25

UNIDADE UNIDADE 3 - PONTOS PO NTOS NOTÁVEIS NOTÁVEIS DA EST ABILIDA BILID ADE .................................................... 3.1 CONCEITO DOS PONTOS NOTÁVEIS NOTÁVEIS DA ESTABILI EST ABILIDADE DADE ...................................... 3.2 COTA DOS PONTOS PONTOS NOTÁVEI NOTÁVEIS S DA ESTABILI EST ABILIDADE DADE TRANSVERSAL TRANSVERSAL ................... ................... 3.3 MUDANÇAS DE POSIÇÃO DOS PONTOS NOTÁVEI NOTÁVEIS S DA ESTABIL ESTAB ILIDADE IDADE TRANS TRANS VERSAL VERSAL .......................................................... ................................................. ....................................... ..........

27 27 29

UNIDADE UNIDADE 4 - PLANOS PLANOS OPERA OPER ACIONA CION AIS DO NAVIO................... NAVIO.......................................................... ......................................... 4.1 PLANO PLANO DE CAPAC CAPAC IDADE ............................................. .................................................................................... ............................................. ...... 4.2 PLANO PLANO DE CURVAS CURVAS HIDROSTÁTIC HIDROSTÁTIC AS................................ ...................................... 4.3 ESCALA DE PORTE ............................................. .................................................................................... ....................................................... ................

33 33 34 35

UNIDADE 5 - ESTABILIDADE TRANSVERSAL DO NAVIO ............................................... 5.1 ESTUDO DA ESTABILIDA ESTABILIDADE, DE, BRAÇO E MO MENTO DE ADRIÇ ADRIÇ AMENTO. AMENTO............... .............. 5.2 ALT ALT URA METACÊN ET ACÊNTRICA TRICA .......................................................... ............................... 5.3 CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO EQUILÍBRIO DO NAVIO NAVIO .......................................................... ....... 5.4 BAND BAND A PERMANE PERMANE NTE, CAUSAS CAUSAS ............................................. ............................................................................... .................................. 5.5 EFEITO DA SUPERFÍCI SUPERF ÍCIE E LIVRE NOS NOS TANQUES TANQUES DE CO CONSUM NSUMÍVEIS ÍVEIS E CARGA E FORMAS FORMAS DE EVITÁ-LA ............................................. .................................................................................... .................................................. ........... 5.5.1 Efeito da Superfície Livre.......................................................... Livre .......................................................... ..................................... 5.5.2 Principais Causas da Superfície Superfície Livre.......................................................... Livre .......................................................... ..................

37 37 39 39 42 45 45 45

UNIDADE UNIDADE 6 - ESTA EST ABILIDADE BILIDADE LONGI LONG IT UDINAL UDINAL ............................................. ................................................................. .................... 6.1 CALADOS CALADOS E TRIM OU COMPASSO ............................................. ........................................................................... ..............................

47 47

UNIDADE 7 - ESFORÇOS ESTRUTURAIS LONGITUDINAIS ............................................ 7.1 ALQUEBRAMENTO ALQUEBRAMENTO E CONTRA-ALQUEBRAM CONTRA-ALQUEBRAMENTO ENTO ................................................

51 51

30

5

UNIDADE 8 - EFEITOS DO CARREGAMENTO NA ESTABILIDADE DO NAVIO ............. 8.1 DISTRIBUIÇÃO DA CARGA NOS COMPARTIMENTOS DE CARGA DO NAVIO ......

55 55

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................

57

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UNIDADE 1 GEOMETRIA DO NAVIO

Estudaremos os principais planos de uma embarcação que servem para contagem das cotas verticais, horizontais longitudinais, transversais e leituras de calados. Também veremos os significados de deslocamento e porte e sua influência nos limites nas linhas de carga. 1.1 DIMENSÕES LINEARES DA EMBARCAÇÃO Comprimento total (LOA) É o maior comprimento da embarcação, determinado pela maior distância compreendida entre a parte mais extrema da proa até a parte mais extrema da popa, que ficam acima ou abaixo do nível da água, figura 3. Essa dimensão não tem aplicação nos cálculos de estabilidade ela somente é utilizada por ocasião da atracação da embarcação ou por ocasião da docagem.

Figura 3 – Apostila de Estabilidfade Módulo 1.

Comprimento entre perpendiculares (Lpp) É a medida linear compreendida entre as perpendiculares de vante e de ré. Para entender o conceito de comprimento entre perpendiculares, é necessário que identifiquemos as perpendiculares a vante e a ré. (Figura 4).

Figura 4 : Apostila de NES

7

Perpendicular de vante é a perpendicular ao plano de flutuação que passa pela interseção da linha de flutuação da embarcação quando se encontra no seu calado de projeto, com o contorno na roda de proa. Perpendicular de ré É a perpendicular ao plano de flutuação que passa pela interseção da linha de flutuação da embarcação quando se encontra no seu calado de projeto, com o c om o contorno da popa.

Fonte: Apostila de NES.

Boca É a largura de uma embarcação num determinado local. Boca Moldada (Bm) É a maior largura da embarcação entre as superfícies internas do chapeamento do casco da embarcação. Boca Extrema (B. Max) É a maior largura do casco, medida entre as superfícies externas do forro exterior da embarcação, incluindo os apêndices. Pontal É a distância vertical medida sobre o plano diametral, a meio navio, entre o convés principal e o plano de base. Na figura 5, são identificadas as bocas e o pontal. Máxima

Figura 5

8

1.2 PLANOS ORTOGONAIS DE UMA EMBARCAÇÃO Plano de flutuação É um plano horizontal longitudinal secante ao casco, limitado pelo contorno do chapeamento da embarcação correspondente a superfície das águas tranqüilas em que ela está flutuando. Ele divide o casco em obras vivas(parte que fica imersa) e obras mortas(parte que fica emersa). (Figura 6).

Figura 6 Fonte:Apostila Estabilidade Módulo 1 EAD.

Plano de base É o plano horizontal que passa pelo fundo de uma embarcação, figura 7, interiormente à quilha. Esse plano serve de origem na contagem das cotas dos centros de gravidade do navio, dos pesos das cargas de todos os consumíveis e quaisquer outros pesos existentes a bordo.

Figura 7 Fonte: Apostila de Es tabilidade CIAGA.

As cotas dos centros de gravidade são mostradas na figura 8, a seguir.


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Plano diametral É um plano vertical longitudinal compreendido entre a proa e a popa que divide o casco simetricamente nos corpos de bombordo e boreste. Ele serve de contagem dos afastamentos transversais dos centros de gravidade do navio, do centro de gravidade da carga, dos tanques de óleo combustível, aguada e de quaisquer outros pesos existentes a bordo. Esse plano é ilustrado na figura 9.

Figura 9 Fonte: Apostila de Estabilidade CIAGA.

Plano transversal É o plano vertical, perpendicular ao plano de base e ao plano diametral, secante ao casco que serve para projeção das cotas dos pontos notáveis da estabilidade, figura.(Figura 10)


Seção Mestra É um plano transversal, chamado plano transversal a meio navio, localizado na metade do comprimento entre perpendiculares, que divide simetricamente a embarcação nos corpos de: proa e popa. Ele é representado pelo símbolo )O(, chamado de aranha. A partir desse plano 10

são contadas as distâncias longitudinais do centro de gravidade do navio e de quaisquer outros pesos existentes a bordo, figura 11.

Figura 11 Fonte: Apostila NES.

Figura 12 Fonte:Apostila NES Linhas d’água e de flutuação

É a interseção da superfície da água com o costado da embarcação; é também chamada de linha d’água a faixa pintada no casco entre os calados máximo (plena carga) e leve (embarcação vazia),figura 13.

Figura 13 Fonte: Apostila de NES

1.3 CARACTERÍSTICAS DE PESO E VOLUME DA EMBARCAÇÃO Existe uma relação direta entre peso e volume na embarcação. Quando nos referimos ao seu peso,utilizamos o termo deslocamento porque significa o deslocamento do volume d água deslocado pelo navio no local onde ele flutua. O volume utilizado nos cálculos de estabilidade 11

é identificado como volume do casco que fica submerso. Isto é o volume da carena. O volume da carena pode ser obtido numa tabela chamada tabela de dados hidrostáticos. O volume da carena e deslocamento são identificados, respectivamente, pelos símbolos e . O deslocamento da embarcação também pode ser determinado na tabela de dados hidrostáticos. A fórmula que determina o volume da carena é a seguinte: = Lpp .Bm . Cm .Cb . A unidade que expressa o volume da carena é expresso é m 3. A for do casco é irregular e, por isto é necessário que seja aplicado um coeficiente de forma chamado coeficiente de bloco (Cb). Esse coeficiente expressa a relação entre o volume da carena e o volume de um paralelepípedo que envolve a carena, conforme mostrado na figura 14.


Na figura, acima Lpp significa o comprimento entre perpendiculares, B significa a boca moldada e Hmed representa o calado médio que é a parte submersa do casco. A relação entre o volume da carena e o volume do paralelepípedo que envolve a carena, que tem por dimensões: Lpp, B e Hmed determina o coeficiente de bloco (Cb) que é o fator de correção entre a carena (cor vermelha) e o volume do paralelepípedo circunsc rito, portanto,

Cb = / Lpp.B.Hmed assim,

= Lpp. B. Hmed .Cb

O deslocamento da embarcação que é uma das principais características de peso pode ser determinada por uma tabela, chamada de tabela de dados hidrostáticos, ou pela fórmula

=

.

.

Na fórmula nós sabemos que significa o volume da carena e identifica o valor do deslocamento da embarcação. Agora é preciso identificar que significa o valor da densidade. 12

Na física a fórmula que é empregada para se calcular o peso de um corpo é a seguinte:

p = v. onde v é o volume do corpo e é a densidade do corpo. Vamos conceituar alguns conceitos que são importantes para o aluno entender o significado de densidade. Densidade de um corpo é a relação entre o seu peso e o volume que ele ocupa, ou

= p/v Para que se entenda o significado de densidade vamos imaginar a seguinte experiência: se enchermos um garrafa cuja capacidade é 1 litro com água pura e depois pesarmos, diminuindo o peso da garrafa, verificamos que a água pura pesa 1 kg ou 1000 g, figura 14. Figura15


Se repetimos esta experiência utilizando a água do mar, iremos verificar que a água salgada pesa 1,025 kg ou 1025 g, isto é um pouco mais que a água pura ou doce, ilustrada na figura 15.

Figura 16 Fonte: Apostila de Estabilidade.

Podemos concluir que, que apesar da água doce e água salgada terem sido pesadas com o mesmo volume, isto é uma garrafa com 1 litro, apresentam pesos diferentes, isto se deve a densidade, portanto, a densidade é a relação entre o peso doe o se u volume. Com estes conceitos podemos agora, calcular o deslocamento de uma embarcação em água doce (rio, lagos e lagoas), conforme exemplificado abaixo. Calcule o deslocamento de uma embarcação, flutuando respectivamente em água doce e água salgada, conhecendo-se as seguintes características: 13

Volume da carena 6000 m 3 e densidade 1,025 t/m 3 (água salgada) e 1 t/m 3 (água doce). Deslocamento em água doce. =

.

=6000 m3 . 1 t/m3 = 6000 t Deslocamento em água salgada: =6000 m3 . 1.025 t/m3 =6150 t 1.4 ARQUEAÇÃO DA EMBARCAÇÃO È o termo utilizado para expressar a capacidade volumétrica de uma embarcação, isto quer dizer que determinar a arqueação de uma embarcação é determinar o seu volume interno e fechado do navio. Para a determinação do volume é preciso que sejam conhecidas três dimensões, ou seja comprimento, largura e pontal. Considerando-se uma embarcação com50 m de comprimento, 10 m de boca e 4 m de pontal, temos um volume de 2000 m 3 portanto essa seria a sua arqueação, entretanto, as embarcações tem formas irregulares e por isto, são necessários o emprego de coeficientes para que sejam corrigidas as formas irregulares. O cálculo da arqueação é um pouco mais complexo por levar em consideração os compartimentos, ocupados com equipamentos e máquinas de bordo, porém é importante que se entenda o conceito. O cálculo da arqueação é feito no estaleiro onde a embarcação é construída, sendo determinada de duas formas diferentes, como veremos a seguir. Arqueação Bruta É a soma de todos os volumes internos e fechados e cobertos da embarcação, figura 17. O valor da arqueação bruta é empregado na tarifa de praticagem e direitos de docagem.


14

Arqueação Líquida È a soma dos volumes internos e fechados dos compartimentos da embarcação que são utilizados para o transporte de cargas ou passageiros, desde que sejam fechados e cobertos, figura 18. O valor da arqueação líquida é utilizado no pagamento das tarifas sobre direitos portuários e direitos de passagens por canais e taxas de faróis.

Figura 18 – Apostila de Estabilidade CIAGA

Antigamente, avaliava-se a capacidade comercial de uma embarcação através da quantidade de tonéis de vinho que poderiam se carregados no porão, dai ter surgido uma medida de volume chamada tonelagem, derivada de tonel, por uma razão de tradição, essa medida continua existindo, porém hoje a tonelagem ou tonelada de arqueação corresponde a 2,83 m 3 . Como exemplo prático, embora aproximado, podemos dizer que uma embarcação com 2000 m 3tem 5660 toneladas de arqueação bruta. Não confunda tonelagem de arqueação, que é uma medida de volume que corresponde a 2,83 m 3 , com a medida de peso (tonelada) que corresponde a 1000 kg. Os valores das arqueações bruta e líquida são expressos no Certificado Internacional de Arqueação que tem prazo de validade indeterminado.

15

UNIDADE 2 DESLOCAMENTO E FLUTUABILIDADE

2.1 CARACTERÍSTICAS DE PESO DO NAVIO Ao efetuarmos os cálculos de estabilidade e carregamento de uma embarcação são utilizadas as características de peso do navio que são o deslocamento e porte. Deslocamento É o peso da embarcação expresso em toneladas métricas ou de 1000 quilos.. É representado pelo símbolo . O termo deslocamento é usado porque indica o peso do volume d’ água d eslocada pela carena. Dependendo das condições em que se encontrar a embarcação, identificamos as seguintes definições de deslocamento: Deslocamento leve É identificado por L e, corresponde ao peso do casco, apêndices, acessórios de convés e máquinas e seus acessórios, em toneladas. É o peso da embarcação ao final da sua construção, completamente vazio.. Deslocamento em lastro É identificado por LA e, é o peso da embarcação expresso em toneladas, sem carga. Deslocamento atual É identificado por

e, representa

o peso da embarcação expresso em toneladas

flutuando na linha d’água considerada, sem estar nas condições leve, em lastro ou em plena

carga. Deslocamento em plena carga ou máximo Essa condição de deslocamento pode ser identificada por PC ou M.É o peso da embarcação quando atinge o plano de flutuação máximo permitido pela linha de carga do local onde se efetua o carregamento, levando em conta as zonas onde vai navegar e o local da descarga.

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Porte – Porte Bruto (PB)

É o peso que o navio pode transportar, excetuando seu próprio peso, quando se encontra num determinado calado médio. Em função dos pesos existentes a bordo, temos as seguintes definições de portes. Porte Bruto Máximo (PBM) É o máximo de peso que o navio pode transportar considerando a sua carga máxima e os demais pesos existentes a bordo. Corresponde a diferença entre o deslocamento máximo e o deslocamento leve. Porte Líquido (PL) É o peso da carga, passageiros e bagagens ou seja a soma de todos os pesos que rendem frete. Porte Operacional (PO) É o peso de todos os elementos a serem supridos à embarcação de modo que ela possa operar numa determinada condição. Ele é a soma de todos os pesos de: óleo combustível, óleo diesel, óleo lubrificante, água potável, água destilada, lastro, guarnição e pertences, víveres, material sobressalente e qualquer outro peso transportado que não seja carga. Porte Comerciável (PC) É o peso que falta em certa ocasião para o navio completar o seu porte bruto máximo. Porte Bruto Atual (PBA) É o peso que o navio pode transportar considerando a diferença entre o deslocamento num calado considerado e o deslocamento leve. O valor do porte bruto pode ser obtido na escala de porte, conforme exemplificado na figura 19. Considerando um calado médio de 53 dm ou 5,30 m, verifica-se que o porte bruto é de 1.000 t. 2.2 VOLUME DA CARENA E FORÇA DE EMPUXO Na unidade 2.1, identificamos a importância do volume da carena no estudo da estabilidade pois em função deste volume podemos constatar a flutuabilidade de embarcação. È também em função do volume da carena que podemos obter o valor do deslocamento da embarcação. A embarcação somente flutua enquanto o seu deslocamento é igual a uma força denominada força de empuxo. È sobre a força de empuxo que estudaremos a seguir. Força de Empuxo È um fenômeno físico que você certamente já deve ter experimentado. Quando você for tomar um banho de mar, rio ou piscina, verifique como é s fácil ficar boiando. Isto acontece 17

porque existe uma força atuando de baixo para cima, a qual consegue igualar-se ao seu peso (equilíbrio, pois peso é igual a força. Essa força que permite que você bóia é a força de empuxo, figura 20.


Figura 20 Fonte: Internet.

18

Se utilizarmos uma lata estanque e a empurrarmos na água ou em outro fluido, ao largarmos ela subirá verticalmente. Esta força também causa uma impulsão de baixo para cima conforme mostram as figuras 21 e 22, abaixo.

Figura 21 Figura 22 Fonte: Apostila de Es tabilidade CIAGA

2.3 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES Pelo princípio de Arquimedes verifica-se que todo corpo, total ou parcialmente imerso em um líquido, recebe um empuxo, de baixo para cima, igual ao peso do líquido deslocado. Observamos, portanto, que através deste princípio tiraremos duas conclusões importantes para o nosso estudo: Primeira – a igualdade entre o peso da embarcação e o empuxo da água possibilita a existência da flutuabilidade, conforme ilustrada na figura 23. Este assunto iremos tratar com mais detalhes na unidade 2.4.

Figura 23 Fonte: Apostila de Es tabilidade CIAGA

Segunda – Conforme o Princípio de Arquimedes, o empuxo é igual ao peso do líquido deslocado. Para melhor compreensão deste conceito, imaginemos uma canoa sendo colocada num tanque com água até a borda. A água que a canoa deslocar, ou seja, a quantidade de água que transbordar do tanque, só ser colocada a canoa, será exatamente o mesmo do peso da canoa, figura 24.

19


2.4 FLUTUABILIDADE È a propriedade que tem a embarcação de flutuar, isto ocorre devido ao Princípio de Arquimedes, ou seja “todo corpo mergulhado parcialmente num líquido recebe um empuxo de baixo para cima igual ao peso do líquido deslocado” Para que isto ocorra, como já vimos na

unidade anterior, é preciso que o peso seja igual a força de empuxo, isto é P = E. Assim,

=E

Através da flutuabilidade podemos identificar a reserva de flutuabilidade. Reserva de Flutuabilidade É o volume da parte estanque das obras mortas, que corresponde a parte estanque do navio que está acima da linha d água, conforme figura 25.

Figura 25 Fonte: Apostila de NES.

Esta reserva de flutuabilidade deverá ser obedecida durante as operações de carga para que não coloque em risco a flutuabilidade da embarcação principalmente quando ela não estiver navegando em área de mau tempo, ocasião em que há embarque de mar no convés, aumentando o deslocamento e diminuindo a flutuabilidade. Como exemplo podemos citar o seguinte: Se pegarmos uma garrafa vazia e tampada e a lançarmos num meio líquido, veremos que ela flutuará facilmente, porém, se utilizarmos outra garrafa e nela colocarmos um pouco de areia,mais ou menos uns quatro dedos deste grão e, a jogarmos, tampada, na água, verificaremos que ela flutuará, mas com quase metade submersa. Se utilizarmos uma terceira garrafa, e enchermos mais da metade de areia, tamparmos e jogarmos na água, veremos que ela não mais flutuará, seguindo direto para o fundo, Observe a figura 26. 20


No navio, esta reserva de flutuabilidade é limitada pelas linhas de carga estabelecidas numa convenção internacional. 2.5 LINHAS DE CARG A Há séculos, o limite de carga para as embarcações já era uma preocupação, devido aos inúmeros naufrágios que ocorriam. O primeiro estudo sobre linhas de cargas, deveu-se a um senhor inglês chamado Samuel Plimsoll. Ele estipulou um máximo de carga a ser embarcada, tendo como limite uma reserva de flutuabilidade, segura para enfrentar as áreas de mau tempo. Na realidade, o que Plimsoll determinou foi uma marca no costado, a meio navio, das embarcações, conforme mostra a figura 27. Ela consiste em um disco, que passou a ser chamado de disco de Plimsoll, com um traço no seu centro, que corresponde ao calado máximo permitido, que corresponde ao carregamento máximo autorizado, o qual em contrapartida, corresponderá a uma reserva de flutuabilidade segura.


Com o passar dos anos, foram acrescentadas outras marcas de borda livre. Porque passou-se a levar em consideração não só a diferença de densidade ao passar a embarcação de um local de água salgada, para outro de água doce pois essa mudança aumenta o volume da carena, afetando o calado e a borda livre. Percebeu-se também, que dependendo da temperatura da água do mar, variava sua densidade, surgindo o que hoje conhecemos como 21

linhas de carga, as quais, descreveremos e ilustraremos a seguir. Através da linha de carga podemos obter o valor da borda livre que é a distância entre a linha de flutuação e o convés de borda livre, ilustrado na figura 28. A borda livre é calculada pela seguinte fórmula: BL = Pontal – Calado Médio


As linhas de carga complementaram o que Samuel Plimsoll havia estipulado. Na figura 29, são exibidas as diversas linhas de carga que são mostradas avante do disco de Plimsoll.


As siglas da linhas de carga podem ser exibidas em inglês ou em português. Na figura 29 elas estão expressas em inglês, assim apresentaremos os seus significados nestes dois idiomas. S (Summer) Verão

linha de carregamento máximo para a embarcação que estiver em zona de verão de água salgada;

W (Winter)

linha de carregamento máximo para a embarcação que estiver em zona de inverno de água salgada;

Inverno WNA (Winter in North Atlantic) Inverno no Atlântico Norte

linha de carregamento máximo para a embarcação com comprimento da convenção com menor do que 100 m, que estiver em zona de inverno na parte norte do Oceano Atlântico;

T (Tropical)

linha de carregamento máximo para a embarcação que estiver em zona tropical de água salgada;

22

F (Freshwater) água doce

linha de carregamento máximo para a embarcação que estiver em zona de verão de água doce; e

TF (Tropical FreshWater) água doce tropical

linha de carregamento máximo para a embarcação que estiver em zona tropical de água doce

Além destas marcas, existe acima do disco de Plimsoll que representa o convés da borda livre, ou seja, o convés estanque no qual se faz a contagem da borda livre. O Certificado Internacional de Borda Livre, das embarcações brasileiras conforme mostrado na figura 30, é expedido .pela República Federativa do Brasil, através da Diretoria de Portos e Costas, que delega autoridade à Sociedade Classificadora que classifica a embarcação.


23

As linhas de carga por serem regras importantes para mantermos a segurança da navegação, são criteriosamente observadas pela Companhia de Seguro Casco e pelas Sociedades Classificadoras. 2.6 CALADO MÉDIO EM FUNÇÃO DO DESLOCAMENTO No estaleiro onde foi construído o navio, foi confeccionada uma publicação chamada de caderno de estabilidade onde são lançados os dados de estabilidade da embarcação. Este caderno deve permanecer a bordo porque ele serve de consultas e fonte para os cálculos de estabilidade por ocasião das operações de carga, descarga e remoção de mercadorias. Ele também é utilizado nas operações de lastro e transferência de óleo combustível e aguada. Nesta publicação encontramos uma tabela, chamada de tabela de dados hidrostáticos, que serve para determinar o deslocamento atual da embarcação em função do calado médio ou vice versa. Quando precisamos determinar o valor do deslocamento em função do calado médio, devemos proceder da seguinte forma: Fazemos a leitura dos calados da embarcação, avante e a ré. É preciso que para isto saibamos o que vem a ser calado. Calado é a medida linear vertical compreendida entre a linha de flutuação e o plano de base, figura 31.

Figura 31. Fonte: Apostila de NES.

Os valores obtidos na tabela de dados hidrostáticos, tem como elemento de entrada o calado médio que é a metade da soma dos calado avante e a ré, ou seja: CM = (CAV + CAR) /2 Exemplo de cálculo do deslocamento em função do calado médio.: Calcule o deslocamento de uma embarcação sabendo-se que são conhecidos os seguintes calados: CAV = 2,30 me CAR = 2,70 m. O primeiro passo é calcular o calado médio, aplicando a fórmula: CM = (CAV + CAR) /2 CM = (2,30 m + 2,70 m) /2 CM =5,0 m / 2 = 2,50m 24

Com o valor do calado médio igual a 2,5 m e verificamos que na primeira coluna, encontramos na primeira linha a sigla CAL que significa o CM. Nesta coluna encontramos o valor do calado médio calculado de 2,5 m, correndo para a direita, verificamos na segunda coluna, a sigla DESL (deslocamento). Assim, verificamos que o deslocamento quando o navio estiver com o calado médio de 2,50 m, é de 3200 t.. A mesma tabela serve para a determinação do calado médio quando é conhecido o valor do deslocamento. Neste caso quando o navio estiver deslocando 3200t o seu calado médio é de 2,50m. Tabela de Dados Hidrostáticos

Esta tabela de dados hidrostáticos será utilizada na unidade de ensino 5.1.

25

UNIDADE 3 PONTOS NOTÁVEIS DA ESTABILIDADE 3.1 CONCEITO DOS PONTOS NOTÁVEIS DA ESTABILIDADE Nesta unidade de ensino estudaremos conceitos muito importantes que determinarão as condições de estabilidade da embarcação e para isto identificaremos os pontos notáveis da estabilidade transversal. Os seguintes pontos notáveis são fundamentais para conhecer as características da estabilidade transversal: 

centro de gravidade;



centro de carena; e



metacentro transversal.

Já estudamos que toda embarcação está, sempre sujeita à ação de duas forças verticais, o deslocamento (peso total da embarcação e a força de empuxo. O centro de gravidade é o ponto de aplicação da força resultante de todos os pesos existentes a bordo (estrutura, carga, óleo combustível, óleo diesel, óleo lubrificante, aguada, lastro de água salgada, tripulantes, passageiros e quaisquer outros pesos identificados na embarcação.Ele é identificado pelo ponto G, no plano transversal, conforme ilustrado na figura 32.

Figura 32 Fonte: Apostila de NES

Esse ponto notável, CG, tem uma cota ou distância em m etros, a partir do plano de base, sendo identificado por KG. Todos os outros pesos existentes na embarcação, representados 26

pela letra “p”, têm seus centros de gravidade representados pela letra “g”, possuindo também

as suas cotas representadas por Kg. Como o Centro de Gravidade é o ponto de aplicação da resultante de todos os pesos existentes a bordo, sua posição será alterada se for embarcado ou desembarcado peso a bordo assim como se um peso for movimentado de baixo para cima ou de cima para baixo, figura 33.


Centro de Carena È o centro geométrico das obras vivas e o ponto de aplicação de todas as forças de empuxo que atuam nas obras vivas, figura 34 .


O ponto B varia de posição no sentido vertical sempre que são embarcados e desembarcados pesos e lateralmente sempre que a embarcação se inclina para um dos bordos, figura 35.


27

Esse ponto notável tem uma cota vertical, contada a partir do plano de base, representado por KB e é determinado através da tabela de dados hidrostáticos. Metacentro Transversal É o ponto de encontro de duas linhas de ação de força de empuxo quando a embarcação se inclina de dois ângulos muito próximos. Na figura 36, verificamos que o Metacentro é função da movimentação de B para B”,à medida que a embarcação se inclina. Esse ponto notável também tem sua cota vertical em metros, a partir do plano de base sendo identificado por KM. Essa cota é determinada utilizando-se a tabela de dados hidrostáticos.


O Metacentro é muito importante porque a distância entre ele e o Centro de Gravidade determina uma distância vertical chamada de altura metacêntrica, conhecida como a medida da estabilidade do navio. A GM é mostrada na figura 37.


3.2 COTAS DOS PONTOS NOTÁVEIS DA ESTABILIDADE TRANSVERSAL Os pontos notáveis são projetados na linha central sobre um plano transversal, tendo como origem das cotas o plano de base por onde passa a quilha, representado pela letra K (keel). Isto significa que podemos determinar a que altura os pontos notáveis estão em relação à quilha ou entre eles. Essas cotas são dados importantes para determinação das condições 28

de estabilidade da embarcação. A figura 38 ilustra a posição das cotas dos pontos notáveis.


Acompanhe o exemplo da figura 39 onde podemos identificar os valores de KG, KB e KM.


KG

cota do centro der gravidade

KB

cota do centro de carena

KM

cota do metacentro

KG = 3 metros KB =1 metro KM =6 metros Mais adiante veremos como trabalhar com as cotas dos pontos notáveis (KG,KB e KM), para verificarmos a estabilidade da embarcação. 3.3 MUDANÇAS DE POSIÇÃO DOS PONTOS NOTÁVEIS DA ESTABILIDADE TRANSVERSAL . Os pontos notáveis da estabilidade modificam de posição em função de remoção de peso nos sentidos vertical e transversal, embarque e desembarque de peso. Inicialmente verificamos que o centro de gravidade do navio (G) se desloca da sua posição anterior para cima ou para baixo. Na figura 40 constatamos que G sobe porque o peso 29

é embarcado acima do Centro de Gravidade do navio, passando a ser identificado por G . Esse ponto notável também se desloca para baixo quando o peso é movimentado para baixo, passando de G para G , conforme ilustrado na figura 40.


Esse ponto notável também se desloca para baixo quando o peso é movimentado para baixo, passando de G para G , conforme, figura 41.


Quando o peso é embarcado abaixo do Centro de Gravidade do navio o G se desloca para baixo, figura 42.


30

O centro de gravidade se move para cima quando o peso é movimentado para cima, conforme ilustrado na figura 43.


Quando a movimentação do peso é feita no sentido transversal o Centro de Gravidade do navio se desloca transversalmente na direção de G. Esse deslocamento é ilustrado na figura 44.


Para a operação de desembarque, o raciocínio é inverso ao embarque, portanto, o centro de gravidade do navio baixa quando é desembarcado qualquer peso localizado acima do CG e, o centro de gravidade do navio se eleva quando é desembarcado um peso localizado abaixo deste ponto notável.

31

UNIDADE 4 PLANOS OPERACIONAIS DO NAVIO

Os planos Operacionais são aqueles utilizados por ocasião dos cálculos de estabilidade durante as operações de carga, descarga, remoção e transferências de pesos e operações de lastro, entre eles destacamos : o plano de capacidade, o plano de curvas hidrostáticas e a escala de porte que, normalmente está inserida no próprio plano de c apacidade. 4.1 PLANO DE CAPACIDADE É o primeiro plano utilizado por ocasião da confecção do plano de carga porque nele encontramos os volumes os dos compartimentos de carga e dos tanques de óleo combustível, óleo diesel, óleo lubrificante, aguada e lastro, entre outros. Nesse plano também são registrados os valores da cota do centro de gravidade (Kg)de cada compartimento de carga e tanques de óleo combustível e diesel e lastro assim como, a distância longitudinal (Lcg) de cada um dos compartimentos registrados neste plano. Na tabela abaixo mostraremos como são registrados esses valores nos principais compartimentos de carga, consumíveis e lastro. Compartimentos de Carga Compartimentos

Volume(m3 Kg(m)

Lcg(m)

Porão 1

8260

8,5

- 87

Porão 2

8860

8,5

- 62

Porão 3

9173

8,5

- 36

Porão 4

9250

8,5

10

Porão 5

9350

8,5

16

Tanques de óleo combustível Compartimentos

Volume (m3

Kg(m)

Lcg(m)

FD –5 – BE/BB

1500

0,99

30

FD –7 – BE/BB

785

1

60

32

Tanques de Óleo Diesel Compartimentos

Volume (m3 )

Kg(m)

Lcg(m)

35 –BE

99

17

82

35 – BB

88

17

82

Tanques de Água Doce Compartimentos

Volume (m3 )

Kg (m)

Lcg (m)

Tanque 95 – BE

18

14

93

Tanque 43 – BB

46

14

93

Pique Tanque AR

347

10

110

Tanques de Lastro Compartimentos

Volume (m3 )

Kg (m)

Lcg (m)

Pique Tanque AV

500

9

-120

DF – 1

300

1

-80

DF – 2

350

1

-70

4.2 PLANO DE CURVAS HIDROSTÁTICAS É o plano operacional utilizado na determinação dos valores de KB e KM, deslocamento, calado médio além de outros valores hidrostáticos utilizados nos cálculos de carregamento e estabilidade do navio. Na figura 45. O elemento de entrada na tabela de dados hidrostáticos é o calado médio do navio que é determinado pela semi-soma dos calados a vante e a ré. Como exemplo podemos pedir que sejam determinados os valores do deslocamento, cota do metacentro, cota do centro de carena e a distância longitudinal do centro de carena de um navio que se encontra com o calado médio de 3 metros. Os valores hidrostáticos pedidos são os seguintes: Deslocamento = 3960 t KM = 9,25 m KB = 1,53 m LCB =- 2,25 m

33


4.3 ESCALA DE PORTE Esta escala é utilizada para determinação, principalmente, do porte bruto do navio. Através dela nós podemos identificar os valores do porte bruto atual, porte bruto máximo, porte líquido, porte operacional e porte comercial. O elemento de entrada é o calado médio. Na figura 46, podemos identificar esta escala. 34

Figura 46: escala de porte Fonte: Apostila de Es tabilidade CIAGA

Analisando a Escala de Porte ilustrada na figura 46, que faz parte dos planos operacionais da embarcação “Bravo”, ao atracar no terminal de Macaé e, que ela est ava com um calado médio de 50 decímetros correspondente a 5 metros, constamos os seguintes valores de deslocamentos e portes: Deslocamento Atual em água salgada = 1740 t Deslocamento leve = 900 t Porte Bruto Atual = 840 t Porte Bruto Máximo = 1900 t.

35

UNIDADE 5 ESTABILIDADE TRANSVERSAL DO NAVIO

5.1 CONCEITUAR E CLASSIFICAR O ESTUDO DA ESTABILIDADE, BRAÇO E MOMENTO DE ESTABILIDADE

Conceito É a tendência que tem o navio de voltar a sua posição inicial de equilíbrio quando cessarem as forças perturbadoras que atuam na embarcação. Essas forças perturbadoras são o peso, o vento e o mar e a tração do cabo do rebocador ao puxar a embarcação. A Estabilidade é estudada sob vários aspectos, a saber: A Estabilidade Transversal estuda o comportamento da embarcação no sentido transversal, isto é de bordo a bordo, considerando as forças que afastam o navio da posição inicial. Na Estabilidade T ransversal Estática, estudamos a inicial, quando são considerados os ângulos de inclinação até 12º e para grandes inclinações considerando ângulos de inclinação maiores que 12º, A Estabilidade Transversal também pode ser Dinâmica Estuda a Estabilidade sob os efeitos das vagas e influências externas,Considera-se o trabalho necessário para levar o navio a uma determinada inclinação. Estabilidade Longitudinal Estuda o comportamento do navio no sentido longitudinal, isto é no sentido de proa a popa. Na Estabilidade Transversal, verificamos que levamos em consideração a inclinação de bordo a bordo. Para que se compreenda este efeito, precisamos estudar o conceito do momento de uma força estudado na física, já que ela ou peso é o que pode provocar esta inclinação. Momento de uma força É o produto de uma força ou peso pela distância ao seu ponto de aplicação, figura 47.

36


Para melhor atendimento, mostraremos uma experiência que consiste no seguinte: Uma pessoa erguendo uma bóia circular por meio de um croque, segurando na sua extremidade e mantendo-a em uma posição horizontal. No momento em que a bóia está próxima da mão, apresenta um peso e, à medida que se afasta para a ponta do croque, temos a s ensação de que ela fica mais pesada em função do aumento da distância.

Na verdade, a bóia não altera o seu peso, o que ocorre é que quanto mais distante ela ficar da mão que sustenta o croque, mais distante ficará seu centro de gravidade da força necessária para neutralizar seu peso, e mantê-la erguida. Isto é o momento de uma força. Na figura 48 podemos comprovar este efeito. Figura 48 Fonte: Apostila de NES.

Quando estudamos esse momento numa embarcação, consideramos que todo peso que embarca ou desembarca a bordo terá como ponto ou plano de aplicação do seu momento o plano o plano de base, o ponto K, conforme a figura 49.


37

Nos cálculos de estabilidade de uma embarcação, nós denominamos momento de uma força pelo produto do deslocamento pela distância d. A distância

“d” deverá ser identificada

na unidade 5.3. 5.2 ALTURA METACÊNTRICA Aos estudarmos as cotas dos pontos notáveis da estabilidade transversal nós identificamos a medida da estabilidade que é representada pela GM ou altura metacêntrica, O conhecimento do valor da altura é muito importante porque ela estabelece a condição de estabilidade da embarcação. A GM é calculada pela fórmula GM = KM – KG. conforme pode ser identificada na figura 50.


Considerando que uma embarcação ao se encontrar com o calado médio de 3 metros, foi determinado pela tabela de dados hidrostáticos o valor de KM = 9,25 m e ao ser calculado o valor de KG encontramos 8,25 m, ao ser calculado o valor de GM encontramos 1 metro. 5.3 CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO DO NAVIO Uma embarcação parada, em águas tranquilas, está em equilíbrio porque o peso e o empuxo se anulam e não existe nenhuma força horizontal para movimentá-la. Qualquer força que passe a atuar na embarcação poderá causar uma inclinação. Essa inclinação ocorre porque está atuando no navio um sistema conhecido na física como binário de forças. Define-se como binário um sistema de duas forças paralelas, de mesma intensidade e sentidos contrários, aplicadas no mesmo corpo. Nas figuras 51 e 52 identificamos em termos práticos o sistema de binário.


Observe na figura acima, que a força A é exercida para cima, enquanto a força B é exercida para baixo e a distância entre essas duas forças é chamada de braço do binário. Nó constatamos que a tendência do binário é causar uma rotação. 38

Outra maneira de exemplificar o sistema de binário é quando abrimos uma torneira porque causamos uma rotação, veja a figura 52.


Quando uma embarcação aderna devido a incidência de vento por um dos bordos, a posição de G não muda, pois não houve embarque, desembarque de pesos, nem movimentação de pesos a bordo mas B sai da linha de centro e vai para o bordo da banda (BE), porque houve alteração na forma da carena, figura 53, Observamos que M permanece fixo, a força de empuxo que, anteriormente, estava na mesma vertical do deslocamento, agora está aplicada no ponto B’, afastado de G pela distância “d” denominada GZ.


Sabemos que as forças deslocamento e empuxo têm o mesmo valor (o peso da embarcação), a mesma direção vertical, sentidos opostos (para baixo e para cima), respectivamente, e estão separadas pela distância GZ. Portanto, formam um binário, cujo sentido de rotação é anti-horário e tende a levar a embarcação de volta à posição adriçada, contrariando a ação do vento. O momento de estabilidade é calculado pela fórmula ME =

(t) . GZ(m). assim a unidade

do momento de estabilidade é “t,m” .

Toda embarcação em função da distribuição da carga, dos consumíveis e lastro pode se 39

encontrar nas seguintes condições de equilíbrio: Estável, Indiferente e Instável. Com os conhecimentos adquiridos, nas duas últimas unidades,agora, podemos identificar em qual condição de equilíbrio a embarcação se encontra. Equilibrio Estável O equilíbrio estável ocorre quando o metacentro está acima do Centro de Gravidade, isto é,a cota do metacentro(KM) é maior do que a cota do centro de gravidade do navio (KG). Nesta condição dizemos que a GM é positiva, conforme ilustrada na figura 54,


Analisando a figura 54, podemos concluir que uma GM positiva vai gerar braços de adriçamento ou de estabilidade, trazendo a embarcação para a posição de equilíbrio inicial. Equilíbrio Indiferente O equilíbrio indiferente ocorre quando o metacentro está na mesma posição do centro de gravidade do navio, ou seja a cota do metacentro (KM) é igual a cota do centro de gravidade do navio (KG), figura 55.


Esta condição é indesejável e perigosa. Caso a embarcação fique com a GM igual azer, o procedimento correto é lastrar os tanques de fundo duplo, deslastrar os tanques elevados ou até mesmo remover cargas para locais mais próximas do piso do porão, com a finalidade de reduzir o valor de KG. 40

Equilíbrio Instável O Equilíbrio instável ocorre quando o metacentro está abaixo do centro de gravidade do navio, isto é a cota do metacentro (KM) é menor do que a cota do centro de gravidade do navio (KG), figura 56. Nesta condição de equilíbrio, concluí mosque a GM é negativa.


Uma embarcação está em equilíbrio instável quando adquire uma banda por ação de uma força externa e se afasta, cada vez mais, da posição de adriçado, mesmo depois que a força externa deixa de atuar. Nesta condição, o momento de estabilidade contribui para adernar ainda mais a embarcação. Nesse caso, ele é denominado momento de emborcamento, também mostrado na figura 56. Esses cálculos de estabilidade devem ser efetuados na simulação do carregamento porque somente assim é possível evitar o risco do navio ficar com equilíbrio indiferente durante as operações de carga ou durante a travessia. 5.4 BANDA PERMANENTE E SUAS CAUSAS Conceito de Banda Permanente Banda permanente é a inclinação que a embarcação adquiri quando o centro de gravidade do navio se desloca da linha central. A banda permanente surge quando o centro de gravidade do navio se desloca da linha central para um dos bordos, ou quando o CG está muito elevado. Considere um navio flutuando, adriçado conforme a figura 57. O centro de gravidade do navio e o centro de carena estão na mesma linha central e o momento resultante sobre G é nulo, Figura 57 Fonte: Apostila de Estabilidade CIAGA.

41

É a inclinação que uma embarcação possui quando sua posição de equilíbrio não é mais adriçada (inclinação zero), mas adernada de um determinado ângulo de inclinação. Consideremos que um peso foi removido transversalmente, embarcado ou desembarcado de um dos bordos, conforme ilustrado na figura 58.


Principais Causas da Banda Permanente São várias as causas que podem causar a banda permanente numa embarcação, a seguir, veremos as mais comuns. Má Distribuição transversal de pesos a bordo Neste caso a banda permanente ocorre quando existe maior concentração de peso em um dos bordos, ou seja, carrega-se ou descarrega-se mais peso num bordo do que no outro. Isso significa que o centro de gravidade do navio se deslocará para o bordo com maior peso, causando a banda permanente, figura 59.,


Centro de Gravidade do Navio muito Elevado A causa da banda permanente ocorrerá quando a concentração de pesos estiver acima do centro de gravidade da embarcação, ocasionando um valor muito elevado da cota do centro de gravidade do navio (KG). Deve-se analisar também o valor da cota do metacentro, porque, se ela for muito grande e, se aproximando de KG ou ultrapassando-o, fica identificado que o navio estará com equilíbrio indiferente ou até instável, colocando em risco a embarcação 42

porque ela poderá até emborcar. Na figura 60, verifica-se que G se elevou bastante passando a posição G’ e, ficando junto do metacentro.


A forma de evitar que o centro de gravidade da embarcação fique muito elevado é ter sempre como norma que as cargas mais pesadas devem ser estivadas abaixo do centro de gravidade do navio, ou no piso do porão. Má peação e escoramento da Carga As cargas embarcadas devem ser peadas e escoradas nos seus locais de estivagem para evitar que elas se movam durante a travessia. A banda permanente ocorrerá quando as cargas não forem corretamente peadas e escoradas, após o embarque. Provavelmente, durante a viagem, com o balanço da embarcação, a carga poderá correr para um dos bordos, causando uma banda permanente. Na figura 61, verificamos que a carga se deslocou para BE, devido a falha na sua peação.


Esta situação é evitada quando se exige que as cargas embarcadas sejam bem peadas e escoradas de maneira segura. As fainas de peações e escoramentos devem ser verificadas antes da viagem, bem como durante a travessia.

43

5.5 EFEITO DA SUPERFÍCIE LIVRE NOS TANQUES: CAUSAS E FORMAS DE EVITÁ-LA

5.5.1 Efeito da Superfície Livre Quando a embarcação transporta líquidos, tais como, água, óleo combustível ou mesmo carga líquida, em tanques completamente cheios, eles não têm para onde se mover com o movimento do navio e se comportam com sólidos, figura 62.


Entretanto, se os tanques estiverem parcialmente cheios, quando a embarcação balançar o líquido irá correr para o bordo inclinado, conforme verificado na figura 63. Esse efeito faz com que o seu peso fique concentrado neste bordo. O deslocamento do peso também causa uma elevação virtual do centro de gravidade do navio, reduzindo o valor da G M do navio.


5.5.2 Principais Causas da Superfície Livre Tanques parcialmente cheios Esta situação é bastante comum, principalmente em embarcações de maior porte, onde existe uma série de tanques e muito deles acima do centro de gravidade do navio, conforme identificado na figura 64.

44


A forma de evitar a superfície livre é completar os tanques pelo menos até 98% do volume total do tanque. Deve-se evitar deixar o tanque com 50% da sua capacidade. Embarque de água ou água aberta Ocorre quando não há estanqueidade no convés principal ou no casco. A água que penetra no compartimento pelo convés ou pelo casco vai se acumulando e, dependendo da quantidade, poderá gerar efeito de superfície livre. Veja a figura 65.


Para evitar esta situação, é necessário que seja assegurada a estanqueidade do convés e do casco, mantendo as saídas de água e embornais, livres e desobstruídas. È necessário esgotar, diariamente, as dalas e pocetos dos porões. A sondagem dos porões devem ser efetuadas duas vezes por dia, uma pela manhã e outra à tarde. Nas embarcações de pesca que armazenam gelo, esta faina de sondagem também deve ser feita duas vezes ao dia, uma pela manhã e outra à tarde.

45

UNIDADE 6 ESTABILIDADE LONGITUDINAL

É o estudo do comportamento longitudinal do navio. Neste capítulo são estudados os calados do navio e o compasso. Calado é a distância vertical compreendida entre o plano de base e a superfície da água onde flutua a embarcação. Embora não exista padronização dos algarismos da marcação da leitura dos calados nos costados das embarcações, é obrigatório que essas escalas numéricas sejam cravadas a BE, a BB, avante, a ré e a meio navio. O zero das escalas refere-se ao plano de base (fundo da embarcação). A graduação das escalas pode ser em decímetros ou em metros, marcadas a BE, em algarismos arábicos e a BB, em algarismos romanos. A altura dos algarismos arábicos é de 10 centímetros e dos algarismos romanos, 3 polegadas. Na figura 66 identificamos uma escala de calado em decímetros.


Na figura 67, é ilustrada a escala de calados em pés e polegadas,


46

Finalmente, na figura 68, ilustramos a escala de calados em metros.


Cada número indica sempre o calado que tem quando a superfície da água está rasando o seu limbo inferior; por conseqüência, quando o nível estiver no limbo superior de um número, deve-se acrescentar uma unidade, e as frações da unidade serão estimadas a olho. Por exemplo, na figura 68, quando a superfície da água estiver tangenciando o limbo inferior do número 1,2 que está na escala em metros o caldo lido é de 1,2 m. Quando ele estiver na metade será 1,25 m, porque a altura do algarismo é de 10 centímetros, consequentemente quando estiver tangenciando o limbo superior do algarismo, a leitura é de 1,30 m. Na escala em pés, figura 67 o sistema inglês de medidas, algumas vezes são marcadas nas escala somente os algarismos que indicam a unidade em pés, assim, os calados de 13, 14 e 15 pés serão sempre representados pelos algarismo XIII, XIV e XV. O intervalo entre XIII e XIV é de 1 pé ou 12 polegadas e assim sucessivamente. Sabendo-se que a altura do algarismo é de 3 polegadas é fácil fazer qualquer leitura na escala. Exemplificando uma leitura de calados na escala em pés, na figura 67, verificamos que quando a linha d’água estiver cortando c centro do algarismo romano XIV, temos o calado de 14 pés e

3 polegadas porque a altura do algarismo é de 6 polegadas e, quando estiver tangenciando a face superior do XIV teremos o calado de 14 pés e 6 polegadas. Calado médio (Cm) É a semi-soma ou a média aritmética entre os valores dos calados a vante e a ré. Para o cálculo desse calado, é preciso fazer as leituras dos calado a vante e a ré e calcular a sua média, conforme o exemplo abaixo: Cav = 1,80 m Car = 3,20 m Cm = Cav + Car = 1,80 m + 3,20 m = 2,50 m

47

Calado a meio navio É o valor do calado lido na escala marcada na metade do comprimento entre perpendiculares,figura .


Comparando a leitura do calado a meio navio com o calado médio podemos saber se a embarcação está com uma deflexão no casco devida à má distribuição de pesos. Trim (t) Também conhecido como compasso, é a diferença entre os calados a ré e avante. Esse valor pode ser calculado pela fórmula: t = Car – Cav Quando calculamos o compasso, sabemos se a embarcação se encontra derrabada, embicada ou em águas parelhas. Embarcação derrabada


Ele ocorre quando o calado a ré é maior do que o calado a vante, figura 70. O compasso positivo permite um bom governo. Observe o exemplo acima para a determinação do compasso da embarcação derrabada. 48

Cav = 2,50 m Cav = 3,60 m t = Car – Cav = 1,10 m Nessa situação verificamos que a embarcação se encontra com o compasso ou trim positivo. Embarcação e mbicada Ocorre quando o calado avante é maior do que o calado a ré, figura 71. Essa condição de compasso deve ser evitada porque o navio ficará com péssima condição de governo.


Vejamos o exemplo do cálculo do compasso de um navio embicado: Cav = 2,80 m

e Car = 2,00 m

T = Car – Cav = 2,00 m – 2,80 m = – 0,80 m. Observamos que o compasso é negativo. Embarcação em águas parelhas ocorre quando o calado avante é igual ao calado a ré, figura 72. Nessa situação o navio encontra-se sem compasso ou compasso zero.


A seguir, vejamos o cálculo do compasso do navio em águas parelhas. O Cav = 2,50 metros e Car = 2,50 m, assim t = Car – Car = 2,50 m – 2,50 m = 0. Portanto, o compasso é zero. Ocorre quando o calado avante é igual ao calado a ré. Nessa situação o navio encontrase sem compasso ou compasso zero. Esse compasso não é ideal porque os tanques de óleo e aguada ficam à ré e com o consumo durante a viagem a tendência é deixar o navio embicado. 49

UNIDADE 7 ESFORÇOS ESTRUTURAIS LONGITUDINAIS.

7.1 ALQUEBRAMENTO E CONTRA-ALQUEBRAMENTO Nesta unida deveremos os esforços estruturais longitudinais que uma embarcação sofre e as formas de minimizar tais esforços, assunto que está muito ligado a forma correta de carregar, descarregar e lastrar o navio. Uma embarcação flutuando em águas tranquilas ou durante a viagem está sujeita à ação do peso e do empuxo. Cada uma destas forças, sobrepondo-se à outra em um ponto qualquer da carena , tende a deformar a estrutura do casco, porque o peso exerce uma pressão de dentro para forma, e o empuxo, de fora para dentro. Esses esforços causam flexão no casco, no sentido do comprimento da embarcação, figura 73.


Esse esforços,tendem a estabelecer no casco deformações alquebramento e contra alquebramento que estudaremos nesta unidade.

chamadas

de

As tendências a deformação podem se acentuar também por ação das seguintes forças:    

a ação das vagas e do vento, que causam os balanços e arfagens; a ação do peso das máquinas; do propulsor em movimento; peso da embarcação; e peso da carga

Portanto,, a estrutura de uma embarcação deve ser projetada de tal forma, que possa suportar as forças deformadoras, não só pela resistência e qualidade do material que a compõem, mas também pelas dimensões das peças e reforços estruturais.

50

Esses esforços longitudinais que causam a flexão no casco são chamados de alquebramento e contra alquebramento. Alquebramento È quando ocorre uma maior concentração de pesos nas extremidades da embarcação, figura 74.

Figura 74 Fonte: Apostila de Técnica de Transporte Marítimo.

Esse esforço causa uma curvatura no casco do navio, figura 75.

Figura 75 Fonte: Apostila de Técnica de Transporte marítimo.

Contra-Alquebrado É quando ocorre maior concentração de pesos no centro da embarcação, figura 76.

Figura 76 Fonte: Apostila de Transporte Marítimo.

.

Na figura 77, identificamos um navio petroleiro com o casco curvado para baixo, e como consequência partiu o casco ao meio devido o esforço de contra-alquebramento. 51

Figura 77 Fonte: Apostila de Transporte Marítimo.

Atualmente, esses esforços podem ser previstos efetuando-se uma simulação do carregamento no programa de carregamento do navio, no computador ou fazendo-se os cálculos analíticos num formulário próprio. Como foi anteriormente mencionado, ao ser feito o projeto para a construção do navio são feitos reforços estruturais na embarcação a fim contrapor as forças deformadoras. 7.2 REFORÇOS ESTRUTURAIS E MEIOS DE EVITAR DEFORMAÇÕES NO CASCO Reforços Longitudinais As estruturas que suportam os esforços longitudinais são, principalmente a quilha, longarinas, trincaniz, vaus e sicordas, figuras 78. e 79.



Reforços Locais As estruturas que suportam os esforços locais são, principalmente, convés resistente, bases e jazentes.

52

Todos esses reforços do casco são calculados para resistir a às forças deformadoras de maneira adequada, porém econômica, os seja sem tornar a estrutura excessivamente pesada. As regras das Sociedades Classificadoras estabelecem normas para o cálculo das dimensões e espessura do casco e de seus reforços estruturais. A forma de se evitar esses esforços estruturais longitudinais é fazer boa distribuição longitudinal da carga, efetuar correta operação de lastro e sempre fazer as simulações dos cálculos dos esforços estruturais longitudinais no programa do computador de bordo antes de qualquer operação de carga ou lastro.

53

UNIDADE 8 EFEITOS DO CARREGAMENTO NA ESTABILIDADE DO NAVIO 8.1 DISTRIBUIÇÃO D A CARG A NOS COMPARTIMENTOS DE CARGA DO NAVIO Para se conseguir a melhor condição de equilíbrio, que é a estável, é importante que se faça um bom planejamento com simulação dos cálculos antes da carga ser embarcada ou desembarcada. Uma medida importante é consultar o caderno de estabilidade do navio. O caderno de estabilidade é um manual de carregamento fornecido à embarcação ao final da s ua construção. Nesse manual são mostradas as diversas condições de carregamentos com mercadorias estivadas nos porões de carga. Nele é possível encontrar os valores de GM, KM e KG em vários deslocamentos. Mesmo consultando o caderno de estabilidade, o responsável pelo plano de carga, e, consequente distribuição das mercadorias, deve-se evitar que sejam estivadas cargas muito pesadas no convés e na coberta, figura 80. Essas cargas pesadas devem preferencialmente ser estivadas no cobro ou fundo do porão, figura 81.

Figura 80 Fonte Internet.

Figura 81 Fonte: Apostila de Técnica de Transporte Marítimo.

Antes do carregamento, o responsável pela estivagem da carga deve ter conhecimento do valor da GM para evitar embarcar carga acima do centro de gravidade do navio. Nos navios que transportam contêineres, é importante que se opere corretamente o lastro fixo, pois, devido a grande quantidade desses equipamentos estivados no convés, há a tendência da elevação do centro de gravidade do navio, figura 82. 54

Figura 82 Fonte Internet.

A boa arrumação das cargas é importante, pois, quando bem distribuída, permite manter boas condições de estabilidade, com um valor seguro de GM, ao termina do carregamento, durante a travessia e nos portos de escala durante as operações de carga e descarga. O carregamento também deve levar em condição o valor do compasso do navio para que não tenha problema de governo durante a viagem e também efetuar uma boa distribuição longitudinal dos pesos das cargas, consumíveis e lastro, para evitar esforços estruturais no casco.

55

09-NES 001-CFAQ I-C2013

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