CURSO BÁSICO DE ARQUEAÇÃO DE NAVIOS
OBJETIVO O principal objetivo deste estudo é oferecer um conhecimento conhecimento básico sobre os procedimentos procedimentos de determinação determinação de carga a granel, que é embarcada ou desembarcada desembarcada dos navios mercantes, através de um conjunto de procedimentos denominados ARQUEAÇÃO DE NAVIOS ( Draft Draft Survey). 1. Definições 1.1 Arque Arqueaçã açãoo Chamamos de arqueação a operação utilizada para calcular calcular o peso da carga que é embarcada ou desembarcada de um navio. É também, a medida da capacidade dos espaços internos do navio. Arquear é determinar o volume de água deslocado por um navio, através da leitura de calados, fórmulas e tabelas do mesmo. O cálculo desse volume se faz baseando-se no princíp princípio io de Arquimed Arquimedes: es: “Todo Todo corpo corpo,, parci parcialm almen ente te ou total totalmen mente te submer submerso so em um líquido, sofre um empuxo vertical de baixo para cima, igual ao peso do volume deslocado por aquele corpo”.
Logo, concluímos que o peso correspondente ao volume de água deslocado pelo navio é igual ao peso total do navio. Sendo assim, para executar a arqueação, é indispensável o conhecimento do navio, seu compo comporta rtamen mento to,, sua geome geometri tria, a, estru estrutur turaa etc. etc. para para poderm podermos, os, por meio meio de mediç medições ões,, checag checagens ens e consul consulta ta às tabel tabelas as de lastr lastroo e hidro hidrostá státi tica, ca, determ determin inar ar o peso peso da carga carga embarcada ou desembarcada. desembarcada. 1.2 Tipos Tipos de arqueação arqueação O processo de arqueação de um navio consiste em determinar, para uma determinada flutuação, flutuação, o peso da carga embarcada, ou no momento da sua determinação. Na verdade o processo de arqueação é único, contudo, dependendo do momento em que o navio é arqueado, podemos identificar três tipos diferentes de arqueações: arqueações: Arqueação inicial O objetivo principal desta, no caso de carregamento do navio, é determinar a sua constante, que é o peso que passa ou que falta em relação ao peso que foi calculado para o navio leve ( Light Light Ship). No caso de descarregamento, seu objetivo é determinar o porte do navio na condição de chegada ao porto, possibilitando assim ao final da descarga, determinar a carga desembarcada.
Fazer comparação com um caminhão (Transparência) Arqueação intermediária A arqueação intermediária tem por objetivo avaliar o peso da carga embarcada em um determ determina inado do moment momentoo do carre carregam gament entoo ou desca descarre rregam gament ento, o, ante antess da conclu conclusão são das das operações. Normalmente se busca saber este peso durante estas operações para verificar a exatidão da balança de carga ou dos processos de estimativa do peso da carga, de forma a assegurar a exatidão da distribuição da carga pelos porões.
Arqueação final Esta arqueação é o inverso da inicial, ou seja, tem por objetivo determinar a constante do navio no caso de descarregamento total (NET DISPLAMECENT), e a carga total embarcada no caso de carregamento do navio.
2. Calados 2.1 Tipos de calados Calados aparentes São os calados observados na linha d’água, ou seja, calados lidos antes da realização dos cálculos para as devidas correções. Calados reais São obtidos a partir dos calados aparentes após as correções para as perpendiculares, à vante, à ré e à meia nau. Em águas parelhas ( even keel – navio sem trim) e/ou quando as marcas de calado estão nas perpendiculares, os calados aparentes já não sofrem correções, porque nesse momento o fator multiplicador do TRIM ou da(s) distância(s) da(s) perpendicular(es) será zero. Nestas condições os calados observados já são reais, não havendo necessidade de correção.
2.2 Marcas de calado As marcas (ou escalas) de calado são pintadas ou cravadas no casco do navio na posição vertical, a vante, à meia nau e à ré e em ambos os bordos do navio (bombordo e boreste), podendo ser em metros ou em pés (sistema imperial = inglês), utilizando-se algarismos arábicos ou romanos, de acordo com a sua construção, contudo, obedecendo aos padrões estabelecidos pelas normas internacionais fiscalizadas por entidade oficial do país, com a finalidade de determinar a imersão e deslocamento da carena. (fazer transparência) 2.3 Leitura de calado Para a leitura de calado deverá ser observado não só os vários níveis da linha d’água como também a oscilação do navio para uma leitura mais próxima da real. Devemos então registrar as leituras máximas e as mínimas para então deduzirmos a média dessa leitura e concluirmos o calado real ou o mais próximo do real. Normalmente, os números que identificam as marcas em centímetros, são os pares. É importante notar que cada número cheio, por exemplo, o n o 8 está dividido em 10 cm, da base ao topo. O mesmo ocorre com os outros números, sendo que entre o topo de um número e a base do seu posterior há uma diferença de 10 cm. Porém essa diferença não recebe marcação como mostramos no exemplo anterior. 2.4 Correção de calados Para se fazer as correções de calados, primeiramente devemos solicitar ao imediato do navio a tabela hidrostática, a qual contém todos os dados necessários de que precisamos para fazer os cálculos da arqueação. Nela estão contidos além das particularidades do navio, os principais itens para a correção dos calados que são as distâncias dos calados para as perpendiculares; o deslocamento para a água salgada (em alguns navios existem dois deslocamentos, um para a água doce e outro para a água salgada), MTC (momento tonelagem em centímetros), LCF (Length of Center Flotation – distância do centro de flutuação), TPC (tonnage per centimeter – tonelagem por centímetro) para então podermos determinar o peso total embarcado ou desembarcado. As marcas de calado deveriam ser feitas sobre as perpendiculares, mas devido as formas do navio, geralmente isso é impossível.
2.5 Trim (aparente e real) O trim nada mais é do que a inclinação longitudinal, ou seja, da popa para a proa, ou vice-versa. A diferença entre os calados de ré e vante chamamos de trim aparente, que após as devidas correções dos calados, como vimos anteriormente, passa-se a chamar TRIM REAL. Quando o navio está com a popa mais imersa que a proa dizemos que ele está derrabado ( by Stern) ou com trim positivo. Já ao contrário, a proa mais imersa, dizemos que ele está abicado (by Head ) ou com o trim negativo. Quando se fala em fazer o compasso do navio, é tirar o trim do mesmo, colocando-o em uma condição de flutuabilidade normal ou direita, ou seja, calado de proa igual ao de popa. Assim podemos chamar de águas parelhas ( even keel ). 2.6 LBP e distâncias para as perpendiculares O LBP/LPP (Length Between/Per Perpendiculars – distância entre as perpendiculares) é a distância compreendida entre as perpendiculares de proa e popa. A distância para as perpendiculares é obtida da seguinte forma: na convenção para as distâncias da popa e proa elas são mostradas na tabela hidrostática do navio de forma que possamos ler sem ter muitas dúvidas. Assim sendo, a marca do calado de vante está a ré da perpendicular de vante e a marca de calado de ré está a vante da perpendicular de ré. Isso é o que ocorre em “quase todos” os navios. (mostrar figura). Para se ter uma melhor visualização as perpendiculares demarcariam, grosso modo, o fim e o início de um caixote. 2.7 Banda (adernamento - list ) É a inclinação para um dos bordos de uma embarcação. 3. Determinação de carga a bordo Para determinar a quantidade de carga a bordo é utilizado um método internacional de arqueação. 3.1 Determinar calados médios Após ter lido todos os calados do navio, proa, popa e meia nau, em ambos os bordos, determinaremos também a média deles que nada mais é do que somar os dois bordos e dividir por dois. Exemplo: Calado médio de proa: F = Fp + Fs 2 Calado médio de popa: A = Ap + As 2 Calado médio a meia nau: M = Mp + Ms 2 Onde: F (forward) = proa A (after) = popa M (midship) = meia nau •
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3.2 Deflexão Deflexão ou flexa é a deformação positiva ou negativa em decorrência de esforços resultantes da distribuição das cargas nos porões do navio. Como existem dois tipos de deflexão, assim denominamos da seguinte maneira: Sagging ou sagged: peso distribuído mais no cento do navio, contra-alquebrado. Assim sendo, a deflexão será positiva. Hogging ou hogged: peso distribuído mais nas extremidades do navio, alquebrado. Assim sendo, a deflexão será negativa.
3.3 Média das médias (deflexão zero) Para a obtenção da média das médias, deveremos primeiramente ter corrigido todos os calados aparentes, lidos, para que possamos chegar à média das médias e determinar a deflexão e a quantidade da carga embarcada ou desembarcada. Então teremos: Mfa (média vante e ré) = Calado médio proa/popa Mfa = F + A = X 2 (onde: F =vante e A =ré) Mps (calado médio a meia nau) = Mps = Mp + Ms = X (onde: P = BB e S = BE) 2 Se Mfa = X e Mps = X = Deflexão zero Logo a média das médias é Mfa = Mps 3.4 Média das médias (com deflexão) Mfa = Msp Mm = Calado médio a meia nau x 6 + Mf + Ma 8 (Mf = calado proa corrigido e Ma = calado popa corrigido) Mm = M x 6 + F + A 8
(onde: M = Meia nau
F = proa
A = popa)
3.5 Maneiras de determinação pela média das médias pela deflexão Método inglês: Divide-se a deflexão por quatro somando ao calado médio de meia nau se o navio estiver hogging, e subtraindo se o navio estiver sagging. Método japonês: Mm = M x 6 + F + A 8
(onde: M = Meia nau
F = proa
A = popa)
4. Deslocamento (LCF, MTC, TPC) Como já foi visto, o deslocamento do navio é igual ao peso total do mesmo. O termo deslocamento é empregado porque o peso total de um navio é equivalente ao peso total da água por ele deslocada. Então, para chegarmos ao deslocamento, teremos que primeiramente ter lido e corrigido todos os calados, coletar e verificar a densidade da água local. A densidade da água do mar adotada pela Convenção Internacional para Linhas de Carga, de 1966, é de 1.025 t/m 3 e a da água doce é de 1.000 t/m 3. Assim sendo, consideramos que o coeficiente de bloco, este podendo ser obtido das curvas hidrostáticas em função do calado, não apresenta grandes variações quando tomamos pequenas variações de calado e deslocamento, podemos assumir que para pequenas variações, o calado e o deslocamento são proporcionais. Isto significa dizer que, em pequenos limites, as variações de deslocamento são proporcionais as variações de calado. O que queremos dizer então é o seguinte: quanto mais aumenta o calado do navio, aumenta também o deslocamento, isto é, a quantidade de peso a bordo. LCF (Length of Center Flotation) O LCF é a referência do navio, ou seja, é a Distância do Centro de Flutuação. A maioria dos profissionais que trabalham nesse ramo sempre tem alguma dúvida com relação ao LCF devido a troca de sinais. Observemos o seguinte: imagine-se fazendo uma arqueação inicial com um navio vazio, e na tabela hidrostática temos um LCF X onde o sinal é negativo. Aí vem a dúvida: é positivo ou negativo? Pela lógica é negativo, pois se temos um calado baixo, por exemplo, de 3,75m e o LCF é (-) 5,12 e encontra-se o ponto neutro (zero) quando
o calado atinge 8.50m, então é negativo, pois está decrescendo e não há carga além do peso leve do navio. Quando o calado cresce durante o carregamento, obviamente o LCF irá crescer juntamente com o calado, então o LCF será positivo, pois o navio já está com uma certa quantidade de carga que ultrapassou os 8,50m. Mas cuidado! Existem casos em que o calado aumenta e o LCF diminui logo este será negativo; mesmo aparentando um sinal positivo na tabela hidrostática. O LCF é importante para determinar se a correção do trim será positiva ou negativa (ver correção de trim mais adiante). MTC/MTI (momento tonelagem em centímetros/polegadas) Este é utilizado para se obter a correção pelo trim do navio e assim determinar um valor para continuação dos cálculos de arqueação que são apresentados conforme acima. O MTC é utilizado no sistema métrico e o MTI no sistema imperial (inglês). Para se obter o MTC ao cálculo precisaremos ter chegado à média das médias. Podemos ter, por exemplo, uma média das médias de 8,658756m onde para termos o MTC1 adicionaremos 0,50m para a média das médias e o MTC2 subtrairemos 0,50m da mesma. Os valores para o MTC também estão incluídos na tabela hidrostática do navio. Chamamos de DMZ a diferença entre MTC1 (MOMC + 50 cm) e MTC2 (MOMC – 50cm). TPC (tonelagem por centímetro de imersão) Assim como o LCF e o MTC, o TPC também se encontra na tabela hidrostática do navio e é de fundamental importância para a correção do deslocamento, pois é ele quem indica a quantidade de toneladas por centímetro que o navio submerge. Por isso, devemos ter muito cuidado e mão firme na hora de ler os calados para que não deixemos o imediato do navio tentar puxar os calados para baixo (menos carga), na arqueação final, e para cima, na arqueação inicial. Fazendo assim, estaremos contribuindo para o bom andamento do nosso próprio profissionalismo e segurança do navio, além de evitar claims dos clientes. 5. Correção para o trim (antes e após a densidade) A correção para o trim nada mais é do que multiplicarmos e dividirmos todos os valores encontrados na tabela hidrostática: trim real, LFC, DMZ etc. para chegarmos a um deslocamento (ou Net Displacement ) que determinará a constante ou total da carga embarcada ou desembarcada do navio. Para esta aplicação temos o seguinte exemplo: 1a correção para o trim = Trim real x LCF x TPC x 100 LBP a 2 correção para o trim = Trim real x Trim real x DMZ x 50 LBP Sendo que esta correção será antes da densidade a qual a água local foi coletada e verificada. Nota-se também que sempre perguntam: Por que a primeira correção para o trim é sempre negativa? Então esclarecemos: a primeira correção para o trim varia de acordo com o LCF e o trim. Se o LCF é negativo e o trim positivo, a primeira correção é negativa; se o LCF for positivo e o trim também, logo a primeira correção será positiva. Mas se o LCF for positivo e o trim negativo (casos raros, porém possíveis) a primeira correção será negativa. Vale ressaltar que a segunda correção sempre será positiva, pois não necessita de variação do LCF, que é determinada apenas pela fórmula acima mencionada. Ademais o trim é elevado ao quadrado e todo número elevado a um expoente par positivo, independente do seu sinal, seu produto será sempre positivo. Ex.: (+2)2 logo (+)2 x (+) 2 = 4; Ex.: (–2)2 logo (–)2 x (–) 2 = 4
Após ter encontrado a correção para o trim, iremos agora encontrar o deslocamento corrigido pela densidade. Este cálculo é muito simples, para aplicá-lo, basta ter o primeiro deslocamento, já corrigido para a média das médias e depois corrigí-lo pelo trim. Então, tomamos como base alguns valores obtidos da tabela hidrostática do navio “FOUR STEEL”, sendo assim, teremos: Deslocamento inicial: Média das médias: TPC: LCF: LBP:
47.891,00 tm 8,2065875m 62,98 tm - 4,82 tm 218,00 m
MTC1 (+50 = 8,70m): 915,92 tm MTC2 (-50 = 7,70m): 884,39 tm DMZ = 31,53 tm Trim real: 0,223 m
Para a correção do deslocamento inicial faremos o seguinte: TPC x 0,65875 (valor excedente da média das médias) + 47.891,00 (desl. Inicial) = 47.932,49 tm (deslocamento para a média das médias = 8,2065875m) Agora que temos o deslocamento inicial corrigido, teremos como correções para o trim: 1a correção: 0,223 x (- 4,82) x 62,98 x 100 218,00 = (-) 31,05 tm e 2a correção: 0,223 x 0,223 x 31,53 x 50 218,00 = 0,36 tm Agora que temos o deslocamento corrigido, a primeira e segunda correção, vamos determinar também o deslocamento para o trim, onde: 47.932,49 tm +/- 1 a correção + 2a correção = 47.932,49 + (-) 31,05 + 0,36 = 47.901,80 tm Logo o deslocamento corrigido para o trim será: 47.901,80 tm Após obter este deslocamento, iremos corrigi-lo pela densidade, sabendo-se que a densidade padrão é 1.025 t/m 3 e a densidade da água local é de 1.019 t/m 3. Então faremos o seguinte: 47.901,80 x 1.019 (densidade local) 1.025 (densidade padrão) Então o deslocamento corrigido pela densidade será: 47.621,40 tm 6. Sondagens As sondagens são realizadas através de tubos de sondagem, por onde se introduzem as sondas que são trenas graduadas com um prumo na extremidade, utiliza-se também uma corda com um peso na ponta, geralmente quando o navio apresenta pouca água, caso comum quando a operação é de carregamento total. A sonda é introduzida até o fundo do tanque medindo-se a altura do nível do líquido. Com esse dado, entra-se na tabela correspondente ao tanque em questão, aplicando-se também a correção de trim e se pode determinar o volume ocupado. A sonda pode medir o espaço cheio (sounding) ou o espaço vazio (ullage). O volume em metros cúbicos deve ser corrigido pela densidade do lastro para se achar o peso em toneladas métricas.
7. Densímetro (coleta de água para verificação da densidade) O densímetro é o instrumento utilizado para medir a densidade de líquidos. Durante as medições de densidade é utilizado um termômetro para a medição simultânea da temperatura da água para as devidas correções. Em alguns casos este termômetro é acoplado no próprio densímetro. Utilizamos o densímetro específico e padronizado para a determinação das quantidades de combustíveis ( bunkers ): óleo pesado, diesel e lubrificantes, quer dizer: cada produto tem o seu próprio densímetro. Utilizamos também o densímetro na correção do deslocamento da água em relação à carena de uma embarcação durante uma arqueação. Por isso, é de grande importância conhecer a densidade da água local de onde estamos operando, para determinação do deslocamento do navio e o volume da carena. A densidade varia de acordo com diversos fatores como: salinidade, temperatura, índice pluviométrico, local do porto, interfaces de água (como o caso de Paranaguá) e até com amplitude de maré. Como exemplo temos o porto de Gravesand na Inglaterra, local de clima frio, onde a variação de densidade da água entre a baixa-mar e a preamar é de 0,005 t/m 3 (1,014 e 1,019), o que representaria uma diferença de 981,36 tm no deslocamento de um navio de 200.000 tm. Outro exemplo temos a área do porto do Itaqui em São Luis, onde a densidade varia muito mais em função de descarga dos rios (brackish water), corrente marinha, amplitude de maré e índice pluviométrico do que em função da temperatura, que gira em torno de 28 graus centígrados, dispensando assim a correção da densidade pela temperatura. É necessário que se colete amostra de água de diversos níveis e locais ao longo do costado do navio para a determinação do valor médio de densidade que varia nos períodos chuvosos de 1,016 (preamar) a 1,006 (baixa-mar) e nos períodos de seca de 1,024 a 1,013 respectivamente. Densidade é importante não só para fins de carregamento e/ou arqueação de navios como também para a própria navegação. Podemos citar como exemplo que um navio que passa a navegar em águas de densidade diferente ao porto de onde saiu sofre alterações de flutuabilidade afetando diretamente no seu compasso (trim). Além disso, existem portos onde há limitação de calado, ou seja: o navio não deve, nem pode, passar no local com a imersão superior ao permitido e indicado pelas autoridades marítimas. São os casos dos grandes lagos (EUA), em alguns trechos do rio Amazonas e na Barra Norte/PA/Brasil. 8. Particularidades de um navio (conhecimentos básicos) PROA (Fwd, Steam): é a parte de vante do navio. POPA (Aft, Stern): é a parte de ré do navio. RODA DE PROA: é a linha sobre o plano diametral na proa que vai do convés principal até a quilha. CADASTE: é a linha sobre o plano diametral na popa que vai do convés principal até a quilha. COSTADO (Side): são os bordos/lados do navio, bombordo e boreste. BOMBORDO (Port Side): é o lado esquerdo do navio, tomando-se a proa como referência, ou seja, olhando-se de ré para vante. BORESTE (Starboard Side): é o lado direito do navio, também se tomando a proa como referência, idem bombordo.
CALADO (Draft): é a distância vertical entre a superfície da água até a quilha. O zero das escalas de calado refere-se a linha do fundo da quilha. ESCALA DE CALADO (Draft Mark/Draft Scale): é uma escala vertical no sistema métrico (decímetros) ou no sistema inglês (pés), marcada no casco da embarcação na proa, a meia nau e na popa, nos dois bordos destinada à determinação da carena (obra viva) CALADO AÉREO (Air Draft): é a distância entre a superfície da água até a parte superior da tampa do porão, que é diferente da popa, proa e meia nau. PERPENDICULARES: são retas normais e imaginárias a linha d’água de projeto no desenho do navio em pontos característicos, na proa, popa e meia nau. PERPENDICULAR A VANTE (Forward perpendicular, Fpp): é a linha normal que passa no ponto em que a linha d água de projeto corta o contorno da proa. PERPEDICULAR DE RÉ (After perpendicular, App): é a linha normal que passa no ponto em que a linha d’água de projeto corta o contorno da popa. A Convenção Internacional de Linhas de Carga, 1966, toma a perpendicular a ré no eixo da madre do leme. COMPRIMENTO ENTRE PERPENDICULARES (LBP/LPP – Length Between Perpendiculars ou Length Per Perpendiculars): é a distância entre as perpendiculares de vante e de ré. COMPRIMENTO TOTAL (LOA – Length Over All): é a distância entre as parte mais salientes do navio, na popa e na proa, ou seja, é o comprimento total do navio. CONVÉS PRINCIPAL (Main Deck/Upper Deck): é o piso contínuo e mais resistente do navio, ficando no plano horizontal principal do navio, por isso denominado principal. TONELAGEM (Tonnage): é a unidade utilizada para expressar a capacidade comercial do navio. TONELAGEM LÍQUIDA (Net Tonnage): é o volume interno do navio previsto para transporte de carga e/ou passageiros (arqueação líquida). TONELAGEM BRUTA (Gross Tonnage): é todo volume interno do navio sem contar com os espaços previstos no regulamento de arqueio com camarotes, praça de máquinas, etc. PORTE BRUTO (Deadweight): é o peso máximo de carga que o navio pode transportar até a imersão máxima permitida. Representa a diferença do peso do navio carregado e o peso do navio leve, ou seja, é o peso total do mesmo.
