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ESTABILIDADE DE

PLATAFORMAS SEMI-SUBMERSÍVEIS:

TEORIA E CONTROLE DE EMERGÊNCIAS

ELABORAÇÃO: SÉRGIO NOGUEIRA

COLABORAÇÃO: MARCIO LUIS MACEDO DE SOUZASÉRGIO CARDOSOTÉLIO BRAZ BOAVENTURA

REVISÃO 02 FEV/2002

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ESTABILIDADE DE PLATAFORMAS SEMI-SUBMERSÍVEIS:

TEORIA E CONTROLE DE EMERGÊNCIAS

ÍNDICE ASSUNTO Página

1.CONCEITO 5

2. POR QUE SEMI-SUBMERSÍVEL? 6

3. SISTEMA DE REFERÊNCIA, CONVENÇÃO DE SINAIS E NOMENCLATURA: 7

3.1 Sistema de coordenadas e eixos de referência 73.2 Nomenclatura básica: 83.3 Movimentos e Inclinações: 10

4. EQUILÍBRIO 124.1 Conceito 124.2 Tipos de equilíbrio 134.3 Conclusões Importantes 14

5. FORÇAS QUE ATUAM NA PLATAFORMA E RESPECTIVOS PONTOS DE APLICAÇÃO 16

5.1 Força peso (P ou ) 165.2 - Empuxo (E) 175.3 Conclusões Importantes 18

6. EQUILÍBRIO DE UM CORPO FLUTUANDO 206.1 Equilíbrio sem influência externa 206.2 Equilíbrio com influência externa 216.3 Conclusões Importantes 22

7. DETERMINAÇÃO DO MOMENTO DE RETORNO (Mr) 237.1 Método dos Pequenos Ângulos 24

7.1.1 Formulação matemática 247.1.2 Conclusões Importantes 26

7.2 Método dos Grandes Ângulos 277.2.1 Curva de Estabilidade Estática - C.E.E 297.2.2 Conclusões Importantes 30

7.3 Comparação entre os Métodos dos Pequenos e Grandes ângulos 31

8. EFEITO DA SUPERFÍCIE LIVRE NA ESTABILIDADE 328.1 Conclusões Importantes 34

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9. TESTE DE INCLINAÇÃO E PESO LEVE 359.1 Conclusões e Recomendações Importantes 38

10. CRITÉRIOS DE ESTABILIDADE INTACTA E EM AVARIA 3910.1 Entidades Estatutárias e Sociedades Classificadoras (S.C.) 3910.2 Filosofia dos regulamentos 4010.3 Critério de estabilidade intacta (apenas vento) 4110.4 Critério de Estabilidade em avaria (alagamento + vento) 42

10.4.1 Alagamento de um compartimento (IMO MODU 3.4.4) 4210.4.2 Alagamento de um ou mais compartimentos segundo extensão de

avaria (IMO MODU 3.4.3) 4310.4.3 Região e extensão da avaria (IMO MODU 3.5.10) 44

10.5 Critério geral (condições intermediárias) 44

11. CURVA DE KG MÁXIMO 46

12. LIMITAÇÕES ESTRUTURAIS 47

13. FATORES QUE LIMITAM UM CARREGAMENTO QUALQUER 48

14. BOLETIM DE ESTABILIDADE 4914.1 Conclusões e Recomendações Importantes 49

15. CONTINGÊNCIA PARA AVARIA E PREVISÃO DE MAU TEMPO 5115.1 Providências no caso de expectativa de ventos acima de 70 nós 5115.2 Providências no caso de alagamento e parada dos geradores principais 52

ANEXO I: DEFINIÇÃO E CÁLCULO DO CENTRO DE GRAVIDADE 54

ANEXO II: CURVA DE KG MÁXIMO 56

ANEXO III: CODE FOR THE CONSTRUCTION AND EQUIPMENT OF MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS, 1989 (1989 MODU CODE) - CAPÍTULO 3 - SUBDIVISÃO, ESTABILIDADE E BORDA LIVRE 57

BIBLIOGRAFIA 72

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ESTABILIDADE DE PLATAFORMAS SEMI-SUBMERSÍVEIS

1.CONCEITO

Qualidade que uma embarcação tem, em uma dada condição, de suportar um momento de emborcamento dentro de limites aceitáveis de inclinação e afundamento. Momento de emborcamento é um momento que tende a tirar a embarcação da sua condição de equilíbrio e que pode ter origem externa (vento, onda, abalroamento) ou interna (deslocamento, descarte ou acréscimo de pesos). Os limites aceitáveis dependerão da finalidade da embarcação.

Embarcação: navio, plataforma, draga, cruzeiro, etc.

Condição da embarcação: distribuição de carga, forma submersa e emersa.

Deslocamento de pesos: avaria (embarque de água), içamento e descarte de pesos, peso solto no convés.

Ações do meio ambiente: ventos, ondas.

Limites aceitáveis de inclinação e afundamento são definidos basicamente por dois parâmetros:

- Critérios de Segurança: Regulamentos internacionais (IMO), do país de registro (Bandeira) e entidade costeira (DPC, USCG, etc.) e Sociedade Classificadora.

- Finalidade da Embarcação:. Navio mercante > transporte de cargas: 15 a 20 graus;. Plataforma de perfuração > trabalho no convés: 2 a 5 graus;. Navio de passageiros > conforto : 1 a 2 graus.

Estabilidade: capacidade da embarcação de voltar a posição de equilíbrio inicial quando perturbada temporariamente (rajada ou onda), ou atingir uma nova condição de equilíbrio final aceitável quando perturbada continuamente (vento, avaria, etc). Conceito relativo depende de muitos fatores.

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2. POR QUE SEMI-SUBMERSÍVEL?

A plataforma semi-submersível é uma embarcação projetada e construída para atender a um conjunto específico de condições operacionais, listadas abaixo. Para atender a estas condições as semis possuem características específicas de forma, estrutura e equipamentos.

Área para as atividades de perfuração e/ou produção, estocagem de equipamentos, consumíveis (lama, baritina, cimento, bentonita) e acomodações: grande área de convés;

Capacidade de suportar a carga de equipamentos, consumíveis, tensões (risers, tensionadores, ancoragem, gancho): pontoons volumosos para gerar empuxo;

Possuir movimentos dentro dos limites aceitáveis para o trabalho: colunas esbeltas na região das ondas;

Aproamento fixo e consequente capacidade de suportar as condições ambientais de qualquer direção: forma do convés e arranjo de colunas simétricos;

Atendimento aos requisitos de segurança com menor custo de construção e operação: projeto adequado e otimizado.

Obs.: Por locomover-se eventualmente não necessita possuir formas hidrodinâmicas.

FIGURA 1 – PLATAFORMA SEMI-SUBMERSÍVEL

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3. SISTEMA DE REFERÊNCIA, CONVENÇÃO DE SINAIS E NOMENCLATURA:

3.1 Sistema de coordenadas e eixos de referência:

O sistema de coordenadas locais utilizados no projeto, construção e durante a operação das unidades semi é o ortogonal: eixo longitudinal (X), transversal (Y) e vertical (V). Seque abaixo a descrição de cada eixo e sua referência:

- Eixo longitudinal (X): É o eixo segundo o qual se determina as coordenadas no sentido proa popa. Tem como referência o plano de seção mestra que é o plano que divide a unidade em duas “metades”, uma a vante e outra a ré (ver figura 2). Este plano geralmente é determinado pela simetria longitudinal das colunas, ou seja, se a unidade tem número par de colunas fica equidistantes das colunas centrais e, se a unidade tiver número ímpar de colunas este plano passa pelo centro das colunas centrais. Na maioria das unidades as coordenadas longitudinais são positivas a vante. Ex.: LCG (coordenada longitudinal do centro de gravidade), LCB (coordenada longitudinal do centro de carena);

- Eixo transversal (Y): É o eixo segundo o qual se determina as coordenadas no sentido bombordo boreste. Tem como referência o plano de linha de centro que é o plano que divide a unidade em duas “metades”, uma a bombordo e outra a boreste (ver figura 2). Este plano é determinado pela simetria transversal das colunas e pontoons, ou seja, equidistante das colunas a bombordo e a boreste. Na maioria das unidades as coordenadas transversais são positivas a boreste. Ex.: TCG (coordenada transversal do centro de gravidade), TCB (coordenada transversal do centro de carena);

- Eixo vertical (V ou K): É o eixo segundo o qual se determina as coordenadas no sentido vertical. Tem como referência o plano de base, ou quilha (Keel em inglês), que é o plano que passa pelo fundo dos pontoons (ver figura 2). Quando a unidade possui propulsores azimutais (thrusters) é provável que o plano de base seja definido pela extremidade inferior dos mesmos. As coordenadas verticais são positivas para cima. Ex.: VCG ou KG (coordenada vertical do centro de gravidade), VCB (coordenada vertical do centro de carena);

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3.2 Nomenclatura básica:

A figura 3 contem a nomenclatura, com seu equivalente em inglês entre parênteses, das dimensões e elementos principais de uma unidade semi

FIGURA 3 - NOMENCLATURA

Alguns exemplos de convenção de sinais são apresentados nas figuras 4 e 5 abaixo.

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FIGURA 5 – CONVENÇÕES PADRÃO – PLANO X – Y

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3.3 : Movimentos e Inclinações:

Uma embarcação flutuando possui 6 graus de liberdade de movimento, sendo 3 graus de deslocamento em uma dada direção (linear) e 3 são de giro em torno de um eixo (angular). A nomenclatura para estes 6 graus de liberdade estão representados na figura 6.

Os deslocamentos lineares e angulares de uma plataforma semi ancorada são causados basicamente por vento e ondas incidindo sobre a mesma e podem ser divididos em dois grupos:

- Surge, sway e yaw: estes movimentos sofrem restrição do sistema de ancoragem da unidade que deve ser projetado para limitá-los a valores aceitáveis;

- Roll, pitch e heave: estes movimentos sofrem pouca influência do sistema de ancoragem e são limitantes para a operação da unidade. Os parâmetros determinantes para que a plataforma semi apresente movimentos de roll, pitch e heave dentro dos limites operacionais especificados, considerando as condições de vento e onda do local onde irá operar, são a forma das colunas e pontoons e a distribuição de massa.

Os movimentos de roll e pitch são cíclicos (transientes) porem a plataforma também apresenta inclinações permanentes que dependem do seu carregamento. Inclinações permanentes no sentido proa popa são chamadas de trim (ver figura 7) e terão a mesma convenção de sinais das coordenadas longitudinais, ex.: se a convenção for positivo a vante o trim será positivo se a proa tiver mais afundada que a popa. Inclinações permanentes no sentido BB BE são chamadas de banda (ver figura 8) e terão a mesma convenção de sinais das coordenadas transversais, ex.: se a convenção for positivo a BE a banda será positiva se BE estiver mais afundado que BB.

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4. EQUILÍBRIO

Uma embarcação qualquer flutuando se encontra em estado de equilíbrio enquanto as condições internas (carregamento) e externas (vento, ondas, etc.) não se alterarem. Quando um ou mais destes parâmetros mudarem, a unidade também irá mudar para uma nova condição de equilíbrio e lá permanecer até que algum parâmetro mude novamente. Portanto o estudo da estabilidade é o estudo da condição de equilíbrio na qual a embarcação se encontra.

ESTABILIDADE < = > ESTADO OU FORMA DE EQUILÍBRIO

4.1 Conceito:

O conceito físico de equilíbrio é “condição na qual o corpo permanece indefinidamente até que uma força ou momento venha a agir (inércia constante)”. Equilíbrio se confunde com manutenção da inércia e em condições normais, onde sempre existe atrito (ex.: entre a embarcação e a água), os corpos tenderão naturalmente ao equilíbrio.

CONDIÇÕES PARA QUE UM CORPO ESTEJA EM EQUILÍBRIO :

Aceleração linear nula:

Velocidade linear constante > Aceleração linear = Ø

Como F = m . a (força = massa x aceleração linear) ==>

F = Ø A força resultante é nula

Aceleração angular nula:

Velocidade angular constante > Aceleração angular = Ø

Como M = I . (momento = inércia de giro x aceleração angular) ==>

M = Ø O momento resultante é nulo

Obs.: Corpos se deslocando a velocidade constante ou girando a uma rotação constante (ex.: planeta terra) estão em equilíbrio.

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4.2 Tipos de equilíbrio:

Um corpo está em equilíbrio quando o somatório das forças e dos momentos que atuam sobre este corpo é nulo porem a natureza deste equilíbrio vai depender da forma como estas forças e momentos vão passar a atuar sobre o corpo quando este for levemente perturbado (ver figuras 9 – A e 9 – B). A tabela abaixo resume a relação entre tipo de equilíbrio, tendência e consequência.

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TIPOS DE EQUILÍBRIO:

TIPO DE EQUILÍBRIOTENDÊNCIA DA RESULTANTE

(FORÇA OU MOMENTO)CONSEQUÊNCIA

ESTÁVEL Retornar o corpo à posição de equilíbrio inicial

Corpo retorna à posição de equilíbrio inicial

INDIFERENTE Não há.Corpo assume outra posição de equilíbrio igual ou não à inicial

INSTÁVELAfastar o corpo da posição de

equilíbrio inicialCorpo assume outra posição de equilíbrio diferente da inicial.

Obs.: A condição de equilíbrio estável depende da intensidade da perturbação ao qual o corpo é submetido, ou seja, qualquer corpo pode ser tirado da sua condição de equilíbrio estável se suficientemente perturbado.

4.3 Conclusões Importantes:

O tipo de equilíbrio conveniente para qualquer embarcação é o equilíbrio estável; O que definirá o equilíbrio em uma semi-submersível é a resultante das forças que

agem sobre qualquer corpo submerso: peso e empuxo.

O tipo e qualidade do equilíbrio de um corpo flutuante, ou seja, a estabilidade, será definida pela forma como variam as forças que atuam sobre este corpo quando é deslocado da sua posição inicial. Como as principais forças que atuam sobre um corpo flutuando são o peso e empuxo são estas que precisam ser analisadas. A figura 9–C apresenta a representação gráfica dos três tipos de equilíbrio em uma embarcação.

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5. FORÇAS QUE ATUAM NA PLATAFORMA E RESPECTIVOS PONTOS DE APLICAÇÃO

Analisar a estabilidade de uma embarcação, e por sua vez o seu equilíbrio, significa analisar as principais forças que atuam sobre os corpos flutuantes que são: PESO e EMPUXO.

FORÇA PONTO DE APLICAÇÃOPESO CENTRO DE GRAVIDADE (C.G.)

EMPUXO CENTRO DE CARENA (B)

5.1 Força peso (P ou )

A força peso é a resultante da ação do campo gravitacional da terra sobre cada porção de massa fixa ou temporária que faz parte da embarcação. O conjunto de pesos fixos de um embarcação é denominado de Peso Leve e os pesos temporários de carregamento.

Natureza: É uma força de campo que atua sobre qualquer corpo imerso no campo gravitacional da terra (não precisa de contato direto);

Intensidade: Na prática naval se utiliza a tonelada força (t ou ton), qie é a força capaz de imprimir em uma tonelada massa a aceleração da gravidade. Em plataformas de origem americana ainda se utiliza unidades imperiais: short ton = 2000 lb = 907,2 kg e long ton = 2240 lb = 1016 kg;

Direção e sentido: Vertical (normal à superfície da água), para baixo;

Ponto de aplicação: Centro de massa ou centro de gravidade - CG (ver ANEXO I: CENTRO DE GRAVIDADE);

Coordenadas do centro de gravidade (ver item 3.1): . Longitudinal (LCG)

. Transversal (TCG) . Vertical (VCG ou KG)

Existem forças de tração aplicadas as plataformas semis que, a rigor, não são força peso e não comporiam a resultante. Na prática estas cargas são consideradas no conjunto do carregamento, e no boletim de estabilidade, computando-se a sua componente vertical no seu ponto de aplicação. As forças de tração comumente aplicadas às semis são:- Linhas de ancoragem;- Risers flexíveis ou rígidos;- Carga no gancho;- Tensão nos tesionadores.

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5.2 - Empuxo (E)

Empuxo é a resultante das forças que o fluido exerce em um corpo nele imerso, que é igual ao conjunto de forças que o fluido exerce em uma porção do próprio fluido se este tivesse a mesma forma do corpo submerso (ver figuras 10–A e 10–B).

Já que esta porção do fluido estaria em equilíbrio com relação ao fluido no qual está imerso, concluí-se que:

F = 0 ==> O empuxo é igual ao peso do fluido deslocado (Arquimedes) Equilíbrio M = 0 ==> O empuxo tem o mesmo ponto de aplicação, mesma

direção e sentido oposto a força peso

Sendo assim, para força empuxo: Natureza: É uma força de contato, depende do contato do corpo com o fluido Intensidade: peso do fluido deslocado (ver força peso)

= x = volume do fluido deslocado (m3) = densidade do fluido (t/m3)

Direção e sentido: direção igual e sentido oposto ao da força peso; Ponto de aplicação: centro de massa do fluido deslocado. Como este é homogêneo

torna-se o centro do volume deslocado = centro de carena (B); Coordenadas do centro de carena: longitudinal (LCB) B transversal (TCB) vertical (VCB ou KB)

O empuxo, as coordenadas do centro de carena e demais características do volume submerso das embarcações são calculados na fase de projeto através de programas

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computacionais. Estes programas fornecem as características hidrostáticas, na forma de tabelas ou curvas, para a faixa de calados de interesse, calculados para a condição de calados paralelos: sem banda ou trim. Estas informações são publicadas no Manual de Operação da embarcação.

As tabelas ou curvas apresentam basicamente os parâmetros listados abaixo:

= Volume submerso (m**3);

= Deslocamento (t. força);

LCB = Coordenada longitudinal do centro de carena (m);

TCB = Coordenada transversal do centro de carena (m);

VCB ou KB = Coordenada vertical do centro de carena (m);

Awl = Área de linha d’água (m**2);

LCF = Centro longitudinal de área de linha d’água (m);

TCF = Centro transversal de área de linha d’água (m);

TPC = Deslocamento referente a diferença de calado de um centímetro (t. força/cm);

Ixx = Momento de inércia de Awl em relação ao eixo longitudinal (m**4);

Iyy = Momento de inércia de Awl em relação ao eixo transversal (m**4);

KMT = Altura metacêntrica transversal (m) ;

KML = Altura metacêntrica longitudinal (m).

Obs.: As curvas hidrostáticas são uma “radiografia” da forma submersa da unidade.


Força Peso e Posição do Centro de Gravidade:

só dependem da distribuição de pesos que compõem e das cargas que atuam na plataforma;

o peso e a posição do C.G. é calculada através do Boletim de Estabilidade.

O C.G. só é alterado se houver mudança na distribuição de massas ou carga, ou seja, retirada, acréscimo ou movimentação de massas ou cargas.

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Na plataforma o peso total e as coordenadas do centro de gravidade são calculados através do boletim de estabilidade. O boletim considera todos os pesos que compõem e todas as cargas que atuam na unidade. Para maiores informações sobre o boletim de estabilidade consultar o capítulo 14.

Força Empuxo e Centro de Carena:

só dependem da forma do volume submerso da plataforma e o tipo (densidade) do fluido no qual ela está imersa;

o volume submerso, e por consequência o empuxo, e a posição do centro de carena já foram previamente calculados para calados paralelos e são obtidos das curvas ou tabelas hidrostáticas.

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6. EQUILÍBRIO DE UM CORPO FLUTUANDO

Uma embarcação flutuando tem o seu equilíbrio definido pela resultante e ponto de aplicação das forças de peso e empuxo, respeitando-se as condições:

F = 0 EQUILÍBRIO: M = 0

Portanto, para que haja equilíbrio conclui-se :

F = 0 ===> Peso = Empuxo (mesmo módulo e sentidos contrários)

M = 0 ===> Ponto de aplicação do Peso (CG) e do Empuxo (B) estão na mesma vertical

Esta é a relação básica que determina o equilíbrio de uma embarcação quando não há ação significativa do vento, situação predominante durante a operação das plataformas semis. O equilíbrio sob a ação do vento, apesar de eventual é crítica para a estabilidade e a unidade precisa estar preparada para ela. As duas situações são analisadas a seguir.

6.1 Equilíbrio sem influência externa:

É a situação abordada acima na qual as forças peso e empuxo tem mesmo módulo e estão sempre na mesma vertical. Lembrando que o peso resultante (carregamento) inclui as trações impostas à embarcação (ancoragem, risers, etc.) mudanças no equilíbrio ocorrerão sempre que houver mudanças no carregamento ou no empuxo (ver figura 11). Exemplificando:

Mudanças no carregamento:- Acréscimo ou retirada de pesos, incluindo mudanças nas tensões de ancoragem, risers,

etc.;- Mudança na posição (relocação) de pesos a bordo;- Embarque indesejado de água do mar (avaria).

Mudança no empuxo:- A avaria pode ser considerada como peso acrescido ou como perda de empuxo.

Considerando as situações acima fica evidente que a avaria é a que apresenta maior potencial de criticidade, principalmente pela rapidez e extensão do embarque de água e consequente acréscimo de peso (ou perda de empuxo).

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6.2 Equilíbrio com influência externa:

As principais influências externas que podem atuar sobre uma plataforma semi são vento, correntes, empuxo dos propulsores da própria semi e cargas de reboque. Estes agentes tenderão a tirar a unidade da sua condição de equilíbrio através de um momento chamado, por este motivo, de momento de emborcamento.

As correntes marinhas, particularmente fortes na Bacia de Campos, vão incidir sobre a superfície exposta molhada da unidade impondo uma força horizontal tendendo a deslocá-la. Este deslocamento será contraposto pela componente horizontal do sistema de ancoragem na altura do fair lead. Como o braço vertical ente o centro de pressão e o fair lead é muito pequeno o momento de emborcamento resultante também será pequeno. O mesmo acontece com as cargas de reboque que são aplicadas em pontos de fixação no topo dos pontoons.

Já as plataformas semi de posicionamento dinâmico (DP) possuem propulsores abaixo dos pontoons que podem gerar empuxo considerável e consequente momento de emborcamento. Porem, como existe um boa margem de controle e de previsibilidade na ação do sistema DP estas situações não são consideradas críticas à estabilidade.

O vento é a ação externa crítica, principalmente por agir na parte emersa da plataforma. A pressão do vento sobre a parte emersa das pernas, costado do convés, superestruturas e equipamentos no convés (planta produção, torre de perfuração, etc.) resulta em uma força atuando no centro do conjunto destas áreas. Análogo à resultante da corrente a força de vento vai ser contraposta pela componente horizontal da ancoragem aplicada no fairleader porem, neste caso haverá uma distância considerável entre o centro de pressão do vento e os fairleads. Esta distância, ou braço, entre as forças de vento e componente horizontal da ancoragem resulta em um momento que tende a tirar a unidade da sua condição de equilíbrio denominado de momento de emborcamento (ver figura 12).

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FIGURA 12 – EQUILÍBRIO DE UM CORPO FLUTUANTE (II)O momento de emborcamento tira a unidade da sua condição de equilíbrio inicial

inclinando-a progressivamente. Note que o momento de emborcamento não causa alteração no carregamento da unidade, a menos que hajam cargas soltas que mudem de posição, mas ao inclinar haverá mudança na forma submersa e consequentemente na posição do centro de carena (B). Ao inclinar o (B) se afasta progressivamente da vertical do peso, que passa inicialmente no CG, causando um binário entre ambos denominado de momento de retorno ou de restauração (ver figura 12). O equilíbrio ocorre quando o momento de retorno, inicialmente nulo, aumenta até se igualar ao de emborcamento. O ângulo de inclinação da unidade onde ocorre este equilíbrio é denominado ângulo de equilíbrio estático e a capacidade da unidade de contrapor um momento de emborcamento com momento de retorno, quando inclinada, é denominada de restauração. O sistema de ancoragem tem pouco efeito sobre a restauração da unidade.

Como forma de facilitar a sistemática para definir o equilíbrio de embarcações onde houve mudanças no carregamento ou embarque de água por avaria é prático considerar o translado do CG devido a ambos sob a forma de momentos de emborcamento. De forma análoga o equilíbrio ocorrerá quando for atingida a equivalência deste com o momento de retorno.


A coordenada vertical do centro de gravidade KG (VCG) é o principal parâmetro para a estabilidade: quanto menor o KG maior o Mr;

O equilíbrio ocorrerá quando o momento de emborcamento for igualado pelo momento de retorno, em sentido contrário, portanto o momento de retorno é o parâmetro que indica o grau de estabilidade da unidade;

Quanto maior o momento de retorno ou restauração, em uma dada condição, maior o momento de emborcamento que a unidade suporta ou menor o ângulo de equilíbrio para um dado momento de emborcamento;

Momento de emborcamento: Permanente: vento, deslocamento de peso, avaria (embarque de água);

Transiente (temporário, cíclico): ondas, rajadas de vento.

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7. DETERMINAÇÃO DO MOMENTO DE RETORNO (Mr):

Fica evidente que a estabilidade de uma embarcação depende da sua capacidade de restauração, ou seja, de como varia o momento de retorno quando ela inclina, se afastando da condição de equilíbrio inicial.

Em termos físicos o momento de retorno é o binário entre as forças de empuxo e peso. Como estas forças são, por definição, iguais em intensidade e direção e opostas em sentido, a distância ortogonal entre os seus eixos de aplicação será o braço do binário (GZ) denominado braço de endireitamento (ver figura 13).

Em termos matemáticos:

Mr = . GZ onde:

Mr => Momento de retorno em t.m (tonelada metro); => Peso, igual a empuxo, total da embarcação em t (tonelada);GZ => Braço de endireitamento em metros.

Na equação acima a parcela referente ao peso total () é determinada pela soma do Peso Leve mais o carregamento da embarcação, já o GZ vai depender da posição relativa entre o centro de gravidade (CG) e o centro de carena (B). O CG depende apenas da distribuição de pesos e cargas porem o B depende da forma submersa da embarcação.

Conforme apresentado no item 5.2 as características hidrostáticas fornecem a posição de B apenas para a condição de calados paralelos (banda e trim nulos) portanto torna-se necessário determinar, por outros métodos, a posição de B com a embarcação inclinada e assim calcular o momento de retorno.

A posição do B depende da forma do volume submerso da embarcação. Navios e principalmente plataformas semis possuem cascos com forma complexa, não geométrica,

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que torna igualmente complexa a determinação da posição de B, principalmente quando inclinados.

Resumindo: Para se calcular o GZ e portanto o Mr é preciso saber como varia B com a inclinação

da unidade; O centro do volume submerso (B) de um casco complexo, como uma semi-submersível

inclinada, só pode ser determinado através de sistemática de cálculo complexa.

Vejamos então duas maneiras de definir, na prática, a posição de B para embarcações com cascos complexos inclinados:

7.1 Método dos Pequenos Ângulos:

Analisando-se mais atentamente a figura 9-B vemos que duas forças agem sobre o conjunto cadeira e garoto: força peso e força normal. Na figura representando o equilíbrio estável (a primeira) a força normal está desalinhada da vertical da força peso causando um momento de retorno, dai equilíbrio estável. Se considerarmos a base da cadeira, que esta em contato com o chão, em formato de arco de círculo conclui-se que a força normal, para qualquer inclinação dentro dos limites da cadeira, estará passando pelo centro deste arco de círculo que denomina-se metacentro (M). Havendo um metacentro e conhecendo-se a posição de CG é possível determinar o braço de retorno (GZ) e o momento de retorno (Mr) por simples trigonometria, como será visto mais adiante.

Apesar de ser óbvia a conveniência em que haja um metacentro para B, ou seja, um ponto fixo por onde sempre passe a vertical do empuxo para qualquer ângulo de inclinação, isto só ocorrerá de fato para o volume submerso de forma mais simples: um cilindro flutuando considerando o giro em torno do seu eixo longitudinal. Apesar disto constata-se que mesmo para formas submersas complexas a trajetória de B se assemelha a um arco de círculo para uma certa faixa de ângulos em torno de zero. A faixa efetiva de ângulos na qual a aproximação é válida será maior quanto mais o volume submerso se assemelhar a um cilindro, na direção de inclinação em questão.

7.1.1 – Formulação matemática:

A figura 13 representa graficamente a relação entre o CG e o B, quando a embarcação inclina, consistente com o método dos pequenos ângulos: assumindo que B gira em torno de um ponto fixo chamado de metacentro (M). Desta relação gráfica deriva-se a principal relação trigonométrica para o cálculo do braço de retorno (GZ):

sen = GZ / GM ==> GZ = GM x sen

onde: => ângulo de adernamento da embarcação;GZ => braço de retorno;GM => distância vertical entre o M e o CG no sistema de eixos da embarcação:GM = KM – KG (ou VCG)

Como a equação para momento de retorno é Mr = . GZ temos:

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Mr = . GM . sen onde GM = KM – KG

Falta ainda definir o KM, que é a coordenada vertical do metacentro (não se utiliza VCM). Lembrando que no método dos pequenos ângulos o metacentro é o centro da trajetória circular de B, a distância vertical BM é justamente o raio deste circulo portanto BM é denominado de raio metacêntrico. Na realidade o KM é a soma do KB (ou VCB) mais o raio metacêntrico (BM).

KM = KB + BM onde KB = coordenada vertical do centro de carena;BM = raio metacêntrico

O KB é uma característica hidrostática portanto torna-se necessário definir o raio metacêntrico BM. Analisando-se novamente a relação gráfica entre peso, empuxo e metacentro (ver figura 13) percebe-se que o BM é a medida do quanto o centro de carena se desloca quando a embarcação inclina. Em outras palavras, a relação entre a inclinação da unidade e o consequente deslocamento lateral do centro do volume submerso pode ser representado pelo raio metacêntrico BM.

Esta relação de causa e efeito é representada matematicamente como:

BM = I / onde:

BM = Raio metacêntrico em metros;

I = Momento de inércia da área da linha dágua da unidade em torno do eixo de inclinação, no calado em questão, em m**4 ;

= Volume total submerso, no calado em questão, em m**3 A princípio esta relação matemática pode não parecer ter uma correspondência

prática clara mas pode ser melhor compreendida a partir da definição de momento de inércia de área (I). Este parâmetro é matematicamente definido, para a área em questão, como o somatório do produto de cada porção desta área pelo quadrado da sua distância até o eixo de giro da área como um todo (razão da dimensão m**4). Em termos navais a inércia de área quantifica o montante desta área e o seu grau de afastamento do eixo de giro, ou seja, o quanto o volume em torno da linha dágua se modifica e o centro de carena deste volume se desloca lateralmente quando a unidade inclina. O efeito do deslocamento lateral do volume em torno da linha dágua sobre o deslocamento de B será inversamente proporcional ao deslocamento total () que é o divisor da equação. Exemplificando, um grande deslocamento lateral do volume em torno da linha dágua causará um deslocamento maior em B se o total for menor, e vice-versa.

O volume submerso e a área de linha dágua da maioria das embarcações não são simétricos com relação aos eixos ortogonais X e Y, ou seja, as metades de vante e ré são diferentes das metades de BB e BE (ver capítulo 3.). Isto significa que as inércias de área diferirão e consequentemente o BM, o GM e o próprio momento de retorno. De fato para a maioria das embarcações a restauração para banda e trim são diferentes, sendo a diferença grande para navios e pequena para plataformas semi.

As equações correspondentes são:

Para banda: BMt = Ixx / onde

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BMt => Raio metacêntrico transversal;Ixx => Inércia transversal da área de linha dágua (com relação ao eixo

longitudinal xx) Consequentemente:

KMt= VCB + BMt GMt = KMt – KG e Mrt = x GMt x sen

Para trim: BMl = Iyy / onde BMl => Raio metacêntrico longitudinal;Iyy => Inércia longitudinal da área de linha dágua (com relação ao eixo

transversal yy)

Consequentemente: KMl= VCB + BMl GMl = KMl – KG e Mrl = x GMl x sen

Como as inércias de áreas também são características da forma submersa estas são apresentadas nas tabelas e curvas hidrostáticas (ver item 5.2) portanto, a partir das hidrostáticas e conhecendo-se a distribuição de massa da embarcação ( e CG) é possível estabelecer uma relação matemática simples entre o momento de retorno e o ângulo de inclinação e esta é a grande vantagem do Método dos Pequenos Ângulos.

7.1.2 Conclusões Importantes:

O Método dos Pequenos ângulos é uma aproximação, pois a trajetória de B para embarcações usuais não pode ser descrita analiticamente e tão-pouco é um arco de círculo;

A validade da aproximação é menor quanto maior for a inclinação, sendo aceitável dentro de limites que dependem da forma submersa da embarcação. Como orientação geral:

Casco em forma de cilindro ==> validade até 90 graus;Navios mercantes usuais ==> validade até 10 graus;Plataformas semi-submersíveis ==> validade até 5 graus (em calado de

coluna).

A conveniência deste método é enorme pois permite calcular o Mr através de uma equação analítica;

A sua validade é restrita, não servindo para se avaliar a estabilidade ao longo de toda a faixa de ângulos de interesse;

O GM torna-se então um indicativo da estabilidade inicial da embarcação portanto (ver item 4.2):

Mr > 0 ==> GM > embarcação inicialmente estável;

Mr = 0 ==> GM = embarcação inicialmente indiferente;

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Mr < 0 ==> GM < embarcação inicialmente instável.

7.2 Método dos Grandes Ângulos:

Este método consiste na determinação do momento de retorno (Mr) utilizando-se o braço de endireitamento (GZ) a partir da posição real do centro de carena B. Como foi visto anteriormente, para determinar o Mr é necessário conhecer a relação entre a posição de B e a inclinação da embarcação. Esta relação depende da forma submersa inclinada, que para embarcações usuais (navios ou plataformas) é bastante complexa e difícil ou impossível de ser definida analiticamente.

A sistemática para determinar o GZ consiste na utilização de programas de computador específicos onde o casco da embarcação é definido em grande detalhe através de pontos, no caso de navios, ou superfícies geométricas no caso das plataformas. Estes programas, geralmente os mesmos que calculam as curvas hidrostáticas (ver item 5.2), irão calcular de forma empírica (uma condição por vez) o GZ para uma sequência de deslocamentos e ângulos de inclinação, considerando cada eixo de inclinação de interesse (ex.: banda ou trim). Esta informação é então compilada na forma de tabelas ou curvas e publicadas no Manual de Operação da embarcação. Quando em forma de curvas são denominadas Curvas Cruzadas de Estabilidade (C.C.E).

O referido programa calcula a posição de B do volume submerso inclinado mas para se definir o GZ é necessário conhecer a posição do CG. Como o CG depende do carregamento, ou seja, da operação em curso, arbitra-se as coordenadas do CG que serão utilizadas pelo programa para calcular um GZ denominado de GZo. Por razões práticas é usual definir o CG na vertical de B com banda e trim nulos (LCG = LCB e TCG = TCB) e arbitrar apenas o KG, denominado de KGo (ver figura 14).

A partir de valores de GZo obtidos das tabelas ou curvas cruzadas e do valor do KG determinado pelo carregamento é possível calcular o valor real de GZ (GZr) por simples trigonometria, conforme representado na figura 14.

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Resumindo:

GZr = GZo – (KGr – KGo) sen , onde: GZr => braço de endireitamento real (m);GZo => braço de endireitamento considerando o KGo, retirado das curvas ou

tabelas hidrostáticas (m);KGr => KG real, refernta a condição que está sendo analisado (m);KGo =>KG arbitrado para calcular GZo; => ângulo de inclinação.

Portanto o momento de retorno é Mr = x GZr

Na figura 14 o KGo foi arbitrado na quilha (KGo= 0). É padrão definir o KGo na quilha em navios porem no caso de plataformas semi é comum arbitrar próximo do esperado para o KG real (ex.: KG= 15 m).

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7.2.1 Curva de Estabilidade Estática - C.E.E.:

O aspecto mais importante do método dos grandes ângulos é que possibilita obter-se os momentos de retorno reais ao longo de toda a faixa de ângulos de interesse e assim estabelecer uma " radiografia" da estabilidade da embarcação.

Considerando uma embarcação com determinado carregamento obtem-se das curvas ou tabelas cruzadas braços de retorno (GZo), para toda faixa de ângulos de interesse, considerando a direção da inclinação (Ex.: banda) e o deslocamento. Os valores de GZo são corrigidos considerando o KGr e a curva é desenha com o ângulo de inclinação no eixo das abcissas (ver figura 15). Como os valores de Mr são grandes é usual utilizar o próprio GZr no eixo das ordenadas assim definindo a C.E.E..

Se houver necessidade de determinar a condição de equilíbrio devido a um momento de emborcamento (Me) registra-se os braços de emborcamento (Me dividido pelo ) na mesma C.E.E. (ver figura 15).

As principais informações fornecidas pela C.E.E. são (ver figura 15):

EE: Ângulo de equilíbrio estático estável ou 1a. interceção;

EI: Ângulo de equilíbrio estático instável ou 2a. interceção. É o ângulo a partir do qual a unidade emborca, considerando o Me, fim da faixa de estabilidade positiva com o Me ;

Faixa de estabilidade positiva sem o Me (ver figura 15);

Faixa de estabilidade positiva considerando o Me (ver figura 15);MAX: Ângulo no qual o Mr é máximo, ou seja, até o qual poderá ocorrer o EE. Se o Me

for maior que o Mr máximo a embarcação emborcará;

ED: Ângulo de “equilíbrio” dinâmico. É o ângulo até onde a unidade inclinaria, para depois retornar ao ângulo de equilíbrio estático, se o Me atuasse de forma instantânea e não houvesse perdas (atrito viscoso, etc.). Este ângulo é determinado pela equivalência: Área sob a curva de Mr x = área sob a curva de Me x

Considerando as áreas na figura 15: C + B = A + B ===> C = A

Obs.: O cálculo de ED pela igualdade de áreas é para o fenômeno ideal, ou seja, Me agindo instantaneamente e embarcação girando sem perdas;

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FIGURA 15 – CURVA DE ESTABILIDADE ESTÁTICA: C.E.E.

7.2.2 Conclusões Importantes:

O cálculo do momento de retorno pelo método dos grandes ângulos é exato pois utiliza a posição correta de B, sem aproximação, sendo válido para toda faixa de ângulos de inclinação. A Curva de Estabilidade Estática (C.E.E.), construída através deste método, torna-se a “radiografia” da estabilidade de embarcação;

A utilização do método é mais complexa pois implica na montagem de curvas (solução gráfica) ou tabelas (solução numérica) para se calcular as condições de equilíbrio: Mr=Me;

Pelas razões acima é o método utilizado nos cálculos referentes a avaliação e aprovação da estabilidade da embarcação, seja para efeito de classificação (Sociedade Classificadora) ou atendimento aos regulamentos estatutários (ver capítulo 10).

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7.3 Comparação entre os Métodos dos Pequenos e Grandes Ângulos:

Como desdobramento natural da análise individual dos dois métodos cabe agora compará-los, lembrando que o método dos pequenos ângulos é válido apenas em torno do zero e o método dos grandes ângulos é válido em toda faixa de ângulos.

Em termos matemáticos e gráficos a relação entre a função Mr x ângulo determinada através dos dois métodos é que a tangente (1a derivada) da curva de Mr x por grandes ângulos é Mr x por pequenos ângulos.

A correspondência matemática para esta correspondência é:

Para próximo de zero => sen Portanto Mr = . GM . sen próximo de zero => Mr = . GM .

O que torna a relação entre Mr e uma reta próximo do ângulo zero.

De fato, no método dos pequenos ângulos o KB, e consequentemente a inércia de linha dágua, determinam o GM e a estabilidade inicial. No caso do cilindro girando em torno do seu eixo longitudinal a linha dágua (um retângulo) se mantém constante e a validade do método é garantida para toda faixa de ângulos.

Nas plataformas semi, flutuando no calado de colunas, a área de linha dágua e a sua inércia aumentam com a inclinação da unidade. O inverso acontece quando a linha dágua corta os pontoons (calado de trânsito) onde a área e inércia diminuem com o aumento da inclinação. Lembrando que o método dos pequenos ângulos (GM) é indicativo de estabilidade inicial é importante ressaltar que:

Considerando plataformas semi-submersíveis:

- Flutuando em calado de coluna:. O método dos pequenos ângulos subestima a estabilidade a grandes ângulos;. O GM como indicativo de estabilidade inicial é pessimista fora da sua faixa de

aplicação, ou seja, a plataforma na realidade terá uma restauração maior que a prevista inicialmente usando pequenos ângulos;

- Flutuando em calado de pontoon:. O método dos pequenos ângulos superestima a estabilidade a grandes ângulos;. O GM como indicativo de estabilidade inicial é otimista fora da sua faixa de

aplicação, ou seja, a plataforma na realidade terá uma restauração menor que a prevista inicialmente usando pequenos ângulos.

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8. EFEITO DA SUPERFÍCIE LIVRE NA ESTABILIDADE:

Até este ponto considerou-se que a distribuição de cargas de uma embarcação uma vez definida, determinando o peso total () e posição do centro de gravidade (CG), não seria alterada caso a mesma inclinasse. Esta abordagem simplificadora é verdadeira para o conjunto das cargas sólidas, excetuando-se as cargas suspensas ou que mudem de posição inadvertidamente, porém cargas líquidas confinadas em tanques parcialmente cheios mudarão de forma quando a embarcação inclina. Esta mudança de forma representa efetivamente uma mudança na posição do CG do fluido no tanque e por consequência de toda a embarcação.

Denomina-se efeito de superfície livre, o efeito na estabilidade causado pela mudança da superfície de um fluido dentro de um tanque decorrente da inclinação da plataforma. Este efeito decresce até não mais existir a medida que o tanque tende a ficar totalmente cheio ou vazio. O deslocamento do fluido no tanque causa um momento que sempre tende a emborcar a unidade no sentido para a qual ela está inclinada, ou seja, é sempre um efeito negativo para a estabilidade.

Analisando melhor o fenômeno (ver figura 16), se um tanque estiver parcialmente cheio de um fluido de densidade , este mudará de forma no tanque mantendo a sua superfície paralela a do mar quando a embarcação e o próprio tanque inclinar. Se esta superfície não tocar o fundo nem o teto do tanque, e a seção do tanque for retangular, haverá uma transferência da massa de fluido equivalente a uma “cunha” saindo do lado mais elevado para o mais baixo do tanque. Esta transferência causa um momento de emborcamento e de fato representa um deslocamento do CG para cima e para o lado que a embarcação inclinou.

FIGURA 16 – CORREÇÃO DE SUPERFÍCIE LIVRE: C.S.L.

Comparando o efeito da superfície livre em um tanque e a determinação do raio metacêntrico GM (ver item 7.1.1) nota-se grande semelhança entre a mudança do volume submerso na região de linha dágua e a transferência das “cunhas” citada acima. Efetivamente existe uma equivalência entre os fenômenos de modo que a influência sobre

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o Mr da mudança do volume submerso divido pelo é equivalente a influência sobre o Me (mom. emborcamento) da transferência das “cunhas” divido pelo . No primeiro, o divisor é pois a mudança é no próprio volume submerso mas no caso da superfície livre a “cunha” é do fluido do tanque, cuja densidade pode ser diferente da densidade do fluido no qual a embarcação está flutuando portanto: a “cunha” é calculada em peso e o divisor é o .

Na prática, o efeito da superfície livre sobre a estabilidade não é considerada na forma de acréscimo ou superposição de momento de emborcamento mais como uma redução equivalente do momento de retorno. Esta redução é contabilizada como um aumento virtual do KG denominado de Correção de Superfície Livre: CSL.

Transportando para linguagem matemática:

BM = I / onde: I => inércia da linha dágua (m**4); => volume submerso total (m**3)

De forma análoga, a Correção de Superfície Livre (C.S.L..) para cada tanque:

CSL = Itq . / (m)onde: Itq => inércia da seção horizontal do tanque em torno do eixo de giro

do fluido (m**4); => densidade de massa do fluido no tanque (ton/m**3); => deslocamento total (ton)

O efeito de superfície livre de determinado tanque será considerado se o percentual de fluido nele contido estiver dentro de uma faixa previamente definida. Para cada condição operacional haverá um conjunto de tanques cujo efeito de superfície livre deverá ser considerado. A CSL para um conjunto de tanques é:

CSL = [Itq . ] / (m)onde: Itq => inércia da seção horizontal do tanque em torno do seu eixo de

giro (m**4); => densidade de massa do fluido no tanque (ton/m**3); => deslocamento total (ton)

Análogo ao raio metacêntrico BM o eixo para a qual a inércia da seção horizontal do tanque é calculada deve ser coerente com o sentido da inclinação. Assim sendo para banda utiliza-se a inércia segundo o eixo xx (longitudinal) do tanque e para trim a inércia segundo o eixo yy (transversal).

Esta correção é somada ao KG da embarcação, ou KGreal, para obtermos o KG corrigido (KGcorr), sendo:

KGcorr = KGreal + CSL onde:

KGreal => coordenada vertical do centro de gravidade da unidade (m);KGcorr => KG corrigido pelo efeito da superfície livre (m),CSL => Correção de Superfície Livre (m).

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É importante deixar claro que o KGreal é a coordenada vertical do centro de gravidade da unidade porem deve-se utilizar o KGcorr em quaisquer cálculos ou verificações nas quais o efeito da superfície livre de fato existe e deva ser considerado. (ex.: na curva de KG máximo).


O efeito de superfície livre é sempre negativo para a estabilidade. Um tanque com superfície livre sempre concorre para diminuir a estabilidade da embarcação;

Não importa a posição do tanque na embarcação que o efeito é o mesmo. Os fatores importantes são a largura o e comprimento do tanque (inércia da área da seção horizontal) e a densidade do fluido;

O efeito é cumulativo, ou seja, um grande número de tanques com superfície livre pode ter um efeito bem considerável sobre a estabilidade.

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9. TESTE DE INCLINAÇÃO E PESO LEVE:

Para determinar a restauração de uma embarcação é imprescindível conhecer a coordenada vertical do centro de gravidade (KG) da mesma. De fato, o KG é o principal parâmetro de controle da estabilidade, inclusive sendo objeto dos regulamentos aos quais a unidade deve atender.

O valor do peso e das coordenadas do CG de uma embarcação, em determinada condição operacional é resultado da soma e distribuição de toda massa que compõe a mesma, incluindo as tensões (ancoragem, risers,etc.) a ela aplicadas. Esta massa é composta basicamente de itens fixos, que fazem parte da unidade, e itens temporários determinados pela condição operacional vigente.

O conjunto destes itens fixos são denominados de Peso Leve e via de regra inclui: - toda a estrutura fixa da unidade: casco, estrutura, pisos, anteparas, casarios, etc.;- todos os equipamentos fixos como motores, bombas, compressores, tubulações, painéis

e etc.;- os fluidos de trabalho destes equipamentos inerentes aos sistemas: óleo lubrificante no

carter, fluido de refrigeração no sistema, etc;- itens inerentes a operação da unidade como mobiliário, equipamentos móveis

permanentes, etc..

Já o conjunto de cargas e tensões temporárias estão incluídos no que genericamente é denominado de carregamento e inclui:- todos os fluidos estocados ou armazenados excetuando-se os mencionados acima:

lastro, óleo combustível e lubrificantes, água potável e de uso geral, lama, etc.;- equipamentos e consumíveis destinados ao trabalho a bordo;- cargas e tensões externas aplicadas à embarcação: ancoragem, risers, tensionadores,

etc..- tripulação, passageiros e seus pertences.

De modo geral, navios mercantes tem um Peso Leve de aproximadamente 15 % do seu deslocamento total carregado pois dependem de boa parte dos 85% restante para transportar a carga que lhes aufere receita. Já as plataformas semi-submersíveis são prestadoras de serviço e possuem Peso Leve em torno de 50% do deslocamento total carregado.

Para navios mercantes geralmente não há dúvida quanto a lista dos itens que compõem o Peso Leve mas em se tratando de plataformas semi existe um grupo de itens que, dependendo do projetista, será ou não Peso Leve (ex.: sistema de ancoragem). Torna-se necessário consultar o Manual de Operação da unidade e verificar exatamente quais itens compõem o Peso Leve.

Portanto para determinar o e o CG de uma embarcação é necessário conhecer o e o CG do Peso Leve e de cada item que compõe o carregamento. Os itens do carregamento dependerão da operação em curso porém o Peso Leve é fixo e uma vez determinado o seu e CG estes serão utilizados sempre que for necessário determinar o e CG da embarcação como um todo.

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Quando uma embarcação é projetada existe uma previsão para os valores do do Peso Leve e seu CG. Durante a construção implanta-se um rígido controle de pesos para garantir que o e CG da obra pronta não sofram desvios inaceitáveis dos valores previstos no projeto, porem a única forma de determinar os valores de e CG finais com a precisão necessária é através do Teste de Inclinação e Peso Leve.

O objetivo deste teste é determinar o valor do e a posição (LCG, TCG, KG) do CG do Peso Leve da unidade. É requisito do IMO MODU e das Sociedades Classificadoras sendo necessário obter das mesmas aprovação para o programa e para os resultados do teste. Os resultados deste teste servem como “definição” do peso e C.G. do Peso Leve e caso se modifique permanentemente uma quantidade de itens acima de determinado limite será necessário realizar outro teste (ver o IMO MODU CODE em anexo).

O Teste de Inclinação e Peso Leve consiste na realidade em dois testes interdependentes: medição do volume submerso (com banda e trim) e teste de inclinação. No primeiro é feito um inventário minucioso de todos os pesos e cargas a bordo com a embarcação em uma condição mais próxima possível da de Peso Leve. Em seguida fazem-se medidas precisas de calado com a embarcação flutuando livre de tesões de ancoragem ou amarração. Com estas medidas de calado e da densidade da água na qual flutua a embarcação é possível estabelecer o da condição de teste pela Curvas Hidrostáticas e, a partir dele, aplicar as seguintes correções, considerando o CG de cada uma, para se obter o do Peso Leve:- subtrair os pesos que não fazem parte do Peso Leve e que estão a bordo;- adicionar os pesos que fazem parte do Peso Leve e que não estão a bordo;- relocar pesos que fazem parte do Peso Leve mais estão a bordo fora da sua posição

final.

Já o teste de inclinação consiste em uma série de experimentos nos quais são aplicados momentos de emborcamentos (Me) bem determinados à plataforma, transferindo peso ou lastro, e é medido o ângulo de inclinação resultante também com a embarcação flutuando livre. Para cada experimento é calculado o VCG da unidade utilizando o método dos pequenos ângulos, conforme detalhado a seguir (ver figura 17):

Me = P . d . cos , onde:Me => momento de emborcamento (ton . m);P = > peso, sólido ou lastro, transladado (ton);d => distância horizontal, na direção da inclinação, que o peso foi

movimentado (m); => ângulo final de equilíbrio;Obs.: Como d é medido no referencial da embarcação o braço do binário é

o produto da distância d pelo cos .

Mr = . GM . sen , onde: => deslocamento determinado na medição do volume submerso (ton); GM = KM – KG , sendo o KM oriundo das hidrostáticas (m); => ângulo final de equilíbrio

Em cada experimento, na condição de equilíbrio, Mr = Me portanto:

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P . d . cos = GM sen

P . d = (KM - KG) tan

KG = KM - [P . d] / [ . tan]

FIGURA 17 – TESTE DE INCLINAÇÃO

O valor final do KG é determinado através de um processo estatístico que utiliza os resultados do conjunto de experimentos (em torno de 7) para calcular um valor final de KG mais próximo da realidade. As coordenadas LCG e TCG são obtidos através do , banda e trim iniciais e do KG determinado anteriormente.

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9.1 Conclusões e Recomendações Importantes:

O , LCG, TCG e KG calculados referem-se às condições do teste, portanto estes valores devem ser corrigidos para a condição de Peso Leve somando a estes os pesos que fazem parte do Peso Leve e não estão a bordo, debitando os pesos que não fazem parte do Peso Leve e estão a bordo e relocando os pesos que fazem parte do Peso Leve e estão fora de posição durante o teste;

A embarcação deve estar em uma condição mais próxima possível da condição de Peso Leve, a fim de minimizar as correções necessárias;

Os momentos aplicados e os ângulos medidos devem respeitar a validade do método de pequenos ângulos. Considerando plataformas semi-submersíveis efetua-se o teste no calado de coluna e utiliza-se ângulos de, no máximo, 2,5 a 3,0 graus;

Os pesos, deslocamento dos pesos, ângulos e calados devem ser medidos com boa precisão, por isto as condições de vento e mar durante o teste tem que estar bem favoráveis. Desta maneira só é viável executar o teste em águas abrigadas;

O número de tanques com superfície livre deve ser mantido a um mínimo e o efeito dos tanques com superfície livre deve ser considerado nos cálculos;

É imprescindível manter o deslocamento constante e não alterar a posição de quaisquer pesos, exceto os destinados ao teste, durante a execução do mesmo.

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10. CRITÉRIOS DE ESTABILIDADE INTACTA E EM AVARIA:

O conceito de estabilidade apresentado no capítulo 1. remete a “ limites aceitáveis de inclinação e afundamento”. A análise da estabilidade e correspondentemente os critérios que a balizam são divididos em dois grupos:- Estabilidade Intacta: é a análise da estabilidade da embarcação apenas sob a ação do

vento;- Estabilidade em Avaria: é a análise da estabilidade da embarcação após ter sofrido uma

avaria com consequente embarque de água (ou perda de empuxo) mais a ação do vento;

Os limites ou critérios referentes a estabilidade intacta e em avaria, e as entidades que determinam estes critérios serão abordados neste capítulo.

10.1 Entidades Estatutárias e Sociedades Classificadoras (S.C.)

As entidades chamadas Estatutárias são órgãos legislativos cujas regras, critérios e procedimentos devem ser atendidos por força de lei. No âmbito offshore estas entidades estão agrupadas da seguinte forma:

País de registro: Toda embarcação é registrada em um país (Panamá, Libéria, Brasil, etc.), denominado “Bandeira”, cujos regulamentos devem ser atendidos. Estes regulamentos visam basicamente a segurança da tripulação e passageiros e as relações trabalhistas dos tripulantes. A maioria das embarcações são registradas em Bandeiras de Conveniência, que são de países com legislação marítima menos restritiva que os demais;

Área de operação: São entidades governamentais responsáveis pela fiscalização das embarcações operando em suas águas territoriais e visam basicamente segurança, comunicação, tráfego e poluição. Por exemplo:

- Departamento de Portos e Costas (DPC - Marinha) --> Costa do Brasil;- United States Coast Guard (USCG) --> Costa dos EUA;- Norwegian Maritime Directorate (NMD) --> Costa da Noruega.

Obs.: A DPC não possui critérios específicos sobre estabilidade de plataformas semi-submersíveis;

Acordos internacionais: Acordos efetuados entre países que registram plataformas ou abrigam atividades offshore. A principal é a International Maritime Organization (IMO ou OMI), braço da ONU, que elabora e revisa regulamentos específicos para embarcações móveis engajadas em atividades petrolíferas, e do qual o Brasil é signatário. O regulamento , ou convenção na linguagem da IMO, que contempla as plataformas semi de perfuração e produção é o IMO-MODU CODE (MODU: Mobile Offshore Drilling Units). Visa basicamente segurança do pessoal e integridade da unidade no tocante a segurança. A IMO não fiscaliza diretamente, cabendo a cada país delegar a algum órgão ou entidade esta tarefa. No Brasil a fiscalização referente as convenções da IMO é delegada às Sociedades Classificadoras.

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Sociedades Classificadoras são entidades privadas e independentes que podem classificar e certificar o projeto, construção e operação de embarcações. Têm a função de avalista para as seguradoras e controle da qualidade para o armador. O conceito de classificar difere do certificar conforme explicado a seguir:

Certificar ---> avaliar, segundo critérios preestabelecidos, um projeto, equipamento ou instalação em um determinado instante;

Classificar---> avaliar, segundo critérios preestabelecidos, uma instalação ou

embarcação continuamente, através de vistorias periódicas. Uma embarcação classificada se mantém em atendimento aos critérios específicos da Sociedade Classificadora para este fim.

10.2 Filosofia dos regulamentos

O IMO-MODU tem regras de estabilidade relativamente simples e que são a base das regras das Sociedades Classificadoras, por isto abordaremos aqui apenas as regras referentes a estabilidade de plataformas semi-submersíveis contidas neste regulamento. O Capítulo 3 do IMO MODU 1989 referente a subdivisão, estabilidade e borda livre (Chapter 3 - Subdivision, stability and freeboard), traduzido para o português, se encontra em anexo. O MODU CODE denomina as plataformas semi-submersíveis de “plataformas estabilizadas por colunas”.

As regras, tanto da IMO-MODU quanto das Sociedades Classificadoras, direcionam os regulamentos segundo parâmetros indicativos dos riscos operacionais, conforme resumido a seguir:

* Local de operação:- Irrestrito: Prevê a operação em qualquer local dentro das regiões petrolíferas

comumente exploradas. Considera que o risco é maior pois engloba regiões com condições ambientais severas como Mar do Norte e Golfo do México;

- Restrito: Prevê a operação apenas em uma região definida, por exemplo Bacia de Campos, e considera o risco específico da região, limitado a um patamar mínimo.

* Condição operacional – calado da plataforma:Esta implícito nas regras que condições operacionais permanentes e transitórias, e os calados a elas associados, implicam em níveis de risco critérios diferenciados: - Calado ou condição permanente: calados nos quais a unidade vai passar a maioria da

sua vida útil, e portanto, se expor a maiores riscos. Também chamado de calados principais, usualmente: operação, trânsito, trânsito em tempestade (storm transit), sobrevivência e pull-in;

- Calado ou condição temporária: calados que a unidade atinge temporariamente, quando passa de uma condição principal para outra. O risco assumido é bem menor.

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10.3 Critério de estabilidade intacta (apenas vento):

A velocidade do vento (V) que o critério impõe deve ser considerado como incidindo na pior direção, ou seja, a direção na qual causa o maior ângulo de equilíbrio, e depende do local de operação:

- Operação irrestrita:- Plataforma em operação normal ---> deve suportar ventos 70 nós;- Plataforma em condição de tempestade ---> deve suportar ventos entre 70 e 100

nós (storm condition);

- Operação restrita: Considera apenas um modo de operação, com ventos máximos de, no mínimo 50 nós. Por exemplo, a P-XXI foi classificada para operar apenas na Bacia de Campos e deve suportar o vento crítico de 72,7 nós.

O principal critério que deve ser atendido para plataformas semi é que a mesma tenha suficiente restauração para suportar o Me (momento de emborcamento) referente ao vento definido acima, de tal forma que a C.E.E. resultante (ver item 7.2.1) apresente um ED menor que EI e alag, considerando para o cálculo de ED que a área sob a curva de Mr deve ser equivalente a área sob a curva de Me mais 30 % (ver figura 18).

FIGURA 18 – ESTABILIDADE INTACTA: Critério de Razão de Áreas

Ângulo de alagamento progressivo (alag) é o ângulo, considerando uma determinada direção de inclinação, no qual a linha d’água irá tocar a primeira abertura não

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estanqueizável de um compartimento de razoáveis proporções. Considera-se esta condição como limite pois ao atingir este ponto e alagar este compartimento a unidade inclinaria e afundaria mais, comprometendo bastante a sua estabilidade. A principal abertura não estanqueizável nas plataformas semi é a do paiol de amarras, mas também se enquadram nesta categoria, dentre outras: suspiros, aberturas para ventilação e portas não estanques.

Um segundo critério exigido é que curva de momentos de retorno deve ser positiva em toda a faixa de ângulos desde o zero até o EI (segunda interseção).

O resultado prático da aplicação dos critérios de estabilidade intacta e em avaria é a definição do KG máximo (KGmax), que é o maior KG naquela condição na qual a plataforma ainda atende ao critério em questão. Para cada calado e condição (tempestade ou operação) teremos um KGmax relativo a estabilidade intacta.

Resumindo:

Vento referente unidade (A + B) = (B + C) x 1,3à condição na + com = atépior direção KG = KGmax alag ou EI

10.4 Critério de Estabilidade em avaria (alagamento + vento):

As hipóteses críticas determinantes na definição dos critérios de estabilidade em avaria são alagamento de um ou mais compartimentos definidos pela extensão da avaria e alagamento de um compartimento. Estas hipóteses são detalhadas a seguir:

10.4.1 Alagamento de um compartimento (IMO MODU 3.4.4):

A unidade deve suportar o alagamento de um compartimento qualquer, total ou parcialmente abaixo da linha dágua, que seja uma praça de bombas, que faça fronteira com o mar ou no qual existam equipamentos refrigerados com água salgada, atendendo aos seguintes limites:

- o ângulo final de equilíbrio deve ser menor que 25 graus;- todas as aberturas abaixo da linha dágua final devem ser estanques;- deverá haver uma faixa de estabilidade positiva de 7 graus após o ângulo de

equilíbrio considerando o alagamento.

1 compartimento unidade com EE < alag

+ = equalquer alagado KG= KGmáx EE < 25

Partindo do princípio que dificilmente um critério conseguirá abranger todos os casos é recomendável incluir nesta hipótese crítica compartimentos por onde passe os ramais principais da rede de água de refrigeração e de injeção.

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10.4.2 Alagamento de um ou mais compartimentos segundo extensão de avaria (IMO MODU 3.4.3) :

A unidade deve ter borda livre e compartimentação adequada para suportar o alagamento de um ou mais compartimentos, conforme definido no item 10.4.3, acrescido de um vento de 50 nós na pior direção, atendendo aos seguintes limites (ver figura 19):

- o ângulo final de equilíbrio deve ser menor que 17 graus;- todas as aberturas abaixo da linha dágua final devem ser estanques e aberturas até

4 m acima devem ser a prova de tempo;- a curva de Mr após a avaria definida acima deve ter uma faixa de estabilidade

positiva de 7 graus entre o EE e o menor entre EI e alag. Dentro desta faixa, é necessário que o Mr seja o dobro do Me referente ao vento de 50 nós, ambos medidos no mesmo ângulo .

1 ou mais vento de unidadecompartimentos + 50 nós na + com = ee 17 alagados pior direção KG= KGmáx

FIGURA 19 – ESTABILIDADE EM AVARIALegenda da figura 19:

Moment: momentoExtent of weathertight integrity: extensão da região íntegra ao tempoWind heeling moment: momento de emborcamento devido ao ventoRighting moment: momento de retorno

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Angle of inclination: ângulo de inclinaçãoFirst intercept: Primeira interseçãoSecond intercept: Segunda interseção

10.4.3 Região e extensão da avaria (IMO MODU 3.5.10):

As avarias analisadas no item anterior devem considerar, para cada um dos calados principais, a pior avaria dentro da região e com a extensão definidas abaixo (ver figuras 19–a e 19–b):

Região da avaria:- Colunas: porções expostas das colunas da periferia, 5 metros acima e 3 metros abaixo dos

calados principais;- Pontoons: região exposta da periferia.

Extensão da avaria:- Vertical: 3 metros;- Horizontal periférica:

. Coluna: 1/8 do perímetro;

. Pontoons: 3 metros;- Horizontal normal (penetração): 1,5 m

Obs.: Qualquer duto ou passagem localizada dentro da região de avaria deve ser considerado avariado e os compartimentos a ele ligados devem ser considerados alagados, a menos que um meio de fechamento adequado seja utilizado.

FIGURA 19 (a) FIGURA 19 (b)

10.5 Critério geral (condições intermediárias):

Durante o lastro ou deslastro, enquanto a plataforma estiver passando por calados intermediários indo de um calado principal a outro, é importante manter o GM no mínimo positivo em qualquer condição. As plataformas semi, principalmente as que sofreram conversão e tiveram volumes (blisters) adicionados às colunas, apresentam grande variação de linha dágua e respectiva inércia ao longo da coluna. Esta característica implica que provavelmente haverá uma faixa de calados, chamados de críticos, nos quais o BM cai abruptamente. É importante que o responsável pela estabilidade a bordo faça simulações

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antes de passar pela região de calados críticos para garantir que o GM estará acima de um mínimo aceitável.

As Sociedades Classificadoras utilizam critérios de GM diferentes e seletivos. O DNV (Det Norske Veritas), por exemplo, determina que:- Condição permanente: GM 1,0 m- Condição temporária: GM 0,3 m

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11. CURVA DE KG MÁXIMO:

A curva de KG máximo é a representação gráfica dos critérios de estabilidade intacta, em avaria e de GM mínimo (ver capítulo 10) ao longo da faixa de calados de interesse. Geralmente ela é apresentada na forma da envoltória determinada pelo menor KG máximo dos três critérios, ou seja, o que mais limita. Portanto esta curva, ao ser respeitada, implica no atendimento a todos os critérios de estabilidade (ANEXO II).

O KG da unidade em uma dada condição de operação, corrigido (somado) pelo efeito da superfície livre, tem que ser menor que o KG máximo obtido desta curva para o calado e a condição de operação em questão. A curva de KG máximo consta obrigatoriamente do Manual de Operação devendo ser bem conhecida e sempre respeitada pelos responsáveis pela estabilidade a bordo.

Alem de atender ao KGmax na condição (calado) na qual a plataforma se encontra é necessário verificar, antes de lastrear ou deslastrear se o KGmax será atendido nos calados intermediários e no calado final, preferencialmente sem que haja a necessidade de retirar cargas (back load). Esta verificação é feita, através de um gráfico ou tabela, determinando-se uma curva de lastro-deslastro do calado atual, considerando o KG atual, até o calado final. Esta curva é determinada apenas retirando ou adicionando lastro, a um VCG médio dos tanques, a condição inicial. A curva da curva de KGmax do ANEXO II é um exemplo típico, tendo por condição inicial o KGmax no calado de trânsito indo até o calado de operação. O KG determinado pela curva no calado de operação é o maior KG para que seja possível apenas deslastrar e atingir o calado de trânsito atendendo aos critérios.

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12. LIMITAÇÕES ESTRUTURAIS

São duas as limitações estruturais em plataformas semi-submersíveis:

Limitações locais: carga máxima suportada em cada região de cada piso ou convés, em t/m2. Consta de um plano, geralmente denominado plano de cargas, com a representação dos conveses e pisos e a carga máxima em cada região;

Limitações globais: limitações quanto a distribuição de carga a bordo de forma a limitar os esforços torsionais na unidade. Estes limites são verificados, de forma simplificada, pela diferença máxima entre a soma das cargas em quadrantes adjacentes (ex.: P-XII --> 500 toneladas) ou diferença máxima entre a soma das cargas em uma região e a carga “objetivo” para esta região. Este último procedimento é utilizado nas unidades da Petrobrás construídas na França (U-XIII, XIV, XVI e XVII), sendo subdivididas em oito regiões em um plano horizontal. A intenção é limitar a torção gerada por carregamentos assimétricos nas diagonais (ex.: BB-VANTE e BE-RÉ bem mais carregados que BE-VANTE e BB-RÉ).

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13. FATORES QUE LIMITAM UM CARREGAMENTO QUALQUER

Em toda e qualquer condição na qual a plataforma esteja, o total dos pesos e cargas a bordo, a distribuição destes e o calado decorrente, devem atender aos limites abaixo: Estabilidade intacta e em avaria: verificado comparando-se o KG calculado e corrigido

pelo efeito de superfície livre com o KG máximo (ver capítulo 10);

Limitações estruturais: limites de carga local e global (ver capítulo 12).

Folga vertical (air-gap) mínima entre as ondas e estruturas sensíveis ao choque: as estruturas do fundo do convés, como também a maioria dos contraventamentos (principalmente os horizontais) não foram projetadas para suportar cargas cíclicas, geralmente por questões de fadiga. Sendo assim a unidade deve alterar o calado quando esta folga mínima é atingida.

Algumas plataformas semi foram projetadas prevendo uma condição operacional associada a um calado denominado de sobrevivência. Este calado foi determinado de forma que a unidade tenha folga vertical (“air-gap”) suficiente, com relação a estrutura de fundo de convés, para a passagem de ondas correspondentes a condição crítica de tempestade.

É comum o Manual de Operação da semis apresentarem valores de carga de convés ou carga variável (variable load) associados a cada condição operacional. Estes são valores devem ser interpretados apenas como uma referência pois não são limites em si e sim derivados dos limites apresentados acima.

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14. BOLETIM DE ESTABILIDADE

O boletim de estabilidade é documento oficial de verificação e registro dos parâmetros associados à estabilidade da plataforma, devendo ser preenchido no mínimo diariamente ou sempre que houver necessidade de se analisar uma dada distribuição de pesos e cargas que possa incorrer na violação de algum dos critérios apresentados. Ver boletim em anexo.

Dados registrados, cálculos e verificações efetuados no boletim:- Somatório dos pesos e cargas e cálculo da posição do centro de gravidade da unidade: ,

LCG, TCG, VCG ou (KG);- Registro dos tanques com superfície livre e a correção de superfície livre total (C.S.L.);- Calados da unidade e, através deste, as características hidrostáticas o calado equivalente;- Comparação do somatório de pesos com o deslocamento obtido das hidrostáticas. É uma

forma de conferir o somatório do peso total e rastrear erros sistemáticos;- Comparação do KG calculado e corrigido pelo efeito da superfície livre com o KG

máximo (ver capítulo 11);- Tensões nas amarras a intervalos regulares;- Condições ambientais: vento e onda;- Movimento da unidade: roll, pitch, etc;- Estoque dos consumíveis e consumo de energia.

14.1 Conclusões e Recomendações Importantes:

A diminuição do KG em uma dada condição sempre implica em melhora da estabilidade;

O GM é um indicativo de estabilidade inicial da unidade. Representa uma tendência, não um quadro geral da estabilidade, e está diretamente relacionado a inércia da linha d’água na condição;

Os calados principais (trânsito, sobrevivência, operação, etc.) provavelmente são mais seguros no que se refere a estabilidade em avaria pois os critérios utilizados consideram riscos maiores a eles o que implica em uma compartimentação diferenciada;

A curva de KG máximo permissível engloba todos os critérios de estabilidade pertinentes a unidade em questão e deve ser respeitada a todo instante;

Os fatores que limitam um carregamento qualquer estão listados abaixo e a carga de convés ou carga variável apresentada nos Manuais é apenas uma referência, não sendo limitante em si:

- critérios de estabilidade intacta e avaria;- air-gap (folga) mínima para a passagem de ondas;- limites estruturais, locais e globais;

O calado de sobrevivência foi previsto como uma forma de atender a folga vertical (air-gap) mínimo em situações críticas. Ele não implica obrigatoriamente em melhor estabilidade;

Em última análise os critérios de Estabilidade em Avaria vão determinar a compartimentação da unidade, ou seja, para que a mesma atenda a estes critérios é

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imprescindível manter esta compartimentação intacta através do fechamento de portas estanques, escotilhas, dampers, etc..

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15. CONTINGÊNCIA PARA AVARIA E PREVISÃO DE MAU TEMPO

São apresentadas orientações gerais relativas às contingências de avaria e mau tempo. Planos específicos e particulares para cada unidade deverão ser elaborados pela equipe responsável pela estabilidade, com quaisquer apoio que se faça necessário. Todos os envolvidos na contingência devem ser treinados sistematicamente em simulados.

15.1 Providências no caso de expectativa de ventos acima de 70 nós:

Providências em ordem de prioridade, executar simultaneamente quando possível.

Comunicar regularmente a necessidade auxílio, as condições ambientais, a situação na qual a plataforma se encontra e as providências que estão sendo tomadas para:

* os responsáveis em terra, incluindo os grupos de apoio à contingências;* plataformas próximas;* rebocadores e embarcações em geral, nas imediações.

Verificar a estabilidade da plataforma nas condições atuais;

Prever e iniciar procedimentos para baixar o KG até o limite correspondente a condição de tempestade, se necessário, ou para melhorar a estabilidade e correspondente resposta da plataforma:

* transferir colunas do set back para os racks;* diminuir a superfície livre geral e o nível de lama nos tanques;* diminuir tensão nos cabos guia e cabos tensionadores do riser;* reduzir o volume de fluidos na planta.Obs.: Planejar levando em conta os limites de operacionalidade dos equipamentos

de manuseio de cargas (guindastes, etc.)

Corrigir continuamente a banda e o trim permanentes, assumidos pela unidade devido ao vento, na metade do seu valor (ex.: banda permanente de 6 deve ser corrigida até 3);

Estaiar ou estivar corretamente e de forma segura todos os pesos soltos tais como:* lanças de guindaste;* tubos nos racks;* containers e caixas no convés;* B.O.P., A.N.S., etc;* catarina.

Providenciar junto com o encarregado a parada das operações de produção ou perfuração com “hang off” e retirada do riser, se necessário;

Verificar a estanqueidade dos compartimentos obrigatoriamente estanques, começando pelos compartimentos a sotavento mais prováveis de serem inundados. Verificar:

* portas, escotilhões e passagens estanques;* drenos e embornais;* proteções de gaiutas, vigias e escotilhas;

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* válvulas dos sistemas de lastro, água industrial, etc;Obs.: Ver lista no manual de operação de plataforma.

Monitorar continuamente as tensões nas linhas de ancoragem a barlavento. No caso das tensões atingirem valores próximos ao limite recomendado (pré-tensão) executar a sequência de providências a seguir, dependendo do caso específico:

* solecar as linhas menos solicitadas;* caso as tensões máximas atingirem novamente os limites, equalizar, solecando as

mais solicitadas ou tensionando as linhas próximas à mais solicitada;* prever a possibilidade de conectar um rebocador à cabresteira.

Reduzir o número de tanques com superfície livre e baixar o nível dos tanques de lama;

Observar continuamente a folga vertical (“air-gap”) mínima das ondas com relação aos membros inferiores do convés. Prever, se necessário, o atendimento aos procedimento para atingir o calado de sobrevivência com o KG abaixo do limite requerido, ou seja, ventos maiores que 70 nós;

Verificar o funcionamento dos seguintes equipamentos:* gerador de emergência;* luzes de navegação;* apito de neblina;* comunicação de emergência;* equipamentos de salvatagem (turco das baleeiras, balsas infláveis).

Manter pessoal não essencial nas acomodações sob coordenação e instrução, para evitar pânico.

15.2 Providências no caso de alagamento e parada dos geradores principais:

Providências em ordem de prioridade. Executar simultaneamente quando possível.

Comunicar, expondo a situação atual, as providências a serem tomadas e requisitando apoio (rebocador em stand-by) para:

* os responsáveis em terra, incluindo os grupos de apoio à contingências;* plataformas próximas;* rebocadores e embarcações de apoio, nas imediações.

Acionar o gerador de emergência (caso este não tenha entrado automaticamente), limitando ao máximo as cargas nele “penduradas” a fim de ligar as bombas de lastro necessárias;

Se a origem e/ou a extensão do alagamento for desconhecida efetuar imediatamente, a partir da extremidade mais afundada, as sequintes as providências:

* fechar todas as válvulas de caixa de mar, passando para o outro bordo a alimentação da água de refrigeração e injeção;

* fechar todas as passagens por fronteiras estanques: dampers, portas estanques, etc.

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Limitar e/ou retardar o alagamento fechando válvulas de passagem e suspiros dos compartimentos alagados;

Ensejar ações com o objetivo principal de compensar o trim e a banda e assim colocar em funcionamento os geradores principais. A compensação deve ser feita:

* preferencialmente com o deslastro de tanques, o mais próximo possível da região alagada;* em último caso lastreando-se tanques diametralmente opostos à região alagada.

Verificar e promover a estanqueidade dos compartimentos obrigatoriamente estanques, a partir dos compartimentos mais próximos à região alagada;

Após a plataforma ter sido nivelada analisar a conveniência em se inspecionar e/ou reparar emergencialmente a avaria, expondo-a através de mudança de calado e pequeno trim e banda;

Se possível inspecionar os tanques adjacentes ao tanque avariado a fim de avaliar possíveis danos estruturais;

Monitorar e verificar continuamente o vento, o KG e a superfície livre total.

DECISÃO DE DECRETAR O ABANDONO

Ter sempre em mente que o abandono é uma operação de grande risco, agravado com a piora das condições ambientais (ventos e ondas) e, principalmente, em caso de abandono à noite.

Uma plataforma semi-submersível mesmo flutuando com calados e inclinações razoavelmente altos (pouca ou nenhuma borda livre), ainda é um local bastante seguro para se esperar socorro, principalmente ao considerarmos as alternativas existentes (baleeiras, barcos infláveis e coletes salva-vidas).

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ANEXO I

DEFINIÇÃO E CÁLCULO DO CENTRO DE GRAVIDADE:

Centro de gravidade, ou de massa, de um corpo rígido qualquer ou de um sistema de corpos rígidos é o ponto que se move como se toda a massa do sistema estivesse nele concentrada e toda a força externa atuante sobre o sistema nele estivesse aplicada.

Usando a definição acima podemos calcular as cotas do C.G. de um corpo qualquer composto de partes cujos centros de gravidade e pesos são conhecidos, sabendo que o momento gerado pelo peso total do corpo agindo no seu C.G. é igual a soma dos momentos das várias partes que o compõem, com relação a qualquer ponto ou referencial, temos:

P . d = ( Pi . di)

DESLOCAMENTO DO C.G.:

Com a retirada de peso:

Peso p retirado da posição CGp de um corpo de peso Po e CGo . O peso e CG (Pf e CGf ) do corpo sem o peso p é:

Po . CGo - p . CGp = Pf . CGf ( onde Pf = Po - p ), portanto:

CGf = P o . CG o - p . CG p Po - p

Com o acréscimo de peso, analogamente:

Po . CGo + p . CGp = Pf . CGf ( onde Pf = Po + p ), portanto:

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CGf = P o . CG o + p . CG p Po + p

Com o translação do peso p da posição Cgi para a posição Cgf:

Po . CGo + p . CGf - p . CGi = Pf . CGf (onde Pf = Po), portanto:

CGf = P o . CG o + p . (CG f - CG i )

Po

Podemos chamar CGf - CGi como a distância “d” percorrida pelo peso relativo ao referencial considerado (pode ser negativo):

CGf = P o . CG o + p . d Po

Obs.: Estas equações são válidas para os três eixos de referência LCG, TCG e VCG (ou KG).

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ANEXO I I

CURVA DE KG MÁXIMO

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ANEXO III

INTERNATIONAL MARITIME ORGANIZATION

CODE FOR THE CONSTRUCTION AND EQUIPMENT OF MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS, 1989 (1989 MODU CODE)

CAPÍTULO 3 - SUBDIVISÃO, ESTABILIDADE E BORDA LIVRE

3.1 - Prova de Inclinação

3.1.1 - Uma prova de inclinação deverá ser exigida para a primeira unidade de uma série, quando esta unidade estiver tão próxima quanto possível do término da construção, para determinar com precisão os dados de peso leve (peso e posição do centro de gravidade).

3.1.2 - Para unidades sucessivas de projeto idêntico, os dados de peso leve da primeira unidade da série poderão ser aceitos pela Administração no lugar da prova de inclinação, desde que a diferença no deslocamento leve ou na posição do centro de gravidade, devidas a alterações de peso por mudanças pequenas nas máquinas, acessórios ou equipamentos, confirmadas pelos resultados do inventário de pesos, são menores do que 1% dos valores do deslocamento leve e das dimensões horizontais principais determinadas para a primeira unidade da série. No caso de unidades estabilizadas por colunas, tipo semi-submersível, devem ser tomados cuidados extras no cálculo detalhado do peso e na comparação com a unidade original de uma série, mesmo que de projeto idêntico, pois são reconhecidas como sendo difíceis em ter a similaridade aceitável de peso ou de centro de gravidade necessárias para obter uma dispensa da prova de inclinação.

3.1.3 - Os resultados da prova de inclinação ou inventários de peso leve e teste de inclinação ajustado para diferenças de peso, deverão ser colocados no manual de operação .

3.1.4 - O registro de todas as alterações de máquinas, de estruturas, de acessórios e de equipamentos que afetem os dados de peso leve, devem ser mantidos no manual de operação ou em um livro de registro de alterações de peso leve, e deverão ser levados em consideração nas operações diárias.

3.1.5 - Nas unidades estabilizadas por colunas, um inventário de peso leve deve ser realizado em intervalos não superiores a 5 anos. Quando o inventário de peso leve indicar uma mudança no deslocamento leve calculado do navio maior do que 1% do deslocamento de operação, deverá ser realizado um novo teste de inclinação.

3.1.6 - O teste de inclinação ou o inventário de peso leve deverão ser executados na presença de um funcionário da Administração, ou de uma pessoa devidamente autorizada ou de um representante de uma organização aprovada.

3.2 - Curvas de momento de endireitamento e momento de emborcamento

3.2.1 - As curvas de momento de endireitamento e de momento de emborcamento devido ao vento, similares às figuras 3-1, com cálculos demonstrativos, deverão ser preparadas

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cobrindo a faixa completa de calados de operação, incluindo os calados das condições de trânsito, levando em consideração a máxima carga de convés e os equipamentos nas posições mais desfavoráveis aplicáveis. As curvas dos momentos de endireitamento e as curvas dos momentos de emborcamento por vento deverão estar relacionadas aos eixos mais críticos. Deverão ser consideradas as superfícies livres dos líquidos nos tanques.

3.2.2 - Quando houver equipamentos tais que podem ser arriados e estivados, poderão ser exigidas curvas adicionais de momentos de emborcamento por vento e estas informações deverão indicar claramente a posição destes equipamentos.

3.2.3 - As curvas de momentos de emborcamento por vento deverão ser plotadas para forças de vento calculadas pela fórmula:

F= 0.5CSCHPV²A

Onde:

F= força de vento (newtons);CS= coeficiente de forma dependente da forma da estrutura exposta ao vento

(consultar a tabela 3-1);CH= coeficiente de altura em função da altura acima nível do mar da estrutura

exposta ao vento (consultar a tabela 3-2);P= densidade de massa do ar (1,222 Kg/m³);V= velocidade do vento (metros por segundo);A= área projetada de todas as superfícies expostas na condição adriçada ou na

condição adernada (metros quadrados)

3.2.4 – As forças de vento deverão ser consideradas de qualquer direção relativa à unidade e o valor da velocidade do vento deverá ser como segue:

.1 - Em geral uma velocidade mínima de vento de 36 m/s (70 nós) para operação oceânica deverá ser usada para condições operacionais normais, e uma velocidade mínima de vento de 51,5 m/s (100 nós) deverá ser utilizada para condições de tempestades severas.

.2 - Quando uma unidade tiver operação limitada a locais abrigados (águas interiores protegidas tais como lagos, baías, pântanos, rios, etc.) deverá ser considerada uma velocidade reduzida de vento não inferior a 25,8 m/s (50 nós) para condições operacionais normais.

3.2.5 - No cálculo das áreas projetadas no plano vertical, as áreas das superfícies expostas ao vento devido a banda ou trim, como por exemplo as superfícies sob conveses, etc., deverão ser incluídas usando o fator de forma apropriado. As treliças abertas poderão ser aproximadas tomando-se 30% da área projetada do bloco das seções anteriores e posteriores, isto é, 60% da área projetada de um lado.

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3.2.6 - No cálculo dos momentos de emborcamento por vento, o braço de alavanca da força de emborcamento do vento deverá ser tomado verticalmente do centro de pressão de todas as superfícies expostas ao vento, ao centro de resistência lateral do corpo submerso da unidade. Deve-se assumir a unidade flutuando livre da ação da ancoragem.

3.2.7 - As curvas de momento de emborcamento deverão ser calculadas para um número suficiente de ângulos de inclinação para definir a curva. Para cascos com formato de navio a curva poderá ser assumida como variando pela função coseno da inclinação da embarcação.

3.2.8 - Os momentos de emborcamento por vento derivados de testes em túneis de vento com modelo representativo da unidade poderão ser considerados como alternativas ao método descrito em 3.2.3 a 3.2.7.. Esta forma de determinar o momento de emborcamento deverá incluir efeitos de sustentação e arraste nos diversos ângulos de inclinação aplicáveis.

TABELA 3-1Valores do coeficiente Cs

FORMA Cs

EsféricaCilíndricaSuperfície plana grande (casco, superestruturas, áreas lisas sob conveses)Torre de perfuraçãoCabosVaus e longarinas expostas sob convésPeças pequenasFormas isoladas (guindastes, vigas, Tc)Grupos de superestruturas ou estruturas semelhantes

0,40,51,01,251,21,31,41,51,1

TABELA 3-2Valores do coeficiente Ch

ALTURA ACIMA DO NÍVEL DO MAR (metros) Ch

0 -15.315.3 - 30.530.5 - 46.046.0 - 61.061.0 - 76.076.0 - 91.5

1.001.101.201.301.371.43

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91.5 -106.5106.5 - 122.0122.0 - 137.0137.0 - 152.5152.5 - 167.5167.5 - 183.0183.0 - 198.0198.0 - 213.5213.5 - 228.5228.5 - 244.0244.0 - 256.0

acima 256

1.481.521.561.601.631.671.701.721.751.771.791.80

Figura 3-1 - Curvas de momento de endireitamento e momento de emborcamento() Momento (d) Momento de endireitamento(b) Ângulo de inclinação (e) Ângulo de alagamento progressivo(c) Momento de emborcamento (f) Segunda interseção3.3 - Critério de estabilidade intacta

3.3.1 A estabilidade de uma unidade em cada modo de operação, deverá estar de acordo com os critérios a seguir (consultar também a figura 3-1):

.1 - Para unidades de superfície e auto-elevatórias a área sob a curva de momento de endireitamento até a segunda interseção ou ângulo de alagamento progressivo, o menor dos dois, não deverá ser inferior a área sob a curva de momento de emborcamento por vento acrescida de 40%, até o mesmo ângulo limite.

.2 - Para unidades estabilizadas por colunas, a área sob a curva de momento de endireitamento até o ângulo de alagamento progressivo não deverá ser inferior a área sob a curva de momento de emborcamento, acrescida de 30% até o mesmo ângulo limite.

.3 - A curva de momento de endireitamento dever ser positiva em todas a faixa de ângulos de condição adriçada até a segunda interseção.

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3.3.2 - Cada unidade deverá ser capaz de atingir a condição de tempestade severa em um intervalo de tempo consistente com as condições meteorológicas. Os procedimentos recomendados e o intervalo aproximado de tempo exigido, considerado condições de operação e condições de trânsito, deverão estar contidos no manual de operação. Deverá ser possível atingir a condição de tempestade severa sem a remoção ou relocação de consumíveis sólidos ou de outras cargas variáveis. No entanto, a Administração poderá permitir o carregamento de uma unidade além do ponto no qual sólidos consumíveis teriam que ser removidos ou relocados para atingir a condição de tempestade severa, sob as condições a seguir, desde que o requisito de KG permissível não seja excedido:

.1 - em uma área geográfica onde as condições do tempo, anual ou sazonalmente, não se tornam suficientemente severas para exigir que uma unidade necessite ir para uma condição de tempestade severa, ou

.2 - quando se exige que uma unidade suporte carga extra de convés por um curto intervalo de tempo, que se situe com folga dentro de um período de previsão de tempo favorável.

As áreas geográficas, as condições do tempo e as condições de carregamento nas quais isto é permitido, deverão ser explicitadas no manual de operação.

3.3.3 - Poderão ser considerados pela Administração critérios alternativos de estabilidade, desde que seja mantido um nível equivalente de segurança, e que seja demonstrado que eles asseguram estabilidade inicial positiva adequada. Na determinação da aceitabilidade destes critérios, a Administração deverá considerar pelo menos os itens a seguir, como aplicáveis:

.1 - condições ambientais representando ondas e ventos reais (incluindo rajadas) apropriadas para serviço em todo o mundo em várias modos de operação;

.2 - resposta dinâmica de uma unidade. A análise deverá incluir os resultados dos testes em tunel de vento, testes com modelos em tanque de ondas e simulação não-linear, onde aplicável. Qualquer espectro de vento e onda utilizado, deverá cobrir faixas de frequência suficientes para assegurar a obtenção das respostas dos movimentos críticos.

.3 - potencial de alagamento considerando as respostas dinâmicas em mar aberto:

.4 - suscetibilidade a emborcamento, considerando a energia de restauração da unidade e a inclinação estática devida à velocidade média do vento e a resposta dinâmica máxima.

.5 - uma margem de segurança adequada para considerar as incertezas.

3.4 - Subdivisão e estabilidade em avaria

Unidades de superfície e auto-elevatórias

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3.4.1 – A unidade deverá ter borda livre suficiente e ser subdividida pôr meio de conveses e anteparas estanques à água para ter flutuabilidade e estabilidade suficiente para suportar, em geral o alagamento de qualquer compartimento em qualquer condição de operação ou de trânsito, consistentes com a hipóteses de avaria estabelecidas em 3.5.

3.4.2 – A unidade deverá ter reserva de estabilidade suficiente em uma condição de avaria para suportar o momento de emborcamento por vento baseado em uma velocidade de vento de 25,8 m/s (50 nós) superposto de qualquer direção. Nesta condição, a linha d'água final, após o alagamento, deverá estar abaixo da borda inferior de qualquer abertura de alagamento progressivo.

Unidade estabilizada por colunas

3.4.3 - A unidade deverá possuir borda livre suficiente e ser subdividida por meio de conveses e anteparas estanques à água para ter flutuabilidade e estabilidade suficientes para resistir a um momento de emborcamento induzido pôr vento com velocidade de 25,8 m/s (50 nós) superposto de qualquer direção, em qualquer condição de operação ou de trânsito, considerando os itens a seguir:

.1 - o ângulo de inclinação, após a avaria estabelecida em 3.5.10.2, não deverá ser superior a 17;

.2 - qualquer abertura abaixo da linha d 'água final deverá ser estanque à água e as aberturas até 4 m acima da linha d´água final deverão ser estanques ao tempo;

.3 - a curva de momento de endireitamento, após a avaria estabelecida acima, deverá ter uma faixa de pelo menos 7º, da primeira interseção até o menor ângulo considerado a extensão da integridade estanque ao tempo definida em 3.4.3.2. e a segunda interseção. Dentro desta faixa, a curva de momento de endireitamento deverá alcançar um valor de pelo menos duas vezes o valor da curva de momento de emborcamento por vento, ambas medidas no mesmo ângulo. Consultar a figura 3-2 a seguir.

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Figura 3-2 - Curvas de momento de endireitamento e de momento de emborcamento por vento.Moment: MomentoAngle of inclination: Ângulo de inclinaçãoFirst intercept: Primeira interseçãoSecond intercept: Segunda interseçãoWind heeling moment: Momento de emborcamento por ventoRighting moment: Momento de endireitamentoExtent of weathertight integrity: Extensão da integridade estanque ao tempo3.4.4 - A unidade deverá possuir flutuabilidade e estabilidade suficientes em qualquer condição de operação ou de trânsito para suportar o alagamento de qualquer compartimento estanque à água, localizado total ou parcialmente abaixo da linha d' água em questão, o qual pode ser um compartimento de bombas, um compartimento contendo máquinas com sistema de resfriamento a água salgada ou um compartimento adjacente ao mar, considerando o seguinte :

.1 - o ângulo de inclinação após o alagamento não deve ser superior a 25º ;

.2 - qualquer abertura abaixo da linha d’água final deverá ser estanque à água;

.3 - deverá haver uma faixa de estabilidade positiva, além do ângulo de inclinação calculado nestas condições, de pelo menos 7º.

Todos os tipos de unidades

3.4.5 - O cumprimento dos requisitos de 3.4.1 a 3.4.4. deverá ser determinado por cálculos que considerem as proporções e as características de projeto da unidade e o arranjo e a configuração dos compartimentos avariados. Nestes cálculos deve-se assumir que a unidade está na pior condição prevista de serviço no que diz respeito a estabilidade e está flutuando livre da ação da ancoragem.

3.4.6 - A capacidade de redução dos ângulos de inclinação por esgotamento ou por lastreamento de compartimentos ou aplicação de forças pelo sistema de ancoragem, etc., não deverão ser consideradas como justificativas para o relaxamento de quaisquer requisitos.

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3.4.7 - Critérios de estabilidade em avaria e de compartimentação alternativos poderão ser consideradas para aprovação pela Administração desde que seja mantido um nível equivalente de segurança. Na determinação da aceitabilidade destes critérios, a Administração deverá considerar e verificar pelo menos os itens a seguir:

.1 - extensão da avaria como estabelecido em 3.5;

.2 - em unidades estabilizadas colunas o alagamento de qualquer um compartimento, como estipulado em 3.4.4;

.3 - que seja considerada uma margem adequada contra emborcamento.

3.5 - Extensão de avaria

Unidades de superfície

3.5.1- Na determinação da estabilidade em avaria de unidades de superfície, deverá ser assumida a seguinte extensão de avaria ocorrendo entre anteparas efetivas estanques à água:

.1 - penetração horizontal: 1,5m; e

.2 - extensão vertical: a partir da linha base para cima, sem limite.

3.5.2 - A distância entre anteparas efetivas estanques à água ou suas partes mais próximas, as quais estão posicionadas dentro da extensão assumida da penetração horizontal, não deverá ser inferior a 3,0m; onde existir uma distância menor, uma ou mais anteparas adjacentes deverão ser desprezadas.

3.5.3 - Quando ocorrer uma avaria com extensão menor do que for estabelecido em 3.5.1 e resultar em condição mais severa, esta extensão menor deverá ser assumida.

3.5.4 - Todas as tubulações, dutos de ventilação, acessos etc., dentro da extensão da avaria descrita em 3.5.1, deverão ser assumidas como avariados. Deverão ser instalados meios apropriados de fechamento nas fronteiras estanques à água para evitar o alagamento progressivo de outros espaços destinados a permanecerem intactos.

Unidades auto-elevatórias

3.5.5 - Na determinação da estabilidade em avaria das unidades auto-elevetórias, deverá ser assumida a seguinte extensão da avaria entre anteparas efetivas estanques à água:

.1 – penetração horizontal: 1,5m; e

.2 – extensão vertical: da linha base para cima sem limite.

3.5.6 – A distância entre anteparas estanques à água efetivas ou suas partes mais próximas, as quais estão posicionadas dentro da extensão assumida da penetração horizontal, não

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deverá ser inferior a 3,0m; onde existir uma distância menor, uma ou mais anteparas adjacentes deverão ser desprezadas.

3.5.7 – Quando ocorrer uma avaria com extensão menor do que foi estabelecido em 3.5.5 e resultar em condição mais severa, esta extensão menor deverá ser assumida.

3.5.8 – Quando for instalada uma balsa, a extensão da avaria mencionada acima deverá ser aplicada para a plataforma e para a balsa, mas não simultaneamente, a menos que seja julgada necessária pela Administração devido a estarem muito próximas.

3.5.9 – Todas as tubulações, dutos de ventilação, acessos etc., dentro da extensão da avaria estipulada em 3.5.5, deverão ser assumidos como avariados. Deverão ser instalados meios apropriados de fechamento nas fronteiras estanques à água para evitar o alagamento progressivo de outros espaços destinados a permanecerem intactos.

Unidades estabilizadas por colunas

3.5.10 – Na determinação da estabilidade em avaria das unidades estabilizadas por colunas, deverá ser assumida a seguinte extensão da avaria:

.1 – Somente as colunas, cascos submersos e contraventamentos na periferia da unidade deverão ser assumidos como avariados, e a avaria deverá ser assumida nas partes expostas das colunas, cascos submersos e contraventamentos.

.2 – As colunas e os contraventamentos deverão ser assumidos como alagados por avaria com extensão vertical de 3,0m ,ocorrendo em qualquer nível entre 5,0m acima e 3,0m abaixo dos calados especificados no manual de operação. Quando um piso estanque à água estiver localizada dentro desta região a avaria deve ser assumida como tendo ocorrido nos compartimentos acima e abaixo do referido piso estanque à água. Poderão ser aplicadas distâncias menores acima ou abaixo dos calados, mediante aceitação pela Administração, considerando as reais condições de operação. No entanto, a região requerida da avaria deverá se estender pelo menos 1,5m acima e abaixo do calado especificado no manual de operação.

.3 – Não deverá ser assumida como avariada nenhuma antepara vertical, exceto quando as anteparas estão espaçadas a uma distância menor do que um oitavo do perímetro da coluna no calado considerado, medida na periferia, e neste caso uma ou mais anteparas deverão ser desprezadas.

.4 – A penetração horizontal da avaria deve ser assumida como sendo 1,5m.

.5 – Os cascos submersos, mesmo que individuais por coluna (footing), deverão ser assumidos como avariados, quando em condição de trânsito, do mesmo modo indicado em 3.5.10.1, 3.5.10.2, 3.5.10.4 e 3.5.10.3 ou 3.5.6, dependendo da sua forma.

.6 – Todas as tubulações, dutos de ventilação, acessos, etc., dentro da extensão da avaria deverão ser assumidos como avariados. Deverão ser instalados meios

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apropriados de fechamento nas fronteiras estanques à água para evitar o alagamento progressivo de outros espaços destinados a permanecerem intactos.

3.6 – Integridade da estanqueidade à água

3.6.1 – O número de aberturas nas subdivisões estanques à água deverá ser mantido a um mínimo, compatível com o projeto e com a operação apropriada da unidade. Quando forem necessárias penetrações nos conveses e anteparas estanques à água para acesso, ventilação, cabos elétricos, etc., deverão ser feitos arranjos para manter a integridade estanque à água dos compartimentos fechados.

3.6.2 – Quando forem instaladas válvulas nos limites estanques à água para manter a integridade estanque, estas válvulas deverão poder ser operadas de uma sala de bombas ou de outro compartimento normalmente habitado, do convés principal ou de um convés acima da linha d’água final após o alagamento. No caso de uma unidade estabilizada por colunas, este compartimento deverá ser a estação central de controle de lastro. Esta estação de controle remoto deverá ter indicadores de posição das válvulas.

3.6.3 – Nas unidades auto-elevatórias, as válvulas do sistema de ventilação exigidas para manter a estanqueidade deverão ser mantidas fechadas quando a unidade estiver flutuando. A ventilação necessária nesta condição deverá ser provida por métodos alternativos aprovados.

Aberturas internas

3.6.4 – Os meios usados para garantir a integridade da estanqueidade das aberturas internas, deverão estar de acordo com:

.1 – As portas, escotilhas e escotilhões que são usadas durante a operação da unidade flutuando, deverão ser controladas remotamente da estação central de controle de lastro e deverão também ser operáveis localmente pelos dois lados. A estação de controle deverá ter indicadores de abertura/fechamento.

.2 – As portas, escotilhas e escotilhões que estão normalmente fechadas enquanto a unidade está flutuando, deverão possuir um sistema de alarme (ex.: sinal luminoso) mostrando a tripulação tanto no local como na estação central de controle de lastro, se as portas, escotilhas e escotilhões estão abertos ou fechados. Deverá ser afixado um aviso em todas estas portas, escotilhas e escotilhões estabelecendo que elas não devem ser deixadas abertas com a unidade flutuando.

3.6.5 – Os meios para garantir a integridade da estanqueidade das aberturas internas que são mantidas permanentemente fechadas durante a operação da unidade flutuando, deverão estar de acordo com:

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.1 – Um aviso deverá ser afixado em todos estes dispositivos de fechamento dizendo que devem ser mantidos fechados quando a unidade estiver flutuando; entretanto, as portas de visita instaladas com tampas aparafusadas com pequeno espaçamento entre parafusos não necessitam destes avisos.

.2 – Nas unidades auto-elevatórias deverá ser feito um registro oficial no Diário de Bordo ou no relatório de verificação específico para este fim, afirmando que todas estas aberturas tiveram seus fechamentos verificados antes da unidade

voltar a flutuar.

Aberturas externas

3.6.6 – Todas as aberturas de alagamento progressivo cujas bordas inferiores estão submersas quando a unidade estiver inclinada até a primeira interseção entre as curvas de momento de retorno e de emborcamento por vento, em qualquer condição intacta ou avariada, deverão possuir um dispositivo de fechamento estanque à água adequado, como por exemplo tampas aparafusadas com intervalo pequeno entre parafusos.

3.6.7 – Quando puder ocorrer o alagamento dos paióis de amarras ou outros volumes de flutuação, as aberturas para estes espaços deverão ser consideradas como pontos de alagamento progressivo.

3.7 – Borda livre

Regras Gerais

3.7.1 – Os requisitos da Convenção de Linha de Carga de 1966 incluindo os relativos à certificação, deverão ser aplicados a todas as unidades e os certificados correspondentes deverão ser emitidos. A borda livre mínima das unidades onde a mesma não possa ser calculada pelos métodos normais estipulados por esta Convenção, deverá ser determinada com base no atendimento aos requisitos aplicáveis de estabilidade intacta, de estabilidade em avaria e dos requisitos estruturais para as condições de trânsito e de perfuração flutuando. A borda livre não deverá ser menor do que a computada de acordo com a Convenção onde aplicável.

3.7.2 – Os requisitos da Convenção de Linha de Carga de 1966 relativos a estanqueidade à água e estanqueidade ao tempo de conveses, superestruturas, acessos, portas, tampas de escotilhas e outras aberturas, ventiladores, dutos de ar, embornais, admissões e descargas, etc., deverão ser tomadas como base para todas as unidades na condição flutuando.

3.7.3.- Em geral, as alturas das braçolas de escotilhas e aberturas de ventiladores, dutos de ar soleiras de portas, etc., em posições expostas e seus meios de fechamento, deverão ser determinadas considerando os requisitos de estabilidade intacta e em avaria.

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3.7.4 – Todas as aberturas de alagamento progressivo que podem se tornar submersas antes do ângulo de inclinação para o qual a área exigida sob a curva do braço de endireitamento intacto é alcançada, deverão possuir dispositivos de fechamento estanques ao tempo.

3.7.5 – Com relação à estabilidade em avaria, deverão ser aplicados os requisitos de 3.4.3.2, 3.4.4 e 3.6.6.

3.7.6.- As Administrações deverão ter consideração especial para a posição das aberturas que não podem ser fechadas em emergência, tais como tomadas de ar para geradores de emergência, observando as curvas do braço de endireitamento intacto e a linha d’água final após a avaria assumida.

Unidade de superfície

3.7.7 – As linhas de carga deverão ser determinadas para as unidades de superfície como calculadas sob os termos da Convenção de Linha de Carga de 1966 e deverão estar sujeitas a todas as condições determinadas nesta Convenção.

3.7.8 – Quando for necessário determinar uma borda livre maior do que a mínima para cumprir requisitos de estabilidade intacta ou avaria, ou para cumprir qualquer outra restrição imposta pela Administração, deverá ser aplicado o regulamento 6(6) da Convenção de Linha de Carga de 1966. Quando esta borda livre for determinada, as marcas de estações acima do centro do anel não deverão ser marcadas, e quaisquer marcas de estações abaixo do centro do anel deverão ser marcadas. Se por solicitação do proprietário for determinada uma borda livre maior do que a mínima o regulamento 6(6) não precisa ser aplicado.

3.7.9 – Quando existirem “moonpools” [1] dentro do casco em comunicação aberta para o mar, o volume do “moonpool” não deverá ser incluído no cálculo de qualquer propriedade hidrostática. Se o “moonpool” possui uma área de seção reta horizontal acima da linha d’água em 0,85 do pontal (D) maior do que abaixo, deverá ser feita uma adição na borda livre geométrica correspondente à flutuabilidade perdida. Esta adição para a parte em excesso acima da linha d’água em 0,85D, deverá ser feita como estipulado abaixo para poços ou recessos. Se uma superestrutura fechada contém parte do “moonpool” deverá ser feita uma redução para o comprimento efetivo da superestrutura.

[1]N.T.: “Moonpool” é uma abertura vertical em um ou mais conveses, de grandes proporções, pela qual se tem acesso ao mar.

Quando encontram-se instalados poços abertos ou recessos no convés de borda livre, uma correção igual ao volume do poço ou recesso no convés de borda livre dividido pela área do plano de linha d’água em 0,85D, deverá ser feita na borda livre obtida após todas as outras correções terem sido feitas, exceto a correção de altura da proa. Os efeitos de superfície livre do poço ou recesso alagados, deverão ser considerados nos cálculos de estabilidade.

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3.7.10 – O procedimento descrito em 3.7.9 deverá ser também aplicado no caso de pequenos entalhes ou cortes relativamente estreitos na popa da unidade.

3.7.11 – Pequenas extensões lançadas a partir da popa da unidade deverão ser consideradas como apêndices e excluídas na determinação do comprimento (L) e do cálculo da borda livre. A Administração deverá determinar o efeito destas extensões de asa com relação aos requisitos de resistência da unidade baseados no comprimento (L).

Unidades auto-elevatórias

3.7.12 – As linhas de carga deverão ser designadas para as unidades auto-elevatórias e calculadas sob os termos da Convenção de Linha de Carga de 1966. Quando flutuando ou quando em trânsito de uma área operacional para outra as unidades estarão sujeitas a todas as condições de concessão desta Convenção, a menos que por isenção explícita. Entretanto, estas unidades não estarão sujeitas aos termos desta Convenção enquanto estiverem apoiadas no fundo do mar, ou estiverem no processo de abaixar ou elevar suas pernas.

3.7.13 – A borda livre mínima das unidades que devido a sua configuração, não puder ser computada pelos métodos normais estipulados na Convenção de Linha de Carga de 1966, deverá ser determinada com base no cumprimento dos requisitos aplicáveis de estabilidade intacta, de estabilidade em avaria e requisitos estruturais na condição flutuando.

3.7.14 – Quando for necessário determinar uma borda livre maior do que a mínima para cumprir requisitos de estabilidade intacta ou avaria, ou para cumprir qualquer outra restrição imposta pela Administração, deverá ser aplicado o regulamento 6(6) da Convenção de Linha de Carga de 1966. Quando esta borda livre for determinada, as marcas de estações acima do centro do anel não deverão ser marcadas, e quaisquer marcas de estações abaixo do centro do anel deverão ser marcadas. Se por solicitação do proprietário for determinada uma borda livre maior do que a mínima o regulamento 6(6) não precisa ser aplicado.

3.7.15 – Quando existirem “moonpools” [1] dentro do casco em comunicação aberta para o mar, o volume do “moonpool” não deverá ser incluído no cálculo de qualquer propriedade hidrostática. Se o “moonpool” possui uma área de seção reta horizontal acima da linha d’água em 0,85 do pontal (D) maior do que abaixo, deverá ser feita uma adição na borda livre geométrica correspondente à flutuabilidade perdida. Esta adição para a parte em excesso acima da linha d’água em 0,85D, deverá ser feita como estipulado abaixo para poços ou recessos. Se uma superestrutura fechada contém parte do “moonpool” deverá ser feita uma redução para o comprimento efetivo da superestrutura. Quando encontram-se instalados poços abertos ou recessos no convés de borda livre, uma correção igual ao volume do poço ou recesso no convés de borda livre dividido pela área do plano de linha d’água em 0,85D, deverá ser feita na borda livre obtida após todas as outras correções terem sido feitas, exceto a correção de altura da proa. Os efeitos de superfície livre do poço ou recesso alagados, deverão ser considerados nos cálculos de estabilidade.

3.7.16 - O procedimento descrito em 3.7.15 deverá ser também aplicado no caso de pequenos entalhes ou cortes relativamente estreitos na popa da unidade.

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3.7.17 - Pequenas extensões lançadas a partir da popa da unidade deverão ser consideradas como apêndices e excluídas na determinação do comprimento (L) e do cálculo da borda livre. A Administração deverá determinar o efeito destas extensões de asa com relação aos requisitos de resistência da unidade baseados no comprimento (L).

3.7.18 – As unidades auto-elevatórias poderão ser tripuladas quando em reboque. Nestes casos uma unidade estará sujeita a um requisito de altura de proa, o qual nem sempre se poderá cumprir. Nestas circunstâncias, a Administração deverá considerar a extensão da aplicação do regulamento 39(3) da Convenção de Linha de Carga para estas unidades, considerando a natureza ocasional destas viagens em rotas predeterminadas e as condições predominantes de tempo.

3.7.19 – Algumas unidades auto-elevatórias utilizam uma grande balsa ou estrutura de suporte similar que contribui para o empuxo quando a unidade está flutuando. Nestes casos a balsa ou estrutura de suporte similar deverá ser ignorada no cálculo da borda livre. Entretanto a balsa ou a estrutura de suporte similar deverá ser sempre considerada na avaliação da estabilidade da unidade flutuando, pois sua posição vertical relativa ao caso superior poderá ser crítica.

Unidades estabilizadas por colunas

3.7.20 – A forma do casco deste tipo de unidade torna impraticável o cálculo da borda livre geométrica de acordo com as especificações do capítulo III da Convenção de Linha de Carga de 1966. Portanto, a borda livre das unidades estabilizadas por colunas deverá ser determinada pelo atendimento aos requisitos aplicáveis para:

.1 – a resistência da estrutura da unidade;

.2 – a folga mínima entre as cristas das ondas que passam próximas a estrutura inferior do convés (ver 2.6.1 a 2.6.3); e

.3 – requisitos de estabilidade intacta e em avaria.

3.7.21 – A borda livre mínima deverá ser marcada nos locais apropriados na estrutura.

3.7.22 – A estrutura encoberta do convés das unidades estabilizadas por colunas deverá ser estanque ao tempo.

3.7.23 – As janelas, vigias e clarabóias, incluindo as do tipo que não abrem, ou outras aberturas semelhantes, não deverão ser localizadas abaixo da estrutura de convés das unidades estabilizadas por colunas.

3.7.24 – As Administrações deverão dar especial consideração a posição das aberturas que não possam ser fechadas em emergências tais como tomadas de ar para geradores de emergência, no que concerne às curvas de endireitamento intacto e a linha d’água final após a avaria assumida.

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BIBLIOGRAFIA:

1) IMO – MODU CODE: CODE FOR THE CONSTRUCTION AND EQUIPMENT OF MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS, 1989;

2) Introduction to Naval Architecture : Thomas C Guillmer and Bruce Johnson;

3) Stability and Trim for the Ship´s Officer: Edited by William E. George;

4) Rules for the Design, Construction and Inspection of Offshore Structures. Mobile Offshore Units Pt.3 Ch.2 Sec.6: Stability: DNV - Det Norske Veritas;

5) Petrobrás XX – Manual de Operação (Versão 2.0): Desenvolvido pela Tecnitas do Brasil LTDA.

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