CARLOS DAHER PADOVEZI

CONCEITO DE EMBARCAES

ADAPTADAS VIA APLICADO

NAVEGAO FLUVIAL NO BRASIL

Tese apresentada EscolaPolitcnica da Universidadede So Paulo, para obtenodo ttulo de Doutor emEngenharia

So Paulo

2003

CARLOS DAHER PADOVEZIEngenheiro Naval, Escola Politcnica da USP, 1978

Mestre em Engenharia, Escola Politcnica da USP,1997

CONCEITO DE EMBARCAES

ADAPTADAS VIA APLICADO

NAVEGAO FLUVIAL NO BRASIL

Tese apresentada EscolaPolitcnica da Universidadede So Paulo, para obtenodo ttulo de Doutor emEngenharia

Orientador: Prof. Dr. HERNANI LUIZ BRINATIEscola Politcnica da USP

So Paulo,

2003

VERSO DA CONTRACAPA

Este exemplar foi revisado e alterado em relao verso original, sobresponsabilidade nica do autor e com a anuncia de seu orientador.

So Paulo, 31 de outubro de 2003.

Assinatura do autor

Assinatura do orientador

FICHA CATALOGRFICA

Padovezi, Carlos Daher Conceito de embarcaes adaptadas via aplicado navegao fluvial no Brasil / C.D. Padovezi. ed. rev. - SoPaulo, 2003. 215 p.

Tese (Doutorado) Escola Politcnica da Universidade deSo Paulo. Departamento de Engenharia Naval e Ocenica.

1.Comboio de embarcaes (Projeto) 2.Segurana nave-gao 3.Impactos ambientais I.Universidade de So Paulo.Escola Politcnica. Departamento de Engenharia Naval eOcenica II.t.

Dedico este trabalho a Ethel, minha esposa, e aos meus filhos

Naiara, Daniel e Mara. Incansavelmente ao meu lado, em todas as

etapas de esforo, de descoberta, de cansao e de realizao;

aos meus pais, com gratido eterna;

ao grande engenheiro naval, pesquisador incansvel e saudoso

amigo Kazuo Hirata.

iAGRADECIMENTOS

Ao meu orientador Prof. Dr Hernani Luiz Brinati, por ter

aceito o desafio de me orientar no pouco tempo

regulamentar que me restava, tarefa que realizou de uma

forma precisa, paciente e indispensvel.

Ao meu amigo Prof. Dr Mardel Bongiovanni de Conti, pelo

grande estmulo para a minha retomada dos trabalhos de

ps-graduao.

A todos os meus amigos e colegas do Instituto de

Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo - IPT,

perseverantes e dedicadssimos ao trabalho de pesquisas

tecnolgicas.

Aos poucos, e sempre valorosos, engenheiros navais e

tecnlogos fluviais que tm lutado por um futuro melhor da

navegao fluvial no Brasil.

s empresas que autorizaram a utilizao, neste trabalho,

de dados obtidos em seus estudos e embarcaes:

Administrao das Hidrovias do Tocantins e Araguaia -

AHITAR, Departamento Hidrovirio do Estado de So

Paulo - DH e Comercial Quintella.

Maria Ap. P. Gandara Mendes, Marcos Lanari, Luciano

M. Santos, Newton N. Pereira e Marcelo P. Reginato, por

auxlios no tratamento de dados experimentais.

ii

RESUMO

PADOVEZI, C.D. Conceito de embarcaes adaptadas via aplicado navegao fluvial no Brasil. 2003. 215 p. Tese Doutorado Escola Politcnica,Universidade de So Paulo, So Paulo.

proposto um modelo de procedimentos de projetos de comboios fluviais adaptados

s condies existentes das vias navegveis, a partir de uma viso ampliada da

necessidade de obteno de menores custos de transporte, com nveis adequados de

segurana e de respeito ao meio ambiente. Uma anlise das inter-relaes tcnicas

entre hidrovias e embarcaes, assim como dos condicionantes e implicaes do

conceito de embarcaes adaptadas s vias navegveis, orientou a elaborao do

modelo. Este foi estruturado em mdulos, com o objetivo de reproduzir, um a um, os

fatores mais importantes que influenciam a eficincia, a segurana e o nvel de

interferncia ambiental do transporte de cargas por comboios. Um programa

computacional foi desenvolvido como instrumento de aplicao do modelo,

consolidando os procedimentos propostos para a escolha das melhores alternativas de

projeto e de operao de comboios. Resultados experimentais com comboios em

escala real e com modelos em tanques de provas, foram utilizados para validao dos

procedimentos adotados. Dados de acidentes com comboios em vrias hidrovias do

mundo foram utilizados como bases para avaliaes de risco. O modelo foi aplicado

aos casos de transportes de soja pela hidrovia Tiet-Paran e pelo rio Araguaia,

exemplificando as formas de anlise e de escolha das alternativas de solues de

projeto. Ao final, os resultados obtidos comprovaram a utilidade da adoo de um

enfoque mais abrangente do processo de projeto de comboios fluviais.

Palavras-chave: hidrovias, comboios fluviais, projeto de embarcaes, custos detransportes, modelo de risco, efeitos ambientais

iii

ABSTRACT

PADOVEZI, C.D. Waterway adapted ships concept applied on Brazilian inlandnavigation. 2003. 215 p. Tese Doutorado Escola Politcnica, Universidade de SoPaulo, So Paulo.

It is proposed a procedure model for design of barges push-tow adapted to waterway

actual conditions, with the purpose of minimize transportation costs but always

making verifications of navigation safety and ambient interferences levels. An analysis

of inter-relations on inland waterways and cargo ships and, also, detailed

conditionings and implications of waterway adapted ships concept, was used for

model elaboration. It was structured in blocks to reproduce, one to one, the most

important factors that modify efficiency, safety and environmental interference levels

of barges push-tow cargo transportation. A computational program was developed to

consolidate the proposed model and to apply procedures to choose best design and

operational alternatives. Results of full scale and towing tank tests with push-tows

were used to verify the mathematical and semi-empirical models. Barges push-tows

accidents data from waterways of the world was used as risk model basis. To evaluate

its effectiveness, the model was applied to bulk grain transportation cases by Tiet-

Paran waterway and by Araguaia river. The results shows that the special emphasis

on three factors (efficiency, safety and ambient) improves the quality of barges push-

tow design process.

Key-words: inland waterway, barges push-tow design, transportation costs, riskmodel, environmental effects

iv

SUMRIO

1 INTRODUO..........................................................................................................................1

1.1 A NAVEGAO FLUVIAL .........................................................................................................31.2 DEFINIO DO PROBLEMA ......................................................................................................61.3 OBJETIVO DO TRABALHO.........................................................................................................81.4 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO.........................................................................................9

2 O SISTEMA DE TRANSPORTE POR NAVEGAO FLUVIAL .......................................11

2.1 VISO GERAL ......................................................................................................................112.2 AS EMBARCAES E AS VIAS NAVEGVEIS ............................................................................15

2.2.1 Subsistemas da embarcao..........................................................................................182.2.1.1 Cascos....................................................................................................................................182.2.1.2 Propulso e manobras.............................................................................................................202.1.2.3 Operao...............................................................................................................................25

2.2.2 Caractersticas da via...................................................................................................262.2.2.1 guas rasas............................................................................................................................262.2.2.2 Larguras restritas....................................................................................................................272.2.2.3 Curvas fechadas.....................................................................................................................282.2.2.4 Obras de arte..........................................................................................................................282.2.2.5 Locais com formao de ondas por ventos...............................................................................292.2.2.6 Condies ambientais adversas...............................................................................................302.2.2.7 Altas velocidades de correntes................................................................................................302.2.2.8 Grandes variaes de nvel d'gua ao longo do ano..................................................................312.2.2.9 Materiais flutuando................................................................................................................322.2.2.10 reas de preservao ambiental............................................................................................32

2.3 O TRANSPORTE HIDROVIRIO E A QUESTO AMBIENTAL .......................................................332.3.1 Poluio do ar...............................................................................................................................342.3.2 Impactos devidos s esteiras das embarcaes...............................................................................352.3.3 Derramamentos de leos e de outros produtos perigosos................................................................362.3.4 Impactos devidos introduo de espcies no nativas..................................................................362.3.5 Descarte de resduos slidos e esgotos..........................................................................................38

2.4 A SEGURANA DA NAVEGAO ............................................................................................382.4.1 Riscos de acidentes.......................................................................................................392.4.2 Aspectos de segurana de embarcaes fluviais............................................................412.4.3 Um exemplo de aumento de segurana: passagens sob pontes no rio Tiet...................43

2.5 INTEGRAO ENTRE EMBARCAES E VIA NAVEGVEL .........................................................472.6 CUSTOS EXTERNOS...............................................................................................................51

3 APLICAO DO CONCEITO DE EMBARCAES ADAPTADAS VIA ......................53

3.1 DEFINIO DO PROBLEMA ....................................................................................................533.2 ALTERNATIVAS DE SOLUO................................................................................................553.3 DEFINIO DE CRITRIOS DE SELEO..................................................................................56

3.3.1 Avaliao da Eficincia ou Desempenho Econmico....................................................573.3.2 Avaliao da Segurana da Navegao........................................................................573.3.3 Avaliao da Interferncia Ambiental Direta................................................................58

3.4 AVALIAO DAS ALTERNATIVAS E ESCOLHA.........................................................................583.5 SELEO DE MELHOR ALTERNATIVA ....................................................................................583.6 ELABORAO DO MODELO...................................................................................................59

3.6.1 Descrio do Modelo....................................................................................................593.6.2 A Busca de Solues.....................................................................................................603.6.2.1 Dimenses e Formao do Comboio..........................................................................613.6.2.2 Calados de Operao................................................................................................. 62

v3.6.2.3 Potncia Instalada no Empurrador............................................................................633.6.2.4 Qualidade de Manobras do Comboio.........................................................................643.6.2.5 Velocidades de Operao...........................................................................................653.6.3 Resumo das Verificaes das Alternativas de Projeto...................................................66

3.7 CONSIDERAES ESPECIAIS..................................................................................................673.7.1 Amarras do Conjunto de Chatas e Empurrador.............................................................673.7.2 Volume do Trfego........................................................................................................673.7.3 Variaes de Nvel Dgua ao Longo do Ano................................................................68

4 DETALHAMENTO DO MODELO ELABORADO ..............................................................69

4.1 MDULO PROPULSO...........................................................................................................694.1.1 Estimativas de Resistncias ao Avano de Comboios Fluviais.......................................694.1.2 Estimativas de Coeficientes propulsivos de Comboios Fluviais.....................................714.1.3 Curvas de gua Aberta dos Hlices dos Empurradores.................................................724.1.4 Verificao de Presena de Cavitao Excessiva..........................................................724.1.5 Estimativas de Desempenho Propulsivo........................................................................734.1.6 Sistemas de Propulso No Convencionais...................................................................75

4.2 MDULO MANOBRAS...........................................................................................................764.2.1 Sistemas de Manobras..................................................................................................774.2.2 Parada Brusca..............................................................................................................784.2.3 Manobras de Comboios com Chatas Vazias..................................................................81

4.3 MDULO CUSTOS.................................................................................................................834.3.1 Formulao de Modelo de Clculo de Custos...............................................................834.3.2 Parmetros Descritivos do Problema............................................................................844.3.3 Tempos Operacionais...................................................................................................864.3.4 Clculo dos Custos.......................................................................................................894.3.5 Custo Total e Fator de Mrito.......................................................................................93

4.4 MDULO RISCOS..................................................................................................................944.4.1 Definio de Riscos......................................................................................................944.4.2 Tipos de Acidentes com Comboios em Hidrovias Brasileiras........................................964.4.3 Freqncias e Conseqncias......................................................................................1004.4.4 Estimativa de Probabilidade de Ocorrncia de Acidentes............................................103

4.5 MDULO AMBIENTE............................................................................................................1054.5.1 Ondas Geradas Pelo Comboio.....................................................................................1054.5.1.1 Estimativa de altura de ondas...................................................................................1054.5.1.2 Estimativa de foras nas margens provocadas por ondas..........................................1064.5.1.3 Critrios de avaliao da estabilidade das margens..................................................1064.5.2 Efeitos no Fundo do Rio..............................................................................................1074.5.3 Emisso de Poluentes..................................................................................................108

4.6 MDULO GUAS RASAS ......................................................................................................1084.7 MDULO ESTREITO.............................................................................................................1114.8 MDULO CORRENTES..........................................................................................................1114.9 MDULO VENTOS...............................................................................................................1124.10 MDULO ONDAS...............................................................................................................1144.11 MDULO NEBLINA ............................................................................................................1154.12 MDULO TRONCOS...........................................................................................................1164.13 MDULO PONTES..............................................................................................................118

4.13.1 Verificao da Necessidade de Desmembramentos....................................................1184.13.2 Probabilidade de Ocorrncia de Acidentes em Pontes...............................................120

4.14 MDULO ECLUSAS E CANAIS .............................................................................................1224.14.1 Desmembramentos.....................................................................................................1224.14.2 Tempos em Eclusas e em Canais................................................................................123

4.15 MDULO CURVAS .............................................................................................................124

5 APLICAO DO MODELO PROGRAMA ADAPTA ......................................................125

vi

5.1 DESCRIO DO PROGRAMA..................................................................................................1255.2 ENCADEAMENTO DAS FUNES DO PROGRAMA ADAPTA ....................................................1285.3 DESCRIO DAS FUNES DO PROGRAMA ............................................................................131

5.3.1 Dados de Entrada: Funo Entra................................................................................1315.3.2 Sada de Resultados: Funo Relato............................................................................1365.3.3 Funes Auxiliares......................................................................................................1375.3.4 Dados Complementares Utilizados Por Algumas Funes............................................1375.3.4.1 Funo Propulso.....................................................................................................1375.3.4.2 Funo Custos..........................................................................................................1385.3.4.3 Funo Ambiente......................................................................................................1405.3.4.4 Funo Ventos..........................................................................................................1415.3.4.5 Funo Pontes..........................................................................................................142

6 APLICAO DO MODELO .................................................................................................143

6.1 HIDROVIA TIET-PARAN .....................................................................................................1436.1.1 Descriodo Transporte...............................................................................................1436.1.2 Investigao das Alternativas de Embarcaes e de Procedimentos Operacionais.......145

6.1.2.1 Dimenses e Formaes de Comboio.....................................................................1466.1.2.2 Calados de Operao............................................................................................1496.1.2.3 Sistemas de Manobras...........................................................................................1536.1.2.4 Margens de Potncia ............................................................................................1546.1.2.5 Velocidades de Operao......................................................................................156

6.2 HIDROVIA DO ARAGUAIA......................................................................................................1606.2.1 Descrio do Transporte..............................................................................................1606.2.2 Estimativa de Custos de Transporte.............................................................................1616.2.3 Avaliao da Interferncia Ambiental..........................................................................165

7 CONCLUSES E RECOMENDAES...............................................................................168

7.1 SNTESE DO TRABALHO........................................................................................................1687.2 CONCLUSES.......................................................................................................................1697.3 RECOMENDAES...............................................................................................................171

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................................173

ANEXO A - HIDROVIAS BRASILEIRAS ................................................................................182

ANEXO B - UTILIZAO DE DADOS EXPERIMENTAIS ...................................................192

ANEXO C - DADOS DE ACIDENTES COM COMBOIOS.....................................................202

ANEXO D - DADOS DE ENTRADA DO PROGRAMA ADAPTA..........................................208

ANEXO E - LISTAGEM DO PROGRAMA ADAPTA .............................................................214

vii

NDICES DAS FIGURAS

Figura 2.1 Viso de um sistema de transporte hidrovirio. 12

Figura 2.2 Eficincia ideal e das sries sistemticas B-Troost e Kaplan emfuno de coeficiente de carregamento CTH (Padovezi, 1997)

21

Figura 2.3 Representao esquemtica das velocidades entre os fundos dorio e de um embarcao, a favor e contra a correnteza, h aprofundidade do rio e H o calado da embarcao (Lap, 1957)

31

Figura 2.4 Corrente de riscos de acidentes de embarcaes 40

Figura 2.5 Exemplo de distribuio de acidentes por milhes de t.km emfuno da dimenso da embarcao e da dificuldade de passagempor determinado trecho do rio (Brolsma et al., 1988)

43

Figura 2.6 Boca virtual em funo de deriva e da formao do comboio45

Figura 2.7 Nmero de acidentes de comboios em pontes da Hidrovia Tiet-Paran

46

Figura 4.1 Distncias de parada brusca de comboios obtidasexperimentalmente e com as equaes adotadas pelo modelo

81

Figura 4.2 Efeitos da ao de ventos sobre comboio com chatas vazias82

Figura 4.3 Coeficientes para estimativa de foras e momento devidos aventos em comboios de quatro chatas vazias 2 x 2 (Brolsma etal.,1998)

113

Figura 4.4 Determinao da probabilidade geomtrica de coliso em pontos(AASHTO,1991), com adaptao para vos reduzidos

120

Figura 5.1 Entradas e sadas do programa ADAPTA 126

Figura 5.2 Encadeamento das funes do programa ADAPTA 130

Figura 5.3 Estimativa de probabilidade geomtrica PG de acidentes de umcomboio de duas chatas em linha, passando sob a ponte darodovia SP-461 sobre o Tiet

142

Figura 6.1 Variao do custo em funo da velocidade mdia de viagem157

Figura 6.2 Altura prevista de ondas em funo da velocidade do comboio Ve da distncia margem S

165

Figura A.1 Bacias Hidrogrficas do Brasil (Ministrio dos Transportes)188

Figura B.1 Ajuste dos valores de F da formulao de Howe com os ensaioscom modelos em escala reduzida (IPT, 1970) valores de Findicados na Tabela B.1

193

viii

Figura B.2 Potncias obtidas em ensaios com modelo de comboio em escalareduzida (IPT, 1970). Chatas LA-3: calados de 1,5m;comprimento de 54,2 m e boca de 10,0 m; Chatas LA-5: caladosde 2,5m, comprimento 56,5m e boca de 10,0m

194

Figura B.3 Potncias obtidas em ensaios com modelo de comboio em escalareduzida (IPT, 1970). Chatas LA-3: calados de 1,5m;comprimento de 54,2 m e boca de 10,0 m; Chatas LA-5: caladosde 2,5m, comprimento 56,5m e boca de 10,0m

194

Figura B.4 Coeficientes de reduo da fora propulsora obtidos commodelos de comboio em funo da velocidade (IPT, 1970)

195

Figura B.5 Coeficientes de esteiras obtidos para o comboio Araguaia, chatascarregadas (Padovezi, 1997)

195

Figura B.6 Coeficientes de esteiras obtidos com modelo de automotor, emfuno de h/T (IPT, 1973)

196

Figura B.7 Coeficientes de reduo de fora propulsora obtidos com modelode automotor, em funo de h/T (IPT, 1973)

196

Figura B.8 Coeficientes de eficincia relativa rotativa obtidos com modelode automotor, em funo de h/T (IPT, 1973)

197

Figura B.9 Variaes de coeficientes propulsivos em funo daprofundidade, ensaios com modelo de automotor (IPT, 1973)

197

Figura B.10 Resultados de ensaios de manobras de giro com comboio emescala 1:6 pilotado no rio Tiet. Dimetros de giro em funo daformao do comboio (n = 811 rpm)

198

Figura B.11 Resultados de ensaios de manobras de giro com comboio emescala 1:6 pilotado no rio Tiet. Razes dimetros de giro pelocomprimento do comboio

199

Figura B.12 Resultados de ensaios de manobras com comboio em escala 1: 6pilotado no rio Tiet. Velocidade angular em funo do ngulode leme

199

Figura B.13 Ensaio de manuteno de rumo de comboio, em escala real, comduas chatas vazias em linha. Registros contnuos de velocidadeangular, deslocamento e ngulo de lemes. Rio Tiet; ventos deintensidade moderada; sistema convencional de lemes e hlices

200

Figura C.1 Nmero de acidentes de embarcaes em trechos difceis e emtrechos fceis no rio Reno, perodo de 1966 a 1985 (Brolsma etal., 1988). Classe de deslocamento definida na Tabela C.1

203

Figura C.2 Acrscimos de acidentes por dificuldade de trechos e por classede deslocamentos (no trecho difcil). Rio Reno, perodo de 1966a 1985 (Brolsma et al., 1988)

204

ix

NDICES DAS TABELAS

Tabela 2.1 Interdependncia das caractersticas das embarcaes com ascaractersticas das vias navegveis e com a operao.

17

Tabela 2.2 Ondas calculadas em funo da intensidade de ventos em pista doReservatrio de Promisso do rio Tiet.

29

Tabela 2.3 Relao das caractersticas das vias e seus efeitos e interfernciassobre a segurana, meio ambiente e eficincia do transporte porembarcaes

48

Tabela 2.4 Relao das possveis solues para enfrentamento de problemas derestries nas vias navegveis..

49

Tabela 2.5 Custos externos totais anuais com internalizao de custos (Beutheet al., 2002)

52

Tabela 3.1 Verificaes das alternativas de projeto em funo dos fatores-objetivo do modelo proposto

66

Tabela 4.1 Valores do fator F da formulao de Howe, adotados no programaADAPTA

71

Tabela 4.2 Comparaes entre propriedades e caractersticas de sistemas demanobras (adotando valor 100 para os sistemas convencionais delemes e hlices)

78

Tabela 4.3 Uma matriz de conseqncias de acidentes em hidrovia(USEG,2000)

95

Tabela 4.4 Uma matriz de freqncia de ocorrncia de acidentes em hidrovia(USEG,2000)

95

Tabela 4.5 Caracterizao grfica do risco 96

Tabela 4.6 Resumo dos tipos de acidentes e faixas de freqncias e de suasconseqncias esperadas

100

Tabela 4.7 Ps-de-piloto mnimos adotados no modelo 109

Tabela 4.8 Dados de acidentes com comboios em quatro hidrovias (Kite-Powell et al., 1998), no perodo entre 1981 e 1995

115

Tabela 4.9 Fatores de aumento de probabilidade de colises em pontes emfuno das condies de visibilidade, definidas como porcentagensdo tempo em que h visibilidade menor que 1 km (Fujii &Mizuki,1998)

116

Tabela 5.1 Funes do programa ADAPTA 127

Tabela 5.2 Valores de coeficientes de esteiras adotados popa convencional137

Tabela 5.3 Valores de coeficientes de reduo de fora propulsora adotados empurrador com popa convencional

138

xTabela 5.4 Valores assumidos pela funo custos 139

Tabela 5.5 Coeficientes obtidos em tnel de vento com modelo de comboiocom chatas vazias (Brolsma et al. 1998)

142

Tabela 6.1 Alternativas que sero analisadas 145

Tabela 6.2 Comparaes de opes de tamanhos de chatas na hidrovia Tiet-Paran (3 chatas de 40 m versus 2 chatas de 60 m)

146

Tabela 6.3 Comparaes de opes de formao de comboios na hidroviaTiet-Paran (2 chatas em linha ou quatro chatas 2 x 2). Mesmapotncia instalada, calados de 2,5 m, 85% de disponibilidade da via

147

Tabela 6.4 - Comparaes de opes de calados, formao de comboios comquatro chatas, mesma potncia instalada, 85% de disponibilidade davia

150

Tabela 6.5 Probabilidades estimadas de acidentes em pontes da hidrovia Tiet-Paran (dados do perodo de 1994-1999)

152

Tabela 6.6 Comparaes de opes de sistemas de manobras, formao decomboios com quatro chatas, mesma potncia instalada, 85% dedisponibilidade da via, calado de 2,7 m

153

Tabela 6.7 Comparaes de margens de potncia instalada, formao decomboios com quatro chatas, mesma potncia instalada, 85% dedisponibilidade da via, calado de 2,7 m

155

Tabela 6.8 Comparaes entre velocidades de operao, formao decomboios com quatro chatas, mesma potncia instalada,profundidade 7,5 m, 85% de disponibilidade da via, calado de 2,7m

156

Tabela 6.9 Comparaes entre comboios de mesmas velocidades, com taxas deembarques diferentes

157

Tabela 6.10Variao de emisses de gases pelos motores, por ano, nas quatroalternativas

159

Tabela 6.11Caractersticas do empurrador utilizado nos clculos da Tabela 6.13162

Tabela 6.12Caractersticas das chatas utilizadas nos clculos da Tabela 6.13162

Tabela 6.13Comparaes de opes de pontal de chatas na hidrovia Araguaia.Comboio de quatro chatas, formao duas a duas, com empurradorda Tabela 6.11 e chatas da Tabela 6.12

163

Tabela 6.14Comparaes de desempenho de um comboio de duas chatas emlinha com um comboio de quatro chatas (2 x 2). Pontal das chatasde 1,8m

164

Tabela 6.15Caractersticas mdias dos trechos entre Aruan e Xambio167

Tabela 6.16Comparaes entre custos, com e sem restries de velocidades emtrechos sensveis a ao de ondas provocadas pelo comboio

167

xi

Tabela A.1 Quantidade de cargas transportadas em hidrovias nos anos de 1998,1999 e 2000

189

Tabela A.2 Principais rios navegveis nas suas respectivas bacias 190

Tabela B.1 Valores do Fator F da Formulao de Howe, Obtidos a Partir deComparao com Resultados de Ensaios em Tanque de Provas doIPT

193

Tabela B.2 Resultados de ensaios de giro com ngulo de leme de 35 graus e811 rotaes dos motores, modelo em escala 1 : 6 (Hirata, 2000)

198

Tabela B.3 Comboio de duas chatas em linha, vazias, medidas de manobra emescala real, hidrovia Tiet-Paran

201

Tabela C.1 Classes de deslocamentos de embarcaes e diferenas mdias deacidentes em trechos difceis e em trechos fceis no rio Reno,perodo de 1966 a 1985 (Brolsma et al., 1988)

204

Tabela C.2 Dados de acidentes com comboios (Kite-Powell et al., 1998), noperodo entre 1981 e 1995

205

Tabela C.3 Colises de comboios em pontes da hidrovia Tiet-Paran206

Tabela C.4 Acidentes em pontes da Hidrovia Tiet-Paran 207

Tabela D.1 Posio e detalhes dos 17 trechos a serem percorridos pelo comboio209

Tabela D.2 Pontes existentes entre Pederneiras e So Simo 210

Tabela D.3 Eclusas existentes entre Pederneiras e So Simo 210

Tabela D.4 Canais existentes entre Pederneiras e So Simo 211

Tabela D.5 Terminais utilizados entre Pederneiras e So Simo 211

xii

LISTA DE SMBOLOS

A0 rea do disco do hlice: A0 = p.D2 / 4,

AE - rea expandida do hlice,

AL rea do leme,

AP rea projetada das ps,

B boca do comboio,

c p-de-piloto (distncia vertical do fundo do canal embarcao),

CTH coeficiente de carregamento do propulsor: CTH = T / ( .r.A0.V2),

D dimetro do propulsor,

err eficincia relativa rotativa (no programa),

et eficincia de transmisso;

Fnh nmero de Froude de profundidade,

g acelerao da gravidade,

h profundidade do canal de navegao,

J coeficiente de avano do hlice,

KQ coeficiente de torque do hlice, em gua aberta,

KT coeficiente de empuxo total do hlice,

m massa total da embarcao,

n nmero de rotaes do hlice,

P passo do hlice,

PB potncia do motor em unidades do S.I.,

PD potncia absorvida pelo hlice em unidades S. I.,

PE potncia efetiva do casco em unidades do S.I.,

PO - presso esttica referida ao centro do eixo do hlice,

PV - presso de vaporizao da gua,

QP vazo de gua devido ao propulsor,

S permetro da projeo lateral do comboio,

S afundamento paralelo da embarcao (squat),

S distncia entre comboio e margens,

t coeficiente de reduo da fora propulsora,

xiii

T calado mdio de embarcao,

T empuxo total fornecido pelo hlice,

TH empuxo fornecido pelo duto,

V velocidade da embarcao,

VA velocidade de avano: VA = V.(1-w),

Vp velocidade do jato de sada do propulsor,

W largura mdia da via,

w - coeficiente de esteira efetiva,

g - densidade da gua,

r - densidade especfica da gua: r = g / g,

hD eficincia propulsiva: hD = PE / PD,

hO eficincia do propulsor em gua aberta: hO = J.KT / (2.p.KQ).

hR eficincia relativa rotativa;

hh eficincia do casco = (1- t) / (1 w);

hR eficincia relativa rotativa

D - deslocamento da embarcao,

1/m - tempo mdio de atendimento em eclusas ou em canais estreitos,

s - desvio padro do atendimento em eclusas ou em canais estreitos,

l - fluxo mdio de chegada de embarcaes em eclusas ou canais.

xiv

ABREVIATURAS

AASHTO American Association of State Highway and TransportationOfficials

AHITAR Administrao da Hidrovia do Tocantins-Araguaia;

CCNR Central Commission for the Navigation of the Rhine;

DH Departamento Hidrovirio, do Governo do Estado de So Paulo;

DPC Diretoria de Portos e Costas, da Marinha do Brasil;

IALA International Association of Marine Aids to Navigation andLighthouse Authorities;

IMO International Maritime Organization;

IPT Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo;

ITTC International Towing Tank Conference;

MT Ministrio dos Transportes do Brasil;

PIANC Permanent International Association of Navigation Congresses;

RINA Royal Institution of Naval Architects;

SNAME Society of Naval Architects and Marine Engineering;

SOBENA Sociedade Brasileira de Engenharia Naval;

SOLAS International Convention for the Safety of Life at Sea;

USACE United States Army Corps of Engineers;

USCG United States Coast Guard;

US-EPA United States Environmental Protection Agency;

VBD Mitteilung der Versuchsanstalt fr Binnenschiffbau e.v. Duisburg.

1 INTRODUO

Ao longo do tempo, a forma de utilizao de rios e canais para a navegao comercial

no mundo sofreu alteraes que refletiram as condies e conjunturas tcnicas,

econmicas e polticas do momento.

Assim, nos primrdios dos tempos, quando no havia recursos tecnolgicos

suficientes, os rios eram utilizados exatamente no estado em que se encontravam. As

embarcaes eram projetadas e fabricadas da melhor forma possvel para

aproveitamento das caractersticas da via fluvial disposio. Remos, varejes e velas

eram utilizados como equipamentos propulsores de embarcaes leves que tinham, na

maior parte dos casos, que ser transportadas por terra no caso de ocorrncia de um

impedimento como corredeiras ou quedas dgua.

Com o incremento da navegao, principal forma de acesso a imensas regies

interiores ainda intocadas, os homens foram percebendo as vantagens de realizao de

obras para melhoria das condies de navegao. Assim, foram construdos os

primeiros canais artificiais, as primeiras barragens com eclusas, foram feitas as

primeiras escavaes, enfim, foram realizadas obras com o objetivo de diminuir os

esforos e os tempos necessrios para os deslocamentos de cargas pelos rios.

O advento das grandes obras civis trouxe as barragens, formando grandes

reservatrios com sistemas de transposio (eclusas), grandes obras de canalizao de

rios, retificaes de traados e aprofundamentos dos leitos, a fim de se garantir o

2maior gabarito possvel para embarcaes e comboios fluviais. Havia, em vrios

pases, recursos tcnicos adequados e uma deciso poltica e econmica de

transformar rios em grandes hidrovias. Os rios, portanto, foram sendo adaptados s

embarcaes que eram consideradas as mais adequadas, do ponto de vista econmico,

ao transporte fluvial, sem muitas preocupaes com possveis impactos ambientais.

Grandes obras foram realizadas com o objetivo de eliminar as restries navegao.

Nos ltimos anos, com a crescente importncia dada aos impactos ambientais de

obras de grande monta sobre os rios, tem sido adotado, de forma ainda difusa e

desorganizada, o conceito de minimizao da necessidade de intervenes

(retificaes, derrocamentos, dragagens) a partir da utilizao de embarcaes

adaptadas s caractersticas das vias fluviais. Assim, tem sido buscado o menor

impacto possvel sobre as condies ambientais por meio da utilizao da tecnologia

moderna existente para os sistemas de propulso e de manobras, e da reviso das

dimenses e das prprias concepes de embarcaes.

O Brasil, pas de grande potencial hdrico, est desenvolvendo suas hidrovias mais

tarde que aqueles pases europeus e norte-americanos que utilizam,

significativamente, a navegao fluvial como meio de transporte efetivo para cargas

como granis e containeres. Este atraso, contudo, faz com que o desenvolvimento das

hidrovias brasileiras esteja acontecendo em um momento em que h um maior

acmulo de conhecimento cientfico e tecnolgico sobre os impactos ambientais do

transporte aquavirio, ao mesmo tempo em que aparecem equipamentos e materiais

considerados mais apropriados para a construo e a operao de embarcaes.

Neste contexto, o Brasil tem condies (e, de certa forma, obrigao) de explorar seu

potencial hidrovirio de maneira mais racional do que a maioria dos pases que

construram suas hidrovias h mais tempo. Para tanto, importante rever alguns

conceitos de projetos de hidrovias, baseados exclusivamente na experincia europia e

norte-americana de meados do sculo passado, e buscar uma nova concepo que,

pela aplicao da tecnologia mais desenvolvida de projeto e construo de

embarcaes e de vias navegveis, resultar em ganhos sociais e econmicos.

3As melhorias que devem ser buscadas continuamente, tanto nas obras realizadas na

hidrovia como no projeto, construo e operao das embarcaes, devem ter como

objetivos inseparveis, a eficincia e a segurana da navegao, assim como a

minimizao de impactos ambientais.

1.1 A Navegao Fluvial

Ao contrrio dos oceanos, a maioria dos rios apresenta dificuldades importantes para

a sua utilizao como hidrovia, principalmente quando se deseja operar com

embarcaes de grande porte. Os rios apresentam condies de navegabilidade

diferentes ao longo do ano, enquanto que o oceano proporciona condies

operacionais praticamente permanentes. Nos rios, geralmente, aparecem restries de

profundidade, trechos estreitos, curvas fechadas, que exigem cuidados especiais com

os sistemas de propulso e de manobras das embarcaes.

A busca da eficincia econmica do transporte utilizando os rios leva,

invariavelmente, a compensar as baixas velocidades tpicas de embarcaes de carga

com um grande volume transportado. Neste sentido, h sempre uma presso

econmica para operar com as maiores embarcaes possveis em determinado rio. As

restries fsicas existentes, especficas de cada trecho do rio, so as balizadoras das

dimenses das embarcaes.

Profundidades, larguras, raios de curvaturas do eixo de navegao, correntezas,

material do fundo, condies de visibilidade (presena de neblinas), possibilidade de

ocorrncia de ventos fortes e at de ondas, presena de troncos flutuando ou

submersos, existncia ou no de obras como barragens, eclusas e pontes, etc., so

caractersticas da via navegvel que interagem com qualquer embarcao que por l

trafegue, influenciando no seu desempenho e no seu comportamento. Se a

embarcao for adequadamente projetada, construda e operada levando em conta

todas as caractersticas importantes da via, tanto a segurana como a eficincia do

transporte hidrovirio estaro contempladas.

4Obviamente, vrias restries existentes em uma hidrovia podem ser eliminadas por

obras. Devem ser realizados estudos para verificar as implicaes de ordem

econmica e ambiental, assim como para justificar a realizao das obras que podero

contribuir para melhorar o desempenho das embarcaes naquela hidrovia. Mas tais

obras, exclusivamente para melhorar as condies de navegabilidade de uma

determinada hidrovia, dificilmente sero de grande porte. A tendncia que sejam

realizadas obras pontuais, localizadas, que buscaro eliminar certos gargalos, como

trechos de baixa profundidade, com afloramentos rochosos ou com excesso de bancos

de areia.

Derrocamentos e dragagens so, assim, as obras e intervenes mais comuns que tm

ocorrido nos rios. Barragens com fins de gerao de energia so obras que melhoram

as condies de navegao, desde que sejam garantidos os meios para sua

transposio (geralmente, eclusas). Nos tempos atuais, onde se busca o

aproveitamento mltiplo eficiente dos rios, no h justificativas para a construo de

barragens em rios navegveis sem as eclusas correspondentes.

O ANEXO A apresenta as principais caractersticas das hidrovias no Brasil. De um

modo geral, so poucas as hidrovias brasileiras que vm sendo aproveitadas de

maneira efetiva, havendo, contudo, um movimento coordenado, ainda que mais lento

que o desejado, no sentido de promover o desenvolvimento do transporte hidrovirio.

Excetuando os maiores rios da regio amaznica, os demais rios brasileiros

apresentam restries fsicas de alguma ordem, que podem, se no resolvidas, at

inviabilizar a sua utilizao como hidrovia para transporte de cargas. Na maior parte

dos casos, contudo, so necessrias obras de pequeno porte para a transformao dos

rios em hidrovias com garantia de determinado calado praticamente o ano todo. Em

outros casos, as restries existentes podem ser contornadas por solues tcnicas

modernas e adequadas. Por exemplo, a implantao da navegao bem sucedida no

rio Madeira de transporte de cargas a granel por comboios de chatas foi possvel

graas aos sistemas de propulso e de manobras modernos (propulsores azimutais)

instalados nos empurradores aps estudo exaustivo em Tanque de Provas. Foram

estudadas formas de chatas e formaes de comboios, incluindo uma verificao

5experimental das melhores formas e arranjos de popas para evitar choques de troncos

flutuando, muito comuns no rio Madeira, nos propulsores azimutais (Jukola &

Lindborg, 1999).

H uma tendncia crescente de utilizao das hidrovias no Brasil, principalmente nas

regies onde h convergncia de dois fatores: a existncia de rios navegveis em

direes e extenses adequadas ao transporte das principais cargas regionais e a no

concorrncia exacerbada dos demais modais de transporte.

Embora sempre haja afirmaes de que o transporte hidrovirio apresenta menores

custos que os transportes ferrovirio e rodovirio, importante notar que tais

afirmaes tendem a ser verdadeiras para os casos em que a logstica est

adequadamente resolvida. O transporte hidrovirio, com poucas excees,

dependente de integraes multimodais eficientes para fazer valer as suas qualidades

de baixo custo de transportes.

As hidrovias da Amaznia, do Paraguai e parte da hidrovia do sul (Lagoa dos Patos)

hoje dependem de outros modais apenas para concentrar e captar suas cargas nos

portos de origem. As suas destinaes finais so diretamente portos fluvio-martimos.

As demais hidrovias, como a Tiet-Paran, dependem, de forma direta, de ferrovias

ou rodovias para que os portos para exportao de suas cargas sejam alcanados.

Uma questo digna de nota que o transporte de cargas pelas hidrovias brasileiras

tem sido realizado de forma preferencial e, dependendo da hidrovia, exclusiva, por

meio de comboios formados por empurrador e chatas. Esta tendncia, inaugurada nos

Estados Unidos e se estendendo por outros pases, tem procurado explorar as

vantagens da dissociao da parte ativa (empurrador) da parte passiva (chatas). A

ttulo indicativo, Planchar (1990) mostra as porcentagens de utilizao de comboios

para transporte de cargas em vrios rios:

Rio Mississipi 95 %;

Rio Volga 65 %;

Rio Reno 30 %;

Canal Albert 20 %.

6No Brasil, nas hidrovias do Madeira, do Tiet-Paran e do Paraguai-Paran,

praticamente 100 % das cargas que percorrem maiores distncias, so transportadas

por comboios. Automotores so utilizados nas hidrovias do sul (Lagoa dos Patos e

rios Jacu e Taquari).

1.2 Definio do Problema

Conceitos e recomendaes sobre como melhor adequar as embarcaes via existem

de maneira esparsa. H necessidade de agreg-los e organiz-los de tal forma que o

conjunto seja visto de forma diferenciada. Afinal, indispensvel que a embarcao

fluvial seja considerada como merecedora de projetos especiais que agreguem os

resultados da evoluo tecnolgica, deixando de ser vista como algo resolvido,

esttico, que no varivel importante do problema de transporte. Na prtica,

verificada em vrios casos, no se d a importncia devida qualidade final da

embarcao e, em conseqncia, durante dcadas, se transporta com penalizaes de

eficincia. Por exemplo, comboios com chatas com peso excessivo de ao levaro,

durante toda a sua vida til, peso extra, que significar maior consumo de

combustvel. Se este consumo a mais for da ordem de 3%, e o comboio operar por 30

anos, supondo um total de 4.800 horas por ano e uma potncia total de 730 kW, o

combustvel gasto a mais ser da ordem de 700.000 litros; ou 23.000 litros por ano,

por um erro comum.

As ineficincias e as incorrees, mesmo aquelas de pequena monta, podem resultar

em perdas considerveis quando so computadas por toda a longa vida til das

embarcaes fluviais. Perdas que, dependendo do caso, podem ser de ordem

econmica ou at de ordem ambiental. H tambm os erros de concepo, de projeto,

ou de construo, que tendem a elevar os riscos de uma embarcao sofrer um

determinado tipo de acidente.

De certa forma, na equao da navegao fluvial, os pesos da qualidade e da

concepo das embarcaes tm sido minimizados. As concepes e as construes

das embarcaes fluviais so, via de regra, consideradas padronizadas, de prateleira.

7Durante um longo tempo, poucas inovaes foram implementadas nas embarcaes

fluviais de carga, particularmente nos comboios de chatas. Foram realizados poucos

estudos tcnicos sobre as formas padronizadas de sees retangulares dos cascos,

sobre as linhas de proas e de popas de chatas e de empurradores, e sobre as relaes

das formas do comboio com as eficincias propulsivas resultantes. Afinal, durante

dcadas, as vias foram sendo moldadas para acolher a maior frota de chatas, com

empurrador com grande potncia instalada e sistemas complexos de lemes.

Neste sentido, aprofundamentos e retificaes de canais facilitaram a utilizao dos

grandes comboios, onde as linhas de cada chata passavam a no fazer diferena no

resultado do enorme conjunto. Qual a importncia de uma linha de casco de chata se

ela vai ser agrupada a outras dezenas?

A partir do momento em que, em muitos rios do mundo, no h condies de serem

promovidas alteraes radicais em seus canais navegveis, a otimizao das

embarcaes, em todos os seus aspectos, passa a ter grande importncia. No se trata

mais de utilizar o maior comboio com chatas-padro de dcadas atrs, mas, sim, de

buscar a embarcao mais adequada quela via em questo. Volta, ento, a

importncia de cada rea da engenharia de embarcaes, para que o resultado do

sistema fluvial de transporte de cargas seja o melhor possvel.

Por outro lado, as questes de preservao ambiental tm merecido destaque em

todos os sistemas de transporte e, de uma forma mais incisiva, no transporte

aquavirio brasileiro. O fato de se trafegar diretamente sobre a gua, bem de

importncia mpar para a vida da humanidade, aliado ao fato de vrios rios brasileiros

se situarem em regies ainda pouco exploradas do territrio, faz com que a discusso

sobre o transporte hidrovirio no pas esteja sempre ligada questo ambiental.

Assim, definio de embarcaes adaptadas s vias, em busca de uma maior

eficincia com maior segurana do transporte de cargas, deve ser agregada a viso

que a adaptao da via tambm deve significar uma menor agresso ao meio

ambiente.

8A prtica, hoje, tem mostrado que, com raras excees, armadores e operadores

tendem a levar em considerao, no projeto e na operao das embarcaes, quase

que exclusivamente o desempenho econmico do transporte. Por outro lado, os

rgos de administrao de hidrovias e os rgos de regulamentao e de fiscalizao

do trfego de embarcaes, apresentam uma tendncia de priorizar a questo da

segurana da navegao. Alguns segmentos da sociedade, por sua vez, expressam

preocupaes com possveis interferncias ambientais da utilizao dos rios como via

de transporte.

Ocorre que as trs preocupaes (eficincia, segurana e meio ambiente) no so,

necessariamente, antagnicas. Se um operador do sistema aumentar suas margens de

lucro em detrimento da segurana, ele estar correndo riscos de, em um momento

qualquer, ter de arcar com as conseqncias de algum acidente. Ou seja, ao longo do

tempo, a opo de correr maiores riscos de acidentes pode se revelar anti-econmica.

Se, por outro lado, algum rgo de regulamentao aumentar drasticamente as

restries navegao, para que no haja qualquer possibilidade de ocorrncia de

acidentes, pode inviabilizar a atividade econmica, o que tambm pode ocorrer se for

dado um enfoque desproporcional questo ambiental.

Neste contexto, a fim de contribuir com o processo de evoluo racional do sistema

de transporte hidrovirio de cargas, julga-se necessrio o desenvolvimento de uma

proposta de procedimentos de projeto que permita analisar, de uma forma integrada, a

eficincia, a segurana e a questo ambiental.

1.3 Objetivo do Trabalho

O objetivo principal mostrar que o projeto de embarcaes fluviais de cargas, ou de

um sistema hidrovirio de transporte de cargas, deve ser desenvolvido levando em

considerao, de uma forma integrada, trs fatores: a eficincia, a segurana e o nvel

de interferncia ambiental.

9Para atingir este objetivo, elaborada uma proposta de procedimentos de projeto

integrado que contempla os trs fatores citados. O modelo elaborado de modo a

facilitar a compreenso da relao entre as caractersticas das embarcaes e as

especificidades das hidrovias, pr-requisito para uma otimizao crescente do

transporte fluvial.

Esta viso mais ampla do projeto dever contribuir para a aproximao do enfoque

principal, dado por armadores e operadores do transporte fluvial, de obteno do

melhor desempenho econmico possvel, com as demais preocupaes da sociedade,

quanto aos riscos de acidentes de grandes propores e aos problemas ambientais que

possam ocorrer.

A idia fixar os comboios de empurra (chatas e empurradores) como as

embarcaes a serem estudadas, devido sua importncia indiscutvel no segmento

do transporte de cargas hidrovirias no Brasil. Mesmo assim, muitas consideraes

tcnicas e concluses que sero elaboradas para os comboios tambm sero aplicveis

aos automotores fluviais.

1.4 Desenvolvimento do Trabalho

O Captulo 2 apresenta uma viso do sistema de transporte de cargas por navegao

fluvial, no mundo e, de uma forma especfica, no Brasil, focando os trs aspectos

considerados importantes: eficincia, segurana e respeito ao meio ambiente.

So descritas as caractersticas importantes das vias navegveis, das embarcaes

fluviais de grande porte para transporte de cargas, os aspectos de segurana da

navegao, assim como os impactos ambientais que ocorrem com a existncia da

navegao fluvial.

As interdependncias entre as caractersticas das vias, das embarcaes e de suas

operaes, so devidamente exploradas no Captulo 2, j que constituiro a base para

a elaborao da proposta de procedimentos de projeto integrado de embarcaes,

apresentada a partir do Captulo 3.

10

Ainda no Captulo 2, apresentada uma descrio do conjunto de custos externos que

permeia a navegao fluvial, com o objetivo de ressaltar sua importncia dentro do

sistema de transporte de cargas e a necessidade de utiliz-los quando so feitas

comparaes entre os vrios modais de transportes.

O Captulo 3 apresenta o modelo de avaliao da relao entre embarcaes e

hidrovias, desenvolvido como um instrumento a ser utilizado para determinao do

grau de adaptao de uma embarcao a uma determinada hidrovia.

O Captulo 4 mostra uma descrio detalhada dos mdulos do modelo elaborado, que

inclui todos os fatores que influenciam na relao entre hidrovias e comboios.

O Captulo 5 apresenta a implementao do modelo, por meio do desenvolvimento de

um programa computacional, denominado ADAPTA, que utiliza a plataforma

MATLAB. O programa foi dividido em 17 funes principais e 7 funes auxiliares,

que englobam os aspectos considerados importantes para a anlise da relao entre

via e comboios fluviais, conforme apresentados no Captulo 4.

O Captulo 6 apresenta dois exemplos de aplicao do modelo, utilizando o programa

computacional ADAPTA como ferramenta: um caso de transporte de soja na hidrovia

Tiet-Paran e um caso de transporte de gros na hidrovia Tocantins-Araguaia.

Tambm feita uma anlise dos resultados obtidos, que indicam as vantagens da

adoo do projeto integrado de comboios fluviais, como proposto no presente

trabalho.

O Captulo 7 apresenta as concluses sobre os resultados do estudo e recomendaes

e indicaes para o seu aprimoramento futuro.

2 O SISTEMA DE TRANSPORTE POR NAVEGAO FLUVIAL

2.1 Viso Geral

A Figura 2.1 apresenta uma viso do sistema de transporte em uma hidrovia,

resultado da interao entre via e embarcaes. H os fatores agentes do sistema

(operao, tripulao, equipamentos, dimenses e formas nas embarcaes;

restries, obras, condies ambientais) e h os fatores resultantes (impactos

ambientais das embarcaes, das obras na via e do sistema inteiro; eficincia e

condies de segurana do transporte).

Tanto a eficincia como a segurana da navegao e a interferncia mnima com o

meio ambiente sero resultantes da composio de vrios fatores de integrao da

embarcao com a via navegvel, como ser visto adiante.

Os impactos ambientais que podem advir do transporte hidrovirio apresentam trs

nveis diferentes:

o impactos de obras de implantao e melhoria da hidrovia;

o impactos da operao das embarcaes;

o impactos resultantes do desenvolvimento regional provocado

pela melhoria do transporte de cargas e ou de passageiros.

12

Os impactos resultantes do desenvolvimento regional, de inegvel importncia, no

sero objetos de estudo no presente trabalho, por tratar-se de assunto no

especificamente ligado navegao fluvial. Parte-se do princpio que a busca de

melhoria de transporte em uma determinada regio dever fazer parte de um plano

integrado de desenvolvimento, em que sero levados em conta todos os aspectos

pertinentes, inclusive os impactos da acelerao da ocupao e da utilizao de terras

prximas aos rios. Do ponto de vista do transporte hidrovirio, estritamente, sero

considerados apenas os possveis impactos ambientais da prpria operao das

embarcaes. A avaliao dos possveis impactos ambientais de obras em hidrovias

no ser objeto do presente estudo.

Figura 2.1 Viso de um sistema de transporte hidrovirio

13

As melhorias que devem ser buscadas continuamente, tanto nas obras realizadas na

hidrovia como no projeto, construo e operao das embarcaes, devem ter como

objetivos, a eficincia e a segurana da navegao, assim como a minimizao de

impactos ambientais.

H necessidade de uma viso sistmica de todo o entorno de um determinado rio. A

navegao, por exemplo, prejudicada por assoreamentos resultantes de m

utilizao do solo ribeirinho (desmatamentos, ocupao desordenada, etc.). Deve

haver preocupaes com relao manuteno das margens, por meio de obras de

conteno e de dissipao de energia de ondas provocadas por ventos e por

embarcaes, assim como por meio do controle do uso da terra ribeirinha e da

conservao da mata ciliar.

H, s vezes, a necessidade de obras ou intervenes que evitem a degradao

ambiental e garantam a manuteno das condies de navegabilidade dos rios, o que

permite afirmar que a preservao ambiental interessa diretamente navegao. Um

exemplo tpico a ocorrncia de assoreamento em trecho de rio, impedindo a livre

circulao de embarcaes. Podem ser realizadas dragagens, para retirar a parte do

material de assoreamento que interfere no canal de navegao. Contudo, se no forem

eliminadas as causas, a operao de dragagem tender a tornar-se permanente porque

o assoreamento continuar a ocorrer. Deve, ento, ser estudada uma forma de intervir

na rea ribeirinha de modo que sejam controladas as causas do carreamento de

material slido para o rio.

Portanto, a prpria via deve ser preservada. No h sistema de transporte hidrovirio

que resista a um contnuo aumento do nmero de restries navegao. Antes, ou

ao mesmo tempo, que for projetado um sistema de transportes para rios como o

Araguaia e o So Francisco, por exemplo, devem ser aplicados recursos na

preservao das margens e na minimizao de assoreamentos. Como correr o risco de

investir grandes recursos financeiros para implementar transporte em certo trecho de

um rio se, poucos anos depois, as condies fsicas (profundidade, traado do canal

de navegao, etc.) podem vir a impedir a continuidade do trfego?

14

Uma questo que se evita discutir a restrio intensidade de trfego em hidrovias.

considerado que a introduo de restries a priori poderiam afugentar investidores

no modal de transportes. Ocorre que salutar para os rios, para todo o sistema de

transporte, e at para os empresrios, que sejam colocadas abertamente todas as

variveis e limitantes do sistema. Em determinados rios que banham reas de

preservao, possvel evitar que as embarcaes parem em trechos intermedirios,

s aportando em seus terminais de origem e destino, assim como possvel que seja

controlado o nmero de embarcaes que trafegam por l.

Um rio como o Araguaia, por exemplo, dever ter limites de trfego de embarcaes.

No se concebe que rios que devem preservar a qualidade de suas guas, sua flora

submersa, seus peixes, etc., sejam submetidos a trfego muito intenso de

embarcaes. Devem ser realizados estudos que indiquem um nmero mximo de

embarcaes, de um determinado porte e velocidade de cruzeiro definida, que possam

passar por dia em qualquer trecho do rio. Neste sentido, uma embarcao de grande

porte, se respeitados todos os limites (velocidade, distncias de margens, etc.),

interferir no meio ambiente muito menos que vrias embarcaes menores.

Uma questo verificada na Europa que h muitas embarcaes menores, antigas,

que induzem um trfego elevado nos rios de maior importncia econmica,

aumentando a probabilidade de acidentes. No planejamento de uma hidrovia

possvel pensar na utilizao de um menor nmero de embarcaes de grande

capacidade de transporte de cargas, de forma a haver poucas embarcaes trafegando

em um mesmo trecho, com ganhos quanto segurana da navegao e nos aspectos

de interferncia com o meio ambiente.

Um nmero excessivo de embarcaes trafegando pode levar, dependendo das

condies locais, a um grande volume de suspenso de sedimentos do fundo do rio e

a interferncia danosa na estabilidade das margens do rio. Se o transporte em uma

hidrovia for realizado por um menor nmero de embarcaes de alta capacidade de

carga, no haver muitos comboios passando em um mesmo dia em um mesmo trecho

da via, o que, provavelmente, deve evitar interferncias importantes na via, assim

como deve diminuir a probabilidade de ocorrncia de acidentes entre embarcaes.

15

Outra questo, quase tabu, no muito discutida, o nvel de utilizao anual de uma

hidrovia, ou seja, quantos dias por ano uma embarcao pode operar. Grandes obras

so projetadas para garantir que as embarcaes possam operar o ano todo.

Obviamente, quanto maior tempo a embarcao puder operar, melhores sero os

resultados econmicos do transporte. Porm, se no houver condies fsicas para a

operao em poca de guas rasas, e no houver recursos financeiros ou condies

tcnicas ou de ordem ecolgica para a execuo de obras na via, pode ser possvel

dependendo da demanda por transporte na regio, viabilizar um sistema de transporte

que funcione plenamente, por exemplo, em oito ou nove meses por ano.

H muitos rios no mundo em que o trfego interrompido em determinados perodos

do ano. Por exemplo: certos rios russos e poloneses s so utilizados por cerca de

seis meses, devido ao congelamento de suas guas; no rio Reno, durante dois a trs

meses, em perodo de guas baixas, os calados tm que ser reduzidos em at 50%.

2.2 As Embarcaes e as Vias Navegveis

Do ponto de vista do sistema de transporte hidrovirio, a via navegvel apresenta as

seguintes caractersticas fsicas de interesse:

o profundidades do canal de navegao;

o velocidades de correntes;

o raios de curvaturas presentes no traado do canal navegvel;

o presena de pontos crticos ou com restries (eclusas, pontes, canais

estreitos, etc.);

o grau de exposio a ventos e possibilidade de formao de ondas por ao

de ventos;

o suscetibilidade a alteraes ambientais (possibilidade de desestabilizao

de margens, de interferncia na fauna e flora submersas, etc.) provocadas

pela passagem de embarcaes;

o alteraes das condies de navegabilidade ao longo do ano, em funo do

regime de guas;

o grau de manuteno das condies de navegabilidade ao longo do tempo

(problemas de assoreamento, preservao de margens, etc.).

16

Por outro lado, a passagem de embarcaes em determinado trecho de rio, apresenta

os seguintes fatores de interferncia com a via:

v formas, dimenses e velocidades das embarcaes, gerando ondas, que

podem afetar a estabilidade das margens e provocando efeito de suco no

fundo do rio, inclusive pela ao de propulsores, que provocam suspenso

temporria de material slido na gua;

v potncias instaladas e manobrabilidades das embarcaes, que tm ligao

direta com o nvel de riscos de ocorrncia de acidentes em trechos mais

crticos da via;

v densidade do trfego, podendo intensificar os efeitos das passagens de

embarcaes e aumentando riscos de ocorrncia de acidentes;

v possibilidade de poluio da gua por leo ou por rejeitos slidos, por

erros operacionais ou por acidente.

A Tabela 2.1 apresenta uma lista de caractersticas das embarcaes e sua

interdependncia com as caractersticas da via navegvel e com a operao. A

embarcao dividida, para avaliao, em trs subsistemas ligados sua concepo

bsica: casco, propulso e manobras. Tambm importante que seja levada em conta

a operao, j que sero focados aspectos ambientais, de eficincia e de segurana,

que, sem dvida, so afetados significativamente pela operao da embarcao.

Durante o desenvolvimento do estudo, sero analisados apenas estes quatro itens para

as embarcaes, porque eles refletem e representam as variveis de interesse para a

avaliao da adaptao de uma determinada embarcao a uma via navegvel.

Os demais itens de projeto de embarcaes (estabilidade, estrutura, mquinas, arranjo

geral, etc.) no sero objeto de detalhamento do presente estudo. Certamente, cada

item destes tem sua importncia e deve ser levado em considerao. Mas, no contexto

da presente anlise, podem ser resumidos de uma maneira prtica e simplificada, como

a seguir:

estabilidade: basta fazer verificaes, durante a fase de projeto, de regras

especficas, devendo, contudo, haver um cuidado especial com os

empurradores, para que no tenham bocas menores que as necessrias para a

17

operao segura quando navegam em condio escoteiro (sem acoplamento

a chatas);

estrutura: a preocupao permanente deve ser com sua otimizao, com

relao a dimenses e a materiais, de modo que haja ganhos de produtividade

pelo aumento da carga til (pay load), obtido com a reduo do peso do

casco. O dimensionamento da estrutura deve levar em conta a possibilidade de

encalhes da embarcao e, portanto, de esforos concentrados no fundo do

casco;

mquinas: uma vez determinados os sistemas de propulso e de manobras, as

mquinas devem ser escolhidas de forma a cumprir o seu papel com

confiabilidade, segurana, pesos adequados, baixos nveis de rudo e baixas

taxas de emisses de poluentes.

Tabela 2.1 Interdependncia das caractersticas das embarcaes com ascaractersticas das vias navegveis e com a operao

EMBARCAO VIA NAVEGVEL /OPERAO

DETALHES

RESTRIES DA VIA Profundidades, larguras, curvas

CASCO ASPECTOS AMBIENTAIS Interferncia com fundo, ondas

Carga til x VelocidadeEFICINCIA DOTRANSPORTE

(Fator de Mrito) I.1.1.1.1 Potncia

VELOCIDADE MXIMA

PROPULSO SEGURANA Paradas, condies crticas

ASPECTOS AMBIENTAIS Jato dos hlices, emisses

MANOBRAS RESTRIES DA VIA

SEGURANA Condies crticas de navegao,emergncia

VELOCIDADE

OPERAO ASPECTOS AMBIENTAIS Lastreamento, condiesambientais

SEGURANA

18

2.2.1 Subsistemas da embarcao

2.2.1.1 Cascos

Os cascos de chatas e de empurradores tm sofrido um processo de padronizao, at

mundial, de linhas e de dimenses, por questes de facilidades de projeto executivo e

de construo. A impresso que se tem que o conjunto formado por um empurrador

e por vrias chatas acopladas, ora de uma maneira, ora de outra, resulta to complexo

e cheio de variveis que induz adoo de solues prontas, j utilizadas em outras

hidrovias. Um processo de otimizao de um projeto especfico para uma hidrovia

exigiria, no limite, uma investigao experimental para a escolha das melhores formas

de cascos para determinada aplicao naquela via.

Alguns estudos (Latorre et al., 1981; Werf, 1999) demonstram que alteraes em

formas de proas e de popas de chatas e otimizao de linhas de popas de

empurradores podem levar a ganhos significativos de eficincia. Werf (1999) mostrou

que, aliando formas mais adequadas otimizao de peso estrutural dos cascos e a

um arranjo de popa mais moderno, foram obtidos resultados importantes: cerca de

8% de aumento de carga til do comboio e economia de combustvel de at 15%.

Cada hidrovia, com suas caractersticas de profundidades, larguras, correnteza,

presena ou no de troncos flutuando, exige um cuidado especfico com as linhas das

embarcaes, assim como com os apndices que sero instalados nelas.

Em rios com restries de profundidades, os empurradores devem possuir calado

pequeno, para que possam trafegar tambm durante perodos de guas baixas. H

situaes em que o calado mnimo operacional do empurrador maior que o calado

das chatas com carga parcial, impedindo a navegao do comboio em poca de nveis

baixos de gua. A restrio navegao do comboio passa, neste caso, a ser total

quando poderia ser parcial, exclusivamente por conta dos problemas de

dimensionamento do empurrador.

19

No projeto e definio das formas da popa do empurrador, a utilizao de tneis de

popa permite que embarcaes de baixos calados possam operar com dimetros de

propulsores um pouco maiores. Recomenda-se, contudo, a adoo de tneis aps

uma anlise comparativa com outras alternativas de arranjo de popa. No caso do

empurrador do comboio de pesquisas do rio Araguaia (Padovezi, 1997), por exemplo,

as formas da sada dos tneis de popa chegaram a comprometer o desempenho

propulsivo, resultando em foras verticais que tendiam a emergir a popa e imergir a

proa do empurrador. A concluso que se chegou que uma popa com linhas mais

convencionais e a adoo de menores dimetros dos hlices poderia resultar em

eficincia propulsiva maior que a obtida com tneis de popa e dimetros praticamente

iguais ao calado do empurrador.

A experincia de navegao por vrios anos no rio Araguaia, com grandes bancos de

areia e baixas profundidades, deu ao autor uma certeza sobre a inclinao lateral do

fundo de chatas, que, geralmente, introduzida com o objetivo de facilitar operaes

de desencalhes: as diferenas em eficincia em operaes de desencalhes de chatas

com fundos inclinados e chatas com fundos planos so praticamente inexistentes. Da,

passa a ser vantagem possuir chatas com fundos planos, sem inclinaes, porque

apresentam menores calados do que chatas com fundos inclinados, considerando uma

mesma capacidade.

Quanto s dimenses dos cascos das chatas, importante que sejam condicionadas s

restries principais da hidrovia. Uma eclusa determinante: as dimenses de sua

cmara devero nortear a fixao das dimenses mximas principais dos cascos

(bocas, comprimentos e calados). Os calados mximos das embarcaes devem estar

relacionados com as profundidades mnimas das passagens mais crticas, levando-se

em considerao, inclusive, as variaes de nvel dgua durante o ano. A

possibilidade de desmembramentos do conjunto de chatas pode proporcionar uma

flexibilidade das dimenses do comboio, j que permite que passagens mais crticas

navegao sejam vencidas por um menor nmero de chatas por vez.

20

2.2.1.2 Propulso e manobras

Na presente anlise no haver separao dos sistemas de propulso e de manobras,

com o objetivo de evidenciar a ligao intrnseca entre estes sistemas. H uma

tendncia crescente dos sistemas de propulso e de manobras tornarem-se um nico

como o caso de propulsores azimutais. Mesmo nos sistemas mais comuns, com

hlices convencionais e lemes, a interao entre os seus componentes justifica a

necessidade de estud-los em conjunto, de uma forma integrada.

O arranjo da popa de um empurrador, onde geralmente convivem as linhas do casco,

os eixos, os propulsores e os lemes, um sistema complexo em que todos

componentes exercem influncia no comportamento global, interagindo com a via

navegvel (profundidade, correnteza, restries de largura, ondas, etc.).

As embarcaes fluviais de grande porte para transporte de cargas apresentam, de

maneira geral, duas caractersticas importantes: baixos calados, como conseqncia

de restries de profundidades de maior parte das hidrovias; grandes deslocamentos,

resultantes da otimizao econmica do sistema de transportes.

A conjuno de baixos calados com grandes deslocamentos leva a altos

carregamentos nos propulsores das embarcaes, porque a restrio de calados

implica em limitaes dos dimetros dos hlices e grande deslocamento exige alto

valor de empuxo para a embarcao operar em determinada velocidade.

O alto carregamento de um hlice sempre resulta em eficincia baixa (Padovezi,

1997), alm de poder provocar problemas srios de vibraes e de cavitao.

A eficincia ideal de propulsores obtida pelas expresses (English, 1967), (Lewis,

1988):

hITHC

=+ +

2

1 1 para hlices convencionais e

htI THC

=+ +

2

1 1 para hlices em dutos, sendo:

21

202

1a

TH

VA

TC

=

r

e t =TTH , onde T o empuxo total e TH o empuxo fornecido pelo duto. Va a

velocidade de avano; Ao a rea do disco propulsor (= p.D2/4) e r a densidade

especfica da gua.

A Figura 2.2 apresenta a eficincia ideal comparada com a eficincia em gua aberta

dos hlices das sries sistemticas B-Troost e Kaplan (esta, em dutos). Os valores do

coeficiente de carregamento CTH dos propulsores de comboios fluviais carregados se

situam em uma faixa aproximada entre 4 e 9.

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 2 4 6 8 10CTH

Efici

nci

a

B-Troost

Kaplan

Ideal

Figura 2.2 Eficincia ideal e das sries sistemticas B-Troost e Kaplan em funode coeficiente de carregamento CTH (Padovezi, 1997)

O denominado coeficiente propulsivo hhD correlaciona a potncia efetiva do casco PE

com a potncia entregue pelos motores PB e tem a seguinte composio:

hhD = PE / PB = ho . hR . et . hh

onde ho a eficincia em gua aberta do hlice; hR a eficincia relativa rotativa; et

a eficincia de transmisso; hh a eficincia do casco = (1- t) / (1 w); t o

coeficiente de reduo da fora propulsora e w o coeficiente de esteira efetiva.

22

Os coeficientes hR e hh variam com a velocidade da embarcao, com a geometria e

localizao dos componentes do arranjo de popa, com alteraes na formao de

comboios de chatas e com mudanas de profundidades da via navegvel.

Os coeficientes propulsivos hD tm valores pequenos nas embarcaes fluviais de

grande porte, da ordem de 0,20 a 0,40 (Latorre, 1985). Provavelmente por conviver

com tantas perdas, pouca importncia tem sido dada aos efeitos dos diferentes

arranjos de popa. Esta questo, contudo, deve ser enfrentada se h o desejo de obter

ganhos de eficincia do sistema propulsivo.

Os lemes de flanco so lemes dispostos vante dos propulsores, ao lado dos seus

eixos, cuja finalidade manter a governabilidade do comboio quando os hlices

operam r. Nesta condio apresentam bom desempenho, porm, interferem

negativamente nos coeficientes propulsivos com marcha vante, porque bloqueiam o

fluxo de gua na popa, na regio frontal dos hlices.

A substituio de lemes de flanco por bow thruster ou por propulso azimutal leva

a uma melhora imediata das condies de escoamento na popa, com ganhos em

qualidade de manobra, assim como em incremento nos coeficientes propulsivos.

Vrios (de dois a quatro) eixos com propulsores operando em paralelo sempre

contribuem com a manobrabilidade; os dois propulsores das extremidades podem

auxiliar no governo atuando alternadamente em marcha r. Neste caso, h

necessidade da boca do empurrador ser relativamente grande. A propulso mltipla

alm de aumentar a confiabilidade do sistema de propulso, possibilita a utilizao de

menores dimetros de propulsores e, conseqentemente, de menores calados para os

empurradores. Maiores bocas permitem maiores distncias entre eixos, resultando em

maiores momentos de giro e de manobra pela ao coordenada dos vrios hlices. A

utilizao de propulso mltipla, por outro lado, representa um aumento de peso e de

custos da praa de mquinas.

A propulso azimutal, isto , o propulsor com atuao de um hlice convencional mas

com a possibilidade de giro completo em torno de um eixo vertical, faz com que os

23

problemas de manobra e governo tenham uma soluo adequada. O acoplamento de

um propulsor azimutal na proa do comboio pode aumentar a eficincia do sistema,

permitindo melhores condies de manobra e governo ao comboio.

Com relao aos investimentos iniciais adicionais que seriam necessrios para a

instalao de equipamentos modernos de propulso e de manobras, no se deve

apenas levar em considerao o fator de aumento de custo (investimento inicial e

manuteno). Devem ser analisados os ganhos significativos na operao, no aumento

da segurana e na conservao ambiental.

Mais uma vez o caso da hidrovia do Madeira exemplar. Se fossem construdos

comboios de concepo tradicional com chatas do rio Mississipi e empurrador com

hlices tradicionais e lemes de flanco, no haveria o sucesso atual obtido pelos

comboios modernos com propulso azimutal. Os empurradores convencionais teriam

menores custos de construo, talvez cerca de 30% a menos, alm de custos menores

de manuteno, mas as vantagens operacionais e de segurana dos empurradores

modernos devem cobrir rapidamente as diferenas entre os investimentos.

A utilizao de hlices azimutais apresenta vantagem em outra questo relacionada

manobrabilidade, a parada brusca, por no despender tempo com a reverso de

motores, como ocorre com os sistemas convencionais, j que basta girar em 180 os

eixos verticais dos hlices.

Os impelidores laterais (bow thrusters) so equipamentos auxiliares de manobras,

que proporcionam embarcao uma fora lateral na proa extremamente apropriada

para acostagens laterais ou para compensar foras externas. Contudo, deve haver

cuidado em sua utilizao, pois existe um limite de velocidade da embarcao a partir

da qual o bow thruster passa a no mais proporcionar fora lateral adequada.

O projeto dos sistemas de propulso e de manobras de um empurrador fluvial feito,

de forma ideal, a partir do pressuposto de uma formao do comboio de chatas que

dever trafegar, com uma velocidade mdia escolhida, por uma determinada hidrovia.

Contudo, o empurrador pode vir a ser utilizado em comboios maiores que aquele de

24

projeto ou em trecho de hidrovia com navegao mais crtica do que aquela do

projeto inicial. Passa, assim, ser importante analisar, caso a caso, se h instalado um

valor de potncia mnima necessria para a navegao com segurana; tal potncia

mnima pode ser avaliada pela capacidade de parar a embarcao em uma situao de

emergncia (Padovezi, 2002).

Os seguintes fatores tendem a requerer sobre-potncia dos motores:

v profundidades muito reduzidas, menores que duas vezes o calado da

embarcao;

v grande quantidade de curvas com raios de curvatura inferiores cerca de

quatro vezes o comprimento do comboio;

v velocidades de correntes altas;

v correntes de travs ocasionadas por tributrios ou outros tipos de descargas,

como vertedouros de barragens;

v grande volume de trfego na via;

v possibilidade de cruzamentos de embarcaes em canais restritos em

profundidade ou largura;

v obras de arte ao longo da via navegvel, como pontes;

v condies meteorolgicas adversas, com ventos e ondas de magnitude

relativamente grandes.

A manobrabilidade de grandes embarcaes fluviais resultado de vrios fatores:

a relao da potncia instalada pelo deslocamento;

tipo, nmero e arranjo dos propulsores;

arranjo e eficincia dos lemes;

percia e treinamento dos pilotos;

posio do centro de giro e exposio a esforos externos (ventos).

25

2.2.1.3 Operao

Uma vez resolvida de forma consistente e eficiente a relao da embarcao com a

via, o sistema fsico de transporte de cargas estar bem encaminhado tecnicamente.

Porm, ficaria faltando a operao do sistema que, dependendo de como realizada,

pode explorar todas as vantagens obtidas com a otimizao do projeto da embarcao

adaptada via, ou tornar inteis os esforos de incremento tecnolgico.

A forma de operao essencial e determinante para o sistema, como pode ser

notado pelos seguintes aspectos:

entre 60% e 85% dos acidentes que ocorrem em hidrovias tm como causas

fatores humanos (erros, despreparo, m interpretao de situaes crticas);

o controle de velocidades operacionais em trechos crticos, tanto em relao

segurana quanto interferncia ambiental, indispensvel durante uma

viagem de embarcao;

um bom planejamento de embarque e desembarque de cargas de uma frota

pode evitar congestionamentos e filas em pontos crticos como eclusas,

trechos de passagens difceis, etc;

a manuteno peridica das embarcaes garante uma continuidade sem

sobressaltos da produo do sistema de transporte;

procedimentos padronizados de carga e descarga das embarcaes evitam

problemas estruturais ou de estabilidade;

a operao de comboios com chatas vazias traz preocupaes extras quanto

segurana porque elas apresentam caractersticas de baixa manobrabilidade,

grande rea exposta ao vento, principalmente na direo lateral, e baixa

visibilidade;

devem sempre ser seguidos procedimentos adequados de navegao e de

comunicao para o enfrentamento de situaes com baixa visibilidade, ou

com grande intensidade de ventos ou com trfego intenso de embarcaes;

26

a capacidade de lucro, ou ganhos, da embarcao depende da carga til (pay

load), dos custos operacionais e da flexibilidade do sistema. Estes trs itens

dependem da operao da embarcao: a carga til pode ser maximizada pela

adoo de um p-de-piloto (a menor distncia entre o casco e o fundo do rio)

apropriado; custos operacionais esto diretamente ligados a tempos de

viagens, a custos de manuteno e a consumos de combustveis; a flexibilidade

pode estar ligada disponibilidade de chatas (algumas podem estar sendo

carregadas ou descarregadas enquanto o empurrador transporta outras

chatas);

h trechos em que so necessrios desmembramentos de comboios como, por,

exemplo, em passagens estreitas em vos de pontes ou em eclusas. Os

acrscimos de tempos de tais operaes podem implicar em perdas

significativas da eficincia do sistema. Dependendo do caso, possvel haver

um sistema auxiliar como, por exemplo, um empurrador de menor porte para

auxiliar manobras de desmembramentos e passagens em trechos crticos.

2.2.2 Caractersticas da via

2.2.2.1 guas rasas

A resistncia de uma embarcao fortemente modificada em guas rasas (restrio

de profundidade). H alteraes no escoamento potencial junto ao casco, devido ao

aumento da velocidade da gua, quando comparada com o escoamento em guas

profundas. Maior velocidade leva a menor presso e a acrscimos de afundamento, de

trim e de resistncia ao avano do casco (Lewis, 1988). Ocorre, tambm, uma

variao sensvel do trem de ondas gerado pela embarcao.

No caso de comboios, o escoamento resultante mais complexo. Os propulsores do

empurrador adicionam turbulncia ao j perturbado escoamento devido s chatas.

Dependendo da proximidade do comboio ao fundo do rio e das caractersticas do

material do fundo do rio, uma quantidade de sedimentos deslocada do fundo ou

suspenso no escoamento. O material permanece em suspenso, at que a turbulncia

decaia o suficiente para permitir que ele decante.

27

Ondas de proa so geradas em frente ao empurrador. Ondas menores so geradas nas

laterais das chatas e nos bordos de r das chatas so geradas as ondas de r. As

amplitudes das ondas so primariamente dependentes da velocidade da embarcao.

No caso de comboios, em que so desenvolvidas velocidades baixas, a tendncia

que o efeito de suco, que perturba o fundo do rio, seja preponderante quando

comparado com a formao de ondas. Embarcaes de alta velocidade, como lanchas,

tero o efeito de formao de ondas mais acentuado que o de suco.

Do ponto de vista de segurana, devem ser estudadas as variaes nas respostas dos

sistemas propulsivos e de manobras. Com relao preservao ambiental, devem ser

quantificados os graus de suspenso de sedimentos que possam causar danos a plantas

aquticas e a peixes. Como a suspenso de sedimentos se mantm custa da

turbulncia, muito importante a quantidade de embarcaes que passam por um

mesmo trecho de guas rasas. Se a freqncia for tal que mantm a suspenso por

longos perodos, o problema ambiental local mais severo do que uma situao onde

existe tempo de decantao do material suspenso entre as passagens de duas

embarcaes.

2.2.2.2 Larguras restritas

A restrio de largura tambm implica em alteraes do escoamento potencial ao

longo do casco, de modo a alterar as respostas dos sistemas propulsivos e de

manobras assim como a aumentar a resistncia ao avano.

A formao de ondas de comboios passando pelo local com restrio tem importncia

e pode, dependendo do caso, contribuir para a desestabilizao de margens prximas.

Torna-se importante o controle da velocidade de passagem por tais reas para que a

energia das ondas geradas no coloque em risco as margens do rio. Em caso deste

tipo, como acontece principalmente na Europa, podem ser construdas protees para

estabilizao das margens (por exemplo, gabies) ou estruturas de dissipao de

energia de ondas.

28

Ateno especial sempre deve ser dada ao trnsito intenso de embarcaes em trechos

com restries de larguras. Tanto o cruzamento como a ultrapassagem de

embarcaes, nesta situao, levaro ampliao do risco de ocorrncia de acidentes.

2.2.2.3 Curvas fechadas

Na maior parte dos rios em corrente livre do Brasil, h traados do eixo de navegao

com raios de curvatura relativamente pequenos (raios menores que trs comprimentos

da embarcao). Nestes locais, h dificuldades para as grandes embarcaes fazerem

as curvas, com velocidad