TRANSPORTES DO SUBMARINO “TIMBIRA” DE BALSA PARA A OFICINA
DE CONSTRUÇÃO DE SUBMARINOS DO AMRJ E DA OFICINA PARA BALSA
(“LOAD-IN / LOAD-OUT”)
César Pinto Correa
Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro
E-mail: [email protected]
Guilherme Dionizio Alves
Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro
E-mail: [email protected]
Pedro Mauro Rodrigues Barbosa
Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro
E-mail: [email protected]
Marcos A. Westphalen Palma
Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro
E-mail: [email protected]
Nilson de Souza Ribeiro Filho
Arsenal de marinha do Rio de Janeiro / ENGEPROM
E-mail: [email protected]
RESUMO
O artigo apresenta aspectos de planejamento e projeto de execução das manobras de
transporte do Submarino “Timbira”, ocorridas em maio de 2005 e janeiro de 2007, da
Balsa Superpesa IX para o interior da Oficina de Construção de Submarinos do Arsenal de
Marinha do Rio de Janeiro e da oficina para a balsa, aqui denominadas load-in e load-out,
respectivamente. As manobras são descritas, com ênfase na concepção da manobra de
load-out e suas semelhanças e diferenças em relação ao load-in. Conclui destacando as
vantagens do Período de Manutenção do submarino no interior da oficina, bem como o
sucesso das manobras inéditas no Hemisfério Sul e conseqüente contribuição às futuras
atividades de construção e reparo de submarinos no Brasil.
ABSTRACT
The paper shows the planning and executing aspects of the Submarine “Timbira” transport
maneuvering, happened in May 2005 and January 2007, from the Barge Superpesa IX to
the Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro Submarine Construction Workshop and from the
workshop to the barge, called load-in and load-out, respectively. Manoeuvres are
described, with emphasis to the conception of the load-out, its similarities and differences
related to the load-in. The paper concludes emphasizing the advantages of the submarine
overhaul inside the workshop, as well as the succeded manoeuvres first time occured in the
South Hemisphere, and their contribution to further Brazilian activities of submarine
construction and repairing.
1. INTRODUÇÃO
Conforme relatam CORREA et al. (2005), a conclusão da construção do Submarino
“Tikuna”, em dezembro de 2005, marcou uma descontinuidade no Programa de
Construção de Submarinos que poderia colocar em risco o fluxo de transmissão de
conhecimento obtido no árduo processo de domínio da tecnologia de construção de
submarinos pela MB.
Para mitigar esse risco, adotou-se estratégia de utilizar os profissionais especializados na
construção de submarinos na condução do Período de Manutenção (PM) do Submarino
“Timbira”, evitando sua ociosidade, ou emprego em obras de menor grau de exigência, de
forma a contribuir para a manutenção de uma massa crítica de profissionais, núcleo de
multiplicação futura de conhecimentos.
A opção pela realização do Período de Manutenção (PM) do Submarino “Timbira” no
interior da Oficina de Construção de Submarinos do AMRJ, envolvendo as inéditas
manobras de load-in e load-out, foi fundamentada em matriz de decisão cujos critérios e
conclusões são descritos a seguir.
Enfatiza-se a importância da realização das inéditas manobras de load-in e load-out do
Submarino “Timbira”, combinando absorção de novas tecnologias com a manutenção dos
padrões já alcançados pelo AMRJ.
O ineditismo deve-se ao fato de ser a primeira vez no Hemisfério Sul que um submarino
(com deslocamento aproximado de 1200 t), foi retirado da água a partir da condição de
flutuação e transportado para o interior da oficina para a realização do seu primeiro PM e,
posteriormente, re-colocado na água, através da utilização de balsa e carretas disponíveis
no mercado nacional de empresas de transportes.
Este artigo tem por objetivo apresentar uma análise sobre os projetos que culminaram com
a realização dessas manobras, aqui denominadas load-in e load-out, destacando os
principais estudos de engenharia realizados.
Os projetos de execução das manobras foram concebidos pelo Arsenal de Marinha e
validados por ferramentas de simulação virtual e programas de engenharia de análise por
elementos finitos e de comportamento no mar utilizados pelo Tanque de Provas Numérico
da Universidade de São Paulo. As manobraa do submarino foram executadas por meio da
contratação de uma empresa de transporte, que por sua vez contratou uma empresa de
engenharia, uma de instrumentação e uma sociedade classificadora, de forma a cumprir as
exigências dos editais.
2. PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO: A OPÇÃO PELO LOAD-IN/LOAD-OUT
O AMRJ tem três possibilidades de realizar o PM de um submarino:
a) Em dique seco;
b) Em dique flutuante; e,
c) Na Oficina de Construção de Submarinos, após transportar o submarino da água para a
oficina (load-in) e, posterior transporte inverso (load-out).
O estudo que deu suporte à adoção da alternativa “c” utilizou conceitos da Teoria da
Decisão para comprovar a adequabilidade, exeqüibilidade e aceitabilidade desta manobra.
O modelo utilizado nesse estudo foi a matriz de decisão. Este modelo consiste em estipular
critérios para escolha de determinado assunto e classificar as atividades segundo esses
critérios. Os critérios estabelecidos foram:
a) prazo (tempo necessário para concluir o PM);
b) custo;
c) risco (possibilidade de ocorrência de danos que comprometessem o submarino durante o
período de manutenção, incluindo movimentação da água para oficina e vice-versa) e,
d) importância estratégica (combinação dos fatores absorção de novas tecnologias com a
manutenção dos padrões já alcançados pelo AMRJ).
A matriz de decisão resultante indicou ser a opção da oficina a melhor alternativa dentre as
consideradas para realizar o PM do Submarino “Timbira”, segundo os critérios
estabelecidos.
Além de apontar a linha de ação a ser adotada, o estudo permitiu chegar às conclusões
abaixo relacionadas:
a) Estimou-se um PRAZO de 24 meses para concluir o PM do Submarino “Timbira”
consideravelmente inferior aos dos PM dos Submarinos “Tupi” e “Tamoio”. Essa redução
deve-se à aplicação direta de Homem-Hora (HH) na Oficina de Construção de Submarinos.
b) Estimou-se uma redução de CUSTO da ordem de R$ 6.500.000,00 (seis milhões e
quinhentos mil reais), para o PM realizado no interior da oficina, decorrentes da dispensa
de contratação de guindastes para manobras de peso e da redução do HH necessário para a
realização do PM. Também não se pode deixar de considerar que a realização do PM do
Submarino “Timbira” na oficina permitiria a utilização do dique seco ou flutuante do
AMRJ para a docagem e manutenção de outros meios navais, inclusive extra-Marinha.
Sob o aspecto RISCO de comprometimento do submarino no período em que estiver com o
casco cortado, esta opção é a mais segura, considerando que, no dique seco ou flutuante,
existe uma pequena possibilidade de ocorrer um alagamento inesperado.
Além dos pontos abordados acima, que por si só fundamentam a opção pelas manobras de
load-in/load-out, ressalta-se que esta opção vai ao encontro das modernas práticas da
Engenharia Naval, onde meios navais são construídos e reparados dentro de oficinas
cobertas, o que garante PRAZO, CUSTO e RISCO menores, associados a uma elevada
produtividade.
3. A MANOBRA DE LOAD-IN
A manobra de load-in do Submarino “Timbira”, descrita a seguir, foi realizada de acordo
com projeto descrito por CORREA et al. (2005).
Foi realizado um ensaio da manobra, sem o submarino, nos dias 17 e 18 de maio de 2005.
O que permitiu identificar problemas na velocidade de compensação de lastro, fazendo
com que o número de bombas fosse aumentado de quatorze para vinte e seis, sendo ainda
disponibilizadas dez bombas reservas.
Em 19 de maio, os berços foram posicionados na balsa e esta rebocada para o Dique
Almirante Régis, onde docou sobre o fundo do dique seco. Em seguida, os tanques de
lastro da balsa foram totalmente alagados, forçando-a a permanecer no fundo do dique
simultaneamente ao seu alagamento.
No dia 20 de maio, o Submarino “Timbira” entrou no dique compassado, ou seja, sem
banda e trim, com calado de 5,0 m. Cuidados adicionais com o posicionamento
longitudinal do submarino antes de docá-lo foram tomados, pois caso houvesse um
deslocamento superior a 100 mm para ré, o berço número 2 posicionado sobre o convés da
balsa, interferiria com o casco do submarino. Por outro lado, um deslocamento para vante
maior que 2.000 mm, causaria um abalroamento com as rampas já instaladas na balsa,
submersas na ocasião (Figura 1)
Figura 1 – Conjunto balsa-submarino no dique
Entre os dias 21 e 26 de maio foram realizados diversos serviços, tais como:
hidrojateamento do casco do submarino; instalação de escoras; união dos berços 1 e 10
respectivamente aos berços 2 e 9; instalação de contentores do sistema de lastro, dos
sensores de nível de tanques e dos guinchos de amarração, os quais haviam sido retirados
antes da balsa submergir no dique. Além disso, a balsa foi lastrada para a condição de
transporte e o dique mantido com lâmina d’água inferior a 2,5 m, de forma a impedir a
flutuação antecipada do conjunto submarino-balsa.
No dia 27 de maio, o dique foi alagado até o conjunto submarino-balsa flutuar, o que
aconteceu quando o calado na balsa atingiu 3,0 m. Verificou-se cuidadosamente se
conjunto adquiriria trim ou banda, pois houve uma adição de cerca de 1.400 t à balsa,
devido ao submarino e a demais pesos, após a sua docagem no fundo do dique. Após a
constatação da inexistência de quaisquer trim ou banda, o dique foi completamente alagado
e o conjunto submarino-balsa foi transportado com sucesso, em 30 minutos, até o Cais Sul
(Figura 2).
Figura 2 – Transporte do conjunto balsa-submarino
O dia 28 foi dedicado a ajustes no sistema de lastro e de sensores. No dia 29, os tanques da
balsa foram lastrados para a condição de início da manobra.
No dia 30 de maio de 2005, escolhido para a realização da manobra, as rampas foram
posicionadas, os cavalos mecânicos embarcaram na balsa e o submarino foi suspenso pelas
carretas, que passaram a sustentá-lo esperando o melhor momento para iniciá-la. O início
da manobra ocorreu por volta das 07:15 h, no estofo da maré, com o deslocamento das
carretas, eixo a eixo (Figura 3)
.
Figura 3 – Início da manobra de load-in
Desta forma, avançando em média 1,6 m entre cada parada para equilibrar a balsa, foi
possível compensar com lastro as pequenas variações de trim causadas pelo
descarregamento de cada eixo e o peso que o mesmo suportava. A operação teve a duração
de cerca de duas horas, até o desembarque do último eixo da balsa (Figura 4).
Figura 4 – Load-in do Submarino “Timbira”
4. A MANOBRA DE LOAD-OUT
4.1. A Concepção do Projeto de Load-Out
Destinada a devolver ao mar o Submarino “Timbira” após o término de seu PM, a
concepção da operação de load-out fundamentou-se em três etapas principais, análogas e
realizadas em ordem inversa às fases da operação de load-in.
A primeira etapa consistiu no posicionamento das carretas sob o conjunto submarinoberços que se encontrava apoiado nos picadeiros, seguido do içamento do conjunto, seu
transporte e posicionamento sobre a balsa.
O reboque da balsa onde foi posicionado o conjunto submarino-berços, da área defronte a
Oficina de Construção de Submarinos até o interior do Dique Almirante Régis e sua
docagem propriamente dita, correspondem à segunda etapa.
A terceira etapa compreendeu o lastreamento da balsa e subseqüente alagamento do dique
para a desdocagem do submarino.
Cumpre notar que foi realizado processo licitatório para escolha da empresa que executou
a operação, tendo sido vitoriosa a mesma empresa que realizara a operação de load-in. Tal
fato permitiu que se aproveitasse plenamente a experiência obtida com a operação anterior,
inclusive para implantação dos aprimoramentos que se fizeram necesários.
4.2. Diferenças entre as Manobras de Load-In e Load-Out
Destacam-se dois aspectos da operação de load-out que a tornou peculiarmente mais
dificultosa que a operação de load-in.
O primeiro aspecto relaciona-se ao controle de trim e de nivelamento da balsa em relação
ao cais.
No caso do load-in (saída do submarino da balsa e entrada na oficina), apesar da
capacidade dos tanques da balsa ser suficiente para mantê-la nivelada em qualquer maré,
decidiu-se por iniciar a manobra com uma maré vazante menor ou igual a 0,9 metros, pois
caso a maré fosse superior a esse valor, o carregamento inicial na balsa (constituído pelo
submarino, carretas, pesos diversos e lastro nos tanques centrais), seria grande e os
esforços solicitantes implicariam em pequenos coeficientes de segurança, relativos à
resistência estrutural da balsa. Assim, foi determinada a escolha de data para a manobra
com pequena variação de maré e no horário da preamar menor ou igual a 0,9 metros, entre
07:00 e 08:30 horas, a fim de evitar a incidência de ventos.
Em ambas as operações, a condição inicial buscou conciliar a altura do cais, a capacidade
de lastro e borda livre da balsa, sua resistência estrutural, a variação de maré, a velocidade
de entrada e saída do conjunto carretas-submarino, além das condições de vento e mar.
Para a situação de load-out (saída do submarino da oficina e entrada na balsa), não houve
restrição de carregamento para a condição inicial, pois o submarino estava ainda no cais,
nem para a condição final, uma vez que se utilizou a retirada de lastro da balsa para
compensar o acréscimo de deslocamento pelo embarque do submarino, berços e carretas.
Apesar disso, a variação de maré (vazante) atua no mesmo sentido do embarque de peso,
dessa forma demandando maior vazão do sistema de lastro para a devida compensação.
Outro aspecto que demandou solução diferenciada refere-se à manobra dos trucks para
tracionar ou empurrar as carretas com o submarino.
Como os trucks não poderiam embarcar na balsa, seria necessário que empurrassem o
conjunto carretas-submarino em marcha-a-ré, o que dificultaria sobremodo o sincronismo
dos dois trucks e a manutenção da direção do deslocamento, essencial para que nenhum
picadeiro montado sobre a balsa fosse derrubado.
Instalaram-se, então, duas linhas de tracionamento a partir de dois guinchos posicionados
na balsa, como mostra a figura 5, mantendo-se os trucks para o caso de ser necessário
retroceder o movimento.
Figura 5 – Detalhe dos guinchos instalados na balsa
4.3. A Contribuição da Universidade
Face às semelhanças técnicas entre as manobras de load-in e load-out, foram aproveitados,
com alguns ajustes, os estudos de alto grau de dificuldade, citados por CORREA et al.
(2005) e realizados para a primeira manobra no Tanque de Provas Numérico (TPN), da
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP), a saber:
a)
b)
c)
d)
e)
Avaliação da estabilidade do conjunto submarino-balsa;
Análise dinâmica dos movimentos da balsa;
Análises estruturais da balsa e das rampas de transição;
Software de controle de lastro da balsa; e,
Simulação virtual da manobra
4.4. A Manobra de Load-Out
No dia 19 de janeiro de 2007, a Balsa Superpesa IX, já com os guinchos instalados (Figura
5), atracou no Cais Sul Interno do AMRJ, defronte a Oficina de Construção de
Submarinos.
As carretas foram, então, posicionadas sob o submarino e ajustadas aos berços, ficando
prontas para o içamento. Sobre a balsa foram montados os picadeiros, quatro apoios
articulados e o sistema de compensação de lastro. Esse sistema, dessa vez com uma
capacidade instalada maior que no load-in, foi testado com sucesso, após o que a balsa foi
lastrada na condição ideal para o início da manobra.
Com o posicionamento, próximo às carretas, das manilhas de carga dos guinchos, foi
concluída a preparação para o início da manobra.
Na madrugada do dia 27 de janeiro, as carretas hidráulicas içaram o submarino, a cerca de
trinta milímetros do piso, e dois trucks iniciaram a movimentação do submarino para fora
da oficina de construção de submarinos a distancia suficiente para a instalação dos cabos
de tração dos guinchos.
A esta altura, os movimentos de trim e banda da balsa já estavam sendo monitorados.
Utilizando os guinchos, o submarino sobre as carretas foi deslocado até as rampas de
transição, onde ficou até o momento exato da maré favorável para o início do load-out.
A operação de load-out iniciou-se às 06:30 horas, na preamar, com maré de 90 centímetros
(Figura 6).
Figura 6 – Operação de load-out do Submarino “Timbira”
O tracionamento do submarino sobre as carretas durou cerca de três horas, sendo
conduzido de forma gradual, com os cuidados devidos na forma do exposto no item 3.2.
Na posição estabelecida, o submarino foi arriado sobre o convés da balsa, apoiado em
picadeiros e estabilizado (peado) pelos quatro apoios articulados laterais.
O conjunto balsa-submarino foi, então, rebocado do cais em frente à oficina para o interior
do dique seco Almirante Regis (Figura 7).
Figura 7 – Conjunto balsa-submarino no interior de dique
O dique foi esgotado e o conjunto docou diretamente no fundo, sem picadeiros,
subseqüentemente os sistemas de tração e compensação de lastro foram retirados da balsa
para permitir a imersão total desta para desdocagem do submarino. A balsa foi totalmente
lastrada de forma a permanecer no fundo e iniciando-se o alagamento do dique Almirante
Régis para desdocagem e re-flutuação do submarino, o que conclui a operação (Figura 8).
Figura 8 – Início da desdocagem do submarino
6. CONCLUSÃO
Acredita-se que dentre as contribuições apresentadas, a mais relevante decorrente das
manobras descritas neste artigo tenha sido colocar em prática no ambiente do estaleiro as
concepções teóricas desenvolvidas pelos profissionais da Marinha do Brasil, da
Universidade de São Paulo e de diversas empresas privadas dos setores de transporte e de
engenharia.
O sucesso destas inéditas manobras deveu-se à competência profissional, à criatividade e
ao empenho dos militares e civis, engenheiros, técnicos e operários do Arsenal de Marinha
do Rio de Janeiro e das empresas contratadas e sub-contratadas, demonstrando, mais uma
vez, que o estabelecimento de parcerias constitui fator imprescindível para o
desenvolvimento e manutenção de uma Tecnologia Militar Naval.
Deve-se ressaltar que desde a escolha da linha de ação a tomar, todas as decisões foram
fundamentadas em estudos desenvolvidos por grupos de trabalhos multifuncionais,
estruturados em forma de força-tarefa, ratificando a tese de que toda atividade de
engenharia, quando bem planejada, tem grandes probabilidades de ser bem sucedida.
O PM do Submarino “Timbira” no interior da oficina demandou 20 meses de trabalho,
prazo esse 20% inferior ao previsto (24 meses). Os resultados desse PM demonstram que
houve grande redução de prazo e aumento de produtividade significativo, quando
comparados aos índices registrados por ocasião do período de manutenção dos Submarinos
“Tupi” (realizado no Dique Santa Cruz) e “Tamoio” (realizado no Dique Flutuante
“Almirante Schieck”).
As manobras de load-in e load-out, além da inerente contribuição às atividades de reparo e
manutenção, representam um ponto de inflexão na construção de submarinos e um marco
na Engenharia Naval no Brasil, tendo em vista que, até o presente momento, tal processo
consistia em montar seções do casco na oficina e, em seguida, transportá-las para o dique
flutuante, para a sua posterior união. De agora em diante, a Marinha passa a contar com o
domínio de tais manobras, possibilitando a manutenção e construção de submarinos
integralmente dentro da oficina, reduzindo custos e prazos e melhorando ainda mais a
qualidade dos processos envolvidos.
7. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
CORREA, C. P.; BOTELHO, M. F.; ALVES, G. D.; PALMA, M. A. W.; NISHIMOTO,
K.; ALVES, J. A. Operação de load-in do Submarino Timbira. In: 19º CONGRESSO
PANAMERICANO DE ENGENHARIA NAVAL, TRANSPORTE MARÍTIMO E
ENGENHARIA PORTUÁRIA. 2005, Guayaquil/Equador.