5 - Dimensionamentos: canal de acesso, bacia de evolução
e anteporto
Canal de acesso:
Dimensionado em função da embarcação de projeto
(capacidade de tráfego) que irá atracar no porto.
Largura do fundo:
– Trecho reto: em função da boca da embarcação (B);
– Trecho curvo: idem + comprimento (L) da embarcação.
Layout:
– Traçado preferencialmente reto;
– No máximo com uma única curva;
– Mão e contra-mão (para minimizar tempo de espera).
FIGURA 82: Seção Transversal Trecho Reto
V: via de passagem dos navios: V=(1,5 a 2,0 B);
l: entrevias: 30m < l < (0,8 a 1,0)B;
t: distância ao pé dos taludes laterais do canal: t=(1,0 a 1,25 B).
Dimensionamento do trecho curvo: acréscimo de uma sobre
largura (LE) para acomodação da embarcação.
LE=L²/8R, onde:
– LE (larg. Extra);
– L (compr. embarcação);
– R (raio de curvatura do canal).
FIGURA 83: Seção Transversal Trecho Curvo
Profundidade do canal:
FIGURA 84: Movimentos da Embarcação
Onde:
• h1 devido: ao movimento vertical devido às ondas e arfagem
devido à velocidade;
• h2: pé de piloto ou folga líquida;
• h3 devido: a precisão sondagem (+/- 25 cm),
assoreamento/dragagem (+/- 50 cm), tolerância dragagem (+/- 25
cm).
Obs.:
• h2: para seções menos expostas às ondulações (folga líquida):
0,1 dmáx < h2 < 0,15 dmáx;
• h2: para seções mais expostas às ondulações (folga líquida):
h2 > 0,3 dmáx.
Bacia de evolução e Anteporto: dimensionamento em função
do comprimento da embarcação de projeto.
FIGURA 85: Ante-Porto e Bacia de Evolução
R=raio da bacia de evolução
L=comprimento da embarcação de projeto
R=(2,75 a 5,00)L
E – Obras externas ou de abrigo portuário:
1 - Objetivos e finalidades
2 - Tipos de obras externas ou de abrigo
3 - Layout das obras externas
1 - Objetivos e finalidades
Objetivos:
• Proteção das zonas portuárias (instalações: canal de acesso, anteporto e
bacia de evolução e estruturas dentro do porto: cais, dolfins, terminais) e
contração das ondas.
Finalidades:
• Restringir a penetração das ondas e sedimentos, guiar correntes,
interromper, reduzir ou direcionar fluxo de sedimentos, limitar
fisicamente o canal de acesso ao porto e às áreas de manobra.
2 – Tipos de obras externas ou de abrigo
Construídas em pleno mar aberto diante das instalações
portuárias.
Fatores para analisar para localização das obras:
–
–
–
–
–
–
Analise dos ventos;
Correntes (direção e intensidade);
Direção e propagação das ondas;
Configuração do litoral (topobatimetria);
Dimensão da área a abrigar;
Transporte de sedimentos (processo litorâneo).
Classificação das obras:
Quanto ao perfil:
– De paramento vertical;
– De paramento inclinado;
– Mistas.
Quanto ao material:
– De concreto (vertical);
– De enrocamento;
– Mistas.
Quanto a forma de atuar sobre as ondas:
– Refletivas;
– Quebra-ondas (refrativas);
– Mistas.
Obras de paramento vertical:
FIGURA 86: Obras de Pavimento Vertical: Concreto
Obras de paramento inclinado: enrocamento do tipo quebramares.
FIGURA 87: Obras de Pavimento Inclinado: Enrocamento
Obras mistas: na parte inferior enrocamento (paramento inclinado)
e na superior em concreto (paramento vertical).
FIGURA 88: Obras com Pavimento Misto: Concreto (Superior) e Enrocamento
(Inferior)
Enrocamento artificial:
• Material de concreto com formato geométrico definido (cubos, em
geral), ou indefinido (formatos especiais) desenvolvido em
laboratório;
• 90 tipos: tetrápodes.
Critérios de escolha do tipo de obra:
Critérios Técnicos:
Em regiões cujo solo está propenso a recalque das estruturas:
analise geotécnica, usar preferencialmente obras de
enrocamento (mais leves).
Condição para a obra ter efeito refletivo sobre as ondas:
P = profundidade local → p > 2 Ho (onda de projeto)
Onde:
• P=profundidade local (m);
• H=altura da onda de projeto.
FIGURA 89: Obras Externas
Critério econômico:
Obras de atuação refrativa sobre as ondas tem perfil
transversal menor (são mais econômicas).
FIGURA 90: Obras com Ação Refrativa Sobre as Ondas
Construtivos:
• Distância de pedreiras (enrocamento);
• Agitação do mar durante a obra.
2 – Tipos de Obras
– Quebra-mares
•
•
•
•
•
Garantir águas calmas na área portuária;
Proteção das instalações internas;
Operação da movimentação da carga segura;
Não possui extremidade em terra;
O comprimento do quebra-mar será função do cabeço
do molhe e do projeto do canal de acesso;
• Tipos principais:
– De enrocamento
FIGURA 91: Obra de Enrocamento
– De paramento vertical (de concreto)
FIGURA 92: Obra de Paramento Vertical
– Misto: não tem volume de enrocamento suficiente
FIGURA 93: Obras Mistas (Concreto + Enrocamento)
– Molhes:
• Geralmente de enrocamento;
• Têm uma extremidade em terra;
• O cabeço (litorâneo) do molhe irá determinar o
comprimento que será função de:
Ho:
Ptotal ≥ 2 Ho
FIGURA 94: Molhe
3 – Layout das Obras Externas
FIGURA 95: Layout Obras Externas
F – Obras Internas ou de Atracação
.1 – Objetivos
.2 – Tipos de Obras Internas de Acostagem
.3 – Layout
.1 – Objetivos
• Utilizadas para acostagem do navio
• Complementarmente: são usadas para amarração dos
navios
.2 – Tipos de Obras Internas ou de Acostagem
• Cais:
– Estruturas contínuas contíguas a orla.
– Formam uma seqüência de berços de atracação.
• Molhes de Atracação:
– Estruturas perpendiculares à orla.
– Atuam na amarração das embarcações nas suas duas faces
paralelas.
• Trapiches:
– Estrutura paralela à orla sem serem contíguas.
– São ligadas à orla por passarelas.
– Servem para amarração nas suas duas faces paralelas.
• Pontes de Amarração:
– Estrutura de menor porte destinadas à acostagem de
embarcações auxiliares à navegação (lanchas, rebocadores,
etc.).
• Bóias de Amarração:
– Utilizadas para amarração dos navios nos Portos sempre que o
transbordo da carga não seja com atracação contínua, ou
então feita em locais abrigados.
– Utilizadas no transbordo dos graneis líquidos, atendendo
especificamente ao bombeamento.
.3 – Layout das Obras Internas
FIGURA 96: Layout Obras Internas
FIGURA 97: Porto Externo e Interno
F – Etapas Necessárias para Implantação dos
Portos
.a – Estudos Preliminares
.b – Plano Diretor
.c – Estudos de Viabilidade TécnicaEconômica
.d – Projeto Básico
.e – Projeto Executivo
.f - Construção
.a – Estudos Preliminares
– Levantamento de dados locais na área de
influência do Porto (t≥1 ano) para subsidiar o
projeto e a localização do Porto
– Tipo de dados:
•
•
•
•
•
Hidráulicos: ondas, marés, correntes, ventos
Geotécnicos: sondagens
Transporte litorâneo: fluxo de sedimentos
Hidrografia: topo-batimetria
Sócio-econômico: fluxo rodo-ferroviário
– Estudos de alternativas de localização portuária,
onde os dados irão restringir as alternativas
.b – Plano Diretor
– Arranjo geral (layout) das áreas portuárias em
estudo (alternativas), suas instalações portuárias e
características de interligações
– É em conjunto com os estudos preliminares
– Estabelecimentos das características dos tipos de
cargas de movimentação do porto para sua vida
útil, em função da interligação com os sistemas de
transporte (rodoviário, ferroviário, hidroviário)
.c – Estudos de Viabilidade Técnica-Econômica
– Análise dos custo/benefícios das alternativas de
arranjo/localização do porto
– Seleção da melhor alternativa do ponto de vista
técnico-econômico
.d – Projeto Básico
– Aprofundamento dos levantamentos para
subsidiar o arranjo geral selecionado:
•
•
•
•
Tipos de estruturas
Dimensionamento das instalações de acostagem
Dimensionamento do canal de acesso
Obras de abrigo
– Otimização em modelos portuários
(físico/matemático) do arranjo geral selecionado,
para definição precisa das obras de abrigo:
• Modelos de agitação: analisam a influência das
ondas nos recintos portuários (modelo de fundo
fixo).
• Modelos costeiros: reprodução do trecho do
litoral próximo a área portuária, e estudo do
transporte de sedimentos (modelo de fundo
móvel).
• Modelos de estabilidade das obras de abrigo:
modelo bidimensional das obras de abrigo
construídas em canal de ondas, onde se reproduz
a S.T. das obras e se analisa o comportamento
quando da ação das ondas.
• Modelo de dispersão: análise das linhas de
correntes.
F) Noções sobre Emissário Submarino:
Objetivo: Realizar o lançamento de esgotos (águas servidas)
em massa d’água matriz (receptora) com o destino final
adequado. Poderá ser no oceano, lago ou rio. Em qualquer
modalidade de lançamento, as condições de auto-purificação
da massa d’água receptora deverá atender com segurança a
absorção da carga poluidora afluente.
Partes Integrantes: Rede coletora de esgotos → Interceptor
sanitário → Tratamento Primário (gradeamento; decantador;
reservação de compensação para uniformizar a vazão
recalcada pelo bombeamento; flotação para extração de
óleos, gorduras, graxas) → Bombas funcionando afogadas
(pressão positiva na sucção) → Tubulação do emissário
(podendo ter ou não chaminé de equilíbrio à montante) →
Bocal difusor.
FIGURA 98: Partes Integrantes do Emissário de Esgotos
O emissário submarino sofre a influência de ações
marítimas (ondas, correntes litorâneas, maré,
sedimentos); poderá ser enterrado no trecho inicial e
aparente no trecho final. Deverá ter o mínimo possível de
singularidades hidráulicas, tais como: curvaturas,
mudança de seção, pontos altos ou baixos. O bocal
difusor deverá ficar acima da topografia do fundo do mar
e em condições operativas que permita compor de
maneira adequada a velocidade de lançamento do
esgoto (VB) com a velocidade das correntes marítimas
(VC).
A PLUMA do lançamento dos esgotos tem a forma
aproximada de uma “plumagem de ave”, onde o apoio se
dá no bocal difusor. Com o desenvolvimento das
condições de lançamento dos esgotos a parte fina da
pluma vai se alongando à medida que se dá a
miscigenação dos mesmos com a água receptora
,notando-se que a mancha de esgoto é mais escura no
começo , se clareando à medida que houver a mistura
das águas, com a conseqüente auto-purificação dos
esgotos por efeito de difusão e diluição (k1 e k2) .
A capacidade de absorção dos esgotos depende das condições
de mistura das duas águas: a do mar com boas condições de
oxigenação e absorção (por difusão) e a dos esgotos pela sua
turbulência e de carga orgânica a ser devidamente composta
(teoria de Phelps da auto-purificação). Tais condições
operativas do sistema dependem das características
qualitativas da massa d’água receptora (oceano), assim como
das águas servidas (esgotos).
Aspectos Significativos do Projeto: O posicionamento e
características do bocal difusor são de fundamental
importância, notadamente a profundidade (HL) e o local e
angularidade do difusor que serve de “apoio” à pluma (da
mancha de esgotos) no mar. É preferível que a localização do
difusor fique fora da área de fundo do mar que sofre a
influência do transporte de sedimentos de fundo devido ao
movimento orbital das ondas (processos litorâneos). A Linha
Neutra de Cornaglia define essa região. Na área litorânea que
se dá o transporte de massa por efeito das ondas o emissário
deve ser bem ancorado no fundo do mar.
O local de fixação do difusor deverá ser bem estruturado
para garantir pluma estável. O comprimento L do
emissário e sua disposição plani-altimétrica no fundo do
oceano devem considerar o transporte de massa
(transporte sólido) promovido pelas ondas e correntes
litorâneas “in-shore” (evitar / minimizar o efeito de
groine de fundo). A velocidade ao longo do emissário
(Diâmetro D) deverá ser suficiente para não permitir
deposições ao longo do emissário; a velocidade no
difusor VB deverá ser suficiente para impor pluma
adequada (composta com as correntes litorâneas VC tipo
“off-shore”).
As vazões dos esgotos devidamente manejados pelo
tratamento primário (gradeamento; decantação; flotação)
dependem da população esgotada, taxa per capita,
coeficiente de maré, etc., dados estes conhecidos. O diâmetro
ΦD do emissário pode ser calculado pela hidráulica clássica
através de estudos econômicos que definem ΦDeconômico
(verificar se VE = Q/((π.D2)/4) ≥ Vel que não permita
deposição). O diâmetro do orifício de saída do difusor deverá
promover VB para o Q de projeto. A velocidade das correntes
litorâneas VC é definida em campanhas de campo por medição
direta ou pela técnica dos “cartões de deriva” (usada para o
emissário de Ipanema/RJ), onde milhares de pequenos
cartões flutuantes (plástico) são lançados num determinado
ponto e verificado, após dias, seu destino nas praias vizinhas
ou por helicópteros.
Conhecida a localização do difusor e o lançamento planialtimétrico do emissário, sabendo-se a Vazão de projeto Q
(pop. Esgotada, etc.), e definido o diâmetro econômico do
emissário pela hidráulica clássica, poder-se-á calcular a altura
manométrica HM do bombeamento e a potência absorvida
pelos motores pela hidráulica clássica:
HM
2


VE

 he   Cmín . trat . primário  hs 
  CM maré 
2 g


Q
M  Pop  tpc  0,75
L / s
86400
 M  0,7 e 0,75  perda d ' água no consum o
Potência 
1000 Q  H M
c.v.    ren dim ento  70%
75  
Onde:
•
•
•
•
•
•
•
M = 0,70 ±;
0,75 na fórmula da vazão: perda d’água no consumo;
Rendimento no denominador da fórmula da potência ~ 70%;
CMmaré = Cota máxima maré;
Cmtrat.primário = Cota mínima tratamento primário;
hs altura de sucção;
tpc taxa per capta.