Vão Livre
Dinâmico Sob a
®
Quilha DUKC
(Dynamic Underkeel Clearance)
Capitão Jonathon Pearce
Gerente de Desenvolvimento de Negócios
OMC International
• Inventora e fornecedora exclusiva do sistema DUKC®
• Benefícios do DUKC®:
– Segurança e Meio Ambiente: Mais de 50.000 movimentações de carga,
contêineres e navios-tanque desde 1993 sem incidentes (cerca de 1
movimentação a cada 2 horas);
– Economia: Aumento de mais de 10 bilhões de dólares em receitas em
todo o mundo;
– Enfoque em transporte marítimo seguro e eficiente;
– Especialização em operações e projetos de canais para transporte
marítimo.
• Instalado em 14 portos da Australásia e 5 portos da
Europa
• Certificação ISO 9001 (2005)
Encalhos (Análise de Processamento
e Interpretação)
Análises de Processamento e Interpretação de Reivindicações por Erros
de Pilotos superam US$100.000 em 5 anos, de 1999 a 2004 (em conjunto
com a IMPA [International Maritime Pilot Association])
•Os encalhos são responsáveis por cerca de 3% de
todas as reivindicações de incidentes.
•Os encalhos são responsáveis por 35% dos custos.
•O custo médio estimado é de US$ 7,85 milhões.
•Os encalhos são as reivindicações mais caras
causadas por erros de pilotos.
•O Fator Causal interfere negativamente no
gerenciamento da equipe de comando,
principalmente com relação à troca de informações
entre mestre/piloto.
“Iron King”, Port Hedland
“Sea Empress”, Milford Haven
Port Hedland estava enfrentando
perdas de US$ 40 milhões para cada
maré em que o canal permanecia
fechado por motivos de encalho do
Iron King.
Fotografia de Mike Cummings
O Sea Empress resultou
em um custo financeiro
total de 52 milhões a 109
milhões de libras, além de
custos ambientais
semelhantes.
Metodologia Estática
MARÉ PREVISTA
ondas medidas
DADO
CALADO
“X” % DE CALADO
“X” DEVE SER RESPONSÁVEL POR
- RESPOSTA DAS ONDAS
maré e correntes medidas
PROFUND.
- MUDANÇAS NAS RESIDUAIS DAS MARÉS
- SQUAT
- MARGENS DE SEGURANÇA
vento e pressão medidos
últimas profundidades registradas por som
marés
astronômicas
navio com determinada carga
8
envoltórias de velocidade
dos navios
História da Regra Estática
• Tradicionalmente, os portos utilizam regras fixas e
determinísticas que regem o vão livre mínimo necessário sob
a quilha.
• O vão livre mínimo sob a quilha é teoricamente derivado de
uma soma de margens admissíveis (isto é, tolerâncias).
• A dimensão de cada margem de fatores é geralmente
empírica ao longo do tempo, devido à dificuldade de
avaliação de dados reais.
• Ao levar em consideração as margens de erro, a Regra
Estática muitas vezes se baseia nas condições operacionais
mais desfavoráveis, ou nos piores casos, e é sempre
conservadora.
• Os portos aplicam um único fator que frequentemente
envolve uma porcentagem do calado (geralmente 10%).
Metodologia Estática versus
Dinâmica
• Se as exigências estáticas forem muito
conservadoras, os navios transportam menos
carga
• Se as exigências estáticas forem muito otimistas,
arrisca-se a segurança
• A estática é, portanto, um compromisso
rudimentar entre economia e segurança
• A realidade, no entanto, muda de um dia para o
outro e de um navio para o outro quando se
depara com uma regra estática!
Diminuição de Riscos
• Os regimes estáticos são sistemas de riscos variáveis (isto
é, insensíveis às condições específicas que impõem um
alto risco de encalho) – com um modelo probabilístico.
• Um sistema de vão livre sob a quilha em tempo real é um
sistema de riscos constantes, pois especificamente leva em
consideração as condições do dia e efetivamente aplica um
critério de riscos constantes – com um modelo
determinista.
• O sistema de vão livre sob a quilha em tempo real pode ser
descrito como uma maior consideração quanto a riscos em
comparação com regimes estáticos.
DUKC - Fatores Determinantes
Desenho do Porto
Operações
•Programação das
Embarcações
•Manutenção
•Fornecimento e carregamento
de cargas
•Processos Estatutários
•Regras de Navegação
Embarcação
•Dimensões
•Formato
•Estado de carregamento
•Estabilidade
•Características de
Manobra
•Desenho do canal
•Sons hidrográficos
•Programação de inspeções do
•projeto do ancoradouro
•Monitoramento
ambiental
Disponibilidade de
Recursos
•Rebocadores
•Ancoradouros
•Pilotos
Sistemas
DUKC ®
Tráfego
•ETA/ETD
•Condições do mar/ondas
•Outros movimentos
•Velocidades das
embarcações
•Calado máximo
•Intervalos das marés
Monitoramento de Dados
Meteorológicos dos Oceanos
•Ondas
•Marés
•Vento
•Correntes
•Previsão de ondas
Squat
Squat
• Afetado por:
– velocidade da embarcação na água (incluindo o efeito
das correntes)
– perfil de aceleração
– profundidade da água
– ondulações no perfil da profundidade
– coeficiente de bloqueio da embarcação
– fator de bloqueio do canal
– aspereza e material do leito
– salinidade
• Squat calculado afetado por:
– Equação usada e sua eficácia com relação aos
seguintes fatores: embarcação, perfil de velocidade,
arredores e ambiente
Inclinação Lateral
Inclinação Lateral Inercial
• Inclinação sustentada de uma embarcação
em torno de seu eixo longitudinal
• Duas causas principais:
– Resistência ao ar – inclinação devida ao vento
– Dinâmica de rotação – inclinação lateral inercial e
efeito do leme
• Ocorre quando uma embarcação muda de
curso
• Afetada por:
– Velocidade, Raio de Curvatura da Rotação
– Características de Estabilidade (Gm VCG), Vau
Resposta das Ondas
Resposta das Ondas
• Somente alguns componentes do movimento de uma
embarcação levam ao movimento vertical do casco:
– Os movimentos de "Heave", "Roll" e "Pitch"
• No entanto, todos os componentes (incluindo "surge", "sway" e
"yaw") são modelados para captar efeitos de acoplamento
• Afetada por:
– Geometria do Casco e Características de Estabilidade
– Velocidade da Embarcação (com relação a ondas)
– Altura e Período das Ondas, Ângulo de Incidência da Onda sobre o
Casco
– Interação Onda-Corrente-Embarcação
• Dificuldade inerente e perigo de generalizar a resposta a
ondas de uma embarcação com relação a outra
Altura da Onda em Alto-Mar = 2 m, período = 14 segundos
MARÉ
VAZANTE
PostPanamax
1,2 m
2,4 m
Handymax
Onda (2,8 m Hm0)
Corrente da Maré (5,0 nós)
MARÉ
ENCHENTE
2,8 m
0,9 m
Onda (1,7 m Hm0)
Corrente da Maré (3,0 nós)
Metodologia DUKC®
ondas medidas
Residuais da Maré
Maré Astronômica
Calado Estático
maré e correntes
medidas
Profundidade do Vão
Livre Até o Fundo
Queda de Residuais da Maré
Vão Livre Bruto
Sob a Quilha
Profundidade de
Manobrabilidade
Squat
Inclinação Lateral
Densidade da Água e Tolerância do Calado
vento e pressão
medidos
Sedimentação
Resposta das Ondas
Margem de
Tolerância de Inspeção
Manobrabilidade (MM)
Vão Livre Até o Fundo (VLF)
últimas profundidades
registradas por som
8
marés
astronômicas
navio com determinada carga
envoltórias de
velocidade dos navios
Vão Livre Sob a Quilha DUKC®
• O DUKC® controla o vão livre sob a quilha
segundo as diretrizes da PIANC
• A PIANC distingue os tipos de encalho devidos a:
– Toque de fundo por movimentos da embarcação
(Vão Livre Até o Fundo)
• Assegura que nenhuma parte da embarcação bata contra o leito do canal
– Incapacidade de manobrar
(Margem de Manobrabilidade)
• Assegura que haja a devida passagem de água pelo leme para
proporcionar manobrabilidade suficiente da embarcação sem assistência
externa
• Ambos os limites de segurança são sempre
observados
Interpretando resultados – VLF e
MM controlados
• Ponto de controle: ponto de vão livre mínimo sob a
quilha que limita o calado e/ou o intervalo de
marés.
• BC controlado:
– Geralmente em condições de ondas médias a altas
– Geralmente menos consistente devido à mudança nas
condições das ondas
– Aproximações de portos externos e de alto-mar
• MM controlado:
– Geralmente em condições de ondas baixas
– Portos internos e próximos ao litoral (quebra-mar/promontório)
• O ponto de controle (VLF ou MM) depende da
posição, do desenho do canal, da hidrografia e do
estado de carregamento da embarcação (dados
de estabilidade)
DUKC®
• DUKC é um sistema de previsão em tempo real do vão livre
dinâmico sob a quilha, que, através de planejamento e
monitoramento ambiental, aumenta a eficiência dos canais
gerando benefícios econômicos para os usuários sem jamais
comprometer a segurança.
– É um sistema preditivo dinâmico que considera todos os fatores do vão
livre sob a quilha
– Utiliza dados ambientais em tempo real, dados (de estabilidade)
hidrodinâmicos dos navios, sons hidrográficos e modelos numéricos de
movimento de navios
– Maximiza os efeitos de navegação e os intervalos de marés,
aumentando, assim, a produtividade e capitalizando benefícios
econômicos
– Calcula intervalos seguros de tráfego e define se determinado tráfego
programado é seguro
Segurança dos Sistemas
DUKC®
A segurança dos sistemas DUKC® é mantida
por:
• Atender ou exceder as diretrizes
internacionais para vãos livres sob quilhas em
vias navegáveis.
• Calcular e somar cada componente do vão
livre sob a quilha, em vez de considerar uma
"margem geral" abrangente.
• Utilizar o modelo conservador de piores casos
para todos os fatores do vão livre sob a
quilha.
Análise de Movimento da Embarcação
em Escala Total (FSVMA)
Finalidade:
Determinar a precisão da
modelagem do DUKC
Aferir e validar os modelos do
DUKC
•
•
•
•
•
•
FSVMA em mais de 200
embarcações
Deslocamentos verticais ±5 cm
– PP
Transformações de ondas e
correntes
Análise de squat
"Roll" Significativo Previsto
"Pitch" Significativo Previsto
Reconhecimento Internacional
• PIANC
– O fundador da OMC, Dr Terry O’Brien,
preside o Grupode Trabalho 54 do PIANC
• IALA
• MARNIS
• Prêmios internacionais
– “Engenharia Civil e Construção Naval” do
Seawork Awards 2009
– “Inovação em Operações” do Seatrade
Awards 2009 (segunda colocação)
DUKC na E-Nav:
Projeto MarNIS - Europa
• OMC convidada como única consultora não pertencente à
UE para participar do MarNIS (Maritime Navigation and
Information Services) (www.marnis.org)
•
•
O MARNIS contou com aproximadamente 50 parceiros
Entidades europeias de grande porte (em geral)
– Ministérios nacionais; DNV; BSH
– Universidades
• WP 4.2
•
Planejamento de Passagem Dinâmica (POADSS)
Melhoria do APP do DUKC®
• WP 4.1
Planejamento de Passagem Dinâmica integrado
ao Serviço de Tráfego de Embarcações (VTS)
•
Extensão do DUKC® IN-TRANSIT
Canal de Aproximação de
Lisboa
DUKC E-Nav: MarNIS –
Teste do Leito de Lisboa
O VTS verifica o
intervalo de
passagem com o
sistema de VTS
DUKC IN-TRANSIT
O DUKC indica intervalo de
tráfego aberto
Os navios passam
com segurança no
intervalo designado
O APP do DUKC
comunica os planos de
passagem ao VTS DUKC
DUKC no POADDS – Em
Operação
Movimentos das embarcações
em tempo real
Benefícios do DUKC®
Mais de US$ 10 bilhões em participações em todo o mundo
(desde 1992).
Mais de 50.000 trânsitos com segurança, sem incidentes
• Melhora a segurança
– Perigos de encalho são devidamente avaliados
– Riscos de encalho são efetivamente reduzidos
– Avaliação precisa dos movimentos e do squat dos navios
• Aumenta os benefícios econômicos
–
–
–
–
Melhor carregamento de cargas
Maior rendimento das embarcações
Sobre-estadia reduzida
Dragagem reduzida
• Maior flexibilidade de operação
– Melhoria nos processos de tomada de decisão de
gerenciamento
– Utilização mais eficiente dos ancoradouros
– Maiores intervalos de marés
Estudo de Caso Benéfico
Porto de Taranaki
• Aumento de 100% no Intervalo de Marés
para as embarcações existentes
• Aumento do calado máximo em até 2 m
• Atração de novos clientes para o porto,
aumentando o rendimento da TEU de 2.000
TEU para > 60.000 TEU no primeiro ano
• Aumento de segurança em condições
adversas de ondas
Estudo de Caso Benéfico
Porto de Taranaki
Área Laranja
Intervalo de
Marés do
DUKC
Área Azul
Intervalo
Estático de
Marés
Regras Estáticas Insuficientes em Condições de Ondas Altas
Estudo de Caso de Segurança
Marsden Point, Nova Zelândia
Capella Voyager 16 de abril de 2003
Eastern Honor 27 de julho de 2003
Metodologia Estática versus
Dinâmica
Na maioria das condições, uma regra estática será conservadora
No entanto, encalhos podem ocorrer quando um navio
é sensível às condições prevalecentes (estes são dados reais!)
Uma regra estática não lhe diz quando este for o caso!
DUKC® – Aumento de Receitas
“…O DUKC permitiu ao Port Hedland transportar 8.000.000
de toneladas extras de minério de ferro a cada ano, gerando
uma receita adicional de $240.000.000 por ano.”
Capitão D. Baker, Port Hedland
DUKC® – Redução de Dragagem
“A ciência por trás do software hoje já está bem
comprovada... realmente não havia escolha em nossas
mentes, se quiséssemos conquistar os objetivos que
havíamos traçado, tínhamos uma escolha bem definida;
gastar 15 milhões de dólares em dragagem ou adotar o DUKC
e reduzir a dragagem e gastar menos de 1,5 milhões de
dólares.”
Capitão Ray Barlow - Porto de Taranaki (NZ)
Maior Segurança e Certeza
"Os benefícios não monetários do DUKC® também são de
grande valor, proporcionando aos pilotos de portos e navios
maior certeza com relação às condições sob as quais cada
navio navega, melhorando a segurança das operações."
"A melhoria de segurança (através do DUKC) traz benefícios
óbvios através da redução da probabilidade de um acidente
ambiental significativo dentro da Grande Barreira de Recifes"
Hon. John Mickel, Ministro dos Transportes de Queensland,
2008
Portos mais inteligentes
não se destacam por
acidente
Dúvidas?