A integridade das estruturas portuárias é essencial para promover a atracação de embarcações com segurança e, para isso, o uso de defensas é muito importante e fortemente recomendado. Acompanhe no texto a seguir a análise realizada pela Kot Engenharia para minimizar danos e aumentar a proteção dos portos nas operações de atracação.

1. A problemática da atracação de embarcações

A utilização de navios de elevada capacidade para transporte de commodities é cada vez mais comum. Por exemplo, temos os grandes navios graneleiros, sendo que os da classe VALEMAX projetados em 2010 são os maiores, com uma capacidade de 400 mil toneladas. Como comparação, podemos citar um navio Capesize da década de 70 que carrega 170 mil toneladas, ou seja, os navios da classe VALEMAX são cerca de 2,3 vezes maiores. A Figura 1 mostra uma comparação relativa do tamanho dos navios: 

Figura 1 - Tamaño relativo esquemático de las distintas clases de buques [Fuente: Kot Engenharia].

 

Esta capacidad y tamaño de los buques es un reto para la infraestructura portuaria, que necesita acoger estos buques con seguridad en sus atracaderos.

O processo de manobra do navio no porto é executado por um profissional especializado, o Prático, que possui o conhecimento necessário das condições do porto como correntes, comportamento das marés, vento, canal de acesso, obstruções submersas, dentre outros riscos à navegação. Dessa forma, toda a operação é executada sob os comandos do Prático, desde a manobra do ponto de fundeio até a entrada no porto e a atracação final no berço.

 

2. As cargas de atracação

As cargas atuantes durante a atracação são muito elevadas, e proporcionais ao deslocamento do navio. Logo, com o notório aumento no deslocamento das embarcações nos últimos anos, os aparelhos de defensas devem ser capazes de suportar a energia envolvida no processo de atracação, preservando a infraestrutura dos berços, a maior parte executada em concreto armado.

Existem diversos parâmetros envolvidos no cálculo das cargas atuantes durante a atracação, sendo que o principal é o componente normal ao berço da velocidade de atracação, Vb. A velocidade de atracação depende do tamanho do navio, das condições de ondas e correntes, vento e possíveis restrições de aproximação no berço. Já a velocidade de aproximação pode ser estimada conforme norma BS6349, PIANC, dentre outras normas, que adotam as curvas de Brolsma. Tal curva é baseada em diferentes condições de aproximação e proteção do porto em questão, que variam de 1 a 5, ou de ‘a’ até ‘e’ em algumas literaturas especializadas.

(a) Fácil amarre, zona protegida;

(b) Atraque difícil, zona protegida;

(c) Amarre fácil, zona no protegida;

(d) Buen amarre, zona desprotegida;

(e) Atraque difícil, zona desprotegida.

Toda la energía de amarre debe ser soportada por la defensa situada en el punto de impacto. La figura 2 muestra algunos de los parámetros que intervienen en el cálculo de las cargas de amarre:

 

Figura 2 - Algunos de los parámetros que intervienen en el cálculo de las cargas de amarre. [Fuente: Kot Engenharia].

 

Un aspecto interesante del proceso de amarre es elcolchón de agua que se forma entre el costado del buque y la pared(efecto colchón de agua). Durante el amarre, el movimiento del agua en esta zona puede amortiguar las cargas que actúan sobre el proceso. En algunos casos, el rompeolas está ahuecado debido a las estructuras de pilotaje del muelle, lo que permite que el agua fluya entre las estructuras de cimentación sumergidas, reduciendo el efecto de colchón de agua.

Las defensas suelen consistir en estructuras de acero elastomerizado fijadas a las losas del muelle de amarre.

La función principal de la defensa es absorber la energía cinética del buque durante la aproximación, convirtiéndola en energía de deformación del elastómero. Parte de la energía absorbida en el proceso se disipa a través de la histéresis y el calor. La figura 3 muestra un gráfico de la relación entre deformación, reacción y absorción de energía en un sistema de absorción de impactos:

 

Figura 3 - Relación entre la fuerza de reacción, la deflexión y la energía absorbida para una defensa elastomérica típica [Fuente: Trelleborg].

 

3. Exemplos de estruturas de defensas

Las defensas suelen ser de elastómeros, de forma cilíndrica o cónica. Los dispositivos elastoméricos se fijan a estructuras metálicas recubiertas de polímeros para reducir la fricción con el costado de la embarcación. Véanse en las figuras 4, 5, 6 y 7 algunos ejemplos de defensas.

Figura 4 - Ejemplo de una defensa SUPERCONE de muelle fijada directamente al pilote metálico, obsérvense las cadenas para evitar un desplazamiento excesivo que podría dañar la defensa.

Figura 5 - Ejemplo de defensa de muelle en hormigón armado y de defensa de elastómero con panel metálico.

Figura 6 - Ejemplo de muelle dañado por un amarre fallido, las fuertes corrientes marinas provocaron una velocidad de aproximación excesiva del buque que superó la capacidad de la defensa.

Figura 7 - Defensa de estructura metálica provista de un absorbedor cilíndrico de elastómero; pueden verse las marcas de fricción entre la defensa y el costado del buque.

 

4. Considerações finais

Los dispositivos elastoméricos son partes fundamentales de la infraestructura de un puerto, ya que preservan las estructuras durante el atraque de los buques. Un abordaje fallido, por ejemplo, puede provocar daños en la infraestructura portuaria, como muelles, pilotes, muros, losas, y también puede causar daños en las estructuras laterales del buque. Si se producen daños en el buque, el armador cobrará las reparaciones necesarias, provocando disputas que pueden evitarse.

La selección de la defensa ideal debe tener en cuenta los aspectos de las operaciones portuarias locales, ya que en los puertos menos abrigados, con obstrucciones y riesgos para la navegación, la velocidad de aproximación debe considerarse adecuadamente, lo que influye directamente en la capacidad energética necesaria para las defensas. El uso de defensas con una capacidad energética inferior a la calculada supone un riesgo, ya que las operaciones de atraque, aunque se realicen dentro de las condiciones de diseño, podrían causar daños a las estructuras portuarias.

Como el aumento de la capacidad de los buques es una realidad actual, las autoridades portuarias deben estar atentas para que las defensas instaladas en sus puertos sean adecuadas a la capacidad energética que requieren estos buques más pesados.

 

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