Definição dos objetivos e da campanha de simulações de manobra

A campanha de ensaios de manobras no modelo físico, de que trata este estudo de caso, foi definida a partir de reuniões realizadas entre práticos, operadores e autoridades portuárias, onde foram definidos os objetivos prioritários das simulações. Depois disto, o LHEPUSP foi consultado a respeito das possibilidades de atendimento a estas demandas com a utilização do

modelo físico da Baía de São Marcos e do SIAMA 2014. A partir daí, o LHEPUSP predefiniu uma programação de ensaios, que, em uma segunda reunião com a participação de todos os envolvidos, foi avaliada e validada. O objetivo básico da campanha era realizar investigações preliminares acerca das condições de manobrabilidade do novo berço do Píer IV, chamado de Berço Norte, que está em fase de construção, a fim de identificar eventuais restrições operacionais para o maior navio para o qual o berço foi dimensionado, o Valemax.

O Valemax é um navio mineraleiro do tipo VLOC (Very Large Ore Carrier) com capacidade de 400.000 tpb, boca de 65 m, comprimento total de 362 m e calado máximo de 23,0 m (Figura 6.3). Os dados gerais de um navio da classe Valemax são apresentados no anexo I.

Figura 6.3 – Ilustração do navio Vale Minas Gerais (classe Valemax). Fonte: www.vale.com.

Para as simulações de manobras foi escolhido sempre utilizar um número máximo de quatro rebocadores, iniciando-se os testes com todos rebocadores de tração estática (bollard pull) de 55 tf, que representam os rebocadores de menor potência disponíveis na Baía de São Marcos, conforme ilustrado no quadro da Figura 6.4. Caso a potência dos rebocadores não fosse suficiente para permitir uma manobra segura ou eficiente, sob determinadas condições

ambientais, os rebocadores poderiam ser substituídos por outros com bollard

pull de 75 tf, também disponíveis no local.

Figura 6.4 – Lista de rebocadores disponíveis na Baía de São Marcos. Fonte: Consórcio de Rebocadores da Baía de São Marcos.

As simulações de manobra foram realizadas por cinco práticos que atuam na Baía de São Marcos, sendo que um deles possuía experiência na utilização do

SIAMA 1993 e os outros quatro nunca haviam realizado simulações em modelos físicos. Foram previstos três dias de trabalhos no laboratório.

Por este motivo, foi sugerido que o primeiro dia de ensaios, além da verificação e refinamento da calibração de motor, leme e rebocadores, fosse destinado a ambientação, ou seja, testes preliminares para que o prático se habituasse com a simulação em modelo físico, especialmente por conta do fator de escala de tempo. Nestas simulações de ambientação, são propostos cenários de manobra em condições que os práticos estão acostumados a operar no porto. Assim, foi escolhido o Berço Sul do próprio Píer IV, que já está em operação para navios da classe Valemax, para uma amplitude e instante de maré frequentes na região.

Já no segundo e terceiro dia foram realizadas as manobras de interesse no Berço Norte do Píer IV, para diferentes condições de maré.

Conforme comentado no item 6.1, os níveis de maré na Baia de São Marcos apresentam elevadas amplitudes. Em função disto, as velocidades das correntes marítimas possuem grandes magnitudes, sendo esta a principal forçante a dificultar a execução de manobras na região. Para as maiores amplitudes de maré, não é possível manobrar o navio em qualquer instante, existindo intervalos para os quais a manobra é segura, chamados de janelas de maré. As menores velocidades na região interior da baía ocorrem nos estofos de maré, tanto enchente quanto vazante, e próximos a estes instantes é que são definidas as janelas de maré. Evidentemente, quanto maiores forem as janelas disponíveis para operação, maior é a eficiência do porto, ou seja, menores são as restrições operacionais.

No caso do Terminal Ponta da Madeira, as janelas de maré para manobra segura obedeciam uma regra geral que vigorou de 1986 a 2007, que estabelecia que os navios deveriam operar para condições de marés com amplitudes de no máximo 5,0 m, somente no intervalo de tempo compreendido entre o estofo da baixa-mar até uma hora depois, e no intervalo de duas horas antes da preamar até o instante do estofo da preamar, conforme ilustrado na

Figura 6.5. Esta regra, aplicada a todos os berços de atracação, era considerada bastante restritiva, pois permitia manobras durante somente seis horas por dia, desde que a maré não excedesse a amplitude de 5,0 m.

Figura 6.5 – Janelas de maré para manobras no Terminal Ponta da Madeira segundo regra original que vigorou de 1986 a 2007. Fonte: Gerent (2010).

Por meio dos ensaios com o SIAMA 1993, foi possível estabelecer janelas de manobra muito mais amplas para alguns berços de atracação do Terminal Ponta da Madeira. Por exemplo, após diversas campanhas de ensaios com participação de diferentes práticos e de autoridades portuárias, as simulações em modelo físico permitiram que o Píer I ampliasse sua janela de maré diária para 16 horas por dia, conforme ilustrado na Figura 6.6.

Figura 6.6 – Ampliação na janela de maré para manobras no Píer I do Terminal Ponta da Madeira em virtude das simulações em modelo físico com uso do SIAMA 1993.

No caso do Berço Norte do Píer IV, como se trata de um novo berço que ainda está em construção e, portanto, nunca foi operado, nesta primeira campanha de simulações de manobra, os práticos de São Luís, em acordo com as autoridades portuárias, optaram por realizar ensaios de atracação em instantes de maré mais conservadores, ou seja, dentro da janela de maré original, onde as velocidades das correntes são sabidamente menores. Esta abordagem permitiu definir as características gerais de operação do novo berço, bem como eventuais restrições de manobra para as maiores amplitudes de maré. A partir dos resultados destas simulações iniciais, futuras campanhas serão programadas para refinar os resultados, procurando-se ampliações nas janelas operacionais, analogamente ao que foi realizado em estudos passados para o Píer I.

Desta forma, para a presente campanha de ensaios do Berço Norte, foram estabelecidas as condições de amplitude de maré de 5,5 m e 6,0 m, ambas para o instante de 1 hora antes da preamar (60’ APM).

Já o ensaio de ambientação foi realizado no Berço Sul do Píer IV, que já é operado com frequência pelos práticos, para uma condição de maré bem conhecida destes profissionais, que é a amplitude de 5,5 m e instante de 30 min depois da baixa-mar (30’ DBM).

Os instantes de maré utilizados nos ensaios de manobra são ilustrados na Figura 6.7 e as condições ambientais ensaiadas são apresentadas na Tabela 6.1.

Figura 6.7 – Instantes de maré escolhidos para a manobra dos navios no Berço Norte do Píer IV.

Tabela 6.1 – Amplitudes e instantes de maré convencionados para campanha de ensaios do Berço Norte do Píer IV.

Amplitude de Maré (m) Instante

5,5 30’ DBM

5,5 60’ APM

6,0 60’ APM

Na Tabela 6.1 é possível observar que os instantes escolhidos estão próximos dos estofos da baixa-mar (BM) e da preamar (PM), onde as velocidades das correntes são menores. Embora estes instantes de maré estejam dentro dos intervalos estabelecidos na regra operacional original do Terminal Ponta da Madeira, as amplitudes de maré para simulação foram escolhidas em 0,5 m e 1,0 m acima de 5,0 m, que era utilizada como referência original para amplitude máxima. Este critério foi estabelecido para tentar estabelecer eventuais condições de restrição do novo berço de atracação, uma vez que o Berço Sul do Píer IV, que é adjacente a ele, opera hoje com restrição de maré de 5,5 m nesta mesma janela.