AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE DRAGAGEM POR INJEÇÃO DE ÁGUA EM ESTUÁRIOS. Carlos Roberto Lips Soares

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1 AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE DRAGAGEM POR INJEÇÃO DE ÁGUA EM ESTUÁRIOS Carlos Roberto Lips Soares DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA OCEÂNICA. Aprovada por: Profª. Susana Beatriz Vinzon, D.Sc. Prof. Afonso de Moraes Paiva, Ph.D. Prof. Gilberto Olympio Mota Fialho, D.Sc. Prof. José Carlos César Amorim, D.Ing. RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL MARÇO DE 2006

2 SOARES, CARLOS ROBERTO LIPS Avaliação do Processo de Dragagem por Injeção de Água em Estuários [Rio de Janeiro] 2006 XXI, 126 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc., Engenharia Oceânica, 2006) Dissertação Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE 1. Dragagem por Injeção de Água WID 2. Processos de Dragagem 3. Dragagem em Leitos Contaminados 4. Detalhamento dos Equipamentos WID 5. Comparação dos Métodos de Dragagem 6. Análise dos Processos Hidrodinâmicos 7. Discussão da Dragagem no Porto de Itajaí I. COPPE/UFRJ II. Título ( série) ii

3 DEDICATÓRIA A minha esposa Rosangela pelo companheirismo e grande incentivo nos momentos mais difíceis que passei durante esta jornada. vida. As minhas filhas Andrea e Aline tão importantes para o equilíbrio da minha Aos meus pais e irmã pela ajuda e compreensão devido a minha ausência durante o período que se desenvolveu este estudo. iii

4 AGRADECIMENTOS A Professora Susana Beatriz Vinzon pela sua orientação, paciência e dedicação que propiciaram a conclusão deste trabalho. Aos Professores Afonso Paes e Gilberto Fialho por aceitarem em compor a Banca examinadora deste trabalho. Ao Professor do IME, José Carlos César Amorim por aceitar o convite para compor a Banca examinadora deste trabalho, como convidado externo. Ao corpo docente do Programa de Engenharia Oceânica, por sua capacidade intelectual e empenho para manter o elevado nível de seus ensinamentos. Aos funcionários do PEnO e da Engenharia Costeira, em especial as Secretárias Gleice e Marise e os funcionários lotados no sistema de processamento de dados, pelos seus grandes préstimos e constante paciência para ajudar os discentes. Ao corpo discente das turmas de 2003 e 2004 do Programa de Engenharia Oceânica da Engenharia Costeira que sempre me auxiliaram e compartilharam os melhores momentos dos nossos, respectivos, anos letivos. Ao INPH da CDRJ pela gentileza em ceder alguns relatórios que ajudaram no desenvolvimento deste trabalho. Ao DIDEHU da CDRJ que sempre colocou a disposição o seu arquivo técnico para as consultas necessárias. Aos meus familiares por afinidade e consangüíneos pelo constante apoio emocional durante o período deste curso. À Universidade do Vale do Itajaí através do Professor Schettini, Rodrigo e Carla por suas excelentes condutas profissionais para dar o apoio técnico necessário durante a campanha de medições na dragagem do Porto de Itajaí. iv

5 Aos Engenheiros Rodrigo e Raphael, da turma de M.Sc. de 2004, que muito me ensinaram e auxiliaram nas medições da campanha de campo realizada durante a dragagem do Porto de Itajaí. Ao Diretor Superintendente da Ballast Ham no Brasil, Engº Eduardo Figueiredo por sua cordialidade em disponibilizar toda ajuda necessária para o acompanhamento da operação de dragagem no Porto de Itajaí. À Diretoria da CDRJ por permitir o meu afastamento do trabalho, nos momentos necessários, para concluir este curso. Aos colegas de trabalho da CDRJ, principalmente: Adão, Amaral, Lia Mara, Machado, Maiolino e Romeu que estiveram sempre me motivando e ajudando em todas as ocasiões, principalmente, durante o período transcorrido neste curso. v

6 Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.) AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE DRAGAGEM POR INJEÇÃO DE ÁGUA EM ESTUÁRIOS Carlos Roberto Lips Soares Março/2006 Orientadora: Professora Susana Beatriz Vinzon (D.Sc.) Programa: Engenharia Oceânica Dentro da dragagem hidrodinâmica foi desenvolvido um novo processo aplicado à dragagem de manutenção denominado de dragagem por injeção de água, conhecido pela sigla WID. Neste método o deslocamento do material dragado, até a sua disposição final, depende das correntes naturais e artificiais induzidas na coluna de água do fluido, sendo a geração de correntes de densidade uma das importantes características desta metodologia. Este trabalho descreve os principais tipos de dragagem mais empregados na atualidade e os equipamentos utilizados no processo de dragagem por injeção de água, incluindo sua interferência em relação à biota local e a presença de contaminantes no leito. Os forçantes hidrodinâmicos que interferem com o processo WID são citados e a pluma de sedimentos induzida junto ao fundo é avaliada através do número de Froude densimétrico. Com a finalidade de observar as características da hidrodinâmica num ambiente onde está se utilizando esta metodologia foi realizada uma campanha de medições, durante uma operação de dragagem no Porto de Itajaí, no estuário do Rio Itajaí-Açú, sendo registrados os perfis de velocidade, salinidade e turbidez, em um ciclo de maré. Foram identificados os principais aspectos positivos e negativos inerentes a esta nova tecnologia, além da comparação operacional entre os métodos de dragagem convencionais e o processo de Dragagem por Injeção de Água. vi

7 Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) AVALIATION OF THE PROCESS OF WATER INJECTION DREDGIND IN ESTUARIES Carlos Roberto Lips Soares March/2006 Advisor: Professor Susana Beatriz Vinzon (D.Sc.) Department: Ocean Engineering Among hydrodynamic dredging processes, a new method is being applied for maintenance dredging, called water injection dredging, WID. In this method the dredging material is moved, until final deposit, by artificial and natural currents in the fluid water s column and being the generation of the density currents an important characteristic to this methodology. This work describes the method and the equipments required for the water injection dredging process, as well as the principal types of dredging currently used at this moment. A brief analysis of the water injection dredging is presented, including its interference with the local biotic and contaminated materials in the bed. The estuarine hydrodynamic, which may interfere with the WID process, is described, and considerations about the formation of a turbidity current and its relation with the densimetric Froude number is assessed. To address the main hydrodynamic characteristics of a case study, a field campaign was accomplished, which covered a tidal cycle, with a short period during a dredging operation in Itajaí Harbor, in the estuary of Itajaí-Açú River. Velocity, salinity and turbidity profiles were measured, during a tidal cycle. The mainly negative and positive aspects concerning to this new technology are addressed in this work, including a comparison between conventional dredging methods and the process of Water Injection Dredging. vii

8 ÍNDICE DO TEXTO I INTRODUÇÃO...1 I.1 OBJETIVOS...2 I.2 ESTRUTURA DO TEXTO...3 II CARACTERIZAÇÃO DOS MÉTODOS DE DRAGAGEM...4 II.1 HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DA DRAGAGEM...4 II.2 TIPOS DE OPERAÇÃO DE DRAGAGEM...5 II.2.1 Dragagem de Aprofundamento ou Inicial...5 II.2.2 Dragagem de Manutenção...6 II.2.3 Dragagem de Mineração...6 II.2.4 Dragagem Ambiental ou Ecológica II.2.5 Dragagens Especiais...7 II.2.6 Dragagens Naturais ou Erosão...8 II.2.7 Dragagens para Aterros Hidráulicos...8 II.3 CASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE DRAGAGEM...9 II.3.1 Processos Mecânicos de Dragagem...10 II.3.2 Processos Hidráulicos de Dragagem...12 II.3.3 Processos Mistos de Dragagem...14 II.3.4 Processos Pneumáticos de Dragagem...15 II.3.5 Processos Hidrodinâmicos de Dragagem...16 II Metodologia do Processo Hidrodinâmico...17 II Tipos de Dragagens Hidrodinâmicas...18 A Dragagem por Agitação...19 B Dragagem por Erosão...19 C Dragagem por Elevação...20 D Dragagem por Injeção WID...21 II.4 DRAGAGEM NO PORTO DE ITAJAÍ...23 II.4.1 Especificações do Porto de Itajaí...23 II Histórico...23 II Localização do Porto...24 II Acessos às Instalações Portuárias...26 II Principais Características Portuárias...28 viii

9 II.4.2 Detalhes da Dragagem no Porto de Itajaí...31 II Tipos de Materiais encontrados no Leito...31 II Processos de Dragagem utilizados pelo Porto...31 II Licitações de Dragagem para o Ano de III DRAGAGEM POR INJEÇÃO DE ÁGUA WID...36 III.1 ANÁLISE DO PROCESSO DE DRAGAGEM...36 III.1.1 Histórico da Dragagem por Injeção de Água...36 III.1.2 Operação da Dragagem por Injeção de Água...37 III.2 MONITORAMENTO...39 III.3 INTERFERÊNCIA DA DRAGAGEM NA BIOTA LOCAL...40 III.4 DRAGAGEM EM LEITOS COM MATERIAIS CONTAMINADOS...42 III.5 EQUIPAMENTOS DE DRAGAGEM WID...50 III.5.1 Configuração e Seleção dos Equipamentos...50 III.5.2 Detalhamento dos Equipamentos...53 III.5.3 Relação das Principais Dragas de Injeção de Água...56 III.5.4 Versatilidade Operacional dos Equipamentos...57 III.6 DADOS OPERACIONAIS DE DRAGAGEM...58 III.7 PARÂMETROS OPERACIONAIS DE DRAGAGEM...59 III.8 DIAGRAMA EM BLOCOS DO MÉTODO POR INJEÇÃO DE ÁGUA...60 IV ANÁLISE COMPARATIVA DOS PRINCIPAIS MÉTODOS DE DRAGAGEM...63 IV.1 DRAGAS DE ALCATRUZES...63 IV.2 DRAGAS AUTOTRANSPORTADORAS...67 IV.3 DRAGAS DE SUCÇÃO E RECALQUE...69 IV.4 DRAGAS DE INJEÇÃO DE ÁGUA WID...71 IV.5 TABELA COMPARATIVA DOS MÉTODOS...72 V ANÁLISE DO PROCESSO HIDRODINÂMICO NA METODOLOGIA WID...74 V.1 CORRENTE DE DENSIDADE...74 V.2 CORRENTES NATURAIS...81 V.3 HIDRODINÂMICA NO ESTUÁRIO DO RIO ITJAÍ-AÇÚ...83 V.4 ESTUDO DE CASO DRAGAGEM NO PORTO DE ITAJAÍ...85 V.4.1 Campanha de Medições...85 V Metodologia de Coleta...85 ix

10 V Metodologia de Análise...87 V.4.2 Instrumentação...87 V.4.3 Análise dos Dados...89 V.5 REGISTROS DE DADOS DA HIDRODINÂMICA LOCAL...90 V.5.1 Registros de Dados das Marés Astronômicas...90 V.5.2 Determinação dos Valores Médios...91 V.5.3 Velocidades Projetadas no Eixo do Canal...93 V.5.4 Representação Gráfica dos Principais Parâmetros...94 V.5.5 Análise das Amostras V.5.6 Concentração dos Sedimentos na Coluna de Água VI DISCUSSÃO DAS CONDIÇÕES DE DRAGAGEM NO PORTO DE ITAJAÍ VI.1 INTRODUÇÃO VI.2 TRAJETÓRIA DOS SEDIMENTOS RESSUSPENSOS VI.3 INTERFERÊNCIAS NA OPERAÇÃO DE DRAGAGEM VI.4 PERIODICIDADE DAS BATIMETRIAS VI.5 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS VII CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES VII.1 CONCLUSÕES VII.2 RECOMENDAÇÕES REFERÊNCIAS x

11 ÍNDICE DE FIGURAS Figura II.1 Ilustração de uma draga dotada com o sistema SPLIT que caracteriza a abertura longitudinal da cisterna para despejo do material dragado. Fonte: Bandeirantes...8 Figura II.2 Ilustração de uma draga hidráulica recalcando sedimentos para restauração de uma área costeira. Fonte: Bandeirantes Dragagem...9 Figura II.3 Ilustração do esquema operacional de uma draga de alcatruzes mostrando o conjunto de caçambas que atuam continuadamente na remoção do material de fundo. Fonte: Sítio eletrônico Figura II.4 Ilustração do esquema operacional de uma draga retroescavadeira mostrando o carregamento de uma barcaça e seu sistema de posicionamento no fundo, através de dois charutos de fixação do flutuante. Fonte: Góes Filho, Figura II.5 Ilustração do esquema operacional de uma draga de caçamba (Clam- Shell) mostrando o guindaste responsável pela movimentação da caçamba e os cabos presos ao flutuante que possibilitam o ciclo de corte de dragagem. Fonte: Góes Filho, Figura II.6 Ilustração do esquema operacional de uma draga autotransportadora mostrando a atuação das duas bocas e dois tubos de sucção durante a dragagem, dispostos em cada lado da embarcação. Fonte: Sítio eletrônico Figura II.7 Ilustração do esquema operacional de uma draga de sucção e recalque atuando com um desagregador na ponta da lança de dragagem mostrando as âncoras de arinque que permitem o movimento lateral e, juntamente com os charutos de fixação, propiciam o ciclo de corte de dragagem do equipamento. Fonte: Figura II.8 Ilustração do esquema operacional de uma draga de sucção com roda de caçambas na ponta da lança de dragagem, mostrando as âncoras de arinque que, juntamente com os charutos, são responsáveis pelo ciclo de corte de dragagem. Fonte: Figura II.9 Ilustração do esquema operacional de uma draga pneumática mostrando a linha de recalque e o equipamento de sucção pneumático em contato com o leito. Fonte: Sítio eletrônico xi

12 Figura II.10 Ilustração de um dos processos de dragagem hidrodinâmica mostrando a atuação de uma estrutura sólida no leito aquático gerando uma pluma de sedimentos que é carreada para além do sítio de dragagem pela atuação de forçantes hidrodinâmicos presentes no fluido. Fonte: Martins (1974)...16 Figura II.11 Ilustração dos quatro principais processos de dragagem hidrodinâmica Injeção, Agitação, Erosão e Elevação. Relatório SEBA 99/12/info.1-E...19 Figura II.12 Ilustração de uma draga autotransportadora apresentando o lançamento de sedimentos na superfície do fluido através do vertedor (overflow). Fonte: Sítio Figura II.13 Ilustração do processo de dragagem por injeção de água, mostrando os parâmetros necessários para induzir a formação da corrente de densidade. Fonte: ThamesWeb Maintenance Dredging...22 Figura II.14 Ilustração da localização do Porto de Itajaí no litoral de Santa Catarina...24 Figura II.15 Ilustração do início do canal interno de acesso ao Porto de Itajaí mostrando a entrada da barra. Fonte: Sítio Figura II.16 Ilustração do Porto de Itajaí e seu canal de acesso até a sua foz. Fonte: Sítio eletrônico Figura II.17 Ilustração do Porto de Itajaí, ressaltando os meandros do Rio Itajaí-Açú. Fonte: Sítio eletrônico Figura II.18 Ilustração dos berços de atracação do Porto de Itajaí mostrando parte da bacia de evolução. Fonte: Sítio Figura II.19 Ilustração da geografia do Porto de Itajaí, em laranja a área destinada à expansão do Terminal de Contêineres TECONVI. Fonte: Sítio eletrônico do Porto de Itajaí Figura II.20 Ilustração do posicionamento dos berços de atracação e das instalações atuais do Porto de Itajaí. Fonte: Sítio Figura II.21 Ilustração das expansões futuras do Porto de Itajaí, previstas para ampliação dos berços de atracação e das retroáreas. Fonte: Sítio eletrônico Figura II.22 Ilustração de parte da Carta Náutica 1801 mostrando as áreas de dragagem do Porto de Itajaí berços, bacia de evolução, canal interno e canal externo. Fonte: Sítio eletrônico do Porto de Itajaí Figura III.1 Ilustração da demonstração do processo de dragagem por injeção de água Fonte: Sítio eletrônico xii

13 Figura III.2 Ilustração da formação da corrente de densidade através do processo de dragagem por injeção de água. Fonte: Winterwerp et al...38 Figura III.3 Ilustração da Área Confinada na Superfície para materiais contaminados, sem capeamento. Fonte: Sítio Figura III.4 Ilustração da Área Confinada Subaquática para materiais contaminados, com capeamento...46 Figura III.5 Ilustração do arranjo geral de uma draga de injeção de água, de pequeno porte, com propulsão própria. Fonte: Sítio eletrônico Figura III.6 Ilustração e detalhamento de uma draga de injeção de água propelida...53 Figura III.7 Ilustração de uma draga de injeção de água não propelida e de pequeno porte. Fonte: Sítio eletrônico Figura III.8 Ilustração e arranjo geral da draga de injeção de água propelida, de grande porte. Fonte: Sítio eletrônico Figura III.9 Ilustração do quadro contendo as principais características da draga ANTAREJA. Fonte: Sítio eletrônico Figura III.10 Ilustração mostrando o diagrama em blocos cujo detalhamento considera as características básicas da operação de dragagem por injeção de água WID...62 Figura V.1 Ilustração do diagrama esquemático mostrando a formação da corrente de densidade em um ambiente aquático, através da diferença de densidade entre a pluma de sedimentos localizada no fundo e o fluido ambiente. Fonte: Garcia, Figura V.2 Ilustração de uma simulação da propagação da corrente de densidade junto ao leito do corpo aquático. (T. Maxworthy, J. Leilich, J.E. Simpson e E.H. Meiburg)...77 Figura V.3 Ilustração da Corrente de Gravidade U 1, menos densa, interagindo com a Corrente de Gravidade U 2, mais densa...78 Figura V.4 Ilustração parcial da Carta Náutica 1801 visão do Porto de Itajaí, do Estuário do Rio Itajaí-Açú e do registro das coordenadas de campanha onde foram coletados os dados de campo, onde foram coletados os dados de campo...86 Figura V.5 Ilustração mostrando o ângulo de projeção das velocidades resultantes em relação ao eixo principal do canal do Porto de Itajaí...93 xiii

14 Figura V.6 Ilustração mostrando o monitoramento utilizado na campanha de medições no canal de acesso ao Porto de Itajaí xiv

15 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico V.1 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré vazando às 07:30h...96 Gráfico V.2 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré enchendo às 09:40h...97 Gráfico V.3 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré enchendo às 10:10h...97 Gráfico V.4 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré enchendo às 10:40h...97 Gráfico V.5 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e longitudinalmente ao eixo do canal Maré enchendo às 11:10h...98 Gráfico V.6 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré enchendo às 12:40h...98 Gráfico V.7 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré enchendo às 13:00h...98 Gráfico V.8 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré enchendo às 13:40h...99 Gráfico V.9 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Preamar às 14:10h...99 Gráfico V.10 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré vazando às 15:00h...99 Gráfico V.11 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré vazando às 15:40h Gráfico V.12 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré vazando às 16:50h Gráfico V.13 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré vazando às 17:35h Gráfico V.14 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré vazando às 17:56h(1) Gráfico V.15 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré vazando às 17:56h(2) Gráfico V.16 Representação das velocidades u, v e w projetadas longitudinalmente e transversalmente ao eixo do canal Maré vazando às 17:56h(3) xv

16 ÍNDICE DE TABELAS Tabela II.1 Relação dos processos de dragagem já utilizados no Porto de Itajaí...31 Tabela II.2 Demonstração da situação do edital para Dragagem no Porto de Itajaí. Fonte: Sítio Tabela III.1 Sumário das atividades iniciais de monitoramento para o processo de dragagem por injeção de água. Fonte: Dredging Research Technical Note 3 10, Tabela III.2 Relação dos equipamentos de dragagem por injeção de água da empresa holandesa Van Oord, em operação em vários países. Fonte: Sítio Tabela III.3 Registros dos principais parâmetros obtidos durante a operação de dragagem por injeção de água no Rio Mississipi EUA. Fontes: Dredging 94, 1994 e Sítio eletrônico Tabela IV.1 Comparação das taxas de produção dos processos de dragagem convencionais, representados pelas dragas de alcatruzes e autotransportadoras, com os processos hidrodinâmicos, representados pela draga por injeção de água...73 Tabela V.1 Valores dos números adimensionais: Froude densimétrico, Richardson e Reynolds, calculados para a corrente de densidade, a partir do conceito de similaridade de escoamentos naturais simulados em laboratórios e com os dados obtidos em campanhas de medição do processo WID...80 Tabela V.2 Registro da Tábua de Marés do dia 9 de março de 2005, no Porto de Itajaí. Fonte: Tábua de Marés da Diretoria de Hidrografia e Navegação DHN da MB...90 Tabela V.3 Relaciona os nomes dos arquivos com os respectivos horários das incursões, para coleta de dados da Campanha de Medições, incluindo as condições da maré astronômica no Porto de Itajaí e a situação operacional dos equipamentos de dragagem...92 Tabela V.4 Indicação da direção convencionada das velocidades médias em relação à coluna de água...95 Tabela V.5 Registros dos resultados obtidos das amostras recolhidas da coluna de água durante a campanha de medições no canal de acesso ao Porto de Itajaí, no dia 9 de março de xvi

17 LISTAGEM DE ABREVIATURAS A = Amostra a.c. = Período da história antes do nascimento de Cristo ADV = Acoustic Doppler Vector Medidor de Correntes AL = Draga de Alcatruzes ALUMAR = Alumínio do Maranhão AMFRI = Associação dos Municípios da Foz do Rio Itajaí-Açú ATM = Draga Autotransportadora de Médio porte B1 = Berço de atracação nº 1 B2 = Berço de atracação nº 2 B3 = Berço de atracação nº 3 B4 = Berço de atracação nº 4 BVQI/in Metro = Bureau Veritas Quality International / Nacional BVQI/RVA = Bureau Veritas Quality International / Internacional C = Concentração de sedimentos no fluido CEDA = Central Dredging Association CODESP = Companhia Docas do Estado de São Paulo COPPE = Instituto Luiz Alberto Coimbra de Pós-graduação e Pesquisa de Engenharia COSIPA = Companhia Siderúrgica Paulista CTD = Condutividade Condutivímetro CVRD = Companhia Vale do Rio Doce CS = Clam-Shell Draga de Caçamba d.c. = Período da história depois do nascimento de Cristo DELFT = Universidade Holandesa especializada em Hidrodinâmica DHN = Diretoria de Hidrografia e Navegação DNIT = Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes DRP = Dredging Research Program E = Ponto Cardeal Leste EADI = Estação Aduaneira de Itajaí ebb-wid = Dragagem por Injeção de Água no período da maré vazando EIA = Estudo de Impacto Ambiental EPA = Enviromental Protection Agency F+A = Filtro + Amostra FOSFERTIL = Fertilizantes Fosfatados S/A xvii

18 GPS = HOM = HPA = IBAMA = INPH = ISSO = LD = LDSC = LISST = MB = N = NNE = N.Seq. = OBS = OSPAR = P+A = PAH = PC = PEnO = PORTOBRAS = Pot. = Rel = RIMA = RO-RO = S = SEBA = SR = SSW = T = TECONVI = TMP = UFRJ = USEPA = WID = Global Position System Horas de Operação no Mês Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos Inst. Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis Instituto Nacional de Pesquisas Hidroviárias atual IPH/CDRJ International Standard Organization Linha d água Laboratório de Dinâmica de Sedimentos Coesivos Laser In-Situ Scattering and Transmissometry Marinha do Brasil Ponto Cardeal Norte Ponto Cardeal Norte-Nordeste Número da seqüência Sensor de Medição da Turbidez Operational and Strategic Planning and Research Prato + Amostra Poly Aromatic Hydrocarbons Personal Computer Programa de Engenharia Oceânica Empresa de Portos do Brasil Potência Relação Relatório de Impacto do Meio Ambiente Navios que possui acesso por rampas laterais ou de popa Ponto Cardeal Sul Sea-Based Activities Draga de Sucção e Recalque Ponto Cardeal Sul-Sudoeste Turbidez Terminal de Contêineres do Vale de Itajaí Taxa Média de Produção Universidade Federal do Rio de Janeiro U.S. Environmental Protection Agency Water Injection Dredging Dragagem por Injeção de Água xviii

19 LISTAGEM DE SÍMBOLOS g = Grama h = Hora m = Metro linear r = Radianos t = tonelada u = Velocidade no eixo dos x v = Velocidade no eixo dos y w = Velocidade no eixo dos z C = Concentração de sedimentos T = Turbidez V = Volts g f = Força gravitacional g f(x) = Força gravitacional projetada no eixo dos x g f(y) = Força gravitacional projetada no eixo dos y h b = Altura da camada fluidificada h p = Profundidade h (x) = Altura da pluma de sedimentos u = Velocidade u projetada no eixo do canal v = Velocidade v projetada na coordenada y referente ao eixo do canal w = Velocidade w C b = Capacidade de carga do batelão C c = Capacidade da caçamba C d = Ciclo de dragagem C e = Coeficiente de enchimento C ec = Coeficiente de enchimento da caçamba C el = Condutividade elétrica em μ.siemens.cm -1 C o = Ciclo operacional C op = Coeficiente operacional D 50 = Diâmetro médio das partículas de uma amostra E s = Empolamento sugerido H op = Horas operacionais H t = Horas totais Regime de trabalho (24h/dia x 26 dias) H (x) = Altura da coluna de água xix

20 L cd = Distância percorrida pela corrente de densidade N c = Número de ciclos mensais P d = Produção de dragagem R r = Rotação do rosário S a = Salinidade em ppt S t = Declividade do talude do leito do corpo hídrico T a = Tempo de atracação T c = Tempo de carga do batelão T d = Tempo de desatracação T p = Taxa média de produção V b = Volume da cisterna do batelão V c = Volume da cisterna in situ V e = Velocidade média de avanço da corrente de densidade V m = Volume mensal in situ V t = Volume total da cisterna W s = Velocidade de queda Fr = Número de Froude Re = Número de Reynolds Ri = Número de Richardson Vu = Velocidade média na direção norte-sul Vv = Velocidade média na direção leste-oeste Vw = Velocidade média na direção da linha de profundidade Vu = Velocidade média projetada no eixo do canal Vv = Velocidade média projetada perpendicular ao eixo do canal Vw = Velocidade média projetada na linha da profundidade Vu v = Velocidade resultante das velocidades projetadas u e v m 2 = Metro quadrado m 3 = Metro cúbico kw = Quilowatt km = Quilômetro ml = Mililitro mm = Milímetro linear Hz = Hertz kva = Quilovolt-amper mhz = Mega-hertz xx

21 min = Minuto rpm = Rotações por minuto ton = Tonelada ppt = Percentage per thousand g/l = Grama por litro Kg/m 3 = Quilograma por metro cúbico kw/m 3.h -1 = Quilowatt por metro cúbico por hora m/min = Metro por minuto m/s = Metro por segundo m.s -1 = Metro por segundo m 3 /h = Metro cúbico por hora m 3.s -1 = Metro cúbico por segundo mg/l = Miligrama por litro mg.l -1 = Miligrama por litro Micromhos.cm -1 = Unidade de condutividade Micro.Siemens.cm -1 = Unidade de Condutividade α = Ângulo do talude do leito do corpo hídrico ϕ = Ângulo da velocidade resultante Vu v em relação ao eixo do canal γ = Ângulo de defasagem entre o ponto cardeal leste e o eixo do canal ρ 0 = Densidade (peso específico) do fluido ambiente ρ 1 = Densidade (peso específico) da corrente de densidade ρ s = Densidade (peso específico) do sedimento ρ (s,t) = Densidade (peso específico) em função da salinidade e temperatura ρ (s,t,c) = Densidade (peso específico) em função da salinidade, temperatura e concentração ρ(mistura) = Densidade (peso específico) da mistura μs = Micro-Siemens (unidade de condutividade) μ/l = Mícron por litro = Aproximadamente ºC = Grau Celsius > = Maior que < = Menor que = Maior ou igual a = Menor ou igual a = Porcentagem por mil xxi

22 I INTRODUÇÃO O transporte aquaviário é responsável pela movimentação de aproximadamente 90% das cargas mundiais, tornando-se, portanto, o principal meio de locomoção de cargas do planeta. Atualmente, o transporte marítimo internacional utiliza navios cada vez mais especializados, bem como assistidos de modernas técnicas de gerenciamento e comunicação, direcionando as suas atenções para a nova demanda de navios econômicos. A exploração da economia de escala, refletidas no aumento de porte dos navios, é uma característica marcante na evolução da indústria do transporte marítimo e está intimamente ligada à agilização das operações portuárias, assim como a preservação de seus acessos aquaviários. Para atender as exigências de um mercado mundial altamente competitivo, a maioria dos portos teve que aumentar não somente a profundidade como ainda a largura de seus canais de acesso, berços de atracação e bacias de evolução, de maneira a garantir que as diversas embarcações, cada vez maiores em tamanho e calado, economicamente mais rentáveis, possam trafegar por vias aquáticas naturais ou artificiais, penetrar em baias protegidas e aproximarem-se das áreas portuárias para o embarque e desembarque das cargas transportadas. Várias centenas de milhões de metros cúbicos são dragados anualmente, em todo o mundo (GOES FILHO, 2004), grande parte desta quantidade de sedimentos é removida de portos que apresentam constantes assoreamentos 1, gerados por ações naturais ou antrópicas, atuantes nas proximidades destes ambientes hídricos. Portanto, tornou-se necessário, à preservação destas profundidades, o emprego constante de dragagens de manutenção, principalmente em portos localizados em estuários que necessitam destes serviços em escala cada vez mais crescente. A evolução dos equipamentos e das técnicas de dragagem vem acompanhando as demandas impostas pela modernidade e pela competitividade. Uma nova metodologia foi desenvolvida, na década de 90, para atender as operações de 1 Materiais depositados em leitos aquáticos provenientes da sedimentação de partículas suspensas na coluna de água, oriundas de ações naturais ou artificiais. 1

23 dragagens de manutenção, dando origem a um novo tipo de dragagem hidrodinâmica denominada dragagem por injeção de água, conhecida pela sigla WID Water Injection Dredging, onde a versatilidade dos equipamentos e o baixo custo operacional motivaram a grande expansão operacional deste método. Este trabalho visa apresentar as principais características operacionais desta metodologia. I.1 Objetivos Descrever as características básicas da dragagem por injeção de água, assim como os equipamentos necessários. Comparar esta metodologia de dragagem hidrodinâmica com a dragagem convencional. Observar as características do escoamento no estuário do Rio Itajaí-Açú e sua possível influência na operação de dragagem. 2

24 I.2 Estrutura do Texto A descrição do texto foi dividida em sete capítulos, para possibilitar uma melhor estruturação e compreensão dos principais tópicos do processo em estudo: I II III IV V VI VII Introdução Detalhamento das motivações que propiciaram a escolha do tema, assim como os objetivos e propostas do estudo apresentado. Caracterização dos Métodos de Dragagem Envolve o histórico da evolução da dragagem, definição dos tipos de operação de dragagem, além da classificação dos processos de dragagem existentes na atualidade, segundo alguns autores. Por fim, descreve várias especificações do Porto de Itajaí, detalhando as características de dragagem no seu acesso aquaviário. Dragagem por Injeção de Água Este capítulo faz uma breve análise operacional desta metodologia, relaciona os equipamentos e acessórios de dragagem, menciona a interferência da dragagem hidrodinâmica em relação à biota local e transcreve os estudos realizados, na Holanda, sobre a atuação do processo WID em leitos com materiais contaminados. Descreve a importância do monitoramento por instrumentos, além de avaliar a corrente de densidade através dos números adimensionais: Froude densimétrico, Richardson e Reynolds. Finalmente ilustra, por meio de um Diagrama em Blocos, a interligação das atividades que envolvem o processo WID. Análise Comparativa dos Métodos de Dragagem Apresenta uma comparação técnica operacional do processo WID com a Dragagem Convencional. Análise do Processo Hidrodinâmico da Metodologia WID Definição teórica de corrente de densidade e a importância das correntes naturais presentes nessa operação de dragagem. São apresentados os resultados da campanha de medições, através de gráficos e tabelas, realizada no Rio Itajaí-Açú, no Porto de Itajaí em 9 de março de 2005, onde a dragagem por injeção de água está sendo realizada. Discussão das Condições de Dragagem no Porto de Itajaí Analisa a trajetória dos sedimentos e as interferências na operação de dragagem em Itajaí. Conclusões e Recomendações Descreve os principais aspectos operacionais do processo WID, assim como a necessidade das campanhas de campo, dando ênfase aos resultados encontrados. Faz algumas recomendações sobre a utilização deste método de dragagem. 3

25 II CARACTERIZAÇÃO DOS MÉTODOS DE DRAGAGEM II.1 Histórico e Evolução da Dragagem Limpar ou desobstruir vias navegáveis com dragas é uma definição clássica para dragagem, já GOES FILHO (2004) define a dragagem como um processo de relocação de sedimentos e solos para fins de construção e manutenção de vias aquáticas, de infraestrutura de transporte, de aterros e de recuperação de solos ou de mineração. De fato, a evolução das metodologias de dragagem possibilitou uma ação de maior âmbito tornando-se mais abrangente e, até mesmo, imprescindível no auxílio para remoção de escombros, na recuperação de achados arqueológicos, em obras que necessitem de aterros especiais, na exploração industrial de depósitos naturais de minerais, pedras preciosas e recursos marinhos de valor comercial (Compton s Encyclopedia, 1998) ou, ainda, em dragagens de recuperação do meio ambiente aquático (Ge Study Report, 1998). Historicamente, existem referências à abertura de canais para navegação desde a mais remota antiguidade, ou seja, aproximadamente anos antes de Cristo, entre os Sumérios (MARTINS, 1974). Podemos mencionar ainda importantes serviços hidráulicos, tais como: a abertura do Canal da Babilônia; o traçado entre os Rios Tigre e Eufrates; a navegabilidade no Rio Eufrates determinada por Nabucodonosor 600a.C (BRAY, 1997; Compton s Encyclopedia, 1998); uma ligação predecessora do Canal de Suez, entre o Rio Nilo e o Mar Vermelho; a drenagem do Lago Fucino 43a.C. Porém, o mais longo e antigo canal aquático ainda existente é o Grande Canal da China, com mais de 1600 km de extensão o que levou cerca de 2000 anos para ser construído suas obras iniciaram no século 7a.C. e terminaram por volta do ano 1280d.C.. Na Europa, os pioneiros na construção de canais foram os italianos, muito embora os franceses prezem pela quantidade e extensão de suas vias aquáticas. Já na Grécia Antiga, eram construídos canais artificiais com fins de irrigação e também para unir corpos de água. Atualmente, os holandeses são os que mais investem em tecnologia de dragagem, principalmente, na construção de canais para drenagem de seu território (TORRES, 2000; Compton s Encyclopedia, 1998). 4

26 Em particular, a dragagem hidrodinâmica objeto deste trabalho e que será descrita posteriormente, remonta da Idade Antiga onde, na Índia, já existia indícios do uso deste método para remover os assoreamentos causados ao Rio Indus (MARTINS, 1974). Na época, esta operação de dragagem era efetuada através do arrastamento de troncos de madeira, posicionados verticalmente em embarcações propulsadas a vela ou remos, atuando em contato com o material de fundo do rio, visando ressuspender os sedimentos que, posteriormente, eram deslocados através da hidrodinâmica natural do corpo hídrico, gerando, com isto, o aprofundamento do leito aquático. II.2 Tipos de Operação de Dragagem As operações de dragagem mais comuns são definidas pelas características básicas e finalidades operacionais que envolvem o processo de dragagem. Seguindo a concepção de alguns livros e periódicos (USEPA, 1994; GE Study Report, 1998; TORRES, 2000; GOES FILHO, 2004) podemos destacar os seguintes tipos de operação de dragagem: II.2.1 Dragagem de Aprofundamento ou Inicial É determinada pelo aprofundamento virginal 2 do leito aquático, onde, normalmente, a coesão entre as partículas é mais intensa. Os equipamentos de dragagem são mais robustos e adaptados a cada tipo de situação operacional. A metodologia e o equipamento adequado são condições prioritárias para se obter bons resultados neste tipo de operação. A diversificação é determinada pelas características do material existente no fundo aquático, podendo ser empregada a derrocagem subaquática como parte deste processo operacional. Geralmente, estas operações são caracterizadas por (GOES FILHO, 2004): Movimentação de grandes quantidades de material dragado. 2 Aprofundamento em locais onde a dragagem nunca foi efetivada. 5

27 Remoção de solos compactos. Dragagem de camadas de solos não alteradas. Baixa presença de contaminantes. Camadas para dragagem com espessuras consideráveis. Atividades de dragagem não repetitivas. II.2.2 Dragagem de Manutenção É definida como uma operação mais suave 3, onde a remoção dos sedimentos é facilitada devido a pouca coesão das partículas depositadas recentemente 4 no leito aquático. Esta característica facilita a utilização da maioria dos processos de dragagem existentes na atualidade. Geralmente, consiste em uma técnica operacional sucessora à dragagem de aprofundamento. Possui como principais características (GOES FILHO, 2004): Quantidade de material a ser dragado variável. Remoção de solos não compactos. Possível presença de materiais contaminados. Ocorrência mais freqüente em canais de navegação e portos. Atividade, normalmente, repetitiva e rotineira. II.2.3 Dragagem de Mineração É composta por equipamentos especificamente construídos para extração de minerais com valor econômico como: argilas, areia e cascalho, para utilização em indústrias e na construção civil, podendo ainda ser utilizada em aluviões fluviais para extração de ouro e pedras preciosas. 3 Caracterização atribuída para dragagens em solos aquáticos de fácil remoção. 4 Definição de tempo insuficiente para consolidar uma forte coesão das partículas. 6

28 II.2.4 Dragagem Ambiental ou Ecológica Caracteriza-se pela utilização de dragas ecológicas para remoção, tão somente, da camada de materiais contaminados depositados no fundo do corpo hídrico, como também na linha da água quando ocorrem vazamentos acidentais de óleos ou derivados de petróleo no meio aquático. São equipamentos desenhados para trabalharem induzindo pouco efeito de turbidez na coluna de água, normalmente causados pelos processos de dragagem convencionais. Procedimentos rigorosos são exigidos para a dragagem e deposição final do material. A eficiência da dragagem ecológica está restrita a observação dos seguintes fatores (GOES FILHO, 2004): Minimização da dispersão de sedimentos contaminados para as áreas adjacentes ao sítio de dragagem; O manejo, tratamento e despejo do rejeito de dragagem devem ser efetuados de modo seguro do ponto de vista ambiental; A operação deve ser completada no menor tempo possível, resultando na máxima remoção de sedimentos contaminados e na mínima remoção de sedimentos limpos. Na dragagem ambiental a remoção do material contaminado se procede cuidadosamente, sendo constantemente associada a um programa de tratamento, reutilização ou relocação do mesmo. Possui como características mais usuais: Volumes reduzidos de dragagem. Presença de materiais contaminados. Remoção de solos não compactados. Atividade com tendência não repetitiva. II.2.5 Dragagens Especiais São constituídas por equipamentos projetados ou adaptados para casos particularizados de dragagem, como por exemplo, dragagens em grandes profundidades, retirada de escombros e outras operações especiais. Dependendo da situação existe a possibilidade da utilização de equipamentos robotizados. 7

29 II.2.6 Dragagens Naturais ou Erosão São identificadas pela ação de forçantes hidrodinâmicos naturais presentes no corpo hídrico, muito comuns em regiões estuarinas, onde o incremento da vazão de águas continentais, devido ao período de fortes chuvas, ou alterações na incidência de ventos e de ondas de marés astronômicas ou meteorológicas, tornam viável o deslocamento dos sedimentos de fundo para outros sítios. Podendo, sob certas condições, haver retorno do material removido ao mesmo ponto inicial, como por exemplo, em lagos ou lagoas, cujos efeitos hidrodinâmicos contornam todo o seu perímetro. Neste tipo de dragagem, normalmente, não existe interferências induzidas artificialmente nas ações que caracterizam o processo. II.2.7 Dragagens para Aterros Hidráulicos São, basicamente, desempenhadas pela atuação de dragas hidráulicas ou mecânicas, podendo ser utilizados batelões especiais tipo split-barge 5 no intuito de recalcar ou transportar grãos de areia para reurbanização de áreas costeiras, construção de rodovias e aeroportos ou, ainda, para engordamento 6 de praias. Abertura Longitudinal da Cisterna Figura II.1 Ilustração de uma draga dotada com o sistema SPLIT que caracteriza a abertura longitudinal da cisterna para despejo do material dragado. Fonte: Bandeirantes. 5 Tipo de embarcação onde a abertura da cisterna é longitudinal em todo seu comprimento. 6 Termo atribuído para definir incremento de areia para acresção ou recomposição de praias. 8

30 Draga Leblon Cisterna 880 m 3 Clam-Shell 3 jd 3 Jato de água com areia Restauração da Praia de Olinda - PE Figura II.2 Ilustração de uma draga hidráulica recalcando sedimentos para restauração de uma área costeira. Fonte: Bandeirantes Dragagem. II.3 Classificação dos Processos de Dragagem A diversificação dos processos de dragagem foi motivada pela necessidade de transpor as dificuldades impostas pela própria natureza. Contudo, a evolução destes métodos continua se desenvolvendo através de estudos e pesquisas em laboratórios ou, até mesmo, em modelagens matemáticas, visando melhorar as técnicas de operação e a eficiência dos equipamentos, no intuito, também, de minimizar os custos operacionais. Segundo alguns autores e periódicos (DAVIS et al., 1990; BRAY et al., 1997; Relatório SEBA, 1999; GOES FILHO, 2004), podemos distinguir, como principais e mais utilizadas técnicas, os seguintes processos de dragagem: 9

31 II.3.1 Processos Mecânicos de Dragagem São caracterizados pela atuação mecanizada dos equipamentos para a remoção dos sedimentos de fundo. Os equipamentos de dragagem mais conhecidos que utilizam este processo são: Draga de Alcatruzes (Bucket line Dredge), Draga de Caçamba (Clam-Shell), Caçamba tipo Mandíbulas (Grab Dredge), Escavadeiras Frontais (Dipper Dredges), Retro-Escavadeiras (Hoes), Pás de Arrasto (Draglines). Devido à simplicidade e semelhança com os equipamentos utilizados em terraplenagem, os equipamentos mecânicos de dragagem foram os primeiros a ser desenvolvidos. Geralmente, o material dragado é lançado em cisternas de batelões que transportam estes sedimentos até a área de deposição final. As dragas mecânicas podem possuir propulsão própria ou não, as não propelidas são conhecidas como dragas estacionárias. A seguir ilustramos alguns destes equipamentos, assim como os principais detalhes que permitem sua operação em meios aquáticos. DRAGA DE ALCATRUZES Guindaste de Popa Superestrutura Mastro Principal Tombo Superior Guinchos de Proa Guindaste de Proa Guinchos de Popa Charutos de Popa BB e BE Caçambas do Rosário Flutuante sem Propulsão Dalas BB/BE Cabo do Suspensório Lança de Dragagem Charutos de Proa BB e BE Espessura de Corte Tombo Inferior Figura II.3 Ilustração do esquema operacional de uma draga de alcatruzes mostrando o conjunto de caçambas que atuam continuadamente na remoção do material de fundo. Fonte: Sítio eletrônico 10

32 DRAGA RETROESCAVADEIRA Retro Escavadeira Caçamba Flutuante sem propulsão Charutos de Fixação para Dragagem Figura II.4 Ilustração do esquema operacional de uma draga retroescavadeira mostrando o carregamento em uma barcaça e seu sistema de posicionamento no fundo, através de dois charutos de fixação do flutuante. Fonte: Góes Filho, DRAGA DE CAÇAMBA Cabo de Içamento Guindaste de Dragagem Cabos de movimentação do Flutuante proa e popa Guincho Cabo Guia da Caçamba Caçamba de Dragagem Flutuante sem Propulsão Figura II.5 Ilustração do esquema operacional de uma draga de caçamba (Clam-Shell) mostrando o guindaste responsável pela movimentação da caçamba e os cabos presos ao flutuante que possibilitam o ciclo de corte de dragagem. Fonte: Góes Filho,

33 II.3.2 Processos Hidráulicos de Dragagem A atuação de bombas hidráulicas para succionar e recalcar os sedimentos, que podem ser fragmentados mecanicamente por desagregadores ou hidraulicamente através de fortes jatos de água, é uma das principais características deste processo. Podemos citar os seguintes tipos de equipamentos: Dragas Autotransportadoras (Hopper Trailing Suction Dredges) e Dragas de Sucção e Recalque (Cutter Suction Dredges), as quais poderão ser propelidas ou não. Durante a remoção do material dragado é formada uma mistura de água com o material sólido do leito, que é bombeado para tubulações flutuantes a distâncias compatíveis com a potência dos equipamentos no caso de dragas de sucção e recalque ou em bombeamentos para dentro de cisternas no caso de dragas autotransportadoras (GÓES FILHO, 2004), que também possuem a alternativa de recalcar os sedimentos em tubulações. Existe ainda a possibilidade de bombear o produto da dragagem para batelões acostados a contrabordo das dragas. As dragas hidráulicas são constituídas de tecnologias mais recentes e, geralmente, possuem maior rendimento operacional que as dragas mecânicas. DRAGA AUTOTRANSPORTADORA Superestrutura Tubulação de Recalque Para a Cisterna Guindaste de Manutenção Leme Cisterna para armazenamento do material dragado Propulsores Principais BB e BE Bomba Sucção Intermediária BB e BE Bocas de Dragagem BB e BE Propulsor Lateral Tubos de Sucção BB e BE Tubos de Jato de água BB e BE Figura II.6 Ilustração do esquema operacional de uma draga autotransportadora mostrando a atuação das duas bocas e dos dois tubos de sucção durante a dragagem, dispostos em cada lado da embarcação. Fonte: Sítio eletrônico 12

34 As dragas de sucção e recalque cutter suction dredges são, normalmente, equipamentos sem propulsão que atuam em regiões costeiras, sendo muito utilizadas em aterros hidráulicos para construção de aeroportos ou restauração de praias. Geralmente, são equipadas com um desagregador mecânico instalado na extremidade da lança de dragagem junto ao tubo de sucção, que atua por rotação desagregando o material do leito, o qual é aspirado pela bomba de dragagem. Estas dragas, como as dragas mecânicas, também são conhecidas como estacionárias e a utilização dos charutos, normalmente localizados a ré, juntamente com as lanças e âncoras de arinque, funcionam para dar apoio durante a dragagem, possibilitando o avanço e o giro da draga swing 7 movimento responsável pelo ciclo de corte de dragagem. DRAGA DE SUCÇÃO E RECALQUE Tubo de Recalque Mastro Principal Cabine de Dragagem Lanças de Arinque Âncoras de Arinque BB e BE Flutuante sem Propulsão Tubo de Sucção Âncora de Fundeio Charutos BB e BE para Dragagem Lança de Dragagem Desagregador Suspensório Figura II.7 Ilustração do esquema operacional de uma draga de sucção e recalque atuando com um desagregador na ponta da lança de dragagem mostrando as âncoras de arinque que permitem o movimento lateral e, juntamente com os charutos de fixação, propiciam o ciclo de corte de dragagem do equipamento. Fonte: 7 Nome do movimento que resulta na largura de corte da draga de sucção e recalque. 13

35 II.3.3 Processos Mistos de Dragagem São identificados pela ação conjunta e simultânea dos processos mecânicos e processos hidráulicos. Como exemplo desta tecnologia pode-se registrar as dragas de sucção e recalque com roda de caçambas instalada na ponta da lança. Este mecanismo remove o material de fundo mecanicamente lançando-o diretamente na linha de sucção hidráulica da draga. Uma das características deste tipo de equipamento é de poluir menos que as dragas mecânicas e hidráulicas, pois o processo de remoção mecanizado e a posterior sucção do material dragado fluindo pelo tubo de sucção acarretam em menor dispersão dos sedimentos na coluna de água. Apesar de se constituir em uma draga de processo misto, o seu ciclo de dragagem é idêntico ao das dragas hidráulicas de sucção e recalque. DRAGA DE SUCÇÃO COM RODA DE CAÇAMBAS Tubo de Recalque Mastro Principal Cabine de Dragagem Lanças e Âncoras de Arinque BB e BE Flutuante sem Propulsão Tubo de Sucção Âncora de Fundeio Lança de Dragagem Charutos BB e BE de Dragagem Roda de Caçambas Suspensório Figura II.8 Ilustração do esquema operacional de uma draga de sucção com roda de caçambas na ponta da lança de dragagem mostrando as âncoras de arinque que, juntamente com os charutos, são responsáveis pelo ciclo de corte de dragagem. Fonte: 14

36 II.3.4 Processos Pneumáticos de Dragagem São equipamentos muito utilizados em arqueologia náutica para recuperar pequenos objetos submersos, trata-se de um tubo de sucção utilizando um sistema com pressão de ar comprimido na ponta que induz a aspiração de pequenos sedimentos de fundo, este método é conhecido como Air-lift. Existem dragas ecológicas que utilizam, na sucção, sistemas pneumáticos em seus mecanismos para atenuar a dispersão do material dragado, evitando sua elevação na coluna de água. Atualmente, as dragas pneumáticas são consideradas as que menos poluem durante o processo de dragagem, contudo, o maior problema continua sendo a deposição final dos sedimentos removidos, pois se estima que o custo da disposição de sedimentos em áreas confinadas especiais pode ser de 3 a 6 vezes superior a simples descarga no mar (HINCHEE et al., 2001). Há registros de casos de tratamento de materiais contaminados com custos variando de 10 a 100 vezes superiores aos da utilização sem necessidade de tratamento (HINCHEE et al., 2001). DRAGA PNEUMÁTICA ECOLÓGICA Cabo de aço Translação Compressor Cabo da Lança Cabos de Içamento Valv. Distrib. de Ar Tubo de Recalque Flutuante Flutuante sem Propulsão Sistema Pneumático de Sucção Tubulação Pneumática de Sucção Figura II.9 Ilustração do esquema operacional de uma draga pneumática mostrando a linha de recalque e o equipamento de sucção pneumático em contato com o leito. Fonte: Sítio eletrônico 15

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