OPERAÇÕES NO APOIO MARÍTIMO

OPERAÇÕES NO APOIO MARÍTIMO MARCOS MACHADO DA SILVEIRA

MARCOS MACHADO DA SILVEIRA OPERAÇÕES NO APOIO MARÍTIMO 1ª edição Niterói/RJ Edição do Autor 2010 2

2010 Marcos Machado da Silveira Direitos reservados ao Autor. Nenhuma parte deste livro pode ser reproduzida ou usada de qualquer forma ou qualquer meio, eletrônico ou mecânico, sem a permissão por escrito do Autor. Texto: Marcos Machado da Silveira Projeto Gráfico e Capa: Marcos Machado da Silveira Formatação e Diagramação: Marcos Machado da Silveira Revisão: Cláudia Regina. M. Baptista Dados internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) 911492 Silveira, Marcos Machado da: Operações no Apoio Marítimo. 1º ed. Niterói/RJ: Edição do Autor, 2010. 63 p.; A4 ISBN: 978-85-911492-0-9 (PDF) 1. Operações no Apoio Marítimo. I. Silveira, Marcos Machado da (Brasil). CDD 600 Marcos Machado da Silveira Niterói/RJ mmsilveira52@gmail.com 3

ÍNDICE PREFÁCIO... 7 CAPÍTULO 1 - MANOBRAS COM AS ÂNCORAS DE BORDO... 8 1.1. ESCOLHA DE FUNDEADOURO... 8 1.2. FUNDEAR... 9 1.3. VELOCIDADE DE FUNDEIO... 9 1.4. RELAÇÃO ENTRE A PROFUNDIDADE E A AMARRA A FILAR... 9 1.5. FUNDEAR AS DUAS ÂNCORAS... 11 1.5.1 FUNDEAR AS DUAS PELA PROA... 11 1.5.2 FUNDEAR A PÉ-DE-GALO... 11 1.5.3 FUNDEAR À VAZANTE E ENCHENTE... 13 1.6. VANTAGENS E DESVANTAGENS... 14 CAPÍTULO 2 - MANOBRAS COM EMBARCAÇÕES DE APOIO MARÍTIMO... 15 2.1. SISTEMAS DE GOVERNO E PROPULSÃO... 15 2.2. UNIDADE DE GOVERNO E MANOBRAS COMPUTADORIZADA... 17 2.3. EFEITOS COMBINADOS DE LEMES E HÉLICES... 18 2.4. SISTEMA COM LEMES INDEPENDENTES... 21 CAPÍTULO 3 - MANOBRAS COM AS UNIDADES OPERACIONAIS... 22 3.1. ATRACAÇÃO EM SONDA... 22 3.1.1. COM DOIS CABOS, BORDO BEM FAVORÁVEL... 22 3.1.2. RECOLHIMENTO DE CABO DE BÓIA... 23 3.1.3. BORDO BEM FAVORÁVEL, COM BÓIA... 23 3.1.4. BORDO FAVORÁVEL, PREDOMINÂNCIA QUASE PARALELA... 23 E BÓIA (OU TAMBÉM CONTRA A PREDOMINÂNCIA)... 23 3.1.5. BORDO FAVORÁVEL, PREDOMINÂNCIA QUASE PARALELA,... 24 SEM BÓIA... 24 3.1.6. PREDOMINÂNCIA PARALELA À UNIDADE... 24 3.1.7. BORDO CONTRA A PREDOMINÂNCIA COM O AUXÍLIO... 24 DE UM REBOCADOR... 24 3.1.8. BORDO CONTRA A PREDOMINÂNCIA, USO DO FERRO... 25 3.2. MANOBRAS SOB MÁQUINAS... 25 3.2.1. BORDO FAVORÁVEL... 25 3.2.2. BORDO CONTRA A PREDOMINÂNCIA... 25 3.3. ATRACAÇÃO A CONTRABORDO... 26 3.4. ATRACAÇÃO POPA-A-POPA... 26 CAPÍTULO 4 - REBOQUE... 27 4.1. O REBOCADOR... 27 4.1.1. GENERALIDADES... 28 4.1.2. POTÊNCIA... 28 4.1.3. FORÇA DE TRAÇÃO ESTÁTICA EM RELAÇÃO À POTÊNCIA... 29 4.1.4. PASSO VARIÁVEL x PASSO FIXO... 29 4.1.5. DIÂMETRO DO PROPULSOR E CALADO... 30 4.1.6. LINHAS DE CASCO... 30 4.1.7. INSTALAÇÕES DE MÁQUINAS... 30 4.1.8. CERTIFICADO DE FORÇA DE TRAÇÃO ESTÁTICA... 31 4.1.9. FORÇA DE TRAÇÃO IDEAL... 31 4.1.10. ECONOMIA DE COMBUSTÍVEL... 31 4.2. REBOCADOR... 31 4

4.2.1. GUINCHOS DE REBOQUE... 32 4.2.2. DESENHO DO CONVÉS E SEUS EFEITOS... 32 4.2.3. DISPOSITIVO DE REBOQUE... 33 4.3. PLATAFORMA... 36 4.3.1. SEMISSUBMERSÍVEIS... 36 4.3.2. ARRIANDO E COLHENDO O ARRANJO DE REBOQUE... 37 4.3.3. COMO FACILITAR A PASSAGEM DO ARRANJO AO REBOCADOR... 38 4.3.4. COMO PASSAR O ARRANJO... 40 4.3.5. REBOQUE COM DUAS EMBARCAÇÕES... 40 4.3.6. REBOCANDO COM OS CABOS DE ÂNCORA DA PLATAFORMA... 40 4.3.7. PLATAFORMAS AUTO-ELEVATÓRIAS... 41 4.3.8. DISPOSITIVOS SOBRESSALENTES - PLATAFORMAS... 42 4.4. ESFORÇOS APLICADOS NO DISPOSITIVO DE REBOQUE... 43 4.5. CONSIDERAÇÕES PRÁTICAS DURANTE O REBOQUE... 49 4.5.1. FERRAMENTAS E EQUIPAMENTOS... 49 4.5.2. CONECTANDO O REBOQUE... 49 4.5.3. PASSANDO O DISPOSITIVO DE REBOQUE... 50 4.5.4. ENCURTANDO O COMPRIMENTO DO REBOQUE... 52 4.5.5. DESCONECTANDO O REBOQUE... 52 4.5.6. CABO-GUIA PARA REBOQUE (GOB-LINE)... 53 4.6. CARACTERÍSTICAS IDEAIS DOS REBOCADORES... 58 4.6.1. DERROTA DO REBOQUE... 58 4.6.2. CRITÉRIOS PARA O REBOCADO... 58 4.6.3. CRITÉRIOS PARA O REBOCADOR... 58 4.6.4. TRIPULAÇÃO DO REBOCADOR... 59 4.7. SEGURANÇA DO REBOCADO - O PONTO DE VISTA DOS INSPETORES... 60 CAPÍTULO 5 - SUSTENTAÇÃO DE PETROLEIRO... 62 5.1. OBJETIVO... 62 5.2. EQUIPAMENTO EMPREGADO... 62 5.2.1. REBOCADOR... 62 5.2.2. CABOS... 62 5.2.3. GUIAS... 62 5.3. PREPARO DO DISPOSITIVO A BORDO DO REBOCADOR... 63 5.4. PASSAGEM DO ARRANJO E POSICIONAMENTO FINAL... 64 5.5. DURANTE A SUSTENTAÇÃO... 65 5.6. DESCONEXÃO... 65 CAPÍTULO 6 - MANUSEIO DE ÂNCORAS... 66 6.1. OBJETIVO... 66 6.2. SISTEMA DE ANCORAGEM... 66 6.2.1. PROJETO... 66 6.2.2. GUINCHOS... 66 6.2.3. CABOS DAS ÂNCORAS... 67 6.2.4. ÂNCORAS... 70 6.3. TIPOS DE SOLOS PARA SISTEMAS DE ANCORAGEM... 75 6.3.1. GERAL... 75 6.3.2. CLASSIFICAÇÃO DO SOLO... 75 6.4. SISTEMA DA BÓIA DE ÂNCORA... 76 6.4.1. PENDENTE DE CORRENTE DA ÂNCORA... 76 6.4.2. PENDENTES (PENNANT LINE)... 76 6.5. ÂNCORAS AUXILIARES... 76 6.6. SISTEMA DA BÓIA-MOLA (SPRING-BUOY)... 77 6.7. PREPARAÇÃO DO REBOCADOR... 79 5

6.8. RESUMO DA OPERAÇÃO... 79 6.8.1. LAÇAR A BÓIA... 79 6.8.2. BÓIA DO CONVÉS... 80 6.8.3. RECOLHENDO A ÂNCORA... 80 6.8.4. RECOLHIMENTO PELA PLATAFORMA... 80 6.8.5. PENDENTE RETORNA À PLATAFORMA... 80 6.9. PROCEDIMENTOS PARA LANÇAMENTOS DE ÂNCORAS... 80 6.9.1. RECEBIMENTO DA ÂNCORA DA PLATAFORMA... 80 6.9.2. PREPARO ANTES DE SE LARGAR A ÂNCORA... 80 6.9.3. DESLOCAMENTO DA ÂNCORA PARA A LOCAÇÃO... 80 6.9.4. NA LOCAÇÃO... 80 6.9.5. COM ÂNCORA AUXILIAR... 81 6.10. MANUSEIO DE ÂNCORAS COM PESCADORES (CHASERS)... 82 6.10.1. APLICAÇÕES... 82 6.10.2. TIPOS... 83 6.11. LANÇAMENTO DE ÂNCORAS TIPO STEVPRIS PARA AS UNIDADES MÓVEIS (MODUs) 86 6.11.1. INTRODUÇÃO... 86 6.11.2. LANÇANDO AS ÂNCORAS... 86 BIBLIOGRAFIA... 114 6

PREFÁCIO A indústria do petróleo exige uma contínua atualização de todos os seus agentes. É uma atividade dinâmica, onde os limites devem ser sempre superados. Cada vez mais, esta indústria ganha importância em nosso país, quer seja no nível de exigência de qualificação da mão de obra, quer seja na geração de empregos. A quebra do monopólio de exploração e de produção da Petrobras traz novas empresas para o mercado brasileiro. A reboque, os armadores deverão apresentar índices operacionais cada vez melhores. Ao invés de haver somente contratos de longa duração (2, 4, 10 anos), o contrato tipo spot (curta duração) passará a ser uma constante. Este estudo tem o objetivo de servir de ferramenta para um melhor conhecimento das operações de apoio marítimo (apoio às unidades de produção e exploração em alto-mar). Ele foi realizado tomando como base a teoria existente. Somou-se então a experiência do autor como Comandante de embarcações supridoras, de estimulação de poços de petróleo, de reboque e manuseio de âncoras e também como Controlador de lastro e como Supervisor de lastro (Barge Engineer) em plataformas semissubmersíveis. Este estudo deverá sofrer sempre atualizações. É necessária a participação de todos os envolvidos, visando à melhoria contínua, através de críticas e sugestões. Rio de Janeiro, abril de 2010. 7

CAPÍTULO 1 - MANOBRAS COM AS ÂNCORAS DE BORDO OLHAL DA CRUZ CRUZ CEPO BRAÇO HASTE ANETE ORELHA PATA UNHA OLHO Nomenclatura de uma âncora 1.1. ESCOLHA DE FUNDEADOURO A escolha do fundeadouro deverá ser feita sob os seguintes pontos de vista: a. Que o local escolhido esteja protegido contra os efeitos do mar e vento, em mau tempo; b. Que o tipo de fundo, ou tença, seja de uma qualidade tal que a âncora se encaixe, não arraste pelo fundo e que seja de fácil remoção quando necessário. Quanto ao primeiro ponto, examinar-se-á na carta náutica se a configuração da costa protege o local do fundeio dos ventos predominantes, ou apenas de parte destes. As melhores fontes de consulta são as cartas piloto e os roteiros. Quando se cumprem as condições do segundo ponto de vista, pela qualidade do fundo, diz-se que é de boa tença; do contrário, é de má tença. São boas tenças os fundos de areia fina ou grossa, cascalho, conchas e lama. São más tenças os fundos de pedra, alga e argila. O fundo de argila é de boa tença, mas tem o inconveniente de que, se a âncora sai do fundo, as unhas não voltam a encravar por terem grande quantidade de argila entre a haste e os braços. Por este motivo, é considerada de má tença. Para escolha do fundeadouro, será levado em conta, ainda, se o fundo tem declive pronunciado para fora. Neste caso, se o ferro garrar, devido a ventos de terra, é possível ir parar em locais mais profundos, ficando-se com a âncora suspensa, sem tocar o fundo, ou com muito pouca amarra. O resultado, se isto acontecer em áreas de restrição a fundeio, será desastroso. 8

1.2. FUNDEAR É a manobra por meio da qual o navio deixa cair a âncora no fundo. Uma vez escolhido o lugar de fundeio, o navio dirigir-se-á com pouco seguimento, sendo a máquina parada a pouca distância do mesmo. Com a proa no local de fundeio, será dada máquina atrás a fim de parar o seguimento (quando a espuma do hélice chega quase à meia-nau) e, uma vez o navio parado, será dada a ordem: _larga! O navio deverá ter algum seguimento a ré, com a finalidade de que a amarra fique bem assentada no fundo. Será arriada pouco a pouco, evitando-se sempre que fique amontoada. No caso em que o navio tenha perdido o seguimento a ré, dá-se palhetadas atrás outra vez, parando logo que o navio ganhe seguimento. Será mantida comunicação constante entre o passadiço e a proa para o conhecimento, a todo o momento, de como diz a amarra, que significa a direção em que trabalha. Um pouco antes que tenha saído a quantidade de amarra prevista para o fundeio, aperta-se o freio da coroa de barbotin e não se fila mais. Esta manobra deve ser feita sempre, para nos assegurarmos de que a âncora tenha unhado bem no fundo. Confirma-se em seguida se a amarra unhou bem, quando esta começa a tesar e, então, manda-se filar até a quantidade ordenada pelo passadiço. Uma vez pronta a manobra de fundeio, engralha-se o molinete (ferro), deixando-se a amarra pronta para ser virada e aperta-se bem o mordente da âncora fundeada. 1.3. VELOCIDADE DE FUNDEIO Não se pode dar cifras, já que a velocidade de aproximação ao fundeadouro será diferente para cada estado de carga que tenha o navio, como também dependerá do tamanho deste. Em qualquer caso, o navio, ao estar a umas duas milhas do fundeadouro, deverá moderar a máquina, parando a meia milha náutica e conservando algum seguimento para que a embarcação obedeça ao leme. Nunca se tentará quebrar o seguimento, tanto a ré, como avante, por meio do freio do molinete, expondo-se a avarias tanto no molinete como na âncora ou amarra. Somente em casos excepcionais será utilizado o freio da amarra para se quebrar o seguimento do navio. O motivo desta precaução é devido à energia que a amarra teria que vencer, igual ao produto da massa pelo quadrado da velocidade, que representaria um esforço enorme para a amarra e para a âncora. 1.4. RELAÇÃO ENTRE A PROFUNDIDADE E A AMARRA A FILAR F é a força do vento atuando sobre o barco e se pode decompor em duas: uma na direção da amarra, C, e outra vertical, V. Esta força tende a submergir a proa, mas se lhe opõe o momento do par de estabilidade longitudinal. A força C tem que ser vencida pela amarra, que atua na direção contrária, dando lugar a C. Esta força se transmite por toda a amarra até a âncora, dando lugar a uma resistência R na direção da tangente da amarra. Em mecânica, não há nenhum inconveniente em se deslocar as forças em suas próprias direções. Portanto, deslocamos a força C e a força R ao ponto 0. A resultante destas duas forças, para que exista equilíbrio, tem que ser igual e contrária ao peso +P da amarra. 9

Fig.1 - Esforços na amarra Dos triângulos formados, deduz-se C sen (90+B) C cos B = resultando: = R sen (90-A) R cos A Isolando-se R, R = C. cos A cos B Dando-se valores a B, teremos: B R 0º F cresce aumenta 90º infinito mas F = C. cos A logo, R = F cos B Portanto, para diminuir o esforço de resistência R do último elo, é preciso diminuir o ângulo B que a amarra forma no fundo, e isto é conseguido filando-se amarra, já que, ao ficar parte dela descansando no fundo, a resistência total irá dividindo-se em todos os elos e haverá menos perigo de que se rompa o último elo. Em troca, quando a amarra está a pique, ou seja, B = 90º, o esforço é máximo e pode partir-se a amarra, ou o ferro pode garrar. Na prática, deverá ser arriada de três a quatro vezes a profundidade, da mesma forma que, com mau tempo, deverá ser filado o máximo de amarra para estarmos seguros de que várias manilhas estejam apoiadas no fundo. 10

1.5. FUNDEAR AS DUAS ÂNCORAS Três são as maneiras de se fundear as duas âncoras: a. As duas pela proa; b. A pé-de-galo; e c. À vazante e enchente. 1.5.1 FUNDEAR AS DUAS PELA PROA O navio se dirige ao local do fundeadouro com pouco seguimento e, quando possível, proa ao vento ou à corrente. Chegando, larga-se uma das duas âncoras, colocando-se o leme para o bordo contrário da âncora fundeada, para que a proa se separe deste ponto e, quando esteja afastada, larga-se a segunda âncora, dando máquina atrás para se quebrar o seguimento. Vai-se largando (filando) amarra das duas âncoras até que tenham saído as manilhas com que se deseja ficar fundeado. Fig. 2 - Fundear as duas pela proa Fig. 3 - Fundear a pé-de-galo 1.5.2 FUNDEAR A PÉ-DE-GALO Para fundear a pé-de-galo, o navio se dirige ao local do fundeadouro fazendo um rumo perpendicular à direção do vento e da corrente, se esta existir. Ao chegar próximo ao local do fundeadouro, reduz-se a máquina, e ao chegar no local exato, larga-se primeiramente a âncora de barlavento e segue-se arriando amarra. Quando estiver filado o dobro de manilhas, menos uma, do que se deseja ficar fundeado, larga-se a segunda âncora, de sotavento. Em seguida, dá-se máquina atrás, arria-se amarra para a segunda âncora e engralhase, virando a primeira. No momento em que sair pelo escovém a manilha da segunda âncora com a qual desejamos permanecer fundeado, entrará pelo outro escovém a manilha da primeira âncora. Ao ficarem iguais as amarras, dá-se volta. Vejamos agora a explicação técnica: F é a força do vento ou da corrente que atua sobre o casco e, a esta força, há de se opor outra igual e contrária, R, para que exista o devido equilíbrio. R pode ser decomposta em duas, na direção de ambas as amarras, R e R (fig. 4). 11

Como a direção da proa é bissetriz do ângulo que formam as duas amarras, da decomposição de R, forma-se um triângulo onde se verifica que as diagonais são perpendiculares e se cortam no ponto médio. Portanto, teremos, se chamarmos Ø ao ângulo que formam as duas amarras: Ø OA = AR. cos, onde AR = 2 OA cos Ø / 2 Multiplicando-se ambos os membros por 2: 2 x OA 2. AR = e AR = cos Ø / 2 AR 2. cos Ø / 2 que é o mesmo que R = Se dermos valores ao ângulo entre as duas amarras, teremos R 2. cos Ø / 2 Ø R = R 0º R / 2 (caso das duas âncoras pela proa) 120º R (ângulo limite, a partir do qual cada amarra deverá resistir a um esforço igual ao total) 180º o esforço das amarras é infinito Fig. 4 - Diagrama de forças do fundeio a pé-de-galo Fig. 5 - Diagrama de forças do fundeio a duas âncoras Do estudo desta função, deduz-se que, quando se fundeia as duas âncoras pela proa, cada amarra tem que sofrer um esforço igual à metade do esforço total. À medida que aumenta a separação das amarras, vai aumentando o esforço que deve fazer cada uma delas até chegar a um ângulo de 120º, momento onde cada amarra resistirá a um esforço igual ao total, ou seja, como se o navio estivesse fundeado com uma só âncora. Quando o ângulo passa de 120º, cresce muito o esforço das duas amarras e, quando chega a 180º, a função se faz infinita. Nesse momento, existe risco de garrar ou partirem-se as duas amarras. A quantidade de amarra a filar, da primeira âncora, até largar-se a segunda é calculada como veremos a seguir. Supondo que o ângulo que formam as duas amarras é de 120º, teremos AD = AC. sen 60º ; 12