BALANÇOS NO MAR - MOVIMENTOS DOS NAVIOS

BALANÇOS NO MAR - MOVIMENTOS DOS NAVIOS

(SHIPS MOTION)

Um dos causadores de avarias de cargas

INTRODUÇÃO

As ondas são formadas por influência eólica (vento), que sopra sobre a superfície dos oceanos.

As ondas do mar nunca têm forma simples, única e com mesmas dimensões, pelo contrário em alto mar as ondas apresentam uma infinidade de irregularidades, complexidades e combinações de forças de ventos variados.

Um dos estudiosos sobre as ondas do mar foi o Engenheiro, Hidrodinâmico e Arquiteto Naval Willian Froude, onde dedicou parte dos seus trabalhos na estabilidade dos navios, aos problemas das ondas no mar, e aos balanços dos navios.

Balanços no mar atrasam a viagem e podem causar avarias de cargas, por mais que seja perfeitamente amarrada, a fúria das ondas acabam sobrepujando sobre as forças físicas empregadas na amarração das cargas, e na resistência dos materiais usados na peação (amarração), e acabam causando avarias (sinistros).

Por outro lado não permite que o Capitão do navio consiga levar seu navio ao porto de destino com absoluta pontualidade, se fazê-lo com segurança, mas infelizmente Schedule são quebrados ou mesmos interrompidos por longos períodos, muitas vezes por arribadas para corrigirem problemas com avarias de cargas e ao navio.

Navegar sob um mar encapelado sempre retarda a velocidade do navio, pois terão que lutar contra a resistência do vento e da água, e por consequência enfrentar os balanços de jogar a proa e a popa para os seis (6) movimentos, sendo três (3) lineares e três (3) rotacionais.

A maioria das pessoas pensa que o navio somente movimenta no sentido perpendicular e transversal, mas não, outros movimentos são produzidos pelas ondas provocadas pelos ventos, e causam avarias nas cargas.

As ondas pelo seu atrito provocam o encrespamento (ondulações) da superfície d'água, e a brisa, agindo sobre a face inclinada dessas ondulações, dão origem a pequenas ondas, e devido à pressão acumulada do vento, elas vão aumentando à medida que se deslocam em suas direções. A proporcionalidade que irão atingir, dependerá da intensidade do vento e das extensões das águas, livres de qualquer obstrução, que tiverem diante de si.

Em lagoas, baías, enseadas, rios não se forma grandes ondas, ao contrário do mar que tem uma extensão imensa, uma leve brisa aumentando pouco a pouco pode dar origem a ondas gigantes.

MOVIMENTOS A QUE ESTÃO SUJEITOS OS NAVIOS:

1 - MOVIMENTOS ROTACIONAIS:

1-1- BALANÇO (Jogar), em inglês ROLLING: atua na direção transversal, ou seja, inclina-se de um lado para outro, de bombordo (esquerda) para boreste (direita) e vice-versa.

Isto ocorre quando as ondas chocam contra o costado e fundo do navio, contrariando sua posição de equilíbrio.  Isto pode ser minimizado com o emprego de estabilizadores, como: bolinas, alhetas controladas por giroscópios ou tanques de lastro utilizados para neutralizar este movimento.

Estes tanques ficam integrados na parte inferior e nas laterais do casco, conhecidos como tanques "U", por causa do seu formato.

O princípio de funcionamento é que o movimento da água de um tanque para outro é feito por encanamentos e válvulas, ajustadas por computador seguindo informações coletadas por sensores que monitoram os balanços conjugados com a face oposta, onde sofre o impacto da onda no casco. Este sistema é muito empregado nos navios que fazem perfuração, quando precisam estar orientados e sem movimentos.

Este é fácil de percepção pois tem o movimento de um pêndulo.

As amarrações das cargas no sentido diagonal vão sofrer força de tração o que poderá brandear ou causar ruptura da amarração.

1-2 - ARFAGEM (Caturrar) em inglês PITCHING: atua na direção longitudinal, ação que faz erguer a proa e baixar a popa e vice-versa.

Esta oscilação é fácil de percepção, pois tem o movimento similar de uma gangorra.

Este movimento é aumentado quando encontra as ondas pela sua proa, onde vai cavalgar na crista da onda, e se abate na depressão do cavado que vai formar uma nova onda.

Quanto menor o comprimento do navio, menor será o seu período de oscilação longitudinal.

Este movimento em um mar muito encapelado poderá submergir a proa totalmente, arrastando grande massa de água para o convés, e consequentemente atingindo o castelo de proa, no caso existindo carga sofrerá um forte impacto. 

Também ocorre a exposição do hélice e leme, fazendo com haja cavitação do hélice (hélice dispara), e pouca atuação do leme. Outro fator importante é a questão do efeito do alquebramento, isto é, esforços no casco provocando uma curvatura longitudinal com a convexidade para cima.

Navios containeiros a bay 01 será atingida, e normalmente depois de um temporal sempre os containeres chegam com afundamentos ou no painel frontal ou porta (dependerá de como foi posicionado).

1-3 - GUINAR (Rabear) em inglês YAWING: é uma rotação em torno do seu eixo vertical, produzindo uma amplitude (ziguezague), causado por um ângulo formado entre a proa-popa fazendo com que mude com frequência o rumo. 

Portanto a amplitude é o ângulo descrito pelo navio em uma oscilação de um bordo a outro.

Período é o tempo, em segundos, correspondente a uma oscilação. Todo navio tem o seu período natural que ocorre pelas suas características do casco e potência do motor, em condições normais de mar, o que é alterado quando encontra um mar encapelado.

O que se verifica que se forma uma depressão no bordo contrário ao da guinada, e é notável uma formação de onda causada pela proa, fazendo com que indo de encontro esta onda contra a onda do mar causa em parte redução nos efeitos. Este movimento é visível, retarda a navegação. A sua ação causa trancos (impactos) sobre a carga, fazendo com que sua principal consequência é afrouxar (brandear) a peação (amarração).

2 - MOVIMENTOS LINEARES:

2-1- SUSPENSÃO em inglês HEAVING: movimento que ergue (ascendente) e baixa (descendente) o casco ao longo do seu eixo vertical numa onda.  É um movimento que se observa somente em laboratório em tanque de prova, ou estando em equilíbrio e flutuando em repouso.

Estas oscilações têm um efeito de atuar sobre as cargas afrouxando (brandeando) as peações (amarrações). É muito comum que cargas que tem suas embalagens frágeis tenham uma maior tendência com estas ações.

2-2 - SALTAR em inglês SURGING: movimento de acelerar ou retardar sua velocidade quando se ergue numa onda.

É um movimento que se observa somente em laboratório e em tanque de prova.

Navegando na mesma direção, a navegação é extremamente difícil, o governo torna-se difícil, a passagem de uma onda diminui e em seguida acelera o navio, produzindo um adicional a sua velocidade.

Navegando em sentido contrário a proa enterrando na onda, ocorre a desaceleração, e em seguida suspendendo, e a onda passando a força dinâmica impulsiona para frente.

Em ambas as situações existem a perda de controle dos efeitos do leme e hélice.

2-3 - OSCILAÇÃO em inglês SWAYING: é a ação que faz com que o navio se movimenta por inteiro, para um lado ou para o outro.

Ocorrendo o balanço há um arrastamento para os lados, que causa também um movimento de aceleração e desaceleração, este movimento somente pode ser visto em laboratório. Isto pode causar forças de torção no eixo longitudinal.

EFEITOS DE RESISTÊNCIA AO NAVIO:

A resistência depende da velocidade do navio e por conseguinte vai depender da velocidade do vento, atuação de correntes, e condições do mar, ou seja, é a força necessária para mover o navio em mar calmo, a uma velocidade constante.
Desta forma o que verificamos que a velocidade do navio não é constante, dependerá das forças de resistências que atuam sobre a sua estrutura, como correntes, ventos e ondas.




Quando o navio encontra-se flutuando, as forças que atuam em equilíbrio estático, que são o peso do navio, agindo no centro de gravidade, e as forças de pressão que atuam perpendicular ao longo de toda a superfície do casco, logo estas forças hidrostáticas atual de forma a opor ao peso do navio, então o que gera o Princípio de Arquimedes.
Estando o navio em movimento, vamos encontrar a massa d'água atuando em direção oposta, logo a pressão não é somente hidrostática, pois atua a força de impulsão do motor principal, logo temos a atuação de duas componentes que é a pressão e a velocidade, logo esta pressão atuará no casco imerso, sendo máxima e mínima, quanto mais profunda maior atuações terá, teoria esta desenvolvida pela famosa Equação de Bernoulli.
Os que verificamos que estas forças que atuam no sentido transversal à direção do rumo do navio, são pares, iguais e opostas, logo se anulam pela descontinuidade da massa d'água, o mesmo não ocorre em relação às forças longitudinais que são causadas pelo atrito da massa d'água sobre o casco. Cada tipo de navio possui uma resistência de atrito diferente, isto devido à forma do casco.

A FÍSICA E ATUAÇÃO DAS FORÇAS SOBRE O NAVIO E SUA CARGA:

Visto os movimentos que está sujeitos o navio no mar, verificamos que existe força atuando no sentido longitudinal, transversal e vertical, e por conseguinte causando impactos, vibrações e acelerações.
Segundo os estudiosos em um navio temos as seguintes acelerações:

Como se vê na figura acima a aceleração é maior nas extremidades do navio, se comparados com os do caminhão e avião, não são tão expressivos. Não podemos esquecer que cada balanço tem um período e se considerarmos que um período de balanço seja de 15 segundos, vamos ter em 1 minuto 4 balanços, em 1 hora 240 balanços e em 1 dia 5760 balanços. 

Contrário ao balanço de um avião ou caminhão a freqüência será bem maior, o que vale dizer que os efeitos das forças atuaram bem maior, o que se ocorrer debaixo de um mau tempo, a carga sofrerá impactos, solavancos e vibrações em maior escala. 

Outra observação importante que no movimento de "suspensão" reduz a força de atrito, conseqüentemente e aumenta a pressão no sentido vertical o que pode causar deformação na carga e no chapeamento onde ela está estivada. 

OCORRÊNCIAS DE TEMPESTADES:

Existem certas regiões do globo terrestre que estão mais sujeitos a enfrentarem os efeitos dos ciclones tropicais e ciclones extratropicais, que tem como características chuva pesada, fortes ventos, e o seu perigo está relacionado com a sua intensidade, seu tamanho e sua localização. 

A diferença entre ciclones tropicais e ciclones extratropicais é que o primeiro tem seus ventos mais fortes próximos à superfície, enquanto o outro tem os ventos fortes próximo à tropopausa. Ciclones tropicais têm duração de dias. 

Os Furacões se formam a partir das tempestades tropicais, que se formam em cerca de 38 km/h, e à medida que a velocidade do vento aumenta a força vai aumentando até chegar a 74 km/h e se tornar um Furacão. 

Os Tsunamis, segundo a comunidade científica, ao contrário dos furacões não tem nada a ver com marés, porque eles são formados pelo deslocamento de grandes massas de água que são causados por sismos, terremotos, erupções vulcânicas, explosões submarinas, deslizamentos ou acomodação de terras e outros distúrbios que atingem o mar. 

Os furacões começam no Atlântico, Caribe e noroeste do Pacífico, enquanto os tufões formam-se no oeste do Pacífico e no sudeste do Oceano Índico. 

Segundo os estudiosos, Furacão, Ciclone e Tufão são nomes diferentes que designam o mesmo fenômeno climático, ou seja, furacões atingem a America do Norte atingem os Oceanos Atlântico e Pacífico (acima da linha do Equador), os Ciclones atingem o Oceano Indico (entre os trópicos de Câncer e Capricórnio), regiões da Austrália, Indonésia, índia, Paquistão, Arábia Saudita e África, bem como região da Austrália no Pacífico, e os Tufões atingem (entre Equador e tropico de Câncer, e acima deste) as regiões da Indonésia, Filipinas e Japão. 

Uma das diferenças entre ciclones tropicais e extratropicais, é que os ciclones extratropicais são gerados por mudanças bruscas de temperatura entre as massas de ar quente e frio, com ventos fortes e nuvens em forma de círculos, enquanto que os tropicais nuvens e ventos expandem rapidamente. No hemisfério Norte os ventos mais fortes no ciclone tropical formam a leste do olho no meio de um anel formado por tempestades violentas, que é denominado parede do olho. 

Como estamos sempre acompanhando na mídia estes ciclones tropicais podem causar efeitos devastadores como foi no caso de alguns dos notáveis, como abaixo as seguintes tormentas:

Ano	Furacão (categoria)	Conseqüências
2013	Tufão Hayan (5)	Devastou as Filipinas, com velocidades superiores a 250 km/h
2012	Sandy	Atingiu a costa de Nova Jersey, Nova York e Connecticut causando Inundações, corte de energia elétrica para milhões de pessoas, blocos inteiros de casas foram danificados ou completamente lavados pela maré de tempestade e vento. Incêndios devastaram a cidade a partir de linhas de gás natural que haviam rompido e inflamado.
2010	Megi (5)	Atingiu as regiões de Taiwan e arrasou as Filipinas, criou mega-ventos de 287 km/h.
2004	Tsunami (Maremoto)	Atingiu o Oceano Índico
2008	IKE (2)	Ocorreu ao Norte da Ilha de Galveston, produziu aumento de maré em cerca de 15 a 20 metros, causando inundações.
2005	Katrina	Ocorreu na área de Nova Orleans, produziu aumento na maré em cerca de 8 a 9 metros, causando inundações
2005	Dennis	Ocorreu em grande parte da Flórida e interior do Sudeste dos EUA, causando inundações de cerca de 2 a 3 metros com forte precipitação de chuva.
2004	Catarina (2)	Atingiu o litoral Gaucho e Catarinense, causando destruições de casas, galpões, estufas, postos de gasolina, causando danos na infra-estrutura urbana como rede elétrica, telefonia, estradas, também causando prejuízos na agricultura, flora e fauna, com ventos de 154 a 177 km/h
2003	Isabel	Ocorreu na baía de Chesapeake, causando inundações de cerca de 3 metros
1995	Opala (3)	Atingiu a costa da Flórida em direção ao México, causando inundações de cerca de 7 metros
1994	John	Foi o ciclone tropical de maior duração e que atingiu as maiores distâncias já observadas, percorreu 13.280 km, do Pacífico Oriental até o Pacífico Ocidental e de volta para o Pacífico Central, permaneceu na maior parte do tempo sobre o oceano e causou apenas danos pequenos no Havaí.
1989	Hugo	Atingiu o Sudeste dos EUA, Carolina do Sul
1983	Forrest	Atingiu o Oceano Pacífico, principalmente o Japão, sendo que foi o ciclone tropical de mais rápido surgimento, com ventos de até 137 km/h. 483 mm de chuva caíram em todo o Japão, danificando 46 mil casas.
1979	Tif	Formou no noroeste do Oceano Pacífico, principalmente o Japão, em outubro de 1979 e foi o ciclone tropical maior e mais intenso já visto. O diâmetro das tempestades atingiu 2.220 km, quase metade do tamanho dos Estados Unidos, com ventos de 306 km/h.
1973	Nora	Distinto pela sua temperatura, o tufão Nora ficou conhecido por ter o mais quente dos olhos de qualquer ciclone tropical, 30° C, com ventos de até 298 km/h, enfraqueceu quando atingiu o sudeste da China no dia 10 de outubro de 1973.
1969	Camille (5)	Devastou a costa do Mississipi, com ventos de mais de 155   km/h, causando inundações de cerca de 8 metros
1961	Nancy (5)	Atingiu região noroeste do Pacífico, atingiram cerca de 343 km/h, causou grande devastação em todo o Japão
1959	Vera (5)	Atingiu o Japão com ventos fortes de até 305 km/h, mas de graves inundações. A tempestade destruiu barreiras do mar, afundou lavouras e interrompeu estradas e ferrovias
1959	Sarah (5)	Atingiu a Coréia do Sul e Japão com ventos que atingiu um pico de 310 km/h, destruíram 6 mil casas, plantações e causaram inundações extremas
1957	Audrey	Atingiu a costa da Louisiana, com inundações de cerca de 4   metros
1938	New England	Atingiu Rhode Island, Connecticut, sudeste de Massachusetts e Long Island, com inundações de cerca de 4 metros.
1899	Autrália	Produziu ondas de até 13 metros

Os furacões em sua estrutura eólica, possuem o "olho" onde os ventos são baixos (cerca de 120 km/h), entretanto suas paredes possuem os ventos mais fortes e provocam chuvas. 

Com base nesta apresentação de furacões, vejamos o que representam em termos de perigo para os navegadores: 

ESCALA DE FURACÕES - SAFFIR - SIMPSON HURRICANE SCALE :

Desenvolvida em 1970 pelo Engenheiro e consultor Herbert Saffir, e por Robert Simpson, então Diretor do Centro Nacional de Furacões dos Estados Unidos. 

Esta escala para medir a intensidade dos furacões foi fundamentada na pressão barométrica, na velocidade dos ventos e na elevação do nível do mar. 

Os furacões têm uma classificação em escala nas categorias de 1 a 5, quanto maior a categoria maior será sua força devastadora. 

Ciclone extratropical: até 117 km/h 

CICLONES & FURACÕES & TUFÕES

Categoria 1 : tempestade (aumento anormal do nível do mar ao longo da costa causada pelas ondas) de 1 a 2 metros, velocidade do vento 119 a 152 km/h, causa as menores inundações nesta escala. 

Categoria 2: tempestade de 2 a 3 metros, provoca danos em casas e edifícios, pois o seu vento e cerca de 153 a 176 km/h. 

Categoria 3: tempestade de 3 a 4 metros, provoca danos a árvores, plantas e pode até destruir pequenas construções, pois seu vento e de cerca de 177 a 207 km/h. 

Categoria 4: tempestade de 4 a 6 metros, pode arrancar telhados, causar desabamento de construções, arrancar portas e janelas, seus ventos são de cerca de 209 a 250 km/h, causa inundações. 

Categoria 5: Causam destruição total de construções, são necessárias evacuações de cidades. Ventos acima de 251 km/h 

TÉCNICAS PARA MINIMIZAR AVARIAS DEVIDO AO MAU TEMPO:

O procedimento mais seguro com relação a Ciclones, Furacões e Tufões, é evitá-los. 

CAPEAR: é posicionar o navio à capa, isto é, manter o navio com a proa voltada para o vento (aproada) e ao mar, sendo que é necessário reduzir a velocidade para evitar grandes impactos na proa e embarques de água atingindo o castelo de proa e início do convés principal. 

CORRER COM O TEMPO: é posicionar o navio com o mar pela popa, manobra que deve ser feita devagar pois o leme tem menos eficácia no governo. Com o mar pela popa, haverá o risco de aproximar à velocidade de propagação das ondas, inclusive ficar na crista ou no cavado das ondas, haverá inclusive disparo do hélice pois a popa tende a suspender. 

Estas duas situações amenizam os balanços do navio, mas é importante observar que a proa tem maior resistência, o leme na popa dependendo dos impactos pode sofrer avarias e ficarem sem condições de governar, os hélices podem sofrer empenamentos nos mancais e pás do hélice. 

Pela prática é aconselhável posicionar o rumo com o mar pela bochecha, cerca de 30º da direção das ondas, mas cada navio, tem a sua característica de manobra e estabilização frente a mar encrespado, por isso, cada navio é um caso a parte. 

NAVEGANDO COM CICLONE: 

Segundo os estudiosos vejamos algumas regras e informações importantes sobre posicionamentos de um ciclone/furacão/tufão e um navio: 

1º) Determinar a posição da embarcação com relação ao centro da tempestade. 

2º) Através de dados meteorológicos traçar o centro da tempestade e sua direção. 

3º) Determinar o seu rumo e a distância da tempestade. 

4º) Se a embarcação está com velocidade maior do que a tempestade é simples traçar um rumo e fugir da tempestade. 

5º) Nem sempre ocorre esta situação, a tempestade é mais rápida, se a tempestade está à frente da embarcação a aproximação do centro será provável. 

6º) Acompanhar pelo Barômetro para verificar o movimento da pressão. 

7º) Se a direção do vento se mantém estável com aumento da velocidade do vento, e o barômetro caindo, a embarcação é provável que estará próximo da direção ou no centro da tempestade. 

8º) Se a direção do vento permanece estável, com diminuição da velocidade do vento, o barômetro aumentando, o navio está no rastro e atrás do centro da tempestade. 

9º) Afastar o quanto possível do centro é a melhor condição. 

A ação apropriada a tomar para fugir depende, em parte, da sua posição em relação ao centro da tempestade e seu rumo em relação à direção da tempestade veja o desenho abaixo que nos informa sobre a rota da tempestade: 

a) Deveremos dividir a formação da tempestade em dois (2) semicírculos, convencionando Hemisfério Norte e Hemisfério Sul . 

b) O semicírculo da parte à direita da rota (rumo-direção) da tempestade é que tem os ventos mais fortes, é o lado considerado perigoso, porque vai aumentando e somando os ventos à sua velocidade, enquanto que na parte á esquerda é que tem os ventos menos forte, ao contrário do anterior vai diminuindo. 

Recomenda-se o uso do radar para confrontar com os boletins meteorológicos para comprovar se a direção da tempestade esta sendo mantida ou se está correta conforme informada. 

Quanto às regras para sair do centro de uma tempestade, recomendo aos navegadores que seja feito cursos especiais, onde através de regras de plotagem, em rosa de manobras, serão ministradas demonstrações para cada posição dentro dos semicírculos , e qual seria o rumo recomendado para a fuga, com a finalidade de sofrer menos impactos ao navio e a sua carga. 

CONCLUSÃO:

O histórico de tormentas no mar apresentado acima, a força do vento e as devastações provocadas por ondas gigantescas, podem causar os seis (6) movimentos citados e contribuir para diversos sinistros envolvendo perdas vultosas de patrimônio e de vidas humanas. 

Por isso que existem os casos fortuitos na concepção jurídica para aqueles acontecimentos em que ação ou vontade do homem não tiveram participação na sua ocorrência, como a de uma tormenta em alto mar. 

Debaixo de uma tempestade, qualquer que seja a intensidade do vento, o navio não fica estável, o seu movimento deixa de ser sincronizado, o seu governo não é atendido. 

Não se consegue anular as forças do vento e mar, logo o navio e sua carga ficam sujeitos a avarias. 

Hoje com a tecnologia dos satélites, previsões meteorológicas são auxiliadoras para que se evite navegar contra uma tempestade e nos fornece tempo para fugir delas. Quando o tempo não for suficiente, temos que nos proteger atrás de ilhas, arribar em portos seguros, enfim minimizar os efeitos que uma tormenta causa. 

Somente quem já ficou no centro de um furacão como o autor deste artigo, pode sentir o quão é desesperador, você ver tudo quebrar a sua frente, ficando inerte, sem poder tomar nenhuma medida para minimizar as oscilações que o vento e ondas causam. Dá para sentir como uma caixa de fósforo flutuando numa bacia cheia d'água. 

Aconselho aos navegadores nunca enfrentarem uma tormenta podendo evitá-la, pois os resultados tem sido catastróficos, muitos navios tem ido a pique, quebrados e com avarias vultosas colocando-os meses em reparos em estaleiros. 

O mais importante quando se enfrenta uma tempestade é ficar atento às mudanças na direção do movimento do centro da tempestade. 

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA:

ARTE NAVAL, Maurílio M. Fonseca, 1960

CHAPTER 35, Tropical Cyclones, Description and Causes, The American Practical Navigator - Bowditch

CONTAINER HANDBOOK, Cargo loss prevention information from German marine insurers,

Item 2.3.3 Mechanical stresses in maritime transport, http://www.containerhandbuch.de

FENOMENOS NATURAIS, http://www.cptec.inpe.br

FIGURAS, Google, http://www.fotosearch.com.br

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GLOSSÁRIO DE METEOROLOGIA, http://www.redemet.aer.mil.br

NAVIOS, Biblioteca Científica Life, Livraria José Olympio Editora, Rio de Janeiro

OS 8 MAIORES TUFÕES DO MUNDO, Patrícia Herman, http://hypescience.com