Departamento de Hidráulica e Ambiente
Projetos - M&M-SHIPS - Navios em Manobra e Amarrados em Portos Modelação Física e Numérica
No âmbito deste projeto está a ser desenvolvida uma ferramenta integrada de modelos numéricos que permite caracterizar a agitação marítima e os seus efeitos no interior dos portos, nomeadamente em termos dos movimentos dos navios em manobra ou amarrados ao cais. Pretende-se validar esta ferramenta recorrendo a ensaios em modelo físico e a medições in situ num porto português. As informações obtidas com esta ferramenta visam o apoio à decisão nas operações de gestão portuária de modo a aumentar a competitividade dos portos.
Enquadramento
O tráfego de navios de contentores tem vindo a aumentar significativamente nas últimas décadas assim como as dimensões dos próprios navios levando à necessidade de expansão dos portos que os acolhem e de construção de novos portos. Portugal não é exceção a este fenómeno global existindo já planos para a expansão de alguns dos maiores portos nacionais (ex. Sines e Leixões).
Enquadramento
O tráfego de navios de contentores tem vindo a aumentar significativamente nas últimas décadas assim como as dimensões dos próprios navios levando à necessidade de expansão dos portos que os acolhem e de construção de novos portos. Portugal não é exceção a este fenómeno global existindo já planos para a expansão de alguns dos maiores portos nacionais (ex. Sines e Leixões).
A agitação excessiva no interior de um porto e os consequentes movimentos dos navios podem afetar significativamente a sua operacionalidade. Os custos associados ao condicionamento das operações portuárias são muito avultados. No caso dos navios de contentores, estes têm uma margem de manobra para movimentos horizontais bastante reduzida condicionada pela operacionalidade das gruas.
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Os movimentos excessivos podem ainda levar a danos materiais devido a colisões do navio com o cais ou rompimento de cabos com perdas económicas graves.
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Pretende-se com este projeto dotar os portos da capacidade de conhecer as condições de mar que levam a movimentos excessivos dos navios e de delinear estratégias para mitigar esses problemas.
Metodologia
Recorre-se ao acoplamento de modelos numéricos, quer de geração, propagação e deformação da agitação marítima, quer de determinação dos movimentos dos navios para o estudo do comportamento de navios em manobra ou amarrados ao cais.
No caso do estudo do comportamento de navios amarrados ao cais, utiliza-se o pacote de modelos numéricos, SWAMS (Simulation of Wave Action on Moored Ships), que inclui dois módulos, WAVE PROP e MOORNAV. Pretende-se efetuar a validação do pacote recorrendo à modelação física e a medições in situ. No primeiro caso serão efetuados ensaios em modelo físico no LNEC, para várias condições de agitação e de amarração de um navio atracado. No segundo caso serão efetuadas medições num navio de contentores amarrado num dos postos de acostagem do terminal XXI do porto de Sines. Os resultados numéricos do SWAMS serão comparados com medições feitas em modelo físico e in situ.
Figura 1 – Pacote SWAMS.
Figura 2 – Resultados do pacote SWAMS. Propagação da agitação marítima. Movimento do centro de gravidade do navio.
Figura 3 – Modelação física dos movimentos de um navio sob a ação de ondas.
Figura 4 – Terminal XXI do Porto de Sines. Modelação numérica da penetração das ondas no porto.
Metodologia
Recorre-se ao acoplamento de modelos numéricos, quer de geração, propagação e deformação da agitação marítima, quer de determinação dos movimentos dos navios para o estudo do comportamento de navios em manobra ou amarrados ao cais.
No caso do estudo do comportamento de navios amarrados ao cais, utiliza-se o pacote de modelos numéricos, SWAMS (Simulation of Wave Action on Moored Ships), que inclui dois módulos, WAVE PROP e MOORNAV. Pretende-se efetuar a validação do pacote recorrendo à modelação física e a medições in situ. No primeiro caso serão efetuados ensaios em modelo físico no LNEC, para várias condições de agitação e de amarração de um navio atracado. No segundo caso serão efetuadas medições num navio de contentores amarrado num dos postos de acostagem do terminal XXI do porto de Sines. Os resultados numéricos do SWAMS serão comparados com medições feitas em modelo físico e in situ.
Figura 1 – Pacote SWAMS.
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Figura 2 – Resultados do pacote SWAMS. Propagação da agitação marítima. Movimento do centro de gravidade do navio.
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No estudo do comportamento do navio em manobra, utilizar-se –á um modelo baseado na teoria potencial das ondas, desenvolvido no âmbito do projeto FCT ÁGUAS CONFINADAS e será expandido para ter em conta o efeito da topografia do fundo. Por outro lado o código que permite obter as forças de interação entre navios em manobra e navios amarrados iniciado no projeto EU EFFORTS será utilizado para prever as forças nos navios atracados produzidas pela passagem de navios nas proximidades. Os resultados destes cálculos permitirão estabelecer limites de segurança para a distância lateral entre o navio amarrado e os navios que passam. Os resultados deste modelo numérico serão comparados com os resultados do modelo físico.
Este trabalho surge na sequência de outros projetos de investigação como o MOIA e o HIDRALERTA aplicados ao porto da Praia da Vitoria, Açores para o desenvolvimento de um sistema de previsão da agitação marítima e de galgamentos, respetivamente. Pretende-se agora estender esses sistemas para ter em conta os efeitos da agitação marítima nos navios amarrados.
Componentes do projeto:
Este trabalho surge na sequência de outros projetos de investigação como o MOIA e o HIDRALERTA aplicados ao porto da Praia da Vitoria, Açores para o desenvolvimento de um sistema de previsão da agitação marítima e de galgamentos, respetivamente. Pretende-se agora estender esses sistemas para ter em conta os efeitos da agitação marítima nos navios amarrados.
Componentes do projeto:
- Modelação numérica da agitação marítima – Geração e propagação de ondas desde o largo até ao local onde se encontra o navio amarrado.
- Modelação numérica do comportamento de navios em manobra e amarrados.
- Modelação física – Modelo à escala reduzida para medição das elevações de superfície livre, movimentos do navio e tensões no sistema de amarração.
- Medições in situ das condições atmosféricas e de agitação, dos movimentos de um navio amarrado e das forças no seu sistema de amarração.
- Validação das ferramentas com os resultados obtidos no modelo físico e nas medições in situ.
- Aplicação a um caso real.
Resultados esperados:
- Uma ferramenta integrada que engloba vários modelos numéricos acoplados;
- O aperfeiçoamento de modelos numéricos com aplicação generalizada a portos;
- Conjunto de dados de ensaios físicos para validação de modelos numéricos;
- Formação avançada de jovens investigadores;
- Colaboração entre instituições de investigação, autoridades portuárias e empresas.
Equipa
- João Alfredo Santos, Investigador Responsável, CENTEC/ISEL
- Conceição Juana Fortes, Investigador , LNEC
- Rui Capitão, Investigador, LNEC
- Liliana Pinheiro, Investigador, LNEC
- Francisco Pedro, Investigador, LNEC
- Serge Sutulo, Investigador, CENTEC
- J.M. Varela, Investigador, CENTEC
- Liliana Rusu, Investigador, CENTEC
Ano: 2015
Coordenador(es):
Laboratório Nacional de Engenharia Civil, I.P., Centro de Engenharia e Tecnologia Naval e Oceânica
Entidade(s) Financiadora(s):
Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), Laboratório Nacional de Engenharia Civil, I.P., Centro de Engenharia e Tecnologia Naval e Oceânica
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