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5 - Dimensionamentos: canal de acesso, bacia de evolução e anteporto Canal de acesso : Dimensionado em função da embarcação de projeto (capacidade de tráfego) que irá atracar no porto. Largura do fundo: Trecho reto: em função da boca da embarcação (B);

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5 - Dimensionamentos: canal de acesso, bacia de evolução e anteporto

Canal de acesso:

Dimensionado em função da embarcação de projeto (capacidade de tráfego) que irá atracar no porto.

Largura do fundo:

  • Trecho reto: em função da boca da embarcação (B);
  • Trecho curvo: idem + comprimento (L) da embarcação.
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Layout:

  • Traçado preferencialmente reto;
  • No máximo com uma única curva;
  • Mão e contra-mão (para minimizar tempo de espera).

FIGURA 82: Seção Transversal Trecho Reto

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V: via de passagem dos navios: V=(1,5 a 2,0 B);

l: entrevias: 30m < l < (0,8 a 1,0)B;

t: distância ao pé dos taludes laterais do canal: t=(1,0 a 1,25 B).

Dimensionamento do trecho curvo: acréscimo de uma sobre largura (LE) para acomodação da embarcação.

LE=L²/8R, onde:

  • LE (larg. Extra);
  • L (compr. embarcação);
  • R (raio de curvatura do canal).
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Profundidade do canal:

FIGURA 84: Movimentos da Embarcação

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Onde:

  • h1 devido: ao movimento vertical devido às ondas e arfagem devido à velocidade;
  • h2: pé de piloto ou folga líquida;
  • h3 devido: a precisão sondagem (+/- 25 cm), assoreamento/dragagem (+/- 50 cm), tolerância dragagem (+/- 25 cm).
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Obs.:

  • h2: para seções menos expostas às ondulações (folga líquida): 0,1 dmáx < h2 < 0,15 dmáx;
  • h2: para seções mais expostas às ondulações (folga líquida): h2 > 0,3 dmáx.
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Bacia de evolução e Anteporto: dimensionamento em função do comprimento da embarcação de projeto.

FIGURA 85: Ante-Porto e Bacia de Evolução

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R=raio da bacia de evolução

L=comprimento da embarcação de projeto

R=(2,75 a 5,00)L

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E – Obras externas ou de abrigo portuário:

1 - Objetivos e finalidades

2 - Tipos de obras externas ou de abrigo

3 - Layout das obras externas

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1 - Objetivos e finalidades

Objetivos:

  • Proteção das zonas portuárias (instalações: canal de acesso, anteporto e bacia de evolução e estruturas dentro do porto: cais, dolfins, terminais) e contração das ondas.

Finalidades:

  • Restringir a penetração das ondas e sedimentos, guiar correntes, interromper, reduzir ou direcionar fluxo de sedimentos, limitar fisicamente o canal de acesso ao porto e às áreas de manobra.
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2 – Tipos de obras externas ou de abrigo

Construídas em pleno mar aberto diante das instalações portuárias.

Fatores para analisar para localização das obras:

  • Analise dos ventos;
  • Correntes (direção e intensidade);
  • Direção e propagação das ondas;
  • Configuração do litoral (topobatimetria);
  • Dimensão da área a abrigar;
  • Transporte de sedimentos (processo litorâneo).
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Classificação das obras:

Quanto ao perfil:

  • De paramento vertical;
  • De paramento inclinado;
  • Mistas.

Quanto ao material:

  • De concreto (vertical);
  • De enrocamento;
  • Mistas.
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Quanto a forma de atuar sobre as ondas:

  • Refletivas;
  • Quebra-ondas (refrativas);
  • Mistas.

Obras de paramento vertical:

FIGURA 86: Obras de Pavimento Vertical: Concreto

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Obras de paramento inclinado: enrocamento do tipo quebra-mares.

FIGURA 87: Obras de Pavimento Inclinado: Enrocamento

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Obras mistas: na parte inferior enrocamento (paramento inclinado) e na superior em concreto (paramento vertical).

FIGURA 88: Obras com Pavimento Misto: Concreto (Superior) e Enrocamento (Inferior)

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Enrocamento artificial:

  • Material de concreto com formato geométrico definido (cubos, em geral), ou indefinido (formatos especiais) desenvolvido em laboratório;
  • 90 tipos: tetrápodes.

Critérios de escolha do tipo de obra:

Critérios Técnicos:

Em regiões cujo solo está propenso a recalque das estruturas: analise geotécnica, usar preferencialmente obras de enrocamento (mais leves).

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Condição para a obra ter efeito refletivo sobre as ondas:

P = profundidade local → p > 2 Ho (onda de projeto)

Onde:

  • P=profundidade local (m);
  • H=altura da onda de projeto.

FIGURA 89: Obras Externas

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Critério econômico:

Obras de atuação refrativa sobre as ondas tem perfil transversal menor (são mais econômicas).

FIGURA 90: Obras com Ação Refrativa Sobre as Ondas

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Construtivos:

  • Distância de pedreiras (enrocamento);
  • Agitação do mar durante a obra.
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2 – Tipos de Obras

  • Quebra-mares
    • Garantir águas calmas na área portuária;
    • Proteção das instalações internas;
    • Operação da movimentação da carga segura;
    • Não possui extremidade em terra;
    • O comprimento do quebra-mar será função do cabeço do molhe e do projeto do canal de acesso;
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Tipos principais:

    • De enrocamento

FIGURA 91: Obra de Enrocamento

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De paramento vertical (de concreto)

FIGURA 92: Obra de Paramento Vertical

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Misto: não tem volume de enrocamento suficiente

FIGURA 93: Obras Mistas (Concreto + Enrocamento)

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Molhes:

    • Geralmente de enrocamento;
    • Têm uma extremidade em terra;
    • O cabeço (litorâneo) do molhe irá determinar o comprimento que será função de:

Ho: Ptotal≥ 2 Ho

FIGURA 94: Molhe

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3 – Layout das Obras Externas

FIGURA 95: Layout Obras Externas

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F – Obras Internas ou de Atracação

.1 – Objetivos

.2 – Tipos de Obras Internas de Acostagem

.3 – Layout

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.1 – Objetivos

  • Utilizadas para acostagem do navio
  • Complementarmente: são usadas para amarração dos navios

.2 – Tipos de Obras Internas ou de Acostagem

  • Cais:
    • Estruturas contínuas contíguas a orla.
    • Formam uma seqüência de berços de atracação.
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Molhes de Atracação:

    • Estruturas perpendiculares à orla.
    • Atuam na amarração das embarcações nas suas duas faces paralelas.
  • Trapiches:
    • Estrutura paralela à orla sem serem contíguas.
    • São ligadas à orla por passarelas.
    • Servem para amarração nas suas duas faces paralelas.
  • Pontes de Amarração:
    • Estrutura de menor porte destinadas à acostagem de embarcações auxiliares à navegação (lanchas, rebocadores, etc.).
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Bóias de Amarração:

    • Utilizadas para amarração dos navios nos Portos sempre que o transbordo da carga não seja com atracação contínua, ou então feita em locais abrigados.
    • Utilizadas no transbordo dos graneis líquidos, atendendo especificamente ao bombeamento.
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F – Etapas Necessárias para Implantação dos Portos

.a – Estudos Preliminares

.b – Plano Diretor

.c – Estudos de Viabilidade Técnica-Econômica

.d – Projeto Básico

.e – Projeto Executivo

.f - Construção

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.a – Estudos Preliminares

  • Levantamento de dados locais na área de influência do Porto (t≥1 ano) para subsidiar o projeto e a localização do Porto
  • Tipo de dados:
    • Hidráulicos: ondas, marés, correntes, ventos
    • Geotécnicos: sondagens
    • Transporte litorâneo: fluxo de sedimentos
    • Hidrografia: topo-batimetria
    • Sócio-econômico: fluxo rodo-ferroviário
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Estudos de alternativas de localização portuária, onde os dados irão restringir as alternativas

.b – Plano Diretor

  • Arranjo geral (layout) das áreas portuárias em estudo (alternativas), suas instalações portuárias e características de interligações
  • É em conjunto com os estudos preliminares
  • Estabelecimentos das características dos tipos de cargas de movimentação do porto para sua vida útil, em função da interligação com os sistemas de transporte (rodoviário, ferroviário, hidroviário)
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.c – Estudos de Viabilidade Técnica-Econômica

  • Análise dos custo/benefícios das alternativas de arranjo/localização do porto
  • Seleção da melhor alternativa do ponto de vista técnico-econômico
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.d – Projeto Básico

  • Aprofundamento dos levantamentos para subsidiar o arranjo geral selecionado:
    • Tipos de estruturas
    • Dimensionamento das instalações de acostagem
    • Dimensionamento do canal de acesso
    • Obras de abrigo
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Otimização em modelos portuários (físico/matemático) do arranjo geral selecionado, para definição precisa das obras de abrigo:

  • Modelos de agitação: analisam a influência das ondas nos recintos portuários (modelo de fundo fixo).
  • Modelos costeiros: reprodução do trecho do litoral próximo a área portuária, e estudo do transporte de sedimentos (modelo de fundo móvel).
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Modelos de estabilidade das obras de abrigo: modelo bidimensional das obras de abrigo construídas em canal de ondas, onde se reproduz a S.T. das obras e se analisa o comportamento quando da ação das ondas.

  • Modelo de dispersão: análise das linhas de correntes.
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F) Noções sobre Emissário Submarino:

Objetivo: Realizar o lançamento de esgotos (águas servidas) em massa d’água matriz (receptora) com o destino final adequado. Poderá ser no oceano, lago ou rio. Em qualquer modalidade de lançamento, as condições de auto-purificação da massa d’água receptora deverá atender com segurança a absorção da carga poluidora afluente.

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Partes Integrantes: Rede coletora de esgotos → Interceptor sanitário → Tratamento Primário (gradeamento; decantador; reservação de compensação para uniformizar a vazão recalcada pelo bombeamento; flotação para extração de óleos, gorduras, graxas) → Bombas funcionando afogadas (pressão positiva na sucção) → Tubulação do emissário (podendo ter ou não chaminé de equilíbrio à montante) → Bocal difusor.

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O emissário submarino sofre a influência de ações marítimas (ondas, correntes litorâneas, maré, sedimentos); poderá ser enterrado no trecho inicial e aparente no trecho final. Deverá ter o mínimo possível de singularidades hidráulicas, tais como: curvaturas, mudança de seção, pontos altos ou baixos. O bocal difusor deverá ficar acima da topografia do fundo do mar e em condições operativas que permita compor de maneira adequada a velocidade de lançamento do esgoto (VB) com a velocidade das correntes marítimas (VC).

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A PLUMA do lançamento dos esgotos tem a forma aproximada de uma “plumagem de ave”, onde o apoio se dá no bocal difusor. Com o desenvolvimento das condições de lançamento dos esgotos a parte fina da pluma vai se alongando à medida que se dá a miscigenação dos mesmos com a água receptora ,notando-se que a mancha de esgoto é mais escura no começo , se clareando à medida que houver a mistura das águas, com a conseqüente auto-purificação dos esgotos por efeito de difusão e diluição (k1 e k2) .

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A capacidade de absorção dos esgotos depende das condições de mistura das duas águas: a do mar com boas condições de oxigenação e absorção (por difusão) e a dos esgotos pela sua turbulência e de carga orgânica a ser devidamente composta (teoria de Phelps da auto-purificação). Tais condições operativas do sistema dependem das características qualitativas da massa d’água receptora (oceano), assim como das águas servidas (esgotos).

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Aspectos Significativos do Projeto: O posicionamento e características do bocal difusor são de fundamental importância, notadamente a profundidade (HL)e o local e angularidade do difusor que serve de “apoio” à pluma (da mancha de esgotos) no mar. É preferível que a localização do difusor fique fora da área de fundo do mar que sofre a influência do transporte de sedimentos de fundo devido ao movimento orbital das ondas (processos litorâneos). A Linha Neutra de Cornaglia define essa região. Na área litorânea que se dá o transporte de massa por efeito das ondas o emissário deve ser bem ancorado no fundo do mar.

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O local de fixação do difusor deverá ser bem estruturado para garantir pluma estável. O comprimento L do emissário e sua disposição plani-altimétrica no fundo do oceano devem considerar o transporte de massa (transporte sólido) promovido pelas ondas e correntes litorâneas “in-shore” (evitar / minimizar o efeito de groine de fundo). A velocidade ao longo do emissário (Diâmetro D) deverá ser suficiente para não permitir deposições ao longo do emissário; a velocidade no difusor VB deverá ser suficiente para impor pluma adequada (composta com as correntes litorâneas VC tipo “off-shore”).

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As vazões dos esgotos devidamente manejados pelo tratamento primário (gradeamento; decantação; flotação) dependem da população esgotada, taxa per capita, coeficiente de maré, etc., dados estes conhecidos. O diâmetro ΦD do emissário pode ser calculado pela hidráulica clássica através de estudos econômicos que definem ΦDeconômico(verificar se VE = Q/((π.D2)/4) ≥ Vel que não permita deposição). O diâmetro do orifício de saída do difusor deverá promover VB para o Q de projeto. A velocidade das correntes litorâneas VC é definida em campanhas de campo por medição direta ou pela técnica dos “cartões de deriva” (usada para o emissário de Ipanema/RJ), onde milhares de pequenos cartões flutuantes (plástico) são lançados num determinado ponto e verificado, após dias, seu destino nas praias vizinhas ou por helicópteros.

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Conhecida a localização do difusor e o lançamento plani-altimétrico do emissário, sabendo-se a Vazão de projeto Q (pop. Esgotada, etc.), e definido o diâmetro econômico do emissário pela hidráulica clássica, poder-se-á calcular a altura manométrica HM do bombeamento e a potência absorvida pelos motores pela hidráulica clássica:

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Onde:

  • M = 0,70 ±;
  • 0,75 na fórmula da vazão: perda d’água no consumo;
  • Rendimento no denominador da fórmula da potência ~ 70%;
  • CMmaré= Cota máxima maré;
  • Cmtrat.primário = Cota mínima tratamento primário;
  • hsaltura de sucção;
  • tpc taxa per capta.