anc3a1lise-comparativa-entre-diferentes-alternativas-de-embarcac3a7c3b5es-no-transporte-de-carga-geral

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<p>1</p><p>26º Congresso Nacional de Transporte Aquaviário, Construção</p><p>Naval e Offshore - SOBENA 2016</p><p>Rio de Janeiro, 8 a 10 de Novembro de 2016</p><p>Análise Comparativa entre Diferentes Alternativas de Embarcações no</p><p>Transporte de Carga Geral</p><p>Brizamar Muniz de Aguiar Filho¹ – bmaf.eng@uea.edu.br</p><p>Paulo Vinícius Silva Brilhante¹ – pvsb.eng@uea.edu.br</p><p>José Teixeira de A. Neto Santos²- teixeira.santos@intra.org.br</p><p>¹Universidade do Estado do Amazonas – U.E.A., Coordenação de Engenharia Naval</p><p>²Instituto de Pesquisa em Transportes – INTRA</p><p>Resumo:</p><p>O objetivo do trabalho é comparar as diferentes alternativas de embarcações fluviais utilizadas no</p><p>Brasil e em grandes centros mundiais de logística do transporte de carga geral unitizada, levando</p><p>em conta critérios energéticos, estruturais e econômicos. Na Amazônia, o sistema relacionado ao</p><p>transporte de carga geral unitizada, é realizado por meio da Cabotagem em vias interiores ou por</p><p>navegação utilizando o modelo "Ro-Ro Caboclo". O mercado tem incentivado a procura de novas</p><p>alternativas de transporte, com esse avanço, vem se potencializando ideias a respeito do emprego</p><p>de contêineres. Dentre as alternativas de embarcações analisadas pelo trabalho estão as que são</p><p>utilizadas no transporte fluvial típico da Europa, dos Estados Unidos e Brasil, respectivamente. O</p><p>método de tomada de decisão proposto para a definição os índices que eficiência de cada modelo</p><p>analisado é o DEA/RCS (Análise Envoltória de Dados/ Retorno Constante de Escala), orientação</p><p>Input, onde as variáveis de decisão (inputs e outputs) são parâmetros de capacidade,</p><p>hidrodinâmicos e propulsivos, as DMUs são as alternativas de embarcações. O resultado obtido</p><p>com a aplicação é um índice de eficiência global que permita a agregação, seleção da alternativa</p><p>de referência e a determinação dos pontos negativos das alternativas ineficientes.</p><p>1 – Introdução</p><p>O objetivo deste trabalho é comparar</p><p>diferentes alternativas de embarcações</p><p>utilizadas para o transporte de carga geral,</p><p>levando em conta critérios energéticos,</p><p>estruturais e econômicos.</p><p>O transporte de carga geral unitizada, está</p><p>intrinsecamente ligado as mudanças sociais e</p><p>econômicas da Região Amazônica devido sua</p><p>larga capacidade de escoamento das cargas</p><p>do polo industrial de Manaus (PIM), sendo um</p><p>dos principais apoios de sustentação e</p><p>desenvolvimento da economia regional.</p><p>Apesar desta grande importância, é</p><p>possível notar que algumas decisões tomadas</p><p>a respeito do transporte hidroviário são</p><p>condicionadas a utilização de alternativas que</p><p>não necessariamente são as mais produtivas.</p><p>Um exemplo que está incluso nestas</p><p>decisões é o uso de embarcações do tipo "Ro-</p><p>Ro Caboclo" como modelo principal no</p><p>transporte de carga geral em vias navegáveis,</p><p>a grande maioria dos investidores utiliza este</p><p>tipo de embarcação devido ao baixo custo</p><p>envolvido na movimentação das cargas que</p><p>apenas necessitam de rampas para a subida e</p><p>descida dos semi-reboques, mas não existem</p><p>avaliações de outros critérios de grande</p><p>relevância e que podem promover maior</p><p>lucratividade por viagem realizada.</p><p>Por este motivo, este trabalho apresenta</p><p>uma contribuição que possibilita a inclusão de</p><p>mais um parâmetro decisivo na escolha da</p><p>embarcação ideal para o transporte de carga</p><p>geral na região amazônica.</p><p>2 – Transporte aquaviário</p><p>Maia (2015) argumenta que o modal de</p><p>transporte aquaviário geralmente é um</p><p>elemento crítico para o desenvolvimento</p><p>econômico de vários países, dada a sua</p><p>mailto:pvsb.eng@uea.edu.br</p><p>mailto:teixeira.santos@intra.org.br</p><p>2</p><p>importância no transporte de pessoas e</p><p>mercadorias, e na consequente manutenção</p><p>de trabalhos e serviços na sociedade. Para o</p><p>transporte de carga, esse modal é importante</p><p>por ser o mais ecologicamente sustentável, e</p><p>por demandar bem menos capital para a</p><p>expansão ou aprimoramento do sistema (em</p><p>comparação com os modais rodo, ferro e</p><p>aeroviário). Ao propor soluções para</p><p>problemas complexos, como a carência de</p><p>infraestrutura do modal hidroviário brasileiro de</p><p>carga e passageiros, é importante observar o</p><p>que é praticado em outros países nos quesitos</p><p>de problemas e soluções para o modal</p><p>hidroviário, tanto nos de maior quanto nos de</p><p>menor nível de estruturação do sistema, de</p><p>modo que soluções para problemas locais</p><p>possam ser desenvolvidas ou adaptadas tendo</p><p>em vista tanto o âmbito regional quanto o</p><p>global.</p><p>Apesar do pouco investimento na</p><p>navegação interior, a Bacia Amazônica foi</p><p>responsável por 65% da carga geral</p><p>transportada nas hidrovias de todo o Brasil no</p><p>ano de 2013, com um total de 3 milhões de</p><p>toneladas no ano.</p><p>ANO: 2013</p><p>REGIÃO</p><p>AMAZÔNICA</p><p>BRASIL</p><p>Granéis Sólidos 4,257,534 18,767,795</p><p>Granéis</p><p>Líquidos</p><p>3,625,582 5,071,336</p><p>Carga</p><p>Geral</p><p>3,008,681 4,650,357</p><p>TOTAL 10,891,797 28,489,488</p><p>Tabela 1 - Carga movimentada no Brasil, por</p><p>tipo (em toneladas) no ano de 2013. (ANTAQ</p><p>2014)</p><p>Mais da metade de toda carga</p><p>movimentada nos portos da Brasil são de</p><p>granéis sólidos com 66 %, 18 % são de granéis</p><p>líquidos e 16 % de carga geral. É importante</p><p>também destacar que na Região Amazônica</p><p>apenas 39 mil toneladas de carga geral são</p><p>transportadas de forma conteinerizada,</p><p>equivalente a 1,3% do total de carga geral, isso</p><p>mostra que pouco ainda é explorado com esse</p><p>modelo logístico e fica claro que a forma de</p><p>transporte predominante é através da</p><p>unitização da carga com semi-reboques.</p><p>Para o transporte dos tipos de cargas</p><p>descritas acima em vias interiores, a tabela 2</p><p>apresenta as embarcações destinadas a essas</p><p>funções:</p><p>Tabela 2 - Tipos de embarcações fluviais e</p><p>cargas transportadas (Riva 2000).</p><p>Do ponto de vista de Riva (2000), os tipos</p><p>mais comuns de embarcações fluviais são os</p><p>seguintes: comboios de empurra, automotores</p><p>e embarcações especiais. Os comboios de</p><p>empurra são constituídos por um conjunto de</p><p>chatas (barcaças) cuja tração é fornecida pelo</p><p>empurrador. O processo introduz menores</p><p>custos de transporte devido à alta capacidade</p><p>de carga e aspecto modular de transporte. A</p><p>modulação nas embarcações possibilita uma</p><p>versatilidade de formação e desmembramento</p><p>do trem de chatas em terminais, introduzindo</p><p>uma maior rotatividade da unidade motora.</p><p>Os automotores têm por antepassados as</p><p>peniches europeias, e consiste em uma</p><p>embarcação dotada de propulsão própria. São</p><p>embarcações de navegação interior,</p><p>eventualmente costeiras e ao contrário de</p><p>chatas podem operar de forma autônoma.</p><p>Automotores são ainda bastante comuns na</p><p>Europa, e se mantêm como uma alternativa ao</p><p>sistema chata-empurrador (HIRATA 1990).</p><p>3 – Sistemas de transporte de carga geral</p><p>3.1 – Regional</p><p>Na Amazônia, o transporte de carga</p><p>unitizada vem sendo realizado através de</p><p>carretas, em maior escala, numa integração</p><p>rodo-fluvial denominada ro-ro Caboclo, em</p><p>decorrência de serem aproveitadas as</p><p>barrancas de rios para a realização das</p><p>operações de carga/descarga.</p><p>O comércio de cargas em contêineres está</p><p>concentrado, atualmente, nas cidades de</p><p>Belém e Manaus, sendo empregados navios de</p><p>longo curso e cabotagem.</p><p>Petroleiras</p><p>Mineraleiras</p><p>Barcaças</p><p>Carga sobre</p><p>Convês</p><p>Carga Geral,</p><p>etc...</p><p>Comboios de</p><p>Empurra</p><p>Empurrador</p><p>Petroleiros</p><p>Minelareiros</p><p>Embarcações</p><p>Fluviais</p><p>Automotores Carga Geral</p><p>Carga sobre</p><p>Convés</p><p>Passageiros,</p><p>etc...</p><p>Dragas</p><p>Especiais Transporte Material Dragado</p><p>Auxiliares</p><p>Carga Especial, etc...</p><p>3</p><p>Para Rego (1998), nas três situações</p><p>mencionadas anteriormente são verificados</p><p>problemas individuais, tais como:</p><p>1. Navios de longo curso: lentos e antigos,</p><p>navegam cerca de 980 milhas até Manaus, a</p><p>partir da foz do Amazonas, com custos</p><p>adicionais de praticagem. Navios modernos,</p><p>entretanto, sofreriam as penalizações através</p><p>da redução da velocidade e do sistema</p><p>portuário ineficiente;</p><p>2. Navios de cabotagem: serviço instável,</p><p>com navios lentos, antigos e de grandes</p><p>capacidades, operando em portos antigos com</p><p>custos adicionais de praticagem. Enfrentam a</p><p>competição da integração rodo-fluvial, através</p><p>do transporte de carretas das regiões Sul e</p><p>Sudeste até os portos da Amazônia;</p><p>3. Empurrador + chata: apresentam baixo</p><p>desempenho, transportam poucos TEU,</p><p>podendo ser substituídos por navios, pois a</p><p>calha principal do Amazonas não oferece</p><p>restrições que justifique a intensidade de</p><p>utilização verificada.</p><p>O modelo de Embarcação “Ro-Ro Caboclo”</p><p>depende de equipamentos portuários básicos,</p><p>necessitando tão somente de uma rampa, com</p><p>pavimentação primária, para as operações de</p><p>embarques e desembarques das carretas.</p><p>Essas embarcações são formadas na</p><p>grande maioria das vezes por uma barcaça e</p><p>um empurrador que possuem uma certa</p><p>padronização em suas linhas e dimensões, por</p><p>questões de facilidade de projeto executivo e</p><p>de construção, na tabela 3 podemos ver as</p><p>dimensões das embarcações utilizada para o</p><p>transporte de carga geral na Amazônia:</p><p>RO-RO CABOCLO (SEMI REBOQUE)</p><p>Comprimento</p><p>(Barcaça)</p><p>Boca</p><p>(Barcaça)</p><p>Capacidade</p><p>(Barcaça)</p><p>Potência</p><p>(Empurrador)</p><p>Tipo 1 84.00 m 15.00 m 1000 t 600-1740 HP</p><p>Tipo 2 80.00 m 21.00 m 1400 t 600-1740 HP</p><p>Tabela 3 - Dimensões “Ro-ro Caboclo”.</p><p>As dimensões expressas foram obtidas</p><p>através de pesquisas realizadas em empresas</p><p>da região que forneceram as dimensões</p><p>básicas da barcaça e do empurrador. Essas</p><p>informações servirão de base para os estudos</p><p>hidrodinâmicos e propulsivos e com isso</p><p>definiremos o índice de eficiência dessas</p><p>embarcações.</p><p>A evolução recente dos sistemas logísticos</p><p>baseados na utilização de contêineres tem</p><p>desencadeado a busca de novas alternativas</p><p>para os transportes. Progressivamente, o</p><p>comércio condiciona os modelos de</p><p>movimentação, induzindo a introdução de</p><p>novos conceitos e serviços. Observa-se, no</p><p>entanto, que é imperativo articular a Região</p><p>Amazônica não apenas internamente, mas com</p><p>o resto do país e do mundo, através do</p><p>melhoramento da infraestrutura portuária e do</p><p>aprimoramento do serviço de transporte de</p><p>contêineres (REGO 1998).</p><p>As ineficiências e as incorreções, mesmo</p><p>aquelas de pequena monta, podem resultar em</p><p>perdas consideráveis quando são computadas</p><p>por toda a longa vida útil das embarcações. De</p><p>certa forma, na equação da navegação fluvial,</p><p>os pesos da qualidade e da concepção das</p><p>embarcações tem sido minimizado (PADOVEZI</p><p>2003).</p><p>Ainda para Padovezi (2003), a partir do</p><p>momento em que, em muitos rios do mundo,</p><p>não há condições de serem promovidas,</p><p>alterações radicais em seus canais navegáveis,</p><p>a otimização das embarcações, em todos os</p><p>seus aspectos, passa a ter grande importância.</p><p>Não se trata mais de utilizar o maior comboio</p><p>com chatas-padrão de décadas atrás, mas sim,</p><p>de buscar a embarcação mais adequada àquela</p><p>via em questão. Volta, então, a importância de</p><p>cada área da engenharia de embarcações, para</p><p>que o resultado do sistema fluvial de transporte</p><p>de cargas seja o melhor possível.</p><p>3.2 – Mundo</p><p>No mundo, o aproveitamento dos rios para o</p><p>transporte não é novidade. Já na Idade Média e</p><p>Renascença os rios principalmente europeus</p><p>eram muito utilizados para o transporte de</p><p>carga.</p><p>A navegação fluvial teve seu crescimento e</p><p>maturação no continente europeu,</p><p>aproveitando principalmente a topografia plana,</p><p>de baixa cota da região da Europa. Nos Estados</p><p>Unidos a navegação fluvial, realizada de forma</p><p>precária, se desenvolveu desde o século XIX,</p><p>utilizando os rios em seu estado natural e</p><p>aproveitando as elevadas distâncias de</p><p>navegação, desde que praticamente a malha</p><p>hidroviária interior americana é quase que</p><p>constituída de uma bacia principal, do Rio</p><p>Mississipi (RIVA 1989).</p><p>Nos dias de hoje cada uma dessas regiões</p><p>descritas no parágrafo anterior possuem uma</p><p>forma de transporte de carga geral</p><p>característica que se desenvolveu com base</p><p>nas suas relações de demanda e também com</p><p>a evoluções dos conhecimentos de engenharia.</p><p>A tabela 4 observa-se alguns pontos</p><p>positivos e negativos apresentados na</p><p>navegação Europeia e Americana:</p><p>4</p><p>País Pontos Fortes Pontos Fracos</p><p>Europa</p><p>Rede de hidrovias</p><p>amadurecida (Várias</p><p>barragens, eclusas e</p><p>ascensores de</p><p>navios).</p><p>Canais estreitos</p><p>inviabilizam a</p><p>utilização de</p><p>comboios de</p><p>barcaças.</p><p>Predominância de</p><p>embarcações</p><p>autopropelidas.</p><p>Hidrovias de menor</p><p>capacidade</p><p>geralmente</p><p>localizadas em rios</p><p>isolados e de pequena</p><p>extensão- Baixo</p><p>potencial de expansão</p><p>destas hidrovias.</p><p>Alta integração</p><p>multimodal das</p><p>hidrovias.</p><p>Vários tipos de</p><p>embarcações</p><p>especializadas.</p><p>EUA</p><p>Rede de informações</p><p>de navegação</p><p>implementada</p><p>(Condições de mar,</p><p>alertas de furações e</p><p>tornados, acidentes,</p><p>etc.).</p><p>Transporte hidroviário</p><p>de passageiros pouco</p><p>desenvolvido - Linhas</p><p>de turismo e algumas</p><p>linhas de barcos</p><p>rápidos.</p><p>Predominância de</p><p>comboios de</p><p>barcaças, transporte</p><p>de carga.</p><p>Hidrovias largas,</p><p>baixa restrição de</p><p>boca.</p><p>Hidrovias de menor</p><p>capacidade</p><p>localizadas em áreas</p><p>rurais pouco</p><p>povoadas e de baixa</p><p>atividade industrial,</p><p>não são utilizadas</p><p>comercialmente.</p><p>Rede de hidrovias</p><p>amadurecida, várias</p><p>eclusas.</p><p>Tabela 4 - Pontos fortes e fracos (MAIA 2015).</p><p>Riva (1989) afirma que, nos Estados</p><p>Unidos, com o aumento das dimensões e</p><p>capacidade dos comboios, atualmente as</p><p>eclusas tem 366x34 metros com capacidade</p><p>de operar 14 barcaças por transposição</p><p>(19.000 t). Entretanto, no Baixo Mississipi é</p><p>comum a navegação de comboios de até</p><p>40.000 t de carga operando com um</p><p>empurrador de 10.500 HP.</p><p>Na Europa o transporte de carga geral é</p><p>predominantemente marcado por</p><p>embarcações autopropelidas, essas</p><p>embarcações também denominadas de fluvio-</p><p>marítimas com até 4,0 m e 4,5 m de calado,</p><p>que também operam na navegação costeira,</p><p>principalmente transportando contêineres.</p><p>A tabela 5 mostra modelos de barcaças</p><p>autopropelidas e com empurrador que operam</p><p>nos Estados Unidos e na Europa para o</p><p>transporte de carga geral unitizada, obtidos das</p><p>referências Riva (1989) e Bureau Voorlichting</p><p>Bennenvaart (2016):</p><p>AUTOPROPELIDA (CONTÊINER)</p><p>Comprimento Boca Calado Capacidade Potência</p><p>Classe Va 1 110.00 m 11.40 m 3.00 m 200 TEU 200-1750 HP</p><p>Classe Va 2 135.00 m 11.40 m 3.20 m 256 TEU 200-1750 HP</p><p>Classe Vb 1 135.00 m 14.00 m 3.50 m 420 TEU 500- 3000 HP</p><p>Classe Vb 2 135.00 m 17.00 m 3.50 m 500 TEU 500- 3000 HP</p><p>COMBOIO (CONTEINER)</p><p>Comprimento</p><p>(Barcaça)</p><p>Boca</p><p>(Barcaça)</p><p>Capacidade (Barcaça)</p><p>Potência</p><p>(Empurrador)</p><p>Padrão 54.00 m 8.00 m 60 TEU 300-7000 HP</p><p>Jumbo 60.00 m 10.70 m 100 TEU 300-7000 HP</p><p>*Obs: Dependendo da potência e da velocidade de operação do empurrador pode-se</p><p>transportar de duas ou mais barcaças.</p><p>Tabela 5 - Embarcações típicas da Europa e</p><p>E.U.A, respectivamente.</p><p>4 – Projeto de embarcações fluviais</p><p>A embarcação em sua essência, devem ser</p><p>apresentar os seguintes fatores para a sua</p><p>performance qualificada e integração com a via:</p><p>a) Formas e dimensões do casco bem</p><p>estabelecidas para a redução da resistência</p><p>hidrodinâmica;</p><p>b) Propulsão suficiente a demanda de</p><p>energia requerida para o transporte e que</p><p>estabeleça a correspondência entre</p><p>embarcação e via;</p><p>c) Manobrabilidade suficiente para</p><p>segurança da carga e da tripulação.</p><p>As características citadas acima são</p><p>divididas em 3 concepções básicas: casco,</p><p>propulsão e manobras. Também é importante</p><p>que seja levada em conta a operação, que</p><p>serão focados aspectos ambientais, de</p><p>eficiência e de segurança, que, sem dúvida, são</p><p>afetados significativamente pela operação da</p><p>embarcação, afirma Padovezi (2003).</p><p>Para Arthou (2007), ao longo do projeto é</p><p>que serão determinadas as características que</p><p>o navio deve ter para atender as necessidades</p><p>do cliente e alcanças os desempenhos</p><p>esperados. Essas características do navio é</p><p>que serão passadas a quem irá construí-lo.</p><p>Durante</p><p>o projeto existem duas atividades</p><p>distintas. Uma é o dimensionamento e arranjo,</p><p>voltados a definir as características que o</p><p>produto terá, outra é a verificação dos impactos</p><p>que essa alteração provoca nas características</p><p>de desempenho cada vez que alguma</p><p>característica for alterada.</p><p>5</p><p>Embarcação Via Navegável Detalhes</p><p>Casco</p><p>Restrições da Via</p><p>Profundidade, larguras,</p><p>curvas</p><p>Aspectos</p><p>Ambientais</p><p>Interferências do fundo,</p><p>ondas</p><p>Eficiência do</p><p>Transporte</p><p>Carga útil x Velocidade</p><p>Propulsão</p><p>Velocidade</p><p>Máxima</p><p>Segurança</p><p>Paradas, Condições</p><p>críticas</p><p>Aspectos</p><p>Ambientais</p><p>Jatos dos hélices,</p><p>emissões</p><p>Manobras</p><p>Restrições da Via</p><p>Segurança</p><p>Condições críticas de</p><p>navegação, emergência</p><p>Operação</p><p>Velocidade</p><p>Aspectos</p><p>Ambientais</p><p>Lastreamento, Condições</p><p>ambientais</p><p>Segurança</p><p>Tabela 6 - Interdependência das</p><p>características das embarcações com as</p><p>características das vias navegáveis e com a</p><p>operação Padovezi (2003).</p><p>O projeto, construção, operação de</p><p>embarcações fluviais não é um problema de</p><p>engenharia muito simples. Mesmo barcaças</p><p>sem propulsão própria deve ser</p><p>cuidadosamente estudada com base em</p><p>características de carga, estabilidade</p><p>direcional, tempo de viagem, etc. De um modo</p><p>geral, um processo de navegação fluvial está</p><p>intimamente relacionado com as limitações</p><p>impostas pelo meio, demandando para seu</p><p>equacionamento, além de conhecimento</p><p>técnico de engenharia, uma sensibilidade</p><p>maior no sentido de escolha da embarcação</p><p>que melhor se enquadre no panorama físico e</p><p>econômico das regiões envolvidas pelo</p><p>empreendimento (RIVA 2000).</p><p>Tancredi (2008) descreve como a última</p><p>década consagrou o processo de otimização</p><p>como vital para a busca de novos paradigmas</p><p>nos projetos de engenharia. Atualmente,</p><p>qualquer projeto de engenharia procura, por</p><p>meio de um processo de otimização, um</p><p>diferencial competitivo ou tecnológico que</p><p>propicie redução de custos ou ganhos de</p><p>produtividade.</p><p>Já conforme Santos (2012), em geral, essa</p><p>busca pela “melhor solução” é empreendida de</p><p>forma intuitiva e depende fortemente da</p><p>experiência do engenheiro. Geralmente tais</p><p>critérios são influenciados por diversos</p><p>parâmetros, e a obtenção da melhor solução</p><p>depende de ciclos sucessivos de projeto.</p><p>Mesmo com algumas etapas automatizadas do</p><p>processo, a variação dos parâmetros depende</p><p>unicamente da experiência do projetista.</p><p>A figura 1 apresenta um fluxograma que</p><p>demonstra uma forma otimizada de realização</p><p>de um projeto naval:</p><p>Figura 1 – Fluxograma genérico de projeto</p><p>(RIVA 2000).</p><p>5 – Revisão da literatura sobre desempenho</p><p>de embarcações no transporte aquaviário</p><p>Segundo a Organização Marítima</p><p>Internacional - OMI os fatores que afetam a</p><p>eficiência energética do navio são: capacidade</p><p>de carga e distância viagem. No entanto</p><p>diariamente o mercado mundial oscila seus</p><p>preços, influenciando no preço dos</p><p>combustíveis utilizado pelos navios, assim</p><p>também como o preço dos fretes, portanto não</p><p>só fatores técnicos do navio definem o seu</p><p>desempenho (Wong et al, 2007).</p><p>Ma (2014), comparou o desempenho de três</p><p>tipos de navios graneleiros utilizando o método</p><p>Grey Relational Analysis, baseado em</p><p>informações fornecidas no documento Energy</p><p>Efficiency Operational Indicator of Taiwan's</p><p>Bulk Carrier. Neste estudo, o autor utiliza o</p><p>Indicador de Eficiência Energética Operacional</p><p>(Energy Efficiency Operational Indicator - EEOI)</p><p>de cada tipo de navio, tendo como parâmetros:</p><p>massa e tipo de combustível, massa da carga</p><p>e/ou passageiros e distância percorrida.</p><p>Obteve-se como resultado a ineficiência do</p><p>graneleiro tipo Handy Size, onde a distância de</p><p>Restrições de Rota Requisitos do</p><p>Armador</p><p>Regulação</p><p>Característica do tipo</p><p>de Missão e Operação.</p><p>Seleção de Tipos de</p><p>Embarcações</p><p>Análise</p><p>Bibliográfica</p><p>Seleção de</p><p>Figuras de</p><p>Mérito e Ordem</p><p>de Importância.</p><p>Geração de Embarcações</p><p>Viáveis</p><p>Modelos de</p><p>Estudo de</p><p>Transporte</p><p>Análise das</p><p>Alternativas Viáveis</p><p>Forma do Casco</p><p>Hidrodinâmica</p><p>Propulsão</p><p>Governo</p><p>Comp. De Ondas</p><p>Estabilidade</p><p>Estrutura</p><p>Pesos e Centros</p><p>Custos Arranjo</p><p>Escolha da Melhor Alternativa</p><p>Projeto Preliminar</p><p>6</p><p>navegação é o fator que mais influência no</p><p>EEIO para navios graneleiros.</p><p>Padovezi (2003), abordou a eficiência</p><p>energética de embarcações utilizando métodos</p><p>computacionais para fluidos (Computational</p><p>Methods for Fluid – CFD) e experimentos em</p><p>tanques de provas, que combinados</p><p>apresentam uma interação hidrodinâmica entre</p><p>embarcação e as vias.</p><p>Abordando questões operacionais Santos</p><p>et al. (2015), avaliou o transporte de</p><p>passageiros na Amazônia Ocidental com foco</p><p>nos serviços oferecidos aos usuários,</p><p>aplicando o Método Análise Hierárquica</p><p>(Analytic Hierarchy Process - AHP). A pesquisa</p><p>conclui que a baixa qualidade oferecida no</p><p>transporte aquaviário de passageiros é</p><p>ocasionada pela falta de compromisso das</p><p>autoridades públicas em regulamentar o</p><p>transporte na região e pela falta de</p><p>conscientização ou desconhecimento, dos</p><p>usuários, de um serviço que proporcione maior</p><p>qualidade e segurança.</p><p>Merege (2011), desenvolveu um conjunto</p><p>de indicadores de desempenho que</p><p>possibilitam avaliar os serviços de transporte</p><p>longitudinal misto na Amazônia. No trabalho</p><p>são construídos índices de operacionalidade e</p><p>qualidade para apontar a frequência relativa e</p><p>destacar as empresas de navegação com</p><p>melhores práticas. O índice de</p><p>operacionalidade é obtido a partir das</p><p>características operacionais das empresas de</p><p>transporte. Já o índice de qualidade, depende</p><p>de informações da qualidade dos serviços</p><p>prestados, que são subjetivas.</p><p>SANTOS (2012), apresenta uma</p><p>metodologia de projeto otimizado de</p><p>embarcações rebocadoras, em alternativa ao</p><p>clássico processo de evolução por espiral</p><p>usualmente empregado no projeto de navios.</p><p>Com a finalidade automatizar e otimizar cada</p><p>uma das etapas do projeto, é realizada uma</p><p>análise da Fronteira de Pareto conceitual</p><p>determinada, comparando-a com as</p><p>embarcações rebocadoras atualmente em</p><p>operação.</p><p>6 – Metodologia</p><p>Como já mencionado no objetivo, este</p><p>trabalho pretende avaliar diferentes modelos</p><p>logísticos de transporte de carga geral por meio</p><p>fluvial e determinar aquele que apresentam os</p><p>melhores desempenhos durante o transporte</p><p>de carga.</p><p>Para se chegar a esse objetivo o trabalho foi</p><p>dividido em 3 fases de desenvolvimento:</p><p>1. Definição das alternativas de</p><p>embarcações;</p><p>2. Análise das variáveis de cada</p><p>alternativa (Inputs e Outputs das</p><p>DMUs);</p><p>3. Implementação do modelo DEA para</p><p>determinar a embarcação de maior</p><p>eficiência.</p><p>Figura 2 – Fluxograma para a realização das</p><p>atividades.</p><p>A fase 1, tem a função de levantar diferentes</p><p>modelos de embarcações fluviais utilizadas ao</p><p>redor do mundo para o transporte de carga</p><p>geral unitizada.</p><p>Para os estudos realizados na fase 2, como</p><p>já mencionado no tópico 4, existem uma série</p><p>de itens que devem ser avaliados no projeto de</p><p>uma embarcação (estrutura, máquinas,</p><p>estabilidade, manobrabilidade, etc.), durante o</p><p>desenvolvimento deste trabalho, serão</p><p>avaliados 4 desses itens, que podem ser vistos</p><p>na figura 2: Forma do casco, resistência</p><p>hidrodinâmica, propulsão e estrutura.</p><p>Durante a fase 3, é preciso definir qual</p><p>alternativa de embarcação é mais eficiente</p><p>considerando os parâmetros obtidos na fase 2,</p><p>para isso é gerado um ranking contendo os</p><p>scores (variando de 0 a 1) que cada DMU</p><p>(Decision Making Unit) obteve. Para a geração</p><p>desse ranking é utilizado o DEA (Data</p><p>Envelopment Analysis) que possibilita uma</p><p>visão global das eficiências intrínsecas de cada</p><p>uma das embarcações analisadas.</p><p>7 – Modelagem DEA</p><p>Segundo Correia (2005), a Análise de</p><p>Envoltória de Dados é uma ferramenta</p><p>matemática para a medida de eficiência de</p><p>unidades produtivas, capaz comparar o que foi</p><p>produzido, dado os recursos disponíveis, com o</p><p>Alternativas de</p><p>Embarcações</p><p>Modelos</p><p>Logísticos de</p><p>Transporte</p><p>F</p><p>A</p><p>S</p><p>E</p><p>1</p><p>Análise das</p><p>Alternativas</p><p>Viáveis</p><p>Forma do</p><p>Casco</p><p>Resist.</p><p>Hidrodinâmica</p><p>Propulsão</p><p>F</p><p>A</p><p>S</p><p>E</p><p>2</p><p>Obtenção das Variáveis de Interesse (Peso</p><p>Leve, Capacidade, EHP, BHP e Velocidade).</p><p>Modelo DEA para a Determinação</p><p>dos Índices de Eficiência</p><p>Definição da</p><p>Melhor</p><p>Alternativa</p><p>F</p><p>A</p><p>S</p><p>E</p><p>3</p><p>Estrutura</p><p>7</p><p>que poderia ter sido produzido com os mesmos</p><p>recursos. Há importantes distinções na forma</p><p>de avaliar a quantidade mencionada. Os</p><p>chamados métodos paramétricos supõem uma</p><p>relação funcional pré-definida entre os</p><p>recursos e o que foi produzido. Normalmente,</p><p>usam médias para determinar o que poderia ter</p><p>sido produzido.</p><p>Em termos de programação matemática, a</p><p>análise por envoltório de dados, também</p><p>chamada de análise de fronteiras, é</p><p>considerada uma técnica relativamente nova.</p><p>Ao mesmo tempo, também é considerada um</p><p>dos sucessos recentes da Programação Linear</p><p>e, em termos mais amplos, da Pesquisa</p><p>Operacional, Afirma (COLIN, 2007).</p><p>Ainda para Colin (2007), toda essa</p><p>reputação é oriunda de sua relativa</p><p>simplicidade e da ampla aplicabilidade em</p><p>diversos problemas encontrados no mundo</p><p>real. Praticamente qualquer empresa que</p><p>possua múltiplas unidades (DMUs) que</p><p>operem de forma similar, e que esteja</p><p>preocupada com a uniformização do</p><p>desempenho das unidades, pode se beneficiar</p><p>com a técnica.</p><p>Em linhas gerais, a DEA avalia problemas</p><p>com múltiplos recursos (usados para gerar</p><p>produtos e/ou serviços) e múltiplas saídas</p><p>(produtos e serviços gerados) para cada</p><p>unidade. A capacidade com que as DMUs</p><p>conseguem gerar saídas para determinadas</p><p>entradas define sua eficiência. Supõe-se que</p><p>as DMUs menos eficientes podem melhorar</p><p>sua eficiência até o limite das melhores DMUs,</p><p>cuja eficiência é de 100%. Mais</p><p>especificamente, a DEA determina:</p><p>-A melhor prática- grupo de DMUs mais</p><p>eficientes;</p><p>-As DMUs menos eficientes comparadas</p><p>com as melhores práticas;</p><p>-A quantidade de recursos utilizados de</p><p>forma improdutiva nas DMUs menos eficientes;</p><p>-Para cada uma das DMUs menos</p><p>eficientes, o grupo das unidades de melhor</p><p>prática que são mais parecidas com elas e que</p><p>ser usadas como benchmarks.</p><p>Além dos “produtos” descritos, o uso da</p><p>DEA permite a criação de diversos</p><p>“subprodutos”, como, por exemplo, novos</p><p>insights acerca de melhorias que podem gerar</p><p>ganhos substancias de produtividade.</p><p>Nesse trabalho foi usado o modelo clássico</p><p>CCR (Charles, Cooper e Rhodes,1978) ou</p><p>RCE (retorno constante à escala) onde a</p><p>variação gerada nos insumos acarreta</p><p>proporcional variação nos produtos.</p><p>7.1 – Formulações do DEA</p><p>Este modelo determina a eficiência pela</p><p>otimização da divisão entre a soma ponderada</p><p>das saídas (output virtual) e a soma ponderada</p><p>das entradas (input virtual) generalizando,</p><p>assim, a definição de Farrel (1957). O modelo</p><p>permite que cada DMU escolha os pesos para</p><p>cada variável (entrada ou saída) da forma que</p><p>lhe for mais benevolente, desde que esses</p><p>pesos aplicados às outras DMUs não gerem</p><p>uma razão superior a 1. Estas condições são</p><p>formalizadas nas equações descritas abaixo;</p><p>Max Eff0 = (</p><p>∑ ujyj0</p><p>s</p><p>j=1</p><p>∑ vixi0</p><p>r</p><p>i=1</p><p>) (1)</p><p>sujeito a</p><p>∑ ujyjk</p><p>s</p><p>j=1</p><p>∑ vixik</p><p>r</p><p>i=1</p><p>≤ 1, ∀k (2)</p><p>vi, uj ≥ 0, ∀i, j (3)</p><p>onde, Eff é a eficiência da DMU em análise; vi e</p><p>uj são os pesos de inputs i, i =1, ..., r, e outputs</p><p>j, j =1, ..., s respectivamente; ik x e jk y são os</p><p>inputs i e outputs j da DMU k, k =1, ..., n; io x e</p><p>jo y são os inputs i e outputs j da</p><p>DMU.</p><p>O problema apresentado é de programação</p><p>fracionária, que deve ser resolvido para cada</p><p>uma das DMUs e pode ser transformado em um</p><p>problema de programação linear (PPL). Para</p><p>tal, obriga-se que o denominador da função</p><p>objetivo deva ser igual a uma constante,</p><p>normalmente igual à unidade.</p><p>A formulação do modelo CCR é, então,</p><p>apresentada em (4). Nesse modelo as variáveis</p><p>de decisão são os pesos i v e j u.</p><p>Max Eff0 = ∑ ujyj0</p><p>s</p><p>j=1 (4)</p><p>sujeito a</p><p>∑ vixi0 = 1r</p><p>i=1 (5)</p><p>∑ ujyjk − ∑ vixik ≤ 0, ∀kr</p><p>i=1</p><p>s</p><p>j=1 (6)</p><p>vi, uj ≥ 0, ∀i, j (7)</p><p>A estrutura matemática desses modelos</p><p>permite que uma DMU seja considerada</p><p>eficiente com vários conjuntos de pesos. Em</p><p>particular, podem ser atribuídos pesos zeros a</p><p>algum input ou output, o que significa que essa</p><p>variável foi desconsiderada na avaliação.</p><p>8</p><p>8 – Aplicação</p><p>8.1 – Característica das embarcações</p><p>Com base nas dimensões de embarcações</p><p>já detalhadas anteriormente foi realizada a</p><p>aplicação, no modelo americano é adotado</p><p>comboios com o arranjo de 4x3, bastante</p><p>frequente no Rio Mississipi. Abaixo encontra-</p><p>se o detalhamento das barcaças:</p><p>a) Ro-ro Caboclo:</p><p>DADOS</p><p>Tipo 1 Tipo 2</p><p>Comprimento LWL (m) 84.000 80.000</p><p>Boca LWL (m) 15.000 21.000</p><p>Calado (m) 1.200 1.200</p><p>Deslocamento (t) 1473.034 1964.084</p><p>Área Molhada (m²) 1455.765 1870.092</p><p>Cb 0.974 0.974</p><p>Cp 0.975 0.975</p><p>Tabela 7 - Características hidrostáticas, ro-ro</p><p>caboclo.</p><p>Figura 3 - Vista de perspectiva e frontal desse</p><p>tipo de embarcação.</p><p>b) Autopropelida de contêiner:</p><p>DADOS</p><p>Classe</p><p>Va 1</p><p>Classe</p><p>Va 2</p><p>Classe</p><p>Vb 1</p><p>Classe</p><p>Vb 2</p><p>Comprimento</p><p>LWL (m)</p><p>109.942 134.932 134.931 134.931</p><p>Boca LWL (m) 11.400 11.400 12.000 17.000</p><p>Calado (m) 3.000 3.200 3.500 3.500</p><p>Deslocamento (t) 3335.100 4366.000 5864.535 7121.191</p><p>Área Molhada (m²) 1782.2 2230.2 2643.9 3041.492</p><p>Cb 0.887 0.887 0.887 0.887</p><p>Cp 0.898 0.898 0.898 0.898</p><p>Tabela 8 - Características principais da</p><p>autopropelida.</p><p>Figura 4 - Vista de perspectiva e frontal desse</p><p>tipo de embarcação.</p><p>c) Comboio de contêineres:</p><p>DADOS</p><p>Padrão Jumbo</p><p>Arranjo 4x3 4x3</p><p>Comprimento LWL (m) 216 240</p><p>Boca LWL (m) 24 32.1</p><p>Calado (m) 2.74 2.74</p><p>Deslocamento (t) 20581.24 20581.24</p><p>Cb 0.975 0.975</p><p>Cp 0.98 0.98</p><p>Tabela 9 - Características principais do</p><p>comboio de contêineres americano.</p><p>Figura 5 - Vistas de perspectiva do comboio.</p><p>8.2 – Análise das alternativas</p><p>Nesta etapa do trabalho, a maneira utilizada</p><p>de mensurar as potências e capacidades das</p><p>embarcações foi através da elaboração dos</p><p>projetos hidrodinâmicos, propulsivos e a</p><p>verificação da lotação de carga.</p><p>9</p><p>Foi simulado os estudos de todas as</p><p>embarcações avaliadas operando com uma</p><p>velocidade de cruzeiro equivalente 7 nós, pois</p><p>estes tipos de embarcações navegam em</p><p>baixas velocidades e fixando este valor se</p><p>torna mais fácil compará-las.</p><p>a) Cálculo da resistência hidrodinâmica e</p><p>do EHP</p><p>O EHP é a potência efetiva que a</p><p>embarcação precisará para se locomover em</p><p>uma dada velocidade, com esta potência e</p><p>considerando as perdas que ocorrerão durante</p><p>o funcionamento do sistema propulsivo,</p><p>estima-se o quanto de potência será</p><p>necessário para o motor.</p><p>Afim de obter uma melhor precisão em</p><p>relação aos resultados encontrados de</p><p>resistência ao avanço trabalhou-se com 3</p><p>diferentes séries sistemáticas que se encaixam</p><p>nos requisitos de velocidade e dimensões</p><p>geométricas trabalhadas. Os métodos</p><p>adotados foram HOWE, HAMBURG LBS e</p><p>Simple Displ/Semi.</p><p>A formulação elaborada por Howe</p><p>(Christopoulos & Latorre, 1983) capaz de obter</p><p>a resistência ao avanço para comboios</p><p>operando em uma determinada via navegável</p><p>é dada por:</p><p>Rt = Fi. eP. HR. C0.38. B1.19. V2 (8)</p><p>onde:</p><p>Rt – Resistência total, em lbf (1lbf = 4.4498 N);</p><p>Fi – Fator de integrabilidade;</p><p>e – Número de Euler (e = 2.71828...);</p><p>P – Fator de profundidade (P = 1.46/ (h-H));</p><p>h – Profundidade do canal, em pés;</p><p>H – Calado uniforme da embarcação, em pés;</p><p>R – Fator de águas restritas, lateralmente;</p><p>(R=0.6+50/(Wv-B));</p><p>Wv – Largura da via, em pés;</p><p>B – Boca da embarcação</p><p>na linha d’água, em</p><p>pés;</p><p>C – Comprimento da embarcação na linha</p><p>d’água, em pés;</p><p>V – Velocidade de operação da embarcação,</p><p>em mph.</p><p>O fator de integração utilizado na</p><p>formulação 8 está associado ao grau de</p><p>integração do conjunto de chatas que formam</p><p>um comboio. Vários valores para o fator de</p><p>integração são sugeridos em Christopoulos &</p><p>Latorre (1983), após uma série de ensaios com</p><p>modelos de comboios.</p><p>Foi considerado na implementação de</p><p>Howe uma via de dimensões em largura e</p><p>profundidade suficientemente grandes afim de</p><p>não gerar interferência na resistência ao</p><p>avanço devido os fatores de águas restritas</p><p>(efeito squat), pois não é o objetivo do trabalho</p><p>avaliar esse tipo de circunstância.</p><p>As séries sistemáticas Hamburg LBS e</p><p>Simple Displ/Semi podem ser encontradas nas</p><p>referências bibliográficas e foram calculadas</p><p>através do software NavCad 2004.</p><p>7 nós</p><p>Resistência (kN)</p><p>HOWE</p><p>HAMBURG</p><p>LBS</p><p>Simple</p><p>Displ/Semi</p><p>Ro-ro</p><p>Caboclo</p><p>Tipo 1 16.00 19.03 17.09</p><p>Tipo 2 23.44 25.64 22.09</p><p>Auto</p><p>Propelida</p><p>Classe</p><p>Va 1</p><p>22.48 22.25 20.16</p><p>Classe</p><p>Va 2 25.28 26.34 24.51</p><p>Classe</p><p>Vb 1 34.12 31.94 29.07</p><p>Classe</p><p>Vb 2 42.67 37.31 33.34</p><p>Comboio</p><p>de</p><p>Contêiner</p><p>Padrão 66.66 --- ---</p><p>Jumbo 98.09 --- ---</p><p>Tabela 10 - Resultados de Resistência ao</p><p>avanço, em kN.</p><p>A partir dos resultados de resistência ao</p><p>avanço da tabela 10, conclui-se que:</p><p> No modelo Ro-ro Caboclo não é levado</p><p>em conta a parcela de resistência ao</p><p>avanço gerada pelo empurrador nos</p><p>cálculos e quanto menor o comboio</p><p>maior é a influência do empurrador na</p><p>resistência, por esse motivo escolheu-</p><p>se trabalhar com a maior resistência ao</p><p>avanço obtida na tabela, que é dada</p><p>pelo método HAMBURG LBS.</p><p> Na análise da Auto Propelida, a série</p><p>sistemática que leva em conta o maior</p><p>número os fatores do casco, como</p><p>formato de proa, coeficiente prismático</p><p>e outras características é o HAMBURG</p><p>LBS, por isso considerou-se os</p><p>resultados desse método.</p><p> No modelo Americano, o comboio</p><p>apenas se encaixou nas restrições de</p><p>aplicação do método de HOWE, esta</p><p>série sistemática é frequentemente</p><p>adotada para estimar a resistência ao</p><p>avanço de comboios.</p><p>b) Coeficientes propulsivos e BHP</p><p>Para o dimensionamento do sistema</p><p>propulsivo considerando as embarcações que</p><p>operam com a junção de barcaça + empurrador,</p><p>é importante que tenhamos o calado dos</p><p>empurradores que operam tanto no Brasil</p><p>quanto nos E.U.A, esse fator é preponderante</p><p>para a idealização do sistema propulsivo e das</p><p>eficiências que serão geradas. Os valores de</p><p>10</p><p>calado geram interferências significativas nos</p><p>coeficientes propulsivos e também no diâmetro</p><p>do hélice.</p><p>Sendo assim, baseado em no levantamento</p><p>de uma série de empurradores que operam no</p><p>Brasil e nos E.U.A adotou-se os calados de 2.4</p><p>m e 3.0 m para os empurradores do Brasil e</p><p>E.U.A respectivamente.</p><p>Como as embarcações irão operar em</p><p>baixas velocidades para o transporte de carga</p><p>geral em vias fluviais que limitam os diâmetros</p><p>dos propulsores, será utilizado em cada uma</p><p>das alternativas dois propulsores B-Troost de</p><p>Wageningen. Dessa forma, divide-se para</p><p>cada propulsor o empuxo necessário,</p><p>superando as limitações de diâmetro e</p><p>aumentando a eficiência propulsiva em todos</p><p>os casos.</p><p>Os diâmetros dos hélices foram</p><p>determinados de forma proporcional aos</p><p>calados, cada hélice terá um diâmetro de</p><p>aproximadamente 70% do calado.</p><p>Assim como na resistência ao avanço o</p><p>ponto chave para a obtenção de resultados</p><p>coerentes a respeito dos coeficientes</p><p>propulsivos é a definição da série sistemática</p><p>que melhor se aproxima da realidade. Deve-se</p><p>determinar os coeficientes de esteira e de</p><p>redução da força propulsiva utilizando as séries</p><p>sistemáticas indicadas para as embarcações.</p><p>Miniovich (1963), apresenta formulações</p><p>empíricas para a estimativa do coeficiente de</p><p>esteira (w) e de redução da força propulsora (t)</p><p>de embarcações fluviais:</p><p>w = 0.11 +</p><p>0.16</p><p>Nh</p><p>CB</p><p>Nh√ √∇</p><p>3</p><p>D</p><p>− ∆w (9)</p><p>t = 0.8w(1 + 0.25w) para bi hélice (10)</p><p>onde:</p><p>Nh – Número de hélices;</p><p>CB – Coeficiente de bloco;</p><p>∇ – Volume do deslocamento, em m³;</p><p>D – Diâmetro do hélice (quando há túnel de</p><p>popa, D é o calado), em m;</p><p>∆w = 0.1(Fn-0.2) – correção para o número de</p><p>froude > 0.2.</p><p>Fn – Número de Froude.</p><p>Os valores de coeficiente de esteira e de</p><p>redução da força propulsora obtidos foram os</p><p>seguintes:</p><p>7 nós</p><p>Coeficientes Propulsivos</p><p>w t</p><p>Ro-ro</p><p>Caboclo</p><p>Tipo 1 0.3075 0.2649</p><p>Tipo 2 0.3172 0.2739</p><p>Classe Va 1 0.2779 0.2378</p><p>Auto</p><p>Propelida</p><p>Classe Va 2 0.2800 0.2397</p><p>Classe Vb 1 0.2808 0.2404</p><p>Classe Vb 2 0.2864 0.2455</p><p>Comboio</p><p>de</p><p>Contêiner</p><p>Padrão 0.3672 0.3207</p><p>Jumbo 0.3847 0.3374</p><p>Tabela 11 - Coeficientes propulsivos obtidos.</p><p>Com o objetivo de validar os resultados,</p><p>foram comparados os dados da tabela 11 com</p><p>os coeficientes propulsivos avaliados em outras</p><p>referências que abordam tanto comboios como</p><p>embarcações autopropelidas, dentre eles</p><p>temos: Padovezi (1997), Riva (2000) e o</p><p>software NavCad (2004).</p><p>Percebeu-se que os resultados encontrados</p><p>se encaixam nas faixas de valores das</p><p>referências citadas, com uma variação de</p><p>diferença máxima da ordem de ± 15% para os</p><p>resultados de coeficiente de esteira e de ± 20%</p><p>para os coeficientes de redução da forma</p><p>propulsiva, sendo que as maiores diferenças</p><p>encontradas foram em relação ao estudo de</p><p>Padovezi (1997), isso é explicado pelo fato de</p><p>que as barcaças desta referência são de</p><p>dimensões diferentes das embarcações</p><p>utilizadas neste trabalho.</p><p>Para evitar a cavitação dos hélices foi</p><p>utilizado o método de Keller descrito em</p><p>Trindade (2012):</p><p>Ae</p><p>A0</p><p>=</p><p>(1.3+0.3Z)T</p><p>(PO−Pv)D2 (11)</p><p>onde:</p><p>Ae – É a soma da área expandida de cada pá</p><p>do hélice, em m²;</p><p>A0 – É a área do círculo cujo diâmetro é o hélice,</p><p>em m²;</p><p>Z – Número de pás;</p><p>T – É o empuxo do hélice, em N (T= (Rt/Nh)/(1-</p><p>t));</p><p>PO – Pressão atmosférica mais hidrostática da</p><p>linha d’água ao bosso do hélice, em N/m²;</p><p>Pv – Pressão de vapor, em N/m²;</p><p>D – Diâmetro do hélice, em m.</p><p>A formulação de Keller é capaz de estimar a</p><p>razão de área do hélice (</p><p>Ae</p><p>A0</p><p>⁄ ) mínima para</p><p>evitar o fenômeno de cavitação, em geral,</p><p>quanto maior a razão de área menor o risco de</p><p>ocorrer a cavitação, mas em compensação</p><p>menor será o rendimento do hélice, devido a</p><p>ocorrência de perdas por atrito.</p><p>Utilizando os coeficientes propulsivos e o</p><p>fator de área através da formulação 11,</p><p>encontra-se as eficiências propulsivas nos</p><p>diagramas da série B-troost.</p><p>11</p><p>Nas tabelas 12 e 13 contém as informações</p><p>principais a respeito do dimensionamento do</p><p>sistema propulsivo de cada um dos modelos.</p><p>P/ 7 nós</p><p>Hélice</p><p>nº Pás Ae/A0 RPM D (m)</p><p>Ro-ro</p><p>Caboclo</p><p>Tipo 1 4 0.40 187.50 1.68</p><p>Tipo 2 4 0.40 202.00 1.68</p><p>Auto</p><p>Propelida</p><p>Classe</p><p>Va 1</p><p>4 0.40 115.10 2.10</p><p>Classe</p><p>Va 2</p><p>4 0.40 109.26 2.24</p><p>Classe</p><p>Vb 1</p><p>4 0.40 100.35 2.45</p><p>Classe</p><p>Vb 2</p><p>4 0.40 105.49 2.45</p><p>Comboio</p><p>de</p><p>Contêiner</p><p>Padrão 4 0.40 197.63 2.10</p><p>Jumbo 4 0.40 276.90 2.10</p><p>Tabela 12 - Características dos hélices</p><p>selecionados.</p><p>P/ 7 nós</p><p>Motor</p><p>T (kN) p/</p><p>cada</p><p>hélice</p><p>Ƞ0 (%) BHP total</p><p>Ro-ro</p><p>Caboclo</p><p>Tipo 1 12.94 56.70 162.08</p><p>Tipo 2 17.66 52.24 236.98</p><p>Auto</p><p>Propelida</p><p>Classe</p><p>Va 1</p><p>14.59 62.12 173.05</p><p>Classe</p><p>Va 2</p><p>17.32 61.48 206.90</p><p>Classe</p><p>Vb 1</p><p>21.02 61.28 251.64</p><p>Classe</p><p>Vb 2</p><p>24.73 58.88 306.02</p><p>Comboio</p><p>de</p><p>Contêiner</p><p>Padrão 49.06 41.86 779.32</p><p>Jumbo 74.02 35.24 1362.32</p><p>Tabela 13 - Empuxo requerido, eficiência</p><p>propulsiva e potência requerida total.</p><p>Na tabela 12, o número de pás utilizadas</p><p>para as embarcações é 4, devido a frequente</p><p>utilização e menor vibração provocada do que</p><p>3 ou 5 pás. Na análise da cavitação, as</p><p>embarcações não apresentaram riscos e por</p><p>esse motivo é utilizado a menor razão de área</p><p>possível para hélices de 4 pás.</p><p>c) Peso leve e capacidade de carga</p><p>Na última parte da fase 2, é verificado o</p><p>peso leve e capacidade de carga. Para a</p><p>obtenção dos valores de capacidade foi usado</p><p>como referência os dados das tabelas 3 e 5,</p><p>além da realização de cálculos de cubagem</p><p>utilizando as medidas padrão de contêineres e</p><p>semi-reboques que serão distribuídas por todo</p><p>espaço de carga das embarcações.</p><p>As medidas padrões são:</p><p>Contêiner (TEU) – Comprimento de 6.058</p><p>metros, Largura de 2.438 metros e altura de</p><p>2.591 metros.</p><p>Semi-reboque (BAÚ) – Comprimento de</p><p>15.5 metros, Largura de 2.6 metros e altura de</p><p>4.4 metros.</p><p>A tabela 14 contém os resultados de peso</p><p>leve e capacidade encontrados.</p><p>Peso</p><p>Leve (t)</p><p>TEU/BAÚ</p><p>Capacidade</p><p>(t)</p><p>Ro-ro</p><p>Caboclo</p><p>Tipo 1 435.73 25 1037.50</p><p>Tipo 2 511.84 35 1452.50</p><p>Auto</p><p>Propelida</p><p>Classe</p><p>Va 1</p><p>586.81 200 2750.00</p><p>Classe</p><p>Va 2</p><p>1118.25 250 3250.00</p><p>Classe</p><p>Vb 1</p><p>2000.00 422 3868.47</p><p>Classe</p><p>Vb 2</p><p>2624.85 500 4500.00</p><p>Comboio</p><p>de</p><p>Contêiner</p><p>Padrão 1422.06 731 12427.00</p><p>Jumbo 2420.14 1187 18161.10</p><p>Tabela 14 – Peso Leve e Capacidade</p><p>É importante destacar que no peso leve das</p><p>autopropelidas é adicionado o sistema</p><p>propulsivo, superestruturas, além de um maior</p><p>peso de outfitting do que nos outros tipos de</p><p>embarcações.</p><p>8.3 – Aplicação DEA</p><p>Durante sua operação uma embarcação</p><p>pode ser comparada a uma empresa, se</p><p>fizermos essa analogia podemos afirmar que</p><p>cada embarcação possui uma certa</p><p>produtividade e outros indicadores de</p><p>desempenho.</p><p>Usando DEA-RCE, foram selecionados 3</p><p>inputs e 1 output que refletem</p><p>significativamente no desempenho das</p><p>embarcações durante a navegação, o modelo</p><p>além de ser útil na aplicação desse estudo de</p><p>caso, também serve para aplicação de qualquer</p><p>tipo de embarcações que se deseja comparar.</p><p>O modelo DEA foi empregado para geração</p><p>de índice global de classificação das</p><p>embarcações, com base nesses indicadores de</p><p>desempenho. Obedecendo a seguinte</p><p>formulação desenvolvida:</p><p>η =</p><p>TPB.S1</p><p>EHP.E1+BHP.E2+∇leve.E3</p><p>(12)</p><p>onde:</p><p>η – Eficiência;</p><p>TPB – Tonelada de porte bruto;</p><p>EHP – Potência efetiva, em HP;</p><p>BHP – Potência Instalada, em HP;</p><p>∇leve – Deslocamento Leve, em t;</p><p>Sn – Pesos das variáveis de saídas;</p><p>En – Pesos das Variáveis de entrada.</p><p>Na formulação 12 temos que quanto mais</p><p>próximo de 1 o valor de η da DMU, maior é sua</p><p>12</p><p>eficiência considerando uma maximização das</p><p>saídas e minimização das entradas.</p><p>Figura 6 – Diagrama ilustrando os inputs e</p><p>outputs da modelagem.</p><p>A figura 6 ilustra o método, em que a</p><p>tendência de se ter maiores eficiências ocorre</p><p>quando minimizamos os inputs e maximizamos</p><p>os outputs, as DMUs são as alternativas de</p><p>embarcações.</p><p>Atendendo os requisitos da metodologia</p><p>DEA e utilizando os parâmetros da fase 2 do</p><p>trabalho, chegamos aos resultados de</p><p>eficiência apresentados na tabela 15:</p><p>Número 8</p><p>Entrada 1 Restrição</p><p>0.00001% 0.42195% 0.00001% 0.02646% Saída 0.3843703 FO</p><p>Saídas</p><p>EHP BHP Δ LEVE (t) TPB (t)</p><p>Classe Va 1 1 107.500 173.050 586.810 2750.000 0.730253414 0.72772355 -0.00253 99.65%</p><p>Classe Va 2 2 127.200 206.901 1118.247 3250.000 0.873143836 0.86003692 -0.013107 98.50%</p><p>Classe Vb 1 3 154.200 251.645 2000.000 3868.474 1.062030758 1.02370168 -0.038329 96.39%</p><p>Classe Vb 2 4 180.200 306.020 2624.845 4500.000 1.291531024 1.19082035 -0.100711 92.20%</p><p>Padrão 5 326.244 779.321 1422.060 12427.000 3.288516545 3.28851654 0 100.00%</p><p>Jumbo 6 480.114 1362.320 2420.140 18161.100 5.748594313 4.80591276 -0.942682 99.30%</p><p>Tipo 1 7 91.900 162.080 435.728 1037.500 0.683948862 0.27455025 -0.409399 40.14%</p><p>Tipo 2 8 123.800 236.980 511.844 1452.500 1 0.38437035 -0.61563 38.44%</p><p>2</p><p>3</p><p>Diferença</p><p>Eficiência</p><p>DEA</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>1</p><p>Saída</p><p>Ponderada</p><p>Pesos</p><p>Alternativas nº</p><p>Entradas Entrada</p><p>Ponderada</p><p>Rodar DEA Limpar</p><p>Tabela 15 – Resultados do estudo de caso utilizando planilha Excel®.</p><p>Através dos cálculos realizados em planilha</p><p>Excel®, chegamos à conclusão de que a</p><p>embarcação com maior eficiência é o comboio</p><p>padrão americano, que realiza a melhor</p><p>relação de Produto/Investimento, ou seja, a</p><p>DMU que transporta de forma mais otimizada a</p><p>quantidade de carga demandada com um dado</p><p>investimento (inputs) para navegar em uma</p><p>velocidade requerida. No segundo lugar, com</p><p>99.65% de eficiência segue o modelo de</p><p>autopropelida da classe Va 1, os demais</p><p>podem ser observados na tabela 15.</p><p>As DMUs menos eficientes comparadas</p><p>com as melhores práticas foram as</p><p>embarcações do modelo Ro-ro Caboclo. Isso</p><p>se deve principalmente ao modo como é</p><p>distribuída a carga nessas embarcações,</p><p>enquanto os outros modelos logísticos chegam</p><p>a empilhar até 3 contêineres, como pode ser</p><p>visto nos itens (1) e (2) ilustrados na tabela 15,</p><p>no Ro-ro caboclo os semi-reboques são</p><p>posicionados no convés e por isso ocorre uma</p><p>menor compactação da carga.</p><p>Ro-ro</p><p>Caboclo I/O Dados Projeção Diferença (%) Referência</p><p>Tipo 1</p><p>INS1 91.9 27.24 -70.36%</p><p>DMU 5</p><p>(Comboio</p><p>Padrão de</p><p>Contêiner)</p><p>INS2 162.08 65.06 -59.86%</p><p>INS3 435.728 118.72 -72.75%</p><p>PRO1 1037.5 1037.5 0</p><p>Tipo 2</p><p>INS1 123.8 38.13 -69.20%</p><p>INS2 236.98 91.09 -61.56%</p><p>INS3 511.844 166.21 -67.53%</p><p>PRO1 1452.5 1452.5 0</p><p>Tabela 16 – Projeção das DMUs menos</p><p>eficientes para se consagrarem benchmarks.</p><p>A tabela 16 foi elaborada com o objetivo de</p><p>sabermos o quanto é necessário reduzir de</p><p>insumos para a obtenção de uma eficiência</p><p>100%, ou seja, atingir os padrões do</p><p>benchmark. Para isso, mantem-se constante os</p><p>valores de capacidade de carga (output), pois</p><p>são propriedades ditadas pela demanda.</p><p>D</p><p>M</p><p>U</p><p>s</p><p>EHP (min)</p><p>BHP (min)</p><p>∇ leve (min)</p><p>TPB (max)</p><p>13</p><p>A partir dessas informações é possível a</p><p>geração de novos conceitos a respeito da</p><p>alternativa de transporte, como, por exemplo,</p><p>novos insights acerca de melhorias que podem</p><p>gerar ganhos substancias de produtividade.</p><p>Para a validação e comprovação da</p><p>aplicação realizada com o DEA, é possível a</p><p>geração de eficiências relativas que</p><p>possibilitam analisarmos separadamente como</p><p>cada investimento influência no produto final.</p><p>Alternativas nº</p><p>Eficiências Relativas</p><p>EHP/TPB BHP/TPB Δ LEVE/TPB</p><p>1</p><p>Classe Va 1 1 0.03909 0.06293 0.21339</p><p>Classe Va 2 2 0.03914 0.06366 0.34408</p><p>Classe Vb 1 3 0.03986 0.06505 0.51700</p><p>Classe Vb 2 4 0.04004 0.06800 0.58330</p><p>2</p><p>Padrão 5 0.02625 0.06271 0.11443</p><p>Jumbo 6 0.02644 0.07501 0.13326</p><p>3</p><p>Tipo 1 7 0.08858 0.15622 0.41998</p><p>Tipo 2 8 0.08523 0.16315 0.35239</p><p>Tabela 17 – Eficiências Relativas obtidas.</p><p>Os valores da tabela 17 possuem uma</p><p>escala de coloração de verde a vermelho,</p><p>quanto mais verde o valor for menor serão as</p><p>razões (insumo/produto) encontradas, essas</p><p>razões podem ser interpretadas da seguinte</p><p>forma:</p><p> EHP/TPB: o quanto de potência efetiva</p><p>é investido para transportar uma</p><p>tonelada de carga;</p><p> BHP/TPB: o quanto de potência</p><p>instalada é investido para transportar</p><p>uma tonelada de carga;</p><p> Δ LEVE/TPB: a quantidade de peso</p><p>estrutural, maquinário e etc, é investido</p><p>para gerar a acomodação necessária</p><p>para cada tonelada a ser transportada.</p><p>Todos esses índices podem ser</p><p>classificados como indicadores de eficiência</p><p>energética, mas os pontos de vistas são</p><p>diferentes, o EHP/TPB trata-se de um ponto de</p><p>vista puramente hidrodinâmico, BHP/TPB</p><p>trata-se de um ponto de vista hidrodinâmico e</p><p>propulsivo, já o índice Δ LEVE/TPB é uma</p><p>avaliação de quesitos estruturais.</p><p>9 – Conclusão</p><p>O presente trabalho foi motivado por dois</p><p>fatores básicos e de grande relevância para o</p><p>cenário do transporte hidroviário. O primeiro,</p><p>foi a percepção de que o modelo atual de</p><p>transporte de carga geral por semi-reboques,</p><p>apesar de possuir grande praticidade no</p><p>processo de movimentação da carga, possui</p><p>grandes limitações de eficiência durante a</p><p>navegação e desta forma se consome maiores</p><p>quantidades de combustível do que os modelos</p><p>de transporte praticados em outros países que</p><p>investem em transporte aquaviário.</p><p>A segunda motivação, foi dada pela</p><p>necessidade de ampliação dos horizontes de</p><p>projeto, de modo que, se conquiste melhores</p><p>desempenhos energéticos e econômicos</p><p>para</p><p>navegação.</p><p>A vantagem de se trabalhar com a</p><p>ferramenta DEA para o estudo de eficiência é</p><p>que podemos chegar a um resultado unificado</p><p>e não com valores de eficiência separados. O</p><p>Estudo usou poucas variáveis, o que pode ser</p><p>restritivo para avaliação da performance como</p><p>todo, mas acredita-se que as variáveis</p><p>selecionadas foram bem estabelecidas,</p><p>conforme a literatura, e, como tal, as medidas</p><p>de eficiência obtidas são precisas.</p><p>Com o trabalho foram encontradas baixas</p><p>eficiências no modelo Ro-ro caboclo e o</p><p>principal gargalo que acarreta isso é o fator</p><p>hidrodinâmico, para melhorar essa questão é</p><p>necessárias modificações desde as</p><p>características básicas da embarcação, como</p><p>na relação de comprimento/boca. Esse gargalo</p><p>se deve principalmente ao modo como é</p><p>distribuída a carga nessas embarcações,</p><p>enquanto os outros modelos logísticos chegam</p><p>a empilhar até 3 contêineres, como pode ser</p><p>visto nos itens (1) e (2) da tabela 15, no Ro-ro</p><p>caboclo os semi-reboques são posicionados no</p><p>convés e por isso ocorre uma menor</p><p>compactação da carga.</p><p>Por essa menor compactação torna-se</p><p>necessário maiores áreas no convés por carga</p><p>transportada do que nos outros modelos,</p><p>influindo diretamente no projeto das principais</p><p>dimensões das barcaças.</p><p>Para que esta compactação da carga ocorra</p><p>com o uso de contêineres, é notável a</p><p>necessidade de investimentos não só nas</p><p>embarcações que navegam na Amazônia, mas</p><p>principalmente em terminais portuários de</p><p>domínio público ou privado para que se possa</p><p>ter um recepcionamento mais sofisticado de</p><p>cargas conteinerizadas. Obras portuárias desse</p><p>tipo representam grandes gastos, mas com o</p><p>tempo se tornam investimentos de sucesso</p><p>para o setor, gerando um transporte mais</p><p>lucrativo.</p><p>Para trabalhos futuros, pretende-se levar em</p><p>conta um maior número de variáveis na</p><p>modelagem, abordando fatores como</p><p>manobrabilidade, estabilidade, arranjo geral,</p><p>dimensionamento e análises estruturais, além</p><p>dos custos envolvidos. E além da identificação</p><p>14</p><p>das DMUs ineficientes, será explorado a busca</p><p>de insights que potencializem o transporte</p><p>menos produtivo.</p><p>11 – Agradecimentos</p><p>Os autores agradecem o apoio do</p><p>SINDARMA, SC Transportes e ao INTRA para</p><p>a execução e suporte no desenvolvimento do</p><p>artigo.</p><p>12 – Referências Bibliográficas</p><p>ANTAQ. Anuário Estatístico da navegação</p><p>interior 2013. Agência Nacional de Transportes</p><p>Aquaviários – ANTAQ Brasília, 2014.</p><p>ARTHOU, A. P. L. Gestão e Planejamento do</p><p>Projeto e Construção Naval. Universidade de</p><p>Pernambuco – UPE, Material de Apoio para o</p><p>Curso de Especialização em Engenharia</p><p>Naval, 2007.</p><p>BASIN, A. M.; MINIOVICH, I. Y. Empirical</p><p>formulas for estimating the Wake fraction and</p><p>thrust deduction factors for for ocean and inland</p><p>waterway vessels. In: Basin, A.M. et al., Theory</p><p>of design of screw propellers. Sudostroeniye,</p><p>Leningrad, pp. 143-148, 1963.</p><p>BVB - Bureau Voorlichting Bennenvaart.</p><p>Sheeps Typen. Disponível em: <</p><p>http://www.bureauvoorlichtingbinnenvaart.nl/in</p><p>dex.php?id=1>. Acesso em: 20 mar. de 2016.</p><p>CHARNES, A., COOPER, W. W., RHODES,</p><p>E.Measuring the Efficiency of Decision Making</p><p>Units. European Journal of Operational</p><p>Research, (1978).</p><p>CHRISTOPULOS, B.; LATORRE, R. River</p><p>towboat hull and propulsion. 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