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O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova
recomendação da PIANC
AGOSTO 2014
Prof. Dr. Eduardo A. Tannuri
Prof. Associado, Dept. Eng. Mecatrônica e Sistemas Mecânicos
Coordenador do Centro de Simulações do TPN-USP
ESCOLA POLITÉCNICA
DA USP
Resumo das palestras
O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova recomendação da PIANC
Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP
Porto de Santana (AP)
Porto de Salvador (BA)
Terminal da Barra do Riacho (Portocel - ES)
Porto de Suape (PE)
Porto de São Francisco do Sul (SC)
Porto de Paranaguá (PR)
Palestras técnicas e estudos de casos
Resumo das palestras
O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova recomendação da PIANC
Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP
Cap .1Introdução e Conceitos
Pianc 117Uso de informações hidro-meteorológicas
para projeto e operação portuário
Prof. Dr. Paolo Alfredini
Prof. Dr. Eduardo A. Tannuri
Cap. 2Projeto Vertical – Conceitual e Detalhado
Eng. Naval MSc. Rodrigo LavieriEng. Naval MSc. Felipe RuggeriArgonáutica Engenharia
Cap. 3.1Projeto Horizontal – Conceitual
Largura de Canal, Diâmetro de Bacia, Curvas, Área de Fundeio.
Eng. Mec. Felipe R. MasettiTechnomar Engenharia
Cap. 2Projeto Vertical – Detalhado
Uso de Ferramentas Experimentais
Eng. Civil MSc. José Carlos M. BernardinoCTH-USP
1º Dia
Comissão ABNTDescrição dos trabalhos da comissão para
atualização da norma ABNT de projetos portuários
Prof. Dr. Edson Mesquita CIAGA
Resumo das palestras
O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova recomendação da PIANC
Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP
ZP-01A Praticagem e as Normas sobre Desenhos de Canais de Acesso Portuário - impactos
sobre a navegação e as manobras, Estudo de Caso: O porto de Santana/AP
ZP-12Estudo de Caso – Influência do projeto
do abrigo portuário no acesso náutico –Porto de Salvador
PRT Alexandre Takimoto
PRT Ricardo Falcão
ZP-14Estudo de caso com embarcações de maior porte no Terminal de Barra do
Riacho (Portocel)
PRT Rafael Moulié
1º Dia
Resumo das palestras
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Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP
Modelagem de manobras e validação de simuladores
Cap. 3.2Aplicação de Simuladores
Prof. Dr. Paolo Alfredini
Prof. Dr. Eduardo A. Tannuri
Cap. 4.1Análise de Risco
PRT Siegberto Rodolfo Schenk
Cap. 4.3Restrições operacionais e Limites Ambientais
– incluindo Amarração e Abrigo de Ondas
Eng. Naval MSc. Felipe RateiroTechnomar Engenharia 2º Dia
Eng. Naval MSc. Rodrigo LavieriEng. Naval MSc. Felipe RuggeriArgonáutica Engenharia
Cap. 3Projeto Horizontal – Detalhado
Uso de Ferramentas Experimentais
Eng. Civil MSc. José Carlos M. BernardinoCTH-USP
Adaptação das operações náuticas às mudanças climáticas em curso
Resumo das palestras
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Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP
PetrobrasAplicação do estudo completo para
realização de operação de STS atracado a contrabordo nos berços 3-A e 3-B de SUAPE.
ZP-09O novo canal de acesso ao Porto de
Suape
PRT Hans Hutzler
Comde Franscisco Haranaka
ZP-18A Praticagem São Francisco na
adequação dos novos parâmetros operacionais da ZP-18 à PIANC
PRT Márcio Pessoa F. de Souza
2º Dia
ZP-17Novos navios em canais antigos: Os
casos de Paranaguá e Antonina
PRT Gustavo Martins
Organização do Evento
O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova recomendação da PIANC
Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP
1º Dia
Palestras
Palestras
Coquetel
Almoço
12:00
13:45
17:30
19:00
19:00 Micro-ônibus para região Hotéis (Paulista e Faria Lima)
Coffe-break
Coffe-break
Organização do Evento
O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova recomendação da PIANC
Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP
2º Dia
Palestras
Palestras
Almoço FEA-USP
12:00
13:45
17:00 17:00 Micro-ônibus para1. Hotéis (Paulista e Faria Lima)2. Aerop. Congonhas3. Aerop. Guarulhos
13:15 Visita ao Centro de Simulação do TPN-USP (Grupo 3)
15:30 Visita ao Centro de Simulação do TPN-USP (Grupo 4)
Coffe-break
Coffe-break
09:00
Organização do Evento
O procedimento de projeto portuário brasileiro adequado à nova recomendação da PIANC
Prof. Dr. Eduardo A. TannuriTPN-USP
• Equipe do TPN-USP para apoiar os participantes no guichê de entrada do auditório
• Realizar inscrição/reserva para os micro-ônibus e para as visitas ao Simulador;
• Obter um taxi na USP a partir das 16:30 pode ser complicado.
Introdução
Relatório PIANC 121-2014
– Substitui o PIANC PTC II-30 (2007)
– Elaborado em cooperação
• PIANC
• IAPH (Int. Assoc. of Ports & Harbours)
• IMPA (Int. Maritime Pilots Assoc.)
• IALA (Int. Assoc. of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities)
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Introdução
Relatório PIANC 121-2014 – Objetivos
Projeto de dimensões horizontais de canais de acessos, áreas de manobra e de fundeio.
Largura, diâmetro, distâncias, raios
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Introdução
Relatório PIANC 121-2014 – Objetivos
Projeto de dimensões verticais de canais de acessos, áreas de manobra e de fundeio.
Dragagem, Profundidade, Calado máximo
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Introdução
Relatório PIANC 121-2014 – Objetivos
Definição de calado aéreo e altura de vão de pontes
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Introdução
Relatório PIANC 121-2014 – Objetivos
Definição de restrições para navegação.
Condição ambiental limite, uso de rebocadores, navegação noturna, riscos
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Introdução
Relatório PIANC 121-2014 –Documento associado
PIANC Report No.117 Use of Hydro/Meteo Information to Optimise Safe Port Access 2012
Palestra 14/08 – 11:00
Prof. Paolo Alfredini
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Definições e Conceitos
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A área portuária é composta por:
Definições e Conceitos
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1) Áreas de navegação e manobra – canais e bacias de evolução
Canal de AcessoPorto de Tubarão
Demarcados por sinalização náutica.
Definições e Conceitos
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Tipos de canais de acesso
Canal de acesso ao Porto de Suape
Interior: área parcialmente abrigada, ondas não influenciam a navegação
Canal de acesso ao TECON Baía de Guanabara
Desabrigado: ondas induzem movimentos verticais durante navegação
Definições e Conceitos
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1) Áreas de navegação e manobra - entrada de portos Final do Canal de Acesso
Entrada de Portocel
Definições e Conceitos
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2) Áreas estacionárias (áreas de fundeio, berços)
Áreas de Fundeio (BTS)
Berço de Atracação (Porto de Salvador)
Critério Básico de Projeto
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Critérios de segurança
-Folga sob a quilha mínima-Largura mínima de canal-Ângulo máximo de deriva-Área mínima de giro-....
Autoridade / Administrador
portuário
Armador
Demanda (carga, tipo de navio...)
Projetistas e Apoios Técnicos
Alternativa A
Alternativa B
Alternativa C
Alternativa D
Todas as alternativas devem respeitar os critérios de segurança
Critério Básico de Projeto
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Alternativa A
Alternativa B
Alternativa C
Alternativa D
Seleção da melhor alternativa: análise econômica
100%
100%
100%
100%
$$
$$$
$$$$
$$$$$
75%
80%
89%
98%
A decisão é feita baseada no compromisso entre investimentos e disponibilidade portuária / eficiência
MAS NÃO entre investimento e risco (a segurança deve sempre ser mantida)
Critério Básico de Projeto
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Exemplo: a definição da profundidade para dragar um canal, em função da maré e ondas, deve ser feita baseado em fatores econômicos e ambientais.
A consequência da decisão deve ser variações no tempo em que o canal poderá operar com segurança, mas NÃO em variações no nível de segurança (folga sob a quilha).
Esta deve ser mantida dentro dos valores de segurança em qualquer cenário avaliado.
O Navio
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Cascos e projeto naval voltado para paraeficiência ao longo da navegação.
Canais de acesso e áreas confinadas devem prover meios para garantir segurança – dimensões adequadas, auxílios à navegação e rebocadores
Não são otimizados para manobras portuárias em águas restritas.
Navio Tipo
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Tankers
Navio Tipo
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Graneleiros
Navio Tipo
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Conteineiros
Navio Tipo
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A PIANC refere-se também:•Tabelas de classes mais detalhadas da ROM (norma espanhola)
•Regressão estatística do MLIT JapãoCada dimensão representa 95% de não excedência – dados da Lloyds
Navio Tipo
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A definição do(s) navio(s) tipo é um passo fundamental do projeto.
Escolher navio com maiores dimensões.....
Mas qual dimensão??
Projeto Vertical:
•Maior Calado•Maior movimento em onda (depende do GM)
Projeto Horizontal:
•Pior manobrabilidade•Maior Boca / Área vélica
Portanto, muitas vezes mais de um navio tipo deve ser selecionado
Navio Tipo
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Dimensões Principais
- Navio com maiores dimensões (navio real existente);
- Se apenas a classe for definida, usar tabela MLIT Japão para selecionar dimensões (navio não existente, escalar navio semelhante);
Navio real classe X
Navio classe X com maiores dimensões L, B, T
Navio Tipo
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Manobrabilidade – como definir a manobrabilidade “tipo”?
Passo 1) Selecionar o navio com menor conjunto/eficiência de equipamentos de manobra dentre os navios a serem considerados
- thrusters- leme de alto desempenho- propulsão azimutal x convencional
Passo 2) Verificar se a manobrabilidade do navio tipo é representativa da classe em análise. Usar dados de provas de mar de navios da classe.Se não for, degradar modelo de simulação.
-Zig-zag-Manobra de giro-Crash-stop-outras....
Banco de dados da IMO
Limites operacionais
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Dia 16/04/2013 – Porto de Rio GrandeOndas de 3~4m
UKC
Ondas, Vento, Correnteza
Visibilidade Estados de avaria
Estes fatores afetam a manobrabilidade do navio, capacidade do prático em controlar o navio, a operação de rebocadores, e a possibilidade de atracação
Limites operacionais
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Fatores que afetam o valor dos limites operacionais
-Tipo de navio (forma do casco)-Recursos de manobra (tipo de leme, propulsor, thruster)-Equipamentos de navegação e sistemas-Tipo de carga
Quanto mais estudos, engenharia e recursos de monitoração instalados no porto, os limites podem ser definidos de forma mais precisa, garantindo a segurança e maior eficiência (disponibilidade)
Limites operacionais
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Exemplo: definição do calado máximo em um acesso portuário
Enfoque 1 – Limite a favor da segurança (pouco estudo sobre o local)
Qualquer tipo e porte de navio Qualquer condição ambiental
Valor máximo X m (único)
Para garantir segurança em TODOS os casos, muitas vezes o navio
operará em calado bem menor do que poderia!!!
Limites operacionais
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Enfoque 2 – Limite variável (dinâmico)
Valor máximo definido para cada condição ambiental e cada navio
$$$
Sistemas de monitoração e previsão ambiental
Engenharia e análise de movimentos de diferentes navios tipos
Segurança garantida e maior aproveitamento do
porto
Exemplos:
1) Sistemas de calado dinâmico
2) Sistemas para alocação de rebocadores baseado no porte do navio e condição ambiental
Dados físicos
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O projeto do acesso náutico só é possível com o conhecimento das condições ambientais:
•Vento •Ondas •Correntes e correntes de maré •Ciclos de marés e elevações •Batimetria•Dados Geotécnicos•Assoreamento •Salinidade •Visibilidade •Gelo
Dados físicos
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•Vento e correnteza de través – afetam a navegação pois causam ângulos de deriva
1000 1500 2000 2500 3000 3500
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1.9kn 02.1kn 200
2.2kn 400
2.1kn 600
2.2kn 800
2kn 1000
2kn 1200
2.1kn 14001.4kn 1600
0.18kn 1800
-0.51kn 2000
-0.25kn 2200
-0.43kn 2400
Trajetória
COG
Força hidrodinâmica(efeito asa)
Vento
Dados físicos
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•Ondas – causam movimentos verticais que definem a profundidade requerida. Monitoração de direção e período são fundamentais pois definem a resposta do navio.
Período de onda = 10s
Mov. Roll = ±8o
Dados físicos
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•Ondas – causam movimentos verticais que definem a profundidade requerida. Monitoração de direção e período são fundamentais pois definem a resposta do navio.
Período de onda = 8s
Mov. Roll = ±4o
Dados físicos
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•Ondas – causam movimentos verticais que definem a profundidade requerida. Monitoração de direção e período são fundamentais pois definem a resposta do navio.
Período de onda = 8s
Mov. Total quase NULO
Dados físicos
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Definição das dimensões verticais (profundidade, necessidade de dragagem, calado máximo, janela de maré)
•Ciclos de marés e elevações
•Dados Geotécnicos •tipo de fundo, as consequências do toque no fundo são maiores se o fundo é duro
Fundo arenoso Fundo rochoso
Dados físicos
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Definição das dimensões verticais (profundidade, necessidade de dragagem, calado máximo, janela de maré)
•Batimetria
•Assoreamento
Desenho 3D da batimetria do canal do TECON-RJ.
Quanto maior a intervenção na batimetria natural, maiores as preocupações com dragagem de manutenção e assoreamento.
Dados físicos
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•Visibilidade
Dados físicos/Modelagem
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FísicaNuméricaAnalítica
Experiência prática do local
Medições no local
Metodologia de Projeto
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• Projeto em 2 estágios
• Projeto Conceitual
• Projeto Detalhado
Metodologia de Projeto
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Projeto Conceitual
Requisitos Básicos
Navio(s) Tipo(s)
Locação
Registros batimétricos
Caracterização ambiental (projetos anteriores em locação próxima ou específico)
Experiência de práticos e usuários
•Ferramentas básicas de cálculo (profundidade, largura de canal, Alinhamento)
•Estudos de simulação são aceitos para comparações
•Melhor Alternativa (1 ou 2)•Sinalização náutica básica• Investimentos necessários
•Alternativa 1•Alternativa 2•Alternativa 3•Alternativa 4•...
Metodologia de Projeto
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500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1.9kn 0
2.4kn 200
2.5kn 400
2.8kn 600
2.7kn 800
2.6kn 1000
3.1kn 1200
3.1kn 1400
2.5kn 1600
0.97kn 1800
1kn 20000.45kn 22001.2kn 2400
1.5kn 2600
1.4kn 2800
1.1kn 3000
0.89kn 3200
0.16kn 3400-0.31kn 3600
-0.72kn 3800
Trajetória
1000 1500 2000 2500 3000 3500
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
1.9kn 02.1kn 200
2.2kn 400
2.3kn 600
2.4kn 800
2.4kn 1000
2.3kn 1200
2kn 1400
1.8kn 1600
1.6kn 1800
1.1kn 20000.058kn 2200
-1.6kn 2400
-1.3kn 2600
-0.93kn 2800
-0.62kn 3000
0.16kn 3200
Trajetória
Exemplo de Projeto Conceitual
Aplicação das tabelas e ábacos para definição da largura do canal.Avaliação de 2 arranjos de quebra-mar
Simulações em temporeal para identificação de riscos
Layout 15 Layout 17
Metodologia de Projeto
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Projeto Detalhado
•Otimização•Refinamento•Validação
1 ou 2 alternativas de arranjo
Maior aprofundamento nos dados ambientais
Experiência de práticos e usuários
•Simulação de manobras•Cálculo de movimentos verticais•Ensaios em escala reduzida
•Sinalização náutica detalhada
•Concordâncias, curvas, detalhes
•Regras operacionais (rebocadores, limites ambientais, porte máximo...)
Metodologia de Projeto
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Projeto Conceitual
Projeto Detalhado
Dimensão vertical
Dimensão horizontal
Projetoindependente
6.88 6.885 6.89 6.895 6.9
x 105
7.4754
7.4756
7.4758
7.476
7.4762
7.4764
7.4766
7.4768
7.477
x 106
0kn 0
0kn 0
500m
Águas profundasÁguas rasasH/T=1.2
Projetosimultâneo
Projeto Portuário no Brasil
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• Fluxograma lógico de etapas desenvolvido pela Praticagem do ES em coerência à legislação brasileira de como deve encaminhar um estudo de acesso náutico, envolvendo os seguintes participantes:
– Autoridade Marítima (AM)
– Autoridade ou Administrador Portuário (AP)
– Praticagem (como consultor técnico da AM)
– Usuário (armador, administrador de terminal)
Projeto Portuário no Brasil
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1. Nova DemandaMaior NavioMaior CaladoMenores RestriçõesNova sinalização....
-Usuário envia requerimento formal à AP
2. Elaboração da Proposta
-Necessidades comerciais-Navio(s) Tipo(s)-Dados Ambientais e Batimétricos
-AP prepara proposta a ser enviada à AM com, no mínimo , os itens acima
Projeto Portuário no Brasil
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3. Definição dos estudos
AM analisa o pleito e identifica os fatores que deverão ser estudados dentro das alterações propostas
4. Verificação de acordo com PIANC e/ou ABNT
-Nível Conceitual
-Aplicação de tabelas e ábacos
-2 opções (decisão da AM):
-AM realiza esta verificação com auxílio da Praticagem
- AP realiza o estudo com apoio (ou não) de consultoria técnica contratada
Projeto Portuário no Brasil
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AM (com consultoria da
Praticagem) avalia aplicação
PIANC/ABNT (nível
conceitual)
-novos parâmetros dentro dos níveis definidos pela PIANC/ABNT (nível conceitual)-claro entendimento e aceitação dos dados de entrada - nenhum novo risco associado - operação próxima da executada atualmente
Proposta aprovada (Tipo A)
AM deve solicitar Estudos Detalhados à AP
Limites rotineiramente aplicados (por exemplo, por meio de autorizações provisórias), em tempo representativo, sem registros de acidentes, possível aprovação Tipo B)
Projeto Portuário no Brasil
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Aprovada (Tipo A).
Estudos Detalhados AP
Pré-Aprovada (Tipo B)
Dados ambientais mais detalhados e previsões de fatores ambientais mais elaboradas
Projeto Detalhado-Simulação-Experimentos em escala reduzida-Análise numérica de movimentos
Consulta a usuários (práticos e comandantes)
Projeto Portuário no Brasil
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AM avalia resultados dos
estudos detalhados
Claramente não respeita normas de segurança
Alterações indeferidas
Alguns fatores ou pleitos estão além dos critérios de segurança
AM indica ajustes e novos estudos para AP
Estudos e avaliações indicam que segurança da navagação é garantida
Alterações pré-aprovada (Tipo C)
Aprovada (Tipo A).
Pré-Aprovada (Tipo B)
Estudos Detalhados AP
Projeto Portuário no Brasil
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Aprovada (Tipo A).
Pré-Aprovada (Tipo B)
Pré-Aprovada (Tipo C)
Análise Formal de Risco (AP)-Riscos (Colisão, encalhe, abalroamentos...)-Probabilidades-Consequências
Suporte da Praticagem
Regras Operacionais para minimização de riscos (AM)-Rebocadores adicionais-2 práticos na manobra;-Manobras restritas a determinadas condições de correntes de maré;-Manobras restritas ao período diurno;-Necessidade de observação da vacância de berços adjacentes;-Uso de canal de acesso de forma monoviária;-Necessidade de realização de experiência(s) prática(s) com os limites propostos.
Projeto Portuário no Brasil
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Aprovada (Tipo A)
Pré-Aprovada (Tipo B)
Pré-Aprovada (Tipo C)
Implementação dos novos limites operacionais
Acompanhamento contínuo pela AM