Defensas
As defensas cilíndricas constituem um meio muito eficaz e económico, de fácil montagem e manutenção, para a protecção de navios e de cais de acostagem. Este tipo de defensas foi, historicamente, o primeiro a ser instalado, no início da década de 30. É um tipo de defensas que não exige fixação directa ao cais, ficando apenas suspensas por um sistema de correntes e/ou de barras (Figura 17). Esta característica permite a sua utilização em cais que ofereçam dificuldades de instalação, nomeadamente por falta de espaço.
Figura 17 – Defensa cilíndrica.
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Podem ser utilizadas em praticamente todos os tipos de cais, para a acostagem dos mais variados tipos de navios, nomeadamente navios de pesca, cargueiros, graneleiros, RO-RO e rebocadores. As deflexões recomendadas máximas representam 50% do seu diâmetro exterior (defensas com diâmetro interior d igual a metade do diâmetro exterior D, que são as mais vulgares – o tipo padrão destas defensas). Algumas variantes deste tipo de defensas apresentam uma força de reacção mais baixa (e também uma menor capacidade de absorção de energia), sendo fabricadas com um diâmetro D exterior inferior a 2.d; neste caso, o diâmetro exterior D é igual a 1,7.d a 1,9.d. Outras variantes ainda apresentam uma força de reacção maior (também uma maior capacidade de absorção de energia); esta situação ocorre quando o diâmetro exterior D é superior a 2.d, podendo atingir valores da ordem de 2,3.d.
Estas defensas podem ser produzidas por dois processos: por extrusão, até diâmetros exteriores da ordem dos 500 mm, ou por sobreposição de camadas de folhas de borracha obtidas geralmente por calandragem. Neste caso as defensas podem ser construídas com diâmetros exteriores máximos da ordem de 2800 mm.
Podem ser também produzidas com vários tipos de borracha e borrachas com várias durezas (portanto, vários graus de rigidez), fazendo assim variar a sua capacidade de absorção de energia e a força de reacção.
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua Portuguesa, página 42 e seguintes, para apreciação das dimensões e demais características técnicas deste tipo de defensas.
Este tipo de defensas surge na quarta geração do desenvolvimento de defensas (Figura 18). Constituíram, na época, uma alternativa às defensas cilíndricas, mercê da sua maior capacidade para absorção de energia por unidade de força de reacção. São defensas que necessitam ser fixadas na parede do cais e podem ser instaladas nas posições vertical ou horizontal.
Figura 18 – Defensa V ou defensa em arco
Cortesia da empresa, Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Nalgumas variantes na face da defensa pode existir uma placa de aço, que permite uma melhor distribuição das forças de acostagem. Pode ainda conter, na face de impacto, uma outra placa em polietileno de elevada densidade (UHMWPE), a qual proporciona um reduzido atrito no contacto com o casco do navio.
Este tipo de defensas oferece uma elevada resistência ao corte, especialmente na sua direcção longitudinal. Podem ser utilizadas em vários tipos de cais e com vários tipos de navios, sendo particularmente recomendadas para navios que permitam uma boa capacidade de deformação do casco e navios de pequena a média dimensão (cargueiros, barcos de pesca, batelões e rebocadores, por exemplo). Este tipo de defensas oferece uma grande durabilidade e custos de manutenção muito baixos.
São obtidas por um processo de moldagem e estão disponíveis com três níveis de rigidez. As suas dimensões estarão limitadas pelas dimensões dos moldes e dos equipamentos de vulcanização. Exemplos de dimensões mínimas e máximas, definidos pelas suas dimensões H, W e L, são as seguintes:
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua portuguesa, página 32 e seguintes, para apreciação das variantes, dimensões e demais características técnicas deste tipo de defensas.
Mais correctamente, estas defensas deveriam ser chamadas de troncocónicas. Este tipo de defensas surge também na quarta geração do desenvolvimento de defensas (Figura 19). Embora com um desempenho inferior às defensas de Elementos ou Modulares, apresentam um excelente desempenho, com uma excelente capacidade de absorção de energia por unidade de força de reacção e uma excelente capacidade de absorção de energia por unidade de peso. Também é um tipo de defensas que necessitam ser fixadas na parede do cais. A sua configuração geométrica, devidamente aperfeiçoada, permite-lhe uma elevada resposta às acções de compressão, quaisquer que são os ângulos de solicitação. Constitui, por estas razões, uma excelente solução para vários tipos de cais de acostagem de vários tipos de navios, nos quais se incluem cargueiros, graneleiros, transporte de contentores, petroleiros e transporte de gases. Complementa a sua instalação, um painel frontal de aço, revestido na face de impacto com um material de baixo coeficiente de atrito (geralmente UHMWPE, já atrás referido) (Figura 20). A instalação deste tipo de painéis frontais é comum a outros tipos de defensas.
Figura 19 – Defensa Cónica
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Figura 20 – Tipo de instalação de um painel frontal em UHMWPE
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Numa variante da sua instalação, num sistema designado por Defensas de Movimentação Paralela (Parallel Motion Fenders), são utilizadas duas defensas cónicas adjacentes, mas em posição simétrica (Figura 21).
Figura 21 – Defensas cónicas em instalação de movimentação paralela
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Um braço de torção ligado ao cais e ao painel frontal permite, por parte das defensas, a absorção do dobro da energia com a mesma força de reacção. Este tipo de instalação permite ainda que o painel se mova sempre paralelo ao cais, qualquer que seja a energia transmitida e o seu ângulo de actuação.
Um sistema de instalação alternativo ao sistema de Defensas de Movimentação Paralela é o chamado sistema de Defensas Pivot (também designado sistema de Defensas de Pino ou Eixo) é mostrado na Figura 22. Neste caso, duas defensas do tipo cónico são instaladas lado a lado, com um painel frontal de diferente concepção.
Figura 22 – Defensas cónicas em instalação do tipo Pivot
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
São obtidas por um processo de moldagem e estão disponíveis com três níveis de rigidez. As suas dimensões estarão limitadas pelas dimensões dos moldes e dos equipamentos de vulcanização. Dimensões mínimas e máximas típicas, caracterizadas pelas quotas H, D e d:
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua portuguesa, páginas 8, 28 e 30, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas das defensas deste tipo e dos dois processos especiais de instalação.
Este tipo de defensa não é mais do que uma defensa cilíndrica, flangeada nas suas extremidades e que opera axialmente. Este tipo de defensas surge também na quarta geração do desenvolvimento de defensas (Figura 23). Foi produzida pela primeira vez, em 1969 pela empresa Bridgestone.
Figura 23 – Defensas célula ou tambor
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Embora com um desempenho inferior às defensas de Elementos ou Modulares, apresentam um excelente desempenho, com uma excelente capacidade de absorção de energia por unidade de força de reacção e uma excelente capacidade de absorção de energia por unidade de peso. Também é um tipo de defensas que necessitam ser fixadas na parede do cais. No entanto, o seu processo de fixação é simples. Os diâmetros das flanges, relativamente elevados quando comparados com o diâmetro do corpo da defensa e com a sua altura, conferem-lhe uma boa resistência a acções de corte. Possuem uma excelente durabilidade e são baixos os seus custos de manutenção. Sobretudo utilizadas em cais de acostagem multifunções.
São igualmente obtidas por um processo de moldagem e produzidas com três níveis de rigidez. Produzidas também em variadas dimensões; as suas dimensões, mínima e máxima, caracterizadas pela sua altura H e pelo diâmetro da flange D, são as seguintes:
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua Portuguesa, página 14 e seguintes, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas deste tipo de defensas.
Este tipo de defensas corresponde à quinta e última geração do desenvolvimento de defensas (Figura 24). Os Elementos ou Módulos que as constituem apresentam uma geometria avançada, que resultou de muitos estudos. O princípio de funcionamento deste tipo de defensas baseia-se nas defensas V ou Arco. Porém, como os elementos são montados muito afastados, o conjunto possui uma maior flexibilidade. É o tipo de defensa que possui o melhor rácio absorção de energia por unidade de força de reacção e uma boa capacidade de absorção de energia por unidade de peso, sendo somente ultrapassado pelas defensas do tipo Pneumático.
A sua instalação pode efectuar-se entre painéis de aço, tendo o painel que recebe o impacto uma protecção em UHMWPE ou, alternativamente, podem ser fixados directamente ao cais pelas suas extremidades opostas ao painel frontal de impacto. A base do elemento que liga ao painel frontal fica, geralmente, nele embutido. Estão disponíveis sistemas de defensas de Elementos designados de Especiais, os quais diferem, basicamente, no tipo da placa frontal de impacto. Como a superfície da base dos Elementos é relativamente pequena, este tipo de sistema de defensas é particularmente útil em tipos de cais com áreas muito pequenas para fixação de defensas.
Figura 24 – Defensas de elementos ou modulares
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Os Elementos ou Módulos podem ser instalados nas posições vertical ou horizontal. Em muitos casos é efectuada uma instalação mista, com Elementos montados alternadamente nas posições vertical e horizontal.
Numa variante da sua instalação, no já referido sistema designado por Defensas de Movimentação Paralela (PMF – Parallel Motion Fenders), podem também ser utilizadas defensas deste tipo (Figura 25).
Figura 25 – Defensa de elementos em instalação PMF
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
São utilizadas em variados tipos de cais de acostagem, destinados a navios de grande porte, tais como cargueiros, graneleiros e transporte de contentores. Estas unidades modulares são obtidas por moldagem e estão também disponíveis com três níveis de rigidez. As suas dimensões, mínima e máxima, são as seguintes:
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua portuguesa, páginas 20 e 26, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas das defensas de Elementos, em instalação padrão e especial.
As defensas Pneumáticas foram introduzidas no mercado em 1959 pela empresa Yokohama. A defensa é fixada ao cais por correntes e, face à sua baixa densidade (possui um grande volume preenchido por ar), funcionam muitas vezes em contacto directo com a água, onde flutuam (Figura 26).
Figura 26 – Defensas do tipo pneumático
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Constituem uma excelente alternativa às defensas fixadas nos cais, principalmente nas seguintes situações:
Existem quatro tipos destas defensas:
Figura 27 – Pormenores das superfícies de defensas pneumáticas com a superfície nervurada e com uma rede de corda.
O conjunto de correntes com pneus, as nervuras e a rede de corda servem para proteger a defensa e prolongarem a sua durabilidade.
O processo de fabrico deste tipo de defensas é relativamente complicado. Como tal, muitos dos processos de fabrico constituem um segredo dos seus fabricantes. Alguns fabricantes utilizam ainda o processo designado por clássico, o qual consiste num conjunto de operações de carácter essencialmente manual. Algumas das técnicas de fabrico actuais contemplam fases do método clássico e fases mais modernas, nomeadamente nas técnicas de enformar e de aplicar o reforço em cord de poliamida, mediante a utilização de alguns equipamentos auxiliares.
As camadas de tecido cord são aplicadas, em duas direcções simétricas, que fazem um ângulo de 54º como eixo da defensa (ângulo neutro); também, o número de telas de cord tem de ser sempre em número par (Figura 28).
Figura 28 – Defensa pneumática: alguns pormenores construtivos
Se o ângulo dos cords for inferior a 54º, a defensa terá tendência a deformar-se, para que o ângulo dos cords aumente; em consequência, o diâmetro da defensa aumenta, diminuindo em simultâneo o seu comprimento. Inversamente, se o ângulo dos cords for superior a 54º, a defensa terá tendência a deformar-se, para que o ângulo dos cords diminua; em consequência, o diâmetro da defensa diminui, aumentando em simultâneo o seu comprimento. Portanto, é necessário aplicar um número par de telas e estas devem ser aplicadas em ângulos de 54º, em direcções simétricas, garantindo-se assim a estabilidade dimensional de defensa sob pressão.
Desta forma fica assegurado um total equilíbrio de tensões, nas duas direcções e que a defensa, sob pressão, não apresenta variações de diâmetro nem de comprimento. Este comportamento é exactamente igual ao que se observa em mangueiras quando reforçadas com telas de cord (ver aqui).
Com a defensa mantida sempre sob pressão, é aplicada a borracha do revestimento exterior, de qualidade adequada e igualmente calandrada, numa espessura especificada. Após esta última operação, a defensa é esvaziada e são preparadas as zonas para montagem das flanges de enchimento e suspensão. A fixação destas ao corpo da defensa faz-se com o auxílio de um anel em aço, sendo o conjunto fixado pela duas partes da flange, quando devidamente apertadas por um conjunto de parafusos (normalmente 6). A flange possui uma válvula para enchimento da defensa (ver os correspondentes detalhes na Figura 28).
O processo de fabrico termina com a vulcanização do conjunto, devidamente embalado, com bandas de algodão ou de preferência, de poliamida 6.6 (Polyamide curing tapes). A vulcanização é efectuada em autoclaves de dimensões adequadas às defensa a produzir. As autoclaves são aquecidas com vapor directo. Alguns fabricantes utilizam câmaras de vulcanização de parede dupla, também aquecidas a vapor.
Este tipo de defensas está projectado para operar com pressões de 0,5 e de 0,8 kg/cm2 (50 e 80 kPa). Para defensas com a mesma dimensão, a operação a 0,8 kg/cm2 de pressão proporciona um melhor rácio energia absorvida/força de reacção.
Na página dedicada aos Compostos de Borracha para Defensas são indicadas as especificações para o forro interior e para o revestimento exterior da defensa.
As dimensões deste tipo de defensas variam entre ø300xL500 mm até ø4500xL10500 mm.
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua portuguesa, páginas 50 e seguintes, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas das defensas pneumáticas.
Este tipo de defensas destina-se exclusivamente à acostagem de submarinos (Figura 29).
Figura 29 – Defensa hidropneumática
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
É uma defensa do tipo pneumático, mas que opera na posição vertical. Para lhe conferir estabilidade nessa posição, a defensa é parcialmente cheia com água e possui ainda um peso na sua extremidade inferior (Figura 30).
Figura 30 – Defensa hidropneumática (esquemático)
Como este tipo de defensa se destina a uma aplicação muito específica, a gama de dimensões usualmente produzida é também muito mais reduzida:
O desempenho deste tipo de defensa varia com a pressão, com a relação (volume) de água para ar (a relação 65 de água:35 de ar é muito utilizada, mas pode ser de 55 de água:45 de ar, para a defensas de maior dimensão); varia ainda com o tipo de gás utilizado (ar ou azoto).
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua portuguesa, página 53, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas deste tipo de defensas.
As defensas flutuantes de espuma (Foam Floating Fenders) surgiram no mercado em 1974 e constituíram uma primeira alternativa para as defensas pneumáticas (Figura 31).
Figura 31 – Defensas flutuantes com enchimento de espuma
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Com os melhoramentos tecnológicos introduzidos no fabrico de espumas de célula fechadas (espuma expandida), principalmente em polietileno (PE) e em etileno acetato de vinilo (EVA), a qualidade destes materiais melhorou substancialmente e para o fabrico de defensas estão disponíveis espumas de características bem controladas e com diferentes graus de dureza. Estes materiais possuem uma elevada elasticidade e uma elevada capacidade para absorção de energia, com baixas forças de reacção. Esta espuma é protegida exteriormente por um revestimento de poliuretano reforçado com poliamida ou poliaramida; de realçar a sua excelente resistência à abrasão. Este tipo de defensas constitui, actualmente, uma alternativa para praticamente todos os tipos de defensas, móveis ou fixas.
Relativamente às defensas pneumáticas, este tipo de defensa apresenta uma vantagem incontornável: mesmo danificada (rasgos e perfurações), continua a desempenhar a sua função sem alterações sensíveis. As defensas pneumáticas, quando danificadas com qualquer tipo de rasgo ou perfuração, perdem a sua total capacidade de absorver impactos e necessitam ser reparadas (ou substituídas) com a maior brevidade.
Este tipo de defensas é produzido em várias dimensões, cores e com quatro níveis de rigidez, o que lhes confere uma ampla gama de opções, com diferentes capacidades de absorção de energia e forças de reacção, com uma grande versatilidade de aplicações:
Alguns fabricantes produzem um tipo de baixa rigidez; embora com capacidade de absorção de energia mais reduzida, proporcionam forças de reacção muito baixas.
São particularmente adequadas para acostagens navio a navio e navios com cascos que não aguentem elevadas pressões. São igualmente adequadas para estruturas de acostagem mais sensíveis às forças de impacto. Dimensões, mínima e máxima, produzidas:
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua portuguesa, páginas 54 e 56, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas das defensas Ocean Guard e Ocean Cushion, respectivamente.
Tipo muito específico de defensa, na sua forma de funcionamento. Concebida para ser montada em estacas, possui movimento de translação ao longo delas, em função do nível das águas (marés) (Figura 32).
Figura 32 – Defensa do tipo Donut
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Por outro lado, pode girar livremente, em qualquer direcção (Figura 33). É um tipo de defensa particularmente útil na entrada de oclusas (estruturas guia), protecção de cantos e de outras estruturas fixas. Baixos custos de instalação e de manutenção.
Figura 33 – Defensas do tipo Donut: seu funcionamento (esquemático)
O seu núcleo é constituído por espuma de polietileno (PE) ou de etileno-acetato de vinilo (EVA) laminado. Pode ser fornecida com diferentes níveis de rigidez. O seu revestimento exterior é de poliuretano reforçado com poliamida ou poliaramida. A defensa possui interiormente um núcleo de aço, e o contacto deste com a estaca é efectuado através de rolamentos de baixa fricção, em UHMWPE, para evitar problemas de corrosão. As suas dimensões características são o seu diâmetro exterior e o diâmetro da estaca, onde são instaladas; a sua altura pode ser estabelecida pelo Cliente:
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua portuguesa, páginas 58, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas destas defensas.
Estes tipos de defensas destinam-se essencialmente a servir de guias na entrada de oclusas ou de estruturas estreitas e não protegidas (Figura 34).
Figura 34 – Defensas giratórias e de pneus
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Este tipo de defensas possui, naturalmente, uma reduzida capacidade de absorção de energia; não estão aptas a receber a quantidade de energia posta em jogo em condições de acostagem.
As defensas giratórias podem ser fabricadas com materiais compósitos elastoméricos ou com espuma de PE ou EVA. No fabrico de defensas de pneus, são construções típicas de pneus, de dimensão adequada. Umas e outras podem consistir de pilhas de duas ou mais unidades.
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, em língua portuguesa, páginas 46 e 48, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas destas defensas, respectivamente.
Este tipo de defensas em borracha é utilizado na protecção de navios de dimensões mais reduzidas, nos choques contra os cais de acostagem ou contra outros navios. São instaladas nos bordos, na proa e na popa (Figura 35).
Figura 35 – Defensas para protecção de navios
Cortesia da empresa Fenderteam AG, Hamburgo, Alemanha
Face à grande variedade na dimensão e configuração destas embarcações, são muitas vezes produzidas à medida. No entanto, existem diversos tipos de defensas, mais geralmente obtidas por extrusão, que podem ser instaladas em qualquer parte da embarcação. Pertencem a este tipo de defensas as que estão esquematicamente mostradas no Quadro 3.
Recomendo a consulta do catálogo da empresa Fenderteam, AG, Hamburgo, Alemanha, em língua portuguesa, páginas 62 e seguintes e 66 e seguintes, para apreciação dos tipos, dimensões e características técnicas de Defensas para Rebocadores e Defensas Extrudidas, respectivamente.