Teste de estanqueidade de tampas de escotilhas de navios com ultrassom

Navios transportadores de cargas secas (caixas, pallets, máquinas, grãos, minérios, etc.) são projetados com aberturas em seu convés, chamadas escotilhas, através das quais as cargas ingressam em seus porões. Para garantir que não haja penetração de água que coloque em risco a integridade do navio ou da carga transportada, existem as tampas de escotilha, que são estruturas móveis colocadas sobre essas aberturas.

As tampas de escotilha devem ter resistência suficiente para suportar o impacto de ondas em condições severas de mau tempo e, ainda assim, servir como barreira para a entrada de água em qualquer condição meteorológica. Um possível ingresso de água do mar durante mau tempo que venha a alagar um dos porões do navio, além de danificar a carga, pode criar, pelo efeito da superfície livre, uma situação crítica que pode até levar ao naufrágio.

Daí a importância e a preocupação da IMO (Organização Marítima Internacional) e de outras entidades ligadas ao transporte marítimo (Sociedades Classificadoras, Seguradores, Clubes de P&I, etc.) em estabelecer regras para construção, manutenção e testes de tampas de escotilhas. Atualmente, há diversos tipos de tampas e sua escolha em um projeto depende de vários fatores, tais como: do tipo de navio, do tipo de carga, do tamanho da escotilha, do espaço disponível a bordo, do tipo de equipamento utilizado para abertura, entre outros. Os tipos mais usados em graneleiros e navios de carga geral são:

• Dobrável (Folding) – composto por dois painéis que rolam pelo acionamento de cilindros hidráulicos e que quando dobrados ficam na posição vertical, em uma das extremidades da escotilha.

• Multi-dobrável (Multi-folding) – composto por dois ou mais painéis que são tracionados por cabo de aço ou correntes e rolam em conjunto para vante ou para ré da escotilha. Ao ultrapassar a extremidade da escotilha, os painéis são basculhados, passam para a posição vertical e se acumulam no espaço à vante ou à ré da escotilha.

• De Rolagem Lateral – composto geralmente por dois grandes painéis rígidos que tracionados por cabos, correntes ou por sistema de pinhão cremalheira, são rolados sobre rodas simultaneamente na direção transversal ao navio. São geralmente empregados em grandes graneleiros.

• Pontões – são painéis independentes. A abertura deste tipo de tampa é feita içando-se cada painel (pontão), individualmente, com guindaste de bordo ou de terra e empilhando-o em alguma posição disponível no navio ou em terra. Uma escotilha pode ser coberta por um ou mais pontões. É mais usado em navios de cargas de projeto e containeiros.

Abordagem e Referências à Estanqueidade de Tampas de Escotilhas em Normas e Convenções Internacionais (SOLAS, International Load Line, Normas de Classificação, etc.)

Convenção Internacional para Salvaguarda da Vida Humana no Mar (SOLAS-1974)

O Capítulo II-1, Regra 2, define estanqueidade da seguinte forma:

Item 11 - Estanqueidade significa que, em quaisquer condições de mar, a água não penetra no navio.

Convenção Internacional sobre Linhas de Carga, 1966 (LL 66)

Essa Convenção é aplicada a todos os navios mercantes os quais são obrigados a portar um Certificado de Borda Livre emitido por sua Classificadora ou pela Autoridade Marítima da bandeira que arvora, válido por 5 anos, com inspeções e endossos anuais obrigatórios.

No Anexo I, as regras fazem as seguintes referências:

A Regra 3 define Estanqueidade de duas maneiras:

Item 13 - Estanque ao tempo: significa que em nenhum estado do mar a água penetrará no navio.

Item 14 - Estanque à água: significa capaz de impedir a passagem da água através da superestrutura, em qualquer direção, com uma margem de resistência adequada, sob a pressão devida à maior altura de carga de água a que poderia ter que resistir.

A Regra 16 faz referências às tampas de escotilha em destaque neste trabalho, das quais este autor destaca:

Regra 16 – Item 1 – “Todas as escotilhas localizadas nas posições 1 e 2 deverão ser dotadas de tampas de aço, ou de outro material equivalente”.

“... estas tampas deverão ser estanques ao tempo e dotadas de gaxetas e dispositivos de fixação. Os meios de assegurar e manter a estanqueidade ao tempo deverão ser aprovados pela Administração. Os dispositivos deverão assegurar que a estanqueidade possa ser mantida com qualquer estado do mar e, com esta finalidade, deverão ser exigidos testes de estanqueidade na vistoria inicial, e estes testes poderão ser exigidos nas vistorias de renovação e anuais, ou a intervalos mais frequentes”.

Resolução MSC.169 (79) (Adotada em 9 de Dezembro de 2004) – Normas para a Inspeção e Manutenção Realizadas por Armadores nas Tampas das Escotilhas de Graneleiros

Nesta Resolução do Comitê de Segurança Marítima da IMO, este Autor destaca o Item 3 do Anexo, que estabelece que a inspeção das tampas das escotilhas e suas braçolas são realizadas pela Administração como parte da vistoria anual exigida pela Convenção Internacional sobre Linhas de Carga, 1966. Este item ressalta também que “a operação contínua e segura é dependente do proprietário ou do operador instituir um programa regular de inspeções para confirmar o estado das tampas das escotilhas entre vistorias”.

“Rotinas devem ser estabelecidas para executar verificações durante a viagem, e inspeções quando as tampas das escotilhas forem abertas”. “Verificações em viagem consistirão de uma avaliação externa das tampas das escotilhas fechadas e dos dispositivos de travamento antes, e após, períodos de mau tempo, mas em qualquer caso, pelo menos uma vez por semana, se o tempo o permitir. Especial atenção deve ser dada à condição das tampas das escotilhas situadas à vante em 25% do comprimento do navio, onde os efeitos do mar são normalmente maiores”.

Regras de Classificação:

As Sociedades Classificadoras são entidades privadas contratadas pelo Armador para realizar inspeções estatutórias periódicas no navio em nome da Autoridade Marítima. As Sociedades Classificadoras inspecionam as tampas de escotilhas e braçolas com o único objetivo de verificar a conformidade com as regras da Convenção Internacional sobre Linhas de Carga, 1966 (LL 66) e com as Resoluções do Comitê de Segurança Maritima da IMO.

Conceitos de Seaworthiness e Cargoworthiness:

O objetivo principal de um navio comercial é transportar sua carga de um porto a outro com segurança e mantendo a carga tão íntegra quanto estava antes de ser embarcada. Para isso o navio deve ter duas capacidades que em inglês são expressas pelos termos Seaworthiness e Cargoworthiness. Seaworthiness é o termo em inglês cuja tradução mais próxima seria “navegabilidade”, mas que deve ser entendido como a capacidade do navio, sua estrutura, equipamento e pessoal para realizar uma viagem e enfrentar os perigos comuns do mar e outros riscos eventuais aos quais estará exposto durante a viagem.

Deve ser entendida sob o ponto de vista da segurança da navegação e das vidas humanas envolvidas na viagem marítima. Um navio pode estar unseaworthy, ou seja, sem navegabilidade, por exemplo, se tiver um dos seus certificados estatutórios (Borda Livre, Segurança de Construção, Segurança de Equipamentos, etc.) vencidos ou inválidos. Também pode caracterizar falta de seaworthiness se o Armador e/ou a tripulação não tomam os devidos cuidados para manter o navio seguro para navegar.

Por exemplo, se um navio tem algum problema estrutural ou de máquinas, ele não deve partir para a viagem marítima, por estar unseaworthy. Cargoworthiness é um termo em inglês, com mais difícil tradução por uma única palavra. É a capacidade que o navio tem de transportar a carga de um porto ao outro sem impor a ela nenhum risco de dano durante a viagem marítima. Como exemplo, poderíamos citar uma tubulação corroída que passa por dentro de um porão e que pode causar contaminação ou molhadura da carga caso haja vazamento.

No caso do tema principal deste Trabalho, uma tampa de escotilha que não esteja estanque ao tempo poderá afetar tanto a sua capacidade de seaworthiness (segurança da navegação) quanto a de cargoworthiness (segurança da carga).

Estatísticas de Danos a Cargas:

Defeitos em tampas de escotilhas de navios podem levar a enormes perdas comerciais para todas as partes envolvidas numa viagem marítima. Os Clubes de P&I (grupos de seguros mútuos de armadores e afretadores de embarcações) e Seguradores de Cargas têm ao longo dos anos acumulado enormes prejuízos por danos às cargas transportadas por navios. Segundo estatísticas publicadas pelo The London P&I, os danos à carga causados por vazamento das tampas de escotilha correspondem a 33% de todos os danos registrados nos navios de seus Membros nos anos 2000, representando milhões de dólares em indenizações.

Sendo assim, os Clubes de P&I têm envidado esforços em ações de prevenção de danos e inspeções periódicas nos navios de seus Membros com o objetivo principal de reduzir sua exposição a esse tipo de danos e às pesadas indenizações. Tempo e cuidados especiais são dedicados às inspeções das tampas de escotilhas durante a verificação da condição geral de um navio.

A construção e os acessórios variam em cada tipo de tampa, mas, no que tange à prevenção da entrada de água em um porão, todos os tipos seguem em geral os mesmos princípios básicos. As tampas se constituem em um ou mais painéis de aço com o formato de “caixa invertida”, tendo elementos estruturais longitudinais e transversais que lhe dão a resistência necessária. Na parte inferior de seu perímetro há um canal onde se aloja a borracha de vedação. Quando composta de mais de um painel, haverá uma junta transversal de vedação entre os painéis.

Para realizar a vedação da escotilha, a borracha de vedação do painel é comprimida pelo contato com a barra de compressão da parte superior da braçola da escotilha. Atracadores são colocados na periferia da braçola de modo a manterem a compressão e restringirem o movimento da tampa durante a viagem marítima. As braçolas têm um sistema de dupla drenagem da água que porventura ultrapassar o sistema de vedação borracha-barra de compressão. Internamente há um canal de drenagem que faz a água escorrer para as quinas à vante ou à ré, por onde será drenada para fora do porão através de válvulas de retenção.

Como se vê, uma tampa tem muitos elementos e um defeito em um ou mais deles pode causar desequilíbrio no sistema e perda da estanqueidade. A inspeção visual das condições das tampas de escotilha, braçolas e acessórios é muito importante, já que nos dá uma ideia abrangente de seu padrão de manutenção e serve para a detecção e prevenção da deterioração deste equipamento, que é tão sujeito a intempéries, ambiente marinho e extenso manuseio pela tripulação. Não encontrar defeitos na inspeção visual, no entanto, não nos dá garantia de que a tampa de escotilha está estanque ao tempo. Portanto, a inspeção visual deve ser complementada com algum teste de estanqueidade. 

Teste com Verificação de Passagem de Luz:

É o método mais simples e não requer nenhum equipamento especial. Com as tampas fechadas o inspetor entra no porão e observa se há alguma entrada de luz através da estrutura dos painéis (por furo ou fratura), folgas entre painéis e falta de contato nas vedações entre braçola e tampa. Não é muito confiável, pois pode acontecer de um contato leve entre borracha e barra de compressão não permitir passagem de luz, mas permitir passagem de água.

Teste com Massa Neste teste, as borrachas são retiradas e o canal é preenchido com massa de modelar. Quando se fecha o porão, a barra de compressão marca a massa de tal modo que se pode ver pela profundidade da marca, o nível de compressão que a borracha estará sujeita. Esse teste não é usado em um navio que esteja em operação normal, mas, somente, por estaleiros ou oficinas especializadas em tampas de escotilha para checar compressão e alinhamento de tampas após reparos ou comissionamento.

Pode ser feito em pequenos porões, por isso é pouco utilizado O compartimento é pressurizado com ar comprimido e as juntas de vedação são checadas com solução de sabão. Bolhas de sabão indicarão a posição de pontos onde há vazamento. Despende-se muito tempo para pressurizar o porão e é difícil aplicar o sabão e verificar vazamento em pontos de difícil acesso.

O tampa de escotilha é fechada, bem como as entradas de ventilações do porão. A geração de fumaça, que pode ser um tambor queimando trapos e querosene, é então, iniciada dentro do porão e observa-se se haverá passagem de fumaça pelas juntas de vedação. É um teste primitivo e bastante insalubre para os executantes. Pequenos vazamentos são difíceis de detectar com esse tipo de teste.

Barras de giz são passadas nas barras de compressão, a tampa de escotilha é fechada e os atracadores colocados. Em seguida se abre a tampa e se verifica se as marcas nas borrachas de vedação são contínuas. Este teste se usa, principalmente, para checar o alinhamento dos painéis da tampa de escotilha, ou quando é impossível se fazer teste com água ou com ultrassom. Suas principais desvantagens são o tempo excessivo para realização e o fato de indicar, somente, se há contato entre barra de compressão e borracha e não se há boa compressão entre elas.

Depois de fechadas as tampas de escotilha se aplica um jato de água na região das juntas de vedação transversais e periféricas da tampa, a uma distância aproximada de 1 m a 1,50 m, com esguicho de 12 mm e pressão entre 2 e 3 kg/cm2 , com o aplicador movendo-se a cerca de 0,5 m/s. É feita, geralmente, com a bomba de incêndio do navio pressurizando a rede do convés principal. Durante a aplicação do jato de água, deve-se checar se há saída de água pelas válvulas de dreno da braçola e se há ingresso de água dentro do porão. É o método mais difundido e é usado, principalmente, pelas Sociedades Classificadoras para checar estanqueidade com o objetivo de certificação estatutória de Borda Livre.

DDá uma boa indicação sobre o contato das juntas de vedação, mas não se consegue ver a exata posição do ponto de vazamento. Consome bastante tempo, requer auxilio e boa vontade da tripulação e, no caso de apenas um inspetor estar atuando, requer, também, honestidade da tripulação que deve aplicar o jato nas juntas de vedação enquanto o inspetor estiver checando vazamentos no interior do porão. Alguns portos impõem restrições à realização deste teste com o navio atracado, pois há risco da água escorrer pelo convés, carregando sujeira e despejando-a no cais. Não pode ser feito caso o porão já esteja carregado com carga que se danifique, caso haja vazamento. É impossível realizá-lo em regiões onde a temperatura esteja abaixo de zero.

Este teste requer um equipamento de ultrassom que consiste em um transmissor que é colocado dentro do porão do navio emitindo sinais de ultrassom em várias direções e um receptor que ao ser ligado fora do porão captará os sinais emitidos pelo transmissor em caso de descontinuidades de compressão nas juntas de vedação, vazamento, furo, etc. Nos anos 80, a indústria automobilística europeia começou a utilizar o teste de ultrassom para medir estanqueidade em veículos top de linha, visando redução de ruídos e verificação da estanqueidade de vidros, portas e tampas dos veículos.

Por analogia, no início dos anos 90, um sistema similar mais potente começou a ser desenvolvido para testes de estanqueidade de tampas de escotilha de navios pela empresa belga SDT. Os primeiros aparelhos e resultados de testes foram aceitos pela indústria de navegação europeia em 2001. Hoje em dia, este é o método preferido por todos os Clubes de P&I.

Passo 1: O transmissor é colocado no piso do porão, de preferência sob o centro geométrico da tampa de escotilha.

Passo 2: O transmissor é ligado e começa a emitir os sinais de ultrassom.

Passo 3: O receptor (detector de ultrassom) é ligado e a intensidade do sinal com o porão aberto é registrada. Este Valor de Porão Aberto (Open Hatch Value – OHV) servirá como parâmetro para que no momento da detecção com o porão fechado, interpretarmos se a leitura obtida pelo aparelho detector pode ser considerada um vazamento.

Passo 4: O porão é fechado e são colocados os atracadores nos painéis da tampa de escotilha como que preparando para a viagem marítima.

Passo 5: O sensor do detector/receptor é passado na região das juntas de vedação onde, caso esteja com boa vedação/compressão, serão detectados, somente, sinais inferiores a 10% do OHV emitido pelo transmissor colocado dentro do porão.

Passo 6: Somente as leituras obtidas acima de 10% do OHV podem ser consideradas vazamento. Nestas posições, a perda de compressão é tamanha a ponto de que a borracha não conseguirá compensar os movimentos do navio enquanto navegando e permitirá a entrada de água que embarque no convés durante o mau tempo.

Passo 7: Os pontos onde os vazamentos foram encontrados e os valores obtidos são plotados num desenho esquemático da tampa e anexados a um relatório de inspeção a ser entregue às partes envolvidas.

Como vantagens principais podemos citar:

• Este teste pode ser feito muito mais rapidamente do que qualquer um dos outros citados anteriormente.
• Pode ser feito mesmo que o porão esteja parcialmente carregado, pois não há risco de danificar a carga.
• Permite que se detecte exatamente onde está a falta de compressão ou ponto de vazamento.
• Pode ser feito em qualquer condição de tempo, mesmo em regiões com temperaturas abaixo de zero.

Como desvantagens podemos citar:

• Requer um aparelho especial de teste que, ainda, tem um alto custo.
• Apesar de não ser de difícil operação, ainda, requer operador treinado e apto a interpretar os resultados das leituras obtidas.

Tampas de escotilhas, apesar de na maioria das vezes serem objetos pesados, requerem cuidados especiais e ajustes milimétricos para que continuem mantendo sua estanqueidade ao tempo e operacionalidade com segurança. Cada parte de sua estrutura e cada elemento acessório contribui de alguma forma para a manutenção da estanqueidade e, portanto, merece atenção e inclusão no sistema de inspeção e manutenção planejada do navio.

A realização de inspeções regulares e testes de estanqueidade de tampas de escotilha previnem eventuais acidentes, riscos à navegabilidade do navio, danos à carga e potenciais indenizações envolvendo milhares de dólares. O método de teste por ultrassom tem cada vez ganho aceitação no mercado e já existem Clubes de P&I, como é o caso do American Club, que já não mais aceita outro tipo de teste como prova de estanqueidade das tampas de escotilha dos navios de seus Membros.

Na opinião deste autor, com a progressiva redução do custo do equipamento de teste e com a maior divulgação do método, haverá uma forte tendência para que em poucos anos a grande maioria das entidades envolvidas no comércio marítimo, também, elejam o método de Teste de Estanqueidade por Ultrassom como a maneira ideal de comprovação da estanqueidade de tampas de escotilha.