alternativas de tratamento da água de lastro em portos exportadores de minério de ferro

353 Pages·2012·8.47 MB·Portuguese

NEWTON NARCISO PEREIRA

ALTERNATIVAS DE TRATAMENTO DA ÁGUA DE LASTRO EM
PORTOS EXPORTADORES DE MINÉRIO DE FERRO

São Paulo
2012
NEWTON NARCISO PEREIRA

ALTERNATIVAS DE TRATAMENTO DA ÁGUA DE LASTRO EM
PORTOS EXPORTADORES DE MINÉRIO DE FERRO

Tese apresentada à Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo para obtenção
do Título de Doutor em Engenharia.

São Paulo
2012
Pereira, N.N. Alternativas de tratamento da água de lastro em portos
exportadores de minério de ferro. Tese apresentada à Escola Politécnica.
Universidade de São Paulo para obtenção do título de Doutor em Engenharia.

Aprovado em:

Banca Examinadora

Prof. Dr.:__________________________Instituição: _________________________

Julgamento: ______________________ Assinatura: _________________________

Prof. Dr.:__________________________Instituição: _________________________

Julgamento: ______________________ Assinatura: _________________________

Prof. Dr.:__________________________Instituição: _________________________

Julgamento: ______________________ Assinatura: _________________________

Prof. Dr.:__________________________Instituição: _________________________

Julgamento: ______________________ Assinatura: _________________________

Prof. Dr.:__________________________Instituição: _________________________

Julgamento: ______________________ Assinatura: _________________________
NEWTON NARCISO PEREIRA

ALTERNATIVAS DE TRATAMENTO DA ÁGUA DE LASTRO EM
PORTOS EXPORTADORES DE MINÉRIO DE FERRO

Tese apresentada à Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo para obtenção
do Título de Doutor em Engenharia.

Área de Concentração: Engenharia Naval e
Oceânica

Orientador: Prof. Dr. Hernani Luiz Brinati

São Paulo
2012
Este exemplar foi revisado e alterado em relação à versão original, sob responsabilidade única
do autor e com a anuência de seu orientador.

São Paulo, de maio de 2012.

Assinatura do autor________________________________________________

Assinatura do orientador____________________________________________

Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer
meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que
citada à fonte.

Catalogação da Publicação

Serviço de documentação
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

FICHA CATALOGRÁFICA

Pereira, Newton Narciso
Alternativas de tratamento da água de lastro em portos
exportadores de minério de ferro./ N. N. Pereira --ed.rev.
-- São Paulo, 2012
349 p.

Tese (Doutorado) – Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo. Departamento de
Engenharia Naval e Oceânica.

1. Água de lastro (Tratamento) 2. Bioinvasão 3. Espécies
invasoras 4. Impactos ambientais 5. Simulação 6. Portos
de minério de ferro I. Universidade de São Paulo. Escola
Politécnica. Departamento de Engenharia Naval e
Oceânica II. t.
“A mente que se abre a uma nova ideia
jamais voltará ao seu tamanho original”

Albert Einstein

"Tudo tem seu apogeu e seu declínio.
É natural que seja assim, todavia,
quando tudo parece convergir para o que supomos o nada,
eis que a vida ressurge, triunfante e bela!
Novas folhas, novas flores, na infinita benção do recomeço!"

Chico Xavier

“O passado não pode servir como mestre do presente, e toda
tarefa pioneira exige do seu autor enorme esforço para perder
a memória, porque o novo é o ainda feito ou ainda não codificado.
O novo é, de certa forma, o desconhecido e só pode ser
conceitualizado com imaginação e não com certezas”

Milton Santos
DEDICATÓRIA

À minha avó Odete Silva Barros in
memorian.

Obrigado.
AGRADECIMENTOS

À Deus, inteligência suprema, causa primaria de todas as coisas, obrigado,
pela saúde, disposição, força e oportunidade de realizar este trabalho.

Ao Prof. Dr. Hernani Luiz Brinati que, novamente, teve paciência para me
orientar e conduzir neste novo desafio. Agradeço à sua disposição, força e às
instruções dadas nos momentos de dúvidas. Da experiência no mestrado e,
agora no doutorado, tenho muito a agradecer pelas sábias palavras e pela
correção precisa de ortografia e conceitos.

Ao meu professor e amigo Prof. Dr. Rui Carlos Botter, pelas valiosas sugestões
e pela oportunidade de trabalharmos juntos no Centro de Inovação em
Logística e Infraestrutura Portuária – CILIP. Ao longo de alguns anos de
trabalho, pudemos contribuir e elaborar vários projetos de pesquisa na área
portuária, em que pude apreender na prática os conceitos e fundamentos
ensinados em sala de aula.

Ao CNPQ por fornecer o subsídio financeiro necessário para realização desta
pesquisa e pelas oportunidades de participar em valiosos congressos no Brasil
e no Exterior.

Aos professores do Departamento de Engenharia Naval e Oceânica e da
Escola Politécnica da USP, que auxiliariam na minha formação intelectual.

Aos funcionários César, Lânia, Sandra, Damaris, Adenilson e Weber pelo apoio
fornecido ao longo de mais esta jornada.

Aos amigos do CILIP, Rodolfo Celestino dos Santos Silva pelas valiosas
discussões, sugestões e auxílio ao longo desta investigação. A Afonso Celso
Medina, João Ferreira Netto, Edson Trevisan, Paulo Turini, Nayara Valois,
Jussara Santos, Renata Rodrigues, Suelen Ferrari, Gabriela C. Lino, que
contribuíram direta e indiretamente para realização desta pesquisa. Aos amigos
da pós-graduação Joaquim, Lázaro, Diego e todos aqueles que conviveram
comigo nesse ambiente de pesquisa acadêmica.

À ONG Água de Lastro Brasil que me permitiu apresentar a sociedade
brasileira, a problemática da água de lastro, e discutir o problema em âmbito
nacional e internacional. A todos os colaboradores da Água de Lastro Brasil
que contribuíram para realização desta tese, com ideias e discussão sobre o
assunto. Em especial aos amigos Eng. Geert Jan Prange, Dra. Leticia K.
Procopiak, Dra. Elaine Boldrini, Dr. Marlos de Souza, MSc. Maria Evelina
Menezes de Sá, Dra. Solange Lessa Nunes, MSc. Wesley O.Collyer e Dr.
Stephan Gollasch. A todas as instituições que me receberam para palestras e
conferências no Brasil.

Ao Dr. Andrew Cohen Diretor do Programa de Invasões Biológicas do San
Francisco Estuary Institute pelas informações concedidas para o
desenvolvimento deste trabalho.

Aos professores Dr. Rubens Lopes, Dr. Mardel Conti e Dr. Moyses Szajnbok
pelas valiosas sugestões e correções no exame de qualificação. Aos
professores Dr. Cheng Liang Yee, Dr. Marcelo Carreno e Dr. Marco Alayo e
suas equipes de pesquisadores empenhados na pesquisa da água de lastro
membros do projeto ALOHA – USP.

Em especial, aos meus adoráveis pais, Maria Aparecida Pereira e Ayrton José
Pereira e à minha irmã Adriana Aparecida Pereira. A minha esposa Valéria R.
C. Pereira pelas minhas ausências durante o desenvolvimento desta pesquisa
e pelos bons momentos que passamos ao longo desta jornada, sogros e
cunhados muito obrigado, por vocês terem apostado e acreditado em mim, em
mais esta fase da minha vida.
RESUMO

Pereira, N.N. Alternativas de tratamento da água de lastro em portos
exportadores de minério de ferro. 2012. Tese (Doutorado) – 349 f. Escola
Politécnica, Universidade de São Paulo, 2012.

Esta tese visa avaliar técnica e economicamente o tratamento da água de
lastro em portos exportadores de minério de ferro do Brasil. Para isso foram
estudadas três alternativas de tratamento distintas: (1) estação de tratamento
fixa no porto em terra; (2) estação de recepção da água de lastro junto com
estação de dessalinização fixa no porto; (3) tratamento a bordo de
embarcações aliviadoras dedicadas para operar na barra, ou seja, na área de
espera dos navios para atracar no porto. O interesse de estudar estas
alternativas para portos de minério de ferro deve-se ao elevado volume de
água de lastro despejado pelos navios mineraleiros nesses portos, que pode
variar de 10.000 a 120.000 m3 por viagem, caracterizando estes portos como
grandes receptores de água de lastro. Foram selecionados três portos para
serem avaliados neste trabalho, considerados de pequeno, médio e grande
porte, localizados em Vitória-ES e Sepetiba-RJ. Para avaliação do impacto
operacional dessas alternativas nos portos selecionados, desenvolveu-se um
modelo de simulação de eventos discretos. Por meio do modelo de simulação
avaliaram-se os níveis de serviço considerando como parâmetros principais o
atendimento da demanda de transporte, tempo médio em fila dos navios e taxa
de ocupação dos berços. O modelo foi utilizado para dimensionar as estações
de tratamento e a frota necessária de embarcações aliviadoras. Concluiu-se
que a utilização desses sistemas de tratamento nos portos não causam
impactos significativos nos tempos em fila e taxas de ocupação dos portos. A
avaliação econômica realizada apresentou os custos do tratamento para cada
alternativa. Esses custos foram comparados com o tratamento da água de
lastro a bordo dos navios. Concluiu-se que os custos do tratamento em terra
são menores em relação ao tratamento a bordo do navio. Dentre as três
alternativas, a (1) foi a que apresentou menor custo, porém a (3) apresenta
menor impacto na implantação e operação dos portos, uma vez que não é
necessário nenhum tipo de investimento e modificação na infraestrutura
portuária.
Palavras chave: Água de Lastro, Bioinvasão, Espécies Invasoras, Impacto ambiental,
Simulação, Portos de Minério de Ferro.