Tanque de lastro - Ballast tank

Seção transversal de uma embarcação com um único tanque de lastro no fundo.

Um tanque de lastro é um compartimento dentro de um barco, navio ou outra estrutura flutuante que contém água, que é usada como lastro para fornecer estabilidade a uma embarcação. Usar água em um tanque fornece um ajuste de peso mais fácil do que o lastro de pedra ou ferro usado em vasos mais antigos. Também torna mais fácil para a tripulação reduzir o calado de uma embarcação quando ela entra em águas rasas, bombeando temporariamente o lastro. Os dirigíveis usam tanques de lastro para obter vantagens semelhantes.

História

O conceito básico por trás do tanque de lastro pode ser visto em muitas formas de vida aquática, como o baiacu ou o polvo argonauta , e o conceito foi inventado e reinventado muitas vezes por humanos para servir a uma variedade de propósitos.

O primeiro exemplo documentado de um submarino usando um tanque de lastro foi no Turtle de David Bushnell , que foi o primeiro submarino a ser usado em combate. Além disso, em 1849, Abraham Lincoln , então advogado de Illinois, patenteou um sistema de tanque de lastro para permitir que navios de carga passassem por cardumes em rios da América do Norte .

Navios

Para fornecer estabilidade adequada aos navios no mar, o lastro pesa o navio e abaixa seu centro de gravidade. Os acordos internacionais no âmbito da Convenção de Salvaguarda da Vida Humana no Mar (SOLAS) exigem que os navios de carga e de passageiros sejam construídos para resistir a certos tipos de danos. Os critérios especificam a separação dos compartimentos dentro da embarcação e a subdivisão desses compartimentos. Esses acordos internacionais dependem dos estados que assinaram o acordo para implementar os regulamentos em suas águas e nas embarcações com direito a arvorar sua bandeira. O lastro é geralmente água do mar, bombeada para tanques de lastro. Dependendo do tipo de embarcação, os tanques podem ser de fundo duplo (estendendo-se por toda a largura da embarcação), tanques de asa (localizados na área externa da quilha ao convés) ou tanques de tremonha (ocupando a seção do canto superior entre o casco e o convés principal ) Esses tanques de lastro são conectados a bombas que bombeiam água para dentro ou para fora. Tripulações enchem esses tanques para adicionar peso ao navio e melhorar sua estabilidade quando ele não estiver carregando carga. Em condições extremas, a tripulação pode bombear água de lastro em espaços de carga dedicados para adicionar peso extra durante o mau tempo ou para passar por baixo de pontes baixas.

Submarinos

Localizações de lastro em um submarino.

Em submersíveis e submarinos , os tanques de lastro são usados ​​para controlar a flutuabilidade da embarcação.

Alguns submersíveis, como o batiscafo , mergulham e ressurgem apenas controlando sua flutuabilidade. Eles inundam os tanques de lastro para submergir e, em seguida, para voltar à superfície, soltando pesos de lastro descartáveis ​​ou usam ar comprimido armazenado para limpar seus tanques de lastro da água, tornando-se flutuantes novamente.

Os submarinos são maiores, mais sofisticados e têm uma poderosa propulsão subaquática. Eles devem percorrer distâncias horizontais submersos, requerem controle preciso da profundidade, mas não descem tão profundamente, nem precisam mergulhar verticalmente na estação. Seus principais meios de controle de profundidade são, portanto, seus aviões de mergulho (hidroaviões no Reino Unido), em combinação com o movimento para a frente. Na superfície, os tanques de lastro são esvaziados para fornecer flutuabilidade positiva. Ao mergulhar, os tanques são parcialmente inundados para alcançar flutuabilidade neutra. Os aviões são ajustados juntos para empurrar o casco para baixo, enquanto ainda está nivelado. Para um mergulho mais íngreme, os planos de popa podem ser invertidos e usados ​​para inclinar o casco para baixo.

A tripulação submerge o navio abrindo aberturas na parte superior dos tanques de lastro e abrindo válvulas na parte inferior. Isso permite que a água entre no tanque à medida que o ar escapa pelas aberturas superiores. Conforme o ar escapa do tanque, a flutuabilidade da embarcação diminui, fazendo com que ela afunde. Para que o submarino suba à superfície, a tripulação fecha as aberturas na parte superior dos tanques de lastro e libera ar comprimido nos tanques. A bolsa de ar de alta pressão empurra a água para fora através das válvulas de fundo e aumenta a flutuabilidade da embarcação, fazendo com que suba. Um submarino pode ter vários tipos de tanque de lastro: tanques de lastro principais para mergulho e superfície, e tanques de compensação para ajustar a atitude do submarino (seu 'equilíbrio') tanto na superfície quanto debaixo d'água.

Estruturas flutuantes

Os tanques de lastro também são essenciais para a estabilidade e operação de plataformas de petróleo offshore em águas profundas e turbinas eólicas flutuantes . O lastro facilita a " estabilidade hidrodinâmica movendo o centro de massa o mais baixo possível, colocando-o sob o tanque de flutuação [cheio de ar] ."

Barcos de wakeboard

A maioria dos barcos com motor interno específico para wakeboard tem vários tanques de lastro integrados que são preenchidos com bombas de lastro controladas pelo leme com interruptores oscilantes. Normalmente, a configuração é baseada em um sistema de três tanques com um tanque no centro do barco e mais dois na parte traseira do barco em cada lado do compartimento do motor. Assim como os navios maiores, ao adicionar lastro de água a barcos menores de wakeboard, o casco tem um centro de gravidade mais baixo e aumenta o calado do barco. A maioria dos sistemas de lastro de fábricas de barcos de wakeboard podem ser atualizados com capacidades maiores adicionando sacos de lastro estruturados macios.

Preocupações ambientais

Diagrama mostrando a poluição da água dos mares por descargas de água de lastro não tratada

A água de lastro retirada de um corpo d' água para um tanque e descarregada em outro corpo d'água pode introduzir espécies invasoras de vida aquática. A captação de água dos tanques de lastro tem sido responsável pela introdução de espécies que causam danos ambientais e econômicos como o mexilhão zebra nos Grandes Lagos do Canadá e Estados Unidos, por exemplo.

Macroinvertebrados não nativos podem encontrar seu caminho em um tanque de lastro. Isso pode causar problemas ecológica e economicamente. Os macroinvertebrados são transportados por embarcações transoceânicas e costeiras que chegam a portos de todo o mundo. Pesquisadores da Suíça amostraram 67 tanques de lastro de 62 navios diferentes operando ao longo de rotas geográficas e testaram a troca no meio do oceano ou a extensão da viagem que tinha uma grande chance de macroinvertebrados se mudarem para uma parte diferente do mundo. Foi feita uma avaliação entre a relação da presença de macroinvertebrados e a quantidade de sedimentos nos tanques de lastro. Eles descobriram a presença de um caranguejo verde europeu altamente invasivo, caranguejo da lama, pervinca comum, molusco de concha mole e mexilhão azul nos tanques de lastro dos navios amostrados. Embora as densidades de macroinvertebrados fossem baixas, a invasão de macroinvertebrados não nativos pode ser preocupante durante a estação de acasalamento. A pior coisa que pode acontecer é se uma fêmea de macroinvertebrado carrega milhões de ovos por animal.

A migração de animais vivos e organismos fixados em partículas podem levar a uma distribuição desigual da biota em diferentes locais do mundo. Quando pequenos organismos escapam de um tanque de lastro, o organismo ou animal estranho pode perturbar o equilíbrio do habitat local e potencialmente danificar a vida animal existente. Os trabalhadores da embarcação verificam o tanque de lastro em busca de organismos vivos ≥50 μm em segmentos discretos do dreno, também representa o nível de sedimentação de diferentes rochas ou solo no tanque. Ao longo da coleta de amostra, as concentrações de organismos e vida marinha variaram em resultado nos segmentos de drenagem, os padrões também variaram no nível de estratificação em outros ensaios. A melhor estratégia de amostragem para tanques estratificados é coletar várias amostras integradas no tempo, espaçadas uniformemente ao longo de cada descarga.

Todas as embarcações transoceânicas que entram nos Grandes Lagos são obrigadas a gerenciar a água de lastro e os resíduos do tanque de lastro com água de lastro para limpar e trocar para lavagem do tanque. O manejo e os procedimentos reduzem efetivamente a densidade e a riqueza da biota nas águas de lastro e, assim, reduzem o risco de transporte de organismos de outras partes do mundo para áreas não nativas. Embora a maioria dos navios faça o gerenciamento da água de lastro, nem todos conseguem limpar os tanques. Em uma emergência, quando a tripulação consegue limpar organismos residuais, eles usam salmoura de cloreto de sódio (sal) para tratar os tanques de lastro. Os navios que chegam aos Grandes Lagos e aos portos do Mar do Norte foram expostos a altas concentrações de cloreto de sódio até que a taxa de mortalidade de 100% seja atingida. Os resultados mostram que uma exposição de 115% de salmoura é um tratamento extremamente eficaz, resultando em uma taxa de mortalidade de 99,9 de organismos vivos em tanques de lastro, independentemente do tipo de organismo. Houve uma mediana de 0%. Espera-se que cerca de 0,00–5,33 dos organismos sobrevivam ao tratamento com cloreto de sódio. A Convenção de Gestão da Água de Lastro, adotada pela Organização Marítima Internacional (IMO) em 13 de fevereiro de 2004, visa prevenir a propagação de organismos aquáticos prejudiciais de uma região para outra, estabelecendo normas e procedimentos para a gestão e controle da água de lastro dos navios e sedimentos. Isso entrará em vigor em todo o mundo em 8 de setembro de 2017. De acordo com a Convenção, todos os navios no tráfego internacional são obrigados a gerenciar sua água de lastro e sedimentos de acordo com um determinado padrão, de acordo com um plano de gerenciamento de água de lastro específico do navio. Todos os navios também deverão portar um livro de registro da água de lastro e um certificado internacional de gestão da água de lastro. Os padrões de gerenciamento de água de lastro serão implementados gradualmente ao longo de um período de tempo. Como solução intermediária, os navios devem trocar a água de lastro no meio do oceano. No entanto, eventualmente, a maioria dos navios precisará instalar um sistema de tratamento de água de lastro a bordo. Várias diretrizes foram desenvolvidas para ajudar a implementar a Convenção. A Convenção exigirá que todos os navios implementem um Plano de Gerenciamento de Água de Lastro e Sedimentos. Todos os navios deverão carregar um Livro de Registro de Água de Lastro e executar procedimentos de gerenciamento de água de lastro de acordo com um determinado padrão. Os navios existentes serão obrigados a fazer o mesmo, mas após um período de integração.

Um dos problemas mais comuns na construção e manutenção de embarcações é a corrosão que ocorre nos tanques de lastro de casco duplo das embarcações mercantes. A biodegradação ocorre em revestimentos de tanques de lastro em ambientes marinhos . Os tanques de lastro podem carregar mais do que água de lastro, geralmente carregando outras bactérias ou organismos. Algumas bactérias recolhidas em outras partes do mundo podem danificar o tanque de lastro. Bactérias do porto de origem de um navio ou de regiões visitadas podem quebrar o revestimento do tanque de lastro. A comunidade de bactérias naturais pode interagir com os biofilmes naturais com o revestimento. Os pesquisadores demonstraram que a atividade biológica realmente afeta significativamente as propriedades do revestimento.

Micro-fissuras e pequenos orifícios foram encontrados em tanques de lastro. Bactérias ácidas criaram orifícios com 0,2–0,9 μm de comprimento e 4–9 μm de largura. A comunidade natural causou rachaduras de 2–8 μm de profundidade e 1 μm de comprimento. Os revestimentos afetados por bactérias diminuíram na resistência à corrosão, conforme avaliado por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS).

A comunidade bacteriana natural causa uma perda na resistência à corrosão do revestimento ao longo do tempo, diminuindo após 40 dias de exposição, resultando em bolhas na superfície do tanque de lastro. As bactérias podem estar ligadas a certos padrões de biofilme que afetam vários tipos de ataques de revestimento.

Veja também

Referências

  • Briski, E., Ghabooli, S., Bailey, S., & MacIsaac, H. (2012). Risco de invasão de macroinvertebrados transportados em tanques de lastro de navios. Biological Invasions, 14 (9), 1843–1850.
  • Robbins-Wamsley, S., Riley, S., Moser, C., Smith, G., et al. (2013). Estratificação de organismos vivos em tanques de lastro: Como as concentrações de organismos variam conforme a água de lastro é descarregada? .Environmental Science & Technology, 47 (9), 4442.
  • Bradie, J., Velde, G., MacIsaac, H., & Bailey, S. (2010). Mortalidade induzida por salmoura de invertebrados não indígenas na água de lastro residual. Marine Environmental Research, 70 (5), 395–401.
  • De Baere, K., Verstraelen, H., Rigo, P., Van Passel, S., Lenaerts, S., et al. (2013). Reduzindo o custo da corrosão do tanque de lastro: Uma abordagem de modelagem econômica.Marine Structures, 32, 136–152.
  • Heyer, A., D'Souza, F., Zhang, X., Ferrari, G., Mol, J., et al. (2014). Biodegradação do revestimento do tanque de lastro investigada por espectroscopia de impedância e microscopia. Biodegradation, 25 (1), 67–83.