Pense em uma carga perigosa e pode vir à mente resíduos tóxicos ou explosivos. Mas as cargas granulares, como minério triturado e areias minerais, são responsáveis ​​pela perda de vários navios todos os anos. Na média, dez transportadores de "carga sólida a granel" foram perdidos no mar a cada ano durante a última década.

Cargas sólidas a granel - definidas como materiais granulares carregados diretamente no porão de um navio - podem repentinamente passar de um estado sólido para um estado líquido, um processo conhecido como liquefação. E isso pode ser desastroso para qualquer navio que os transporte - e sua tripulação.

Em 2015, os 56, O graneleiro de 000 toneladas Bulk Jupiter afundou rapidamente cerca de 300 km a sudoeste do Vietnã, com apenas um de seus 19 tripulantes sobrevivendo. Isso gerou alertas da Organização Marítima Internacional sobre a possível liquefação da relativamente nova bauxita de carga sólida a granel (um minério de alumínio).

Muito se sabe sobre a física da liquefação de materiais granulares da engenharia geotécnica e sísmica. O vigoroso tremor da terra faz com que a pressão na água subterrânea aumente a tal nível que o solo "se liquefaça". No entanto, apesar de nossa compreensão desse fenômeno, e as diretrizes em vigor para evitar que isso ocorra, ainda está fazendo com que navios afundem e levando sua tripulação com eles.

Cargas sólidas a granel

Cargas sólidas a granel são tipicamente materiais de "duas fases", pois contêm água entre as partículas sólidas. Quando as partículas podem tocar, o atrito entre eles faz com que o material atue como um sólido (embora haja líquido). Mas quando a pressão da água aumenta, essas forças interpartículas reduzem e a resistência do material diminui. Quando o atrito é reduzido a zero, o material atua como um líquido (embora as partículas sólidas ainda estejam presentes).

Uma carga sólida a granel que é aparentemente estável no cais pode se liquefazer porque as pressões na água entre as partículas aumentam à medida que é carregada no navio. Isso é especialmente provável se, como é prática comum, a carga é carregada com uma correia transportadora do cais para o porão, que pode envolver uma queda de altura significativa. A vibração e o movimento do navio a partir do motor e do mar durante a viagem também podem aumentar a pressão da água e levar à liquefação da carga.

Quando uma carga sólida a granel se liquefaz, pode se deslocar ou espirrar dentro do porão de um navio, tornando a embarcação menos estável. Uma carga liquefeita pode se deslocar completamente para um lado do porão. Se ele recuperar sua força e voltar ao estado sólido, a carga permanecerá na posição deslocada, fazendo com que o navio se incline ou "tombe" permanentemente na água. A carga pode então se liquefazer novamente e se deslocar ainda mais, aumentando o ângulo da lista.

Em algum ponto, o ângulo de inclinação torna-se tão grande que a água entra no casco através das tampas da escotilha, ou a embarcação não está mais estável o suficiente para se recuperar do movimento de rolamento causado pelas ondas. A água também pode mover-se de dentro da carga para sua superfície como resultado da liquefação e o derramamento subsequente dessa água livre pode impactar ainda mais a estabilidade da embarcação. A menos que o sloshing possa ser interrompido, o navio corre o risco de afundar.

A Organização Marítima Internacional possui códigos que regem a quantidade de umidade permitida em cargas sólidas a granel para evitar a liquefação. Então, por que isso ainda acontece?

A resposta técnica é que a orientação existente sobre armazenamento e embarque de cargas sólidas a granel é muito simplista. O potencial de liquefação não depende apenas de quanta umidade há em uma carga a granel, mas também de outras características do material, como a distribuição de tamanho de partícula, a proporção do volume de partículas sólidas para água e a densidade relativa da carga, bem como o método de carregamento e os movimentos do navio durante a viagem.

A produção e transporte de novos materiais, como bauxita, e aumento do processamento de minérios tradicionais antes de serem transportados, significa que mais carga está sendo transportada, cujo comportamento do material não é bem compreendido. Isso aumenta o risco de liquefação da carga.

As agendas comerciais também desempenham um papel. Por exemplo, a pressão para carregar os navios rapidamente leva a um carregamento mais difícil, embora haja o risco de aumentar a pressão da água nas cargas. E a pressão para entregar a mesma tonelagem de carga que foi carregada pode desestimular a tripulação do navio a escoar cargas durante a viagem.

Qual é a solução?

Para resolver esses problemas, a indústria naval precisa entender melhor o comportamento do material das cargas sólidas a granel que estão sendo transportadas e prescrever os testes apropriados. A nova tecnologia pode ajudar. Sensores no porão de um navio podem monitorar a pressão da água da carga a granel. Ou a superfície da carga pode ser monitorada, por exemplo, usando lasers, para identificar quaisquer mudanças em sua posição.

O desafio é desenvolver uma tecnologia que seja barata o suficiente, rápido de instalar e robusto o suficiente para sobreviver ao carregamento e descarregamento da carga. Se esses desafios puderem ser superados, combinar dados sobre a pressão da água e o movimento da carga com informações sobre o tempo e os movimentos do navio poderia produzir um aviso em tempo real se a carga estava prestes a se liquefazer.

A tripulação poderia então agir para evitar que a pressão da água na carga subisse muito, por exemplo, drenando a água dos porões (para reduzir a pressão da água) ou mudando o curso da embarcação para evitar condições meteorológicas particularmente ruins (para reduzir os movimentos do navio). Ou se isso não fosse possível, eles poderiam evacuar o navio. Desta maneira, este fenômeno de liquefação de carga sólida a granel poderia ser superado, e menos navios e tripulantes seriam perdidos no mar.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.