AUXÍLIOS VISUAIS À NAVEGAÇÃO: FARÓIS, FAROLETES, BARCAS- FARÓIS, BÓIAS, BALI- ZAS E SISTEMAS DE BALIZAMENTO - PDF
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Alfredo Tavares Mascarenhas
1 13 AUXÍLIOS VISUAIS À NAVEGAÇÃO: FARÓIS, FAROLETES, BARCAS- FARÓIS, BÓIAS, BALI- ZAS E SISTEMAS DE BALIZAMENTO 13.1 IMPORTÂNCIA DA SINALIZAÇÃO NÁUTICA; CLASSIFICAÇÃO DOS SINAIS DE AUXÍLIO À NAVEGAÇÃO Além das Cartas e Publicações Náuticas, dos instrumentos e equipamentos de navegação e dos demais meios de apoio postos à disposição do navegante (tais como a difusão, via rádio, de Avisos aos Navegantes e de informações meteorológicas), a sinalização náutica também constitui fator essencial para a segurança da navegação. Entende se por sinalização náutica o conjunto de sistemas e recursos visuais, sonoros, radioelétricos, eletrônicos ou combinados, destinados a proporcionar ao navegante informações para dirigir o movimento do seu navio, ou embarcação, com segurança e economia. Quanto à expressão auxílios à navegação, a mesma englobava, originalmente, apenas os sinais visuais. De fato, no passado, o funcionamento dos auxílios à navegação era baseado exclusivamente em observações visuais, à vista desarmada ou utilizando lunetas e binóculos. Mais tarde, esses sinais foram dotados de equipamentos sonoros, destinados a orientar o navegante em condições de má visibilidade. Assim, exceto pelas lunetas e binóculos já mencionados, todos esses auxílios podiam ser percebidos pelos navegantes usando somente seus próprios olhos e ouvidos. Nenhum outro tipo de sensor era necessário. A partir deste século, entretanto, surgiram auxílios à navegação utilizando as propriedades das ondas eletromagnéticas nas faixas de rádio freqüências. Para receber, medir e interpretar essas emissões, foram projetados receptores especiais para serem usados a bordo dos navios. Esses receptores são, na realidade, uma extensão dos equipamentos radioelétricos externos ao navio, constituindo com eles um sistema de auxílio à navegação. Desta forma, o termo auxílio à navegação evoluiu de seu conceito original (quando significava um sinal externo ao navio, cuja percepção e identificação dependiam apenas de observações visuais e acústicas) e hoje compreende também os sistemas eletrônicos, cuja configuração completa abrange os segmentos de bordo e os externos ao navio (instalados 347
2 em terra ou, até mesmo, em satélites). Estes sistemas eletrônicos são denominados de auxílios rádio à navegação. Mesmo com os sofisticados equipamentos de navegação hoje disponíveis (oferecendo alta precisão de posicionamento e informações praticamente contínuas) e com Publicações e Cartas Náuticas cada vez mais confiáveis e detalhadas, o navegante ainda não pode prescindir dos tradicionais sinais de auxílio à navegação, especialmente quando se desloca em águas restritas, onde é reduzido o tempo para decidir e ordenar uma guinada ou manobra de máquinas. Entre as funções principais dos auxílios à navegação podem ser citadas: possibilitar a determinação da posição do navio; indicar uma aterragem; alertar sobre a existência e a posição de perigos à navegação; orientar os movimentos do navio; e demarcar os limites dos canais de navegação. para: Ademais, uma boa rede de sinalização náutica também contribui decisivamente evitar a perda de navios, vidas humanas e mercadorias; proteção ao meio ambiente (auxiliando a evitar desastres ecológicos); e economia de tempo e combustível (uma criteriosa rede de sinalização náutica permitirá ao navegante o traçado seguro de derrotas mais curtas entre o ponto de partida e o seu destino). Os sistemas e sinais de auxílio à navegação classificam se, quanto ao tipo de informações fornecidas, em: VISUAIS SONOROS RADIOELÉTRICOS OU ELETRÔNICOS COMBINADOS ESPECIAIS Os auxílios visuais são aqueles destinados a possibilitar a orientação ou o posicionamento do navegante, ou a transmitir lhe determinada informação, por sua forma, cor e/ ou luz emitida. Os sinais visuais podem ser luminosos ou cegos, conforme se destinam a orientar o navegante de dia e de noite (luminosos), ou apenas durante o dia (cegos). Os sinais sonoros são dotados de equipamento acústico (apito, sino, gongo, sirene ou buzina de cerração) e destinam se a orientar o navegante mediante a emissão de sons especiais, em situações de visibilidade restrita, quando os sinais cegos e luminosos, devido à cerração, nevoeiro ou bruma, só dificilmente são vistos, mesmo em distâncias muito curtas. No Brasil, estão em franco desuso, em virtude do uso do radar por quase todos os navios e, também, devido à meteorologia normalmente benigna que predomina em nossas costas, onde condições de má visibilidade não são comumente observadas. No exterior, entretanto, ainda são bastante empregados. 348
3 Os sistemas radioelétricos ou eletrônicos, denominados auxílios rádio à navegação, destinam se a possibilitar a orientação ou o posicionamento do navio mediante o emprego de ondas rádio. Os sinais combinados são os que reúnem duas ou mais das modalidades acima citadas, como os luminosos sonoros, cegos sonoros e luminosos radioelétricos. Embora estritamente não façam parte da sinalização náutica, cumpre ainda mencionar, por sua função como auxílio à navegação, os sinais especiais, destinados a prestar outras informações de interesse para o navegante, tais como previsão de tempo, prático, socorro e ventos fortes. Este Capítulo estudará somente os sinais visuais, mencionando, ainda, os dispositivos sonoros a eles associados e os equipamentos eletrônicos instalados nos auxílios visuais à navegação para identificá los e/ou reforçar seus ecos, quando observados pelo radar A VISIBILIDADE NO MAR FATORES QUE AFETAM A VISIBILIDADE O conhecimento das peculiaridades da visibilidade no mar tem aplicação não apenas no melhor aproveitamento e entendimento dos sinais visuais, mas também em toda e qualquer observação visual, como, por exemplo, a tomada de marcações, a medida de ângulos horizontais, a observação de outros navios, de pontos conspícuos, da linha da costa e da topografia. A visibilidade no mar é função dos seguintes fatores principais: 1. Altitudes do observador e do objeto; 2. Refração atmosférica; 3. Transparência da atmosfera; 4. Condições inerentes ao objeto; e 5. Capacidade visual do observador. No caso de corpos que emitem luz, como os faróis, a visibilidade, evidentemente, é função, também, da intensidade da luz emitida. 1. ALTITUDES DO OBSERVADOR E DO OBJETO VISADO Em condições atmosféricas idênticas, um observador avistará objetos a distâncias tanto maiores quanto maiores forem as altitudes do observador e do objeto visado. O observador A (Figura 13.1), situado a uma altitude H, estará a uma distância do horizonte EB, praticamente igual à AB, em virtude da relação entre a altitude (H) e o raio da Terra (R = OB = OE). Da Figura 13.1 obtém se: AB 2 = AC x AE; ou D 2 = (2R + H)H = 2RH + H 2 H D = Ö 2HR (1 + ) 2R 349
4 Figura Distância ao horizonte e, como o fator entre parênteses é praticamente igual à unidade, podemos escrever: D = Ö 2HR Tomando R = metros (Lat = 42º) e exprimindo D em milhas, vem: 3568,75 D = 1852 Ö H ou D = 1,927 ÖH; aproximando, obtém se: D = 1,93 Ö H Uma outra maneira de deduzir a fórmula acima é a seguinte: na Figura 13.1(a), no triângulo AOB tem se: Figura 13.1 (a) - Horizonte Geométrico R cos b = R + H onde R e H são expressos na mesma unidade. A simplificação desta fórmula conduz a: 2H ß = Ö radianos R Assim, pode se agora calcular a distância D. O comprimento do arco EB em milhas náuticas é igual ao número de minutos de arco do ângulo ß. A fim de obter D em milhas náuticas, tem se que converter ß de radianos para minutos de arco. Para isso: D = 3438 Ö 2H (milhas náuticas) R Fazendo se R = m, obtém se: D = 1,927 ÖH ou, aproximando: D = 1,93 ÖH Poder-se-ia, também, obter D diretamente da equação ß = Ö 2H R sendo D em milhas náuticas e H em metros. D = Rb = R Ö = Ö 2 RH = 1,93 Ö H 2H R fazendo-se: 350
5 Então, esta fórmula fornece a distância absoluta ao horizonte, em milhas, em função da altitude do observador, em metros. Na prática, podemos adotar o valor D = 2 ÖH. Figura D AB = Alcance Geográfico Absoluto A distância a que um observador, situado a uma altitude H (Figura 13.2), poderá avistar um objeto de altitude h será, evidentemente, a soma das duas distâncias ao horizonte: D = 1,93 (ÖH + Öh ) A essa distância dá se o nome de ALCANCE GEOGRÁFICO ABSOLUTO. Da mesma forma, na prática será suficiente adotar o valor D = 2 ÖH + 2 Öh, ou D = 2 (ÖH + Öh). 2. REFRAÇÃO ATMOSFÉRICA Considerou se, até agora, o raio luminoso propagando se em linha reta, o que, na realidade, não acontece, em virtude do fenômeno da refração. Denomina se refração à inclinação dos raios luminosos resultantes de sua passagem por sucessivas camadas atmosféricas de densidades diferentes. Nas camadas inferiores da atmosfera os raios luminosos e as ondas eletromagnéticas centimétricas (ondas radar) são refratados, de modo que seguem uma trajetória curva. A curvatura depende dos gradientes verticais de temperatura e umidade, sendo, portanto, variável. Valores médios foram determinados, após um grande número de observações, para vários lugares da Terra, tendo se verificado que, para conveniência de cálculo, a trajetória dos raios luminosos (e das ondas radar) pode ser considerada um arco de círculo. O efeito normal da refração que resulta da propagação dos raios luminosos pelas camadas atmosféricas próximas à superfície da Terra (às vezes denominada, por isso, refração terrestre) é elevar os objetos, tendendo a aumentar o alcance geográfico. Para aplicação imediata do navegante, a DHN inclui na Lista de Faróis a tabela da Figura 13.3, em cujo cálculo já foi aplicado o valor da refração considerada normal em nossas águas. No cálculo da Tabela foi empregada a fórmula D = 2,03 ( Ö H + Ö h ). A Tabela fornece o alcance geográfico em milhas náuticas, entrando se com a altura sobre o nível do mar em que se encontra o olho do observador (isto é, a altitude do observador), em metros, e a elevação do objeto visado sobre o nível médio do mar (ou seja, sua altitude), também em metros. 351
6 Figura Tabela de Alcance Geográfico 352
7 Exemplo: Altitude do observador: H = 9m; altitude do objeto visado: h = 16m. Pela tabela, alcance geográfico: D = 14,2 milhas. Pela fórmula simplificada, D = 2Ö9 + 2Ö16 = 14 milhas. Verifica se, portanto, que a omissão da refração e a utilização da fórmula simplificada conduziram a um erro de pouca significação para um conhecimento rápido do alcance geográfico. No uso da Tabela da Figura 13.3, será suficiente fazer uma interpolação aritmética quando os elementos de entrada não estão tabulados. Exemplo: H = 10m; h = 83m; interpolando, obtém se: D = 24,9 milhas. Para condições médias, em regiões de clima temperado, o alcance geográfico é geralmente expresso por: D = 2,08 (ÖH + Öh ). Sendo, conforme visto, D em milhas náuticas e as altitudes do observador (H) e do objeto visado (h) em metros. Quando se dispõem das altitudes em pés, a fórmula utilizada para computar o alcance geográfico é: D = 1,144 (ÖH + Öh ). Onde D é o alcance geográfico em milhas náuticas, H é a altitude do observador, em pés, e h a altitude do objeto visado, também em pés. 3. TRANSPARÊNCIA DA ATMOSFERA A visibilidade no mar também é função da transparência da atmosfera. Os meios óticos são mais ou menos transparentes, absorvendo/ dispersando diferentemente a energia luminosa que os atravessa. Durante sua transmissão na atmosfera, a energia luminosa é atenuada por absorção e dispersão pelas moléculas de ar, em especial pela ação das partículas d água e de poeira em suspensão no ar. À proporção que a altitude aumenta, mais seco é o ar, mais límpida é a atmosfera, melhor se propaga a luz e maiores distâncias são alcançadas. Entretanto, nos interessa a transparência atmosférica nas camadas mais baixas, onde são freqüentes as garoas, chuvas, névoas secas e cerração, brumas ou nevoeiros. As variações da transparência são devidas principalmente à ação mais ou menos difusora das partículas d água e de poeiras em suspensão na atmosfera, segundo suas dimensões, sua natureza, suas cores e as dos feixes luminosos que as atravessam. Observa se, por exemplo, que a difusão devida ao nevoeiro é maior que a da chuva e esta é tanto mais prejudicial quanto mais fina. Verifica se, assim, que a transparência atmosférica varia principalmente com o estado higrométrico do ar e com o número e dimensões das poeiras que nele flutuam. Estas são, pois, as causas que afetam a transparência. Conforme visto, a atmosfera absorve parte da energia luminosa que nela se propaga. A magnitude dessa absorção depende das condições atmosféricas reinantes. O fator de transparência atmosférica, ou coeficiente de transparência atmosférica (T), indica a quantidade de transmissão de luz, por milha náutica, através da atmosfera. 353
8 Assim, o coeficiente de transparência atmosférica (T) representa a relação entre a quantidade de luz recebida (Q ) e a quantidade emitida (Q), após ter se propagado por 1 milha náutica. Este fator é sempre inferior à unidade. Q' T = Q Um fator (T) = 0,85 significa que o raio luminoso, ao percorrer 1 milha náutica, tem sua intensidade luminosa reduzida para oitenta e cinco por cento (85%), havendo uma absorção através da atmosfera de quinze por cento (15%). Para o Atlântico Norte e condições similares, é costume adotar para coeficiente de transparência atmosférica (T) o valor 0,74. Para áreas tropicais, nas quais se incluem as nossas costas, usa se T = 0,85. Ainda relacionado com a transparência atmosférica, está o conceito de visibilidade, que é a propriedade da atmosfera que determina a aptidão de um observador ver e identificar, durante o dia, objetos notáveis e, durante a noite, luzes ou corpos iluminados. A medida desta propriedade é expressa em unidades de distância. A visibilidade meteorológica é determinada como a maior distância da qual um objeto negro, de dimensões apropriadas, pode ser visto e reconhecido, durante o dia, contra o céu no horizonte, ou, durante a noite, se a iluminação geral estiver ao nível da luz do dia. Tem como símbolo V e, em meteorologia marinha, seu valor é dado em milhas náuticas. Existe uma relação entre a visibilidade meteorológica (V) e o coeficiente de transparência atmosférica (T), ou seja: T = (0,05) 1/V Onde T e V devem ser expressos nas mesmas unidades. Esta fórmula permite construir uma tabela que relacione T e V, mostrada abaixo: Fator T Visibilidade meteorológica (milhas náuticas) 0,10 1,3 0, ,30 2,5 0,40 3,2 0,50 4,3 0,60 6,0 0,70 8,5 0,74 10,0 0,80 14,0 0,85 18,4 0,90 29,0 1,00 ILIMITADA (TEÓRICA) 4. CONDIÇÕES INERENTES AO OBJETO Dimensões a distância a que um objeto é visível varia proporcionalmente à superfície de sua seção máxima em um plano perpendicular à direção em que o objeto é visado. Ilustremos com um exemplo: suponhamos que a torre cilíndrica de um farol, em vez de plantada no solo, estivesse no espaço, com sua base constantemente voltada para o observador. A área máxima acima referida seria, nesse caso, a própria área da base, muito menor do que a 354
9 dimensão principal do caso real. É claro que o farol, naquelas condições, só seria visível a uma pequena distância, tanto menor quanto maior fosse a diferença entre as duas áreas. No caso da visibilidade no mar, há ainda a assinalar a preponderância das dimensões verticais, o que explica a facilidade com que são avistadas colunas de faróis, chaminés, mastros, torres e outras estruturas verticais, relativamente a longos, porém baixos, trechos da costa. Natureza quanto à facilidade com que são avistados ao longe, os objetos podem ser refletivos ou difusores, de acordo com a sua capacidade de enviar, em determinada direção, uma maior ou menor quantidade da luz recebida. Cor a visibilidade é, ainda, função da cor do objeto. A capacidade de refletir a luz varia com a tonalidade da cor, sendo maior nas cores claras e menores nas escuras. Os números a seguir indicam, aproximadamente, para as diversas cores, a capacidade de refletir a luz: Branco 70 a 80% Amarelo 50 a 75% Cinza claro 50 a 70% Azul 30 a 50% Verde 15 a 40% Encarnado 20 a 30% Cores escuras 5 a 10% Preto 0% Sobre a cor, é preciso considerar, também, o contraste do objeto com o fundo em que é projetado. Sendo esse um fator de elevada importância na visibilidade, é levado em grande conta ao ser estudada a cor que deverá ter a estrutura de um farol. 5. CAPACIDADE VISUAL DO OBSERVADOR Acuidade visual, também denominada poder separador do olho, é a menor distância angular que devem ter dois pontos para que o olho possa distinguí los um do outro. Quanto menor for o ângulo, maior será a acuidade visual. Um observador O (Figura 13.4) distinguirá a imagem AB quando o ângulo AÔB, formado pelos raios visuais que subtendem os extremos dessa imagem, for igual ou superior à sua acuidade visual. Figura Vistas sob ângulos menores, as imagens apresentam um caráter pontual, pois deixa de ser percebida a relação entre as dimensões. A acuidade visual de um olho normal, chamada acuidade visual padrão, foi experimentalmente determinada, obtendo se os seguintes valores: 355
10 Afastamento angular vertical 1' Afastamento angular horizontal 5' Pode se daí, também, inferir a razão da maior facilidade do navegante avistar os corpos dos faróis, chaminés, mastros, torres e outras estruturas predominantemente verticais, em relação a longos, porém baixos, trechos da costa. Da Figura 13.4, pode se concluir que: AB = AO tg AÔB AO = AB cotg AÔB No caso da DISTÂNCIA ANGULAR VERTICAL, ter se á: AB = AO tg 1' = 0,00029 AO AO = AB cotg 1' = 3438 AB Assim, poderão ser distinguidos dois pontos verticalmente afastados: De um metro, à distância de 3438 metros De um decímetro, à distância de 344 metros De um centímetro, à distância de 34 metros De um milímetro, à distância de 3 metros. No caso da DISTÂNCIA ANGULAR HORIZONTAL, teremos: AB = AO tg 5' = 0,00145 AO AO = AB cotg 5' = 688 AB Então, poderão ser distinguidos dois pontos horizontalmente afastados: De um metro, à distância de 688 metros De um decímetro, à distância de 69 metros De um centímetro, à distância de 7 metros De um milímetro, à distância de 7 decímetros. O ângulo mínimo de visão distinta aumenta com a miopia do observador e com a obscuridade do fundo em que a imagem se projeta. No caso do observador utilizar um binóculo para visar o objeto, as distâncias acima devem ser multiplicadas pelo fator de aumento do binóculos. Um binóculo 7x50, do tipo normalmente encontrado nos passadiços dos navios, tem um fator de aumento igual a 7. Desta forma, dois pontos verticalmente afastados de 1 metro poderão ser distinguidos a uma distância máxima de: x 7 = m = 13 milhas (dependendo das condições de visibilidade e de estar dentro do alcance geográfico correspondente às altitudes do observador e do objeto visado). 356
11 13.3 SINAIS VISUAIS TIPOS Os principais tipos de sinais visuais são: Luminosos: faróis, faroletes, luzes de alinhamento, bóias luminosas e barcas faróis. Cegos: bóias cegas e balizas DESCRIÇÃO DOS SINAIS VISUAIS FARÓIS: são auxílios à navegação constituídos por uma estrutura fixa, de forma e cores distintas, montados em pontos de coordenadas geográficas conhecidas na costa ou em ilhas oceânicas, bancos, rochedos, recifes ou margens de rios, dotados de equipamento luminoso exibindo luz com característica predeterminada, com alcance luminoso noturno maior que 10 milhas náuticas. Os componentes essenciais de um farol são a estrutura e o aparelho de luz. A estrutura deve ser resistente às intempéries, fácil de ser vista e reconhecida pelo navegante. O equipamento luminoso (Figura 13.5) é constituído pela fonte de luz, por um aparelho ótico que concentre os raios luminosos na direção do horizonte e por um acessório que dê ritmo à luz exibida. Figura Sistema Ótico de Lente Rotativa Utilizam se vários critérios para classificar os faróis. Mencionaremos apenas 3 deles: Classificação dos faróis quanto à sua finalidade: faróis de aterragem: destinados ao reconhecimento e demanda de um determinado porto e à correção da posição dos navios que vêm de alto mar. Situados em pontos salientes da costa ou em ilhas conspícuas, possuem geralmente um alcance geográfico e luminoso suficiente para serem vistos e reconhecidos a uma distância superior a 20 milhas. Ademais, é comum dotá los de equipamentos eletrônicos que auxiliam a sua identificação e reforçam seus ecos radar. Exemplos: FAROL NA- TAL, RN (alcance: 24 milhas), FAROL OLINDA, PE (alcance: 24 milhas), FA- ROL RASA, RJ (alcance: 25 milhas) e FA- ROL MOELA, SP (alcance: 26 milhas). 357
12 faróis de cabotagem: destinados à navegação costeira, são situados em pontos que o navegante tem interesse em reconhecer, como cabos, pontas e ilhas. Sua distribuição pela costa deverá ser tal que permita aos navegantes de cabotagem (que, em geral, dispõem de recursos menos sofisticados que os de longo curso e se servem prioritariamente de sinais visuais) verificarem sempre sua posição, de modo a garantir lhes uma navegação segura em singraduras entre portos. Exemplo: FAROL ITAPAJÉ, CE (alcance: 18 milhas), FAROL SANTO ALBERTO, RN (alcance: 18 milhas), FAROL PONTA DE PEDRAS, PE (alcance: 18 milhas), FAROL ITAPUÃ, BA (alcance: 14 milhas), FAROL MARICÁS, RJ (alcance: 16 milhas). farol principal de porto: constitui o principal auxílio visual à demanda do porto, depois do farol de aterragem. Exemplo: o FAROL SANTA CRUZ (alcance: 15 milhas), demarcando a barra da Baía de Guanabara, é o farol principal do porto do Rio de Janeiro, cujo farol de aterragem é, conforme visto, o FAROL RASA (alcance: 25 milhas). Outras classificações, como farol de alinhamento e farol de balizamento serão adiante estudadas, neste mesmo Capítulo. Classificação dos faróis quanto ao regime de funcionamento: faróis guarnecidos: os faróis de maior importância para a navegação são dotados de pessoal especializado (faroleiros), destinado a acompanhar e garantir continuamente o seu funcionamento. faróis automáticos: operam automaticamente, sendo esta condição indicada nas Cartas Náuticas pela abreviatura (SG) SEM GUARNIÇÃO, para que os navegantes fiquem cientes de que uma eventual irregularidade no sinal poderá não ser corrigida tão prontamente quanto ocorreria em um farol guarnecido. Classificação dos faróis quanto à fonte de energia: faróis a querosene. faróis a gás (acetileno ou butano). faróis elétricos, cuja energia pode ser proveniente de rede elétrica comercial, diesel gerador, baterias ou fontes alternativas (especialmente solar ou eólica). FAROLETES: são auxílios visuais à navegação providos de estrutura fixa, montada em um ponto de coordenadas geográficas conhecidas, encimada por um equipamento luminoso exibindo luz dotada de característica predeterminada, com alcance luminoso noturno menor ou igual a 10 milhas náuticas. Desta forma, a distinção entre faróis e faroletes é apenas convencional, tendo sido arbitrado que um sinal fixo com alcance luminoso noturno superior a 10 milhas seria denominado farol e um com alcance luminoso noturno igual ou menor que 10 milhas seria chamado de farolete. LUZES DE ALINHAMENTO: são sinais fixos usados aos pares, para assinalar a direção de um canal ou da entrada de um porto. De fato, o alinhamento constitui um dos bons recursos de que se dispõe para indicar um rumo no fundo a ser seguido pelo navegante. Um alinhamento é constituído por dois sinais estabelecidos no prolongamento retilíneo do eixo de um canal. O sinal mais próximo é chamado de anterior e o mais afastado de posterior. O farolete posterior é de maior altitude que o anterior e está localizado por trás deste, a uma distância considerável (Figura 13.6). 358
13 Figura Elementos de um Alinhamento O navegante utiliza um alinhamento conservando os dois sinais que o constituem em um mesmo plano vertical (plano este que contém os dois faroletes e a linha central, ou eixo, do canal). O navegante estima o quanto está afastado do alinhamento (eixo do canal) pela observação do deslocamento vertical aparente entre os dois sinais, um em relação ao outro. A aplicação mais comum de alinhamento em sinalização náutica é marcar a linha central, ou eixo, de um canal, com o propósito de indicar ao navegante quando ele estiver fora dessa linha central. O alinhamento é um auxílio à navegação tanto diurno como noturno. Durante o dia, os navegantes orientam se pelas estruturas dos sinais; à noite, pelas luzes exibidas. Os dois sinais que constituem o alinhamento devem, tanto quanto possível, obedecer aos seguintes requisitos: as formas das estruturas dos sinais e suas pinturas devem ou ser iguais ou se completarem; as luzes devem ter a mesma cor. O estabelecimento de um alinhamento requer estudo detalhado. Um alinhamento a ser usado como sinalização náutica deverá ter uma boa sensibilidade lateral, definida como a propriedade pela qual o navegante percebe uma alteração transversal da posição do seu navio, em relação ao alinhamento. A sensibilidade lateral é medida pela rapidez com que os sinais do alinhamento se afastam lateralmente, um em relação ao outro, quando o navio se movimenta transversalmente no canal. Para o cálculo da sensibilidade lateral, são levados em conta fatores como a largura do canal (W), o comprimento do canal (C) e a distância do início do alinhamento ao farolete anterior (D). Uma sensibilidade lateral conveniente vai definir a distância entre os sinais (R) e a diferença de altura entre eles (ver Figura 13.6). d. BÓIAS São corpos flutuantes, de dimensões, formas e cores definidas, fundeados por amarras e ferros (âncoras) ou poitas, em locais previamente determinados, a fim de: indicar ao navegante o caminho a ser seguido; indicar os limites de um canal navegável, seu início e fim, ou a bifurcação de canais; alertar o navegante quanto à existência de um perigo à navegação; indicar a existência de águas seguras; e indicar a existência e a rota de cabos ou tubulações submarinas, delimitar áreas especiais (tais como áreas de despejo de dragagem ou áreas de exercícios militares), indicar zonas 359
14 de separação de tráfego ou outra característica especial de uma determinada área, mencionada em documentos náuticos apropriados. As bóias podem ser luminosas, quando providas de aparelho de luz, ou cegas, destinando se, respectivamente, a orientar a navegação de dia e de noite, ou apenas no período diurno. Ademais, as bóias podem portar dispositivos sonoros, refletor radar e outros acessórios. Em face do seu elevado custo de manutenção, as bóias somente devem ser empregadas onde for impossível, ou economicamente desaconselhável, o estabelecimento de um sinal fixo (farolete ou baliza). Uma bóia luminosa (Figura 13.7) consiste de um corpo flutuante livre, dotado de um contrapeso para equilíbrio, e de uma estrutura vertical em forma de treliça, denominada mangrulho, cuja finalidade é sustentar o aparelho de luz, refletor radar e marca de tope. Figura Bóia Luminosa Convencional O equipamento de fundeio, cujas principais partes componentes são mostradas na Figura 13.8, consiste basicamente de uma corrente, denominada amarra, ligada a um corpo morto que repousa no fundo (poita), ou a um ferro (âncora), na posição previamente determinada para a bóia. 360
15 Figura Bóia e equipamento de fundeio A forma e a cor do corpo da bóia, a marca de tope exibida e o ritmo e a cor da luz devem permitir a identificação e a determinação do propósito de uma bóia luminosa. As bóias cegas não são dotadas de aparelho de luz, sendo identificadas e reconhecidas pelo seu formato, cor e pela marca de tope exibida. No que se refere aos acessórios das bóias, citam se os dispositivos sonoros, as marcas de tope e os refletores radar. Os dispositivos sonoros (apito, sino ou gongo) são encontrados em bóias usadas em locais onde são freqüentes nevoeiro, bruma ou cerração. Os movimentos de balanço e arfagem das bóias acionarão esses artefatos, que emitirão sons característicos, de advertência aos navegantes. As marcas de tope, já mencionadas, são figuras geométricas colocadas no tope das bóias, que, por sua forma, cor e combinação, permitem identificar, durante o dia, o propósito do sinal. Já eram empregadas anteriormente, mas sua adoção foi recomendada pela Associação Internacional de Sinalização Náutica (IALA) no Sistema Uniforme de Balizamento, tanto na Região A, como na Região B, onde se situa o Brasil, como veremos adiante. Os refletores radar destinam se a reforçar os ecos das bóias, melhorando sua conspicuidade radar. Outros acessórios destinados a reforçar o eco radar e facilitar a identificação radar de uma bóia (ou qualquer outro sinal de auxílio à navegação), como o RACON e RAMARK, serão explicados no Capítulo seguinte, que aborda a Navegação Radar. Quanto às fontes de energia, as bóias luminosas, antes quase todas a gás acetileno, são hoje elétricas, utilizando baterias, geralmente em conjunto com uma fonte alternativa de energia, como painéis solares, geradores de onda (WAG wave activated generator ), geradores eólicos, ou os denominados sistemas híbridos, que combinam duas ou mais fontes alternativas de energia, dentre as acima citadas (exemplo: sistema de energia utilizando baterias, painel solar e gerador de onda). Uma observação essencial sobre as bóias, aplicável também a qualquer outro auxílio à navegação flutuante, é que não se deve confiar cegamente na sua posição. As bóias podem garrar, afastando se de suas posições predeterminadas, por ação da corrente, de ventos, colisão de navios ou embarcações, em virtude de redes de pesca que se enroscam no seu aparelho de fundeio ou por outros problemas. 361
16 Assim, embora as informações que prestam sejam importantíssimas, não se deve navegar pelas bóias. É necessário que o navegante tenha sempre sua posição determinada por outros meios e use as informações proporcionadas pelas bóias apenas para confirmar sua navegação. Ademais, as bóias não devem ser utilizadas como referência para obtenção de LDP (linhas de posição) para definir a posição do navio ou embarcação. e. BARCAS FARÓIS São sinais flutuantes de grande porte cujo corpo é semelhante ao casco de um navio ou embarcação ( ship hull shape navigation aids ), munido de um mastro especial, em cujo tope exibe um aparelho de luz idêntico ao dos faróis. Figura Barca-farol antiga Anteriormente guarnecidas e semelhantes a pequenos navios (Figura 13.9), as barcas faróis hoje são quase todas automáticas e similares à mostrada na Figura Figura Barca-farol atual Além do farol, as barcas faróis podem ser dotadas de radiofarol e de equipamento respondedor radar RA- CON. Ademais, podem dispor de equipamento sonoro e de refletor radar. Quanto à fonte de energia, as barcas faróis modernas são geralmente elétricas, dispondo de baterias e painéis solares (como a mostrada na Figura 13.10) ou acionadas por diesel geradores automáticos. As barcas faróis são empregadas para assinalar um perigo isolado em mar aberto (exemplos: Barca Farol MANOEL LUÍS, ao largo da costa do Maranhão e Barca Farol RISCA DO ZUMBI, ao largo da costa do Rio Grande do Norte) ou como sinal de aterragem, para indicar o início do acesso a um porto ou barra (exemplos: BF AMAZONAS Nº1, para aterragem na Barra Norte do Rio Amazonas e BF SÃO MARCOS DE FORA, para aterragem na Baía de São Marcos). 362
17 O uso de barcas faróis reduziu se consideravelmente há algum tempo atrás. Seus elevados custos de construção, operação e manutenção fizeram com que os países que as possuíam em maior número (Estados Unidos, Suécia, Inglaterra, França e Alemanha) promovessem sua substituição, por faróis sobre plataformas fincadas no fundo do mar ou por grandes bóias automáticas. Recentemente, entretanto, com a criação de Zonas de Separação de Tráfego e a necessidade de disciplinar o tráfego marítimo em áreas cada vez mais distantes, renasceu o emprego das barcas faróis. Outro tipo de sinal náutico flutuante de grande porte que, por suas características semelhantes e afinidades, deve ser estudado em conjunto com as barcas faróis, é constituído pelas bóias gigantes ou superbóias, conhecidas pela sigla LANBY ( LARGE AUTOMATIC NAVIGATIONAL BUOY ), gigantescas bóias de 10 metros, ou mais, de diâmetro, dotadas de sofisticados equipamentos de auxílio à navegação. A Figura mostra uma bóia LAN- BY de 12 metros (40 pés) de diâmetro, com suas principais partes componentes. Figura Bóia LANBY (Large Automatic Navigational Buoy) As bóias LANBY são o resultado de pesquisas desenvolvidas no sentido de se encontrar uma bóia suficientemente resistente e capaz de substituir as tradicionais barcas faróis, as plataformas fixas de faróis em mar aberto e as bóias de grandes dimensões até então existentes. Têm um custo total (construção + operação + manutenção) de 15% a 25% menor que o de uma barca farol e 60% a 75% menor que o custo total de um farol fincado em mar aberto. O equipamento de fundeio de uma LANBY é bastante semelhante ao de uma bóia normal. O comprimento da amarra varia de 4 a 5 vezes a profundidade local. Nos Estados Unidos elas são fundeadas com apenas uma poita de concreto auxiliada por uma âncora tipo cogumelo. Na Inglaterra, seu fundeio é tríplice; embora mais trabalhoso, reduz seu raio de giro. As bóias LANBY normalmente dispõem de diesel gerador automático. Seu período normal de fundeio é de 3 anos, após o qual sofre manutenção e reparo, em seco. A tendência inicial, em termos de sinais flutuantes de grande porte, foi substituir as barcas faróis existentes por LANBY. Contudo, estudos comparativos recentes entre bóias gigantes e barcas faróis automáticas mostraram que: as LANBY são mais convenientes para áreas menos expostas e mares moderados, enquanto as barcas faróis são mais apropriadas para mar aberto; o custo de docagem de uma LANBY é maior que o de uma barca farol, já que sua forma circular ocupa maior espaço; durante o dia a barca farol é melhor vista e assegura melhores condições de serviço ao pessoal de manutenção; 363
18 quando rebocada, a barca farol, por sua forma de casco de navio, oferece menor resistência hidrodinâmica que a LANBY; quando fundeada, a orientação do casco de uma barca farol é um excelente indicador da corrente de maré; e uma barca farol é mais fácil de ser atracada e de se atracar ao seu contrabordo. Desta forma, o uso de barcas faróis voltou a crescer, coexistindo com as bóias LANBY. f. BALIZAS São sinais visuais cegos, constituídos por hastes de ferro, concreto ou mesmo de madeira, de altura adequada às condições locais, fixadas, normalmente, sobre pedras isoladas, bancos, ou recifes. As hastes têm uma pintura distintiva e são encimadas por marca de tope característica, em função da indicação que devem transmitir ao navegante. As balizas são o mais simples e barato dos sinais de auxílio à navegação, mas nem por isso de fácil instalação. Como sinais cegos, destinam se a fornecer indicações ao navegante durante o período diurno. Seu acessório mais comum é o refletor radar. Na sinalização náutica fluvial adotada no Brasil, as balizas desempenham um importante papel, recebendo placas com símbolos especiais, que indicam ao navegante a ação a empreender para manter se no canal, a bifurcação de canais e a existência de perigo isolado. Tais símbolos, que serão adiante estudados, são pintados nas placas das balizas com material retrorefletivo (tinta ou fita adesiva), do tipo usado em sinalização rodoviária, para permitir também a identificação noturna, através do uso de holofote. Ademais, as balizas utilizadas na sinalização náutica fluvial exibem ainda placas de quilometragem/milhagem, com o quilômetro/milha do rio em que estão instaladas. As placas de quilometragem das balizas constituem um importante auxílio ao posicionamento e à navegação fluvial. Os números indicativos dos quilômetros são pintados com material retrorefletivo. Figura Baliza articulada 364 LANTERNAS Há pouco tempo foi lançada uma nova concepção de baliza, na realidade um misto de bóia e farolete, constituído por uma haste fixa, tal como a de uma baliza, mas articulada e fundeada com uma poita, tal como uma bóia, tendo recebido o nome de baliza articulada. A Figura mostra uma baliza articulada luminosa. As balizas articuladas são muito úteis para limitar ou definir as margens de um canal estreito ou de uma área de manobra delicada, onde a mudança de posição de uma bóia luminosa (que gira pela ação do vento ou, principalmente, da corrente) poderia levar a situações perigosas, em especial para os navios de grande porte.
19 BALIZAMENTO É o conjunto de sinais fixos e flutuantes, cegos e luminosos, que demarcam os canais de acesso, áreas de manobra, bacias de evolução e água seguras e indicam os perigos à navegação, nos portos e seus acessos, baías, rios, lagos e lagoas. O balizamento, portanto, é constituído por faroletes, sinais de alinhamento, balizas, bóias luminosas e bóias cegas. Eventualmente, pode incluir faróis (denominados, então, de faróis de balizamento), barcas faróis e superbóias, mas, em geral, o balizamento refere se à sinalização náutica de menor porte, instalada para garantir segurança da navegação no canal de acesso e bacia de evolução de portos e terminais, ou ao longo de rios, lagos e lagoas. Os sinais do balizamento, cegos e luminosos, fixos ou flutuantes, podem dispor de equipamentos sonoros. Além disso, podem fazer parte do balizamento auxílios radioelétricos à navegação, como radiofaróis e respondedores radar (RACON). Os balizamentos podem ser classificados segundo vários critérios. Um dos mais usuais é dividí lo entre balizamento fixo (faroletes e balizas) e balizamento flutuante (bóias luminosas e bóias cegas). Outro critério divide o balizamento em balizamento cego (balizas e bóias cegas) e balizamento luminoso (faroletes e bóias luminosas). Uma classificação importante é a que separa os balizamentos em: balizamento marítimo: aquele instalado em baías, enseadas e no canal de acesso e bacia de evolução de portos e terminais marítimos; e balizamento fluvial: instalado ao longo de rios (lagos e lagoas), como auxílio à navegação interior. Normalmente, o balizamento fluvial tem regras próprias, em complemento às regras para o balizamento marítimo IDENTIFICAÇÃO DOS SINAIS DE AUXÍLIO À NAVEGAÇÃO O navegante que avista um farol, farolete, bóia, baliza ou qualquer outro auxílio visual à navegação, mesmo estando distante do sinal, deve ser capaz de identificá lo rapidamente. Para isso, sinais de uma mesma região devem apresentar formatos e padrões de pintura distintos e exibirem luzes diferentes, cada uma com sua característica própria, de modo que não haja risco de confusão com sinais vizinhos. Figura Estruturas de faróis 365
20 A Figura apresenta alguns exemplos de estruturas e padrões de pintura utilizados em faróis no Brasil. Assim, a identificação dos sinais de auxílio navegação é feita: a. DURANTE O DIA: pela forma e pela cor (padrão de pintura) de sua estrutura; pela forma e cor da marca de tope exibida (bóias e balizas); pelo som emitido ou pelo sinal radioelétrico transmitido; modernamente, alguns sinais de auxílio à navegação exibem, mesmo no período diurno, luzes de alta intensidade que permitem sua identificação. b. DURANTE A NOITE: pelas luzes exibidas (cor e ritmo de apresentação); pelo som emitido ou sinal radioelétrico transmitido LUZES DE AUXÍLIO À NAVEGAÇÃO Este item estudará apenas os termos, referentes às luzes de auxílio à navegação, mais utilizados, na prática, pelos navegantes. 1. TERMOS GERAIS CARACTERÍSTICA: é a aparência pela qual as luzes são identificadas, obtida pela combinação de seus principais aspectos, ritmo e cor. O ritmo é formado por uma determinada seqüência de emissões luminosas e eclipses, de durações específicas e regularmente repetidos. No que se refere à cor, as luzes podem ser brancas ou de cor (encarnada, verde ou âmbar). Assim sendo, a característica de uma luz de auxílio à navegação é composta pelo seu ritmo e sua cor. LUZ FIXA luz exibindo se contínua e uniformemente. LUZ RÍTMICA luz exibindo se intermitentemente, com uma periodicidade regular (luz de lampejo, de grupo de lampejos, luz rápida, etc.) LUZ ALTERNADA luz exibindo se em diferentes cores, alternadamente. PERÍODO é o intervalo de tempo compreendido entre os inícios de dois ciclos sucessivos idênticos na característica de uma luz rítmica. FASE é cada um dos aspectos sucessivos que compõem o período (emissão luminosa e eclipse). FASE DETALHADA é a seqüência completa de todas as fases que compõem o período. EMISSÃO LUMINOSA fase do ritmo do sinal durante a qual a luz é exibida. ECLIPSE fase do ritmo do sinal durante a qual a luz permanece apagada. Os quadros das páginas seguintes apresentam descrições e ilustrações das características das luzes exibidas pelos sinais de auxílio à navegação. 366
37 NAVEGAÇÃO POR SATÉLITES 37.1 O SISTEMA NAVSTAR GPS. DESCRIÇÃO, PRINCÍPIO BÁSICO DE FUNCIONAMENTO E OPERAÇÃO DO SISTEMA A meta do navegante consistia em dispor de um sistema capaz de fornecer com precisão
PROJETO CONCEITUAL DE UMA TURBINA HIDRÁULICA A SER UTILIZADA NA USINA HIDRELÉTRICA EXTERNA DE HENRY BORDEN. Ricardo Luiz Soares Júnior
PROJETO CONCEITUAL DE UMA TURBINA HIDRÁULICA A SER UTILIZADA NA USINA HIDRELÉTRICA EXTERNA DE HENRY BORDEN Ricardo Luiz Soares Júnior Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Mecânica da