NV Cap. 1 — O Problema Geral da Navegação

1. Visão Geral

O Capítulo 1 do Miguens estabelece os fundamentos conceituais e operacionais da navegação marítima. Cobre os três tópicos do Anexo 2-A cobrados no PSCPP: planejamento da viagem (Avaliação, Plano, Execução, Monitoramento — APEM), tipos e métodos de navegação, e coordenadas geográficas, rumos, marcações e milha náutica. O domínio deste capítulo é pré-requisito para todos os demais temas de Navegação.

Fonte: MIGUENS, Altineu Pires. Navegação: A Ciência e a Arte. v. 1. 2. rev. atual. Rio de Janeiro: DHN, 2023. pp. 1-1 a 1-18.

Edital: Anexo 2-A, Área III — III.17 Planejamento da viagem; III.18 Tipos e métodos de navegação; III.19 Coordenadas geográficas, rumos e marcações; milha náutica.

2. Definição de Navegação

Navegação é "a ciência e a arte de conduzir um veículo com segurança, dirigindo e controlando os seus movimentos, desde o ponto de partida até o seu destino" (Miguens, Cap. 1.1). O veículo pode ser um navio, embarcação, submarino, aeronave, espaçonave ou veículo terrestre.

Da definição derivam as formas: navegação marítima (de superfície ou submarina), aérea, espacial e terrestre. Este Manual aborda fundamentalmente a navegação marítima de superfície.

NORMAM-28/DHN define: "A Navegação surgiu quando o homem começou a deslocar-se sobre a água em rústicas embarcações, uma arte. Entretanto, logo elementos de ciência foram incorporados. Hoje, a Navegação conserva aspectos de ambos. É uma ciência, pois envolve o desenvolvimento e a utilização de instrumentos de precisão [...]. É, também, uma arte, pois envolve o uso adequado dessas ferramentas sofisticadas e, principalmente, a interpretação das informações obtidas."

Complementarmente, a navegação também é definida como "o processo de planejamento, acompanhamento e controle do movimento de uma embarcação de um ponto a outro, com segurança" — definição que fundamenta diretamente o conceito de planejamento da viagem (APEM).

3. Planejamento da Viagem (APEM)

O planejamento da viagem é de "importância essencial para a otimização de recursos, para a salvaguarda da vida humana no mar, para a segurança e a eficiência da navegação e para a proteção do meio ambiente marinho" (Miguens, 1.2). Aplica-se a todos os tipos de navios e embarcações.

O planejamento inclui quatro componentes, formando a sigla APEM:

3.1 Avaliação

Todas as informações relevantes devem ser consideradas, incluindo:

• Navio/embarcação: condições de navegabilidade, estabilidade, equipamentos, limitações operacionais, calado permitido nos canais e portos, características de manobra;
• Carga: características especiais (especialmente se perigosa), distribuição, estiva e acondicionamento;
• Tripulação: disponibilidade de tripulação competente e bem preparada;
• Documentos: certificados e documentos atualizados (navio, equipamentos, tripulação, passageiros, carga);
• Cartas náuticas: precisas, atualizadas e cobrindo toda a derrota, com avisos-rádio permanentes ou temporários;
• Publicações: roteiros e demais publicações de auxílio à navegação oficiais e atualizadas;
• Informações adicionais: atlas de correntes e marés, dados climatológicos e oceanográficos, informações meteorológicas de serviço reconhecido pela OMM, sistemas de monitoramento, serviços de tráfego de navios, volume de tráfego esperado, informações relativas à praticagem e ao porto.

A avaliação deve fornecer indicação clara de todas as áreas de perigo, das áreas onde será possível navegar com segurança, e de áreas com restrições ambientais.

3.2 Plano de Viagem

Com base na avaliação, elabora-se um plano detalhado cobrindo toda a derrota, de porto a porto. O plano deve incluir:

• Traçado da derrota em cartas náuticas de escala apropriada, indicando áreas de precaução, de perigo, rotas de tráfego, esquemas de separação de tráfego, áreas de controle de tráfego e ATBA (Areas To Be Avoided);
• Elementos de segurança: velocidade de segurança (considerando proximidade de perigos, características de manobra e calado), alterações de velocidade, Folga Abaixo da Quilha (FAQ) — espaço mínimo exigido sob a quilha em áreas críticas;
• Efeito squat: fenômeno hidrodinâmico em águas rasas pelo qual o navio em movimento cria área de baixa pressão sob a quilha, aumentando o calado efetivo — deve ser considerado nas alterações de velocidade;
• Pontos de guinada levando em conta a curva de giro na velocidade planejada e os efeitos esperados de ventos, correntes e correntes de maré;
• Método e frequência de determinação da posição, com opções primárias e secundárias;
• Uso dos esquemas de tráfego e dos serviços de tráfego de navios quando disponíveis;
• Precauções ambientais e plano(s) de contingência para ação alternativa em emergências.

Aprovação pelo Comandante: o plano de viagem, bem como seus detalhes, deve ser aprovado pelo Comandante do navio antes do início da viagem. Os detalhes devem ser registrados em meio físico e/ou digital e amplamente divulgados por briefing a todos os membros da tripulação envolvidos (Miguens, 1.2.2).

3.3 Execução

Determinadas a ETD (Estimated Time of Departure — Hora Estimada de Partida) e a ETA (Estimated Time of Arrival — Hora Estimada de Chegada), a viagem é executada conforme o planejamento. Durante a execução devem ser considerados:

• Confiabilidade dos equipamentos de navegação;
• Horários estimados de chegada em pontos críticos quanto à altura e direção das marés;
• Condições meteorológicas e previsões de tempo, especialmente em áreas com frequentes períodos de baixa visibilidade;
• Condições de luminosidade na aproximação e passagem próxima a pontos de perigo;
• Condições de tráfego, especialmente em pontos focais de navegação com esquemas de separação de tráfego.

O Comandante deve considerar se circunstâncias particulares (ex.: visibilidade restrita em ponto crítico) introduzem perigo inaceitável, podendo ser necessário utilizar pessoal adicional no Passadiço, no Convés ou na Praça de Máquinas.

3.4 Monitoramento

Nessa fase, acompanha-se a execução da viagem, verificando principalmente o posicionamento do navio e os horários de guinada e demais eventos definidos no plano. Se necessário, ativam-se os planos contingentes ou introduzem-se alterações ao planejamento original.

O plano de viagem deve estar disponível, por todo o decurso da derrota, no Passadiço, para permitir aos Oficiais de Quarto acesso imediato, bem como a todos os demais documentos e referências que o compõem. O progresso do navio deve ser monitorado continuamente. Quaisquer mudanças devem ser baseadas nos conceitos das diretrizes, formalmente registradas e amplamente disseminadas (Miguens, 1.2.4).

4. Tipos e Métodos de Navegação

4.1 Tipos de Navegação (NORMAM-28/DHN)

A NORMAM-28/DHN (Normas da Autoridade Marítima para Navegação e Cartas Náuticas) classifica a navegação em três tipos principais, de acordo com a distância da costa ou do perigo mais próximo:

A Figura 1.1 apresenta os requisitos de precisão e a frequência mínima de determinação de posições para os três tipos.

4.2 Métodos de Navegação

Para conduzir qualquer tipo de navegação, o navegante utiliza um ou mais métodos para determinar a posição do navio:

• Navegação visual: posição determinada por meio de observações visuais de pontos em terra e/ou de auxílios à navegação representados na carta náutica;
• Navegação astronômica: posição determinada por meio de observações visuais dos astros;
• Navegação eletrônica: posição determinada por meio de informações obtidas de equipamentos eletrônicos, tais como radar ou satélite (GNSS — Global Navigation Satellite System);
• Navegação estimada: posição determinada por meio da previsão da posição futura do navio a partir de uma posição conhecida, utilizando o rumo e a velocidade na superfície, o intervalo de tempo entre as posições e, quando conhecida, a corrente.

5. A Forma da Terra

5.1 Superfície Topográfica, Geoide e Elipsoide

A superfície topográfica da Terra é a superfície real com todas as irregularidades exteriores — não tem representação matemática. Para navegação e cartografia, são usadas superfícies teóricas aproximadas (Miguens, 1.4).

• Geoide: sólido formado pela superfície do nível médio dos mares, supondo-o recobrindo toda a Terra e prolongando-se através dos continentes (Figura 1.2). É uma superfície equipotencial coincidente com o nível médio do mar. Dada a heterogeneidade da crosta terrestre, é uma superfície irregular sem representação matemática.

• Elipsoide de Revolução: superfície teórica que mais se aproxima da forma real da Terra. É o sólido gerado pela rotação de uma elipse em torno do eixo dos polos (Figura 1.3). Descrito pelos parâmetros: semi-eixo maior (a), semi-eixo menor (b), achatamento (f) e excentricidade (e).

5.2 Sistemas Geodésicos de Referência

O Brasil adotou progressivamente três sistemas de referência geodésica:

WGS-84 (World Geodetic System 1984): sistema de referência geodésico global estabelecido pelo U.S. Department of Defense desde 1960. É o sistema de referência das efemérides operacionais do GPS e adotado atualmente pela DHN e por todos os Serviços Hidrográficos estrangeiros, por recomendação da Organização Hidrográfica Internacional, na construção das cartas náuticas (Miguens, 1.4).

6. Principais Linhas, Pontos e Planos do Globo Terrestre

O Miguens (1.5) define os elementos geométricos do globo terrestre que fundamentam o sistema de coordenadas geográficas:

• Eixo da Terra: linha em torno da qual a Terra executa seu movimento de rotação, de Oeste para Leste (produzindo nos outros astros um movimento aparente de Leste para Oeste).
• Polos: pontos em que o eixo da Terra intercepta a superfície terrestre. O Polo Norte situa-se na direção da Estrela Polar (α URSA MINORIS); o Polo Sul é o ponto oposto.
• Círculo Máximo: linha resultante da interseção da superfície terrestre com um plano que contenha o centro da Terra. É a maior circunferência possível na superfície esférica.
• Círculo Menor: linha resultante da interseção com um plano que não contenha o centro da Terra.
• Plano Equatorial: plano perpendicular ao eixo de rotação da Terra e que contém o seu centro (Figura 1.4).

• Equador: círculo máximo resultante da interseção do plano equatorial com a superfície terrestre. Divide a Terra em Hemisfério Norte e Hemisfério Sul.
• Paralelos: círculos menores paralelos ao Equador e perpendiculares ao eixo da Terra. Seus raios são sempre menores que o do Equador (Figura 1.5). Materializam a direção E–W.

Entre os paralelos de destaque (Figura 1.6):

• Trópico de Câncer: paralelo de 23,5° de Latitude Norte;
• Trópico de Capricórnio: paralelo de 23,5° de Latitude Sul;
• Círculo Polar Ártico: paralelo de 66,5° de Latitude Norte;
• Círculo Polar Antártico: paralelo de 66,5° de Latitude Sul.

• Meridianos: círculos máximos que contêm os polos da Terra (representados também na Figura 1.6). O principal é o Meridiano de Greenwich. Os meridianos marcam a direção N–S.

7. Coordenadas Geográficas

O sistema de coordenadas geográficas permite localizar qualquer ponto na superfície terrestre por meio de dois ângulos: latitude e longitude (Miguens, 1.6).

• Latitude (φ): arco de meridiano compreendido entre o Equador e o paralelo do lugar. Conta-se de 0° a 90° para o Norte ou para o Sul do Equador.
• Longitude (λ): arco do Equador (ou ângulo no Polo) compreendido entre o Meridiano de Greenwich e o meridiano do lugar. Conta-se de 0° a 180° para Leste ou para Oeste de Greenwich.
• Primeiro Meridiano: o Meridiano de Greenwich serve de referência para contagem das Longitudes.

Diferença de Latitude (Δφ) e Diferença de Longitude (Δλ)

• Diferença de Latitude (Δφ): arco de meridiano compreendido entre os paralelos que passam por dois lugares. Obtém-se subtraindo ou somando os valores das latitudes, conforme sejam de mesmo nome ou nomes contrários (Miguens, 1.6). Indica-se também o sentido (N ou S): ex., de 30°N para 45°N: Δφ = 15°N.
• Latitude Média (φm): latitude correspondente ao paralelo médio entre os paralelos que passam por dois lugares. Obtém-se pela semissoma ou semidiferença das latitudes (semidiferença quando em hemisférios diferentes; o resultado terá o nome do valor maior). Ex.: entre 30°N e 45°N: φm = 37,5°N.
• Diferença de Longitude (Δλ): arco do Equador compreendido entre os meridianos que passam por dois lugares. Obtém-se de forma análoga à diferença de latitude.

8. Distâncias na Superfície da Terra

8.1 A Milha Náutica (ou Milha Marítima)

A distância entre dois pontos na superfície da Terra é a separação espacial entre eles, expressa pelo comprimento do menor arco de círculo máximo que os une. Em navegação, as distâncias são normalmente medidas em milhas náuticas (Miguens, 1.7.1).

Milha Náutica: comprimento do arco de meridiano que subtende um ângulo de 1 minuto cujo vértice se posiciona no centro da Terra. Equivale ao comprimento do arco de 1' de Latitude. Por Acordo Internacional (1929), o valor fixado é de 1.852 metros, independentemente da Latitude do lugar (Miguens, 1.7.1).

Nas Cartas de Mercator, as distâncias devem ser sempre medidas na escala das latitudes (onde 1 minuto de Latitude equivale a 1 milha), devido ao problema das deformações em Latitude (Latitudes Crescidas).

8.2 Ortodromia e Loxodromia

• Ortodromia: qualquer segmento de um círculo máximo da esfera terrestre. É a menor distância entre dois pontos na superfície da Terra (Figura 1.8).

• Loxodromia: linha que intercepta os vários meridianos segundo um ângulo constante (Figura 1.9). É a Linha de Rumo — na qual a direção da proa do navio corta todos os meridianos sob um mesmo ângulo.

9. A Direção no Mar — Rumos e Marcações

Direção, na superfície da Terra, é a linha que liga dois pontos com uma orientação. A Figura 1.10 apresenta as direções Cardeais (N, S, E, W), Laterais ou Inter-Cardeais (NE, SE, NW, SW) e Colaterais (NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW), comumente referidas em navegação. Todas são Direções Verdadeiras (referência: Norte Verdadeiro) (Miguens, 1.8).

9.1 Rumos

Um navio governa seguindo um rumo, definido como o ângulo horizontal entre uma direção de referência e a direção para a qual aponta a proa do navio. Os rumos são medidos de 000° a 360°, no sentido horário, a partir da Direção de Referência (Figura 1.11).

As direções de referência mais utilizadas são o Norte Verdadeiro (ou Geográfico) e o Norte Magnético, materializados respectivamente pelo Giroscópio (Agulha Giroscópica) e pela Agulha Magnética.

Conforme a Direção de Referência, o rumo denomina-se (Figura 1.12):

• Proa: direção para a qual o navio está apontando num determinado instante. Por influência do mar (ondas, vagalhões), vento e erros do timoneiro, a proa oscila em torno do rumo governado.
• Rumos Práticos (Rp): quando se navega em rios, canais estreitos ou águas confinadas, orienta-se por referências de terra. Essas direções, nas quais o navio deve governar para manter-se safo de perigos, são chamadas de "Rumos Práticos".
• Rumo no Fundo (Rfd): direção resultante referida ao Norte Verdadeiro, realmente navegada desde o ponto de partida até o ponto de chegada. É a composição do Rumo na Superfície com o efeito da corrente (Rumo da Corrente) — ver Figura 1.13.

A precisão adotada para rumos é de 0,5°. Um rumo deve ser sempre escrito com três algarismos em sua parte inteira. Exemplos: 045°; 072°; 180°; 347,5°; 233,5° (Miguens, 1.8).

9.2 Marcações

Marcação é o ângulo horizontal entre a linha que une o ponto no navio (de onde se faz a observação) ao objeto marcado, e uma Direção de Referência. A direção de referência pode ser: Norte Verdadeiro, Norte Magnético, Norte da Giro, Norte da Agulha ou Proa do Navio (Miguens, 1.8).

A Figura 1.14 ilustra a Marcação Verdadeira:

A Figura 1.15 ilustra a Marcação Relativa — com um navio no Rumo 045°, os pontos A (135°), B (180°), C (270°) e D (340°) têm marcações relativas específicas:

A Figura 1.16 ilustra a Marcação Polar:

A Figura 1.17 traz o exemplo completo de Marcação Polar: navio no Rumo Verdadeiro (Rv) 045° marca um farol exatamente no través de BB, isto é, na Marcação Polar (Mp) 090° BB.

As marcações também devem ser sempre escritas com três algarismos em sua parte inteira. A aproximação a ser usada é de 0,5°. Exemplos: M = 082°; M = 033,5°; M = 147° (Miguens, 1.8).

10. A Velocidade no Mar

• Velocidade (vel): distância percorrida na unidade de tempo. A unidade de velocidade comumente utilizada em navegação é o nó, que corresponde à velocidade de 1 milha náutica por hora (Miguens, 1.9).
• Velocidade no Fundo (vel fd): expressão que designa velocidade ao longo da derrota realmente seguida, em relação ao fundo do mar, desde o ponto de partida até o ponto de chegada. Equivale ao SOG (Speed Over Ground) dos sistemas de navegação eletrônica.
• Velocidade de Avanço (SOA — Speed of Advance): velocidade com que se pretende progredir ao longo da derrota planejada. Importante dado de planejamento, a partir do qual são calculados a ETA (Estimated Time of Arrival) e a ETD (Estimated Time of Departure) em relação aos diversos pontos e portos da derrota planejada (Miguens, 1.9).

11. Outras Unidades de Medida Utilizadas em Navegação

Medidas de Distância

Medidas de Profundidade

Medidas Angulares

• Grau (°): unidade angular padrão em navegação;
• Ponto (Point): usado em outras Marinhas, em relação à proa. Corresponde à trigésima segunda parte do círculo = 11,25° (Miguens, 1.10).