Agulhas Náuticas. Conversão de Rumos e Marcações

1. Visão geral e por que estudar Agulhas Náuticas

A bordo, todos os Rumos e Marcações usados para conduzir o navio são obtidos por meio de instrumentos chamados Agulhas Náuticas. Sem agulha, simplesmente não há como dizer para que lado a proa aponta nem em que direção está aquele farol que acabamos de avistar.

Existem dois tipos de Agulhas Náuticas a bordo. O primeiro tipo é a Agulha Magnética, instrumento antiquíssimo, baseado no alinhamento de ímãs com o campo magnético terrestre. O segundo tipo é a Agulha Giroscópica, equipamento desenvolvido nas primeiras décadas do século XX, baseado no comportamento de um rotor girando em alta velocidade. Hoje, em qualquer navio mercante moderno, a Giroscópica é o instrumento primário, mas a Magnética continua a bordo, como back-up obrigatório, para emergências em que falte energia.

A relação entre prático, piloto e timoneiro tem na agulha um elo permanente. O prático dá o rumo em voz alta, o timoneiro confirma, repete e governa pela rosa graduada da repetidora. Se a giro falha ou se a fonte de energia oscila, o navio precisa continuar governando, e o que sobra é a Magnética. Por isso, mesmo com toda a eletrônica moderna, o prático precisa dominar a conversão entre Rumo Verdadeiro, Rumo Magnético e Rumo da Agulha como matéria de sobrevivência operacional.

Este capítulo é a base de tudo o que vem depois em Navegação Costeira. Sem dominar agulha, não se traça derrota, não se obtém posição por marcações, não se confere o desempenho do equipamento em manobra crítica. O capítulo abre falando da obtenção de Rumos e Marcações a bordo (3.1), mergulha na Agulha Magnética com sua declinação, desvio e compensação (3.2), depois aborda a Giroscópica com seu princípio físico, erros e utilização (3.3), e termina, no Apêndice, com o procedimento detalhado de compensação da Magnética por comparação com a Giro.

Fonte: MIGUENS, A. P. Navegação: A Ciência e a Arte. v. 1. 2. rev. atual. RJ: DHN, 2023. Páginas 3-1 a 3-47.

Edital: Anexo 2-A, itens III.24, III.25, III.26

2. Conceitos preliminares — Norte, Rumo e Marcação

Antes de mergulhar na Magnética, precisamos fixar uma nomenclatura básica. Quem confunde Rumo com Marcação, ou Norte Verdadeiro com Norte da Agulha, perde-se em qualquer cálculo. Esta seção foge ligeiramente da ordem do livro Miguens, mas faz isso de propósito: o aluno precisa reconhecer todos os termos antes que apareçam pela primeira vez junto de uma figura.

2.1 Três Nortes e a Linha-de-Fé

A bordo, convivem três Nortes distintos. O primeiro é o Norte Verdadeiro (Nv), que coincide com o meridiano geográfico do lugar. Ele é fixo — é o eixo de rotação da Terra. Quando se diz Rumo Verdadeiro, fala-se em ângulo medido a partir desse Norte fixo.

O segundo é o Norte Magnético (Nmg), direção do meridiano magnético no local. Ele varia de lugar para lugar — porque as linhas de força do campo terrestre não são curvas regulares — e varia ao longo do tempo, porque os Polos Magnéticos passeiam lentamente sobre a Terra.

O terceiro é o Norte da Agulha (Nag). É a direção que a agulha realmente aponta a bordo, depois de sofrer a influência dos ferros do navio. Como praticamente nenhuma agulha está perfeitamente compensada, o Norte da Agulha quase sempre fica um pouco deslocado do Norte Magnético.

Há, ainda, um elemento físico crítico: a linha-de-fé. É uma marca gravada na cuba da agulha, rigorosamente paralela à linha proa-popa do navio. A linha-de-fé é a referência que o timoneiro lê na borda da rosa para saber em que rumo o navio está. Sem linha-de-fé bem alinhada, o rumo lido é falso. Vale o mnemônico de ordem de degradação: V → M → A — Verdadeiro → Magnético → Agulha, descendo da realidade geográfica para o que a agulha de bordo realmente entrega.

2.2 Rumo vs Marcação. Verdadeiro/Magnético/Agulha

Rumo é o ângulo horizontal medido a partir de uma direção de Norte de referência até a direção para a qual aponta a proa do navio. A medida vai de 000° a 360°, sempre no sentido horário. Conforme a referência seja Norte Verdadeiro, Norte Magnético ou Norte da Agulha, obtém-se respectivamente Rumo Verdadeiro (Rv), Rumo Magnético (Rmg) ou Rumo da Agulha (Rag).

Marcação é o mesmo conceito de ângulo horizontal, mas em vez de medir até a proa, mede-se até a direção de um ponto observado pelo navegante — um farol, uma ponta, um cabeço de morro. Conforme a referência, fala-se em Marcação Verdadeira (Mv), Marcação Magnética (Mmg) ou Marcação da Agulha (Mag).

Existe ainda a Marcação Relativa (Mr), em que a referência não é o Norte, mas a própria proa do navio. Nessa medida, 000° significa exatamente à frente (vante); 180° significa exatamente atrás (à ré). A Marcação Relativa relaciona-se com a Verdadeira por uma soma simples: Mv = Mr + Rv (mod 360).

2.3 Declinação Mg e Desvio da Agulha — definições rápidas

Fixemos os dois ângulos centrais do capítulo. A Declinação Magnética (Dec mg) é o ângulo entre o Norte Verdadeiro e o Norte Magnético num determinado local. Varia com o lugar e com o tempo.

O Desvio da Agulha (Dag) é o ângulo entre o Norte Magnético e o Norte da Agulha, depois de a agulha já estar instalada a bordo. Varia com a proa do navio, porque a influência dos ferros depende da orientação do navio dentro do campo terrestre.

3. Agulha Magnética — descrição e partes componentes

Vamos agora ao instrumento físico em si, antes de mergulhar no magnetismo terrestre que o faz funcionar. A Agulha Magnética tradicional é, em essência, uma rosa graduada que flutua num líquido, com ímãs ocultos no fundo. Imagine um corte da bitácula com a rosa circular vista de cima, os ímãs alinhados em norte-sul no lado inferior da rosa.

3.1 Anatomia da agulha tradicional

A rosa é um disco graduado de 000° a 360°, apoiado num pino central chamado estilete. Esse estilete permite que a rosa gire livremente em torno de um eixo vertical. Um conjunto de ímãs é fixado no lado inferior da rosa, alinhado com o eixo norte-sul dela.

A rosa flutua dentro de uma cuba cheia de líquido. Nas agulhas convencionais, o líquido é uma mistura de 45 % de álcool + 55 % de água destilada, para que não congele. Nas agulhas esféricas, mais modernas, usa-se um destilado fino de petróleo, semelhante ao varsol. O líquido amortece o movimento da rosa, dando estabilidade nas guinadas e no balanço.

A cuba é feita em material não-magnético, normalmente latão ou alumínio, para não interferir nos ímãs. Nela está gravada a linha-de-fé, referência para leitura do rumo, paralela ao eixo longitudinal do navio. A cuba inteira é montada num pedestal chamado bitácula, com suspensão cardan que mantém a rosa horizontal mesmo quando o navio adernar ou caturrar.

3.2 Agulhas de Bordo — Padrão, Governo, Teto, Esférica, Mão

Os navios geralmente possuem duas Agulhas Magnéticas, com finalidades distintas. A Agulha de Governo fica no Passadiço, à disposição do timoneiro para governo direto. A Agulha Padrão fica no Tijupá, em local mais alto e mais livre de influências magnéticas, e serve como referência de maior precisão.

Em navios menores, por restrição de espaço, costuma-se instalar uma Agulha de Teto, em que a rosa é vista por baixo, através de um sistema ótico embutido no teto do Passadiço. Outros navios pequenos têm apenas uma Magnética no Tijupá, lida por periscópio a partir da posição de governo.

Veleiros, lanchas e iates vêm usando cada vez mais a Agulha Esférica, também chamada agulha de bolha. Imagine uma rosa flutuando dentro de uma esfera transparente, com suspensão interna e ponto de apoio no centro da esfera. O domo esférico atua como lente de aumento, ampliando a rosa na região da linha-de-fé. Essa configuração dá estabilidade máxima em caturro, balanço e mar picado, e funciona muito bem mesmo em lanchas de alta velocidade. A desvantagem é que, nas esféricas, não dá para montar círculo azimutal nem alidade — ou seja, não se tomam marcações com elas.

Existe ainda a Agulha de Mão, instrumento portátil usado quando a Agulha de Governo não permite observar marcações. O navegante leva a agulha de mão para uma posição com vista desimpedida — em geral a asa do Passadiço ou um portaló — e marca o ponto pretendido. Também há agulhas menores para embarcações miúdas do navio, balsas salva-vidas e botes.

3.3 Bússola de Fluxo Magnético (Fluxgate Compass)

Uma evolução recente da agulha magnética é a Bússola de Fluxo Magnético, conhecida pelo nome em inglês fluxgate compass. Ela continua sendo Agulha Magnética porque mede o campo terrestre, mas substitui a rosa flutuante por um sensor eletrônico. Os sensores fluxgate datam do final da década de 1930, com desenvolvimento acelerado na Segunda Guerra Mundial como detectores de submarinos.

O princípio: uma bobina de excitação, enrolada em núcleo ferromagnético, é alimentada com tensão alternada. A cada ciclo, o núcleo é levado à saturação magnética numa polaridade e depois na outra. Uma bobina de detecção traduz em oscilações de tensão as variações de campo percebidas pelo núcleo. As flutuações que não vêm da excitação são proporcionais à componente externa do campo terrestre naquela direção. Acrescentando-se núcleos ortogonais, detectam-se todas as componentes do campo.

A apresentação é digital ou feita num mostrador analógico reproduzido eletronicamente. A precisão é da ordem de 0,5°, e o sinal digital pode ser facilmente transmitido para radar, piloto automático, ECDIS e repetidoras. A compensação é simplíssima: inicializa-se o equipamento em modo de auto-compensação e fazem-se dois giros completos com o navio. Importante reter: a fluxgate ainda é Agulha Magnética, está sujeita ao magnetismo terrestre, e não se confunde com Giroscópica.

3.4 Vantagens e Limitações da Agulha Magnética

4. Magnetismo terrestre e Declinação Magnética

Agora que conhecemos o instrumento, precisamos entender por que ele aponta para onde aponta. A explicação está no campo magnético da Terra e na forma como esse campo varia com o lugar e com o tempo.

4.1 Campo magnético da Terra — Polos Magnéticos vs Geográficos

A Terra pode ser tratada como um grande ímã, com dois Polos Magnéticos de polaridades opostas (Polo Norte Magnético e Polo Sul Magnético). Esses Polos Magnéticos não coincidem com os Polos Verdadeiros (Geográficos) e nem mesmo são diametralmente opostos entre si. Ainda mais: os Polos Magnéticos se movimentam lentamente ao longo dos anos.

Em 2020, segundo o British Geological Survey, o Polo Norte Magnético estava localizado em latitude 86,5° N e longitude 162,8° W. O Polo Sul Magnético estava sobre a Antártica, em 64,1° S / 135,9° E. Imagine, no mapa-múndi, o passeio dos chamados Dip poles desde 1900 até hoje: uma trilha lenta que se acelerou na última década, especialmente no hemisfério norte.

Existem, ainda, os Polos Geomagnéticos, baseados no modelo teórico global IGRF (International Geomagnetic Reference Field). Imagine um dipolo magnético que atravessa o centro da Terra e cruza a superfície em dois pontos antípodas: esses pontos são os Polos Geomagnéticos. São pontos teóricos, sem relevância prática para a navegação marítima. O que importa para o navegante são os Polos Magnéticos reais, físicos.

4.2 Componentes H e Z — efeito sobre a agulha

O campo magnético em qualquer lugar da Terra pode ser decomposto em duas componentes. A componente horizontal (H) fica no plano do horizonte do lugar e é a responsável pela orientação da agulha. A componente vertical (Z) fica perpendicular ao horizonte e causa a inclinação magnética (dip), que faz a agulha tender a apontar para baixo nos hemisférios.

H tem valor zero exatamente nos Polos Magnéticos e alcança seu máximo no Equador Magnético. Z faz o oposto: zero no equador, máximo nos polos. À medida que se sobe em latitude, H diminui e Z aumenta. Por isso a Agulha Magnética perde eficácia em altas latitudes (> 60°): sem H suficiente, ela não consegue orientar a rosa com firmeza.

Como as linhas de força do campo terrestre não são curvas regulares — são distorcidas pela heterogeneidade interna da Terra — os Meridianos Magnéticos NÃO são Círculos Máximos. Dois pontos no mesmo paralelo geográfico podem ter direções magnéticas bem diferentes conforme a região.

4.3 Declinação Magnética — conceito, designação E/W, variação

Definimos Declinação Magnética (Dec mg) como o ângulo entre o Norte Verdadeiro e o Norte Magnético num determinado local. Ela é expressa em graus e minutos, com designação Leste (E) ou Oeste (W), para indicar de que lado do Meridiano Verdadeiro está o Meridiano Magnético.

A Dec mg varia de local para local, devido às irregularidades das linhas de força. E varia também ao longo do tempo, porque os Polos Magnéticos se movem enquanto os Geográficos são fixos. A carta náutica fornece dois valores: a Dec mg do ano em que a carta foi confeccionada e a Variação Anual, ou seja, quanto a Dec mg muda por ano naquela região.

4.4 Cartas isogônicas e linhas agônicas

Imagine um mapa-múndi com curvas que ligam pontos de mesma Declinação Magnética. Essas curvas chamam-se linhas Isogônicas. Onde duas isogônicas se cruzam em ângulo aberto sobre o oceano, há descontinuidade — região de gradiente magnético acentuado. Já as linhas Agônicas são especiais: ligam pontos onde a Declinação Magnética é exatamente zero — Meridiano Magnético coincide com o Verdadeiro.

A carta isogônica mundial é produzida pela NOAA + NCEI + CIRES (instituições norte-americanas), faz parte do World Magnetic Model (WMM), atualizado periodicamente, e pode ser consultada em ngdc.noaa.gov/geomag/WMM. Para o navegante brasileiro, vale lembrar que toda a costa do Brasil tem Declinação Magnética Oeste, com variação anual também Oeste — Nmg fica deslocado para oeste de Nv, e essa diferença vem aumentando ano a ano.

5. Desvio da Agulha (Dag) — origem e variação com a proa

Sabemos agora que a Declinação Magnética separa o Norte Verdadeiro do Norte Magnético. Mas a bordo aparece um terceiro Norte, o Norte da Agulha, que não coincide com o Magnético. A explicação está no magnetismo do próprio navio.

5.1 Magnetismo do navio — permanente vs induzido

Os navios são construídos com grandes massas de ferro e aço, que adquirem magnetização durante a construção por influência do campo terrestre. As massas de ferro duro (aços e ferros fundidos, fortemente carburados) absorvem magnetismo permanente. Forma-se durante a construção, é acentuado por vibrações e choques no estaleiro, e depende fundamentalmente da proa em que o navio foi construído e do valor do campo terrestre no local da construção.

O magnetismo permanente evolui muito lentamente. Salvo circunstâncias especiais — permanência prolongada na mesma proa, choques violentos, trovoadas, raios, tiros de artilharia — ele se mantém praticamente o mesmo.

As massas de ferro doce (não carburado) comportam-se diferentemente. Adquirem magnetização induzida pelo campo terrestre, que é temporária e varia conforme proa e local. Em outras palavras, o induzido muda quando o navio muda de proa e quando muda de latitude magnética.

Soma-se a isso o efeito das correntes elétricas. Equipamentos elétricos próximos à agulha criam campos magnéticos que perturbam a rosa. Esses efeitos são evitáveis: basta afastar os equipamentos da agulha durante a instalação.

5.2 Norte da Agulha (Nag) e definição de Dag

Apesar de a compensação ser obrigatória, não é possível, na prática, anular completamente o campo magnético do navio. Sobra sempre um resíduo. Nessas condições, a agulha não se orienta pelo Meridiano Magnético do lugar, mas por outra direção, chamada Norte da Agulha (Nag).

Define-se o Desvio da Agulha (Dag) como o ângulo entre o Norte Magnético e o Norte da Agulha. Designação E quando Nag fica a leste de Nmg, W quando fica a oeste. Mnemônico: "agulha mais para a direita do Nmg → Dag E".

5.3 Variação do Dag com a proa do navio

Aqui está um dos pontos que mais confunde o estudante. O Desvio da Agulha NÃO é constante: varia com a proa do navio. Para entender, faça o experimento conceitual da Figura 3-11: imagine que todo o magnetismo do navio esteja concentrado num único bloco, colocado na proa.

A simplificação do bloco único faz aparecer um padrão: o Desvio varia em função do rumo. Por isso é necessária, para cada agulha de cada navio, uma Tabela e uma Curva de Desvios em função da proa, que documentem esse comportamento individual.

5.4 Fatores que alteram os Desvios

• Deslocamento ou alteração dos ferros de bordo — toda mudança estrutural na vizinhança da agulha.
• Alteração dos corretores — ímãs ou esferas trocados/movidos.
• Equipamentos elétricos próximos — colocação ou supressão.
• Ferros deixados acidentalmente — chaves, canivetes, ferramentas esquecidas.
• Atrito exagerado estilete↔flutuador — envelhecimento da agulha.
• Trovoadas, raios, tempestades magnéticas — remagnetização brusca do casco.
• Proximidade de terra com solo magnético.
• Proximidade de outros navios em fundeio.
• Aumento de temperatura dos ferros — especialmente da chaminé.
• Choques violentos — abalroamento, encalhe, tiros de artilharia.

Soma-se também: deslocamento ou alteração dos corretores, prolongada permanência na mesma proa, tratamento de Degaussing (defesa contra minas magnéticas). Qualquer dessas circunstâncias obriga a verificar os Desvios e, se necessário, repetir a compensação.

Existem outras circunstâncias que aceleram a alteração: grandes reparos ou alterações na estrutura, instalação ou alteração de instrumentos elétricos ou de ferro nas proximidades da agulha, transporte de carga de natureza magnética, navio atingido por granadas, bombas, torpedos ou descargas elétricas atmosféricas.

Toda agulha precisa, portanto, ser verificada periodicamente. Os Desvios servem-se de duas formas: a Tabela de Desvios (lista discreta proa a proa) e a Curva de Desvios (gráfico Dag versus Rumo). Ambas são obrigatórias a bordo e ficam fixadas junto à bitácula.

Há ainda uma condição fundamental que a agulha bem regulada precisa satisfazer: ser ao mesmo tempo sensível (acusar qualquer variação da proa) e estável (não se deslocar com balanço, caturro, trepidação). Essas duas condições antagônicas conseguem-se mais facilmente nas Agulhas Líquidas. As Agulhas Secas são muito sensíveis mas pouco estáveis — praticamente não são usadas a bordo.

Em síntese, o Dag a bordo é o resíduo após compensação, varia com proa, varia com local (induzido), e exige reverificação periódica pelo navegante. Esquecer essa variabilidade é fonte de erro grave em prova e em manobra real.

6. Compensação da Agulha Magnética e Tabela/Curva de Desvios

A operação que reduz os Desvios da Agulha a valores aceitáveis chama-se compensação. É operação técnica, regulada, periódica e documentada. O prático precisa saber em linhas gerais como ela é feita, porque encontrará Certificados de Compensação em todos os navios que atender.

6.1 Conceito, frequência e tolerâncias (NORMAM 14/DPC)

Compensação = operação que tem por fim anular ou reduzir, a valores muito pequenos, os Desvios da Agulha. Geralmente busca-se chegar a valores inferiores a 2° ou 3°.

Quando um navio é novo e incorporado pela primeira vez, o Desvio da Agulha Magnética em qualquer proa não deve ser superior a 3° depois da primeira compensação. A partir da segunda compensação em diante, a tolerância passa a ser 5° em qualquer proa.

Uma agulha não compensada apresenta três inconvenientes graves:

• Desvios grandes e muito diferentes proa-a-proa — governo errático.
• Desvios variáveis com adernamento e latitude magnética — erro aumenta com banda e mudança de hemisfério.
• Fracas estabilidade e sensibilidade — leitura instável em guinadas.

6.2 Corretores instalados na bitácula

Os corretores são introduzidos na bitácula em três famílias distintas:

Como o navio normalmente faz longas travessias em latitude, a Flinders é importante para que os desvios permaneçam estáveis em viagens transatlânticas ou rotas norte-sul. O Desvio de Banda aparece quando o navio inclina para um bordo, e a compensação de banda é a primeira operação no protocolo padrão.

6.3 Quatro métodos de determinação dos Desvios

Determinar os Desvios é a operação preparatória da compensação. Existem quatro métodos principais:

1. Comparação com a Agulha Giroscópica — método corrente; especialmente para Agulhas de Governo. Verifica Dgi antes E depois. Lança o navio em proas equidistantes (15°, 30° ou 45°), anota Rgi e Rag, calcula Rmg = Rgi + Dec mg ± Dgi, depois Dag = Rmg − Rag.
2. Alinhamentos — navio cruza alinhamento bem definido representado na carta em várias proas; compara Mag observada com Mmg do alinhamento.
3. Marcação de Ponto Distante — navio amarrado/fundeado, ≥ 6 milhas do objeto. Gira em torno e marca em cada proa selecionada. A distância mínima de 6 milhas garante que a marcação varia < 0,5° durante o giro de ~100 m de raio.
4. Azimutes de Astros — astronômico, detalhado no Cap. 31 do Vol. II.

No método 2 (alinhamentos), se a agulha NÃO permite tomar marcações (caso das esféricas, de teto, de antepara), são necessários vários alinhamentos, idealmente com valores próximos de N-S magnético, E-W magnético e rumos quadrantais (NE-SW, NW-SE magnéticos). O navio governa rigorosamente em cada alinhamento e compara Rag com a Direção Magnética do alinhamento.

6.4 Cuidados durante o regulamento da agulha

• Ferros de bordo nas posições usuais de viagem.
• Circuitos elétricos em condições normais.
• Degaussing: se o navio tem, fazem-se duas Tabelas — uma com Degaussing ligado, outra desligado.
• 3-4 minutos em cada proa antes da leitura (deixar magnetismo induzido produzir efeito).
• Guinadas vagarosas com pouco ângulo de leme.
• Precisão de medição: 0,5°; no registro da tabela: grau inteiro.
• ≥ 500 m de qualquer outro navio durante observações.
• Chaminé em temperatura habitual de viagem.
• Navio compassado (sem banda, sem trim).

Após uma longa permanência na mesma proa — em diques, carreiras, atracado ou navegando — não convém compensar imediatamente. Recomenda-se 24 h amarrado à boia ou fundeado antes da compensação. O magnetismo permanente ainda está se ajustando.

Antes de iniciar as manobras de compensação, içam-se dois sinais: o OQ do Código Internacional de Sinais (= "estou compensando as Agulhas ou calibrando o Radiogoniômetro") e o sinal RIPEAM previsto para embarcação com manobra restrita. O sinaleiro de plantão precisa reconhecer o OQ e dar passagem ao navio compensando.

6.5 Sequência operacional da compensação por comparação com a Giro

O Apêndice ao Cap. 3 do Miguens detalha a sequência operacional. O modelo DHN-0104 documenta todo o procedimento. Passemos pelas sete proas:

ESTÁ TERMINADA A COMPENSAÇÃO. Pré-requisitos antes de começar: bitácula aberta com acesso aos corretores; corretores quadrantais a meia distância se primeira compensação (senão, mantê-los nas posições da compensação anterior); sinais OQ e RIPEAM içados; ferros de bordo nas posições usuais; navio compassado.

Para governo durante as manobras, dois métodos: (a) governando pela Giro, admite-se Rag ≈ Rmg após compensação, e governa-se nos Rgi correspondentes aos Rmg desejados pela fórmula Rgi = Rmg ± Dec mg; (b) sem Giro, leva-se o navio ao Rag por aproximações sucessivas — aproa-se, determina-se Dag, move-se corretor, o navio guina, redetermina-se Dag, e assim por diante. Em 2-3 operações, obtém-se o rigor desejado.

6.6 Curva e Tabela de Desvios Residuais + Certificado DHN-0108

Depois da compensação, faz-se um novo giro completo, parando em todos os rumos cardeais e intercardeais. Compara-se em cada proa o Rmg com o Rag, e registram-se os Desvios Residuais numa Tabela e numa Curva. Essa operação chama-se Regulamento da Agulha ou Calibragem da Agulha.

Os Desvios Residuais são transcritos no Certificado de Compensação da Agulha (modelo DHN-0108). É documento obrigatório a bordo, com uma cópia fixada à bitácula para consulta imediata. O original é arquivado no Livro das Agulhas Magnéticas (modelo DN-12), também obrigatório a bordo, no qual se escrituram: fabricante, modelo, número de série, diâmetro da rosa e da cuba, histórico de exames, reparos e compensações.

Em viagem, os Desvios são determinados periodicamente — normalmente de hora em hora, por comparação com a Giro. Os resultados são lançados no DN-12. Caso o navio possua Degaussing, faz-se também o regulamento com o Degaussing ligado.

Sobre a Barra de Flinders: o comprimento e a posição devem ser determinados por cálculo. É necessário ter sido possível determinar desvios nas proas E e W magnéticos em latitudes bastante diferentes. Em navio novo, usa-se o comprimento já obtido por cálculo para outro navio da mesma classe; sem elementos, deixa-se de usar a Flinders até que haja condições de cálculo. Enquanto não tiver sido realizada a compensação definitiva (com Flinders), os desvios — sobretudo nas proas E e W — variam muito com a latitude magnética.

Antes mesmo de iniciar a compensação, faz-se a inspeção da agulha e dos corretores: verificar estabilidade e sensibilidade (aproximar/afastar um ímã e ver se retoma rapidamente à posição inicial); verificar se a cuba está cheia e sem bolhas (se não, completar com 45% álcool + 55% água destilada nas convencionais ou destilado de petróleo nas esféricas); verificar se a linha-de-fé está rigorosamente apontada para a proa; verificar ausência de magnetização residual permanente nos corretores de ferro doce — aproximar as Esferas de Barlow da agulha e rodar cada uma: a rotação não deve provocar alteração superior a 2°; inverter a Barra de Flinders (com navio aproado a E ou W magnético): inversão também não deve provocar alteração superior a 2°.

7. Agulha Giroscópica — princípio físico e tipos

Passamos agora da agulha que se orienta pelo campo magnético para a agulha que se orienta pelo eixo de rotação da Terra. A Agulha Giroscópica é, essencialmente, um giroscópio busca-meridiano, cujo eixo de rotação permanece alinhado com os meridianos terrestres, capaz de oscilar em torno de seu eixo vertical e de medir o ângulo entre a proa do navio e o eixo de rotação do giroscópio — isto é, o Rumo Verdadeiro.

7.1 Giroscópio básico — três graus de liberdade

Um giroscópio básico consiste de um rotor (volante ou toro), perfeitamente balanceado, livre para girar em torno de três eixos perpendiculares entre si que se interceptam no centro de gravidade. Diz-se que o giroscópio tem três graus de liberdade.

Os três eixos: eixo de rotação (X-X) com rolamentos sem atrito; eixo horizontal (Y-Y), também chamado eixo de torque; eixo vertical (Z-Z), também chamado eixo de precessão. Imagine três aros concêntricos: o aro mais interno guarda o rotor; o segundo (anel interno) gira em Y-Y; o terceiro (anel externo) gira em Z-Z. O conjunto é a suspensão cardan, que permite ao rotor manter sua direção apesar dos movimentos da base.

7.2 Inércia giroscópica e Precessão

Quando o rotor gira em alta velocidade, surgem duas propriedades fundamentais:

A primeira é a inércia giroscópica, também chamada rigidez no espaço. É a propriedade pela qual o giroscópio livre mantém o eixo de rotação apontado sempre para um mesmo ponto no espaço, por mais que sua base seja movimentada. Dois fatores afetam a inércia: peso do rotor e velocidade de rotação. Quanto maior cada um, maior a inércia. Por isso o rotor tem forma de roda, com peso concentrado nas bordas — máxima inércia em alta velocidade, tipicamente 6 000 RPM.

Da inércia surge a rotação aparente do giroscópio: à medida que a Terra gira, o eixo fica fixo no espaço, mas em relação ao chão da Terra parece girar. Se o eixo aponta para uma estrela, continuará apontando para a estrela durante todo o movimento aparente do astro pelo céu — na verdade é a Terra que gira.

A segunda é a precessão. Define-se como o movimento resultante do rotor quando se aplica uma força que tende a alterar a direção do eixo de rotação. Aqui entra o ponto contraintuitivo: o eixo NÃO se move na direção da força. Move-se num plano PERPENDICULAR à direção da força.

Regra prática para a direção da precessão: gira-se a direção da força 90° no mesmo sentido em que o rotor gira. O resultado é a direção em que o eixo se move. Imagine empurrar verticalmente, de cima para baixo, a extremidade do eixo de rotação: em vez de inclinar, o eixo desloca-se lateralmente.

Existe ainda um tipo de precessão indesejável, a deriva mecânica (mechanical drift), por atrito nos mancais e desbalanceamento do rotor. Tende a afastar o giroscópio da direção estabelecida. Nos giroscópios modernos esses problemas são minimizados, mas ainda podem ser fonte de erro.

7.3 Conversão em agulha — sistemas Sperry e Anschütz

Um giroscópio livre não serve como agulha. Aplicando forças convenientes nos lugares apropriados, consegue-se estabilizar o eixo de rotação no meridiano e na horizontal. As agulhas de diversos fabricantes diferem quanto ao modo de fazer essa estabilização.

As agulhas SPERRY (norte-americanas) usam o balístico de mercúrio: dois reservatórios de mercúrio ligados por tubos comunicantes, orientados na linha N-S da agulha. O centro de gravidade do mercúrio fica abaixo do centro de rotação — sistema torna-se pendular.

Quando, pela rotação da Terra, o eixo do giroscópio tende a elevar-se sobre o horizonte, o mercúrio desloca-se de um reservatório para o outro, forçando a horizontalização e aplicando uma precessão. Esse giroscópio pendular, porém, ainda não serve como agulha porque não estabiliza no meridiano.

Para que a ponta norte se estabilize no meridiano e na horizontal, faz-se uma ligação excêntrica entre os vasos comunicantes e a caixa do rotor. O movimento pendular passa a ser amortecido; a ponta norte descreve não mais uma elipse mas uma espiral logarítmica convergente. Período de oscilação ≈ 86 minutos. Como a ponta norte leva três períodos para se estabilizar, a agulha SPERRY deve ser ligada ~5 horas antes de o navio suspender (86 × 3 ≈ 258 min ≈ 4,5 h).

Sutileza importante das SPERRY: a ponta norte do eixo do rotor NÃO se estabiliza exatamente no meridiano nem exatamente no horizonte. Fica um pouco elevada e a leste do meridiano no Hemisfério Norte, e um pouco abaixada e a oeste no Hemisfério Sul. Esses ângulos são pequenos e perfeitamente determinados; o afastamento do meridiano é compensado pelo corretor de latitude, que gira a rosa em sentido oposto ao erro.

As agulhas de origem alemã (ANSCHÜTZ, PLATH, ATLAS) usam dois giroscópios encerrados numa esfera chamada giroesfera. A giroesfera fica dentro de outra esfera, a envolvente, num líquido viscoso (mistura de água destilada e glicerina). Como o centro de gravidade da giroesfera fica abaixo do centro geométrico, o sistema é pendular. O amortecimento é por viscosidade do líquido, e não por excentricidade.

Resultado: a giroesfera aponta exatamente para o meridiano e na horizontal — SEM o erro de amortecimento das SPERRY. Essas agulhas apresentam apenas o erro de rumo e velocidade, corrigido por botões ou tabela do fabricante. Quando o equipamento está parado, a giroesfera assenta levemente na envolvente; quando operando, bobinas de repulsão mantêm as duas esferas concêntricas.

8. Erros e Desvio da Giroscópica (Dgi)

Toda agulha real tem erros. Vejamos agora as fontes de erro da Giro, distingamos as que são automaticamente corrigidas das que sobram como Desvio da Giro (Dgi), e vejamos como determinar esse Desvio na navegação.

8.1 Vantagens e Limitações da Giroscópica

A principal vantagem prática é o sinal digital — a Giro é a fonte primária de direção para todos os Sistemas Integrados de Navegação modernos, enquanto a Magnética serve principalmente como back-up. A principal limitação é a dependência da rede elétrica do navio: em pane elétrica total, a Giro para; o navio passa a depender exclusivamente da Magnética.

A faixa de operação confiável da Giro vai do Equador até cerca de 70° de latitude. Em latitudes intermediárias (75-80°), os erros crescem; em 85°, a agulha vira "morta" — a velocidade tangencial da Terra fica pequena demais para sustentar a estabilização no meridiano.

8.2 Erros corrigidos automaticamente — Latitude, Velocidade, Rumo

A força diretiva que alinha o eixo no meridiano deriva da componente tangencial da velocidade de rotação da Terra. Essa velocidade é máxima no Equador e diminui até zero nos Polos. Logo, a força que mantém o eixo no meridiano é grande em latitudes baixas e médias, e diminui nas altas latitudes.

Mudanças de latitude geram precessão variável. Por isso a Giroscópica tem um corretor de latitude, que ajusta automaticamente a rosa conforme a posição do navio. Adicionalmente, o movimento do navio na superfície curva da Terra introduz aceleração tangencial que afeta a agulha. Para corrigir, existe o corretor de velocidade, parametrizado por velocidade × latitude × cos(rumo). O rumo é introduzido AUTOMATICAMENTE pela própria agulha.

Em altas latitudes, a velocidade do navio pode tornar-se grande em relação à velocidade tangencial da Terra. Quando isso acontece, grandes erros são introduzidos. Em latitudes > 70°, o Dgi deve ser CONTINUAMENTE verificado.

8.3 Desvio da Giro (Dgi) — definição e propriedades

Quando os erros não são totalmente anulados pelos corretores, ou quando a agulha não está em condições perfeitas, o rumo indicado não é o Verdadeiro mas sim o Rumo da Giroscópica (Rgi). A diferença entre o zero da rosa (Norte da Giro) e a direção do meridiano verdadeiro chama-se Desvio da Giroscópica (Dgi).

Designação E quando o Norte da Giro fica a leste do Nv; W quando fica a oeste. Atenção: as causas do Dgi nada têm em comum com as do Desvio da Magnética — são fenômenos físicos diferentes, produzidos por mecanismos distintos.

8.4 Cinco métodos de determinar o Dgi

A determinação do Dgi deve ser feita com a maior frequência possível durante a navegação. Existem cinco métodos principais:

1. Alinhamento — compara a Marcação da Giro de um alinhamento (observada com o navio passando exatamente sobre ele) com a Marcação Verdadeira do alinhamento da carta. É o método mais simples e preciso, e o mais usado em águas costeiras. Condição: pontos do alinhamento representados na carta.
2. Marcação de ponto distante representado na carta, a partir de posição conhecida do navio. Compara Mgi com Mv calculada na carta.
3. Comparação do Rgi com a direção da carta, navio amarrado paralelo a píer ou cais. Método aproximado, usado quando não há tempo nem possibilidade de empregar os outros.
4. Redução do triângulo — três marcações de pontos representados na carta, a partir de um mesmo ponto do navio estacionário. Se as LDPs cruzam num ponto: Dgi = 0. Se formam triângulo: somar/subtrair incrementos de 1° a TODAS as marcações, repetir plotagem, até reduzir o triângulo a um ponto. Correção total = Dgi. Se foi subtraída → Dgi W; se foi somada → Dgi E.
5. Comparação com outra agulha do navio, de Dgi conhecido.

Em navegação astronômica, o Dgi é determinado pela observação do azimute do Sol ou de outro astro — procedimento detalhado no Cap. 31 do Vol. II.

A frequência de determinação cresce em manobras críticas e em latitudes altas. Em águas costeiras com prática, o método 1 (alinhamento) é o padrão. Em mar aberto sem alinhamentos visíveis, o método 4 (redução do triângulo) é a alternativa robusta. Em qualquer caso, o Dgi observado e a hora vão para o Diário de Navegação.

A norma operacional para o prático é: verificar Dgi de hora em hora durante a viagem, e ANTES de qualquer manobra crítica em águas restritas. Mesmo em águas internacionais com Giro confiável, a comparação periódica com a Magnética e com referências externas (alinhamentos, astros, GNSS) é a defesa contra avarias progressivas que passam despercebidas no curto prazo.

Em síntese sobre erros: a Giro idealmente não tem erro quando bem corrigida em latitude, velocidade e rumo. O Dgi observado é o resíduo dessas correções. Diferente da Magnética, o Dgi é um número, não uma curva — e essa é a vantagem operacional decisiva da Giro como agulha primária a bordo.

9. Utilização da Agulha Giroscópica a bordo

Conhecemos agora o princípio físico e os erros. Falta ver como o equipamento se distribui a bordo e como o prático e o timoneiro o utilizam na operação real.

9.1 Mestra, Repetidoras e Peloro

A Agulha Mestra é a unidade principal da Giroscópica. Nos navios de guerra costuma ficar em compartimento interno, para proteção em caso de combate. Nos navios mercantes modernos, devido à miniaturização, a Mestra fica geralmente no próprio Passadiço. Alguns navios possuem duas Mestras, uma servindo de back-up da outra.

As Repetidoras são rosas graduadas de 000° a 360° que reproduzem exatamente a leitura da Mestra. A reprodução é feita por três servomecanismos eletrônicos que recebem o sinal digital da Mestra e movem a rosa da Repetidora em sincronia.

As Repetidoras ficam distribuídas a bordo onde se precisa ler rumo ou marcação: Passadiço (timoneiro), Tijupá (observação privilegiada), Sala de Operações ou CIC em navios de guerra, outros postos conforme a missão. A Repetidora é montada sobre um pedestal cilíndrico em altura confortável para visada — esse pedestal chama-se Peloro. Na borda da Repetidora há a Linha-de-Fé, paralela à linha de centro do navio, exatamente como na Magnética.

9.2 Círculo Azimutal e Alidade Telescópica

Para tomar marcações com a Repetidora, instala-se sobre ela um Círculo Azimutal. É um aro metálico sobre o centro da rosa, livre para girar. Possui par de visores: fenda de visada de um lado, mira com retículo do outro.

O observador olha pela fenda de visada e gira o Círculo Azimutal até alinhar o objeto com o retículo vertical da mira, mantendo a rosa nivelada pelo nível de bolha na base da mira. A marcação é lida via prisma de reflexão com índice alinhado ao retículo. Conjunto adicional opcional: observação de azimute do Sol, com espelho refletor, prisma e nível.

A Alidade Telescópica é semelhante ao Círculo Azimutal, mas substitui fenda/mira por luneta telescópica com retículo. A vantagem é a ampliação da imagem, melhorando a definição de objetos distantes. Um prisma refletor permite ver simultaneamente o objeto visado e a marcação correspondente. Tanto o Círculo Azimutal quanto a Alidade podem ser usados em qualquer Repetidora da Giro a bordo.

9.3 Piloto Automático (giro-piloto) e cuidados

Outro acessório fundamental é o Piloto Automático (giro-piloto). É um dispositivo elétrico/eletrônico no qual se ajusta o valor do rumo a ser seguido — o navio passa a ser governado automaticamente. O sinal da Giro alimenta o equipamento, que envia comandos ao servo de leme.

9.4 Novas Tecnologias — FOG, RLG e HRG

O giroscópio mecânico original foi inventado por Léon Foucault em 1852, baseado na conservação do momento angular de um rotor montado em quadros que garantem seus graus de liberdade. Outras tecnologias descobertas depois permitem construir giroscópios sem partes móveis, com maior precisão e mais miniaturizados.

Uma tecnologia baseia-se no efeito Sagnac, descoberto pelo físico francês Georges Sagnac em 1913: duas partes de um raio de luz, postas a percorrer círculos idênticos em direções opostas, chegam ao final em instantes diferentes se os círculos sofrerem rotação. O tempo é proporcional à rotação.

O Sagnac deu origem a dois tipos:

• FOG (Fiber Optic Gyroscope) — mede diferença de fase entre raios em fibra ótica enrolada.
• RLG (Ring Laser Gyroscope) — mede frequência de batimento entre raios laser percorrendo caminhos opostos em espelhos.

Tanto FOG quanto RLG não têm partes móveis, em contraste com o giroscópio mecânico — menos perdas, maior precisão. Outra tecnologia baseia-se em efeito descoberto pelo físico britânico George Hartley Bryan em 1890: os antinodos (pontos onde a amplitude varia) da onda estacionária formada numa taça de vidro, a partir de impulso mecânico, deslocam-se no sentido de uma eventual rotação experimentada pela taça. Esse efeito pode ser mensurado.

O efeito de Bryan deu origem aos HRG (Hemispherical Resonator Gyroscope): pequena cúpula em forma de taça de vinho colocada de ponta cabeça, que recebe impulso num ponto e tem o deslocamento do antinodo medido em outro. Quando há rotação, o antinodo se desloca, e a medida fornece o sinal de orientação.

10. Conversão de Rumos — equações e diagrama Calunga

Chegamos ao coração do capítulo para a prova do prático. Conversão de Rumos é a operação que transforma Rumo da Agulha em Rumo Magnético, e Rumo Magnético em Rumo Verdadeiro, ou vice-versa. Aparece em virtualmente toda questão de navegação costeira, e a banda de erro do candidato costuma ser alta.

10.1 Três regras de ouro antes de converter

Há uma 4ª regra implícita, de precisão. Todos os valores — Declinação, Desvio, Rumos e Marcações — devem ser trabalhados com precisão de 0,5°. Tanto o navegante experiente quanto o iniciante perdem facilmente um ou dois graus por arredondamentos descuidados, e em águas restritas isso pode significar diferença entre margem de segurança e encalhe.

10.2 Equações de conversão Rv ↔ Rmg ↔ Rag

Definamos a Variação Total (Vt) como a soma algébrica da Declinação Magnética com o Desvio da Agulha. Quando as designações são iguais, as parcelas somam (E+E=E; W+W=W). Quando as designações são opostas, parcialmente se cancelam, e a designação da Vt é a do maior.

A convenção de sinal brasileira: para descer da hierarquia (V → A), trocam-se os sinais: E passa a subtrair, W a somar. Para subir (A → V), mantêm-se as designações originais: E soma, W subtrai. Convenção oficial, ensinada na Escola Naval e cobrada no PSCPP.

10.3 Diagrama Calunga — 4 setas concêntricas

Antes de fazer a conta, é boa prática desenhar o diagrama Calunga, ferramenta clássica de visualização do prático. Imagine quatro setas radiando do mesmo centro: a primeira é o Nv, a segunda é o Nmg, a terceira é o Nag, e a quarta é a Proa do navio.

A Dec mg é o ângulo entre as duas primeiras setas (Nv → Nmg). O Dag é o ângulo entre a segunda e a terceira (Nmg → Nag). Cada Rumo é o ângulo entre o Norte de referência correspondente e a quarta seta, a Proa.

Se a designação é Leste, as setas se sucedem no sentido horário. Se é Oeste, sucedem-se no sentido anti-horário. O Calunga é uma fotografia da geometria do problema: olhando para ele, fica óbvio qual conta fazer (somar ou subtrair) e em que ordem.

10.4 Quatro casos práticos de conversão de Rumos

Vejamos quatro exemplos numéricos, todos do Miguens, usando a Curva de Desvios da Figura 3-12 / 3-14.

Observação operacional: o cálculo de Vt direta pode encurtar a conta. No Caso 4: Vt = Dec mg W − Dag E = 23° W − 2,5° E (W vence) = 20,5° W; descendo Rv → Rag com Vt W: Rag = Rv + Vt = 078° + 20,5° = 98,5°. Mesmo resultado em 1 passo. O diagrama Calunga é o que evita o erro de sinal no Vt.

11. Conversão de Marcações observadas com a Agulha Magnética

A conversão de marcações segue a mesma lógica da conversão de rumos, mas tem uma diferença crucial que precisa ser explicitada. É a parte que mais cai em prova de prático.

11.1 Como entrar na Curva de Desvios para uma marcação

A razão é física, não convencional. O Desvio depende da orientação do navio dentro do campo terrestre — depende do Rmg em que o navio está. O Desvio NÃO depende, em absoluto, da direção do objeto marcado. Se a embarcação está no Rmg 110°, todas as marcações tomadas naquela proa — seja para o farol que estiver — usam o mesmo Dag, aquele lido na curva para 110°.

Uma vez obtido o Dag para um determinado Rumo, ele se aplica a TODAS as marcações da agulha observadas enquanto o navio permanecer no mesmo rumo. Quando o navio muda de rumo, um novo Dag precisa ser determinado, e ele passa a valer para todas as marcações novas. A pegadinha clássica do PSCPP é o candidato que, distraído, entra na curva com 327° quando essa é a Mag de um farol e não o Rumo. A conta sai errada em vários graus.

11.2 Equações de conversão Mv ↔ Mmg ↔ Mag

A convenção de sinal segue a mesma regra dos rumos: subida A → V, Leste soma e Oeste subtrai; descida V → A, Leste subtrai e Oeste soma. O Rv do navio sai pela mesma fórmula simultaneamente, aplicando a Vt completa.

11.3 Três casos práticos de conversão de Marcações

A leitura prática: sempre que tomar marcações em série na mesma proa, use a mesma Vt para todas. Só recalcule Dag se houver mudança de rumo. Em prova, esse atalho economiza tempo precioso quando aparecem 2 ou 3 marcações simultâneas no enunciado.

Em síntese: conversão de Marcação = conversão de Rumo aplicada ao ângulo até um objeto, com o cuidado adicional de buscar Dag pelo Rmg em vigor (não pela Mag). O Calunga adapta-se naturalmente: basta substituir mentalmente a 4ª seta — em vez de Proa, ela aponta para o objeto observado.