NV Cap. 3 — Navegação Integrada

3. Navegação integrada

As ferramentas modernas dos capítulos anteriores — posição precisa em tempo real e acompanhamento automático de embarcações —, mesmo somadas aos métodos tradicionais, não revelam por si só todo o seu potencial. O salto vem da integração: reunir as ferramentas existentes, em especial as eletrônicas, num sistema abrangente, a bordo e em terra. Essa integração aprimora a segurança da navegação, beneficia a segurança marítima e a preservação do meio ambiente e ainda reduz a carga de trabalho do navegante.

Fonte: BENTO, Carlos Norberto Stumpf. Navegação integrada. 4. ed. Niterói: Claudio Ventura Comunicação, 2013 (E-book desde 2022). Cap. 3 — Navegação integrada.

Edital: Anexo 2-A, Área III (Navegação em Águas Restritas), item 16 — Utilização de equipamentos do passadiço, alíneas g) Carta Eletrônica e ECDIS, b) Radar e i) Automatic Identification System, e item 3 (Carta Náutica) · Anexo 2-B, Área III, item 5 (Bento), Cap. 3.

A integração se materializa em duas frentes. A bordo, ferramentas vêm sendo reunidas em sistemas instalados no passadiço — os Sistemas Integrados de Passadiço (IBS). Em terra, a reunião acontece nas torres dos Serviços de Tráfego de Embarcações (VTS). O capítulo percorre essas duas frentes: primeiro a integração a bordo (§3.1), tendo o ECDIS como sistema-síntese, e depois a integração em terra (§3.2), com o TSS e o VTS.

3.1 Integração de ferramentas a bordo

A integração a bordo se dá nos sistemas eletrônicos de exibição de cartas náuticas: equipamentos cuja tela mostra informações vindas de um banco de dados de cartas digitais e dados náuticos, o SENC (visto em §1.2.3). Esse banco reúne as cartas digitais atualizadas, mais dados inseridos pelo usuário e provenientes de outras fontes. Associado à posição recebida de um sistema de posicionamento eletrônico — em geral um GNSS —, o sistema viabiliza a navegação em tempo real, reduz a carga de trabalho e facilita o planejamento, o monitoramento e a gravação de derrotas.

Os sistemas de exibição dividem-se em dois:

  • Sistema de Exibição de Cartas Eletrônicas e Informações (ECDIS);
  • Sistema de Cartas Eletrônicas (ECS).

3.1.1 ECDIS

O ECDIS (Sistema Eletrônico de Exibição de Cartas e Informações) é o equipamento que satisfaz os requisitos de desempenho estabelecidos pela IMO. A partir das ENC, de suas atualizações e de outras informações, ele dá origem ao SENC, a base de dados de onde as informações são apresentadas ao usuário.

Fig. 3-1
Fig. 3-1 Console ECDIS

Precauções. Se o ECDIS for operar com cartas raster, mesmo oficiais, deve usar seu modo RCDS: nesse modo o equipamento passa de ferramenta de navegação a ferramenta auxiliar de navegação, e a navegação deve ser conduzida pelas cartas náuticas em papel. Nessa situação, as cartas em papel são a única base oficialmente reconhecida para a navegação a bordo.

3.1.2 ECS

Os ECS (Sistemas Eletrônicos de Cartas Náuticas) são todos os sistemas de exibição que não foram testados e certificados conforme os Padrões de Desempenho para ECDIS da IMO. Um ECS pode usar ENC, RNC ou outros tipos de dados produzidos por fontes privadas, e pode ter funcionalidade semelhante à de um ECDIS.

Precaução. Em geral um ECS usa cartas digitais em formato proprietário e é sempre considerado ferramenta auxiliar de navegação, ainda que use cartas digitais oficiais. Nesse caso, as cartas em papel também são a única base oficialmente reconhecida a bordo, devendo a embarcação dispor de uma coletânea completa e atualizada de cartas em papel.

Existem quatro classes de ECS — A, B, C e D —, com requisitos estabelecidos pela Radio Technical Commission for Maritime Services (RTCM), conforme os níveis de funcionalidade. Embora os itens seguintes tratem exclusivamente do ECDIS, vale lembrar que alguns ECS possuem parte ou a totalidade das funcionalidades previstas para um ECDIS.

3.1.3 Vantagens e desvantagens de um ECDIS

A base de ENC desses sistemas é feita de objetos geográficos com atributos individuais que interagem com a posição da embarcação, facilitando a navegação e emitindo alertas visuais e sonoros; além disso, pode receber camadas adicionais para as mais diversas aplicações. Já as cartas raster, por não permitirem interação com seus elementos, têm capacidade de alerta limitada.

Entre as facilidades de um ECDIS:

  • navegação em tempo real e mudança de escala da ENC, com ampliação das informações;
  • mudança automática de ENC e capacidade de operar com cartas raster (RNC);
  • acesso a publicações náuticas digitais (Roteiro, Auxílios-Rádio, Lista de Faróis, Avisos aos Navegantes);
  • atualização do SENC por usuário habilitado ou automaticamente, pela Internet ou outro meio;
  • registro e recuperação de dados de planejamento e execução de derrotas (data-hora, posição, profundidade, rumo, velocidade);
  • edição de derrotas por teclado ou de forma gráfica (mouse, track ball, tela sensível ao toque);
  • movimento verdadeiro ou relativo da embarcação e cálculos automáticos (distâncias entre waypoints, ETA/ETD, SOA, CPA);
  • sobreposição da imagem radar e de informações meteorológicas (carta sinótica) à ENC;
  • alarmes de tempo, posição e profundidade que interagem com os elementos da ENC;
  • linha de igual profundidade de segurança (safety contour) e alteração de cores das faixas de profundidade;
  • integração com diversos sensores (giro, radar, odômetro, ecobatímetro) e exibição gráfica de maré.

A vantagem da navegação em tempo real fica evidente em águas restritas: o navio, seus rumos e velocidade aparecem como um símbolo/contorno centrado na posição da antena GNSS, associado a um vetor que mostra, em tempo real, a situação do navio em relação à derrota, às feições em terra, à batimetria, aos auxílios à navegação e aos perigos. Os exemplos do livro vão de demandas de rios e canais a atracações noturnas, eclusas e giros em bacias de manobra.

Fig. 3-2
Fig. 3-2 Navegação em águas restritas em tempo real (exemplos 1 a 6)
Fig. 3-3
Fig. 3-3 Navegação em águas restritas em tempo real (exemplos 7 e 8)

Alarmes do ECDIS

O ECDIS gera alarmes sonoros ou visuais quando há discrepância em certos parâmetros, falha de sistema ou interação com objeto de uma ENC que possa comprometer a segurança. Alguns combinam som e imagem.

Exemplos de alarmes do ECDIS.
SonorosVisuais
Escala muito grande para o alarmeExibição incompatível com a escala
Ultrapassagem de limites da derrota / desvio da derrotaENC disponível com maior escala
Cruzamento de linha isobatimétrica de segurançaSistema de referência diferente
Entrada em área PROIBIDA, A SER EVITADA ou DE PRECAUÇÃOPlanejamento de derrota cruzando linha de segurança
Afastamento excessivo da posição de fundeio (Anchor Watch)Planejamento de derrota cruzando área de precaução
Falha no posicionamento, DATUM diferente, mau funcionamento do ECDISFalha no teste do sistema

EBL e Safety Frame

Diversas informações dos elementos de uma ENC (símbolos, sinais náuticos, profundidades, notas) são acessadas com um clique sobre o elemento, que abre uma janela (Info box ou Pick Report). A Linha de Marcação Eletrônica (EBL) informa, numa janela próxima a um elemento da ENC, sua posição geográfica, marcação, distância, CPA e TCPA em relação ao navio; ela pode ainda ser deslocada da origem para medir entre outros elementos.

Fig. 3-4
Fig. 3-4 EBL e Safety Frame

O Safety Frame é uma moldura de segurança em torno do símbolo do navio, configurável com distâncias distintas para boreste e bombordo, que dispara alarme se o navio sair do centro do canal. Ao contrário da Navegação Radar Paralela Indexada (§1.3), cujas retas paralelas tangenciam feições do mundo real, o Safety Frame interage apenas com os elementos representados na carta. Alarmes de colisão com outras embarcações só surgem se o ECDIS estiver integrado ao radar/ARPA ou ao AIS.

O navegante deve atentar à atualização das cartas. Cartas desatualizadas geram erros típicos: navio atracado em terminal ou cais não representado; posição que não coincide com o cais; contorno do navio sobre o cais (quando o ECDIS não recebe dados da giro ou de uma agulha satelital — §1.1.7 —, fato que não ocorreria com o navio em movimento, pois o GNSS calcula o rumo entre posições consecutivas); ou área vazia onde a ENC não constava do SENC e não havia RNC disponível.

Fig. 3-5
Fig. 3-5 Erros do sistema de posicionamento ou da Carta Náutica Digital

Recursos avançados de navegação

Além do básico, o ECDIS oferece recursos que muito contribuem para a segurança. A função Route Check verifica a derrota planejada e alerta com uma estrela encarnada sobre perigos próximos — por exemplo, quando a derrota passa muito perto de uma boia lateral. O Look Ahead projeta um setor pela proa, configurável em largura, extensão, calado, calado aéreo e tempo de alarme, que interage antecipadamente com perigos (um casco soçobrado, por exemplo); em canal estreito balizado, reduz-se a largura do setor para não alarmar a cada sinal náutico.

A função Danger Highlights "ilumina" os perigos próximos à derrota desenhando linhas e polígonos hachurados. O navegante ainda pode inserir anotações personalizadas: um Event (evento importante da viagem), um Remark (lembrete, como um alinhamento a marcar) e um Caution (advertência, como tráfego intenso).

Fig. 3-8
Fig. 3-8 Outros recursos de navegação do ECDIS

A representação do navio varia com a escala: um símbolo circular em escalas menores e um símbolo no formato do navio — proporcional às dimensões — em escalas maiores, podendo mostrar contorno, linha d'água e fundo. O Prediction prevê o movimento do navio por um curto período a partir de posição, rumo da giro, razão de guinada e velocidade no fundo, evidenciando, por exemplo, o leme carregado para boreste. O ECDIS grava dados da viagem (hora, posição, rumo, velocidade) e das cartas usadas, útil no planejamento e na investigação de incidentes.

O Past Track exibe o histórico de posições como uma linha preta da trajetória percorrida. É muito útil manter as gravações das derrotas — sobretudo as executadas por Práticos — para usá-las em derrotas futuras e compartilhá-las com outros navios; o exemplo do livro mostra a saída sem Prático aproveitando a derrota gravada na entrada, com Prático a bordo. A mesma tela exibe a maré prevista, retirada de fontes oficiais, com diagrama acessível por um clique.

Fig. 3-9
Fig. 3-9 Histórico de navegação e maré prevista

Safety Contour, Safety Depth e esquemas de cores

Ao contrário da carta em papel e da RNC, o ECDIS deixa o navegante alterar as cores das faixas de profundidade e realçar isobatimétricas, garantindo a navegação por águas seguras. Tudo gira em torno de dois valores. O Safety Depth (calado de segurança) é o calado do navio acrescido de margens — nível de maré, qualidade dos dados da carta, margem de segurança e Folga Abaixo da Quilha (FAQ / UKC). O Safety Contour é a linha isobatimétrica de segurança, definida a partir do Safety Depth.

Fig. 3-10
Fig. 3-10 Esquemas de cores de faixas de profundidade no ECDIS

Regra de adoção do Safety Contour. Se o valor introduzido coincidir com uma das isobatimétricas padrão da carta — 5, 10, 15, 20 e 30 m —, o sistema adota essa linha como Safety Contour e a exibe mais grossa. Se o valor for menor que as isobatimétricas existentes, o sistema busca automaticamente a próxima isobatimétrica padrão acima.

No esquema de duas cores (o mais simples), o sistema considera apenas Safety Contour e Safety Depth. Profundidades menores que o Safety Depth aparecem em preto negrito numa faixa azul (insegura); as maiores, em cinza claro numa faixa branca (segura). Se o Safety Contour for ajustado abaixo do Safety Depth, podem surgir profundidades inseguras na faixa branca segura.

No esquema de quatro cores (padrão do sistema), entram também o Shallow Contour (águas rasas) e o Deep Contour (águas profundas). Da profundidade zero até o Shallow Contour, a faixa é azul (só profundidades inseguras — shallow waters). Entre o Shallow e o Safety Contour, a faixa é azul claro (profundidades seguras e inseguras). Entre o Safety e o Deep Contour, a faixa é cinza claro (seguras e inseguras). Após o Deep Contour, a faixa é brancadeep waters, sem risco.

Para ilustrar a escolha entre os esquemas e o estabelecimento das faixas, o livro usa cinco navios de calados distintos, adotando para cada um, para fins didáticos, um calado de segurança (CS) igual ao calado + 20%.

Os cinco navios e seus calados de segurança (Fig. 3.11).
TipoCaladoCalado de Segurança (CS)
1Fragata5,0 m6 m
2Navio-Aeródromo8,0 m10 m
3Navio de Passageiros11,5 m14 m
4Navio Porta-Container12,8 m16 m
5Navio Graneleiro21 m25 m

Fig. 3-11
Fig. 3-11 Calados de segurança

A Fragata (CS 6 m) escolhe Shallow Contour de 5 m e Safety Depth/Contour de 6 m; como não há isobatimétrica padrão de 6 m, o sistema adota a próxima — a de 10 m — como Safety Contour. A faixa azul claro (entre Safety e Shallow) é insegura; a faixa azul abaixo do Shallow é de águas muito rasas, e aqui, como o calado coincide com o Shallow Contour, cruzá-la significa colisão com o fundo.

Fig. 3-12
Fig. 3-12 Faixas de profundidade (Fragata)

O Navio-Aeródromo (CS 10 m) usa Shallow de 5 m e Safety de 10 m. Como o Safety coincide com a isobatimétrica padrão de 10 m, as faixas azul e azul claro são inseguras (só profundidades menores que o Safety); a faixa entre 10 m e a próxima isobatimétrica (15 m) é cinza claro (segura), e após 15 m vem o branco das águas profundas.

Fig. 3-13
Fig. 3-13 Faixas de profundidade (Navio-Aeródromo)

O Navio de Passageiros (CS 14 m) usa Shallow de 10 m e Safety de 14 m; o sistema adota a isobatimétrica de 15 m como Safety Contour. A faixa azul claro é insegura; abaixo do Shallow, a faixa azul é de águas muito rasas; após 20 m vem o branco das águas profundas.

Fig. 3-14
Fig. 3-14 Faixas de profundidade (Navio de Passageiros)

O Navio Porta-Container (CS 16 m) usa Shallow de 15 m e Safety de 16 m; o sistema adota a isobatimétrica de 20 m como Safety Contour. A lógica das faixas repete-se: azul claro insegura, azul de águas muito rasas e branco após 30 m.

Fig. 3-15
Fig. 3-15 Faixas de profundidade (Navio Porta-Container)

O Navio Graneleiro (CS 25 m) usa Shallow de 20 m e Safety de 25 m; o sistema adota a isobatimétrica de 30 m como Safety Contour, com o mesmo padrão de faixas e o branco após 30 m.

Fig. 3-16
Fig. 3-16 Faixas de profundidade (Navio Graneleiro)

Atenção. Se a ENC não tiver a isobatimétrica padrão de 15 m, adota-se a de 20 m como limite de águas profundas (Figs. 3.12 e 3.13), como Safety Contour (Fig. 3.14) e como Shallow Contour (Fig. 3.15) no esquema de 4 cores; e como Safety Contour (Figs. 3.14 e 3.15) no esquema de 2 cores.

As figuras seguintes mostram, na prática, as faixas de profundidade de cada navio ao passar por um trecho de águas restritas.

Fig. 3-17
Fig. 3-17 Esquema — CS 6 m
Fig. 3-18
Fig. 3-18 Esquema — CS 10 m
Fig. 3-19
Fig. 3-19 Esquema — CS 14 m
Fig. 3-20
Fig. 3-20 Esquema — CS 16 m

O caso do CS 16 m revela um problema. Com o Safety Contour em 20 m, o Look Ahead e o próprio navio disparam alarmes ao cruzar essa linha, mas ao atingir profundidades iguais ou menores que o Safety Depth (em preto negrito) nenhum alarme é acionado. O artifício é fixar o Safety Contour em 15 m e desenhar uma linha de perigo (Danger Highlights) em torno de todas as profundidades em preto negrito; assim, alarmes soam quando o Look Ahead ou o navio atingem essa linha.

Fig. 3-21
Fig. 3-21 Esquema especial — CS 16 m

Já o CS 25 m mostra um local impraticável: não há sequer uma profundidade igual ou maior que o Safety Depth, e os dois esquemas de cores preenchem todo o trecho de azul. Em visão noturna, os mesmos esquemas de 4 e 2 cores se mantêm.

Fig. 3-22
Fig. 3-22 Situação para CS 25 m
Fig. 3-23
Fig. 3-23 Visão noturna 4 e 2 cores

Alguns ECDIS operam com ENC Tide-Aware, que mostram a variação da maré prevista alterando automaticamente as faixas azul, azul claro e branca.

Fig. 3-24
Fig. 3-24 Tide-Aware (Portsmouth)

3.1.4 Planejamento e execução da navegação

O livro ilustra o planejamento e a execução com um navio saindo do porto do Rio de Janeiro/RJ para cumprir uma derrota planejada (RIO-SANTOS), com 250 m de comprimento, 30 m de boca e 8,5 m de calado. A tela exibe a ENC do trecho e um menu lateral de seis seções: hora local e data; número e título da carta (CHART); posição satélite do navio; rumo e velocidade no fundo (COG/SOG) — e na superfície (HDG/STW) se houver giro e odômetro; dados do próximo ponto de guinada; e a previsão para o último ponto da derrota.

Fig. 3-6
Fig. 3-6 Planejamento e execução de derrota no ECDIS

O navio aparece pelo seu contorno, proporcional às dimensões, nas coordenadas de um receptor GNSS integrado; o vetor associado representa rumo e velocidade no fundo. As informações relativas ao próximo ponto de guinada (WP2) compõem o vocabulário operacional do ECDIS.

Campos do menu do ECDIS relativos ao próximo ponto de guinada (exemplo RIO-SANTOS).
SiglaSignificadoExemplo
BWW (Bearing from Waypoint to Waypoint)Rumo da pernada entre o WP1 e o WP2.140,0°
XTE (Cross Track Error)Distância do navio em relação à pernada.111,21 m à direita
BTW (Bearing to Waypoint)Marcação do WP2, ou rumo para atingi-lo diretamente.133,2°
DTW (Distance to Waypoint)Distância do navio ao WP2.0,72 MN
TTG (Time To Go)Tempo estimado para atingir o WP2 pelo rumo BTW.5 min
ETA (Estimated Time of Arrival)Hora estimada de chegada ao WP2 pelo rumo BTW.10:25
NEW CRS (New Course)Rumo a adotar para cumprir a nova pernada (WP2→WP3).167°

A derrota em execução aparece em encarnado e a alternativa em azul. No exemplo, a alternativa passa por profundidades menores que 10 m; como o calado de segurança é 8,5 m + 20% = 10,2 m, o Encarregado de Navegação introduziu 10 m para alerta, e a função Route Check recomenda corrigir a derrota azul — basta arrastar o ponto para posição mais segura e reverificar. A função Past Track exibe a trajetória percorrida (linha preta). Uma derrota já aprovada e em execução não tem seus pontos alterados livremente: é preciso entrar no modo de edição, o que não se recomenda em águas restritas.

O sistema apresenta as derrotas em forma gráfica e em texto. A janela de edição (Route) permite criar, testar, gravar, carregar, excluir, alterar, inverter e unir derrotas, exibindo número, nome, coordenadas, rumo, distância da pernada e contador. Qualquer mudança no teclado reflete no gráfico, e vice-versa — útil no transporte de pontos da carta em papel para o ECDIS. O ECDIS é insuperável no planejamento pela facilidade de manipular pontos, armazenar derrotas, calcular rumos/tempos/distâncias e gravar o histórico.

3.1.5 Integração do ECDIS com o radar, o ARPA e o AIS

A integração do ECDIS com o radar permite sobrepor a imagem radar à carta digital (radar overlay). Além de conferir se algum elemento da carta está discrepante, isso evidencia falha no posicionamento GNSS ou na integração: se a imagem radar não coincide com nenhum elemento da ENC, há erro.

Fig. 3-25
Fig. 3-25 Radar integrado ao ECDIS

Vantagens do ECDIS integrado ao radar:

  • exibir, na mesma tela, os alvos radar e a área de águas seguras facilita evitar abalroamentos e encalhes;
  • a sobreposição com as feições em terra ajuda a constatar incorreções no posicionamento GNSS/DGNSS;
  • reduz o erro humano na transferência de informações entre os dois sistemas;
  • marcações e distâncias radar não precisam ser introduzidas manualmente na carta;
  • um contato é mais fácil de identificar sobre a carta (num canal, num TSS, fundeado, como ilha ou sinal náutico);
  • limitações do radar (ausência de eco, baixa resolução, reverberação) são minimizadas pelo contorno das feições na carta;
  • prevê-se a perda de um alvo (Lost Target) ao passar perto de outro num canal estreito ou sob ponte;
  • comparar a posição de uma boia no radar e na carta indica a corrente ou se ela está fora de posição;
  • identifica-se facilmente um navio na faixa errada de um TSS, e os erros de sistema de referência;
  • a redundância permite que os dois sistemas se verifiquem mutuamente, podendo aumentar o intervalo de verificação por outros métodos.

A integração também alcança o Radar/ARPA e o AIS, permitindo exibir alvos em acompanhamento, configurar alarmes e trafegar mensagens AIS na tela. Aliada à navegação em tempo real, faz o navegante monitorar a navegação e os alvos num só equipamento, reforçando o comando e controle a bordo e favorecendo a navegação em baixa visibilidade.

Precauções. O radar costuma operar em Relative Motion e o ECDIS em True Motion; recomenda-se ambos em NORTH-UP. Deve-se atenuar ao máximo brilho, ganho e reverberações do radar para não prejudicar a carta. E, ao superpor só os alvos do ARPA (sem a imagem radar completa integrada), lembrar que o ARPA adquire apenas parte do tráfego — convém monitorar a imagem radar completa em outra tela.

Os teclados e menus do ECDIS costumam ter os botões RADAR, ARPA e AIS, que aproveitam a estrutura multicamadas da ENC para exibir ou ocultar camadas com a imagem radar e os alvos do ARPA e do AIS sobre a carta. Os teclados também trazem controles equivalentes aos dos consoles (EBL, VRM, anéis de distância, zoom, brilho, ganho, atenuadores) e marcadores de evento e de homem ao mar (Man Overboard — MOB).

Fig. 3-26
Fig. 3-26 Teclado de ECDIS controlando tela integrada

Há limitações na integração. O Radar/ARPA acompanha só alguns alvos captados pelo AIS, geralmente os mais próximos quando saturado. Misturar AIS e Radar/ARPA numa tela gera problemas, pois o Radar/ARPA usa vetores verdadeiros e relativos e rumo/velocidade no fundo e na superfície, enquanto o AIS usa vetores verdadeiros e rumo/velocidade só no fundo; algoritmos vêm sendo desenvolvidos para que um mesmo alvo, adquirido pelos dois sistemas, não seja tratado como dois.

Apesar da integração numa só tela, às vezes duas telas são mais apropriadas. No exemplo do livro, a tela esquerda mostra o radar/ARPA em COURSE-UP, com vetores relativos, exibindo um alvo em rumo de colisão (alarme THREAT); a tela direita mostra uma ENC orientada ao Norte, integrada ao AIS com vetores verdadeiros, em que se percebe que o alvo não constitui ameaça — seu vetor verdadeiro aponta para uma ilha pela proa. A análise conjunta só é possível com integração ao radar/ARPA e/ou ao ECDIS.

Fig. 3-27
Fig. 3-27 Radar/ARPA e Carta Digital + AIS em telas distintas

Precaução — excesso de confiança. Mesmo com a posição GNSS/DGNSS plotada na carta de forma precisa e automática, não se deve permitir o "excesso de confiança no ECDIS": o navegante tem de verificar o que a tela exibe por outros métodos visuais e eletrônicos referenciados a pontos em terra. O ECDIS é um sistema muito dependente do posicionamento por satélites e exige configuração adequada, atualização, backup, verificação regular das ferramentas integradas, treinamento e experiência.

3.1.6 ECDIS Naval

Preocupadas com as vulnerabilidades do GNSS (§1.1.8), algumas Marinhas desenvolvem o ECDIS Naval, que explora a capacidade de plotar na carta digital as linhas de posição (LDP) obtidas pelos métodos visual e radar — dispensando a carta em papel (lápis e borracha), os instrumentos de plotagem visual (régua de paralelas, transferidor universal, estaciógrafo) e radar (compasso), além do anotador e do plotador, reduzindo a equipe de navegação.

Essa concepção anula a dependência de sistemas externos ligados à navegação por satélite e, conforme a quantidade e a qualidade das LDP, pode manter a navegação em tempo real. A dependência fica NULA ou BAIXA em quase tudo, exceto a de energia elétrica, que sobe de NULO para MÉDIO, pois a navegação visual passa a ser feita numa carta digital. Um exemplo em operação é o ECDIS-N, da Marinha dos EUA, que plota marcações visuais, distâncias radar e retas de altura astronômicas na tela, usando cartas DNC publicadas pela NGA.

Tabela 3.1 — Níveis de dependência dos métodos de navegação.
Método / posicionamentoTerraMeteor.Estado do marEnergiaFatores humanosSist. externos
Visual — AstronômicoNULOALTOMÉDIONULOALTONULO
Visual — Marcações verdadeirasALTOALTOMÉDIOALTOALTONULO
Visual — Marcações relativasALTOALTOMÉDIONULOALTONULO
Visual — Segmentos capazesALTOALTOALTONULOALTONULO
Radar — DistânciasALTOMÉDIOBAIXOALTOMÉDIONULO
Radar — MarcaçõesALTOMÉDIOBAIXOALTOMÉDIONULO
Radar — IndexadoALTOMÉDIOBAIXOALTOMÉDIONULO
Satélite — GNSSNULOBAIXONULOMÉDIOBAIXOALTO
Satélite — DGNSSMÉDIOBAIXONULOMÉDIOBAIXOALTO
Tabela 3.2 — Níveis de dependência do acompanhamento de embarcações.
MétodoTerraMeteor.Estado do marEnergiaFatores humanosSist. externos
VisualNULOALTOMÉDIOMÉDIOALTONULO
RadarNULOMÉDIOBAIXOALTOALTONULO
Radar/ARPANULOMÉDIOBAIXOALTOMÉDIONULO
AISNULONULONULOALTOBAIXOALTO

A Tabela 3.2 evidencia o elevado potencial do AIS em operar sob quaisquer condições ambientais, mas também sua alta dependência de sistemas externos (GNSS e equipamentos VHF/AIS de outras embarcações). Na tela de um ECDIS Naval cruzam-se as LDP visuais (laranja) e radar (encarnado), com registro do histórico; as posições por satélite são plotadas continuamente, e as por método visual/radar em instantes determinados (marques), conforme o intervalo adotado.

Fig. 3-28
Fig. 3-28 Tela de um ECDIS Naval genérico

Navegar simultaneamente por satélite, radar e visual permite obter as LDP radar/visual em intervalos maiores. A precisão GNSS/DGNSS ajusta possíveis erros dessas LDP, deixando-as "calibradas"; se houver perda do sinal GNSS, a navegação passa aos métodos radar e/ou visual, bastando diminuir o intervalo entre posições.

Atenção. A precisão da navegação por ECDIS sempre dependerá da acurácia do método de posicionamento empregado e da qualidade da carta digital. Navios de guerra e navios civis em áreas de pirataria podem não transmitir rádio, radar e AIS para garantir discrição; o posicionamento GNSS, por ser passivo, é teoricamente discreto — exceto por ferramentas como o AIS.

3.1.7 Piloto Automático

O Piloto Automático tradicional compara a informação da agulha giroscópica ou magnética com o rumo estabelecido pelo navegante e, interligado ao governo, calcula a posição de leme necessária para trazer o navio de volta ao rumo desejado. Permite configurar sensibilidade e razão de resposta do leme, útil conforme o estado do mar. Mantém apenas o rumo na superfície (giro) próximo ao desejado e informa o ângulo de leme.

Fig. 3-29
Fig. 3-29 Piloto Automático genérico

Concebido para economizar combustível em longas travessias, evitando o zigue-zague em torno do rumo, o Piloto Automático tradicional não considera o caimento por vento e corrente — obrigando o navegante a intervir para trazer a embarcação de volta à derrota. A integração ao GNSS resolveu isso: determinando o rumo no fundo, o sistema quantifica o caimento e o corrige em tempo real. No exemplo, o navio cumpre a derrota com rumo na superfície de 092° correspondente ao rumo no fundo desejado de 080°, embora a proa não aponte na direção do rumo no fundo por causa da corrente. O Piloto integrado acrescentou a distância à derrota (caimento, XTE), o raio limite de caimento e o botão Track.

Fig. 3-31
Fig. 3-31 Piloto Automático integrado a um GNSS

Os modelos modernos já interagem com a derrota traçada no ECDIS e usam Inteligência Artificial para mais eficiência.

Precauções. Como o Piloto é na prática um "Timoneiro Automático", quando o timoneiro for empregado em outras tarefas (vigilância, pintura, limpeza), que sejam no próprio passadiço, para rápido guarnecimento do timão. O Oficial de Quarto deve acompanhar o comportamento do Piloto por todos os meios; havendo contato com tendência a passar próximo, o governo deve ir para "manual". Em emergência, usa-se a alavanca NFU (Non-Follow-Up), que desabilita o Piloto e atua direto no governo — em alguns sistemas, basta acionar o timão.

3.1.8 Posicionamento Dinâmico

O Posicionamento Dinâmico (DP) é a capacidade de manter posição e proa pelo acionamento dos hélices propulsores e de hélices auxiliares (thrusters), controlados por um sistema computadorizado. Ele parte de um sensor de referência de posição (em geral um GNSS) que opera com sensores de vento e de movimento e a agulha giroscópica, calculando — por um modelo matemático da embarcação — o ângulo de leme e a potência dos hélices para compensar vento, corrente e ondas.

Fig. 3-32
Fig. 3-32 Console DP genérico

A referência de posição pode ser um ponto fixo no fundo, outra embarcação ou um submersível. O sistema também posiciona o navio em ângulo favorável a vento, ondas e correntes, reduzindo o desconforto. Os efeitos ambientais provocam seis movimentos, medidos assim: Avanço e Deriva, por sistemas de referência de posição; Cabeceio, pela agulha giroscópica; e Balanço, Caturro e Arfagem, por sensores verticais de movimento (Vertical Reference Sensor — VRS). O DP busca reduzir ao máximo os movimentos, sobretudo os horizontais (Avanço, Deriva, Cabeceio).

Fig. 3-33
Fig. 3-33 Navio Polar dotado de DP

O DP permite operar onde não se possa amarrar à boia nem fundear (águas profundas ou fundo congestionado com cabos, oleodutos, gasodutos), além de manter o navio próximo de uma plataforma. Servem-se dele os PSV (apoio a plataformas), os AHTS (apoio ao fundeio), os FPSO (produção, armazenamento e transferência), os de apoio ao mergulho e a ROV, perfuração submarina, lançadores de cabos, oceanográficos, caça-minas, doca, salvamento submarino, dragas, ferry boats e navios polares, entre outros.

Fig. 3-34
Fig. 3-34 Navegação com DP

Segundo a IMO, um navio posicionado dinamicamente é aquele que "mantém automaticamente sua posição em relação a um ponto fixo ou a uma derrota pré-estabelecida" utilizando exclusivamente a força de seus propulsores. Nesse caso, ele segue o rumo no fundo com a proa voltada para ele, independentemente de vento e corrente.

3.1.9 PPU (Portable Pilot Unit)

A PPU (Portable Pilot Unit) é uma ferramenta auxiliar de navegação para uso do Prático a bordo, integrada ou não aos sensores do navio. Hoje consiste num software em tablet rodando uma carta digital e recebendo informações GNSS e AIS de uma unidade com antena portátil, conectada por bluetooth ou cabo. Pode ser usada longe do passadiço, deixando o Prático conduzir ou monitorar a navegação em tempo real e acompanhar — em passivo, pois a PPU não transmite AIS — outras embarcações que transmitam AIS.

Fig. 3-35
Fig. 3-35 PPU como ferramenta auxiliar

A PPU complementa a experiência do Prático e aprimora sua consciência situacional; muitas autoridades portuárias e serviços de praticagem já obrigam seu uso como mitigação de risco. A figura final do bloco mostra as várias possibilidades de integração de ferramentas no passadiço e sua interação com um VTS.

Fig. 3-36
Fig. 3-36 Integração de ferramentas no passadiço

Benefícios da integração de ferramentas no ECDIS.
Ferramenta integradaBenefício
GNSS + Cartas Náuticas DigitaisNavegação em tempo real e interação com os elementos da ENC.
Agulha giroscópica e magnética fluxgateCompara rumo no fundo (GNSS) com rumo na superfície, expondo discrepâncias; informa a proa com o navio parado.
OdômetroCompara a velocidade na superfície com a velocidade no fundo (GNSS).
Imagem radarSobreposição que revela discrepância no GNSS, no radar ou na carta.
ARPADetecção e acompanhamento automático de alvos radar na mesma tela.
AISCaptação e acompanhamento automático de alvos AIS (VHF) na mesma tela.
Navegação visual e radarPlotagem das LDP e retas de altura sobre a carta (mais comum no ECDIS-N).

3.2 Integração de ferramentas em terra

A Convenção SOLAS de 1974 estabeleceu Sistemas de Organização do Tráfego de Navios (Ships' Routeing) para a salvaguarda da vida humana no mar, a segurança e eficiência da navegação e a proteção do meio ambiente. Recomendados para diversos tipos de navios, alguns podem ser obrigatórios para todos, para certas categorias ou para cargas especiais, conforme as diretrizes da IMO.

Entre esses sistemas estão fundeadouros, áreas de fundeio proibido, derrotas recomendadas, áreas a evitar, áreas de precaução, zonas de segurança, canais e vias balizadas, domínio, janelas de tráfego, ponto de não retorno e tráfego em uma ou duas faixas. São de fácil implementação — em geral a só representação gráfica na carta já surte efeito. Destacam-se dois: o Esquema de Separação de Tráfego (TSS) e o Serviço de Tráfego de Embarcações (VTS), ambos beneficiados pela navegação em tempo real e pelo acompanhamento automático.

3.2.1 Esquema de Separação de Tráfego (TSS)

O TSS ordena a navegação em áreas costeiras de intenso tráfego, sobretudo nas imediações de pontos da costa para onde convergem as rotas. É representado na carta e sua concepção lembra a das rodovias: faixas e sentidos obrigatórios, zonas de separação entre as faixas, linhas de separação no limite externo e rotatórias. Sempre que possível, a zona de separação deve ser larga, para reduzir colisões frontais; suas regras estão incorporadas ao RIPEAM.

Fig. 3-37
Fig. 3-37 Esquema de Separação de Tráfego (TSS)

Um navio que siga o TSS cumpre as indicações de fluxo, inclusive as da rotatória. Há duas regras adicionais. No cruzamento de uma faixa, deve-se assumir rumo o mais perpendicular possível à direção do fluxo. Na entrada e saída de uma faixa, deve-se adotar rumo que faça o menor ângulo possível com a direção do fluxo. O uso de navegação em tempo real e de ARPA e AIS pelos usuários tornou o esquema ainda mais seguro, e sua eficiência cresce com uma estação de monitoramento em terra ou com um VTS.

Dentro de um TSS sempre se cumpre o RIPEAM. O livro detalha o cruzamento de faixas em três situações: na situação 1, o navio C tem preferência sobre o navio A e, ao guinar para bombordo para entrar na faixa de cima, ganha preferência sobre o navio B, que deverá manobrar caso o alcance; na situação 2, C tem preferência sobre A ao cruzar a primeira faixa, mas a perde para B ao cruzar a segunda; na situação 3, C deve manter o rumo na superfície perpendicular às faixas, mesmo que o rumo no fundo fique oblíquo por vento e corrente, pois isso cruza as faixas mais rápido. O AIS, ao contrário do radar, revela instantaneamente o rumo na superfície de um contato, mesmo fora do visual.

Fig. 3-38
Fig. 3-38 Cruzamento de faixas de tráfego de um TSS

3.2.2 Serviço de Tráfego de Embarcações (VTS)

Assim como o ECDIS melhor representa a integração a bordo, o VTS melhor representa a integração das ferramentas de auxílio à navegação em terra. É um serviço implementado por um Governo (Autoridade Competente) para ampliar a segurança e a eficiência da navegação, contribuir para a segurança da vida no mar e apoiar a proteção do meio ambiente — relevante em alta densidade de tráfego ou transporte de cargas especiais.

Tarefas do VTS:

  • fornecer informações oportunas e relevantes sobre fatores que influenciem a movimentação das embarcações;
  • monitorar e gerenciar o tráfego de navios e embarcações;
  • responder ao desenvolvimento de situações inseguras para o tráfego aquaviário.

Implementado o VTS, ele provê monitoramento ativo numa área definida (Área VTS). A imagem do tráfego, obtida da integração de dados de ferramentas instaladas em locais estratégicos, é apresentada em tempo real no Centro VTS, onde o operador (VTSO) interage com o tráfego e responde às situações.

Fig. 3-39
Fig. 3-39 Instalações de um VTS

Elementos essenciais de um Centro VTS:

  • Radar (com ou sem ARPA);
  • Sistema de Identificação Automática (AIS);
  • Comunicações (VHF);
  • Sistemas eletro-óticos;
  • Sensores meteorológicos e ambientais;
  • Sistema para Gerenciamento dos Dados (SGD).

O Centro VTS costuma ficar em torres construídas para tal fim e opera nos moldes de uma torre de controle de aeroporto. Seus sensores e antenas podem ficar no alto da torre ou nas imediações. A estação recebe contatos do radar e do AIS e os apresenta numa tela de cartas náuticas que não precisa ter os requisitos de um ECDIS, mas deve usar a mesma base cartográfica e simbologia do navegante; o operador mantém contato por mensagens de texto via AIS.

Fig. 3-40
Fig. 3-40 Centro VTS

No Brasil, a Autoridade Competente VTS é a Autoridade Marítima (MB), que normatiza, autoriza a operação e fiscaliza o serviço. O agente da Autoridade Marítima responsável pelo VTS é a Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN).

O VTS contribui para:

  • salvaguarda da vida humana no mar;
  • segurança da navegação;
  • aumento da eficiência do tráfego marítimo;
  • prevenção da poluição marítima e medidas de emergência antipoluição;
  • proteção das comunidades e infraestruturas contíguas à área de VTS.

Pode ainda contribuir para a eficiência das atividades portuárias e apoiar a segurança no setor marítimo.

Atenção. A participação de um navio num VTS pode ser mandatória ou voluntária, conforme as regras locais. A autoridade de um VTS não se sobrepõe à competência do Comandante pela segurança de seu navio.

O VTS pode desfrutar da imagem radar sobreposta à carta digital. O AIS, quando usado por um VTS, supre deficiências do radar — sob mau tempo, em trechos sinuosos da navegação fluvial e para detectar pequenas embarcações (equipadas com AIS) e alvos encobertos. O AIS é ideal para monitorar o tráfego costeiro, mas em águas restritas tem limitações.

Limitações do uso do AIS por um VTS:

  • o VTSO pode tornar-se excessivamente dependente do AIS e tratá-lo como meio primário de identificação;
  • nem todas as embarcações têm AIS, sobretudo em águas interiores;
  • o AIS pode estar avariado, com mau funcionamento ou desligado intencionalmente;
  • sem AIS, a troca de mensagens de texto fica inviabilizada, tornando a radiotelefonia o meio mais confiável;
  • o AIS tem as mesmas vulnerabilidades das comunicações em VHF;
  • em VTS de porto, perto de edificações, o "cânion urbano" degrada os sinais de DGPS e AIS.

Sensores remotos muito afastados podem exigir enlace por satélite, micro-ondas ou Internet. Os sistemas eletro-óticos cobrem pontos cegos fora do setor de visão da torre. As câmeras de CFTV alcançam mais de 10 MN em boas condições, devendo identificar o tipo de alvo a no mínimo 3 MN e a forma, cor e características (chaminé, superestrutura) a no mínimo 1 MN.

Fig. 3-41
Fig. 3-41 Monitor de sensores eletro-óticos

Atenção — Praticagem e VTS. O Serviço de Praticagem é constituído pelo Prático, pela lancha do Prático e pela Atalaia (Estação de Praticagem), cuja função é prover apoio logístico e de comunicações; uma Atalaia com VHF e AIS não constitui um VTS e não pode interferir no tráfego. O VTS não substitui a praticagem em nível algum, e deve-se cuidar para que não interfira na interação do Comandante com os Práticos. A embarcação participante deve atentar aos pontos de notificação, posições onde reporta sua posição para rápida identificação pelo VTSO.

Os sensores ambientais (sistemas hidrológicos e meteorológicos) fornecem dados de temperatura, umidade, visibilidade, pressão e vento; podem incluir marégrafos e correntômetros, ou medidores de altura e direção de ondas instalados em auxílios à navegação e transmitidos pela rede AIS (AtoN AIS). O VTSO divulga esses dados, mas deve abster-se de fazer previsões, pois há serviços dedicados a isso. O VTS deve ter o SGD, com gravação sistemática dos dados e contínua das comunicações por radiotelefonia, e é desejável que tenha telefonia, HF e Internet de banda larga.

A torre de um VTS também pode servir como radiofarol e/ou Estação de Referência DGNSS. O livro simula uma sequência extrema: a embarcação navega com todos os recursos; ao enfrentar baixa visibilidade e mar revolto, passa a navegar por radar (com atenuadores SEA e RAIN) e GPS, acompanhando alvos por Radar/ARPA e AIS; num aguaceiro forte, o radar deixa de funcionar e restam o GPS e o AIS, imunes ao tempo; por fim, uma pane elétrica desliga tudo, inclusive o VHF, e a embarcação governa pela agulha magnética e pede assistência ao VTS por um VHF portátil. O VTSO, com radar de banda S (ideal para mau tempo), sensores eletro-óticos e informações de outras embarcações via AIS, orienta a embarcação por águas seguras. Em bom tempo, com a mesma avaria, a navegação pode passar ao método visual dos segmentos capazes, que independe de energia elétrica.

Fig. 3-42
Fig. 3-42 Assistência à navegação de um VTS

O VTSO deve conhecer o local e avaliar um tráfego de baixa velocidade mas elevada inércia e capacidade limitada de frenagem e manobra, orientando sobre perigos (alto-fundo, excesso de velocidade, embarcação com problema de manobra). Deve, porém, evitar vetorar embarcações com sugestões de rumo e velocidade, salvo se solicitado ou em emergência, cabendo sempre ao navegante a responsabilidade pela manobra.

Fig. 3-43
Fig. 3-43 Exemplos de Centros VTS
Fig. 3-44
Fig. 3-44 Exemplos de Torres VTS

Serviços Aliados a um VTS

Assim como o navegante não atua isolado, o VTS trabalha com os Serviços Aliados — serviços das áreas portuárias ligados à navegação e à salvaguarda da vida no mar que, a critério da Autoridade Portuária, recebem e usam os dados do VTS. São exemplos: os agentes da Autoridade Marítima (Capitanias, Delegacias e Agências); o Serviço de Praticagem; as companhias de rebocadores; os agentes marítimos; a Polícia Marítima (Departamento de Polícia Federal); os Serviços de Sinalização Náutica; os Grupamentos Marítimos dos Corpos de Bombeiros; e os representantes da Autoridade Sanitária. No Brasil também atuam como Serviços Aliados o COMPAAz e o CHM, responsável pela divulgação dos Avisos aos Navegantes e pelo Serviço Meteorológico Marinho.

A segurança do tráfego aquaviário em AJB é regida pela Lei de Segurança do Tráfego Aquaviário (LESTA). As Normas da Autoridade Marítima para Serviço de Tráfego de Embarcações (VTS) constam da publicação NORMAM-602/DHN.