Este artigo dá continuidade a “Proa e rumo: compreender HDG e COG”, onde distinguimos a direção para a qual a embarcação aponta da direção em que efetivamente se desloca sobre o fundo. Passemos agora da direção para a velocidade.
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Velocidade de superfície: a velocidade da embarcação relativamente à água
A velocidade de superfície indica a velocidade da embarcação relativamente à água em que navega.
Não nos diz necessariamente a velocidade a que estamos a avançar sobre o fundo.
Tradicionalmente, esta velocidade é obtida através de um odómetro.
Um dos sistemas mais comuns na náutica de recreio utiliza um pequeno transdutor instalado através do casco, no qual existe uma roda de pás. À medida que a embarcação se desloca relativamente à água, a roda gira e o equipamento converte esse movimento numa indicação de velocidade.
Esta solução é simples e eficaz, mas apresenta um problema bem conhecido: as incrustações.
Quando o odómetro deixa de marcar corretamente
Uma embarcação que permaneça algum tempo parada pode acumular incrustações no transdutor e na pequena roda de pás.
Chega então o dia em que saímos para navegar e descobrimos que o odómetro deixou de marcar ou apresenta valores incorretos.
A solução adequada passa frequentemente por retirar o transdutor e proceder à sua limpeza.
Esta operação pode impressionar quem nunca a realizou.
Ao retirar o transdutor abre-se temporariamente uma passagem através do casco e, consequentemente, entra água. O transdutor é então rapidamente substituído por uma peça cega, frequentemente designada dummy, enquanto se procede à limpeza.
Na Náutica Martins da Cruz procuramos mostrar esta operação aos formandos sempre que surge a oportunidade, precisamente porque é uma daquelas situações práticas que dificilmente se compreendem completamente apenas através de uma explicação teórica.
Depois de retirado, o conjunto pode ser cuidadosamente limpo, desmontando-se, quando aplicável, a roda de pás e verificando-se se roda livremente.
Na remontagem é indispensável respeitar a orientação correta do transdutor e da própria roda.
Existe também a possibilidade de tentar libertar a roda, sem ter de mergulhar, passando um cabo por baixo do casco, de bordo a bordo, fazendo-o passar junto ao transdutor. Pela nossa experiência, porém, este método nem sempre resolve satisfatoriamente o problema. Mesmo que consiga libertar a roda, podem permanecer incrustações suficientes para alterar a leitura.
Quando possível, uma limpeza adequada do transdutor continua a ser a melhor solução.
Existem outros tipos de odómetro
Há também sistemas sem roda de pás.
Um exemplo é o odómetro eletromagnético, que determina a velocidade da água relativamente ao sensor através de um princípio eletromagnético.
Como não depende de uma roda mecânica exposta, elimina alguns dos problemas associados ao bloqueio das pás por incrustações. O custo mais elevado ajuda, contudo, a explicar por que motivo estes sistemas são muito menos frequentes nas embarcações de recreio.
E, se recuarmos no tempo, encontramos soluções hoje praticamente desaparecidas.
Na Náutica Martins da Cruz gostamos de mostrar aos formandos não apenas os equipamentos atuais, mas também alguns dos instrumentos que fizeram parte da história da navegação. Por isso, conservamos equipamentos antigos alguns nas próprias salas de aula, que permitem perceber como estas grandezas eram determinadas antes da eletrónica moderna.
Porque medimos a velocidade em nós?
A palavra nó tem origem nos antigos métodos de medição da velocidade dos navios.
Um dos processos utilizava um cabo com nós espaçados segundo uma distância determinada e uma peça lançada pela popa destinada a oferecer resistência à água.
Durante um intervalo de tempo medido com uma ampulheta, deixava-se correr a linha e contavam-se os nós que passavam pela mão até terminar o tempo.
Da relação entre a distância de linha largada e o tempo decorrido obtinha-se a velocidade da embarcação.
A designação permaneceu até hoje.
Um nó corresponde a uma milha náutica por hora.
Como uma milha náutica corresponde exatamente a 1 852 metros, um nó equivale a uma velocidade de 1 852 metros por hora. Esta definição da milha náutica internacional é também a adotada pela Organização Hidrográfica Internacional (IHO).
Atenção às milhas por hora
Alguns equipamentos permitem selecionar diferentes unidades de velocidade.
Aqui existe um erro que convém evitar.
Milhas por hora (mph) não são nós.
As miles per hour utilizam a milha terrestre, que corresponde a aproximadamente 1 609 metros.
Os nós utilizam a milha náutica de 1 852 metros.
Se configurarmos inadvertidamente um equipamento para mph em vez de nós, os números apresentados serão diferentes e podemos ficar com a ideia errada de que a embarcação se desloca a uma velocidade superior à realidade.
Na navegação marítima, a unidade que normalmente pretendemos selecionar é, portanto, knots (kn).
A corrida da milha
Antes de dispormos da facilidade proporcionada pelo GPS, existiam métodos muito simples e rigorosos para determinar a velocidade de uma embarcação.
Um deles é a chamada corrida da milha.
Em Sesimbra existem referências em terra que permitem estabelecer enfiamentos destinados a este tipo de prova.
A embarcação aproxima-se já estabilizada a uma determinada rotação do motor. Ao passar pelo primeiro enfiamento inicia-se a contagem do tempo e, ao passar pelo segundo, termina-se a medição.
Conhecendo exatamente a distância percorrida — uma milha — e o tempo necessário para a percorrer, calcula-se a velocidade.
Curiosidade: O Instituto Hidrográfico disponibiliza um documento oficial sobre a calibração do odómetro e o procedimento utilizado para determinar a velocidade da embarcação numa distância conhecida. Pode consultá-lo aqui.
Para melhorar a qualidade do resultado, a prova pode ser repetida no sentido contrário. A comparação das passagens permite reduzir a influência de fatores externos e obter um valor mais representativo.
Repetindo o procedimento para diferentes regimes do motor podemos construir uma tabela de rotações e velocidades da embarcação.
Naturalmente, essa tabela corresponde às condições em que foi determinada: estado do casco, carga, estado do mar, vento e outros fatores influenciam posteriormente o desempenho.
E hoje podemos utilizar o GPS
Atualmente podemos também utilizar o GPS como referência para verificar a velocidade da embarcação.
Se realizarmos a experiência num local e num momento em que os efeitos da corrente, vento e vaga sejam desprezáveis, a velocidade relativamente à água e a velocidade sobre o fundo deverão aproximar-se bastante.
Podemos então comparar a indicação do odómetro com a velocidade determinada pelo GPS.
Não substitui necessariamente uma calibração rigorosa, mas constitui uma verificação extremamente útil.
Esta distinção entre velocidade relativamente à água e velocidade sobre o fundo continua presente nos sistemas eletrónicos atuais. A documentação técnica da Garmin, por exemplo, distingue Speed Through Water (STW), obtida através de um sensor de velocidade na água, de Speed Over Ground (SOG), fornecida pelo GPS.
Na embarcação governamos também pelas rotações
Existe outra diferença importante relativamente àquilo a que estamos habituados num automóvel.
Num automóvel pensamos frequentemente na velocidade que pretendemos manter: 50, 90 ou 120 km/h.
Numa embarcação a motor, é muito frequente estabelecermos antes um determinado regime de rotações do motor.
Sabemos, através da experiência ou da tabela da embarcação, aproximadamente que velocidade de superfície deveremos obter para determinado regime.
Mas vento, vaga, estado do casco, carga e outras condições podem alterar significativamente a velocidade realmente obtida.
As rotações do motor são, por isso, a referência operacional importante, considerando-se a velocidade mais como uma consequência do que uma tentativa cega de obter.
Speed Over Ground (SOG): a velocidade a que realmente avançamos sobre o fundo
Chegamos finalmente à velocidade verdadeira (Speed Over Ground — SOG).
Tal como acontece com o COG, o GPS consegue determiná-la a partir da variação da nossa posição ao longo do tempo.
Independentemente da velocidade da embarcação relativamente à água, o SOG diz-nos a que velocidade estamos efetivamente a progredir sobre o fundo.
E existe uma maneira muito simples de perceber a importância desta diferença.
Imagine que combinámos um jantar num porto situado algumas milhas à nossa frente e queremos saber a que horas vamos chegar.
Qual das velocidades nos interessa?
A velocidade relativamente à água ou a velocidade a que estamos realmente a aproximar-nos do destino?
Naturalmente, interessa-nos a segunda.
É o SOG que melhor representa a nossa progressão efetiva sobre o fundo.
O exemplo do tapete rolante
Nas aulas da Náutica Martins da Cruz utilizamos frequentemente um exemplo muito simples: um tapete rolante de aeroporto.
Imagine que consegue caminhar a 6 km/h. Essa será a velocidade de superfície.
Com o tapete parado, caminha a 6 km/h relativamente ao tapete e também avança a 6 km/h relativamente às paredes do aeroporto.
Agora imagine que o tapete começa a deslocar-se em sentido contrário a 3 km/h. Aqui o tapete permite simular a água.
O seu ritmo de caminhada não mudou. Continua a caminhar a 6 km/h relativamente à superfície onde coloca os pés, por isso a velocidade de superfície mantem-se.
Mas, quando olha para a parede do aeroporto, está a avançar apenas a 3 km/h.
É precisamente esta a diferença que uma corrente contrária pode produzir numa embarcação.
Se navegarmos a 5 nós relativamente à água e tivermos uma corrente diretamente contrária de 4 nós, a nossa velocidade verdadeira será apenas 1 nó.
A situação inversa também é verdadeira.
Se a corrente atuar exatamente no nosso sentido de deslocação, os mesmos 5 nós relativamente à água podem corresponder a uma velocidade verdadeira superior.
Voltando ao tapete rolante: se caminharmos a 6 km/h e o tapete avançar no mesmo sentido a 3 km/h, continuamos a caminhar a 6 km/h relativamente ao tapete, mas avançamos a 9 km/h relativamente ao edifício.
Quatro grandezas que não devemos confundir
Podemos agora reunir os quatro conceitos fundamentais.
A proa diz-nos para onde aponta a embarcação.
O rumo (COG) diz-nos em que direção a embarcação se está efetivamente a deslocar sobre o fundo.
A velocidade de superfície diz-nos a velocidade da embarcação relativamente à água.
A velocidade verdadeira (SOG) diz-nos a velocidade a que a embarcação se desloca efetivamente relativamente ao fundo.
Em determinadas condições, estes valores podem coincidir ou aproximar-se muito.
Noutras, podem ser significativamente diferentes.
E é precisamente essa diferença que nos fornece informação preciosa sobre aquilo que está a acontecer à nossa embarcação.
Comparar proa e COG ajuda-nos a perceber que a embarcação não está a seguir exatamente na direção para a qual aponta.
Comparar velocidade de superfície e SOG ajuda-nos a perceber o efeito que o movimento da massa de água e outros fatores estão a produzir na nossa progressão.
Foi precisamente a diferença entre proa e rumo que analisámos no artigo anterior, “Proa e rumo: compreender HDG e COG”.
O triângulo da estima reúne estas quatro grandezas
É aqui que podemos reunir os conceitos anteriores numa representação extremamente útil na navegação: o chamado triângulo da estima.
Para o compreender corretamente, é importante recordar que cada vetor fica caracterizado pela sua direção e sentido e pelo seu comprimento, determinado pela velocidade e pelo intervalo de tempo considerado.
Todos os vetores devem, por isso, ser construídos na mesma proporção e para o mesmo intervalo de tempo.
Se trabalharmos, por exemplo, com uma hora, uma velocidade de 6 nós será representada por um vetor correspondente a 6 milhas náuticas. Se trabalharmos apenas com 30 minutos, os mesmos 6 nós corresponderão a 3 milhas náuticas.
Na representação utilizada pela Náutica Martins da Cruz nos cursos de Patrão de Costa, utilizamos também uma convenção gráfica simples:
- o vetor de superfície, definido pela proa verdadeira e pela velocidade de superfície, é representado com uma seta;
- o vetor rumo, definido pelo rumo e pela velocidade verdadeira, é representado com duas setas;
- o vetor Corrente é representado com três setas.
Neste contexto, quando escrevemos Corrente com maiúscula, referimo-nos à resultante dos três fatores externos que estamos a considerar: corrente, vento e vaga.
Representação da autoria da Náutica Martins da Cruz, utilizada nos cursos de Patrão de Costa.
Do ponto marcado ao ponto carteado
Partimos de um ponto marcado, que representamos por um quadrado ( ).
O ponto marcado resulta do cruzamento de linhas de posição e corresponde a uma posição onde sabemos que a embarcação efetivamente esteve.
A partir desse ponto aplicamos o vetor de superfície: a sua direção e sentido correspondem à proa verdadeira e o seu comprimento à velocidade de superfície, considerada durante o intervalo de tempo escolhido.
Na nossa convenção, este é o vetor de uma seta.
A extremidade desse vetor determina o ponto carteado (+).
O ponto carteado representa o local onde a embarcação chegaria se, durante esse intervalo, não atuassem os fatores externos que estamos a considerar.
Do ponto carteado ao ponto estimado
A partir do ponto carteado aplicamos agora o vetor Corrente, representado por três setas.
Recordemos que esta Corrente representa aqui a resultante da corrente, do vento e da vaga.
A extremidade deste segundo vetor determina o ponto estimado (△).
Este ponto representa a posição em que estimamos que a embarcação se encontrará se a Corrente considerada estiver efetivamente a atuar com a direção, sentido e velocidade que admitimos.
É, portanto, uma posição estimada, e não uma certeza.
Do ponto marcado ao ponto estimado encontramos o rumo
Se posteriormente verificarmos que a estima corresponde ao movimento real da embarcação, podemos ligar diretamente o ponto marcado inicial ao ponto estimado final.
Obtemos assim o vetor rumo, que na nossa convenção é representado por duas setas.
A direção e o sentido desse vetor dão-nos o rumo; o seu comprimento, tendo em conta o intervalo de tempo utilizado, dá-nos a velocidade verdadeira.
Ficam assim reunidas no mesmo problema as quatro grandezas que temos vindo a distinguir:
- proa verdadeira;
- velocidade de superfície;
- rumo;
- velocidade verdadeira.
Sabendo onde obter estas quatro informações a bordo, podemos comparar os dois movimentos e determinar com segurança a Corrente que está a atuar sobre a embarcação.
E se soubermos o rumo que queremos seguir?
O triângulo da estima permite resolver o problema no sentido inverso.
Se conhecermos a Corrente e soubermos qual o rumo que pretendemos efetuar, podemos determinar qual a proa verdadeira que devemos governar para que a embarcação siga efetivamente esse rumo.
É o chamado quarto problema da estima.
Na prática, esta é uma aplicação particularmente importante: não queremos apenas descobrir para onde a embarcação foi levada; queremos antecipar o efeito da Corrente e governar a uma proa que nos permita seguir o rumo pretendido.
A eletrónica facilitou a navegação, mas não eliminou a necessidade de compreender
Atualmente, um navegador pode ter diante de si, permanentemente, a proa, o COG, a velocidade de superfície e o SOG.
Pode ainda distribuir estas informações por vários equipamentos, apresentá-las num ou mais chartplotters e utilizá-las no funcionamento do piloto automático.
É precisamente este panorama que apresentamos aos Formandos da Náutica Martins da Cruz durante as aulas práticas a bordo do Formidável.
Aquilo que antigamente exigia observações, cálculos e sucessivas posições pode hoje surgir instantaneamente num ecrã.
Mas essa facilidade não torna os conceitos menos importantes.
Pelo contrário: quanto mais informação temos disponível, mais importante se torna compreender exatamente aquilo que cada número representa.
Porque uma embarcação pode apontar para um lado e deslocar-se para outro.
E pode navegar a uma determinada velocidade sobre a água enquanto progride sobre o fundo a uma velocidade completamente diferente.
Compreender a diferença entre proa, COG, velocidade de superfície e SOG permite interpretar corretamente aquilo que os instrumentos nos mostram — e, sobretudo, compreender aquilo que a embarcação está realmente a fazer.
Em resumo:
A velocidade de superfície indica a velocidade da embarcação relativamente à água; o SOG indica a velocidade a que ela efetivamente progride sobre o fundo. Juntamente com a proa e o rumo, estas grandezas permitem construir o triângulo da estima e compreender o efeito da Corrente — resultante da corrente, do vento e da vaga — sobre o movimento da embarcação.